DE1287009B - Verfahren zur herstellung von halbleiterkoerpern - Google Patents

Description

dete Ätzmittel nicht beständig ist, sondern von dem fotografischen Abdeckmaterial.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren, die teils perspektivisch, teils im Schnitt die Behandlung und Entwicklung eines Siliziumplättchens, das dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen wird, zeigen.

Fig. IA und 1B neigen ein Siliziumplättchen, das einer Bordiffusion unterzogen wird, in perspektivischer Darstellung und im Schnitt;

F i g. 2 A und 2 B zeigen das gleiche Plättchen nach Beendigung des Diffusionsvorganges;

Fig 3 A und 3 B zeigen das Plättchen nach Aufbringen der Siliziumoxydschicht,

Fig. 4A und 4B zeigen den Zustand nach dem Wegätzen der belichteten fotografischen Abdeckschicht aber vor dem Entfernen der Oxvdschicht,

Fig. 5A und 5B zeigen das Plättchen nach dem Wegätzen der Oxydschichl und

F i g. 6 A und 6 B zeigen den Zustand nach dem Wegätzen des undotierten Teiles der Siliziumscheibe.

Eine Halbleiteranordnung kann aus einem SiIieium-Einkristallplättchen 10. wie in Fig. IA gezeigt, mit den ungefähren Abmessungen 3,2 mm Seitenlange im Quadrat und 0,25 mm Dicke hergestellt werden. Dieses Plättchen 10 kann in an sich bekannter Weise hergestellt werden und wird durch Polieren und Ätzen geeignet vorbereitet. Wie durch die Pfeile 11 unter dem Plättchen 10 der Fig. IA dargestellt, wird das Plättchen einer BordampfdilTusion unterworfen, um einen PN-Übergang 12 innerhalb des Plättchens 10 zu erzeugen, wie es in Fig. 2A und 2B gezeigt ist. Diese Schicht ist vorzugsweise eine sehr dünne stark dotierte Aktivatorschicht.

LIm den Arbeitsgang auf die Bildung eines Übergangs zu beschränken, wird eine Abdeckung auf allen Flächen des P'ättchcns 10 mit Ausnahme derBodenllächc angebracht. Setzt man dagegen das ganze Plättchen der Boratmosphäre i'.us. so muß das Material mit cindilfundiertem Bor von allen Flächen mit Ausnahme der Bodenflächc beispielsweise durch Ätzen entfernt werden. Das Siliciumplättchcn bcstehl dann aus einem oberen Teil mit N-Typ-Leitfähickeit und einem unteren Teil mit P-Typ-Leitfiihigkcit.

Als nächstes wird das Plättchen 10 einer oxydierenden Behandlung unterworfen, die eine im wesentlichen aus Sillciumdioxyd (SiO.,) bestehende Schicht 13 auf der oberen Hauptilächc des Plättchens hervorruft, wie in den Fig. 3 A und 3 B gezeigt ist. Diese Oxydschicht 13 kann nach einer Mehrzahl bckannler SVcge hergestellt worden. Die Oxydationsbehandlung kann durch eine geeignete Maskierung passenderweise auf die Hauptfläche des Plättchens begrenzt werden, oder der Oxydfilm wird auf dem ganzen Plättchen gebildet und von allen Flächen mit Ausnahme der oberen, wie gezeigt, entfernt. Die gewünschte Dicke dieser Schicht 13 hängt von den besonderen diffundierenden Stoffen und Techniken ab. die angewendet werden sollen. Indessen geht die Dicke der Oxydschichten, die für die Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung benutzt werden, über 1500 A hinaus.

Die oxydbedeckte Fläche des Plättchens 10 wird als nächstes mit einer fotografischen Abdeckschicht bedeckt. Es können die üblichen Methoden /um Aufbringen einer solchen Schicht, wie Streichen.

Tauchen, Spritzen od. dgl., angewendet werden, denen ein Abschleudern folgt, um gleichmäßige und dünne Abdeckschichten zu sichern. Es ist wichtig, vor dem Aufbringen des fotografischen Abdeckmate-

S rials für eine saubere Oberfläche durch Anwendung geeigneter Reinigungsmittel, beispielsweise Benzol, Toluol oder dergleichen Lösungsmittel, zu sorgen.

Das Muster wird dann fotografisch auf die Abdeckfläche gebracht und in an sich bekannter Weise

in entwickelt. Die in Fi g. 4 gezeigte Zusammenstellung ist der erste Schritt in der Herstellung einer Halbleitervorrichtung. Wie in Fig. 4 gezeigt, wurde die Abdeckschicht durch den fotografischen Entwicklungsvorgang aller Bereiche außer Bereich Nr. 14 entfernt. Es ist zu beachten, daß die punktierten Bereiche exponierte Teile der Ovdschicht sind, auf der nach Entwicklung des Musters keine Abdeckung verbleibt.

Das Plättchen 10 in Fig. 4 A und 4B wird dann auf seiner oberen Fläche der Einwirkung einer Ätzlös _;ng unterworfen, um die Oxvdschicht von den Bereichen zu entfernen, die von der Fotoabdeckschicht nicht geschützt sind. Das Ergebnis dieser Behandlung ist die in Fig. 5A und 5B gezeigte Struktür, in denen die Siliciumuntcriage im Bereich, der nicht durch das Abdeckmuster bedeckt ist, freigelegt gezeigt wird (15). Die Oxydschicht bleibt unter dem Fotoabdeckmuster bestehen.

Die am besten geeigneten Ätzmittel für die Durchführung dieses Verfahrensschrittes bestehen aus Lösungen von Ammoniumbifluorid. Eine besonders geeignete Lösung, die etwa 1500 A je Minute von der Oxvdschicht entfernt, ist wie folgt zusammengesetzt: 20 g Ammoniumbifluorid. kristallisiert, und "³O ecm destilliertes Wasser. Diese Lösung kann auch in Pastenform zubereitet werden, indem man 5 Minuten kocht und nach dem Abkühlen auf 30 C dekantiert. Dieser Lösung werden 50 ecm eine? tierischen Leims von dickflüssiger Konsistenz und 10 ecm Glycerin zugegeben. Es können verschiedene Typen von Leim oder Klebstoff verwendet werden, insoweit dieser Zusatz nur zur Viskosität der Paste beiträgt. Die Mischung wird dann kräftig gerührt, bis eine homogene Masse erhalten wird. Die Paste hat etwa die gleiche Ätzgeschwindigkeit wie die flüssige Lösung und bietet einige offenbare Vorteile vom Standpunkt der Kontrcllicrbarkcit und Handhabung in besonderen Fällen.

Wenn ein langsamer wirkendes Ätzmittel gewünscht wird, verwendet man 32 :cm einer übersättiüten Lösung von Ammoniumfluorid (NH₁F). die durch Auflösen von 20 g kristallisiertem NH₁F in 30 ecm destilliertem Wasser unter Zugabe von 5 ecm Fluorwasserstoffsäure von 4S°/o Konzentralion hcrgestellt wird. Dieses Ätzmittel entfernt etwa 300 A von der Oxydschicht je Minute.

Das Ätzen wird dann so ausgedehnt, daß nicht nur die Entfernung der tinmaskicrten Siliciumciioxyclschichl unter Verwendung der obengenannten Ätzmittel, sondern auch die ausreichende Entfernung der Siliciumuntcrlage eingeschlossen ist, wobei ein unterschiedliches selektives Ätzmittel benutzt wird, um alles zuvor niedergeschlagene oder zuvor cindifi'undicrte Material, das nicht maskiert ist. zu bcscitigen. wie in Fig. 6A und 6B gezeigt. Ein geeignetes Ätzmittel zur Entfernung von Silicium kann 2 ml eirer Silbernitratlösung aus I g Silbernitrat in K)OmI destilliertem Wasser, 2 ml Salpetersäure und

Π.5 ml Fluorwasserstoffsäure enthalten. Dieses Atzmittel entfernt etwa 0.005 mm Silicium je Minute. Fotoahdeckung und Oxyd können dann entfernt und das Plättchen erhitzt werden, um den zuvor abgelaecrten oder diffundierten Aktivator aus den Bereichen, (.lie maskiert waruti und nicht weggeätzt worden sind, einzudiffundieren. Gemäß dieser Technik würde das Fotoabdeckmuster selbst das Di(Tusionsmuster darstellen und damit eine »positive Maske darstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ι 2

   dient also als Maske für die anschließend erfolgende Bordiffusion. Die Tatsache, daß sich unter ihr eine

   Patentanspruch: _dünne ph_0Sphordiffundierte Zone bildet, muß in

   Kauf genommen werden. Die Ausbildung dieser

   Verfahren zur Herstellung von Halbleiterkör- 5 Zone könnte vermieden werden, indem man die

   pern, insbesondere aus Einkristallen von Silizi- Phosphorsilikatglasschicht durch einen Oxydüberzug,

   um, die wenigstens auf einer Oberflächenseite der ebenfalls als Maske zu wirken imstande ist, er-

   Bereiche verschiedener Leitfähigkeit oder ver- setzt.

   schiedenen Leitfähigkeitstyps aufweisen, bei dem Schließlich ist ein Verfahren zum Ätzen eines die Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einer io Halbleiters, insbesondere einer Germanium- oder selektiv entfernbaren Oxydschicht beschichtet Siliziumscheibe für Dioden- oder Kristallverstärkerund die zur Eindiffusion des Dampfes eines Akti- zwecke bekannt, bei dem die Oberfläche des HaIbvators bestimmte Stelle mit dem Aktivator be- leiters zunächst mit einem dünnen Überzug eines handelt wird, dadurch gekennzeichnet, gegen Ätzmittel beständigen Werkstoffes wie Wachs, daß vor de:;. Anbringen der Oxydschicht auf der 15 Paraffin oder Lack überzogen wird. Die zu ätzenden Oberfläche des Halbleiterkörpers ein die Leit- Stellen der Halbleiteroberfläche werden dabei von fähigkeit nach Größe oder Typ ändernder Akti- dem Überzug frei gelassen, um sie anschließend vator eindiffundiert wird, die Oxydschicht auf chemisch oder elektrochemisch zu ätzen. Das auffotochemischem Wege teilweise mit einer ge- zubringende Strichgitter kann auf fotochemischem nauen ätzbeständigen Maske versehen wird, die 20 Wege hergestellt werden, indem ein lichtempfindnicht maskierten Teile der Oxydschicht wegge- lieber Überzug aufgebracht wird, auf dem die zu ätzt werden und an diese Wegätzung die Weg- ätzenden bzw. nicht zu ätzenden Stellen belichtet ätzung der Diffusionsschicht von den nicht mas- werden, worauf dann die die zu ätzenden Stellen abkierten Oberflächenteilen angeschlossen wird. deckenden Teile des Überzugs chemisch oder elektro-

   25 chemisch entfernt werden. Dieses bekannte Verfahren liegt auf einem anderen technischen Gebiet, nämlich der Herstellung eines geätzten Halbleiter-

   körpers, der keine Bereiche unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps auf einer Oberflächenseite besitzt.
   30 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben,

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- _{das die} Herstellungen Übergängen zwischen Zonen lung von Halbleiterkörpern, insbesondere aus Ein- unterschiedlichen "Leitfähigkeitytyps an der Oberkristallen von Silizium, die wenigstens auf einer _{fläche einer} Halbleiteranordnung' mit großer Präzi-Oberfiachenseite Bereiche verschiedener Leitfähigkeit _{35 sion} ermöglicht. Diese Aufgabe" wird erfindungsgeocler verschiedenen Leitfähigkeitstyps aufweisen, bei _maß dadurch gelöst, daß vor dem Anbringen der dem die Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einer Oxydschich? auf der Oberfläche des Hafblcilcrselektiv entfernbaren Oxydschicht beschichtet und körpers ein die Leitfähigkeit nach Größe oder Typ ehe zur Eindiffusion des Dampfes eines Aktivators ändernder Aktivator eindiffundiert wird, die Oxydbestimmtc Stelle mit einem Aktivator behandelt _{40 sc}hj_cht auf fotochemischem Wege teilweise mit einer ^virc'· genauen ätzbeständigen Maske versehen wird, die Bei der IIe,stellung von Halbleiterkörpern tritt die nicht maskierten Teile der Oxydschicht weggeätzt Aufgabe auf. zur Erzielung von Bereichen verschic- werden und an diese Wegätzung die Wegätzung der clcncr Leitfähigkeit auf einer Oberflächenseite den Diffusionsschicht von den nicht maskierten Öbcrl.eitfiihigkeitstyp bestimmter Obcrflächenteilc umzu- ₄₅ nächentcilcn angeschlossen wird. Darauf kann das wandeln, während andere Teile in dieser Oberfläche Lösen der Maskcnschichl und der maskierten Teile ihren ursprünglichen Leitfähigkeitstyp behalten. Bei _c|_er Oxydschicht erfolgen.

   einem bekannten Verfahren wird ein Halbleiter- Bei diesem Verfahren wird eine Halbleiterscheibe körper mit einem Oxydüberzug versehen, um das zunächst einem DifTusionsprozcß unterworfen, bei r.mdringen von FrcmdstolTen während der nach- 50 dem ein Aktivator in den Halbleiter eindringt und folgenden Behandlung zu steuern. Der Oberflächen- innerhalb der Scheibe einen PN-Übergang erze nut. oNydiüm wird auf ausgewählten Teilen des Halb- Der erste Verfahrcnsschritt besteht also darin, die leiterkörpers als Maske angebracht, um die Diffusion gesamte Halbleiterscheibe von einer Seite her einem des Aktivators auf bestimmte Teile der Oberfläche gleichmäßigen Diffusionsprozeß zu unterwerfen, so zu beschränken. Es wird also vor Durchführung des 55 daß sich im Innern der Scheibe ein PN-Übergang aus-Diffusionspro/esscs des Aktivators ein Oberflächen- bildet. Auf das so vorbereitete Material wird eine oxydfilm erzeugt, der in Form einer Maske be- Oxydschicht aufgebracht, die das Eindiffundieren stimmte Stellen der Oberfläche frei läßt. von Verunreinigungen verhindert. Die Oxydschicht Es ist ebenfalls bekannt, zur Bildung der Maske wird mit einer Schicht aus fotoempfindlichem Mateauf dem Halbleitermaterial einen Phosphorsilikat- fin rial abgedeckt, die zugleich gegen das später zu vcrglasfilm zu erzeugen, aus dem heraus Phosphor in wendende Ätzmittel beständig ist. Die Oxydschicht den Halbleiterkörper hineindiffundiert, so daß sich verhindert das Eindringen von Verunreinigungen aus unterhalb des Phosphorsilikatglasfilms eine dünne der Maskierschicht in die Halbleiterschicht. Durch phosphorcliffundierte Zone ausbildet. Dieser Glas- selektive Belichtungen und anschließende Entwickfilm und die darunterliegende diffundierte Zone <>5 lung weiden diejenigen Teile des Maskicrmaterials werden an bestimmten Teilen des Körpers entfernt. entfernt, an denen nachfolgend der Ätzvorgang einun, anschließend in die freigelegten Stellen Bor ein- setzen soll. Die Maskierung wird also nicht von der diffundieren zu lassen. Die Phosphorsilikatglasschicht Oxydschicht gebildet, die ja auch gegen das verwen-