DE4309898A1 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
- Publication number
- DE4309898A1 DE4309898A1 DE4309898A DE4309898A DE4309898A1 DE 4309898 A1 DE4309898 A1 DE 4309898A1 DE 4309898 A DE4309898 A DE 4309898A DE 4309898 A DE4309898 A DE 4309898A DE 4309898 A1 DE4309898 A1 DE 4309898A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- polysilicon
- semiconductor
- layer
- electrode
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 115
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 94
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims abstract description 94
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 90
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 12
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- -1 phosphorus ions Chemical class 0.000 description 2
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 241001676573 Minium Species 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/41708—Emitter or collector electrodes for bipolar transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
- H01L21/225—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
- H01L21/2251—Diffusion into or out of group IV semiconductors
- H01L21/2254—Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
- H01L21/2257—Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides the applied layer being silicon or silicide or SIPOS, e.g. polysilicon, porous silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
- H01L29/7302—Bipolar junction transistors structurally associated with other devices
- H01L29/7304—Bipolar junction transistors structurally associated with other devices the device being a resistive element, e.g. ballasting resistor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiter
vorrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung, insbe
sondere auf eine Halbleitervorrichtung, in der eine
Polysiliziumschicht zwischen einen Halbleiterbereich und
eine Oberflächenelektrodenmetall derart einlagert ist, daß
sie durch das In-Berührung-Kommen mit einem Elektrodenkon
takt einen elektrischen Widerstand steuert und dadurch ei
nen Sicherheits-Arbeitsbereich (im folgenden als SOA
bezeichnet) verbreitert, und ein Verfahren zur Herstellung
einer derartigen Halbleitervorrichtung. Im allgemeinen wird
eine Halbleitervorrichtung mittels Bildung von n-Typ-
und/oder p-Typ-Gebieten in einem Halbleitersubstrat zur
Bildung einer Halbleiterschaltung geschaffen, und mittels
Verbindung eines Metall-Verdrahtungsmaterials, das für ei
nen elektrischen Kontakt nach außen nötig ist, mit dem Hal
bleitergebiet oder dem n-Typ- oder p-Typ-Gebiet.
Beispielsweise wird in Fig. 6 eine erklärende Schnittan
sicht eines npn-Bipolar-Transistors gezeigt. In Fig. 6 wird
eine Verunreinigung, wie beispielsweise Bor, in ein n-Typ
Silizium-Halbleitersubstrat 1 eindiffundiert, um ein p-Typ
Basisgebiet 2 zu bilden, und desweiteren wird eine andere
Verunreinigung, wie beispielsweise Phosphor, in einen Teil
des Basisgebiets 2 eindiffundiert, um ein n-Typ Emitterge
biet 3 zu bilden. Anschließend wird die gesamte Oberfläche
des Halbleitersubstrats 1 mit einer Schutzschicht 4, bei
spielsweise aus Siliziumdioxid, bedeckt, wobei die Kontakt
bildungsgebiete für die Basis- und Emittergebiete 2 und 3
dann freigemacht werden, um Kontaktlöcher 5 und 6 zu bil
den. Nachfolgend wird ein Metall-Verdrahtungsmaterial, wie
beispielsweise Aluminium, auf die gesamte Oberfläche des
Halbleitersubstrats 1 mittels Sputtern oder eines ähnlichen
Verfahrens aufgebracht, gefolgt vom Ätzen zur Bildung eines
Verdrahtungsmusters auf der Schutzschicht 4. Als Folge da
von werden die Kontaktlöcher 5 und 6 mit dem Metall-
Verdrahtungsmaterial wiederaufgefüllt, das in direkten
Kontakt mit den Basis- und Emittergebieten 2 und 3 kommt
und dadurch eine Basiselektrode 7 und eine Emitterelektrode
8 bildet. Die n-Typ Halbleiterkristallschicht des Halbleit
ersubstrats 1 wirkt als Kollektorbereich, für den eine Kol
lektorelektrode 9 durch Aufbringen eines Metallmaterials,
wie beispielsweise Gold, auf der oberen Seite des Halblei
tersubstrats 1 gebildet wird.
In einer integrierten Schaltung, beispielsweise, wenn Alu
minium als Oberflächenelektrodenmaterial direkt auf einen
Halbleiterbereich aufgebracht ist, vergrößert un
vollständige Haftung dazwischen aufgrund des Unterschieds
der Materialien unerwünscht den Kontaktwiderstand derart,
daß eine Verschlechterung der Vorrichtungscharakteristiken
bewirkt wird. Zur Verringerung des Kontaktwiderstands wird
im allgemeinen ein Verfahren verwendet, bei dem der
Halbleiterbereich in dem Kontaktbildungsbereich mit einer
Verunreinigung ausgewählt und hoch dotiert wird.
Jedoch ist in einer Halbleitervorrichtung, wie beispiels
weise einem Bipolar-IC, die Tiefe von Verunreinigungsdif
fusion im allgemeinen klein, da der Basiswiderstand und der
Emitterwiderstand zu klein sind, um als Pufferwiderstand zu
wirken. Demgemäß neigt Strom dazu konzentriert zu werden,
wenn ein großer Strom an die Vorrichtung angelegt wird, was
das Problem des schmalen SOA und daher einer verringerten
Sekundärdurchschlagfestigkeit vergrößert.
Wenn der SOA der herkömmlichen Halbleitervorrichtung ver
breitert werden sollte, wäre es nötig, die Tiefe der Verun
reinigungsdiffusion in den Basis- und Emitterbereich 2 und
3 zu vergrößern, um den Widerstand davon zu vergrößern.
Dies vergrößert das Problem eines Zuwachses in der Diffu
sionszeit, so daß die Zeit zur Herstellung zu verlängert
wird, daher eines Zuwachses in den Herstellungskosten.
So ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Hal
bleitervorrichtung zu schaffen, deren Sekundärdurch
schlagfestigkeit verbessert ist durch Einlagern einer Poly
siliziumschicht zwischen einen Halbleiterbereich, in einem
Bereich zur Bildung einer Elektrode, und ein
Oberflächenelektrodenmetall für eine Elektrode, ohne einen
Zuwachs in den Herstellungskosten.
Wenn eine Polysiliziumschicht zwischen den Halbleiterbe
reich und das Oberflächenelektrodenmetall eingelagert ist
zum Zweck der Verbreiterung des SOA der Vorrichtung und zur
Verbesserung der ihrer Sekundärdurchschlagfestigkeit, wird
die Polysiliziumschicht häufig in beiden der verschiedenen
Leitfähigkeitstyp-Bereiche (n-Typ-Bereich und p-Typ-
Bereich) gebildet, beispielsweise in einem Basisbereich und
ein Emitterbereich eines Transistors. In einem derartigen
Fall müssen in diesen Bereichen geschaffene Polysilizium
schichten mit Verunreinigungen von verschiedenen Leitfähig
keitstypen dotiert werden. Demgemäß ist es nötig einen
dieser Bereiche mit einer Verunreinigung mittels Verunrei
nigungsdiffusion oder Ionenimplantation zu dotieren,
während der andere Bereich maskiert ist, und umgekehrt.
Dies vergrößert das Problem der Zunahme der Anzahl der
Herstellungsschritte und daher der Herstellungskosten.
So ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ein
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung zu
schaffen, das in der Lage ist, den SOA und die Se
kundärdurchschlagfestigkeit der beabsichtigten Halbleiter
vorrichtung zu verbessern, indem eine Polysiliziumschicht,
die als Pufferwiderstand wirkt, zwischen einen Halbleiter
bereich und ein Oberflächenelektrodenmetall eingelagert
wird, ohne eine wesentliche Zunahme der Herstellungskosten.
Erfindungsgemäß wird eine Halbleitervorrichtung geschaffen
mit einem Halbleitersubstrat, einer durch Bildung eines
Halbleiterbereichs von n-Typ Leitfähigkeit oder p-Typ
Leitfähigkeit in dem Halbleitersubstrat gebildeten
Halbleiterschaltung, einem zumindest auf dem Halbleiter
bereich gebildeten Oberflächenelektrodenmetall, und einer
zwischen den Halbleiterbereich und das Oberflächenelektro
denmetall eingelagerten Polysiliziumschicht, über die der
Halbleiterbereich elektrisch mit dem Oberflächenelektroden
metall verbunden ist.
Vorzugsweise wird die Polysiliziumschicht mit einer Verun
reinigung mittels Eindiffundieren der in dem in Verbindung
mit der Polysiliziumschicht stehenden Halbleiterbereich
enthaltenen Verunreinigung in die Polysiliziumschicht
dotiert wird, um eine Verunreinigungskonzentration der
Polysiliziumschicht zu erreichen.
Es ist möglich, daß die Polysiliziumschicht mit einer Ver
unreinigung mittels Implantation dotiert wird, um eine
Verunreinigungskonzentration der Polysiliziumschicht zu
erreichen.
Erfindungsgemäß wird auch ein Transistor geschaffen mit
einem als Kollektorbereich wirkenden Halbleitersubstrat, in
dem Halbleitersubstrat gebildeten Basis- bzw. Emitter
bereichen, auf den Basis- bzw. Emitterbereichen gebildeten
Polysiliziumschichten, auf den Basis- bzw. Emitterbereichen
gebildeten Basis- und Emitterelektroden mit jeweiligen- da
zwischen geschichteten Polysiliziumschichten.
In diesem Fall beträgt eine Verunreinigungskonzentration
der zwischen den Basisbereich und die Basispolysiliziume
lektrode geschichteten Polysiliziumschicht bevorzugterweise
1*1017/cm3 bis 1*1023/cm3.
Desweiteren beträgt eine Verunreinigungskonzentration des
zwischen den Emitterbereich und die Emitterpolysilizium
elektrode geschichteten Polysiliziums bevorzugterweise
1*1017/cm3 bis 1*1023/cm3.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren geschaffen zur
Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit folgenden
Schritten:
- a) Bilden eines Halbleiterbereichs mit n-Typ und/oder p-Typ Bereichen in einem Halbleitersubstrat mittels Dotierung des Halbleitersubstrats mit n-Typ und/oder p-Typ Verunreinigungen;
- b) Bilden einer Schutzschicht auf der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats, gefolgt von der Bildung eines Kon taktlochs, das sich durch die Schutzschicht auf den Halbleiterbereich hinunter ausdehnt;
- c) Aufbringen einer Polysiliziumelektrodenschicht auf den Halbleiterbereich, der im Kontaktloch freigelegt ist;
- d) Eindiffundieren der in dem Halbleiterbereich enthalte nen Verunreinigung in die Polysiliziumelektrodenschicht durch Hitzebehandlung; und
- e) Bildung eines Oberflächenelektrodenmetalls auf der Polysiliziumelektrodenschicht.
In der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung ist die
Polysiliziumschicht zwischen den Halbleiterbereich und das
Oberflächenelektrodenmetall eingelagert, die elektrisch
miteinander verbunden werden müssen. Demgemäß kann die
Polysiliziumschicht als Pufferwiderstand wirken, dessen
Widerstand durch Veränderung der Verunreinigungskonzentra
tion wie gewünscht angepaßt werden kann, ohne für die An
passung die Diffusionstiefe des Halbleiterbereichs, wie
beispielsweise eines Emitterbereichs, zu benötigen.
Zusätzlich, da Polysilizium von derselben Art ist wie Ein
kristallsilizium, das gewöhnlich als Halbleitersubstrat
verwendet wird, kann ein Kontakt zwischen der Polysilizi
umschicht und dem Halbleiterbereich vollständig erreicht
werden. Außerdem, obwohl Einkristallsilizium keinen zufrie
denstellenden Kontakt mit einem Material des Oberflächen
elektrodenmetalls, wie beispielsweise Aluminium bildet,
bildet Polysilizium einen ausreichenden Kontakt damit und
trägt daher zum Erhalten von stabilen Vorrichtungscharak
teristiken bei.
Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, in der Poly
siliziumelektrodenschicht, die Verunreinigung, mit der der
Halbleiterbereich einmal dotiert wurde, gerade unter die
Polysiliziumelektrodenschicht diffundiert, oder, in anderen
Worten, die Verunreinigung, die in den Halbleiterbereich
eingelagert wurde, wird verwendet, um als eine Verunreini
gungsquelle für die Diffusion in die Polysiliziumelektro
denschicht zu wirken. Demgemäß, auch, wenn Elektroden für
einen n-Typ Bereich bzw. einen p-Typ Bereich, die zugleich
in einem Substrat existieren, gebildet werden, können in
beide Polysiliziumschichten auf den entsprechenden
Bereichen entsprechende Verunreinigungen eindiffundiert
werden, wobei sie nur einmal einer Hitzebehandlung unterzo
gen werden. So kann die Bildung von Polysiliziumelektro
denschichten mit verschiedenen Leitfähigkeitstypen in einem
Schritt erreicht werden. Davon abgesehen kann der Wider
stand jeder Polysiliziumelektrodenschicht auf einen
gewünschten Wert festgesetzt werden, wenn lediglich die
Verunreinigungskonzentration des Halbleiterbereichs und die
Zeit der Hitzebehandlung angepaßt werden.
Zusätzlich, obwohl es gewöhnlich schwierig ist die Verun
reinigungskonzentration eines Halbleiterbereichs geringer
als 1018/cm3 zu machen, wird erfindungsgemäß die einmal in
den Halbleiterbereich eingebrachte Verunreinigung teilweise
in die Polysiliziumschicht eindiffundiert, um die Verun
reinigungskonzentration des Halbleiterbereichs zu verrin
gern; dann wird der SOA der Vorrichtung verbessert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeis
pielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erklärende Schnittansicht eines npn-Transis
torteils einer Halbleitervorrichtung als ein Ausführungs
beispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 bis 5 jede eine erklärende Schnittansicht eines
npn-Transistorteils eines Beispiels einer Halbleitervor
richtung zur Veranschaulichung von Herstellungsschritten
der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 6 eine erklärende Schnittansicht eines npn-Transis
torteils einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1, wird ein p-Typ Halbleiterbereich
als ein Basisbereich in einem als Kollektorbereich
wirkenden n-Typ Silizium-Halbleitersubstrat 1 durch Ein
diffundieren einer Verunreinigung, wie beispielsweise Bor,
gebildet. Desweiteren wird ein als Emitterbereich 3 wir
kender n-Typ Bereich durch Eindiffundieren einer Verunrei
nigung, wie beispielsweise Phosphor, in einen Teil des
Basisbereichs 2 gebildet. Die gesamte Oberfläche des
Halbleitersubstrats 1 wird mit einer Schutzschicht 4 be
deckt, beispielsweise aus Siliziumdioxid, die in Bereichen
für die Bildung der Elektrode in den Basis- und Emitterbe
reichen 2 und 3 entfernt wird, um Kontaktlöcher 5 und 6 zu
bilden. Dieses Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch
das Einlagern von Polysiliziumschichten 10 und 11 zwischen
eine Basiselektrode 7 und den Basisbereich 2 bzw. zwischen
eine Emitterelektrode 8 und den Emitterbereich 3. Andere
strukturelle Merkmale wie eine auf der Oberseite des
Halbleitersubstrats 1 gebildete Kollektorelektrode 9 sind
ähnlich zu denen einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung.
Diese Polysiliziumschichten 10 und 11 werden folgender
maßen gebildet:
Zuerst wird Polysilizium über der ganzen Substratoberfläche
einschließlich der Kontaktlöcher 5 und 6 durch CVD oder
eine ähnliche Technik aufgebracht. Anschließend wird das
aufgebrachte Polysilizium weggeätzt, wobei benötigte Teile
davon mit einer Resist-Schicht maskiert sind, um die
Polysiliziumschichten 10 und 11 in den Kontaktlöchern 5 und
6 zu bilden, wobei die Schichten als Unterschichten für die
jeweiligen Metallschichtelektroden dienen. Die
Polysiliziumschicht 10 wird mit einer p-Typ Verunreinigung,
wie beispielsweise Bor, dotiert, während die
Polysiliziumschicht 11 mit einer n-Typ Verunreinigung, wie
beispielsweise Phosphor, dotiert wird, um den Widerstand
der jeweiligen Schicht anzupassen. Die Dotierung der
Polysiliziumschichten 10 und 11 kann erreicht werden, indem
die Verunreinigung des Halbleiterbereichs in die
Polysiliziumschicht eindiffundiert wird, wie in der
Beschreibung bei der Betrachtung des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung genau beschrieben werden wird, oder
durch direktes Einbringen einer geeigneten Verunreinigung
mittels Ionenimplantation. Wenn die Verunreinigung so
dotiert wird, daß die Verunreinigungskonzentration der
Polysiliziumschichten 10 und 11 2*1018/cm3 beträgt, beträgt
ihr Widerstand 0,02 Ω. Im Falle der Dotierung durch
Ionenimplantation kann eine Verunreinigungskonzentration
von, beispielsweise, 2*1018/cm3 erreicht werden durch
Implantation von Verunreinigungsionen in einer Dosis von
3*1015/cm2 bei einer Beschleunigungsenergie von 70keV,
gefolgt von einem Ausheilen bei ungefähr 1000°C. In einem
beispielhaften Fall der Dotierung mittels Ionenimplantation
wurde die Polysiliziumschicht 11 für die Emitterelektrode
mit Phosphorionen (P⁺) mit einer Dosis von 3*1015/cm2
implantiert, während die Polysiliziumschicht 10 für die
Basiselektrode mit einer Resistschicht maskiert war.
Nachfolgend wurde die Polysiliziumschicht 10 mit Borionen
(B⁺) mit derselben Dosis wie vorstehend implantiert,
während die Polysiliziumschicht 11 mit einer Resistschicht
maskiert war. Das sich ergebende Substrat wurde dann einem
ca. 30minütigen Ausheilen bei ungefähr 1000°C unterzogen.
So wurde die Verunreinigungskonzentration jeder der
Polysiliziumschichten 10 und 11 auf 2*1018/cm3 bis
5*1018/cm3 festgelegt. Im allgemeinen wird eine
Verunreinigungskonzentration im Rahmen zwischen 1*1017/cm3
und 1*1023/cm3 verwendet.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung einer
Halbleitervorrichtung mit Bezug auf die Fig. 2 bis 5
beschrieben werden.
Wie in Fig. 2 gezeigt, werden zuerst n-Typ und p-Typ
Halbleiterbereiche in einem Halbleitersubstrat 1 gebildet.
Vor allem, wenn beispielsweise ein Transistor gebildet wird,
wird ein Bereich zur Bildung einer Basis in einem als Kol
lektorbereich wirkenden n-Typ Silizium-Halbleitersubstrat 1
mit einer Verunreinigung, wie beispielsweise Bor, dotiert,
um einen p-Typ Basisbereich 2 zu bilden. Nachfolgend wird
ein Bereich zur Bildung eines Emitters in dem p-Typ Basis
bereich 2 mit einer Verunreinigung, wie beispielsweise
Phosphor, dotiert, um einen Emitterbereich 3 zu bilden.
In der Praxis wurde das Halbleitersubstrat 1 mit einer
Schutzschicht 12, beispielsweise aus Siliziumoxid, bedeckt,
von der dann im Bereich zur Bildung der Basis ein Teil
entfernt wurde. Als nächstes wurde das Halbleitersubstrat 1
einer ca. 120minütigen Hitzebehandlung bei ungefähr 1100°C
in einer Bor-Trichlorid-Gasatmosphäre (BCl3) unterzogen, um
Bor in den Bereich zur Bildung einer Basis einzudiffundie
ren und dadurch einen p-Typ Basisbereich 2 zu bilden. Wei
terhin wurde eine Schutzschicht zur Bedeckung des Basisbe
reichs 2 gebildet, und dann ein Teil der Schutzschicht im
Bereich zur Bildung eines Emitters entfernt. Nachfolgend
wurde das Halbleitersubstrat 1 einer ca. 40minütigen Hit
zebehandlung bei ungefähr 1000°C in einer Phosphor-
Oxichlorid-Gas-Atmosphäre (POCl3) unterzogen, um Phosphor
in den Bereich zur Bildung eines Emitters einzudiffundieren
und dadurch einen n-Typ Emitterbereich 3 zu bilden.
Wie in Fig. 3 gezeigt, werden anschließend Kontaktlöcher 5
und 6 in Bereichen zur Bildung jeweils einer Elektrode ge
bildet. In der Praxis wird die Oberfläche des Halbleiter
substrats 1 wiederum mit einer Schutzschicht 4,
beispielsweise aus Siliziumoxid, bedeckt, die dann mittels
eines photolithographischen Prozesses unter Benutzung einer
Photoresistmaske geätzt wird, um die Kontaktlöcher 5 und 6
zu bilden.
Wie in Fig. 4 gezeigt, wird der Reihe nach eine Polysili
ziumschicht auf die gesamte Substratoberfläche aufgebracht,
dann wird diese mit einem Muster versehen, um die Poly
siliziumelektrodenschichten 10 und 11 zu bilden. In der
Praxis wird eine Polysiliziumschicht von ca. 1 µm Dicke auf
die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 aufge
bracht mittels Durchführung einer ca. 30 minütigen Hitzebe
handlung bei ungefähr 700°C in einer gemischten Gasatmos
phäre aus Monosilan (SiH4) und Stickstoff. Diese Polysi
liziumschicht wird mittels Ätzen mit einem Muster versehen,
wobei Gebiete zur Bildung einer Elektrode mit einer Photo
resistschicht maskiert werden, um die Polysiliziumschicht
nur in diesen Bereichen zu erhalten. So werden die Polysi
liziumelektrodenschichten 10 und 11 gebildet.
Wie in Fig. 5 gezeigt, wird das sich ergebende
Halbleitersubstrat 1 einer Hitzebehandlung unterzogen, um
die Verunreinigungen aus den Halbleiterbereichen unter den
Polysiliziumschichten 10 und 11 zu diffundieren. In der
Praxis ermöglicht eine ca. 30-minütige Hitzebehandlung des
Halbleitersubstrats 1 bei ungefähr 1000°C den
Verunreinigungen oder Bor und Phosphor aus dem Basisbereich
2 in die Polysiliziumschicht 10 bzw. aus dem Emitterbereich
3 in die Polysiliziumschicht 11 einzudiffundieren. Als
Ergebnis wurde in die Polysiliziumschicht 10 die p-Typ
Verunreinigung, wie beispielsweise Bor, so eindiffundiert,
daß die Konzentration ca. 1018/cm3 und der spezifische
Widerstand ca. 0,1 Ω cm betrug, während in die
Polysiliziumschicht 11 die n-Typ Verunreinigung, wie
beispielsweise Phosphor, so eindiffundiert wurde, daß die
Konzentration ca. 1020/cm3 und der spezifische Widerstand
ca. 10-3 Ω cm betrug.
Schließlich wird ein Oberflächenelektrodenmetall auf den
Polysiliziumschichten 10 und 11 gebildet. In der Praxis
wird Aluminium auf der gesamten Substratoberfläche mittels
Sputtern aufgebracht und mittels Ätzen mit einem Muster
versehen, wobei die benötigten Teile maskiert werdend um
eine Basiselektrode 7 und eine Emitterelektrode 8 zu bil
den. Ähnlich wird eine Aluminiumschicht auf der oberen
Seite der Halbleitersubstrats 1 aufgebracht, um eine Kol
lektorelektrode 9 zu bilden.
Beim Eindiffundieren der Verunreinigung aus dem Halbleiter
bereich in die Polysiliziumelektrodenschicht wie vorstehend
beschrieben, kann die Verunreinigungskonzentration der
Polysiliziumschicht gesteuert werden, um ihren Widerstand
mittels Anpassung der Verunreinigungskonzentration des
Halbleiterbereichs zu steuern, und die Temperatur und Zeit
für die Hitzebehandlung für Diffusion. Insbesondere kann
eine 1 µm dicke p-Typ Polysiliziumschicht mit einem spezi
fischen Widerstand von ca. 0,1 Ω cm erreicht werden durch
Festsetzen der Verunreinigungskonzentration des
Halbleiterbereichs auf ca. 5*1018/cm3 und Durchführung ein
er ca. 30minütigen Hitzebehandlung bei ungefähr 1000°C.
Obwohl im vorstehenden Beispiel ein npn-Transistor gebildet
wird, entsteht dieselbe Wirkung in einem pnp-Transistor.
Desweiteren, obwohl die Polysiliziumelektrodenschichten für
Emitter- bzw. Basiselektroden gebildet werden, wäre es auch
wirkungsvoll, wenn eine Polysiliziumschicht entweder für
die Emitter- oder Basiselektrode gebildet wird. Zusätzlich
kann die vorliegende Erfindung bei einer Diode oder einigen
Elektroden in einer integrierten Halbleiterschaltung ebenso
wie in einem Transistor verwendet werden.
Wie beschrieben wird erfindungsgemäß eine Polysilizium
schicht zwischen einen Halbleiterbereich und ein
Oberflächenelektrodenmetall eingelagert und ihr Widerstand
kann durch Anpassung ihrer Verunreinigungskonzentration
gesteuert werden. Daher kann damit ein Halbleiter mit einer
hohen Leistungsfähigkeit erhalten werden, der einen breiten
SOA und eine hohe Sekundärdurchschlagfestigkeit besitzt
aufgrund der Polysiliziumschicht, die als Pufferwiderstand
wirkt, mit einer verringerten Anzahl von Herstellungs
schritten ohne Bildung einer tieferen Diffusionsschicht.
Desweiteren kann erfindungsgemäß die zwischen den Halblei
terbereich und das Oberflächenelektrodenmetall eingelagert
Polysiliziumschicht mit einer Verunreinigung dotiert wer
den, um ihren Widerstand durch Diffusion der Verunreinigung
aus dem Halbleiterbereich in die Polysiliziumschicht anzu
passen. Demgemäß kann eine Halbleitervorrichtung, bei der
der Widerstand eines Elektrodenteils an einer gewünschten
Wert angepaßt ist, mit einer verringerten Anzahl von
Schritten bei niedrigen Kosten hergestellt werden.
Es wird eine Halbleitervorrichtung geschaffen, in der eine
Widerstandsschicht zwischen einen Halbleiterbereich und ein
Oberflächenelektrodenmetall eingelagert wird, um einen
Sicherheits-Arbeitsbereich der Vorrichtung zu verbessern
und ihre Sekundärdurchschlagfestigkeit zu erhöhen, und ein
Verfahren zur Herstellung einer derartigen Halbleitervor
richtung, das folgende Schritte beinhaltet: Bilden eines
n-Typ Bereichs und/oder eines p-Typ Bereichs in einem Hal
bleitersubstrat durch Dotierung mit Verunreinigungen; Bil
den von Kontaktlöchern in einer auf dem Halbleitersubstrat
gebildeten Schutzschicht; Bilden von Polysiliziumelektro
denschichten auf den in den Kontaktlöchern freigelegten
Halbleiterbereichen; Veranlassen der jeweiligen Verunreini
gungen aus den Halbleiterbereichen in die Polysiliziumelek
trodenschichten zu diffundieren mittels Hitzebehandlung;
und Bilden eines Oberflächenelektrodenmetalls auf den
Polysiliziumelektrodenschichten.
Claims (7)
1. Halbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat (1),
einer durch Bildung eines Halbleiterbereichs (2, 3) mit
n-Typ Leitfähigkeit oder p-Typ Leitfähigkeit in einem
Halbleitersubstrat (1) gebildeten Halbleiterschaltung, ei
nem auf zumindest dem Halbleiterbereich (2, 3) gebildeten
Oberflächenelektrodenmetall (7, 8), und einer zwischen die
Halbleiterregion (2, 3) und das Oberflächenelektrodenmetall
(7, 8) eingelagerten Polysiliziumschicht (10, 11) mittels
derer der Halbleiterbereich (2, 3) mit dem Oberflächen
elektrodenmetall (7, 8) elektrisch verbunden ist.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Polysiliziumschicht (10, 11) mit einer
Verunreinigung mittels Eindiffundierens der Verunreinigung
in die Polysiliziumschicht (10, 11) dotiert ist, um eine
Verunreinigungskonzentration der Polysiliziumschicht (10, 11)
anzupassen, wobei die Verunreinigung in dem Halblei
terbereich (2, 3) enthalten ist, der mit der Polysilizium
schicht (10, 11) in Berührung kommt.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Polysiliziumschicht (10, 11) mit einer
Verunreinigung mittels Ionenimplantation dotiert ist, um
eine Verunreinigungskonzentration der Polysiliziumschicht
(10, 11) anzupassen.
4. Transistor mit einem als Kollektorgebiet wirkenden
Halbleitersubstrat (1), auf dem Halbleitersubstrat (1) ge
bildeten Basis- und Emittergebieten (2, 3), auf den Basis
bzw. Emittergebieten (2, 3) gebildeten Polysiliziumschich
ten (10, 11), auf den Basis- und Emittergebieten (2, 3)
gebildeten Basis- bzw. Emitterelektroden (7, 8) mit den
jeweiligen dazwischen eingelagerten Polysiliziumschichten
(10, 11).
5. Transistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Basiselektrode (7) als Basispolysiliziumelektrode ge
bildet ist und eine Verunreinigungskonzentration der zwi
schen dem Basisbereich (2) und der Basispolysiliziumelek
trode (7) eingelagerten Polysiliziumschicht (10) 1*1017/cm3
bis 1*1023/cm3 beträgt.
6. Transistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Emitterelektrode (8) als Emitterpolysiliziumelektrode
gebildet ist und eine Verunreinigungskonzentration der
zwischen dem Emitterbereich (3) und der Emitterpolysilizi
umelektrode (8) eingelagerten Polysiliziumschicht (11)
1*1017/cm3 bis 1*1023/cm3 beträgt.
7. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung,
mit folgenden Schritten:
- a) Bilden eines Halbleiterbereichs mit n-Typ und/oder p-Typ Bereichen (2, 3) in einem Halbleitersubstrat (1) mit tels Dotierung des Halbleitersubstrats (1) mit n-Typ und/oder p-Typ Verunreinigungen;
- b) Bilden einer Schutzschicht (4) auf der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats (1), gefolgt vom Bilden eines Kontaktloches (5, 6), das sich abwärts durch die Schutzschicht (4) zu dem Halbleiterbereich erstreckt;
- c) Aufbringen einer Polysiliziumelektrodenschicht (10, 11) auf den durch im Kontaktloch (5, 6) freigelegten Halbleiterbereich;
- d) Eindiffundieren der im Halbleiterbereich enthaltenen Verunreinigung in die Polysiliziumelektrodenschicht (10, 11) durch Hitzebehandlung; und
- e) Bilden eines Oberflächenelektrodenmetalls (7, 8) auf der Polysiliziumelektrodenschicht (10, 11).
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPP74028/92 | 1992-03-30 | ||
JP7402892A JPH05275681A (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | 半導体装置 |
JPP77081/92 | 1992-03-31 | ||
JP07708192A JP3312040B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 半導体装置の製法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4309898A1 true DE4309898A1 (de) | 1993-10-07 |
DE4309898B4 DE4309898B4 (de) | 2005-11-03 |
Family
ID=26415169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4309898A Expired - Fee Related DE4309898B4 (de) | 1992-03-30 | 1993-03-26 | Verfahren zur Herstellung eines Bipolartransistors mit einer Polysiliziumschicht zwischen einem Halbleiterbereich und einem Oberflächenelektrodenmetall |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5407857A (de) |
DE (1) | DE4309898B4 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004008543A1 (de) * | 2002-07-11 | 2004-01-22 | Infineon Technologies Ag | Bipolartransistor |
DE19734985B4 (de) * | 1997-08-13 | 2010-02-11 | Robert Bosch Gmbh | Transistorbauelement |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3348997B2 (ja) * | 1994-11-17 | 2002-11-20 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
DE19600780B4 (de) * | 1996-01-11 | 2006-04-13 | Micronas Gmbh | Verfahren zum Kontaktieren von Bereichen mit verschiedener Dotierung in einem Halbleiterbauelement und Halbleiterbauelement |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3443175A (en) * | 1967-03-22 | 1969-05-06 | Rca Corp | Pn-junction semiconductor with polycrystalline layer on one region |
US4160991A (en) * | 1977-10-25 | 1979-07-10 | International Business Machines Corporation | High performance bipolar device and method for making same |
JPS5939906B2 (ja) * | 1978-05-04 | 1984-09-27 | 超エル・エス・アイ技術研究組合 | 半導体装置の製造方法 |
JPS55165649A (en) * | 1979-06-13 | 1980-12-24 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
US4259680A (en) * | 1980-04-17 | 1981-03-31 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | High speed lateral bipolar transistor |
JPS6067267A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-17 | Toyota Motor Corp | 車両用操舵装置 |
DE3402188A1 (de) * | 1984-01-23 | 1985-07-25 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von bor-dotierten polykristallinen siliziumschichten fuer bipolartransistorschaltungen |
US4648175A (en) * | 1985-06-12 | 1987-03-10 | Ncr Corporation | Use of selectively deposited tungsten for contact formation and shunting metallization |
JPH01256125A (ja) * | 1988-04-05 | 1989-10-12 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置の製造方法 |
JPH0744186B2 (ja) * | 1989-03-13 | 1995-05-15 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-03-26 DE DE4309898A patent/DE4309898B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-12-21 US US08/170,896 patent/US5407857A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19734985B4 (de) * | 1997-08-13 | 2010-02-11 | Robert Bosch Gmbh | Transistorbauelement |
WO2004008543A1 (de) * | 2002-07-11 | 2004-01-22 | Infineon Technologies Ag | Bipolartransistor |
DE10231407B4 (de) * | 2002-07-11 | 2007-01-11 | Infineon Technologies Ag | Bipolartransistor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5407857A (en) | 1995-04-18 |
DE4309898B4 (de) | 2005-11-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3105118C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung mit komplementären bipolaren Transistoren und komplementären Isolierschicht-Gate-Feldeffekttransistoren auf einem gemeinsamen Substrat | |
DE19704996C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines IGBT-Bauelementes | |
DE3509899C2 (de) | MOS-Transistoranordnung mit veränderlicher Leitfähigkeit | |
DE2928923C2 (de) | ||
DE3545040C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer vergrabenen Schicht und einer Kollektorzone in einer monolithischen Halbleitervorrichtung | |
DE2812740A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer vertikalen, bipolaren integrierten schaltung | |
DE4013643A1 (de) | Bipolartransistor mit isolierter steuerelektrode und verfahren zu seiner herstellung | |
DE2732184A1 (de) | Halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE3205022A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer integrierten halbleiterschaltung | |
EP0001574B1 (de) | Halbleiteranordnung für Widerstandsstrukturen in hochintegrierten Schaltkreisen und Verfahren zur Herstellung dieser Halbleiteranordnung | |
EP0020998B1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines bipolaren Transistors mit ionenimplantierter Emitterzone | |
DE3334337A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer integrierten halbleitereinrichtung | |
DE3939305C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung | |
DE3002051A1 (de) | Verfahren zur herstellung von komplementaeren mos-transistoren hoher integration fuer hohe spannungen | |
DE2729973C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung | |
DE69415500T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils mit vergrabenem Übergang | |
EP0006510A1 (de) | Verfahren zum Erzeugen aneinander grenzender, unterschiedlich dotierter Siliciumbereiche | |
DE2347745A1 (de) | Integrierter halbleiterkreis und verfahren zu dessen herstellung | |
DE2420239A1 (de) | Verfahren zur herstellung doppelt diffundierter lateraler transistoren | |
DE69122598T2 (de) | Integrierte Struktur eines bipolaren Leistungstransistors und eines Wiederspannungsbipolartransistors in Emittorschaltungs- oder Halbbrückenanordnung und dies bezügliche Herstellungsverfahren | |
DE3689705T2 (de) | Zener-Diode. | |
DE2560576C2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer integrierten Injektions-Schaltungsanordnung | |
DE4309898A1 (de) | Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
EP0704894A2 (de) | Verfahren zur Erzeugung eines niederohmigen Kontaktes zwischen einer Metallisierungsschicht und einem Halbleitermaterial | |
EP0103653A1 (de) | Verfahren zum Herstellen einer monolithisch integrierten Schaltung mit mindestens einem bipolaren Planartransistor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |