DD207590A1

DD207590A1 - Verfahren zur herstellung edelmetalldiffundierter, isolatorschicht-passivierter pn-uebergaenge fuer halbleiterbauelemente

Info

Publication number: DD207590A1
Application number: DD24012782A
Authority: DD
Inventors: Hartwin Obernik; Wolfgang Fischer; Carl-Ernst Richter; Manfred Trapp
Original assignee: Werk Fernsehelektronik Veb
Priority date: 1982-05-25
Filing date: 1982-05-25
Publication date: 1984-03-07

Abstract

Edelmetalldiffundierte, isolatorpassivierte pn-Uebergaenge fuer Halbleiterbauelemente mit grossen Schaltgeschwindigkeiten entstehen nach einem Vorbehandlungs- und Diffusionsverfahren nach dem die Produktivitaet, Sicherheit und der technologische Spielraum vergroessert und bessere Gleichrichterwirkungsgrade und Verstaerkungsfaktoren erzielt werden koennen. Die Aufgabe der Edelmetalldiffusion unter oxidierenden Bedingungen fuer verschiedene Saettigungsgrade der Scheiben mit Gold ist zu loesen. Erfindungsgemaess wird vor der Golddiffusion aus Schichten der Oberflaeche auf isolatorpassivierten pn-Uebergaengen und/oder auf freien Bereichen mit einer neuen, zusaetzlichen, oxidierbaren Schicht aus Metall oder Silizium bedeckt. Waehrend der Au-Diffusion in O unten 2-haltiger Atmosphaere verhindern Reaktionen zwischen dem oxidierbaren Material und dem Sauerstoff das Vordringen des O unten 2 in die Isolator/Halbleiterbereiche und die nicht voll erklaerbaren schadlichen Nebenwirkungen des Au, die sonst auftraten. Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sollen an der Figur 1e veranschaulicht werden. Darin bedeuten: 2 Oeffnung der Schicht 3, 3 Isolatorschicht, 4 p-leitende Zone, 11 SiO unten 2-Schicht, durchoxidiert, 15 Kontaktlochoeffnung ueber 4, 16 freie Si-Oberflaeche. Wesentlich ist, dass die Kontaktlochoeffnung 15 der durchoxidierten polykristallinen Si-Bedeckung in Form der SiO unten 2-Schicht 12 relativ weit von der Oeffnung 2 der ersten Isolatorschicht entfernt ist.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung edelmetalldiffundierter, isolatorschicht-passivierter pn-Obergänge für Halbleiterbauelemente

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von golddiffundierten, oxydpassivierten pn-Obergängen for Halbleiterbauelemente, insbesondere aus Silizium.

Die Erfindung betrifft Verfahrensschritte zur Vorbehandlung und Durchführung von Golddiffusionsprozessen in Siliziumscheiben aus Vorbelegungen fester Phase· . _l

Die Anwendung der Erfindung ist zweckmäßig bei der'Herstellung diskreter oder integrierter Bauelemente, bei denen die Sperrträgheitszeit, die Schaltgeschwindigkeit, die Ein- oder Ausschaltverzögerungszeit sowie die Anschaltzeit oder die Freiwerdezeit eine wesentliche Rolle spielt.

Objekte der erfindungsgemäßen Bearbeitung sind Schaltdioden, Schalttransistoren, schnelle integrierte Schaltkreise sowie Leistungsgleichrichter oder Thyristoren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In Drift- und Schalttransistoren wird zur Sicherung der HF-Eigenschaften und kurzer Schaltzeiten nach der britischen Patentschrift GB-PS 952 985 nur in einem Teil der Basiszone durch Kupfer- oder Nickeleindiffusion aus der Emitter- oder Kollektorzone ein Gebiet reduzierter Ladungsträgerlebensdauer geschaffen.

In Schalttransistoren mit legierten pn-Obergängen wird die Oberfläche gemäß der österreichischen Patentschrift DE-PS 226 779 vor dem Legieren mit Gold oder Eisen diffundiert. Die selektive oder gleichmäßige Überwachung, Kontrolle und Beeinflussung der Lebensdaüerwerte der Oberschußladungsträger in Kollektorzonen von doppelt diffundierten npn-Schalttransistoren kann nach der DE-AS 1 543 mittels Golddiffusion erst vorgenommen werden, wenn alle anderen Dotierstoffdiffusionen abgeschlossen sind.

Um eine höchstmögliche, praktisch kapazitätsfreie elektrische Isolation zwischen Bereichen von Schaltelementen von integrierten Halbleiterschaltungen zu erzielen, wird nach dem DD-SJP 57 049, der DE-AS 1 216 990 und derOE-AS 1 284 517 eine Substanz wie Gold durch Öffnungen,einer Maske eindiffundiert um restliche Akzeptoren oder Donatoren zu kompensieren und eine Zone hoher Ladungsträgerrekombination zu schaffen.

Die Herstellung von Si-Schaltdioden mit einer völlig gleichmäßigen Verteilung der elektrisch aktiven Goldatome in der ^ganzen Scheibe im Bereich von 10 - 10 cm ge- : lingt nach der OE-AS 1 187 326 durch Diffusion aus Au- , Schichten im Temperaturbereich von 800 - 1300 ⁰C oder nach der OD-PS 26471 bzw. der DE-AS 1 215 990 durch Dotieren der Schmelze, aus der der Einkristall· gezogen wirdmit Gold oder Nickel.

Um die Schwierigkeiten bei der Herstellung hochohmiger Epitaxieschichten für schnelle Schaltdioden zu umgehen und die Konzentration an Rekombinationszentren reprodüzierbar zu gestalten, wurde nach der DD-PS 38 970 im Anschluß an die Diffusion mit einer so hohen Geschwindigkeit abgekühlt, daß ein Verlust in der Schaltzeit durch Ausdiffusion vermieden wurde. ,

Zur Verbesserung der integrierten Halbleiterschaltungen aus Dioden, Transistoren und Widerständen unter Anwendung der Planartechnik nach der DE-PS 1 197 548 bezüglich der Arbeitsgeschwindigkeit wird nach der DE-PS 1 287 218 Gold auf die Unterseite des Halbleiterkörpers aufgedampft und zu irgendeinem der verschiedenen Abschnitte der Halbleiterschaltung bzw. so tief wie erforderlich eindiffundiert.

Eine Golddiffusion bei 800 - 900 ⁰C durch Öffnungen einer Oxydschicht auf Si-Scheiben für Thyristoren nach den US-PS 3 941 625 und 4 066 484 sowie für Gleichrichter nach den US-PS 4 061 510 und 4 148 672 soll zu einer selektiven Dotierung mit ausgewählten Goldverteilungen im Si-KÖrper und zu einer Reduzierung der: Ausschältzeit der Bauelemente führen. -

Dabei wurde festgestellt, daß ein Glaspassivierungsprozeß, der von einem Oxydwachstumsprozeß auf der Siliziumscheibe begleitet ist, mit einem Golddiffusiönsprozeß unvereinbar ist, da es zu einer unkontrollierten Wanderung und Umverteilung des Goldes kommt. Die Glaspassivierung von freigeätzten pn-Obergangsrändern wurde deshalb bei 700 C mit

_; Glaskörnern, die aufgeschmolzen wurden, durchgeführt.

Platindiffusion bei 500 - 950 ⁰C für die Herstellung von Halbleiterbauelementen mit Zwei- oder Mehrzonenstruktur (pn-, pnn *r pnpn- u. a. Öbergangsstrukturen) gewährleisten nach der OE-AS 2 735 769 bzw. DE-AS 2 735 668 die Einstellung der Minoritätsträgerlebensdauer auf Werte bis

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0,6μ/β herab. Da die Verfahren zum Einführen von Minoritätsträgergiften auch hier mit besonderen Passivierungsverfahren nicht verträglich sind, wurde als Glaspassivierungsstoff ein PbO-ZnO : SiO₂ ; AlgO^-Gemisch verwendet.

Bei der Herstellung von Schaltdioden, Schalttransistoren oder integrierten Schaltkreisen mit isolatorpassivierten pn-Obergängen scheitern eine Reihe von Maßnahmen zur Vereinfachung der Technologie am gleichen Unvereinbarkeitsprinzip. ',

So mußte für die Endkontaktierung der p-leitenden Gebiete von Schaltdioden nach der Fertigstellung der Rückseitenkontaktierung die Seite mit den pn-Obergängen mit einer Lackschicht versehen,- belichtet und fertig entwickelt und fixiert werden. Dieser scheibenindividuelle Arbeitsgang stört besonders bei der Bearbeitung von großen Mehrzollscheiben, da die Bruchgefahr beim Lackprozeß wächst.

Bei allen pn-Obergangsbauelementen führte die zulässige Atmosphäre bei der Golddiffusion zu erhöhten Akzeptor- und Donatorverlusten aus hochdotierten freien, unbedeckten Oberflächen und nicht selten zu Erosions- und Defektbildungserscheinungen. ·

Abdeckungen der freien Oberflächen hochdotierter Gebiete mit Oxydschichten konnten nur in zusätzlichen Arbeitsschritten vor der Golddiffusion durchgeführt werden, hatten aber nicht bei allen Erzeugnisstrukturen. Erfolg.

Schließlich bedeutet der Fakt, daß die Golddiffusion nur als letzter Hochtemperaturschritt ausgeführt werden kann, eine erhebliche Einschränkung der Realisierungsraöglichkeiten spezieller flacher Dotierungen mit Donatoren oder Akzeptoren oder steiler Dotierstoffprofile, wie sie bei einer Reihe von Erzeügniskonzepten sinnvoll sind.

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Ferner ist aus der DE-PS 2 341 311, nach der der GojLdeinbau in den Halbleiterkörper von Thyristoren durch Ionenimplantation und Wasserstoff temperung erfolgt, bekannt, daß das verminderte Sperrvermögen von golddiffundierten pn-Obergängen auf überschüssiges Gold, das sich auf Zwischengitterplätzen befindet oder an Kristallverset2ungen angelagert ist, zurückzuführen ist.

Die üblichen schädlichen elektrischen Nebenwirkungen der Golddiffusion in Form von weichen Kennlinien, erhöhtem Sperrstrom, verminderter Sperrspannung im Vordurchbruchsgebiet, geringere Durchbruchsspannungen bei höheren Sperrströraen, geringere Verstärkungsfaktoren im NF-Bereich u.a. bleiben nicht ausgeschlossen, wenn zur Senkung der Minoritätsträgerlebensdauer und zur Ausbildung von Zonen hoher Rekombination von Ladungsträgern hohe Goldkonzentrationen von 0,5 - 5,0 χ 10 cm"* angeboten werden müssen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Produktivität und der technologischen Sicherheit, die Vereinfachung des Fertigungsprozesses von Schnellschaltbauelementen, die Erweiterung des technologischen Spielraumes durch Zulassung neuer Kompositionen der Umgebungsatoosphäre bei der Edelmetalldiffusion , die Vermeidung von Erosionserscheinungen und Defektbildungen sowie die Erhaltung der leitartbestimmenden Dotierstoffkonzentration in getemperten HaIbleiteroberflachen.

Die angestrebten Gebrauchswerteigenschaf ten betreffen bessere Gleichrichterwirkungsgrade oxidbedeckter pn-G'bergänge und höhere Verstärkungsfaktoren von Schalttransistoren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Eindiffusion von Rekombinationszentren bildenden Ddtierstoffen aus Edelmetall, wie Gold; Platin u. a., anzugeben, bei dem unabhängig vom Grad der Sättigung der Siliziumscheibe und unabhängig von dem Abstand der vorliegenden Einbaukonzentration von der maximalen Löslichkeitsgrenze eine Diffusion aus festen edelmetallhaltigen Schichtquellen unter oxydierenden Bedingungen erfolgen kann, ohne daß Löslichkeits- und Diffusionsanomalien im Isolator-Halbleitersystem die Enderzeugnisse beeinflussen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor der Edelmetalldiffusion der Halbleiterkörper mindestens auf der Oberfläche für die isolatorschichtpassivierten pn-Obergänge mit einer neuen zusätzlichen Schicht aus oxidierbarem Material bedeckt wird. Das Material der Schicht ist in der Lage, (eine Änderung des chemischen Potentials der Sauerstoffkomponente der Diffusionsgasatmosphäre in der Isolatorschicht auf dem Halbleiterkörper sowie die Eindiffusion der Sauerstoffkomponente in den Isolator und den Halbleiter zu verhindern.

Die danach folgenden Wärmebehandlungen zur Ausbildung und Vollendung der körperlichen Einzelheiten der verschiedenen Bereiche der Halbleiterstruktur hinsichtlich der Akzeptor-, Donator- und Edelmetalldotierung werden in einer Atmosphäre vorgenommen, in der auch sauerstoffhaltige Komponenten zugelassen sind. -·-.'_

Der Sauerstoff aus der Umgebungsatmosphäre reagiert mit dem Material der zusätzlichen Schicht unter Bildung eines Oxides. Alle durch die entstehende Oxidschicht durchdiffundierenden Sauerstoffatome oder Moleküle kommen an der Grenzfläche zwischen den oxydierten und dem nichtoxydierr ten Material zu einer Oxydationsreaktion^ Die Oxydations-

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front schreitet rait zunehmender Temperzeit immer weiter in der oxydierbaren Materialschicht fort. Die Materialschicht läßt jedoch aufgrund ihrer hohen Affinität zu Sauerstoff bei den hohen Oiffusionstemperaturen kaum einzelne Sauerstoffatome passieren und bis zur Isolatorschicht auf dem Halbleiterkörper vordringen.

Gemäß dieser Lehre der Erfindung wird die atmosphärische Belastung mit Sauerstoff und/oder die Wärmebehandlung der mit der zusätzlichen Materialschicht bedeckten Isolator-Halbleiterstruktur abgebrochen, so bald die neue zusätzliehe Materialschicht vollständig oder in Teilbereichen in eine neue Isolatorschicht umgewandelt und bevor die einkristalline Oberfläche des Halbleiterkörpers einer Neuoxydation ausgesetzt ist.

Erfindungsgemäß hat der Abbruch der atmosphärischen und/ oder thermischen Behandlung so zu erfolgen, daß durch schnelle Abkühlung der Halbleiterkörper die Ausbildung einer Nichtmonotönie im Goldprofil nahe der Isölatorschicht vermieden und ein gleichmäßig glattes zur Isolatorschicht hin ansteigendes Profil eingestellt wird. Die Gasatmosphäre der Golddiffusion enthält neben den üblichen im Stand der Technik genannten Elementen auch Sauerstoff in elementarer oder gebundener Form (H₂O, CO).

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Erfindungsgemäß wird das neue oxidierbare Material auf allen Oberflächenseiten der Halbleiterscheibe aufgebracht. Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, daß als oxydierbares Material Metalle wie Tantal, Titan, Aluminium, Chrom ο. a. aufgebracht werden, die als Oxide thermisch stabile Dünnschichten bilden.

Eine andere Ausgestaltung sieht vor, daß als oxydierbares . Material Halbleitermaterial wie Silizium aufgebracht wird. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht in der Anwendung von Silizium zur gleichzeitigen Bedeckung

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von freien und isölatorpassivierten Oberflächenbereichen der Halbleiterkörper.

Srfindungsgemäß wird die edelmetallhaltige Schichtquelle auf der Rückseite der Halbleiterscheibe aufgebracht. Die Edelmetallaufbringung erfolgt erfindungsgemäß nach der Bedeckung der Halbleiterkörper mit der Schicht aus oxydierbarem Material.

Bei einigen Anwendungsfällen kann es auch zweckmäßig sein, daß die Auftragung der oxydierbaren Siliziumschicht nach der Ausbildung der edelraetallhaltigen Diffusionsquelle durchgeführt wird. Ferner werden erfindungsgemäß gleichzeitig mit der Edelmetalldiffusion implantierte Donator- und/oder Akzeptordotierungen diffundiert.

Bei einer nachträglichen Diffusion von Donator- und/oder Akzeptordotierungen hat der Abbruch des Diffusionsprozesses so schnell zu erfolgen/ daß bei der Abkühlung die gleichen Bedingungen wie nach der Golddiffusion eingehalten werden.

Die Dicke der Schicht aus oxydierbarem Material wird erfindungsgemäß so gewählt, daß die Zeitdauer der Wärmebehandlung für die Diffusion ausreicht, um die Schicht vollständig durchzuoxydieren. Ist es zweckmäßig, so ist die Zeitdauer so zu bemessen, daß nur ein Teil der Materialschicht oxydiert wird. Es ist erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn nur der teil der Schicht des oxydierbaren Materials vollständig oxydiert wird, der auf den freien Bereichen der einkristallinen Halbleiteroberfläche vorliegt. Schließlich ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, die oxydierte Schicht bis auf die Löcher für die Kontaktierung vollständig auf der Halbleiteroberfläche zu belassen.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. , In der dazugehörigen Zeichnung zeigt

Figur 1 eine Schnittzeichnung zu den Herstellungsschritten von schnellen Schaltdioden ,

a) pn-Obergang mit Isolatorpassivierung

b) Schichtauftragung von oxidierbarem Material

c) Auftragung der Edelmetallquelle für Diffusion

d) Wärmebehandlung in oxidierender Atmosphäre

e) Entfernen der durchoxidierten Schicht aus dem Kontaktfenster

f) Schaltdiodenchip im Endzustand

Figur 2 Golddiffusionsprofile in η-leitendem Silizium nach der Golddiffusion in wasserdampfbelädenera Sauerstoff

a) Profil auf der SiO₂-Si-Seite

b) Profil auf der Seite der Golddiffusionsquelle

Figur 3 Sperrstrom-Spannungskennlinienverlauf von Schaltdioden

a) aus der Serienproduktion 1981 (Mittelwertskennlinie) und

b) aus der Produktion nach dem erfindungsgemäßen Verfahren

Schaltdioden für Treiberstufen in Rechenanlagen sollen neben einer hohen Schaltgeschwindigkeit (Sperrträgheit von 2 us) auch einen sehr hohen Gleichrichterwirkungsgrad, also sehr hohe Flußströme und sehr kleine Sperrströme, aufweisen. Mit dem Übergang von lackpassivierten, freien, akzeptordotierten Oberflächenbereichen zu lackfreien Passivierungsvarianten ein bisher unzureichend gelöstes ökonomisches Problem.

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Dieses Problem, wie das obengenannte Unvereinbarkeitsprinzip; wird erfindungsgemäß gelöst, indem in einen n-leitenden Siliziumkörper 1 durch die öffnung 2 einer Isolatorschicht 3 Akzeptoren eingeführt werden, um eine p-leitende Zone 4 und einen pn-Öbergang 5 vorzufertigen. Danach wird eine größere Zahl von Scheiben im Reaktor einer CVD-Anlage bei einem Druck von 0,3 Torr be,i einer Temperatur von 660 ⁰C in der Zeit von 360 s mit einer polikristallinen Siliziumschicht bedeckt. Die Abscheidung aus einer SiH .-Atmosphäre führt zu einer Si-Bedecküng 6 der . Isolatorschicht 3 und zu einer Si-Bedeckung 7 der Oberfläche über der p-leitenden Zone 4, Auch die Auflage- , flächen auf der Rückseite 8 der Scheiben erhalten eine dünne Siliziumbedeckung 9 (Figur Ib). Die Si-Bedeckung 7;

9 ist O.lJtra dick. Auf der Siliziumbedeckung 9 der Rückseite der Scheiben wird eine dünne Edelmetallschicht 10 aus Gold aufgedampft und als Diffusionsquelle benutzt (Figur lc).

Nach dieser Vorbereitung der Scheiben erfolgt die Golddiffusion unter sonst üblichen Temperatur- und Diffusionszeitbedingungen, mit dem schwerwiegenden Unterschied e\iner sehr aggressiven oxydierenden Atmosphäre von wasserdampfbeladenem Sauerstoff. Während der Diffusionszeit wirkt diese Atmosphäre allein 20 iriin auf den Siliziumkörper mit der Doppelschichtabdeckung aus Polisilizium/thermisch oxidiertes EK-Silizium ein. In dieser Zeit ist die PoIisiliziumbedeckung 6;.7 und 9 vollständig durchoxidiert und in eine SiO₂-Schicht 11; 12; 13 umgewandelt. Der Isolatorschichtbereich 11 bedeckt die alte Isolatorrestschicht 3, der Isolatorschichtbereich 12 die Oberfläche über der p-leitenden Zone 4 und die Schicht 13 die etwas veränderte Quelischicht 14. Gleichzeitig mit dieser Oxidation vollzieht sich eine homogene Verteilung des Goldes über die Tiefe des Halbleiterkörpers. Die mittlere Goldkonzentration im Volumen liegt im Dotierungskonzentrationsbereich um

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10 at/cm .Eine vollständige Sättigung ist bei dieser

Goldkonzentration noch nicht erreicht, doch zeigen sich in den Bereichen, die 200 - 300 nra unter der Oberfläche liegen, Goldkonzentrationen, die weitaus oberhalb der maximalen Löslichkeitsgrenze des Goldes im EK-Siliziura liegen (Figur 2). An der SiCU-Si-Grenze anzutreffende

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Goldkonzentrationen liegen bei 10 at/cra . Die Goldkonzentration der Quellenschicht 9 liegt nach der Temperung mit einer veränderten Verteilung immer noch oberhalb

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2 x 10 at/cm (Figur 2b).

Derartig hohe Goldkonzentrationen unter der SiOp-Isolatorschicht 3 schädigen aber noch nicht die Diodencharakteristik. überraschenderweise verbessert sich der Sperrstromspannungsverlauf (Figur 3b) gegenüber den bisher gefundenen Kennlinien.

Demgegenüber entziehen sich die Sperrkennlinien von Scheiben, die ohne Anwendung von oxidierbaren Schichtbedeckunen 6; 7; 9 gefahren wurden, dem in Figur 3 verwendeten Darstellungsbereich und sind zu schlecht, ohne daß die Goldkonzentration unter der SiOg-Schicht 3 wesentlich von der oben genannten abweicht. Die aus dem durchoxidierten PoIi-Silizium gebildete Isolatorschicht 12 füllt die ganze öffnung 2 der Isolatorschicht 3 aus. Zura Zwecke der Kontaktierung wird in der Isolatorschicht 12 eine Kontaktlochöffnung 15 angebracht, deren Rand (Figur Ie) genügend weit vom Durchstoßungsverlauf des pn-Oberganges zur Oberfläche des n^-leitenden Halbleiterkörpers 1 entfernt ist. In der Kontaktlochöffnung 15 ist die freie Siliziuraoberfläche über der p-leitenden Zone 4 bloßgelegt. In diese öffnung wird Material zur Kontaktierung der p-leitenden Zone 4 gedampft und legiert. Der p-seitig kontaktierte Scheibenkörper wird zur Vereinfachung des Trennvorganges und zur Kontaktierung der η-leitenden Rückseite zunächst auf eine Dicke von ca. 20OyU"m durch Ätzen reduziert. Die frische Oberfläche 17 der Scheibenruckseite wird! mit einer zusammenhängenden metallischen Auf dampf schicht 18 (Figur If) versehen.

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Der eine Vielzahl unzertrehnter Dioden enthaltende Halbleiterkörper wird nun mit Kontakthügeln 19 aus Edelmetall versehen. Danach folgt eine Vereinzelung der Diodenelemente und problemloses hydromeehanisches Trennen der Ausschüßelemente von den guten Plättchen·

Infolge der Oxydation der Polisiliziuraschicht 12 während der-Golddiffusion wird die Ausdiffusion von Bor auf der p-leitenden Zons 4 und die Verminderung von Akzeptoren im Bereich des Metall-Halbleiterkontaktes der Kontaktlochöffnung 15 verhindert. Dadurch können höhere Flußströme bei gleicher Spannung durch den pn-Obergang gezogen werden.

Als Kontrollverfahren für die Entfernung der neugebildeten Isolatorschicht 12 aus dem Bereich der Kontaktlochöffnung hat sich der Entnetzungstest in der SiO₂~Ätzlösung aU₁S Ammoniumbifluorid erwiesen. Solange noch SiO«- Schichten auf dem einkristallinen Silizium über der pleitenden Zone 4 oder über dem polikristallinen Silizium der Schicht 6 vorliegen, benetzt das Ätzmittel die Oberfläche voll. Freie Si-Qberflachen werden vom Ätzmittel voll entnetzt.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung edelmetalldiffundierter, isolatorschichtpassivierter pn-Öbergänge für Halbleiterbauelemente mit erhöhter Schaltgeschwindigkeit durch Diffusion . aus edelmetallhaltigen Schichtquellen, gekennzeichnet da-, durch, daß vor der Edelmetalldiffusion der Halbleiterkörper zumindest auf der Oberfläche, für die isolatorschichtpassiviertert pn-Obergänge mit einer neuen, zusätzlichen Schicht aus oxidierbarem Material bedeckt wird, das eine Änderung des chemischen Potentials der Sauerstoffkomponente der Diffusionsatmosphäre in der Isolatorschicht sowie die Eindiffusion der Sauerstoffkomponente in. den Iso- lator und den Halbleiter zu verhindern in der Lage ist, daß danach die Wärmebehandlungen zur Ausbildung und Vollendung der körperlichen Einzelheiren der verschiedenen Bereiche der Halbleiterstruktur hinsichtlich der Akzeptor-, Donator- und der Edelmetalldotierung in einer Atmosphäre vorgenommen werden, in der auch Sauerstoffkomponenten zugelassen sind, und daß die atmosphärische Belastung durch Sauerstoff und/oder die Wärmebehandlung der mit der zusätzlichen Mäterialschicht bedeckten Halbleiterkörper abgebrochen wird, so bald die zusätzliche Schicht vollständig oder in Teilbereichen in eine neue Isolatorschicht umgewandelt und bevor die Oberfläche des Halbleiterkörpers einer Neuoxydation ausgesetzt ist.

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2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Abbruch der thermischen Behandlung so zu erfolgen hat, daß eine schnelle Abkühlung des Halbleiterkörpers durchgeführt und ein glattes, zur Isolatorschicht auf dem Halbleiter hin ansteigendes Goldprofil ohne nichtmonotone Bereiche gebildet wird. '
3. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Gasatmosphäre der Edelraetalldiffusion neben Wasserstoff, Stickstoff , Argon oder anderen Edelgasen auch Sauerstoff in elementarer oder gebundener Form (H₂O, CO o.a.) enthält it
4. Verfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die neue zusätzliche Schicht aus oxidierbarem Material auf alle Oberflächenseiten der Halbleiterscheibe aufgebracht wird.

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5. Verfahren nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das oxidierbare Material aus Metallen wie Tanrtal·, Titan, Aluminium, Chrom o. a. besteht, die als Oxyde thermisch stabile Dünnschichten bilden. . ;
6. Verfahren nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das oxidierbare Material aus Halbleitermaterial wie Silizium besteht.
7. Verfahren nach den Punkten 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß das oxidierbare Material, vorzugsweise Silizium zur gleichzeitigen Bedeckung von freien und isolatorpassivierten Oberflächenbereichen verwendet wird^
8. Verfahren nach den Punkten 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, 'daß die edelraetallhaltige Schichtquelle auf der Rückseite oder in freigeätzten Bereichen der Vorderseite angebracht wird. "

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9. Verfahren nach den Punkten 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufbringung des Edelmetalls nach der Bedeckung des Halbleiters mit der Schicht aus oxidierbarem Material erfolgt.
10. Verfahren nach den Punkten 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufbringung der Schicht aus oxidierbarem Material gleichzeitig oder nach der Bedeckung mit Edelmetall erfolgt.
11. Verfahren nach den Punkten 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Edelmetalldiffusion gleichzeitig mit der Diffusion von Donator- und/oder Akzeptordotierungen erfolgt .
12. Verfahren nach den Punkten 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß bei einer nachträglichen Diffusion von Akzeptor- und/oder Donatordotierungen der Abbruch des Diffusionsprozesses mit einer so schnellen Abkühlung erfolgt, daß die gleichen Profilbedingungen für das Edelmetall gelten wie nach der· Edelmetalldiffusion.
13. Verfahren nach den Punkten 1 bis 12, gekennzeichnet da-/~\ durch, daß die Dicke der Schicht aus oxidierbarem Material so gewählt wird, daß die Zeitdauer der Wärmebehandlung ausreicht, um die Schicht vollständig durchzuoxidieren.
14. Verfahren nach den Punkten 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Zeitdauer der Wärmebehandlung so gewählt wird, daß nur ein Teil der Materialschicht oxidiert wird.
15. Verfahren nach den Punkten 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß nur der Teil der Schicht des oxidierbaren Materials oxidiert wird, der auf den freien Bereichen der einkristallinen Halbleiteroberfläche vorliegt.
16. Verfahren nach den Punkten 1 bis 15, gekennzeichnet dadurch, daß die Schicht aus. dem oxidierbaren Material in oxidierter Form bis auf die Löcher^für die Kontaktierung vollständig auf. der Halbleiteroberfläche belassen wird.

- Hierzu drei Seiten Zeichnungen -