DE2151346C3 - Verfahren zum Herstellung einer aus Einkristallschichtteilen und Polykristallschichtteilen bestehenden Halbleiterschicht auf einem Einkristallkörper - Google Patents
Verfahren zum Herstellung einer aus Einkristallschichtteilen und Polykristallschichtteilen bestehenden Halbleiterschicht auf einem EinkristallkörperInfo
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Description
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 16 14 423 ist bekannt, zur gegenseitigen Isolation von Einkristallschichtteilen
auf einem Einkristallkörper zwischen diesen Teilen rahmenförmige Polykristallschichtteile
vorzusehen, in die Isolierzonen vom Leitfähigkeitstyp des Einkristallkörpers eindiffundiert werden. Die
Polykristallschichtteile haben den Vorteil von erhöhten Diffusionskoeffizienten für dotierende Verunreinigungen,
so daß zur Herstellung der relativ tief zu diffundierenden rahmenförmigen Isolierzonen relativ
kurze Zeiten und relativ niedrigere Temperaturen möglich sind. Zur Herstellung der Polykristallschichtteile
wird die Oberfläche des Einkristallkörpers durch Vakuum-Ablagerung oder Einkerben mit einer Keimstellenstruktur
entsprechend der Struktur der Polykristallschichtteile versehen.
Bei einem ähnlichen Verfahren nach der deutschen Offenlegungsschrift 19 61225 wird die Keimstellenstruktur
durch Aufdampfen von Silicium oder Siliciumoxyd, oder auch mechanisch durch Kratzen oder
Sandblasen, erzeugt Nach der deutschen Offenlegungsschrift 20 45 856 kann die Keimstellenstruktur auch
dadurch erhalten werden, daß eine entsprechende Schichtstruktur aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, metallischem
Molybdän oder Wolfram, Glas mit hohem
to Schmelzpunkt oder mittels Siliciumdampf aufgebracht wird.
Abgesehen von dem bereits erwähnten Vorteil einer möglichen Kurzzeitdiffusion von dotierenden Verunreinigungen,
hat eine aus Einkristallschichtteilen und Polykristallschichtteilen bestehende Halbleiterschicht
den Vorteil, daß die Polykristallschichtteile leichter ätzbar sind, so daß Gräbenstrukturen entsprechend den
Strukturen der Polykristallschichtteile durch Ätzen hergestellt werden können, ohne daß Ätzmaskierungen
verwendet werden müssen.
Die oben erwähnten bekannten Verfahren sind relativ aufwendig, da außer den ohnehin zur Verfügung
stehenden Vorrichtungen zur Durchführung von Prozessen der Photolithographie, von Planardiffusionen
und von epitaxialen Prozessen, besondere Vorrichtungen und Verfahrensschritte zum Aufbringen der
Keimstellenstrukturen erforderlich sind. Außerdem können auf mechanischem Wege Keimstellenstrukturen
um so schwieriger hergestellt werden, je kleiner ihre Abmessungen sind.
Aus der GB-PS 1198 569 ist ein Verfahren zum
Herstellen einer aus Polykristallschichtteilen bestehenden Halbleiterschicht bekannt, wobei unter Einhaltung
einer Temperatur unterhalb derjenigen, bei der einkristallin abgeschieden wird, polykristallines Silicium
auf einer mit Durchbrüchen versehenen Maskierung eines Einkristallkörpers und innerhalb der Durchbrüche
der Maskierung auf dem Einkristallkörper abgeschieden wird.
Die Erfindung betrifft dagegen ein Verfahren zum Herstellen einer aus Einkristallschichtteilen und Polykristallschichtteilen
bestehenden Halbleiterschicht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aufgabe der Erfindung ist, ein solches Verfahren wesentlich zu vereinfachen und für besonders kleine Strukturen anwendbar zu machen.
Aufgabe der Erfindung ist, ein solches Verfahren wesentlich zu vereinfachen und für besonders kleine Strukturen anwendbar zu machen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensmaßnahmen gelöst.
Die Verwendung von Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid (S13N4) als Material der Maskierung auf der
Oberfläche des Halbleiterkörpers ist besonders günstig, da derartige Maskierungen bereits bei den zur
Massenherstellung von Halbleiterbauelementen üblichen Planardiffusionsprozessen angewendet werden. Es
sind auch Ätzmittel bekannt und üblich, um Maskierungen aus diesen Materialien durch Ätzen abzulösen.
Das Verfahren der Erfindung findet vorzugsweise Anwendung zum Herstellen von rahmenförmigen
Isoiierzonen des einen Leitfähigkeitstyps, welche eine epitaxiale Schicht des anderen Leitfähigkeitstyps auf
einem Grundkörper des einen Leitfähigkeitstyps durchdringen. Bekanntlich werden die Halbleiterelemente
einer monolithischen Festkörperschaltung gleichstrom-
fe5 mäßig durch derartige rahmenförmige Isolierzonen
voneinander getrennt.
Die Erfindung wird im folgenden an einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung erläutert,
in der die
F i g. 1 bis 4 Querschnitt senkrecht zu der zu beschichtenden Oberfläche des Einkristallkörpers als
Ausschnitte zeigen, welche aufeinanderfolgende Arbeitsgänge
eines Verfahrens mit den Merkmalen der Erfindung betreffen.
Gemäß der F i g. 1 wird zunächst auf dem Einkristallkörper 1 eine Maskierung 2 mit Durchbrüchen 3 in
bekannter Weise unter Anwendung des photolithographischen Verfahrens erzeugt Der Einkristallkörper 1
wird daraufhin in eine herkömmliche Vorrichtung zum epitaxialen Aufbringen von Halbleiterschichten auf
Einkristallkörper eingebracht Durch Wahl der Bedingungen, insbesondere: durch Erniedrigung der Abscheidungstemperatur,
wird innerhalb der Durchbrüche 3 die polykristalline Keimstellenstruktur abgeschieden. Zu
diesem Zweck wird in bekannter Weise im Falle einer abzuscheidenden Siliciumschicht eine flüchtige Siliciumverbindung,
insbesondere ein mit einem inerten Trägergas verdünntes Silan, über den Halbleiterkörper
geleitet Anhand einiger Versuche, bei denen die Abscheidungstemperatur, die Abscheidungszeit, die
Strömungsgeschwindigkeit, die Dicke der Maskierung und die Konzentration des Silans im Trägergas variiert
wird, können Bedingungen geschaffen werden, unter denen, unabhängig von der Abmessung der Maskierung,
wohl eine Abscheidung von polykristallinem Halbleitermaterial auf der freiliegenden Oberfläche des Einkristallkörpers
1 innerhalb der Durchbrüche 3 erfolgt, überraschenderweise aber nicht auf der Maskierung 2.
Es können aber auch ohne wesentlichen Nachteil Bedingungen zugelassen werden, bei denen eine
geringfügige Abscheidung von Halbleitermaterial auf der Maskierung 2 stattfindet, so daß die Ablösung der
Maskierung 2 nach diesem Abscheidungsprozeß von Halbleitermaterial auf dem Einkristallkörper ohne
Störung erfolgen kann.
Über eine geeignete Wahl der Oxydschichtdicke, der Abscheidungstemperatur, der Gasstromzusammensetzung
und der Abscheidungszeit kann aber eine Abscheidung von Silicium auf eine Maskierung von
Siliciumdioxyd vollkommen ausgeschlossen werden. In diesem Falle wurde die Abscheidung von Silicium durch
ίο eine Wasserstoffreduktion von SiCU vorgenommea
Nach dem Aufbringen der Keimstellenstruktur 5 wird anschließend die Maskierung gemäß F i g. 3 abgeätzt
und unter Bedingungen einkristallinen Wachstums bezüglich der von der Maskierung 2 befreiten
Oberflächenteile des Einkristallkörpers 1 Halbleitermaterial schichtförmig aufgebracht. Diese Bedingungen
entsprechen denen bei der üblichen epitaxialen Abscheidung von Halbleiterschichten.
Während auf den freien Oberflächenteilen des Einkristallkörpers 1 ein geordnetes epitaxiales Wachstum erfolgt, kann dabei auf der polykristallinen Keimstellenstruktur 5 das Silicium nur polykristallin gemäß der F i g. 4 aufwachsen.
Während auf den freien Oberflächenteilen des Einkristallkörpers 1 ein geordnetes epitaxiales Wachstum erfolgt, kann dabei auf der polykristallinen Keimstellenstruktur 5 das Silicium nur polykristallin gemäß der F i g. 4 aufwachsen.
Das Verfahren der Erfindung ist, wie bereits erwähnt, besonders zum Herstellen von rahmenförmigen Isolierzonen
des einen Leitfähigkeitstyps geeignet welche eine epitaxiaie Schicht des anderen Leitfähigkeitstyps
auf einem Grundkörper des einen Leitfähigkeitstyps durchdringen. Dementsprechend ist in den Figuren der
Leitfähigkeitstyp des Einkristallkörpers 1 und der Halbleiterschicht 7 eingetragen. Es können natürlich
auch anstelle eines p-leitenden Einkristallkörpers 1 ein η-leitender und anstelle einer η-leitenden Halbleiterschicht
7 eine p-leitende verwendet werden.
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen einer aus Einkristallschichtteilen
und Polykristallschichtteilen bestehenden Halbleiterschicht, wobei auf der Oberfläche
eines Einkristallkörpers aus der Gasphase eine polykristalline Keimstellenstruktur durch selektive
Abscheidung hergestellt und anschließend das Halbleitermaterial unter Bedingungen einkristallinen
Wachstum abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur selektiven Abscheidung
der polykristallinen Keimstellenstruktur auf der Oberfläche des Einkristallkörpers (1) eine
schichtförmige Maskierung (2) mit Durchbrüchen (3) entsprechend der herzustellenden Struktur der
Polykristallschichtteile nach der photolithographischen Methode hergestellt und innerhalb der
Durchbrüche {3) die polykristallin Keimstellenstiuktur
(5) abgeschieden wird, wobei die Dicke der Maskierung, die Abscheidungstemperatur, die Abscheidungszeit,
die Strömungsgeschwindigkeit und die Konzentration der gasförmigen Halbleiterverbindung
im Trägergas so bemessen werden, daß höchstens eine geringfügige, eine Ablösung der
Maskierung (2) nicht störende Abscheidung von Halbleitermaterial auf der Maskierung (2) stattfindet,
und daß anschließend die Maskierung (2) abgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Oberfläche (6) des Einkristallkörpers (1) eine Maskierung (2) aus Siliciumdioxyd
hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche (6) des Einkristallkörpers
(1) eine Maskierung (2) aus Siliciumnitrid (Si3N4) hergestellt wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halbleiterschicht (7) aus
Silicium aus der Gasphase abgeschieden wird.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierung (2'y durch Ätzen
abgelöst wird.
6. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 zur Herstellung von rahmenförmigen
Isolierzonen des einen Leitfähigkeitstyps, welche eine epitaktische Schicht des anderen Leitfähigkeitstyps auf einem Grundkörper des einen Leitfähigkeitstyps
durchdringen.
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