DE1464525C3 - Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit Feldeffekt - Google Patents

Description

einen durch Wasser mit 80 C perlenden Sauerstoffstrom darüberstreichen läßt.

Dann hebt man diese Siliciumdioxidschicht mittels einer bekannten Pliototiefdruckmethode in dem Bereich des Pliittchens ab, wo man das Halbleiterbauelement bilden will. In dem auf diese Weise erhaltenen Fenster 3 bildet man ein z. B. 70 μηι breites Band 4, das aus einer 0,2 μηι dicken Siliciumdioxidschicht besteht. Diese Siliciumdioxidschicht wird auf die vorstehend angegebene Weise erhalten, wobei jedoch die Behandliiiigsdauer auf 16 Minuten herabgesetzt wird.

Dann diffundiert man in das Fenster 3 einen den Leitungstyp des Siliciumplättchens ändernden Störstoff, z. B. Phosphor, ein.

Zu diesem Zweck kann man das Plättchen in einen auf 1140 C gehaltenen Ofen mit einer Phosphorpentoxid-Atjnosphäie so lange einbringen, bis man eine geeignete DifTusionstiefe erreicht hat; in dem hier betrachteten Beispiel sind dies etwa 30 Minuten.

Man erhält so eine Siliciumschicht 5 mit einer Dicke in der Größenordnung von 3 |im. Durch das Band 4 hindurch erfolgt die Diffusion sehr viel weniger tief, jedoch immerhin so weit, daß man einen Kanal mit der Dicke ei' in der Größenordnung eines Mikrons erhält. Es sei betont, daß es sich tatsächlich um einen Kanal handelt und daß das nach dem Verfahren nach der Eiiindung erhaltene Halbleiterbauelement funktionstüchlig ist. Zur Bildung einer Halbleiteranordnung mit Feldeffekt sind dann nur noch Elektroden anzubringen; z. B. bildet man Ohmsche Kontakte 6, 7, 8, 13 durch Aufdampfen von Aluminium oder Gold im Vakuum.

Dieses Verfahren der Maskierung des Teils, welcher den Kanal bilden soll, ermöglicht die Herstellung eines sehr kurzen Kanals (infolge des Diffusionsprofils ist der Kanal kürzer als die Maskierung 4 breit ist). Man braucht auch nicht die Entstehung eines Funkens zu befürchten, was der Fall wäre, wenn, da der Kanal nur sehr kurz ist, das dort herrschende elektrische Feld aber sehr stark wäre; tatsächlich spielt jedoch die Siliciumdioxidschicht 4 in dieser Beziehung die Rolle einer Schutzschicht.

Die Dicke des Kanals kann ebenfalls sehr gering sein; sie hängt von der leicht über die Diffusionszeit zu variierenden Diffusionstiefe ab.

Auf Grund des Verfahrens nach der Erfindung ist die Störstoffkonzentration in dem Kanal geringer als

ίο in den benachbarten Bereichen. Das hat zur Folge, daß bei gegebener Konzentration unter der Siliciumdioxidschicht 2 die Eingangswiderstände am Kanal herabgesetzt werden.
Im übrigen kann das beschriebene Halbleiterbauelement von beiden Seiten (Gitter 6 und 13) gesteuert werden. Bei dem hier betrachteten Beispiel unter Zugrundelegung der angegebenen Abmessungen wird die Knickspannung seiner Kennlinie 10 Volt betragen, und der maximale Strom von 2 Mikroampere wird durch die Anlegung einer Spannung von 3VoIt an das Gitter 13 blockiert werden.

Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich nicht wesentlich von der vorstehend beschriebenen; analoge Teile sind mit den gleichen Be-Zügszeichen, jedoch unter Hinzufügung des Buchstabens α bezeichnet.

Wie man sieht, grenzen die Ohmschen Kontakte an auf der Siliciumdioxidschicht des Plättchens gebildete Klemmen 9 bis 12 an; die Eingangsiirjp'edanz der Anordnung wird dadurch offensichtlich sehr erhöht, was einen Vorteil dieser Ausführungsform bedeutet.

Die Originalität der Ausführungsform gemäß F i g. 3 besteht im wesentlichen darin, daß infolge der Sinusform des Bandes Aa die Abmessung des Kanals senkrecht zur Wanderungsrichtung der Ladungsträger für eine gegebene Abmessung der Bandelemente so groß wie möglich ist; dadurch nimmt der Strom zu.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Verfahren hergestellte Feldeffekttransistor weist zwi- Patentansprüche: sehen den beiden Diffusionszonen Material des entgegengesetzten Leitungstyps auf; ein leitender Kanal

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter- entsteht erst, wenn an die Steuerelektrode eine gebauelements mit Feldeffekt, wobei ein geeigneter 5 eignete Spannung angelegt wird (FR-PS 12 97 585). Störstoff in die Oberfläche eines durch eine erste, Es ist auch bereits bekannt, einen Störstoff durch mit Fenstern versehene Siliciumdioxidschicht mas- Diffusion in eine Fläche eines Siliciumkörpers einzukierten Siliciumplättchens eindiffundiert wird, bringen, die bereits mit einer Oxidschicht maskiert dadurch gekennzeichnet, daß auf dem ist. Durch die Dicke der Oxidschicht wird die EinTeil der freigelegten Oberfläche des Siliciumplätt- io dringtiefe des eindiffundierten Fremdstoffes gesteuert chens(l; la) vom n- oder p-Typ, in welchem (DT-AS 10 86 512).

der Kanal gebildet werden soll, zur Verringerung Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe der Eindringtiefe des Störstoffs an dieser Stelle zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Halbeine zweite Siliciumdioxidschicht (4; 4 a) gebildet leiterbauelements mit Feldeffekt zu schaffen, bei wird, die dünner als die erste Siliciumdioxid- 15 dessen Durchführung in einem einzigen Diffusionsschicht ist, und daß dann in die so behandelte schritt alle zur Erzielung der gewünschten Funktion Oberfläche ein im Siliciumplättchen (1; la) den des Halbleiterbauelements notwendigen Diffusionsumgekehrten Leitungstyp erzeugender Störstoff zonen in einer Fläche des Siliciumplättchens erzeugt eindiffundiert wird. werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,. dadurch ge- 20 Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch kennzeichnet, daß die zweite Siliciumdioxid- gelöst, daß auf dem Teil der freigelegten Oberfläche schicht in Form eines sinusförmigen Bandes (4 α) des Siliciumplättchens vom n- oder p-Typ, in aufgebracht wird. welchem der Kanal gebildet werden soll, zur Verrin-

3. Halbleiterbauelement mit Feldeffekt, herge- gerung der Eindringtiefe des Störstoffs an dieser stellt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, ge- 25 Stelle eine zweite Siliciumoxidschicht gebildet wird, kennzeichnet durch ein erstes Steuergitter (6; 6a), die dünner als die erste Siliciumdioxidschicht ist, bestehend aus einem auf der einen Seite des und daß dann in die so behandelte Oberfläche ein im Siliciumplättchens (1; la) befindlichen Kontakt, Siliciumplättchen den umgekehrten Leitungstyp erder auf der zweiten Siliciumdioxidschicht (4; 4 a) zeugender Störstoff eindiffundiert wird,
aufgebracht ist, und ein zweites Steuergitter (13) 30 Bei Anwendung des Verfahrens nach/ider Er'finauf der entgegengesetzten Seite des Siliciumplätt- dung entstehen in einer Fläche des Siliciumplättchens chens(l;la). zwei tiefe Diffusionszonen, zwischen denen sich eine

flachere Diffusionszone erstreckt. Diese flachere Dif-

fusionszone stellt den Kanal des Feldeffekttransistors

35 dar, der bereits dann leitend ist, wenn keine Steuerspannung an der mit dieser flacheren Diffusionszone

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum in Verbindung stehenden Steuerelektrode, anliegt. Oa

Herstellen eines Halbleiterbauelements mit Feld- die unterschiedlich tiefen Diffusionszonen mit Hilfe

effekt, wobei ein geeigneter Störstoff in die Ober- eines einzigen Diffusionsschritts hergestellt werden

fläche eines durch eine erste, mit Fenstern versehene 40 können, wird die Gesamtzahl der einzelnen Verfah-

Siliciumdioxidschicht maskierten Siliciumplättchens rensschritte, die zur Herstellung des gesamten Bau,-

eindiffundiert wird. elements erforderlich sind, reduziert. Durch Verwen-

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines dung einer dünneren Siliciumdioxidschicht mit geFeldeffekttransistors mit isolierter Steuerelektrode be- eigneter Dicke kann auch die Tiefe der den Kanal kannt, bei dem zunächst auf einem Siliciumplättchen 45 bildenden Diffusionszone genau eingestellt werden, eine Schicht aus Siliciumdioxid gebildet wird. In Es lassen sich Kanalabmessungen erzielen, die für dieser Siliciumdioxidschicht werden dann zur An- das elektrische Verhalten des Feldeffekttransistors wendung der bekannten Photoresist-Technik zwei vorteilhaft sind. ₍
Öffnungen gebildet, in denen die Oberfläche des Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung besser Siliciumplättchens freigelegt wird. Durch diese Öff- 50 verständlich. In der Zeichnung zeigt ·
nungen wird ein Störstoff in die Oberfläche des Platt- Fig. 1 ein Siliciumplättchen, das auf einem Teil chens diffundiert, der in dem Plättchen einen dem ein nach der Erfindung hergestelltes Hfalbleiterbau-Leitungstyp des Plättchens selbst entgegengesetzten element trägt,

Leitungstyp erzeugt. Durch Anwendung von Fluß- F i g. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie a"-a"

säure wird der Rest des Siliciumdioxids von der 55 von F i g. 1 und

Oberfläche des Plättchens entfernt. F i g. 3 eine abgeänderte Ausführungsform.

In dem auf diese Weise erhaltenen Siliciumplätt- In F i g. 2 ist das Halbleiterbauelement stark ver-

chen sind nun zwei völlig voneinander isolierte größert und mit übertriebenen Dicken der einzelnen

Zonen vorhanden, die einen Leitungstyp aufweisen, Schichten der Klarheit halber dargestellt,

der dem Leitungstyp des Plättchens entgegengesetzt 60 Tatsächlich kann die Dicke Λ des Siliciumplätt-

ist. Das Siliciumplättchen wird nun mit einer chens 1 in der Größenordnung von 100 μΐη liegen.

Siliciumdioxidschicht überzogen, und auf dieser Das dargestellte Halbleiterbauelement wird auf

Schicht wird in dem zwischen,den beiden Zonen lie- folgende Weise erhalten:

genden Bereich eine Steuerelektrode aus Aluminium Auf einem Siliciumplättchen 1, beispielsweise vom

aufgedampft. Nun werden über den diffundierten 65 p-Typ, wird eine beispielsweise 0,4 μΐη dicke

Zonen wieder öffnungen in die Siliciumdioxidschicht Siliciumschicht 2 erzeugt. Diese Siliciumdioxidschicht

geätzt, und an den Diffusionszonen werden An- erhält man z. B., indem man das Plättchen 30 Mi-

schlußkontakte aus Gold gebildet. Der nach diesem nuten in einen auf 1200° C erhitzten Ofen bringt und