DE2160462A1

DE2160462A1 - Halbleiteranordnung und verfahren zur herstellung dieser halbleiteranordnung.

Info

Publication number: DE2160462A1
Application number: DE2160462A
Authority: DE
Inventors: Ronald Alfred Ford; Keith Harlow Nicholas
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-07-27
Filing date: 1971-12-06
Publication date: 1973-02-08
Also published as: GB1345818A; JPS5121750B1; SE377862B; CA933671A; DE2160462C2; CH544410A; IT943189B; FR2147016B1; NL7116693A; AU3637771A; NL161922C; US3969744A; NL161922B; BE776319A; FR2147016A1

Description

GONTHER M. DAVID

Pafsntassessor . *

Anmelder: N. V. PHILIPS'GLOEIUMP£NFABRIEK£H

Α·** PHB-32o170 ^ ·

vom· 3_e D_ez. I971 "

Halbleiteranordnung und Verfahren zur Herstellung dieser Halbleiteranordnung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit zwei voneinander getrennten an eine Oberfläche des Körpers grenzenden Teilen eines Schaltungselemente und einer elektrisch leitenden Schicht oberhalb eines Teiles, des Körpers zwischen diesen beiden Teilen, wobei die erwähnten beiden Teile, der erwähnte dazwischen liegende Teil des Körpers und die erwÄhnte elektrisch leitende Schicht Quellen- und Senkenteile, einen Kanalteil und eine Torelektrode einer Feldeffekttransistorstruktur bilden. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Halbleiteranordnungen,

Bei logischen und anderen Arten Schaltungen wird oft ein Inverter verwendet, der aus einem aktiven IGPET (Feldeffekttransistor

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mit isolierter Torelektrode) und einem anderen IGFET besteht, dessen Torelektrode mit der Senke verbunden ist und der als Belastung für den aktiven Transistor dient. Für optimale Wirkung ist die Verstärkung des Belaatungstransistors vorzugsweise weniger als ein Fünftel, z.B. ein Zehntel, der Verstärkung des aktiven Transistors. Ein derartiger Verstärkungsunterschied wird bei bekannten Anordnungen durch verschiedene Geometrien für die beiden Transistoren erhalten. Der Belastungstransistor wird z.B. mit einem längeren Kanal als der aktive Transistor versehen. Es ist aber häufig erwünscht, Transistoren herzustellen, die etwa die durch die angewandte Halbleiterherstellungstechnik erreichbare Mindestabmessung aufweisen. Wenn dieser aktive Transistor und dieser Belastungstransistor verschiedene Geometrien haben, können sie nicht beide diese Mindest abmessung aufweisen. Die in einer integrierten Schaltung ν,οη einem derartigen Inverter beanspruchte Oberfläche ist also verhältnismässig gross, wodurch die Ausbeute derartiger Schaltungen, die aus derselben Halbleiterscheibe einer bestimmten Abmessung hergestellt werden können, · herabgesetzt wird. Dadurch werden diese Anordnungen teuerer. Ferner ist die Torkapazität des Belastungstransistors nicht so klein wie die einer Anordnung mit einer Mindestoberfläche, so dass die Geschwindigkeit des Inverters herabgesetzt wird. Die Herabsetzung der Verstärkung durch Vergrösserung der Dicke des Torisolators des Belastungstransistors wird aber eine erhebliche Erhöhung der Einschaltspannung und der Leistungsaufnahme dieses Transistors zur Folge haben.

In vielen Halbleiteranordnungen kann ein parasitärer Feldeffekttransistor infolge einer parasitären Transistorwirkung zwischen zwei voneinander getrennten Teilen der verschiedenen Schaltungselemente der Anordnung vorhanden sein.

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Der leitende Kanal des parasitären Transistors wird in dem zwischen diesen beiden Teilen liegenden Teil des Halbleiterkörpers induziert, wenn an eine aus einer leitenden Schicht bestehende Verbindung auf einer Isolierschicht über dem erwähnten Teil des Halbleiterkörpers eine geeignete Spannung angelegt wird. Eine derartige parasitäre Wirkung kann eine unerwünschte "Verbindung zwischen den beiden Verschiedenen Schaltungselementen herstellen und/oder einen unerwünscht hohen Leckstrom in der Anordnung hervorrufen.

Nach der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleiteranordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass eine Konzentration an implantierten neutralen Ionen und zugehöriger Halbleiterkristallbeschädigung in mindestens einem Teil des erwähnten Teiles des Körpers unterhalb der leitenden Schicht zur Herabsetzung der Verstärkung dieser Transistorstruktur vorhanden ist. Die erwähnte Herabsetzung der Verstärkung ist wenigstens teilweise der Herabsetzung der effektiven Beweglichkeit von Ladungsträgern in dem die erwähnte Konzentration enthaltenden Teil zuzuschreiben. ' . " '

. Die effektive Beweglichkeit ist die Beweglichkeit der Ladungsträger, die durch das Messen der Leitfähigkeit und der zu dem Strom beitragenden Gesamtladung bestimmt wird.

Der Ausdruck "zwei voneinander getrennte Teile eines Schaltungselemente" umfasst hier sowohl zwei voneinander getrennte Teile desselben Schaltungselements als auch zwei voneinander getrennte Teile verschiedener Schaltungselementej. sowie einen'Teil eines Schaltungselements, der von einem Isolierungsteil getrennt ist, der zu einem Schaltungselement gehört und Schaltungselemente der Anordnung gegeneinander isoliert.

Unter dem Ausdruck "Kanalteil" ist hier der Teil des Halb-

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leiterkörpers zu verstehen, in dem Ladungsträger durch einen leitenden Kanal zwischen der Quelle und der Senke der Feldeffekttransistorstruktur fliessen wurden. Diese Transistorstruktur kann ein Schaltungselement der Anordnung oder ein durch parasitäre Transistprwirkung zwischen den erwähnten beiden Teilen gebildeter parasitärer Transistor sein.

Neutrale Ionen sind Ionen elektrisch unwirksamer Verunreinigungen, die die Konzentration an freien Ladungsträgern praktisch nicht beeinflussen, d.h., dass sie weder Donatoren noch Akzeptoren sind. Sie können aus einem inerten Gas, z.B. Neon, und/oder aus einem Element der Gruppe IV des periodischen Systems, z.B. Zinn, und/oder aus einem Halb- · leiterelement, z.B. Silicium, bestehen. Sie können sogar aus einer Verunreinigung geringer elektrischer Wirksamkeit, wie z.B. Stickstoff, bestehen. Diese implantierten Ionen können sich an Zwischengitter- oder Substitutionsstellen im Kristalgitter befinden.

Zugehörige Halbleiterkristallbeschädigung, z.B. in Form von Dislokationen, kann als "Strahlungsbeschädigung" bezeichnet werden.

Die Herabsetzung der Beweglichkeit der Ladungsträger in dem erwähnten Teil scheint der zugenommenen Streuung der Ladungsträger durch die vorhandene implantierte Verunreinigung, insbesondere durch den Strah-' lungsbeschädigungsanteil der implantierten Dotierungskonzentration, zuzuschreiben zu·sein. Es hat sich herausgestellt, dass, indem auf diese Weise die effektive Beweglichkeit herabgesetzt wird und ohne dass die Kanalabmessungen geändert zu werden brauchen, die Verstärkung des Transistors auf z.B. ein Drittel oder sogar ein Zehntel des Wertes beim Fehlen der erwähnten implantierten Verunreinigung herabgesetzt werden kann.

Die erwähnte Konzentration kann über die ganze Länge des erwähnten Teiles zwischen den beiden erwähnten Teilen oder kann nur über

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einen Teil dieser Länge vorhanden sein.

Die effektive Beweglichkeit von Majoritätsladungsträgern in dem erwähnten Teil, in dem· sich die erwähnte Konzentration befindet, beträgt vorteilhaft höchstens ein Drittel oder höchstens ein Zehntel des Wertes beim Fehlen der erwähnten Konzentration. Die erwähnte effektive Beweglichkeit ist vorzugsweise mindestens ein eine Grössenordnung (Faktor 10) z.B. zwei Grössenordnungen (Faktor 10²) niedriger als der Wert beim Fehlen der erwähnten Konzentration. Auf diese Weise kann die Verstärkung des Transistors um mindestens eine Grössenordnung herabgesetzt werden.

In einer ersten Ausführungsform wird der erwähnte Feldeffekttransistor durch eine mögliche parasitäre Transistorwirkung zwischen den erwähnten beiden Teilen gebildet, wobei der leitende Kanal des parasitären Transistors in dem erwähnten Teil beim Fehlen der erwähnten Konzentration induziert werden kann; die Verstärkung dieses parasitären Transistors wird dann durch das Vorhandensein der erwähnten Konzentration herabgesetzt. In diesem Falle kann die Verstärkung' des parasitären Transistors durch das Vorhandensein der erwähnten Konzentration auf praktisch null herabgesetzt werden, um die parasitäre Transistorwirkung praktisch völlig zu beseitigen.

In einer anderen Ausführungsform enthält die erwähnte Halbleiteranordnung ein Schaltungselement in Form eines Feldeffekttransistors von dem die erwähnten beiden Teile die Quelle und die Senke bilden. Der erwähnte Transietor kann ein Feldeffekttransistor vom Verärmungstyp sein, wobei eich der leitende Kanal des Transistors in dem erwähnten Kanalteil des Körpers befindet, ohne dass dem Tor des Transistors eine Vorspannung zugeführt wird; in dieeem Falle kann der erwähnte Kanalteil z.B. ein mit einem Dotierungsmittel diffundiertes oder mit einem Dotierungsmittel

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implantiertes gesondertes Kanalgebiet eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode sein. Der erwähnte Transistor kann aber auch ein Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode vom Anreicherungstyp sein, wobei der leitende Kanal des Transistors in dem erwähnten Kanalteil des Körpers beim Betrieb der Anordnung dadurch gebildet wird, dass der isolierten Torelektrode eine geeignete Vorspannung zugeführt wird; in dieeem Falle ist der Kanal ohne Vorspannung an der Torelektrode nicht vorhanden.

Wenn der erwähnte Feldeffekttransistor ein Schaltungselement, der Anordnung in Form eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode ist, kann die erwähnte implantierte Verunreinigung eine Höchstkonzentration in einem Teil des Körpers aufweisen, der an die Isolierschicht unterhalb der Torelektrode grenzt und der also den Kanalteil dieses Transistors bildet. Durch Anbringung der erwähnten Höchstkonzentration in dem Kanalteil kann die Herabsetzung der Beweglichkeit und der Verstärkung genau geregelt werden.

Die erwähnten beiden Teile können Halbleitergebiete des Körpers und/oder Metallelektroden auf dem Körper sein.

Der Feldeffekttransistor kann, wenn er ein Schaltungselement der Anordnung ist, in der Halbleiteranordnung zur Lieferung der Schaltfunktion eines Transistors· angeordnet werden. In einer anderen Ausführungsform sind jedoch die Quelle und die Senke des Feldeffekttransistors miteinander verbunden, so dass der erwähnte Feldeffekttransistor die Schaltfunktion einer Belastung liefern kann. Ein weiterer Feldeffekttransistor kann vorgesehen sein und einen Kanalteil enthalten, der praktisch die gleichen Abmessungen und die gleiche Dotierung wie der andere Feldeffekttransistor, aber praktisch nicht eine' gleiche Konzen-

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tration an implantierten neutralen Ionen und zugehöriger Beschädigung aufweist, wodurch die Verstärkung dieses weiteren Transistors grosser als die des erwähnten anderen Transistors ist. In diesem Falle enthält die Halbleiteranordnung zwei Feldeffekttransistoren mit verschiedenen Verstärkungen. Der erwähnte andere Transistor kann als Belastung für den erwähnten weiteren Transistor in einer zweckmässigen Inverterschaltung dienen, während die beiden Transistoren eine Abmessung aufweisen können, die in der Nähe der durch Anwendung dieses Verfahrens erreichbaren Mindestoberfläche liegt.

Nach einem zweiten Merkmal der Erfindung schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem zwei voneinander getrennte an eine Oberfläche eines Halbleiterkörpers grenzende Teile eines Schaltungselements angebracht werden, wobei die Struktur und die Anordnung dieser beiden Teile und eines dazwischen liegenden Teiles des Körpers derartig sind, dass sie die Quelle und die Senke bzw. einen Kanalteil eines Feldeffekttransistors bilden könnten, bei welchem erfindungsgemässen Verfahren neutrale Ionen in wenigstens einen Teil des erwähnten Teiles des Körpers implantiert werden, wobei die Implantation neutraler Ionen und eine etwaige anschliessende Wärmebehandlung derart durchgeführt werden, dass in der hergestellten Anordnüng in diesem Teil des erwähnten Teiles, eine derartige Konzentration ' an implantierten neutralen Ionen-und zugehöriger Halbleiterkristallbeschädigung erhalten wird, dass die Verstärkung dieses Transistors auf einen vorher bestimmten Wert herabgesetzt wird, indem die effektive Beweglichkeit der Ladungsträger in dem die erwähnte Konzentration enthaltenden Teil herabgesetzt wird.

Wie oben erwähnt wurde, können die neutralen Ionen aus einem

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inerten Gas, und/oder einem Element aus der Gruppe IV, z.B. Zinn, und/ oder aus einem Halbleiterelement, wie Silicium, und/oder einer Verunreinigung geringer elektrischer Wirksamkeit, wie z.B, Stickstoff, bestehen. ,

Der erwähnte Transistor kann ein parasitärer Transistor oder ein Schaltungselement der Anordnung sein. Die Verstärkung dieses Transistors und die effektive Beweglichkeit der Ladungsträger in dem erwähnten Teil können auf diese Weise auf den im Zusammenhang mit dem ersten Merkmal der Erfindung bereits erwähnten Wert herabgesetzt werden.

Neon ist ein besonders geeignetes neutrales Ion für bestimmte Implantationsbedingungen * weiles genügend leicht is, um über eine bestimmte Tiefe in den Halbleiterkörper einzudringen, (z.B. über eine darauf liegende Isolierschicht), während es genügend schwer ist,um eine erhebliche Strahlungsbeschädigung bei niedrigen Dosen herbeizuführen.

Die Konzentration an durch Ionenimplantation erhaltener

Strahlungsbeschädigung wird durch Ausglühen während einer Wärmebehandlung herabgesetzt. Eine gegebenenfalls auf dem Halbleiterkörper gleichzeitig mit und/oder nach der Implantation neutraler Ionen durchgeführte Wärmebehandlung wird derart geregelt, dass die erwünschte Menge an Strahlungsbeschädigung aufrechterhalten wird, die in der Anordnung als Teil der implantierten Verunreinigungskonzentration dient.

Die Energie der neutralen Ionen kann derartig sein, dass die implantierten neutralen Ionen unmittelbar unter der Stelle, an der der leitende Kanal gebildet wird oder werden muss, eine Höchstkonzentration aufweisen. Die durch diese implantierten neutralen Ionen herbeigeführte' Höchststrahlungsbeschädigung wird in geringerer Entfernung von 'der Oberfläche als die Höchstionenkonzentration erzeugt und kann also

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an der Stelle, an der der Kanal gebildet wird, einen Höchstwert aufweisen.

Die Strahlungsbeschädigung kann teilweise durch Erhitzung während der Implantation ausgeglüht werden, in welchem Falle die Implantation auch eine Ausglühbehandlung umfassen soll. Eine Ausglühbehandlung bei einer niedrigen Temperatur kann aber nach Implantation durchgeführt werden; die Strahlungsbeschädigung kann also teilweise in einem Schritt nach dem Implantationsschritt dadurch ausgeglüht werden, dass der Körper auf eine Temperatur von z.B. höchstens 500*C erhitzt wird.

Wenn der erwähnte Transistor ein Schaltungselement der Anordnung ist, kann in dem Halbleiterkörper ein weiterer Feldeffekttransistor angebracht werden» der eine höhere Verstärkung und einen Kanal praktisch der gleichen Abmessungen und der gleichen Dotierung besitzt, während bei der Implantation neutraler Ionen in wenigstens einen Teil des Kanals des anderen Feldeffekttransistors eine Implantationsmaskierungsschicht auf der Oberfläche an der Stelle vorhanden sein kann, an der dieser weitere Transistor gebildet wird oder werden muss.

Ausser neutralen Ionen und zugehöriger Strahlungsbeschädigung können Donator- und Akzeptorionen in wenigstens einen Teil des Kanal· teiles des Körpers implantiert werden, z.B. um die Schwellwertspannung des Transistors zu ändern, wenn dieser Transistor ein Schaltungselement der Anordnung ist.

Nach der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Feldeffekttransistor als Schaltung«element der Anordnung neutr&le Ionen in einen Halbleiterkörper an der Stelle implantiert, an der wenigstens ein Teil des Kanäle des Feldeffekttraneistors gebildet wird, wobei die Implantation

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neutraler Ionen und eine etwaige ansohliessende Wärmebehandlung derart durchgeführt werden, dass in der hergestellten Anordnung in dem betreffenden Teil des erwähnten Kanals eine derartige Konzentration an implantier-¹ ten neutralen Ionen und zugehöriger Halbleiterkristallbeschädigung erhalten wird, dass· die Verstärkung des Transistors auf einen vorher bestimmten Wert herabgesetzt wird» indem die effektive Beweglichkeit von Ladungsträgern in diesem Teil des Kanals herabgesetzt wird.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, bei der der Feldeffekttransistor derartig ist, dass er durch parasitäre Transistorwirkung zwischen zwei Teilen der Anordnung gebildet werden könnte, können jedoch die Implantation und die etwaige anschliessende Wärmebehandlung derart durchgeführt werden, dass die Verstärkung dieses parasitären Transistors auf ein Mindestmaße herabgesetzt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an.Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigern ' - ' ' . · "

Pig. 1 einen Teil eines Schaltbildes mit einem MOST-Inverter nach der Erfindung (MOST « Metalloxyd-Silicium-Transistor),

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Teil des Halbleiterkörper des Inverters nach Fig. 1, ^;.

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Teil des Halbleiterkörper nach Fig. 2 in einer Stufe der Herstellung der Anordnung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Teil des HalbleiterkSrpers einer integrierten Schaltung mit einer parasitären Feldeffekttransistorstruktur mit herabgesetzter Verstärkung, und

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Teil des Körpers nach Fig. 4 in einer Stufe der Herstellung der Anordnung.

Der in Fig. 1 gezeigte Inverter enthält einen aktiven MOS

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(Metall-Oxyd-SiliciunO-Transistor T. vom Anreicherungstyp und einen weiteren MOS-Transistor T vom Anreicherungstyp, dessen Torelektrode mit der Senke verbunden ist und der als Belastung dient. Die Senke des Belastungstransistors T„ ist mit der Speiseleitung V und die Quelle ist mit der Senke des Transistors T. über eine gemeinsame Klemme verbunden. Der Ausgang E_ des Inverters wird dieser Eingangsklemme entnommen. Der Invertereingang E wird dem Tor des Transistors T. zugeleitet. Die Verstärkung des Belastungstransistors T_? ist weniger als ein Zehntel der Verstärkung des aktiven Transistors T .

Der Inverter nach Fig. 1 ist in einer Schaltung integriert, die einen Halbleiterkörper mit darin angebrachten Senken- und Quellengebieten 2, 3 und 4 enthält, die an eine Hauptoberfläche 5 des Körpers grenzen. Die Quellen- und Senkengebiete 2» 3 und 4 sind gut leitende Gebiete vom p-Typ, die in dem Körper von einem Teil eines n-leitenden Körpers mit hohem spezifischem Widerstand umgeben sind, der das Substratgebiet der MOS-Transistoren T und T_ bildet.

Das Gebiet 2 dient als Quelle des Transistors T., während das Gebiet 4 als Senke des Transistors T dient. Das gemeinsame Gebiet dient als Senke des Transistors T sowie als Quelle des Transistors T„ und stellt somit eine direkte Verbindung zwischen diesen Transistoren her, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Der an die Oberfläche gre-nzende Teil des η-leitenden Substrats zwischen den Gebieten 2 und 3 und den Gebieten 3 und 4 bildet' den Kanalteil 11 des Transistors T. bzw. den Kanalteil 12 des Transistors T . Diese Kanalteile 11 und 12 haben praktisch die gleichen Abmessungen und die gleiche Donatordotierungskonzentration. An der Oberfläche 5 des Körpers 1 befindet sich ein Siliciumdioxydmuster 6, das an die Gruppe

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von Gebieten 2, 3 und 4 grenzt; ein dickes Siliciumdioxydmuster 7 erstreckt sieh rings um das dünne Muster 6· An der Stelle von Oeffnungen in dem dünnen Muster 6 kontaktieren Metallschichtelektroden 8, 9 und.10 die Quellen- und Senkengebiete 2, 3 "und 4· Eine Metallschicht-Torelektrode 13 des Transistors T. befindet sich auf dem dünnen Siliciumdioxydmuster 6 oberhalb des Kanalteiles 11. Die Senke 10 des Transistors T_? erstreckt sich über das ,dünne Siliciumdioxydmuster 6 und oberhalb des Kanalteiles 12 zur Bildung der isolierten Torelektrode des mit der Senke verbundenen Transistors T_. Die Metallschichtelektroden 8, g, 10 und 13 erstrecken sich über das dicke Siliciumdioxydmuster 7 und verbinden die Transistoren T₁ und T^, mit anderen Schaltungselementen der integrierten Schaltung.

Beim Betrieb, wenn eine negative Spannung an die isolierten Torelektroden 13 und 10 der Transistoren T. bzw. T„ angelegt wird, wird ein leitender Kanal vom "p-Typ" durch Inversion in den η-leitenden Kanalteilen 11 und 12 zwischen den Quellen- und Senkengebieten. 2 und 3 und 3 und 4 gebildet., Wie oben erwähnt wurde, ist die Verstärkung des Belastungstransistors T„ weniger als ein Zehntel der Verstärkung des Transistors T . Durch diese herabgesetzte Verstärkung des Transistors T kann eine günstigere Wirkung des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Inverters erzielt werden. ,

Die Herabsetzung der Verstärkung des Transistors T_? wird durch eine Herabsetzung der effektiven Beweglichkeit von Löchern in dem "p-leitenden", in dem η-leitenden Kanalteil 12 gebildeten Inversions· kanal erhalten. Diese herabgesetzte effektive Beweglichkeit von Löchern ist dem Vorhandensein einer grossen Konzentration an implantierten Verunreinigungen in Form von implantierten Neonionen und zugehöriger SiIi-

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ciumkristallbeschädigung in dem Kanalteil 12 zuzuschreiben. Die Höchstkonzentration dieser implantierten Verunreinigung tritt in dem Substrat in dem Teil auf, der an das Siliciumdioxydmuster 6 grenzt und unterhalb des Teiles der Elektrode 10 liegt, der als Torelektrode des Transistors T₁ dient} diese Höchstkonzentration befindet sich also an der Stelle, an der der leitende Kanal beim Betrieb der Anordnung gebildet wird. Die Höchstkonzentration an implantierten Neonionen-tritt aber auf einer Tiefe von etwa 0,2 /um unmittelbar unterhalb der Stelle auf» an der dieser Kanal gebildet wird. . /

Die Anordnung nach den Figuren 1 und 2 .kann auf folgende Weise hergestellt werden.

Auf übliche Weise werden Quellen- und Senkengebiete·2, 3 und 4 durch örtliche Bordiffusion in einem η-leitenden Siliciumkörper 1 angebracht, während ein dickes und ein dünnes SiÜciumdioxydmuster 7 bzw. 6¹ auf der Oberfläche 5 des Körpers 1 mit Hilfe thermischer Oxydationsverfahren angebracht werden. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist das dicke Siliciumdioxydmuster 7 die gleiche Struktur wie in der hergestellten Anordnung auf. Die Dicke des Musters 7 beträgt etwa 1 /um. Das dünne angewachsene Silioiumdioxydmuster 6¹ weist die Form einer ununterbrochenen Schicht mit einer Dicke von etwa 1200 i. auf, die sich an der Stelle' einer Oeffnung in dem dicken Muster 7 befindet, das an die Gruppe diffundierter Gebiete 2, 3 und 4 grenzt.

Eine dicke Metallschicht 20 wird dann auf dem dünnen Muster 6' oberhalb der Stelle angebracht, an der der Transistor T₁ gebildet wird (siehe Fig. 3). Die Schicht 20 überlappt einigermassen einen Teil des dicken Musters 7· Die Schicht 20 bildet zusammen mit dem dicken Muster 7 eine Implantationsmaske, die den untenliegenden Halbleiter mit

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dem Kanalteil 11 gegen Implantation während eines anschliessenden Implantationsschrittes maskiert, so dass Ionen nur über die dünne Siliciumdioxydschicht 6' an der Stelle in den Körper implantiert werden, an der diese Schicht nicht von der Schicht 20 bedeckt ist.

Neonionen mit einer Energie von etwa 100 keV und einer

lonendosis in der Grössenordnung von 10 Ionen/cm werden auf die ganze Oberfläche 5 des Korpers gerichtet, wie mit den Pfeilen in Fig. 3 angedeutet ist. Die Neonionen werden aber nur über die dünne Siliciumdioxydschicht 6' an der S.telle in den Körper implantiert, an der diese Schicht nicht von der Metallschicht 20 bedeckt ist. Auf diese Weise wird eine implantierte Dotierungskonzentration in Form implantierter Neonio.nen und zugehöriger Siliciumkristallbeschädigung im Kanalteil 12 angebracht. Anschliessend wird"der Siliciumkörper einer Wärmebehandlung bei niedriger Temperatur, z.B. von höchstens 500^#C, unterworfen, damit die durch diese Implantation herbeigeführte Kristallbeschädigung teilweise ausgeglüht wird. Die Struktur wird bei dieser niedrigen Temperatur ausgeglüht, damit die Grosse der in der hergestellten Anordnung beibehaltenen Beschädigung als Teil der implantierten Dotierungskonzentration im Kanalteil 12 geregelt werden kann.

Die Metallschicht 20 .wird dann durch Aetζen entfernt. Kontaktöffnungen werden in die Siliciumdioxydschicht 6¹ geätzt, um die Gebiete 2, 3 und 4 zu kontaktieren und das in Fig. 2 gezeigte Siliciumdioxydmuster 6 zu bilden. Anschliessend werden auf übliche Weise, z.B. durch Niederschlagen von Aluminium -und durch photolithographische Aetzverfahreri, Elektroden 8, 9, 10 und 13 angebracht. Auf diese Weise wird die in Fig. 2 dargestellte Struktur erhalten.

Da ein Teil der Siliciumdioxydschicht 6¹, durch den die

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Ionenimplantation stattgefunden hat, in der hergestellten Anordnung beibehalten wird, soll während der ImplantAtion gesichert werden, dass dieser Sohichtteil nicht derart beschädigt wird, dass die Einschaltspannung des Belastungstransistors T₃ unerwünscht hoch wird.

Die in Fig. 4 gezeigte integrierte Schaltung enthält als Schaltungselement einen Feldeffekttransistor T und einen Widerstand R* Der Transistor T ist' gleich dem Transistor T^ der Fig. 2\ wahrend Teile der Anordnung nach Fig. 4» die denen der Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Die Senke 9 des Transistors T erstreckt sich über ein dünnes und ein etwas dickeres Siliciumdioxydmuster 6 bzw* 7 Und oberhalb des p-leitenden Widerstandsgebietes 30 dee Widerstandes R. Insbesondere wenn beim Betrieb eine hohe negative Spannung an die Senke 9 angelegt . wird, besteht die Möglichkeit, dass ein p-leitender Kanal an der Oberfläche des. η-leitenden'Teiles 31 des Körpers zwischen dem Senkengebiet des Transistors T und dem Widerstandsgebiet 30 des Widerstandes R induziert wird. Die Gebiete 3 und 30 und der Teil 31 bilden also' Quelleri- und Senkengebiete bzw. ein Zwischenkanalgebiet einer parasitären Transistorstruktur t der Anordnung. Leitung·eines solchen Kanals eines solchen parasitären Transistors t ist sowohl in bezug auf eine unerwünschte Verbindung zwischen den Schaltungselementen T und R als auch in bezug auf den unerwünschten Leckstrom irr der Schaltung nicht erwünscht. In der Anordnung nach Fig. 4 ist die parasitäre Transistorwirkung also durch die erhaltene sehr niedrige Verstärkung des parasitären Transistors T auf ein Mindestmass beschränkt* Diese niedrige Verstärkung ist dem Vorhandensein einer hohen Konzentration an implantierten neutralen Ionen und zugehöriger Beschädigung in einem Teil des

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Teiles 31 in der Nähe des Senkengebietes 3 zuzuschreiben.

Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung wird auf übliche Weise hergestellt, mit dem Unterschied, dass, bevor Kontaktfenster in die Siliciumdioxydschicht geätzt und die Elektrodenverbindungen angebracht werden, der Körper einem Beschuss mit neutralen Ionen auf die im vorangehenden Beispiel beschriebene Weise unterworfen wird. Diese Stufe des. vorliegenden Beispiels ist in Fig. 5 dargestellt. Eine dicke Metallschicht 20 wird auf den· Siliciumdioxydmustern 6' und 7 angebracht, ausgenommen oberhalb eines Teiles des Teiles 31 in der Nähe des Senkengebietes 3· Die Metallschicht 20 bildet eine Implantationsmaske, die den untenliegenden Halbleiter gegen Implantation während der Implantation mit neutralen Ionen maskiert. Wenn Neonionen auf die Oberfläche 5 des Körpers 1 gerichtet werden, werden auf diese Weise die Neonionen in dem Teil des Teiles 31» der weder von der. Schicht 20, noch von der Siliciumdioxydschicht 7.bedeckt ist, in den Körper 1 implantiert. Die Neonionen weisen eine Energie von etwa 100 keV auf.

Auf diese Weise wird eine hohe implantierte Dotierungskonzentration in Form implantierter Neonionen und zugehöriger Siliciumkristallbeschädigung in einem Teil des Teiles 31 in der Nähe des Senkengebietes 3 angebracht. _ -

Eine Ausglühbehandlung ist nicht erforderlich. Erwünschtenfalls kann aber die Strahlungsbeschädigung teilweise durch Erhitzung ■ auf eine niedrige Temperatur, z.B. weniger als 500⁰C, ausgeglüht werden. Die verbleibende Konzentration an StrahlungsbeSchädigung ist derartig, dass die parasitäre Wirkung zwischen den Gebieten 3 und 30 zusammen mit dem Effekt der implantierten Neonkonzentration praktisch beseitigt wird» Es dürfte einleuchten, dass sich die Erfindung nicht auf

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die beschriebenen Beispiele beschränkt und dass für den Fachmann viele Abwandlungen möglich sind. So können z.B.'statt Jfeonionen Ionen von Zinn, Silicium oder sogar Stickstoff implantiert werden.

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Claims

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1.1 Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit zwei voneinander getrennten an eine Oberfläche des Körpers grenzenden Teilen eines Schaltungselements und mit einer elektrisch leitenden Schicht oberhalb eines Teiles des Körpers zwischen diesen beiden Teilen, wobei die erwähnten beiden Teile, der erwähnte dazwischen liegende Teil des Körpers und die erwähnte elektrisch leitende Schicht Quellen- und Senkenteile, einen Kanalteil und eine Torelektrode der Feldeffekttransistorstruktur bilden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konzentration an implantierten neutralen Ionen und zugehöriger Halbleiterkristallbeschädigung in wenigstens einem Teil des erwähnten TeileB des Körpers unterhalb der leitenden Schicht zur Herabsetzung der Verstärkung der erwähnten Transistorstruktur vorhanden ist.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die effektive Beweglichkeit der Ladungsträger in dem erwähnten Teil, in dem die erwähnte Konzentration vorhanden ist, höchstens ein Drittel des Wertes beim Fehlen der erwähnten Konzentration ist. .

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet^, dass die effektive Beweglichkeit der Ladungsträger in dem erwähnten Teil, in dem die erwähnte Konzentration vorhanden ist, mindestens eine Grössenordnung (Faktor TO) niedriger als der Wert beim Fehlen der erwähnten Konzentration ist,

4. Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Feldeffekttransistorstruktur ein parasitärer Transistor zwischen den beiden erwähnten Teilen ist, wobei der leitende Kanal des erwähnten parasitären Transistors in dem

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erwähnten Teil des Körpers beim Fehlen der erwähnten Konzentration induziert werden kann, und wobei die Verstärkung dieses parasitären Transistors durch das Vorhandensein der erwähnten Konzentration herabgesetzt wird.

5. . Halbleiteranordnung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung des erwähnten parasitären Transistors durch das Vorhandensein der erwähnten Konzentration auf praktisch null herabgesetzt wird.

6. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Struktur eine Feldeffekttransistorstruktur ist, die als Schaltungselement in der Anordnung verwendet wird,-

7. Halbleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor ein Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode ist, und dass die erwähnte Konzentration in einem an die Isolierschicht unterhalb der Torelektrode grenzenden Teil des Halbleiterkörpers einen Höchstwert aufweist.

8. . Halbleiteranordnung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Tor- und Senkenelektroden des Feldeffekttransistors miteinander verbunden sind, so dass der Feldeffekttransistor die Schaltfunktion einer Belastungsimpedanz liefern kann.

9. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche β bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Feldeffekttransistor vorgesehen ist, der einen Kanalteil mit praktisch den gleichen Abmessungen wie der andere Feldeffekttransistor enthält, der praktisch nicht eine solche Konzentration an implantierten neutralen Ionen und zugehöriger Beschädigung aufweist, wodurch die Verstärkung dieses weiteren Transistors grosser als die des erwähnten anderen Transistors ist.

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10. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, in der zwei voneinander getrennte und an eine Oberfläche eines Halbleiterkörpers grenzende Teil eines Schaltungselemente angebracht werden und eine elektrisch leitende Schicht oberhalb des zwischen diesen beiden Teilen liegenden Teiles des Körpers angebracht wird, wobei die erwähnten beiden Teile, der Teil des Körpers und die erwähnte leitende Schicht Quellen- und Senkenteile, einen Kanalteil und eine Torelektrode eines Feldeffekttransistors bilden, dadurch gekennzeichnet, dass durch Implantation neutraler Ionen und eine etwaige anschliessende Warmebehandlung eine derartige Konzentration an inplantierten neutralen Ionen und zugehöriger Halbleiterkristallbeschädigung in wenigstens einem Teil des erwähnten Teiles des Körpers erhalten wird, dass die Verstärkung dieser Transistorstruktur herabgesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass neutrale Ionen eines inerten Gases implantiert werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Neonionen implantiert werden.

1J. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass neutrale Ionen von Zinn in einen Teil des Siliciumkörpers implantiert werden.

14·. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass neutrale Ionen von Silicium in einen Teil des Siliciumkörpers implantiert werden.

15· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Stickstoffionen.implantiert werden.

16. . Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15» dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration an implantierten neutralen Ionen

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und zugehöriger Beschädigung teilweise dadurch ausgeglüht wird, dass der Körper nach dem Implantationsschritt auf eine Temperatur von höchstens 5OU⁰G erhitzt wird.

17· Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie der neutralen Ionen genügend hoch ist,, um eine Höchstkonzentration an implantierten neutralen Ionen in einem Teil zu erzeugen, der unterhalb des Kanals der erwähnten Transistorstruktur liegt und praktisch daran grenzt. . - .

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldeffekttransistorstruktur durch einen parasitären Transistor zwischen den erwähnten beiden Teilen gebildet wird, und dass die Implantation und die etwaige anschliessende Wärmebehandlung demrt durchgeführb werden, dass die Verstärkung dieses parasitären Transistors auf ein Mindestmass herabgesetzt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis Ib, dadurch gekennzeichnet, dass der erwähnte Feldeffekttransistor ein Schaltungselement der hergestellten Anordnung ist; dass in dem Halbleiterkörper ein weiterer Feldeffekttransistor angebracht wird, der eine höhere Verstärkung und einen Kanal praktisch der gleichen Abmessungen axifweist, und dass während der Implantation neutraler Ionen in wenigstens einen Teil des Kanals des anderen Feldeffekttransistors eine Implanbationsmaskierungsschicht auf der Oberfläche an der Stelle vorhanden 1st,- an der der erwähnte weitere Feldeffekttransistor gebildet wird.

20. Verfahren zur" Herstellung einer Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, bei dein ein B'eldeffekbtransistor angebracht wird, dadurch gekennzeichnet» da;j:j neutrale Ionen an der Stelle in einen HaLbIet fcerer Ι.πρΑ mti \.<r (; v/erden_s an der mindestem? ein Teil des K an al υ des

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Feldeffekttransistors angebracht wird, wobei die Implantation neutraler Ikonen und eine etwaige anschliessende Wärmebehandlung derart durchgeführt werden, dass in der hergestellten Anordnung in dem betreffenden Teil des erwähnten Kanals eine derartige Konzentration an implantierten neutralen Ionen und zugehöriger Halbleifcerkristallbeschädigung" angebracht wird, dass die Verstärkung des Transistors dadurch auf einen vorher bestimmten Wert herabgesetzt wird, dass die effektive Beweglichkeit der Ladungsträger in dem betreffenden Teil des Kanals herabgesetzt wird.

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