DE2050320A1 - Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit mehreren, auf demselben Halbleiterkörper angeordneten Bauelementen mit einer vom Halbleiterkörper durch eine Isolierschicht getrennten Steuerelektrode und verschiedenen elektrischen Eigenschaften. Solche Halbleiteranordnungen sind bekannt.

Inverter und Gatter in statischer Einkanaltechnik, die MOS-Transistoren des Anreicherungstyps (enhancement-mode) enthalten, sind bekannt. Der Aufbau solcher Logikelemente ist verhältnismäßig einfach, weil sowohl der aktive als auch der passive Teil der Schaltung aus MOS-Transistoren des gleichen Leitungstyps besteht. Die Ausgangsimpulse solcher Logikelemente haben unterschiedliche Anstiegs- und Abfallflanken, was für verschiedene Anwendung'szwecke ungünstig ist.

Man hat deshalb Elemente in sogenannter Komplementärtechnik entwickelt. Solche Logikelemente sind bekannt aus "Characteristics and Operation of MOS Field-Effect Devices" der Mc Graw-Hill Book Company, N.Y., Abschn. 7.9. Sie enthalten jeweils benachbarte Schaltelemente auf einem Bereich mit entgegengesetzter Leitfähigkeit gegenüber dem gemeinsamen Halbleiterkörper. Diese Bereiche können entweder durch sogenannte Gegendotierungstechnik oder durch Wiederauffüllen von Ausnehmungen im Halbleiterkörper mit Halbleitermaterial entgegengesetzter Leitfähigkeit hergestellt werden. Beim Aufbau einer solchen Halbleiteranordnung durch Gegendotierung im Halbleiterkörper verwendet man im allgemeinen Diffusionsvorgänge unter Zuhilfenahme von geeigneten Maskierungen, um örtlich an der Oberfläche des Halbleiterkörpers liegende Zonen bestimmten Leitungstyps zu bilden.

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Mittels photographischer Verfahren werden aus einem Oxid, z.B. , Siliziumoxid, bestehende Maskierungsmuster hergestellt, wodurch man nach Diffusion eines geeigneten Dotierungsstoffes verschiedene Zonen gewünschter Formen und Abmessungen mit einem dem Substratmaterial entgegengesetzten Leitungstyp erhält. Dabei will man einerseits Zonen eines bestimmten Leitungstyps für verschiedene Schaltungselemente möglichst mittels nur eines Diffusionsvorganges erhalten und andererseits den Diffusionsvorgang zur Herstellung einer solchen für ein bestimmtes Schaltungselement bestimmten Zone möglichst den gewünschten Eigenschaften des betreffenden Schaltungselementes anpassen. Schaltungselemente gleicher Art mit voneinander verschiedenen Oha- f rakteristiken kann man jedoch nicht durch Diffusion des gleichen Dotierungsstoffes in einem gemeinsamen Arbeitsgang erhalten. Es können zwar an sich mehrere Diffusionsvorgänge mit demselben Verunreinigungstyp durchgeführt werden. Dann muß aber für jeden Diffusionsvorgang eine getrennte Maskierung verwendet werden. Eine solche Bearbeitung ist verwickelt und macht die Schaltungseinheit kostspielig.

In der deutschen Offenlegungsschrift 1564 406 ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, von dem bekannten Einfluß der Oxidschicht zwischen Steuerelektrode und Halbleiterkörper auf die Eigenschaften des Steuerkreises der Halbleiteranordnung Gebrauch zu machen und die verschiedenen Eigenschaften der ein-P zelnen Schaltelemente auf gemeinsamer Unterlage bei gleichem Materialaufbau durch abweichende Eigenschaften der Isolierschicht zu erhalten. Bei diesen bekannten Halbleiteranordnungen können die Oxidschichten Unterschiede in ihrer Zusammensetzung aufweisen. Man kann die verschiedenen Eigenschaften ferner durch Unterschiede in ihrer Aufbringung und/oder in der Behandlung der Oxidschichten, insbesondere einer Nachbehandlung, erhalten. Man erhält somit nach diesem bekannten Vorschlag den unterschiedlichen Leitungszustand durch unterschiedliche Herstellung oder Behandlung der Isolierschicht.

Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zu Grunde, eine Halbleiteranordnung mit unterschiedlichem Leitungszufitnnd der einzelnen Schaltelemente auf einer gemeinsamen Unterlage

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herzustellen. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß auch die physikalischen Eigenschaften der G-renzschicht zwischen Elektrodenmaterial und Isolierschicht zur Herstellung verschiedener Leitungszustände der einzelnen Schaltelemente herangezogen werden können.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kontaktpotential an der Grenzschicht Isolator-Steuerelektrode der einzelnen Bauelemente verschieden ist. Das Material der Isolierschicht und das Material der angrenzenden Steuerelektrode werden jeweils so gewählt, daß die Austrittsarbeit der Elektronen für die einzelnen Schaltelemente unterschiedlich ist. In der Anordnung nach der Erfindung können alle Schaltelemente mit dem gleichen Isolator versehen sein. Dann erhält man das unterschiedliche Kontaktpotential lediglich durch entsprechende Wahl des Elektrodenmaterials. Es kann aber auch sowohl die Isolierschicht als auch das Elektrodenmaterial unterschiedlich gewählt werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Teil einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.

Nach der Figur ist als Substrat ein Halbleiterkörper 2 vorgesehen, der beispielsweise aus Silizium, Germanium oder Galliumarsenid bestehen kann und auf einer Oberfläche zwei MOS-Transistoren enthalten soll, von denen nur die Steuerelektroden und die den Quellen- und Senkenelektroden vorgelagerten Bereiche schematisch dargestellt sind. Der Halbleiterkörper 2 ist zunächst mit einer sogenannten Dickoxidschicht 4 versehen, die aus elektrisch isolierendem Material, z.B. Siliziumdioxid SiOp, bestehen kann. In anschließend hergestellten Höhlungen dieser Auflage sind jeweils eine Steuerelektrode 6 bzw. 8 angeordnet, die von dem Halbleiterkörper 2 jeweils durch eine Isolierschicht 10 bzw. 12 getrennt sind. Ferner sind für jedes Schaltelement den nicht dargestellten Quellen- und Senkenelektroden vorgelagerte Bereiche 14 und 15 bzw. 17 und 18 in an sich bekannter Weise hergestellt, beispielsweise durch Eindiffundieren von dem Lcitfähi^keitßtyp der. Halbleiterkörpers 2

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VPA 70/7551 _ -4 entgegengesetzt dotierendem Material.

Die Isolierschichten 10 und 12 sollen beispielsweise aus dem gleichen Material, nämlich Siliziumdioxid, "bestehen. Dann kann als Elektrodenmaterial vorzugsweise Aluminium für die Elektrode 6 und polykristallines Silizium für die Elektrode 8 gewählt werden. Da die Austrittsarbeit der Elektronen an der Grenze fläche vom Aluminium 6 kleiner ist als die Austrittsarbeit an der Grenzfläche vom Silizium 8, so erhält man auch eine entsprechende abweichende Flachbandspannung.

In der Anordnung nach der Erfindung ist es nicht erforderlich, daß die verschiedenen Schaltelemente einen Isolator aus dem gleichen Material erhalten. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Schaltelemente mit verschiedenen Isolierschichten zu versehen. Es kann beispielsweise ein Siliziumnitrid-Isolator in Verbindung mit einer Silberelektrode oder auch ein Aluminiumoxidisolator in Verbindung mit einer Nickelelektrode vorgesehen sein. Wesentlich ist nur, daß die Austrittsarbeit der Elektrodenmaterialien verschieden ist.

3 Patentansprüche
1 Figur

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Claims (3)

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   - 5 Patentansprüche

   1/. Halbleiteranordnung mit mehreren auf demselben Halbleiterkörper angeordneten Bauelementen mit jeweils einer vom Halbleiterkörper durch eine Isolierschicht getrennten Steuerelektrode und mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktpotential an der Grenzschicht Isolator-Steuerelektrode der einzelnen Bauelemente verschieden ist.
2. 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Bauelemente eine Steuerelektrode (6) aus Metall und ein anderer Teil eine Steuerelektrode (8) aus Halbleitermaterial enthält.
3. 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2 mit gleicher Isolierschicht der einzelnen Bauelemente aus Siliziumdioxid, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode wenigstens eines der Bauelemente aus Aluminium und die Steuerelektrode wenigstens eines anderen Bauelementes aus polykristallinem dotierten Silizium besteht.

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