DE1949523A1 - Halbleiterbauelement,insbesondere Metall-Isolator-Halbleiter-Feldwirkungstransistor und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Halbleiterbauelement, insbesondere Metall-Isolator-Halbleiter-Feldwirkungstransistor und Verfahren zu seiner Herstellung

PUr diese Anmeldung wird die Priorität vom 2. Oktober 1968 aus der entsprechenden Anmeldung in den Vereinigten Staaten, Serial Nr. 764,543, beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement, insbesondere einen Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistor, sowie auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Solche Halbleiteranordnungen, für die auch die abgekürzte Bezeichnung MISPET (metal-insulator-semiconduotor field-effect transistor), oder IGPET (isolated-gate fieldeffect transistor) gebräuchlich ist, sind bereits bekannt. Sie spielen eine wiohtige Rolle auf dem Gebiet neuzeitlicher integrierter Metalloxydhalbleiter-Feldeffekttransistoren, wie sie allgemein unter der Bezeichnung MOSFET (metal-oxidesemiconductor field-effect transistor) bekannt sind. Pur die Herstellung des MOSFET ist es kennzeichnend, daS ein Vler-Masken-Verfa.hren angewendet wird., wobei die stark dotierten Quell- und Senkzonen einer Fremdstoffart in ein© Unterlage

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eindiffundiert werden, die mit der anderen Fremdstoffart dotiert ist. Ein über der Oberfläche der Unterlage gewachsenes Oxyd, das die Quellzone und die Senkzone voneinander trennt, dient zum Isolieren einer metallenen Tor- oder Steuerelektrode von den Halbleitermaterialien.

Wegen der Zone von Halbleitermaterial vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, welche die Quell- und Senkzone

^ voneinander trennt, wird ein Paar gegensinnig gepolter Dioden zwischen dem Quellkontakt und dem Senkkontakt gebildet, so daß der Kanalstrom zwischen Quelle und Senke für die Steuerelektrodenvorspannung Hull im wesentlichen gleich Null ist. Wird jedoch eine Spannung an die Steuerelektrode angelegt, deren Polarität durch den Leitfähigkeitstyp der Kanalzone bestimmt wird, wird an der Oberfläche des Halbleiters zwischen Quelle und Senke eine Entleerungszone gebildet, die bei vergrößerter Spannung das Auftreten einer Umkehr verursacht und auf diese Weise einen elektrisch

" leitenden Kanal zwischen beiden bildet, der den gleichen Leitfähigkeitstyp wie die Quell- und Senkzone aufweist. Wenn dies eintritt, beginnt eine Ohmsche Leitung zwischen Quelle und Senke* wobei der Stromfluß durch die Größe der an die Steuerelektrode angelegten Spannung bestimmbar ist.

Wenngleich die so oder ähnlich hergestellten MISPETS bisher erhebliche Verbreitung erlangt haben,, weisen sie doch verschiedene Nachteile auf. Einer dieser Nachteile ist der Mangel an Flexibilität der Terms bei der Herstellung von

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N oder P-Kanalanordnungen durch dasselbe Verfahren bei Benutzung des gleichen Maskensatzes oder bei der gleichzeitigen Herstellung von N- und P-Kanalanordnungen auf der gleichen Unterlage. Manche N-Kanal-Arbeitsmethoden führen sogar zu unstabilen und/oder unvpraussehbaren Eigenschaften der Anordnung. Bei Anwendung mancher früherer Methoden können große Verschiebungen von Schwellwerten der Anordnung während des Zusammenbaues oder bei Beanspruchung der Anordnung nach dem Zusammenbau durch Vorspannung und Belastung auftreten.

Außerdem führen manche bekannten Verfahren zu niedrigen und unstabilen Feldumkehrschwellwerten. Andere wiederum gewährleisten keinen angemessenen Schutz gegen Zerstörung der Steuerelektrode durch statische Elektrizität. Außerdem ergeben manche dieser Verfahren keinen Oberseitenkontakt auf der Unterlage, so daß raumbeanspruchende metallene Verbindungsieitungen notwendig werden und gewisse Einschränkungen beim Packen und Kreuzen die Folge sind.

Der Erfindung liegt hauptsächlich die Aufgabe zugrunde, Halbleiteranordnungen der zur Rede stehenden Art zu schaffen, die beständige, in elektrischer Hinsicht besonders günstige Eigenschaften und eine raumsparende äußere Gestaltung aufweisen.

Durch die Erfindung soll ferner ein neuartiges Verfahren zur Herstellung solcher Halbleiteranordnungen geschaffen werden, das verhältnismäßig einfach durchführbar und wirtschaftlich ist und das die Erzielung der ganannten

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Eigenschaften besonders zuverlässig gewährleistet.

Das kennzeichnende Merkmal eines Halbleiterbauelements der eingangs genannten Art besteht erfindungsgemäß darin, daß eine Quellzone und eine Senkzone in eine Unterlage vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyρ eindiffundiert sind, die durch eine Zone getrennt sind, oberhalb deren, getrennt davon durch eine Schicht aus Isoliermaterial, eine metallische Toreinrichtung oder Steuerelektrode angeordnet ist und die von allen angrenzenden Zonen vom gleichen Leitfähigkeitstyp, die mit der Quellzone oder der Senkzone verbunden sein können, durch eine langgestreckte Zone von hoher Fremdstoffkonzentration vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp getrennt sind, an welche eine dritte Zone vom ersten Leitfähigkeitstyp angrenzt, wobei über die Grenzschicht der dritten Zone und der langgestreckten Zone ein metallischer Anschluß angeschmolzen ist, welcher einen guten Ohmschen Kontakt auf der Oberseite der Unterlage bildet.

Das neue Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauelements besteht erfindungsgemäß darin, daß durch eine Maske hindurch in eine Unterlage von einem ersten Leitfähigkeitstyp eine nach Art eines Rings in sich geschlossene' bandförmige Zone von hochkonzentriertem Fremdstoff vom ersten Leitfähigkeitstyp eindiffundiert wird, daß dann durch eine zweite Maske hindurch in die Unterlage mindestens zwei getrennte Zonen von hochkonzentriertem Fremdstoff vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp eindiffundiert werden, worauf eine Oxydschicht über die diffundierte Oberfläche der

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Unterlage gezogen und in diese durch eine dritte Maske hindurch, mehrere Öffnungen in die Oxydschicht eingeätzt werden, von denen eine die die beiden getrennten Zonen vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp trennende Zone freilegt, daß darauf eine relativ dünne Oxydschicht über den erwähnten Öffnungen gezogen und durch eine vierte Maske hindurch die gesamte dünne Oxydschicht mit Ausnahme des die Trennzone zwischen den beiden Zonen vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp bildenden Bereichs weggeätzt wird und daß schließlich durch eine fünfte Maske mehrere elektrisch leitende Metallstreifen auf die Oberfläche der Anordnung aufgedampft werden, von denen einer oberhalb der Trennzone liegt und durch die -dünne Oxydschicht gegen sie isoliert ist, so daß er die Tor- oder Steuerelektrode bilden kann.

Die Erfindung gestattet es, N-Kana!anordnungen oder P-Kanalanordnungen durch Verwendung des gleichen Satzes von Masken und mit Hilfe des gleichen Grundverfahrens herzustellen. Außerdem können nach dem neuen Verfahren auch N-Kanalanordnungen und P-Kanalanordnungen gleichzeitig auf einer Unterlage hergestellt werden.

Nach einer Ausführungsform des. Verfahrens werden die einmaligen Eigenschaften von Antimon als Quell- und Senkdonator benutzt, um ein Verfahren zur Herstellung eines stabilen, reproduzierbaren N-Kanals zu erhalten. Antimon hat einen niedrigen Diffus Ionskoeffizienten beim Eindiffundieren in Silicium arid ;jl Li jiumdioxyd sowie einen niedrigen Dampfdruck im V'>rgl-ii-'h η Phosphor und Arson, das gewöhnlich s nat als

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Donator vom N-Typ verwendet wurde. Diese Eigenschaften von Antimon erlauben es, das Plättchen einer Reihe von Behandlungen mit hoher Temperatur nach vorherigem Niederschlag und Diffusion zu unterwerfen, ohne daß die diffundierte Struktur oder die an die Antimon-Quellzone und Senkzone der N-Kanalanordnung angrenzende Tor- oder Steuerzone merklich beeinträchtigt wird. Zum Beispiel erlaubt eine lange ) Toroxydation bei 1000 ° C das Ziehen einer dicken Oxydschicht über den P- und N-Zonen, ohne daß der N-Übergang zu weit in die Unterlage eindiffundiert.

Außerdem werden durch die Erfindung die mit der Größe und Stabilität der Feldumkehrschwellspannung verbundenen Unsicherheiten dadurch beseitigt, daß zwischen den aneinander angrenzenden, miteinander verbundenen N- oder P-Zonen eine hochdotierte Barriere eindiffundiert wird. Es ist auch eine Erd- oder Massenelektrode auf der Oberseite vor- ^ gesehen, die es ermöglicht, Erdverbindungen an dem Plättchen herzustellen, ohne daß es notwendig ist, metallene Leitungen durch das Plättchen hindurchlaufen zu lassen. Als Folge der Tatsache, daß kein riickseitiger Ohmscher Anschluß erforderlich ist, ergeben sich gewisse Vorteile hinsichtlich der Packung.

Da das neue Verfahren sowohl N- als auch P-Diffusionen erfordert, erlaubt das Verfahren die gleichzeitige Herstellung einer· f.» I ode niedriger Spannung, d.ie dazu benutzt werden kann, ciij ,»t-,~u-iiⁱelekbrode zu e.'-hUbsen. '.!uiri Beispiel kann dl 3

j-5 diesel¹ Schutzdiode ein- tiiedri^ei. 3

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Größenordnung haben als die Durchbruchsspannung des Tordielektrikums, welche von den Donatorkonzentrationen abhängen, die benutzt werden.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren Möglichkeiten zur Abwandlung und Ausgestaltung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.

Mit den Figuren 1 bis 11 wird das bei der Herstellung eines MISFET gemäß der Erfindung anzuwendende Fünf-Masken-Verfahren veranschaulicht.

Fig. 12 ist eine Grundrißdarstellung eines vollständigen MISFET gemäß der Erfindung, der nach dem in den Figuren 1 bis 11 veranschaulichten Verfahren hergestellt ist.

Fig. 13 ist ein Querschnitt des FET von Fig. 12 längs der Linie 1? - 1?.

Fig. 14 ist ein Querschnitt des FET von Fig. 12 längs der Linie 14 - Ik.

Die grundsätzliche Reihenfolge der Oxydationen, Aufbringvorgänge und Diffusionen bei dem anhand der Figuren 1 bis 11 veranschaulichten Fünf-Masken-Verfahren ist weitgehend die gleiche für die Herstellung eines N-Kanals, eines P-Kanals oder einer Anordnung mit P- und N-Kanal. Die einzigen Unterschiede bei der Herstellung eines N-Kanals oder eines P-Kanals oder beider liegen in dem Leitfähigkeitstyp des als Unterlage verwendeten Ausgangsmaterials und der Reihenfolge der ersten beiden Maskierungsstufen.

Als Ausführungsbeispiel für die Durchführung des neuartigen Fünf-Masken-Verfahrens mit dem Ergebnis eines MISFET-

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Aufbaues wird nachstehend eine Folge von Verfahrensstufen zur Herstellung einer P-Kanalanordnung im einzelnen beschrieben. Wie Fig. 1 der Zeichnung zeigt* ist oberhalb der vorbereiteten Unterlage 24 aus Silicium vom N-Typ eine erste Maske 20 mit einer im wesentlichen rechteckigen Öffnung 22' vorgesehen. Dieser Zusammenbau wird einer Antimondiffusion unterworfen, um zu veranlassen, daß eine

k stark dotierte N+ Feldumkehrsperrschicht 22 in die Oberfläche der Unterlage 24 eindiffundiert wird. Durch die Verwendung von Antimon, das einen niedrigen Diffusionskoeffizienten als Donator vom N-Typ hat, kann das Plättchen einer Reihe von Behandlungen mit hoher Temperatur nach vorherigem Niederschlag und vorheriger Diffusion unterworfen werden, ohne daß die diffundierte Struktur praktisch beeinträchtigt wird.

Zusätzlich zu dem Sperrschichtrechteck enthält die Öffnung in der Maske 20 noch einen Vorsprung 26', der dazu

W dient, die Anbringung eines äußeren Kontakts an die Unterlage 24 zu erleichtern. In Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 nach der ersten Diffusion gezeigt.

Die zweite Maske 28 ist in Fig. 3 dargestellt. Sie enthält zwei große Öffnungen 30* und 32' und zwei kleinere Öffnungen 34' und J>6^% . Nach Anbringung der Maske 28 wird der Zusammenbau einem Donator vom P-Typ wie Bor ausgesetzt und es werden vier P+ Zonen in die Unterlage 24 eindiffundiert. Durch die Öffnungen J>0' bzw. 32' werden eine Quellzone 30 und eine Senkzone 32 erzeugt, wie in Fig. 6 gezeigt.

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Pig. 4 ist ein Querschnitt längs der Linie 4-4 nach der P-Diffusion.

Nach der P-Diffusion wird eine Oxydschicht 38 über dem Plättchen 24 gezogen, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, so daß ein isolierendes Medium auf der Oberfläche geschaffen wird, das die N+ und P+ Zonen enthält. Eine dritte oder "Tor"-Maske 40, welche die öffnungen 42', 44', 46¹, 48' und 50' enthält, wird dann über die Oxydschicht 58 gelegt und in diese werden die Löcher 42, 44, 46, 48 und 50 eingeschnitten, wie in Pig. 7 und 8 gezeigt. Das Loch 46 bildet dabei die öffnung, in welche das Tor oder die Steuerelektrode anschließend eingebracht wird. Anschließend an diese Maske wird eine dünne Toroxydschicht 52 über der die Ränder der Quell- und Senkzone trennenden Zone gezogen. Diese Schicht 52 dient als Isolator zum Trennen der metallenen Steuerelektrode von der Quell- und Senkzone 30 bzw. 32.

In gleicher Weise wird eine dünne Oxydschicht auch in den anderen freigelegten Löchern gezogen, aber diese Schichten werden während der nächsten Verfahrensstufe entfernt. Wie in Fig. 8 gezeigt, ist eine vierte Maske 54 mit vier öffnungen 56', 58', 60' und 62' vorgesehen, um das Entfernen der unerwünschten Oxydschichten zu ermöglichen und auf diese Weise die N- und P-Zonen unterhalb der öffnungen 56, 58, 60 und 62, wie in Fig. 9 und 10 gezeigt, freizulegen.

Wie die Figuren 10 und 11 zeigen, wird dann die fünfte und letzte Maske 64 über das Plättchen 24 gelegt, und es

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werden Metallzonen 66, 68, 70 und 72 auf das Plättchen durch die öffnungen 66*, 68' ₃ 70¹ bzw. 72¹ aufgedampft, um auf diese Weise eine Steuerelektrode 70 sowie Metallkontakte für die verschiedenen Elemente des PET zu schaffen.

Wenden wir uns nun der Pig. 12 zu, die eine Oberansicht der fertigen MISPET-Anordnung zeigt. An dieser sind vier h Metallstreifen 66_S 68, 70 und 72 vorgesehen, welche die Anbringung äußerer Kontakte an der gesamten Anordnung erleichtern. Der Metallstreifen 66 bildet ein Kontaktglied, das die Herstellung eines guten Ohmschen Kontakts an der Unterlage 24 gestattet. In gleicher Weise gestatten die Metallstreifen 68 und 72 die Herstellung von Kontaktvorrichtungen, durch welche die Quell- und Senkzone JO bzw. 32 mit einem äußeren Stromkreis verbunden werden können. Der Metallstrelfen 70 erfüllt einen doppelten Zweck. Er dient als Steuerelektrode und äußerer Anschluß, während er gleichzeitig eine Schutzdiode J>6 in den Stromkreis zwischen der Steuerelektrode 70 und dem äußeren Kreis einschaltet.

Da die als Ausgangsmaterial dienende Unterlage, die zur Herstellung einer MIS-Anordnung erforderlich ist, einen relativ hohen spezifischen Widerstand hat, d. h. einen Widerstand in der Größenordnung von 2 Ohm/cm, ist ein durch einfaches Anschmelzen des metallenen Verbindungsstreifens an die Unterlage 24 hergestellter Kontakt nicht-ohmisch. Dies machte bei früheren Ausführungen einen rückseitigen

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Ohmschen Kontakt erforderlich, der durch Klebung oder Lotung mit dem Paket verbunden und an sein auf der Oberseite vorgesehenes Schaltungsmuster elektrisch angeschlossen war. Dagegen wird nach der Erfindung, die im Falle einer P-Kanalanordnung, wie sie dargestellt ist, eine Umkehrsperrschicht 22 mit einer angrenzenden Zone J54 vom P-Typ vorsieht, ein guter Erdungskontakt auf der Oberseite möglich gemacht, dadurch, daß die Zonen 26 und j54 aneinandergesetzt und mit dem metallenen Verbindungsstreifen 66, wie in Pig. 13 dargestellt, kurzgeschlossen werden.

Diese neuartige Ausbildung, durch die ein wirksamer Erdungskontakt auf der Oberseite geschaffen wird, führt zu mindestens zwei bedeutenden neuartigen Vorteilen. Der erste Vorteil besteht darin, daß durch das neue Herstellungsverfahren ein einwandfreier Erdungskontakt an jedem Punkt des Plättchens ohne das Erfordernis einer metallenen Verbindung zu anderen Erdungspunkten hergestellt werden kann. Dadurch wird eine beträchtliche Fläche auf dem Plättchen erspart und die Planung (layout) des Plättchens erheblich vereinfacht. Der zweite Vorteil ist der, daß, da kein rückseitiger Ohmscher Kontakt erforderlich ist, ein flexibleres Packen mit Überkreuzungen und ein Angießen an nichtohmsches Material bei niedriger Temperatur möglich wird.

Ein weiteres Problem, das durch die Erfindung gelöst wird, besteht darin, daß eine Feldumkehr-Schutzvorrichtung

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um die PET-Anordnung herum geschaffen wird. Da in der Praxis viele auf demselben Plättchen in enger Nachbarschaft zueinander hergestellte Halbleiteranordnungen vorhanden sind, die gewöhnlich durch eine Gruppe leitender Streifen verbunden sind, die von den benachbarten dotierten Zonen und von der Unterlage nur durch eine dünne Oxydschicht getrennt sind, kann eine Feldumkehr auftreten und die Wirkfc samkeit des integrierten Schaltkreises ernsthaft beeinträchtigen. Feldumkehr wird verursacht, wenn eine metallene Verbindungsleitung dazu gebracht wird, eine genügend negative Spannung anzunehmen, um die Oberfläche der Unterlage zwischen zwei benachbarten Zonen vom gleichen Leitfähigkeitstyp umzukehren. Wenn diese Bedingung eintritt und die beiden Zonen entgegengesetzte Polaritäten haben, können schwerwiegende Funktionsstörungen der Schaltung sowie Leistungsverluste auftreten.

Dieser Zustand wird jedoch gemäß der Erfindung verhindert, indem zwei benachbarte, miteinander verbundene Zonen mittels einer langgestreckten Zone getrennt werden, die eine hohe Konzentration aufweist, d. h. in welcher

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Fremdstoffe vom N-Typ mit mehr als 10 ' Atomen pro cm Flächenkonzentration in die Feldzone zwischen zwei benachbarten P-Zonen eindiffundiert sind. Bei der dargestellten Anordnung ist diese Umkehrschutzzone der Ring aus N+ Material 22, der die Quell- und Senkzone 30 bzw. 32, wie in Fig. dargestellt, umgibt. Die N-Kanalanordnung kann in gleicher Weise dadurch geschützt werden, daß eine Trennzone aus

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Material vom P-Typ zwischen benachbarten und miteinander verbundenen N-Zonen vorgesehen wird.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine Hochspannungsdurchbruchsehutzvorrichtung der in Fig. 12 und l4 dargestellten Art vorgesehen wird. Hierzu gehört die Schaffung einer Diode in der Steuerelektrode 70, bestehend aus einem Teil der N-Zone 22 und der P-Zone J>6. Wegen der bei der MIS-Herstellung verwendeten Unterlagen hohen spezifischen Widerstandes betrug bisher die tiefste erreichbare wirksame Diodendurchbruchspannung etwa 6o Volt. Diese früheren Dioden waren jedoch nicht immer verläßlich, da der Toroxyddurchbruch in den MIS-Anordnungen der beschriebenen Art bei etwa 100 Volt auftritt und die WiderstandsVerluste bei den früheren Dioden es manchmal zuließen, daß die Oxyddurchbruchsspannung erreicht wurde, wenn die Diode genügend Strom aufnahm. Andererseits kann durch gemeinsame Diffusion der N- und P-Zone 22 und 36 gemäß der Erfindung eine niedrige Durchbruchsspannung in der Größenordnung von 10 Volt oder weniger vorgesehen werden, was eine beträchtliche Verbesserung gegenüber früheren Ausführungen darstellt.· Gemäß der Erfindung könnte jede gewünschte Durchbruchspannungsgröße durch Einstellen der Konzentrationen in der P-Zone bzw. in der N-Zone erreicht werden. Dies erlaubt die Verwendung besonders dünner Oxydschichten mit niedriger Durchbruchspannung für niedrigere Schwellwerte. Bei sämtlichen Ausführungsformen nach der Erfindung ist dieses

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Merkmal sowohl auf N-Kanalanordnungen als auch auf F-Kanalanordnungen anwendbar. Für P-Kanalanordnungen wird der Kontakt an der P-Zone hergestellt, während er bei N-Kanalanordnungen an der N-Zone hergestellt wird.

Die oben beschriebene grundsätzliche Reihenfolge der Oxydationen, vorherigen Niederschläge und Diffusionen bleiben unverändert für die Fabrikation von N-Kanalanord-

P nungen, P-Kanalanordnungen oder Anordnungen mit N- und P-Kanal. Zum Beispiel kann genau der gleiche Prozeß, wie er oben für die Herstellung einer P-Kanalanordnung erläutert wurde, auch dazu benutzt werden, eine entsprechende N-Kanalanordnung herzustellen. Der einzige Unterschied liegt darin, daß eine Unterlage vom entgegengesetzten Typ ⁷"^: erforderlich ist und die Reihenfolge der ersten beiden Masken 20, und 28 umgekehrt wird. In diesem Falle werden die Quellzone und die Senkzone während des Niederschlags

k und der Diffusion von Antimon gebildet und die Feldumkehrsperrschicht wird anschließend durch Niederschlag und Diffusion des P-Materials hergestellt. Wie oben erwähnt, können auch N- und P-Kanalanordnungen gleichzeitig auf derselben Unterlage hergestellt werden, wenn die Unterlage benachbarte Zonen aus Material vom N-Typ und vom P-Typ enthält. Diese benachbarten Zonen können durch epitaktischen (epitaxialen) Niederschlag, Diffusion oder andere geeignete Verfahren gebildet werden.

Ein Vorteil des N-Kanalverfahrens gemäß der Erfindung ist der, daß die einmaligen Eigenschaften von Antimon

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ausgenutzt werden, um die Parameter der Anordnung voraussagbar und stabil zu machen. Zusätzlich zu den schon erwähnten Vorteilen gestattet es der niedrige Diffusionskoeffizient von Antimon in Siliciumdioxyd, eine dünnere Oxydschutzschicht während der Niederschläge zu verwenden und außerdem verzögert er das Eindringen des wachsenden Toroxyds nach Preilegung der Quell- und Senkzonen.

Ein weiterer wichtiger Vorteil von Antimon ergibt sich aus seinem niedrigen Dampfdruck. Wenn die Tormaske angelegt und geätzt wird, überlappt die geätzte Torfläche den Rand der Quell- und Senkzonen und exponiert diese. Wenn der Dampfdruck des Quell-Senk-Donators bei der Toroxydationstemperatur hoch ist, kann die Torzone (Kanal und Oxyd) mit dem Quell-Senk-Donator verunreinigt werden. Dies verursacht Schwankungen der Schwellwerte infolge der sich ergebenden Schwankungen der Kanaldotierung sowie mit der Anwesenheit des Donators in dem Oxyd verbundene Unstabil!täten. Wenn zum Beispiel Phosphor das Quell-Senk-Oxyd ist, kann es Schwellwertverschiebungen aufgrund der Polarisation des Toroxyds sowie Oberflächeneffekte aufgrund seines hygroskopischen Verhaltens verursachen.

Wenngleich die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sich auf einen MOS-Prozeß beziehen, so läßt sich dasselbe Vorgehen doch auch in gleicher Weise auf andere dielektrische Materialien sowie auf andere Unterlagenmaterialien verwenden. Außerdem kann das Schaltungsmuster mit einem beliebigen, geeigneten Material hergestellt werden.

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Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung beschränken sich somit nicht auf die hier beschriebenen und dargestellten Einzelheiten.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   (y. Halbleiterbauelement, insbesondere Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistor, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quellzone und eine Senkzone in eine Unterlage vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp eindiffundiert sind, die durch eine Zone getrennt sind, oberhalb deren, getrennt davon durch eine Schicht aus Isoliermaterial, eine metallische Toreinrichtung oder Steuerelektrode angeordnet ist und die von allen angrenzenden Zonen vom gleichen Leitfähigkeitstyp, die mit der Quellzone oder der Senkzone verbunden sein können, durch eine langgestreckte Zone von hoher Fremdstoffkonzentration vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp getrennt sind, an welcher eine dritte Zone vom ersten Leitfähigkeitstyp angrenzt, wobei über die Grenzschicht der dritten Zone und der langgestreckten Zone ein metallischer Anschluß angeschmolzen ist, welcher einen guten Ohmschen Kontakt auf der Oberseite der Unterlage bildet.
2. 2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Zone vom ersten Leitfähigkeitstyp angrenzend an eine Zone aus Material vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp vorgesehen ist, zwischen denen ein P-N-übergang besteht, und daß die Steuerelektrode mit der vierten Zone so verbunden ist, daß eine Schutzeinrichtung gegen Durchbruch an der Steuerelektrode gebildet wird.
3. 3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2,

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   dadurch gekennzeichnet, daß die Quellzone und die Senkzone durch Eindiffundieren von hochkonzentriertem Antimon in eine Unterlage vom P-Typ gebildet sind.
4. 4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckte Zone und die Zone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp (gemäß Anspruch 2) Teile einer einzigen Zone von diesem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp sind, welche die Quellzone und die Senkzone umgibt.
5. 5· Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Maske hindurch in eine Unterlage von einem ersten Leitfähigkeitstyp eine ringförmig in sich geschlossene bandförmige Zone von hochkonzentriertem Fremdstoff vom ersten Leitfähigkeitstyp eindiffundiert wird, daß dann durch eine zweite Maske hindurch in die Unterlage mindestens zwei getrennte Zonen von hochkonzentrierten Fremdstoffen vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp eindiffundiert werden, worauf eine Oxydscnicht über der diffundierten Oberfläche der Unterlage gezogen und in diese durch eine dritte Ma>?ske hindurch mehrere öffnungen in die Oxydschicht eingeätzt werden, von denen eine die die beiden getrennten Zonen von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp trennende Zone freilegt, daß darauf eine relativ dünne Oxydschicht über den erwähnten öffnungen gezogen und durch eine vierte Maske hindurch die gesamte dünne Oxydschicht mit Ausnahme des die Trennzone zwischen den beiden Zonen vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp bildenden

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   Bereichs weggeätzt wird und daß schließlich durch eine fünfte Maske mehrere elektrisch leitende Metallstreifen auf die Oberfläche der Anordnung aufgedampft werden, von denen einer oberhalb der Trennzone liegt und durch die dünne Oxydschicht gegen"sie isoliert ist, so daß er die Tor- oder Steuerelektrode bilden kann.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß mindestens noch eine weitere Zone von dem erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp durch die zweite Maske derart in die Unterlage eindiffundiert wird, daß diese Zone an einen Teil der bandförmigen Zone angrenzt, und daß während der Verfahrensstufe, bei der die fünfte Maske zur Anwendung gelangt, ein zweiter Metallstreifen derart angebracht wird, daß er an den beiden angrenzenden Zonen im Bereich von deren Grenzschicht einen Ohmschen Kontakt bildet, der einen guten elektrischen Anschluß an die Oberseite der Anordnung darstellt.
7. 7· Verfahren nach Anspruch 5j dadurch gekennzheichnet, daß mindestens noch eine zusätzliche Zone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp durch die zweite Maske in die Unterlage eindiffundiert wird, die an die bandförmige Zone angrenzt und an die die Steuerelektrode durch eine Ohmsche Verbindung angeschlossen ist, so daß sie eine Durchbruchsschutzdiode für die Steuerelektrode darstellt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdstoff vom ersten Leitfähigkeitstyp ein solcher

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   vom P-Typ ist und der Fremdstoff vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp Antimon ist.
9. 9· Verfahren nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Feldwirkungstransistors mit je einer in eine Unterlage eindiffundierten Quell- und Senkzone und einer darüberliegenden Oxydschicht zur Isolation einer metallenen Steuerelektrode in die Unter-

   fc lage eine zusätzliche Zone vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie dä-e Quell- und Senkzone eindiffundiert wird, und daß benachbart zu dieser zusätzlichen Zone eine vierte Zone von dem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp eindiffundiert wird, worauf ein metallener Anschluß über- der Grenzschicht der zusätzlichen Zone und der vierten Zone angeschmolzen wird, um einen guten Ohmschen Kontakt auf der Oberseite der Anordnung herzustellen.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Feldwirkungs-

    " transistors mit einer in eine Unterlage eindiffundierten Quell- und Senkzone und einer über der Trennzone zwischen beiden, isoliert durch eine Schicht aus Material hohen Widerstandes, angebrachten metallenen Steuerelektrode zunächst in die Unterlage eine dritte Zone vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie die Quell- und Senkzone eindiffundiert wird, daß dann die Unterlage angrenzend an die dritte Zone eine Zone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp eindiffundiert wird, so daß zwischen beiden ein N-P-Ubergang entsteht, und daß dann zwischen der Steuerelektrode und der dritten Zone ein

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    Ohmscher Kontakt angebracht wird, der für die Steuerelektrode eine Schutzdiode gegen Durchbruch bildet.

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