DE2419816A1 - METHOD FOR MANUFACTURING BIPOLAR TRANSISTORS - Google Patents

METHOD FOR MANUFACTURING BIPOLAR TRANSISTORS

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Description

Die Erfindung betrifft aus bipolaren Transistoren aufgebaute hochintegrierte Schaltungen, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung solcher Transistoren, welches eine starke Verkleinerung der Abmessungen ermöglicht.The invention relates to large scale integrated circuits constructed from bipolar transistors, and more particularly to a Process for the production of such transistors, which enables a great reduction in size.

Zur Zeit werden beim Aufbau hochintegrierter Schaltungen, welche im weiteren, wie üblich, mit LSI abgekürzt werden, zwei Hauptziele angestrebt: ' ■ 'At the moment, in the construction of highly integrated circuits, which are further abbreviated as LSI as usual, two main goals aimed at: '■'

1. die maximale Anzahl von Bauelementen auf einem Halbleiterkristallplättchen zu ermöglichen, das nicht so groß ist, daß es unpraktisch für die Herstellung wäre; und1. the maximum number of components on a semiconductor crystal wafer to enable it not to be so large as to be inconvenient for manufacture; and

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2. eine vorgeschriebene Arbeitsgeschwindigkeit bei geringer Verlustleistung zu erhalten.2. to maintain a prescribed working speed with low power dissipation.

Pur bipolare LSI stellt die Verlustleistung ein ernsthaftes Problem dar. Im allgemeinen beträgt die Verlustleistung 1 Milliwatt pro Bauelement. Bei einem Halbleiterkristallplättchen, welches 5000 Bauelemente enthält, führt das zu einer Verlustleistung von 5 Watt pro Halbleiterkristallplättchen. Es ist offensichtlich, daß dies bei Halbleiterkristallplättchen, welche 40000 oder 50000 Bauelemente enthalten, zu einem sehr ernsthaften Problem führen kann.Purely bipolar LSI represents a serious power dissipation Problem. In general, the power dissipation is 1 milliwatt per component. In the case of a semiconductor crystal plate, which contains 5000 components, this leads to a power loss of 5 watts per semiconductor crystal wafer. It is obvious that this is the case with semiconductor crystal wafers which have 40,000 or 50,000 components contain, can lead to a very serious problem.

Beide der oben genannten Probleme können durch Verkleinerung jedes einzelnen Transistors angegangen werden. Eine Transistorverkleinerung erlaubt das Anbringen einer größeren Anzahl von Transistoren auf einem Halbleiterkristallplättchen gegebener Größe und vermindert die parasitären Kapazitäten des Transistors. Letzteres erlaubt einen Betrieb mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bei höherem Impedanzniveau, wodurch eine geringere Verlustleistung erzielt wird.Both of the above problems can be addressed by downsizing each individual transistor. Downsizing the transistor allows one to be attached larger number of transistors on a semiconductor crystal wafer of a given size and reduces the parasitic capacitances of the transistor. The latter allows operation at a predetermined speed at a higher impedance level, which results in a lower power loss.

Für den Aufbau eines Üblichen LSI werden bipolare Transistoren nach einem Verfahren hergestellt, welches mehrere Schritte einer ausgewählten Fremdstoffdiffusion in einen Halbleiterkörper oder -substrat enthält. Dieses Ver-For the construction of a conventional LSI, bipolar transistors are manufactured according to a process which includes several Includes steps of a selected impurity diffusion into a semiconductor body or substrate. This verse

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fahren wird bisweilen als Dreifachdiffusionsverfahren bezeichnet, da drei voneinander getrennte Diffusionsschritte durchgeführt werden, um den Emitterbereich innerhalb des Basisbereichs und den Basisbereich Innerhalb des Kollektorbereichs zu bilden.is sometimes used as a triple diffusion process because three separate diffusion steps are carried out around the emitter region to form within the base area and the base area within the collector area.

Um die Bereiche festzulegen, innerhalb deren die Dif-Yusionen stattfinden sollen, wird für jeden der ver- · schiedenen Diffusionsschritte ein gesonderter Maskier-Vorgang ausgeführt. Das Maskieren wird mit Hilfe eines fotolithografischen Verfahrens durchgeführt, bei dem eine Maske aus einer Oxidschicht auf dem halbleitenden Substrat erzeugt, die Oxidschicht mit einem Fotolack beschichtet, der Fotolack durch eine Maskenvorlage belichtet, "der belichtete Fotolack entwickelt und die Oxidschicht durch das Fotolackmuster weggeätzt wird, bis die Oberfläche des Halbleiters blank ist. Das Oxid wirkt für die Diffusion als eine Barriere, so daß die Diffusionsbereiche dadurch begrenzt werden, wenn das Halbleiter- · plättchen einer Diffusion unterworfen wird.To define the areas within which the diff-yusions are to take place, a separate masking process will take place for each of the different diffusion steps executed. The masking is carried out using a photolithographic process in which a mask is produced from an oxide layer on the semiconducting substrate, the oxide layer is coated with a photoresist, the photoresist is exposed through a mask template, "the exposed photoresist is developed and the oxide layer is etched away through the photoresist pattern until the surface of the semiconductor is bare. The oxide works for diffusion as a barrier, so that the diffusion areas are limited when the semiconductor plate is subjected to diffusion.

Der wesentliche Faktor, welcher die Verkleinerung eines Dreifach diffundierten Transistors begrenzt, ist die Positioniertoleranz beim fotolithografischen Verfahren. Die Herstellung eines Dreifach diffundierten bipolaren Transistors kann man sich in vereinfachter Form als Analogon zu der Herstellung von drei ineinander gela-The major factor that limits the size reduction of a triple diffused transistor is the positioning tolerance in the photolithographic process. Making a triple diffused bipolar A transistor can be viewed in a simplified form as an analogue to the production of three interlocked

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gerten Badewannen abnehmender Größe vorstellen, die dem Kollektor, der Basis und dem Emitter entsprechen. Der Kollektor hat den größten Bereich und ist in das Substrat eindiffundiert. Die Basis weist eine Zwischengröße auf und ist in den Kollektorbereich eindiffundiert. Der Emitter hat den schmälsten Bereich und ist in den Basisbereich eindiffundiert.Imagine bathtubs of decreasing size corresponding to the collector, base and emitter. Of the Collector has the largest area and is diffused into the substrate. The base is intermediate in size and has diffused into the collector area. The emitter has the narrowest area and is in the base area diffused.

Eine wesentliche Regel für die Herstellung eines Transistors besagt, daß sich die Oberflächen der eindiffundierten Bereiche oder Wannen nicht untereinander berühren dürfen. Dies hat zur Folge, daß in vertikaler Richtung die Emitterdiffusionsschicht flacher als die Basisdiffusionsschicht und die Basisdiffusionsschicht flacher als die Kollektordiffusionsschicht sein muß. In horizontaler Richtung wird ein Unterschied in der Größe zwischen benachbarten Bereichen oder Wannen gefordert, der groß genug ist, um sicherzustellen, daß die Toleranz, innerhalb derer sie ineinander angeordnet werden, nicht zur Folge hat, daß sich deren Kanten berühren. Diese Toleranz ist der Faktor, der eine Verkleinerung der Dreifach diffundierten Transistoren begrenzt.An essential rule for the manufacture of a transistor states that the surfaces of the diffused in Areas or tubs must not touch one another. This has the consequence that the emitter diffusion layer in the vertical direction flatter than the base diffusion layer and the base diffusion layer flatter than the collector diffusion layer have to be. In the horizontal direction there will be a difference in size between adjacent areas or tubs that are large enough to ensure the tolerance within which they fit into each other are arranged, does not have the consequence that their edges touch. This tolerance is the factor that makes a downsizing of triple diffused transistors limited.

Ein Verfahren, bei dem sich die drei Diffusionsschichten eines bipolaren Transistors selbst ausrichten, wird dadurch ermöglicht, daß erfindungsgemäß ein einziger Toleranzbereich für alle drei Diffusionsschichten anstatt einzelner Toleranzbereiche zwischen benachbarten Diffusionsschichten festgesetzt wird. Der so festgesetzte einzige Toleranzbe-A process in which the three diffusion layers of a bipolar transistor align themselves is thereby allows that according to the invention a single tolerance range for all three diffusion layers instead of individual Tolerance ranges between adjacent diffusion layers is set. The only tolerance limit established in this way

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reich legt einen ringförmigen Bereich fest, innerhalb dessen Ablagerungen verhindert werden.rich defines an annular area within which deposits are prevented.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird insbesondere eine Siliziumnitridschicht auf dem halbleitenden Substrat in einer Ringform mit einer einzigen öffnung, die die äußeren Grenzen des ersten Diffusionsbereiches festlegt, aufgebracht. Die Siliziumnitridschicht dient als bleibende Maske für alle drei Diffusionen. Sie dient bei der ersten Diffusion als einzige Maske innerhalb des Transistorbereiches. Für die zweite Diffusion wird ein Bereich der öffnung in der Siliziumnitridschicht mit einer Siliziumdioxidschicht abgedeckt, und die beiden Schichten aus Siliziumnitrid und Siliziumdioxid bilden eine zusammengesetzte Maske für die zweite Diffusion. Für die dritte Diffusion wird die Siliziumdioxidschicht von der Siliziumnitridschicht entfernt und eine zweite Siliziumdioxidschicht hergestellt, um einen anderen Teil der öffnung in der Siliziumnitridschicht abzudecken. Die aus der Siliziumnitridschicht und der neuen Siliziumdioxidschicht zusammengesetzte Maske legt den Bereich für die dritte Diffusion fest.In one embodiment of the invention, a silicon nitride layer is in particular on the semiconducting Substrate in a ring shape with a single opening, which defines the outer boundaries of the first diffusion area, applied. The silicon nitride layer is used as a permanent mask for all three diffusions. It serves as the only mask within the during the first diffusion Transistor area. For the second diffusion, a region of the opening in the silicon nitride layer is provided with a Covered silicon dioxide layer, and the two layers of silicon nitride and silicon dioxide form a composite Mask for the second diffusion. For the third diffusion, the silicon dioxide layer is separated from the silicon nitride layer removed and a second silicon dioxide layer made around another part of the opening to cover in the silicon nitride layer. The one from the silicon nitride layer and the new silicon dioxide layer composite mask defines the area for the third diffusion.

Die einzige Anforderung an die Positionierung der Siliziumdioxidmasken besteht darin, daß deren Kanten innerhalb des durch die Siliziumnitridmaske festgesetzten Toleranzbereiches liegen müssen.The only requirement for the positioning of the silicon dioxide masks is that their edges must be within the tolerance range set by the silicon nitride mask.

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Zusammenfassend läßt sich die Erfindung in der Weise beschreiben, daß in eine auf einem halbleitenden Substrat aufgebrachte Siliziumnitridschicht eine öffnung geätzt wird, welche die äußeren Grenzen eines Diffusionstransistors festlegt. Die Siliziumnitridschicht dient als bleibende, ortsfeste Diffusionsmaske. Die erste Diffusion bzw. Dotierung wird durch die bleibende Maskenöffnung hindurch vorgenommen. Danach werden Teile der bleibenden Maskenöffnung durch Aufbringen von Siliziumdioxidschichten abgedeckt, und aufeinanderfolgende Diffusionen bzw. Dotierungen werden durch verschiedene unmaskierte Abschnitte der bleibenden Maskenöffnung hindurch ausgeführt.In summary, the invention can be described in such a way that in one on a semiconducting substrate applied silicon nitride layer an opening is etched, which the outer boundaries of a diffusion transistor specifies. The silicon nitride layer serves as a permanent, stationary diffusion mask. The first diffusion or doping is passed through the remaining mask opening performed. After that, parts of the permanent mask opening are covered by applying silicon dioxide layers, and successive diffusions or dopings are through different unmasked portions of the permanent mask opening carried out through it.

Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und anhand beigefügter schematischer Darstellungen näher erläutert werden.The invention will now be described in greater detail on the basis of exemplary embodiments and on the basis of the attached schematic representations explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines eine Anordnung von länglichen bipolaren Transistoren umfassenden LSI;Fig. 1 is a plan view of part of an arrangement LSIs comprising elongated bipolar transistors;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. Ij Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1;FIG. 2 shows a section along the line 2-2 of FIG Fig. 3 is a section along line 3-3 of Fig. 1;

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Pig. 4-12 Schnitte, welche die stufenweise Herstellung einer LSI-Struktur gemäß den Pig. 1-3 veranschaulichen; Pig. 4-12 cuts, which show the step-by-step production of an LSI structure according to the Pig. 1-3 illustrate;

Pig. 13 eine Draufsicht auf einen Teil eines eine Anordnung von quadratischen, bipolaren Transistoren enthaltenden LSI;Pig. Figure 13 is a plan view of part of an assembly of square LSI containing bipolar transistors;

Pig. l4 einen Schnitt entlang der Linie 14-14 der Pig. 13;Pig. 14 is a section along line 14-14 of Pig. 13;

Fig. 15 einen Schnitt entlang der Linie 15-15 der Fig. 13; undFig. 15 is a section along line 15-15 of Fig. 13; and

Fig. 16 - 25 Schnitte, welche die stufenweise Herstellung • einer LSI-Struktur gemäß den Fig. 13 - 15 veranschaulichen. 16-25 sections which illustrate the step-by-step production of an LSI structure according to FIGS. 13-15.

Die Figuren 1-3 zeigen einen Ausschnitt aus einem LSI, in welchen eine Anordnung von bipolaren Transistoren.eingebaut ist, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind. Die Transistoren sind als NPN-Transistoren dargestellt. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch auf die Herstellung von PNP-Transistoren anwendbar. In Fig. 1 sind zwei Transistoren vollständig und vier weitere teilweise dargestellt, wobei jeder der Transistoren innerhalb eines großen langgestrecktenFigures 1-3 show a section from an LSI in which an arrangement of bipolar transistors is installed which have been produced by the method according to the invention. The transistors are called NPN transistors shown. Of course, the method according to the invention is also applicable to the production of PNP transistors applicable. In Fig. 1, two transistors are shown completely and four more partially shown, wherein each of the transistors within a large elongated

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äußeren Rechtecks 10 enthalten ist. In jedem großen Rechteck 10 liegt konzentrisch ein kleineres langgestrecktes inneres Rechteck 12. Die ringförmige Fläche Ik zwischen den beiden Rechtecken 10 und 12 stellt den Toleranzbereich dar, innerhalb dessen die öffnungen der Maskenstrukturen für die verschiedenen Dotierungen, denen der Transistor unterworfen wird, liegen müssen.outer rectangle 10 is included. In each large rectangle 10 there is a smaller, elongated inner rectangle 12 concentrically. The ring-shaped area Ik between the two rectangles 10 and 12 represents the tolerance range within which the openings of the mask structures for the various dopings to which the transistor is subjected must lie.

Jede ringförmige Fläche Ik stellt die Begrenzung einer bleibenden Maske dar, weicherweitere besondere Masken, die der Maskierung verschiedener Abschnitte der durch das innere Rechteck 12 begrenzten Fläche dienen, überlagert werden. Die gesamte Fläche innerhalb des inneren Rechtecks 12 legt den Bereich des Halbleiters oder des Substrates fest, der der ersten Dotierung unterworfen wird, während andere Teile des Rechtecks 12, welche nacheinander unmaskiert bleiben, die Bereiche für Dotierungen festlegen, die nach der ersten Dotierung vorgenommen werden. Insbesondere wird die ringförmige Fläche Ik aus.einer ausgewählten Beschichtung mit Siliziumnitrid gebildet, und die Teile der Fläche innerhalb des inneren Rechtecks 12 werden durch eine ausgewählte Herstellung von Siliziumdioxid darin maskiert.Each ring-shaped area Ik represents the delimitation of a permanent mask on which further special masks, which serve to mask different sections of the area delimited by the inner rectangle 12, are superimposed. The entire area within the inner rectangle 12 defines the area of the semiconductor or the substrate which is subjected to the first doping, while other parts of the rectangle 12, which remain unmasked one after the other, define the areas for doping which are carried out after the first doping . In particular, the annular area Ik is formed from a selected coating of silicon nitride, and the portions of the area within the inner rectangle 12 are masked by a selected manufacture of silicon dioxide therein.

Die Breite des inneren Rechtecks 12 weist das Maß "S" auf, und dessen Länge ist in neun gleiche Teile unterteilt, von denen jeder eine Länge hat, die gleich dem Maß "S" ist.The width of the inner rectangle 12 is "S" and its length is divided into nine equal parts from each of which has a length equal to the dimension "S".

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Das große Rechteck 10 weist gegenüber dem schmaleren Rechteck 12 einen Abstand auf, der gleich dem Maß "S" ist. Sämtliche großen Rechtecke 10 sind untereinander, d.h. bezüglich der benachbarten großen Rechtecke 10,. sowohl in Längsrichtung als auch in seitlicher Richtung durch denselben Abstand voneinander entfernt, der gleich dem Maß "S" ist. Das Maß "S" entspricht dem kleinsten für Positioniertoleranzen praktikablen Maß, welches nach dem gegenwärtigen Stand der Technik 2,5^/u (0,1 Mil.) beträgt. Die Bedeutung des Maßes "S" wird bei fortschreitender Beschreibung in der Herstellung des Transistors klarer.The large rectangle 10 has a distance from the narrower rectangle 12 which is equal to the dimension "S" is. All large rectangles 10 are one below the other, i.e. with respect to the neighboring large rectangles 10,. separated from each other by the same distance in both the longitudinal direction and the lateral direction, the is equal to dimension "S". The dimension "S" corresponds to the smallest for positioning tolerances practical level, which in the current state of the art is 2.5 ^ / u (0.1 mil.). The meaning of the dimension "S" becomes clearer as the description proceeds in the manufacture of the transistor.

Gemäß den Figuren 2 und 3 umfaßt der aus bipolaren Transistoren aufgebaute LSI ein Substrat 16 oder einen Körper aus halbleitendem Material, welches in diesem Fall P-Typ Silizium ist. Das Substrat 16 enthält eine Vielzahl von Transistoren 17» welche durch verschiedene Dotierungen innerhalb verschiedener Bereiche des Substrates 16 aufgebaut worden sind.According to FIGS. 2 and 3, the comprises bipolar transistors built LSI a substrate 16 or a body of semiconducting material, which in this case P-type silicon is. The substrate 16 contains a multiplicity of transistors 17 »which by means of different dopings have been built up within different areas of the substrate 16.

In einem ersten Schritt wird innerhalb des Substrates durch N-Dotierung ein Kollektor 18 ausgebildet. Dies wird durch Aufbringen einer bleibenden Maske 20 aus Siliziumnitrid in dem ringförmigen Bereich IM und anschließendes überlagern einer zweiten Maske aus Siliziumdioxid überIn a first step, a collector 18 is formed within the substrate by N-doping. this will by applying a permanent mask 20 made of silicon nitride in the annular region IM and then overlay a second mask made of silicon dioxide

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die bleibende Maske" 20 und Teile des Substrates 16 bewerkstelligt, so daß nur eine rechteckige öffnung konzentrisch innerhalb der Rechtecke 10 und 12 übrigbleibt. Diese erste rechteckige öffnung ist in Pig« I durch eine horizontale Linie zwischen den Punkten 1 und 5» eine vertikale Linie zwischen den Punkten 5 und 6, eine horizontale Linie zwischen den Punkten 6 und 15 und eine vertikale Linie zwischen den Punkten 15 und 1 dargestellt.the permanent mask "20 and parts of the substrate 16 accomplished, so that only one rectangular opening remains concentrically within the rectangles 10 and 12. This first rectangular opening is shown in Pig «I by a horizontal line between points 1 and 5» a vertical line between points 5 and 6, a horizontal line between points 6 and 15 and one vertical line between points 15 and 1 shown.

In einem zweiten Schritt wird innerhalb des Kollektorbereiches 18 durch P-Dotierung ein Basisbereich 22 ausgebildet. Dies wird durch überlagerung einer Maske aus Siliziumdioxid über die bleibende Maske 20 und Teile des Substrates 16 bewerkstelligt, wobei eine rechteckige öffnung zwischen den Punkten 2, 5, 6, 9 und sämtliche Bereiche des Substrates 16 zwischen den großen Rechtecken 10 offenbleiben. Die rechteckige öffnung ist durch eine horizontale Linie zwischen den Punkten 2 und 5» eine vertikale Linie zwischen den Punkten 5 und 6, eine horizontale Linie zwischen den Punkten 6 und 9 und eine vertikale Linie zwischen den .Punkten 9 und 2 gekennzeichnet. Zusätzlich zum P-dotierten Basisbereich 22 wird durch diese P-Dotierung ein Isolationsbereich 24 vom P-Typ geschaffen, welcher jeden Transistor 17- umgibt.In a second step, a base region 22 is formed within the collector region 18 by P-doping. This is done by overlaying a mask made of silicon dioxide Done over the permanent mask 20 and portions of the substrate 16, a rectangular Opening between points 2, 5, 6, 9 and all areas of the substrate 16 between the large rectangles 10 remain open. The rectangular opening is indicated by a horizontal line between points 2 and 5 »a vertical line between points 5 and 6, a horizontal line between points 6 and 9 and a vertical line between the .Points 9 and 2. In addition to the P-doped base area 22, this P-doping creates an isolation region 24 of the P-type, which surrounds each transistor 17-.

In einem dritten Schritt wird durch N-Dotierung innerhalb des Basisbereiches, 22 ein N-Typ-Emitterbereich 26 undIn a third step, an N-type emitter region 26 and

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innerhalb des Kollektorbereiches 18 ein (N+)-Typ-Kollektorkontaktbereich 28 ausgebildet. Diese Dotierung wird durch überlagerung einer Maske aus Siliziumdioxid über die bleibende Maske 20 und Teile des Substrates 16 bewerkstelligt, wobei eine rechteckige öffnung zwischen den Punkten 3» 4, 7,8 und eine weitere rechteckige öffnung zwischen den Punkten 1, 11, 13» 15 übriggelassen wird. Eine rechteckige öffnung wird beispielsweise durch eine horizontale Linie zwischen den Punkten 3 und 4, eine vertikale Linie zwischen den Punkten 4 und 7» eine horizontale Linie zwischen den Punkten 7 und 8 und eine vertikale Linie zwischen den Punkten 8 und 3 dargestellt.within the collector region 18, an (N +) -type collector contact region 28 trained. This doping is permanent by superimposing a mask of silicon dioxide on top Mask 20 and parts of the substrate 16 accomplished, with a rectangular opening between the points 3 »4, 7,8 and another rectangular opening between the Points 1, 11, 13 »15 is left over. A rectangular opening is created, for example, by a horizontal one Line between points 3 and 4, a vertical line between points 4 and 7 »a horizontal line between points 7 and 8 and a vertical line between points 8 and 3.

Schließlich werden Ohm'sche metallische Kontakte jeweils an den Kollektor-18, Emitter- 26 und Basisbereich 22 angebracht.Finally, ohmic metallic contacts are attached to the collector 18, emitter 26 and base regions 22, respectively.

So wird durch Ablagerung von Metall auf dem Kollektorkontaktbereich 28 ein Kollektorkontakt 30 an den Kollektorbereich 18, auf dem Emitterbereich 26 ein Emitterkontakt an den Emitterbereich 26 und auf dem Basisbereich 22. ein Basiskontakt 34 an den Basisbereich 22 angebracht. Die Ohm1 sehen metallischen Kontakte mit de'm Kollektor- 18,. dem Emitter- 26 und dem Basisbereich 22 des Substrats 16 ' werden durch überlagerung einer Siliziumdioxidkontaktmaske über die bleibende Maske 20 und die gesamte Oberfläche des Substrats 16 hergestellt. Die quadratischen Oberflächen 36, 38 und 40, welche jeweils Teile des Kollektorkontaktbereiches. 28, des Emitterbereiches 26 und des Basisbereiches 22 darstellen, werden dadurch gebildet, daß sowohlBy depositing metal on the collector contact area 28, a collector contact 30 is attached to the collector area 18, an emitter contact is attached to the emitter area 26 on the emitter area 26 and a base contact 34 is attached to the base area 22 on the base area 22. The Ohm 1 see metallic contacts with the collector 18 ,. the emitter region 26 and the base region 22 of the substrate 16 ′ are produced by superimposing a silicon dioxide contact mask over the permanent mask 20 and the entire surface of the substrate 16. The square surfaces 36, 38 and 40, which are each part of the collector contact area. 28, the emitter region 26 and the base region 22 are formed in that both

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in der bleibenden Maske 20 als auch in der Siliziumdioxidkontaktmaske entsprechende Abschnitte offengelassen werden. Die Siliziumdioxidmaske ist in den Figuren 2 und 3 durch die Bezugsziffer 42 gekennzeichnet. In der Pig. I sind die Oberflächen 36 bzw. 38 bzw. 40 auch mit den Buchstaben C bzw. E bzw. B gekennzeichnet, um anzuzeigen, wo die Kontakte für den Kollektor, den Emitter.und die Basis ange-•bracht sind.in the permanent mask 20 as well as in the silicon dioxide contact mask corresponding sections are left open. The silicon dioxide mask is shown in FIGS. 2 and 3 identified by the reference number 42. In the pig. I are the surfaces 36 or 38 or 40 also with the letters C or E or B marked to indicate where the contacts for the collector, the emitter and the base • are attached are.

Betrachtet man die Figuren 1 und 2 in Richtung von links nach rechts, so zeigt sich, daß ein Abstandsmaß von der Größe "S" für den dotierten Isolationsbereich 24 vorgesehen ist. Für den Abstand des Isolationsbereiches 2.4 von dem Kollektorkontaktbereich 28 und für den Kollektorkontaktbereich 28 selbst ist ebenfalls das Größenmaß "S" vorgesehen.. Weiterhin ist der Kollektorkontaktbereich 28 von dem Basisbereich 22 und der Basisbereich 22 von dem Emitterbereich 26 durch einen Abstand der Größe "S" getrennt. Schließlich hat der Emitterkontakt 32 selbst die Größe "S" «und hat gegenüber der Kante des Emitterbereiches 26 einen Abstand der Größe "S". Ein Abstand von "S/2" ist zwischen der innersten Kante der bleibenden Maske 20 und der Innersten Kante der Siliziumdioxidmaske 42 vorgesehen, um einen Toleranzbereich für eine Fehlpositionierung der Masken vorzusehen.Looking at Figures 1 and 2 in the direction from left to right, it can be seen that a distance from the Size "S" is provided for the doped isolation region 24. For the distance of the isolation area 2.4 from the Collector contact area 28 and for the collector contact area 28 itself is also the size "S". Furthermore, the collector contact area 28 is of the Base region 22 and base region 22 separated from emitter region 26 by a distance of size "S". In the end the emitter contact 32 itself has the size "S" and has opposite the edge of the emitter region 26 a distance of the size "S". A distance of "S / 2" is between the innermost Edge of permanent mask 20 and the innermost edge of silicon dioxide mask 42 are provided to a tolerance range to be provided for incorrect positioning of the masks.

Nach Fig. 3 ist jeweils das Maß "S" für den Emitterkontakt 32, den Abstand zwischen Isolationsbereich 24 undAccording to Fig. 3, the dimension "S" for the emitter contact 32, the distance between the insulation area 24 and

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Basisbereich 22 und den Isolationsbereich 24 selbst vorgesehen. Der Isolationsbereich 24 und der Kollektorbereich 18 können sich ohne nachteilige Auswirkungen überlappen. Base area 22 and the isolation area 24 itself are provided. The isolation area 24 and the collector area 18 can overlap without adverse effects.

Anhand der Figuren 4-12 wird nun schrittweise das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren des Transistors 17 beschrieben« Gemäß Fig. 4 wird auf einem, z.B. mit Bor, P-dotierten Substrat 16 eine bleibende Maske 20 aus Siliziumnitrid aufgebracht. Vorzugsweise wird die bleibende Maske 20 durch den in der Halbleitertechnik wohlbekannten Fotolithografieprozeß hergestellt,With the aid of FIGS. 4-12, the invention will now be described step by step Manufacturing method of the transistor 17 described «According to Fig. 4, on a, e.g. with boron, P-doped substrate 16, a permanent mask 20 made of silicon nitride is applied. Preferably the permanent one Mask 20 made by the photolithography process well known in semiconductor technology,

Nach dieser Technik wird auf der halbleitenden Oberfläche zunächst eine etwa 400 bis 500 S dicke Siliziumdioxidschicht und auf dieser dann eine durchgehende Siliziumnitridschicht aufgebracht. Die Siliziumdioxidschicht wird zur elektrischen Stabilisierung der aus Silizium bestehenden halbleitenden Oberfläche benötigt, da das Siliziumnitrid bei direkter Ablagerung auf dem Siliziumsubstrat zu einem Ladungsaustausch mit dem Silizium neigt. Die Siliziumnitridschicht wird durch Reaktion von Siliziumtetrachlorid (SiCl.) mit Ammoniak (NH,) zu Siliziumnitrid (Si NJ gebildet. Hierbei wird als Nebenprodukt Chlorwasserstoffgas frei. Die Dicke der Siliziumnitridschicht beträgt etwa 3000 S.According to this technique, an approximately 400 to 500 S thick silicon dioxide layer is first formed on the semiconducting surface and then a continuous silicon nitride layer is applied to this. The silicon dioxide layer will required for electrical stabilization of the semiconducting surface made of silicon, since the silicon nitride when deposited directly on the silicon substrate, it tends to exchange charges with the silicon. the Silicon nitride layer is made by reacting silicon tetrachloride (SiCl.) With ammonia (NH,) to silicon nitride (Si NJ is formed. This releases hydrogen chloride gas as a by-product. The thickness of the silicon nitride layer is about 3000 S.

Die Siliziumnitridschicht wird von einer 500 S dicken Si- ·The silicon nitride layer is made of a 500 S thick silicon

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- l4 -- l4 -

lizlumdloxldschicht und diese von einem Fotolack überdeckt. Der Fotolack wird mit einem Muster versehen und dann als Maske verwendet, um das Siliziumdioxid zu ätzen. Darauf dient das Siliziumdioxid als Maske für das Ätzen des Siliziumnitrids mit heißer Phosphorsäure« Die dünne Siliziumdioxidschicht, welche nun freigelegt ist, wird mit gepufferter Flußsäure weggeätzt.lizlumdloxldschicht and this covered by a photoresist. The photoresist is patterned and then used as a mask to etch the silicon dioxide. The silicon dioxide then serves as a mask for the etching of the silicon nitride with hot phosphoric acid The silicon dioxide layer, which is now exposed, is etched away with buffered hydrofluoric acid.

Die nächsten Schritte umfassen die Herstellung verschiedener Masken aus Siliziumdioxid für eine ausgewählte Dotierung, um den Kollektor- 18, den Basis- 22 und den Emitterbereich 26 herzustellen. Gemäß Fig. 5 werden das Substrat 16 und die bleibende Maske 20 mit einer durchgehenden Siliziumdioxidschicht 42 überdeckt. Die Siliziumdioxidschicht kann man thermisch durch Erhitzen des Substrates 16 in einer mit Wasserdampf gesättigten Sauerstoffatmosphäre aufwachsen lassen. Um eine Siliziumdioxidschicht 42 mit einer Dicke von 2000 A zu erhalten, kann das Substrat bei einer Temperatur von 9000C ungefähr eine Stunde lang erhitzt werden. Dadurch ist die Dicke der Siliziumdioxidschicht auf der Siliziumnitridschicht nur ein kleiner Bruchteil der Dicke der Siliziumdioxidschicht, die auf dem blanken Silizium gebildet wird.The next steps include fabricating various masks from silicon dioxide for a selected doping to fabricate the collector 18, base 22, and emitter regions 26. According to FIG. 5 , the substrate 16 and the permanent mask 20 are covered with a continuous silicon dioxide layer 42. The silicon dioxide layer can be grown thermally by heating the substrate 16 in an oxygen atmosphere saturated with water vapor. In order to obtain a silicon dioxide layer 42 with a thickness of 2000 Å, the substrate can be heated at a temperature of 900 ° C. for approximately one hour. As a result, the thickness of the silicon dioxide layer on the silicon nitride layer is only a small fraction of the thickness of the silicon dioxide layer which is formed on the bare silicon.

Mit Hilfe einer fotolithografischen Maskier- und Ätztechnik, welche ähnlich der oben beschriebenen Technik ist, werden Abschnitte der Siliziumdioxidschicht 42 von den Be-With the help of a photolithographic masking and etching technique, which is similar to the technique described above, sections of the silicon dioxide layer 42 are

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reichen des Substrates 16, in denen die Dotierung zur Bildung des Kollektorbereiches vorgenommen werden soll, entfernt. Gemäß Fig. 6 verbleibt die Siliziumdioxidschicht 42 in den Bereichen, in denen keine Dotierung vorgenommen werden soll. Das in Fig. 6 dargestellte Verfahrensstadium entspricht in Fig. 1 der Anordnung einer der bleibenden Maske 20 überlagerten Siliziumdioxidmaske, deren Kanten eine rechteckige öffnung zwischen den Punkten 1, 5» 6 und 15 bilden. Mit gepufferter Flußsäure wird die Siliziumdioxidschicht 42 geätzt. Während dieses Ätzprozesses bleibt die Siliziumnitridschicht unberührt, da sie selektiv inert gegen Flußsäure ist.range of the substrate 16, in which the doping to Formation of the collector area to be made is removed. According to FIG. 6, the silicon dioxide layer remains 42 in the areas in which no doping is to be carried out. The process stage shown in FIG. 6 1 corresponds to the arrangement of a silicon dioxide mask superimposed on the permanent mask 20, the edges of which a rectangular opening between points 1, 5 »6 and 15 form. The silicon dioxide layer 42 is etched with buffered hydrofluoric acid. During this etching process the silicon nitride layer remains unaffected because it is selectively inert to hydrofluoric acid.

Figur 6 veranschaulicht auch den nächsten Verfahrensschritt, nämlich die N-Dotierung des P-Typ-Substrates 16, welches als (P-)-Bereich dargestellt ist, um den Kollektorbereich 18, der die Ausmaße jedes Transistors 17 festlegt, auszubilden. Der Kollektorbereich 18 kann z.B. entweder durch thermische Diffusion von Arsen in das halbleitende Substrat 16. oder durch Implantation von Phosphor(III)-Ionen in das Subs.trat 16 und anschließende thermische Verteilung der Fremdatome hergestellt werden.. Die Ionenimplantation hat gewisse Vorteile, da die Konzentration der Fremdatome über den ganzen Bereich gleichmäßiger und besser 'kontrollierbar ist.FIG. 6 also illustrates the next process step, namely the N-doping of the P-type substrate 16, which is shown as the (P-) area around the collector area 18, which defines the dimensions of each transistor 17, to train. The collector region 18 can, for example, either by thermal diffusion of arsenic into the semiconducting Substrate 16. or by implantation of phosphorus (III) ions into the substrate 16 and subsequent thermal distribution of the foreign atoms are produced .. The ion implantation has certain advantages, since the concentration of the foreign atoms is more even and better 'controllable over the whole area.

Nach Ausbildung des Kollektorbereiches 18 läßt man eineAfter the formation of the collector area 18 is left one

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weitere Siliziumdioxidschicht 42 auf dem Substrat 16 aufwachsen, um dieses gemäß Fig. 7 zu überdecken. Darauf werden Teile der Siliziumdioxidschicht 42 entfernt, um die Bereiche festzulegen, in denen die nächste Dotierung zur Herstellung des Basisbereiches 22 durchgeführt werden soll. Dieses Verfahrensstadium ist in Fig. 8 dargestellt und entspricht in Fig. 1 der Anordnung einer Siliziumdioxidmaske über Teile des Substrates 16 und innerhalb des inneren Rechteckes 12, wobei eine rechteckige öffnung zv/ischen den Punkten 2, 5* 6 und 9 und der gesamte Bereich zwischen den großen Rechtecken 10, der nicht von der bleibenden Maske 20 überdeckt ist, freibleibt.further silicon dioxide layer 42 grow on the substrate 16 in order to cover this according to FIG. 7. Thereon portions of the silicon dioxide layer 42 are removed in order to define the areas in which the next doping to produce the base region 22 is to be carried out. This stage of the process is shown in Fig. 8 and corresponds in FIG. 1 to the arrangement of a silicon dioxide mask over parts of the substrate 16 and inside the inner rectangle 12, a rectangular opening zv / ischen the points 2, 5 * 6 and 9 and the entire area between the large rectangles 10 that is not covered by the permanent mask 20, remains free.

Der nächste Verfahrensschritt ist die Umwandlung eines Teiles des N-dotierten Kollektorbereiches 18 in einen P-dotierten Basisbereich 22 sowie die Ausgestaltung eines P-dotierten Isolationsbereiches 24 innerhalb des (P-)-Bereiches des Substrates 16, so daß der Isolationsbereich 24 den Transistor 17 umgibt. Dies wird durch thermische Diffusion von Fremdatomen des P-Typs, wie z.B. Bor, vorgenommen.The next step in the process is converting a Part of the N-doped collector region 18 in a P-doped base region 22 and the design of a P-doped insulation region 24 within the (P -) region of the substrate 16, so that the insulation region 24 surrounds the transistor 17. This is due to thermal Diffusion of P-type foreign atoms such as boron made.

Nach Herstellung des Basisbereiches 22 und des Isolationsbereiches 24 wird eine weitere Siliziumdioxidschicht 42 auf dem Substrat 16 ausgebildet und überdeckt dieses (Fig. 9).. Sodann werden Teile der SiliziumdioxidschichtAfter the base region 22 and the insulation region 24 have been produced, a further silicon dioxide layer 42 is formed formed on the substrate 16 and covers it (Fig. 9) .. Then parts of the silicon dioxide layer

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entfernt, um die Bereiche, in denen die anschließenden Dotierungen zur Herstellung des Emitterbereiches 26 und des Kollektorkontaktbereiches 28 vorgenommen werden sollen, festzulegen. Dieses in Fig. 10 dargestellte Verfahrensstadium entspricht in Fig. 1 der Anordnung einer Siliziumdioxidmaske über die bleibende Maske 20 und Teile des Substrates 16, so daß eine rechteckige öffnung zwischen den Punkten 3, 4, 7 und 8 und eine weitere rechteckige öffnung zwischen den Punkten 1, 11, 13 und 15- frei bleibt.removed to the areas in which the subsequent doping for the production of the emitter area 26 and the collector contact area 28 are to be made. This shown in FIG In FIG. 1, the method stage corresponds to the arrangement of a silicon dioxide mask over the permanent mask 20 and parts of the substrate 16, so that a rectangular opening between points 3, 4, 7 and 8 and another rectangular opening between points 1, 11, 13 and 15- remains free.

Die Fig. 10 stellt auch die nächste Verfahrensstufe dar, nämlich die N-Dotierung, beispielsweise mit Arsen oder Phosphor, um den Emitterbereich 26 innerhalb des P-dotierten Basisbereiches 22 sowie den (N+)-Kollektorkontaktbereich 28 innerhalb des Kollektorbereiches 18 auszubilden. Fig. 10 also represents the next process stage, namely the N-doping, for example with arsenic or phosphorus, around the emitter region 26 within the P-doped Base area 22 and the (N +) collector contact area 28 within the collector area 18.

Gemäß Fig. 11 wird nach Herstellung des Emitterbereiches 26 und des Kollektorkontaktbereiches 28 das Substrat 16 mit einer weiteren Siliziumdioxidschicht 42 überdeckt. Darauf werden Bereiche der Siliziumdioxidschicht "42 entfernt, um die Bereiche, in denen durch Aufbringen eines Metalls die Ohm1sehen Kontakte zu dem Kollektor, der Basis und dem Emitter hergestellt werden, festzulegen. Die der Fig. ähnliche Fig. 12 zeigt über dem (N+)-Kollektorkontaktbereich 28, dem Emitterbereich 26 und dem Basisbereich 22 Löcher inAccording to FIG. 11, after the emitter region 26 and the collector contact region 28 have been produced, the substrate 16 is covered with a further silicon dioxide layer 42. Areas of the silicon dioxide layer "42" are then removed in order to define the areas in which the ohms 1 see contacts to the collector, the base and the emitter are established by applying a metal. N +) - collector contact region 28, the emitter region 26 and the base region 22 holes in

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der Siliziumdioxidschicht 42. In diesen Löchern werden metallische Kontakte angebracht, welche als Kollektorkontakt 30, Emitterkontakt 32 und Basiskontakt 34 gekennzeichnet sind. Die metallischen Kontakte können · sich über die Siliziumdioxidschicht 42 in Form von Streifen oder Bändern erstrecken, um verschiedene gewünschte Verbindungswege untereinander zu bilden.of the silicon dioxide layer 42. Metallic contacts are made in these holes, which act as collector contacts 30, emitter contact 32 and base contact 34 are. The metallic contacts can extend over the silicon dioxide layer 42 in the form of Strips or ribbons extend to form various desired paths of communication between them.

Als Beispiel werden jetzt typische Werte des Widerstandes, der Tiefe der Verbindungsfläche und der Konzentration der Premdatome an der Oberfläche gegeben: Der Widerstand des Substrates 16 beträgt bei einer Konzentration von 2 χ 10 ■> Borfremdatomen pro cm . 3 Cl pro cm. Aufgrund der ersten Dotierung liegt die Verbindungsfläche zwischen dem N-dotierten Kollektorbereich 18 und dem (P-)-Bereich des Substrates 16, gemessen von der Oberfläche des Substrates 16, in einer Tiefe von 4,2 χAs an example, typical values of resistance, the depth of the junction area and the concentration of the Premdatome be given now on the surface: The resistance of the substrate 16 is at a concentration of 2 χ 10 ■> Borfremdatomen per cm. 3 Cl per cm. Due to the first doping, the connection area between the N-doped collector region 18 and the (P -) region of the substrate 16, measured from the surface of the substrate 16, lies at a depth of 4.2

10 cm· Der Flächenwiderstand des N-dotierten Kollektorbereiches 18 ist bei einer Oberflächenkonzentration "von 1,8 χ 1018 Fremdatomen pro cm3 88 Π/D*.10 cm · The sheet resistance of the N-doped collector region 18 is at a surface concentration "of 1.8 10 18 foreign atoms per cm 3 88 Π / D *.

Infolge der zweiten Dotierung beträgt der Flächenwiderstand des P-dotierten Basisbereiches 22 und Isolationsbereiches 24 Il6i~lpro Fläche, wobei die Verbinduhgsfläche in einer Tiefe von 1,9 x 10 cm, gemessen von der Oberfläche des Substrates 16, liegt. Die Oberflächenkonzentration beträgt 1,5 x 10 ^ Boratome pro cm^. Infolge der dritten Dotierung beträgt der Flächenwiderstand des As a result of the second doping, the sheet resistance of the P-doped base region 22 and insulation region 24 is equal to 1% per surface, the connection surface being at a depth of 1.9 × 10 cm, measured from the surface of the substrate 16. The surface concentration is 1.5 x 10 ^ boron atoms per cm ^. As a result, the third doping of the surface resistance is of

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N-dotierten Emitterbereiches 26 und (N+)-Kollektorkontaktbereiches 28 4,2 ITvO. Die Herstellbarkeit wird verbessert, wenn die bleibende Maske 20 nicht dazu verwendet wird, die Kanten der metallischen Kontakte zubilden. Dieses läßt einen größeren Raum zwischen der Verbindungsfläche und dem Metall, wodurch größere Diffusionsanomalien des Metalls in das Silizium zugelassen werden. Der parasitäre Kollektorwiderstand kann durch Verlegung des Kollektorkontaktes 30 von der dem Basiskontakt 34 gegenüberliegenden Seite an den Rand des Transistors 17 verringert werden« Die Tiefe der Verbindungsflächen von den Oberflächen beträgt 1,4 χ 10"^ cm und N-doped emitter region 26 and (N +) - collector contact region 28 4.2 ITvO. The manufacturability will improved when the permanent mask 20 is not used to form the edges of the metal contacts. This leaves more space between the interface and the metal, creating larger diffusion anomalies of the metal to be admitted into the silicon. The parasitic collector resistance can through Relocation of the collector contact 30 from the side opposite the base contact 34 to the edge of the transistor 17 «The depth of the connecting surfaces from the surfaces is 1.4 χ 10" ^ cm and

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die Konzentration 1,5 x 10 Fremdatome pro cm .the concentration 1.5 x 10 foreign atoms per cm.

Die P-dotierten Isolationsbereiche 24 werden zur Isolation der einzelnen Transistoren 17 untereinander benötigt. Wenn man die P-dotierten Isolationsbereiche 24 wegläßt, enthalten die leicht dotierten P-Bereiche an den Stellen, an denen die Isolationsbereiche 24 weggelas-sen werden, gewöhnlich eine dünne Oberflächenschicht'mit N-Leitfähigkeit, welche dazu führt, daß sich leitende Kanäle zwischen den Transistoren 17 ausbilden. Die P-dotierte Isolationsschicht 24 beugt einer Ausbildung derartiger leitender Kanäle vor. ' .The P-doped isolation areas 24 are required to isolate the individual transistors 17 from one another. If the P-doped isolation regions 24 are omitted, the lightly doped P-regions contain at the Places where the isolation areas 24 are left out usually a thin surface layer with N-conductivity, which leads to the formation of conductive channels between the transistors 17. The P-doped Insulation layer 24 prevents the formation of such conductive channels. '.

Als Material für die bleibende Maske 20 wird hier vorzugsweise· Siliziumnitrid verwendet. Es eignen sich auchThe material for the permanent mask 20 is preferably here: Silicon nitride used. There are also suitable

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andere Materialien, welche relativ inert gegen den das Siliziumdioxid ätzenden Stoff sind. Solche Materialien können u.a. Zirkoniumdioxid (ZrO ) oder Aluminiumoxid (Al2O ) sein.other materials which are relatively inert to the substance corrosive to the silicon dioxide. Such materials can include zirconium dioxide (ZrO) or aluminum oxide (Al 2 O).

Die oben beschriebene dünne, langgestreckte Transistorstruktur hat die gute Eigenschaft einer sehr kleinen Größe. Wie auch immer, in einigen Fällen mag man es vorziehen, einen Teil der Platzersparnis gegen eine verbesserte Arbeitsweise und Herstellbarkeit zu opfern. Eine Transistorstruktur mit den beiden oben genannten Modifikationen und deren Herstellungsverfahren wird nun anhand der Fig. 13 - 25 beschrieben. Der Einfachheit halber ist nur ein Transistor 48 dargestellt und die Herstellung der Isolationsbereiche wird nur allgemein und nicht im Detail erläutert. Gemäß den Fig. 13 - 25 wird eine bleibende Maske 50 aus Siliziumnitrid auf einem P-Typ halbleitenden Substrat 52 aufgebracht. Die bleibende Maske 50 ist ringförmig und im wesentlichen überall quadratisch. Sie .hat jedoch statt einer zwei öffnungen 54 und 56» die etwa in Form einer "8" angeordnet sind. Die eine öffnung 56 ist breiter als die andere öffnung 54.The thin, elongated transistor structure described above has a good property of being very small Size. However, in some cases one may prefer to use some of the space savings against an improved one To sacrifice working methods and manufacturability. A transistor structure with the two modifications mentioned above and their manufacturing method will now be described with reference to FIGS. 13-25. For simplicity is only one transistor 48 is shown and the manufacture of the Isolation areas are only explained in general and not in detail. According to FIGS. 13-25, a permanent Mask 50 made of silicon nitride on a P-type semiconducting Substrate 52 applied. The permanent mask 50 is annular and essentially square everywhere. Instead of one, however, it has two openings 54 and 56 which are approximately in Form an "8" are arranged. One opening 56 is wider than the other opening 54.

Gemäß Fig. 17 wird über dem Substrat 52 und der bleibenden Maske 50 eine zusammenhängende Schicht 58 von Siliziumdioxid aufgebracht. Die Siliziumdioxidschicht 58 wird dann gemäß Fig. 18 in Bereichen weggeätzt, um das Substrat 52 für die17 is over the substrate 52 and the remaining Mask 50 is a continuous layer 58 of silicon dioxide upset. The silicon dioxide layer 58 is then etched away in areas as shown in FIG. 18 in order to form the substrate 52 for the

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erste Dotierung vorzubereiten. Für diese Dotierung bleiben beide öffnungen 54 und 56 der bleibenden Maske 50 unbedeckt, und eine N-Dotierung wird durchgeführt, so daß die beiden Bereiche unterhalb der öffnungen 54 und 56 zu einem einzigen Kollektorbereich 60 vom N-Typ verschmelzen. Prepare first endowment. Remain for this endowment both openings 54 and 56 of the permanent mask 50 uncovered, and an N-doping is carried out, so that the two areas below the openings 54 and 56 merge into a single N-type collector region 60.

öas Substrat 52 und die bleibende Maske 50 werden daraufhin wiederum mit einer Siliziumdioxidschicht 58 überzogen (Fig. 19), und die Siliziumdioxidschicht 58 wird dann zur Vorbereitung für die zweite Dotierung wiederum geätzt. Gemäß Fig. 20 ist die zweite Dotierung vom P-Typ, um einen Basisbereich 62 unterhalb der größeren öffnung. 56 auszubilden, während die kleinere öffnung 54 maskiert bleibt. Vorzugsweise wird während dieser Dotierung auch der Isolationsbereich 64 vom P-Typ, welcher den Transistor 48 umgibt, hergestellt.The substrate 52 and permanent mask 50 are then created again covered with a silicon dioxide layer 58 (Fig. 19), and the silicon dioxide layer 58 then becomes the Etched again preparation for the second doping. Referring to Fig. 20, the second doping is P-type to one Base area 62 below the larger opening. 56 to train, while the smaller opening 54 remains masked. The isolation region is also preferably used during this doping 64 of the P-type surrounding transistor 48 is made.

Gemäß Fig. 21 v/ird im nächsten Verfahrensschritt eine weitere Siliziumdioxidschicht 58 gezüchtet und dann geätzt, um die dritte Dotierung gemäß Fig. 22 'vorzubereiten. Die dritte Dotierung ist vom N-Typ und stellt durch Maskieren einer Hälfte der größeren öffnung 56 innerhalb der Hälfte des P-dotierten Basisbereiches 62 einen N-dotierten Emitterbereich 66 her, wie dies deutlicher in den Fig. 13 und 15 dargestellt ist. Weiterhin wird durch die dritte Dotierung ein (N+)Typ-Kollektorkontaktbereich 68 durch die un-According to FIG. 21, in the next method step a further silicon dioxide layer 58 is grown and then etched in order to prepare the third doping according to FIG. 22 '. The third doping is of the N-type and produces an N-doped emitter region 66 by masking one half of the larger opening 56 within half of the P-doped base region 62, as is shown more clearly in FIGS. Furthermore, an (N +) type collector contact area 68 is created by the un-

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maskierte kleinere öffnung 5^ hergestellt.masked smaller opening 5 ^ made.

Die Fig. 23 bis 25 veranschaulichen den Ort und die Herstellung der metallischen Kontakte für die Elemente des Transistors 48. Dieser Vorgang umfaßt die Herstellung einer weiteren Siliziumdioxidschicht 58, deren Ätzung, um mit dem Kollektor-, dem Basis- und dem Emitterbereich übereinstimmende Flächen zu bilden und das Anbringen der metallischen Kontakte in diesen Löchern. Fig. 25 zeigt einen Kollektorkontakt 70, einen Emitterkontakt 72 und eine schützende Siliziumdioxidschicht 74. Der nicht dargestellte Basiskontakt ist im Bereich angebracht, der in Fig. 13 mit dem Buchstaben B gekennzeichnet ist. Die mit C und E gekennzeichneten Bereiche markieren den Ort des Kollektorkontaktes 70 und des Emitterkontaktes 72.Figures 23-25 illustrate the location and manufacture the metallic contacts for the elements of transistor 48. This process includes fabrication a further silicon dioxide layer 58, the etching of which, to form matching surfaces with the collector, the base and the emitter area and the attachment of the metallic contacts in these holes. 25 shows a collector contact 70, an emitter contact 72 and a protective silicon dioxide layer 74. The one not shown The base contact is attached in the area marked with the letter B in FIG is. The areas marked with C and E mark the location of the collector contact 70 and the emitter contact 72.

Patentansprüche; Claims ;

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Claims (1)

P atentansprüc h e Patent claims 1») Verfahren zur Herstellung eines bipolaren Transistors In einem integrierten Schaltkreis, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Verfahrensstufen umfaßt: 1 ») Process for the production of a bipolar transistor in an integrated circuit, characterized in that it comprises the following process stages: a) Herstellen einer bleibenden Maske (20; 50) aus einer' Schicht eines ersten maskierenden Materials, welche eine öffnung (12; 5^» 56) von vorbestimmter Länge und Breite festlegt, auf der Oberfläche eines halbleitenden Substrates (16; 52) von einem ersten Lei- a) producing a permanent mask (20; 50) from a ' Layer of a first masking material, which has an opening (12; 5 ^ »56) of a predetermined length and width defines, on the surface of a semiconducting substrate (16; 52) of a first line - tungstypus;- type of tongues; b) erstes Dotieren mit Premdstoffen eines zweiten Leitungstypus durch die gesamte Öffnung der bleibenden Maske (20; 50), um einen ersten Bereich (18; 60) von einem zweiten Leitungstypus innerhalb des Substrates (16; 52) zu bilden;b) first doping with prematerials of a second conductivity type through the entire opening of the permanent mask (20; 50) to a first area (18; 60) of a second type of conduction within the substrate (16; 52) to form; c) überlaggnrg einer ersten Maske aus einem zweiten Maskierungsmaterial (42; 58) Über die bleibende Maske (16; 52) und Maskieren eines Teilbereiches der öffnung (12; 5^, 56) der bleibenden Maske (20; 50);c) superimposed on a first mask made of a second masking material (42; 58) Over the permanent mask (16; 52) and masking a partial area of the opening (12; 5 ^, 56) of the permanent mask (20; 50); d) zweites Dotieren mit einem Fremdstoff vom ersten Leitfähigkeit stypus durch den unmaskierten Flächenteil derd) second doping with a foreign substance of the first conductivity type through the unmasked surface part of the 409849/07U409849 / 07U öffnung (12j 54, 56) der bleibenden Maske (20; 50), um einen zweiten Bereich (22; 62) vom ersten Leitfähigkeit stypus innerhalb des ersten Bereiches (18j 60) zu bilden;opening (12j 54, 56) of the permanent mask (20; 50), around a second region (22; 62) of the first conductivity type within the first region To form (18j 60); e) überlagerung einer zweiten Maske aus dem zweiten Maskierungsmaterial (42; 58) über die bleibende Maske (20; 50) und Maskieren eines anderen Teiles der öffnung (12; 54, 56) der bleibenden Maske (20; 50), wobei eine Flächenteil, der kleiner als der zweite Bereich (22; 62) ist, innerhalb dieses Bereiches (22; 62) unmaskiert bleibt; unde) superimposing a second mask of the second masking material (42; 58) over the remaining one Mask (20; 50) and masking another part of the opening (12; 54, 56) of the permanent mask (20; 50), with a surface part that is smaller than the second area (22; 62) within this area (22; 62) remains unmasked; and f) drittes Dotieren eines Fremdstoffes vom zweiten Leitfähigkeitstyp durch den unmaskierten Flächenteil der öffnung (12; 54, 56) der bleibenden Maske (20; 50), um einen dritten Bereich (26; 66) vom zweiten Leitfähigkeitstyp innerhalb des zweiten Bereiches (22;-62) zu bilden.f) third doping of an impurity of the second conductivity type through the unmasked surface part of the opening (12; 54, 56) of the permanent mask (20; 50) around a third region (26; 66) of the second conductivity type within the second region (22; -62). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bleibenden Maske (20) eine ringförmige Gestalt mit einer darin zentral angeordneten einzigen, langgestreckten und rechteckigen öffnung (12) gegeben wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the permanent mask (20) has an annular shape a single, elongated and rectangular opening (12) arranged centrally therein. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bleibenden Maske (50) eine ringförmige Gestalt in Form einer "8" mit zwei nebeneinander angeordneten rechteckigen öffnungen (54, 56) gegeben wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the permanent mask (50) has an annular shape in The shape of an "8" with two rectangular openings (54, 56) arranged next to one another is given. A09849/07UA09849 / 07U iJ. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Maskierungsmaterial Siliziumnitrid und das zweite Maskierungsmaterial Siliziumdioxid ist«iJ. Method according to claim 1, characterized in that that the first masking material is silicon nitride and the second masking material is silicon dioxide « 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und ^l, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Verfahrensstufen umfaßt :5. The method according to any one of claims 1, 2 and ^ l, characterized characterized in that it comprises the following process steps : a) Aufbringen einer bleibenden Maske (20) aus einer Schicht aus Siliziumnitrid, welche eine rechteckige öffnung (12) mit einer Breite S und einer Länge 9S festlegt, wobei die rechteckige Öffnung (12) in neun quadratische Bereiche gleicher Fläche, die der Reihe nach angeordnet sind und als Zonen 1-9a) Application of a permanent mask (20) made of a layer of silicon nitride, which is a rectangular Defines opening (12) with a width S and a length 9S, the rectangular opening (12) in nine square areas of the same area, which are arranged in sequence and as zones 1-9 • fortlaufend gekennzeichnet werden, teilbar ist, auf der Oberfläche eines halbleitenden Substrats (16) von einem ersten Leitungstypus;• be continuously marked, divisible, on the surface of a semiconducting substrate (16) of a first conductivity type; b) erstes Dotieren mit einem Fremdstoff von dem zweiten Leitfähigkeitstyp durch alle neun Zonen der rechteckigen öffnung (12), um einen Kollektorbereich (l8) von dem zweiten Leitfähigkeitstypus innerhalb des Substrates (16) zu bilden;b) first doping with an impurity of the second conductivity type through all nine zones of the rectangular ones Opening (12) to a collector region (18) of the second conductivity type within the Forming substrates (16); c) Maskieren der Zonen 1 und 2 der rechteckigen öffnung (12) durch Aufbringen einer Schicht aus Siliziumdioxid auf die entsprechenden Bereiche der Oberfläche des Substrates (16);c) Masking zones 1 and 2 of the rectangular opening (12) by applying a layer of silicon dioxide to the corresponding areas of the surface the substrate (16); 409849/0714409849/0714 d) zweites Dotieren mit Fremdstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp durch die Zonen 3-9 der rechteckigen Öffnung (12), um einen Basisbereich (22) vom ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb des Kollektorbereiches (18) zu bilden;d) second doping with impurities of the first conductivity type through zones 3-9 of the rectangular ones Opening (12) around a base region (22) of the first conductivity type within the collector region (18) to form; e) Maskieren der Zonen 2, 3» 8, 9 der rechteckigen Öffnung (12) durch Aufbringen einer Siliziumdioxidschicht auf die entsprechenden Flächen der Oberfläche des Substrates (16);e) Masking the zones 2, 3 »8, 9 of the rectangular opening (12) by applying a silicon dioxide layer on the corresponding areas of the surface of the substrate (16); f) drittes Dotieren mit Fremdstoffen vom zweiten Leitfähigkeitstyp durch die Zonen 1, 4, 5» 6 der rechteckigen Öffnung (12), um einen Kollektorkontaktbereich (28) vom zweiten Leitfähigkeitstyp innerhalb des Kollektorbereiches (18) und einen Emitterbereich (26) vom zweiten Leitfähigkeitstyp innerhalb des Basisbereiches (22) zu bilden;f) third doping with impurities of the second conductivity type through zones 1, 4, 5 »6 of the rectangular Opening (12) to a collector contact area (28) of the second conductivity type within the collector region (18) and an emitter region (26) of the second conductivity type within the base region (22) to form; g) Maskieren der Zonen 2, 3> ^» 6, 7» 8 der rechteckigen Öffnung (12) durch Aufbringen einer Siliziumdioxidschicht auf die entsprechenden Flächen der Oberfläche des Substrates (16); undg) Masking zones 2, 3> ^ »6, 7» 8 of the rectangular ones Opening (12) by applying a silicon dioxide layer to the corresponding areas of the surface the substrate (16); and h) Aufbringen von Metall durch die Zonen 1, 5, 9 der rechteckigen Öffnung (12), um metallische Kontakte an dem Kollektorkontakt- (28), Emitter- (26) und Basisbereich (22) zu bilden.h) Application of metal through zones 1, 5, 9 of the rectangular opening (12) to make metallic contacts at the collector contact (28), emitter (26) and base area (22) to form. 409849/07U409849 / 07U 6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß als halbleitendes Substrat (16) Silizium vom P-Typ verwendet wird und als erste bzw. zweite bzw. dritte Dotierung eine N- bzw. P- bzw. N-Dotierung· durchgeführt wird.6. The method according to claim 5 »characterized in that the semiconducting substrate (16) silicon from P-type is used and an N- or P- or N-doping as the first, second or third doping is carried out. 7« Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Dotierung mit Fremdstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp In einem Bereich (24) mit der Breite S, welcher die bleibende Maske (20) umgibt, vorgenommen wird, um einen Xsolationsberelch (24) zu erhalten.7 «Method according to claim 5», characterized in that a doping with foreign substances of the first conductivity type In an area (24) with the width S, which surrounds the permanent mask (20), made is to obtain an Xsolationsberelch (24). 8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierung gleichzeitig mit der zweiten Dotierung von Fremdstoffen vorgenommen wird.8. The method according to claim 7 »characterized in that the doping is carried out simultaneously with the second doping is made by foreign matter. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Verfahrensstufen umfaßt : - .9. The method according to any one of claims 1, 3 and 4, characterized in that it comprises the following process steps : -. a) Herstellen einer bleibenden Maske (50) welche eine rechteckige "8" festlegt, wobei eine rechteckige Öffnung (56) breiter als die andere rechteckige Öffnung (54) ist, auf der Oberfläche eines halbleitenden Substrates' (52) von einem ersten Leitfähigkeitstyp;a) Making a permanent mask (50) which defines a rectangular "8", with a rectangular Opening (56) is wider than the other rectangular opening (54), on the surface of a semiconducting Substrates (52) of a first conductivity type; b) erstes Dotieren mit einem Fremdstoff des zweitenb) first doping with an impurity of the second 409849/07U409849 / 07U Leitfähigkeitstyps durch beide rechteckige öffnungen (5^,56), um einen Kollektorbereich (60) herzustellen;Conductivity type through both rectangular openings (5 ^, 56) to a collector area (60) to manufacture; c) Maskieren der schmäleren (54) der beiden rechteckigen öffnungen (54, 56)Jc) masking the narrower (54) of the two rectangular openings (54, 56) J d) zweites Dotieren mit einem Fremdstoff des ersten Leitfähigkeitstypus durch die breitere (56) der rechteckigen öffnungen (54, 56), um einen Basisbereich (62) des ersten Leitfähigkeitstyps innerhalb des Kollektorbereiches (60) zu bilden;d) second doping with an impurity of the first conductivity type through the wider (56) of the rectangular openings (54, 56) around a base area Forming (62) the first conductivity type within the collector region (60); e) Maskieren von ungefähr der Hälfte der Fläche der breiteren öffnung (56), wobei in Längsrichtung gemessen wird; unde) masking approximately half of the area of the wider opening (56), measured in the longitudinal direction will; and f) drittes Dotieren mit einem Fremdstoff des zweiten Leitfähigkeitstypus durch die unmaskierte Hälfte der breiteren rechteckigen öffnung (56), um einen Emitterbereich (66) vom zweiten Leitfähigkeitatyp innerhalb des Basisbereiches (62) zu bilden und durch die schmalere (54) der rechteckigen öffnungen (54, 56), um einen Kollektorkontaktbereich"(68) vom zweiten Leitfähigkeitstypus innerhalb des Kollektorbereiches (60) zu bilden.f) third doping of the second with an impurity Conductivity type through the unmasked half of the wider rectangular opening (56) to one Emitter region (66) of the second conductivity type to form within the base region (62) and through the narrower (54) of the rectangular openings (54, 56) around a collector contact area "(68) of the second conductivity type within the collector area (60) to form. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bleibende Maske (50) durch Aufbringen und Ätzen10. The method according to claim 9, characterized in that the permanent mask (50) by application and etching 409849/07U409849 / 07U einer Siliziumnitridschicht auf dem halbleitenden Substrat (52) hergestellt wird«a silicon nitride layer is produced on the semiconducting substrate (52) « 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die rechteckigen öffnungen (54, 56) durch überlagerung von Siliziuindioxidschichten über die bleibende Maske (50) maskiert werden und anschließend selektives Ätzen der Siliziumdioxidschichten durchgeführt wird.11. The method according to claim 10, characterized in that that the rectangular openings (54, 56) by superposition masked by silicon dioxide layers over the permanent mask (50) and then selectively Etching of the silicon dioxide layers is carried out. 12. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet,12. The method according to claim 9 »characterized in that daß metallische Kontakte an den Kollektorkontakt- (68), Basis- (62) und Emitterbereich (66) angebracht werden.that metallic contacts are attached to the collector contact (68), base (62) and emitter area (66) . 13. Bipolarer Transistor für integrierte Schaltkreise, dadurch gekennzeichnet, daß er folgende Merkmale enthält: 13. Bipolar transistor for integrated circuits, characterized in that it contains the following features: a) ein Substrat- (52) eines ersten Leitfähigkeitstypus;a) a substrate (52) of a first conductivity type; b) eine Maske (50) auf dem Substrat (52), welche*die Figur einer rechteckigen "8" mit einer rechteckigen breiteren öffnung (56) und einer rechteckigen schmaleren Öffnung (54) hat;b) a mask (50) on the substrate (52), which * the Figure a rectangular "8" with a rectangular one wider opening (56) and a rectangular narrower one Has opening (54); c) einen Kollektorbereich (60), der durch Dotierung von Fremdstoffen eines zweiten Leitfähigkeitstyps in ein Volumen des Substrates (52), welches mit den beiden rechteckigen öffnungen (54» 56) übereinstimmt, her-c) a collector region (60), which by doping impurities of a second conductivity type in a Volume of the substrate (52), which coincides with the two rectangular openings (54 »56), 409849/07U409849 / 07U 24198182419818 gestellt ist;is set; d) eirenBäsisberedck (62), der durch Dotierung von Premdstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps in ein Volumen des Kollektorbereiches (60), welches mit der breiteren öffnung (56) der rechteckigen öffnungen (52J, 56) übereinstimmt, hergestellt ist;d) a base cover (62) which is produced by doping premd materials of the first conductivity type into a volume of the collector region (60) which corresponds to the wider opening (56) of the rectangular openings (5 2 J, 56); e) einen Emitterbereich (66), der durch Dotierung vone) an emitter region (66), which by doping of - Fremdstoffen des zweiten Leitfähigkeitstypus in ein Volumen des Basisbereiches (62), welches mit der halben Fläche der breiteren öffnung (56) der rechteckigen öffnungen (51J, 56) übereinstimmt, hergestellt ist; und .- Foreign matter of the second conductivity type is produced in a volume of the base region (62) which corresponds to half the area of the wider opening (56) of the rectangular openings (5 1 J, 56); and . f) einen Kollektorkontaktbereich (68), der durch Dotierung von Fremdstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps in ein Volumen des Kollektorbereiches (60), welches mit der schmäleren öffnung (51O der rechteckigen öffnungen (5*it 56) übereinstimmt, hergestellt 1st·f 1st a collector contact region (68) by doping impurities of the second conductivity type in a volume of the collector region (60) which * i t with the narrower opening (5 1 O of the rectangular openings (5 56) coincides prepared) · 14. Transistor nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (50) aus Siliziumnitrid besteht,14. Transistor according to claim 13 »characterized in that that the mask (50) consists of silicon nitride, 15· Transistor nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß er metallische Kontakte auf der Oberfläche des Kollektor- (60), Basis- (62) und Emitterbereiches (66) hat·15 · Transistor according to claim 13 »characterized in that it has metallic contacts on the surface of the collector (60), base (62) and emitter area (66) 409849/0714409849/0714 16. Transistor nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende Substrat (52) aus P-Typ Silizium und der Kollektor- (60) bzw. der Basis- (62) bzw. der Emitterbereich (66) vom N-Typ bzw. P-Typ bzw. N-Typ sind.16. The transistor according to claim 13 »characterized in that the semiconducting substrate (52) made of P-type silicon and the collector (60) or the base (62) or the emitter region (66) of the N-type or P-type and N-type, respectively. 409849/07U409849 / 07U
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