DE1913052A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents
HalbleitervorrichtungInfo
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Description
Akia: PHB S1 SV8
Anmeldung vom» lO
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"Halbleitervorrichtung"
Die Erf inciting bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkörper oder einem Teil desselben von einem ersten
LeitfSMgkeitstyp enthaltend mindestens einen Feldeffekttransistor mit
isolierter Torelektrode mit einer zu den Zufluss- und einer zu den Abflusselektroden gehörigen stark dotierten ersten bzw, zweiten Zone
vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die voneinander getrennt sind, sich
von einer Oberfläche her im Halbleiterkörper erstrecken und mit Anschlusskontakten
versehen sind, und ein an dieser Oberfläche angrenzendes zwischen der ersten und der zweiten Zone liegendes Kanalgebiet, das mit
einem Isoliermaterial überzogen ist, auf dem eine Torelektrode angebracht
ist.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Herstellen
derartiger Halbleitervorrichtungen.
908fr40/1131
-2- PHB. 31848
Der Feldeffekttransistor ait isolierter Torelektrode kann einen
Teil einer integrierten Halbleiterschaltung bilden und kann eine Anzahl
Zufluss-, Abfluss- und Torelektroden enthalten.
Eine allgemein bekannte Ausführung eines derartigen Transistors
ist der Metall-Oxyd-Halbleitertransistor, die gewöhnlich als MOST bezeichnet
wird. In dieser Vorrichtung besteht der Halbleiterkörper oder der Teil desselben meistens aus Silicium, während die Torelektrode duroh
eine isolierende Siliziumoxydsohicht von dieser Siliziumoberflache
getrennt ist. Beim Betrieb ist die zwischen der Zufluss— und der
Abflusßzone angelegte Spannung derart, dass der pn-Uebergang »wischen
der Zuflusszone und dem benachbarten "Substrat"-Teil des Halbleiterkörpers
meistens, aber nicht immer, ohne Vorspannung ist, wahrend der pn-4Jebergang zwischen der Abflusszone und dem benachbarten "Substrat"-Teil
des Halbleiterkörpers in der Sperrichtung vorgespannt ist. Der zwischen der Zufluss- und der Abflusszone flieseende Strom wird in
Abhängigkeit von der zwischen der Zuflusszone und der Torelektrode angelegte
Spannung geregelt. Im sogenannten Anreiehungsgebiet, in dem
eine Spannung geeigneter Polarität an die Torelektrode gelegt wird, wird zwischen der Zufluss- und der Abflusszone ein Strom fliessen«
Bei einer Konfiguration eines Transistors, der im Anreioherungsgebiet
betrieben werden kann, wird infolge der der Torelektrode zugeftthrten
Spannung eine Oberflächeninversionssohicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp in einer Zone des Halbleiterkörpers oder eines Teiles desselben
vom ersten Leitfähigkeitetyp gebildet, die in der Nähe der ersten
Oberfläche und zwischen der Zufluss- und der Abflussaone liegt. Die
Ladungsträger durehfliessen einen durch dl<s Oberflächeninversionsechieht
gebildeten Kanal. Auch köhhöß MOS -Transistoren hergestellt
909840/1131
-3- PHB. 3184B
werden, die im sogenannten ErschSpfungsgebiet betrieben werden können.
Bei diesen Vorrichtungen kann ein Strom zwischen der Zufluss- und der
Abflusszone fliessen, ohne dass der Torelektrode eine Spannung zugeführt
wird. Die Konzentration von Ladungsträgern im Kanal wird dadurch verringert, dass der Torelektrode eine Spannung geeigneter Polarität
zugeführt wird. Eine derartige Vorrichtung kann auch im Anreioherungsgebiet
betrieben werden, wenn die Konzentration von Ladungsträgern im Kanalgebiet durch das Anlegen einer Spannung geeigneter Polarität an
die Torelektrode erhöht wird. Vorrichtungen, die im Ereehöpfungsgebiet
betrieben werden können, können dadurch hergestellt werden, dass eine diffundierte Oberflächenζone vom zweiten Leitfähigkeitstyp in der an
der ersten Oberfläche und zwischen der Zufluss- und der Abflusszone
liegenden Zone des Halbleiterkörper oder eines Teiles desselben gebildet
wird. Der stromführende Kanal "befindet sich somit in der diffundierten
Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp.
Bei Vorrichtungen, die ia Anreicherungsgebiet betrieben werden können, muss die Schwellwertspannung, d.h. die Spanmaag zwischen der
Torelektrode und dem Substrat, bei der Strom zwischen der Zufluss-
und der Abflusszone fliessen wird, geregelt werden können. Es hat sioh
herausgestellt, dass die Schwellwertspannung stark von dem spezifischen
Widerstand der Oberfläohenzone des Halbleiterkörpers oder des
Teiles desselben zwischen der Zufluss- und Abflusszone, von den Eigenschaften
der Isolierschicht unter der Torelektrode, von den Eigenschaften des Grenzgebietes zwischen der Isolierschicht und dem Halblei
terkörper oder dem Teil desselben und von der kristallographischen
Orientierung deaHalbleiterkörpers oder des Teiles desselben abhängig
909840/1131
■ -4- KIB. 31848
Bei Vorrichtungen, die im Erschöpfungsgebiet "betrieben werden
können und bei denen sich der stromführende Kanal in der Oberflächeninversionsschicht
vom zweiten Leitfähigkeitetyp befindet, z.B. bei
Silizium-MOST's, bei denen eine η-leitende Inversionsschicht an der
Oberfläche eines p-leitenden Substrates mit' hohem spezifischem Widerstand
durch Oxydation der Oberfläche gebildet wird, wird die Beweglichkeit
der Ladungsträger dadurch beschränkt, dass der stromführende
Kanal in der Nähe der Grenzfläche zwischen Silizium und Siliziumoxyd
liegt. Im Ersohöpfungsgebiet wirkende Vorrichtungen mit diffundierten
Oberfläohenkanalaonen lassen sich infolge der erforderlichen genauen
Regelraig der Dotierung und der Tiefe der diffundierten Zone sehr schwer
herstellen.
Bei einigen integrierten Halbleiterschaltungen wird ein Feldeffekttransistor
mit isolierter Torelektrode in einem Halbleiterkörper oder einem Teil desselben gleichzeitig mit,anderen Schaltungselementen,
z.B. einem bipolaren Transistor oder einem anderen Peldeffekttransistor
mit isolierter Torelektrode, die andere Eigenschaften aufweist, gebildet. Eine derartige bekannte Schaltung enthält HOS-Peldeffekttransistoren
mit isolierter Torelektrode von beiden Polaritäten, d.h. Vorrichtungen mit einem p-leitenden und Vorrichtungen mit einem n-leitenden
Kanalgebiet. Diese Transistoren, die bisweilen als ein Paar komplementärer MOST1B bezeichnet werden, können, je nach der Schaltung,
sowohl im Anreicherungsgebiet wie auf im Ersohöpfungsgebiet wirkende
Vorrichtungen sein. In logischen Schaltungen werden z.B. meistens im
Anreicherungsgebiet wirkende Vorrichtungen angewandt. Bei der Herstellung komplementärer MOST-Paare in einem üblichen Halbleiterkörper
,oder Teil desselben, der anfänglich den ersten Leitfähigkeitstyp - -
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aufweist, ergeben eich -Schwierigkeiten, weil die spezifischen Widerstände
der Oberflächenzonen der beiden KOST1S genau geregelt werden
müssen, welche Oberflächenzonen verschiedene Leitfähi,gkeitstype aufweisen·
Wenn z,B, von einem n-leitenden Körper ausgegangen wird, in
dem ein im Anreicherungsgebiet wirkender p-leitender MOST gebildet
werden muss, muss ein komplementärer im Anreicherungsgebiet wirkender
n-leiterider MOST in einer p-lsitenden Insel gebildet werden, die sich
innerhalb des η-leitenden Körpers befindet. Diffusionstechniken eignen
sich nicht stets besonders gut zur Herstellung der p-leitenden Insel,
weil der spezifische Widerstand der Qberflächenaone der diffundierten
p-leitenden Insel zu niedrig sein kann. Dieses Problem kann durch Verwendung eines Verfahrens gelöst werden, bei dem ein. Hohlraum geätzt und
epitaktisch ausgefüllt wird und das manchmal als "Konturablagerung"
bezeichnet wird. Dieses Verfahren, mit dem eine. Insel mit dem gewünschten
geregeltsn spezifischen Widerstand erhalten wird, ist kostspielig
und verwickalt, weil iabei besondere Techniken erforderlich Bind, durch die nach der epitaktischen Konturablagerung im geätzten
Hohlraum und auf der umgebenden Oberfläche die Lage der ersten Oberfläche
bestimmt und aufe neue frei gelegt werden kann.
tiaoh der Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung der eingangs
erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalgebiet implantierte
Ionen eines den Leitfähigkeitstyp des Kanalgebietes bestimmenden Dotierungsmaterials
enthält. Ein derartiger Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode, in dem ein stromführender Kanal in einer
ionen-implantierten Oberflächenzone liegt, kann verbesserte Eigenschaften
aufweisen, wie aus der nachstehenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
eines Transistors hervor geht,
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Bei einer Ausführungsform eines Transistors der im ErsohSpfungsgebiet
betrieben iferden kann," ist die erwähnte Oberflächenzone vom
ssweiten LeitfShigkeitstyp und enthält sie eine Konzentration implantierter
Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungselements.
Durch die Anbringung der ionen-implantierten Oberflächenzone
vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die als "film" bezeichnet wird, kann
bei diesem Transistor der Strom dtirch das ganze Volumen des ionen—implantierten
Filmes stat fliessen und ist der Stromfluss nicht auf ein in
unmittelbarer Tlähe der Grenzfläche zwischen dem Halbleiter und der
Isolierschicht liegendes Gebiet beschränkt, wie dies bei einer im SrschSpfungsgebiet wirkenden ,Vorrichtung der Fall ist, in der innerhalb
einer vorher gebildeten Inversionsschicht Strom fliessen kann. Infolge
der Tatsache, dass durch das ganze Volumen des Filmes ein Strom fliesst, wird die effektive Be wo gli chice it ier Träger im Kanal erhöht. Die Beweglichkeit der Träger im implantierten Film soll dem Höchstwert nahe
kommen, so dass der Verstärkungsfaktor der Vorrichtung mit einer besonderen
Geometrie erhöht wird. Bei einer besonderen Geometrie wird der
Betrag der Verstärkungszunahme gleich dem Verhältnis zwischen Massen-
und Oberflächenbeweglichkeit uein, dass einen Faktor 2 bis 3 betragen
kann. Diese Konfiguration eignet sich zur Anwendung bei Feldeffekttransistoren
mit isolierter Torelektrode für sehr hohe Frequenzen. Diese Vorrichtung wiiri. im BrschSpfungsgebiet betrieben, indem ein Raumladungsgebiet
sich durch den implantierten Film bewegt, bis dieser Film völlig erschöpft und der Kanal gesperrt ist. Auch zum TJebergang zwischen dem
Film und dem unmittelbar untenliegenden Teil des HalbleiterkSrpers
oder Teiles desselben gehört ein RatJialadungsgebiet. Wenn dieser Teil
und die Torelektrode vorgespannt werden, kann der implantierte Film von
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beiden Seiten erschöpft werden. Die maxinale Dicke der Raumladungsschicht,
die mit Hilfe des Torelektrodenpotentials erzielt werden kann, wird durch den spezifischen Widerstand des implantierten Filmes "bedingt.
Daher ist eine genaue Regelung der Dicke des implantierten Filmes und seines spezifischen Widerstandes erforderlich. Es hat sich herausgestellt,
dass diese Regelung erhalten werden kann, wenn der erwähnte Film durch ein Ionenimplan tationsverfahren angebracht wird. Mit dem Verfahren,
bei dem der Film durch Ionenimplantation gebildet wird, lassen sich
im Vergleich au dem Verfahren, bei dem der Film durch Diffusionstechniken angebracht wird, erhebliche Verbesserungen erzielen. Es ist
einleuchtend, dass eine genaue Regelung des spezifischen Widerstandes
eines Filmes und insbesondere die Herstellung eines Filmes mit ver—
hältnismässig hohem spezifischem Widerstand Schwierigkeiten mit sich
bringt, wenn derartige Diffusionstechniken Anwendung finden. Das lonenimplantationsverfahren
kann auch ein Verunreinigungskonzentrationsprofil von der Oberfläche her durch den Film erzeugen, das sich besser
zxxT Bildung des stromführenden Kanals eignet.
Beim erwähnten Transistor, der im ErschÖpfungsgebiet betrieben
werden lcann, können die erste und die zweite Zone mit niedrigem spezifischem
Widerstand vom zweiten Leitfähigkeitstyp wenigstens im Gebiet,
in dem ihr gegenseitiger Abstand minimal ist, je einen Teil besitzen, der eine Jlonzentration implantierter Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp
bestimmenden Verunreinigungselenentes enthält, wobei die
seitliche Abmessung der Torelektrode zwischen der erwähnten ersten und der erwähnten zweiten Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand im
wesentlichen dem seitlichen Abstand zwischen der erwähnten ersten und zweiten Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand entspricht. Diese
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Konfiguration eines Transistors kann mit Hilf· eines in der gleichzeitig
eingereichten Patentanmeldung 38144/67 (PHB.3179O) beschriebenen Verfahrens
erzielt werden, bei dem zunächst Teile der Zufluss- und der
Abflusssone durch Diffusionsteohniken gebildet werden· Dann werden die
Zufluss-, Abfluss- und Torelektroden angebracht, wonach vorzugsweise durch eine Isolierschicht auf der ersten Oberfläche hin ein lonenimplan
tat ions Vorgang durchgeführt wird, so dass die Zufluss«- und die Abflusszone einander näher kommen. Bei diesem Verfahren wirkt eine die
Torelektrode bildende Metallschicht wie eine Maske und hat der in der
sich ergebenden Oberflfichenzone zwischen der Zufluss- und der Abflueszone
gebildete Kanal eine Länge, die im wesentlichen den seitlichen·
Abmessungen der Torelektrode entspricht. Mit einem derartigen Verfahren
lassen sich Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode herstellen, bei denen die Kanallänge gering und genau geregelt ist,
während die Kapazität zwisohen der Torelektrode und der Abflusselektrode
sehr niedrig ist, weil die Ueberlappung zwischen der Torelektrode und
des? Abflusselektrode nur duroh die seitliche Ausbreitung und Kanal is ie rung
der implantierten Ionen geregelt wird. Dieses Verfahren wird nachstehend
ale "Autoregistrierung" bezeichnet.
Bei dem im ErsohBpfungsgebiet wirkenden Transistor nach der Erfindung, in dem die erste und die zweite Zone mit niedrigem spezifischem
Widerstand vom zweiten Leitfähigkeitstyp (die Zufluss- und die Abflusszone) je einen ionenimplantierten Teil enthalten, können diese ionenimplantierten
Teile und die ionen-implantierte Oberf-lÄchenzone vom
zweiten Leitfähigkeitstyp in einer ionen-implantierten Zone vom ersten
Leitfähigkeitstyp liegen und teilweise von dieser Zone umgeben sein,
•welche Zone einen niedrigeren spezifischen Widerstand als der unmittel-
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■ -9- . PEB. 31848
bar ratenliegende Teil des Halblei te rkBrper vom ersten LeitfShigkeitetyp
hat. Bei dieser Konfiguration wird eine im Ersohöpfungsgebiet betriebene
Vorrichtung mit einer grosson Beweglichkeit der Ladungsträger im Kanal
und mit hohen Verstärkungsfaktor erzielt» Durch das Vorhandensein der ion en-implantierten Zone mit niedrigerem spezifischem Widerstand vom
ersten Leitfähigkeitstyp wird die Ausbreitung der ErsohSpfungsschicht,
die einen Teil des Uebergangs zwisohen der Zuflusszone und dem benachbarten
Teil vom ersten Leitfähigkeitstyp bildet, verringert, so dass Durchgriff (punch-through) zu. der Zuflusszone verhindert wird» Dadurch
kann der Abstand zwischen der Zufluss- und der Abflusszone gering sein.
Durch die Anbringung der ionen-implantierten Teile der Zufluss- und der
Abflusszone mit Hilfe des Autoregistrierungsverfahrens wird eine. Vorrichtung
erhalten, bei der die RüokkopplungskapazitSt zwischen der
Torelektrode und der Abflusselektrode niedrig ist, während der Abstand zwischen der Zufluss- und der Abflusszone gering sein kann. Bei dieser
Vorrichtung können die erste und die zweite Zone'mit niedrigem spezi-^
fischem Widerstand vom zweiten Leitfähigkeitstyp (die Zufluss- und die
Abflusszone), die ionen-iraplantierte Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp,
in der der Kanal angebracht ist, die ionen-implantierte
Zone vom ersten Leitfähigkeitstyp und der untenliegende Teil des Halbleiterkörpers
vom ersten Leitfahigkeitstyp alle in einer Sohicht mit
hohem spezifischem Widerstand im wesentlichen vom ersten Leitfähigkeitstyp angebracht sein, die sich auf einem Cubstrat mit niedrigem spezifischem
Widerstand vom ersten Leitfahigkeitstyp befindet. Mit dieser Konfiguration
wird eine im Erschöpfungsgebiet wirkende Vorrichtung mit einer niedrigen Kapazität zwischen Abflusselektrode und Substrat erhalten,
weil bei verbaltnismässig hohen zwischen der Abflusszone und
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■ dem Substrat angelegten Spannungen die ErsohSpfungsschicht, die einen
Teil dee pn-Uebergangs zwischen der Äbflusszone und dem untenliegenden
Teil mit hohem spezifischem Widerstand vom ersten Leitfähigkeitetyp
bildet, sich dem Substrat mit niedrigem spezifischem Widerstand nöhert.
Bei oiner anderen Ausfuhrungsform eines Feldeffekttransistors
mit isolierter Torelektrode nach der Erfindung, der im .AnreiolMTungsgebiet
betrieben werden kann, ist die erwähnte überfläohenzone voa
ersten Leitfähigkeitstyp und enthält sie eine Konzentration implantierter
Ionen sines den ersteh Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungeelements,
wobei der spezifische Widerstand der ionenimplantisrten Ober=·
fläohenzone niedriger als der eines unmittelbar tintenliegenden Teiles
des HalbleiterkSrpers oder Teiles desselben vom ersten LeitfShigkeitstyp
ist. Durch die Anbringung der ionen-implantierten öberflSchenzon©
mit niedrigerem spezifischem Widerstand, bisweilen als Film mit niedrigerem
spezifischem Widerstand bezeichnet, kSnnen im Änreicherungsgebiet
wirkende Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode erhalten we; .en, die genau geregelte Schwellwertspannungen haben» Der Ionenplantationsvorgang
zur Bildung des Filmes hat im Vergleich zu Diffüsionsteohniken
den Vorteil, dass Verunreinigungskonzentrationsprofile im
Film erhalten werden k3nnen, in denen sich leichter durch Inversion ein. Kanal bilden lässt.
Bei dem erwähnten Transistor nach der Erfindung, der im Anreieherungsgebiet
betrieben werden kann, können die erste und die zweite Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand vom zweiten Leitfähig—
keitstyp wenigstens im Gebiet, in dem ihr gegenseitiger Abstand minimal ist, je einen Teil mit einer Konzentration implantierter Ionen eines den
zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungselements enthalten,
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wobei die seitliche Abmessung der Torelektrode «wischen der erwähnten
©raten und der srwSfantan -aweiten Zone mit, niedrigem spezifischem Widerstand im wesentlichen dem seitlichen Abstand zwischen der ersten und
der zweiten Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand entspricht.
Dies· Vorrichtung, bei der eine Autoregistrierungstechnik angewandt wird, hat ähnliohe Vorteile in beziig auf die geringe Kapazität zwischen
der Tor— und der Äbflusselektrode und die geringen Abmessungen des
Kanals wie der obenbeschriebene im ErschSpfungsgebiet wirkende Feldeffekttransistor
mit isolierter Torelektrode, Die erste und die zweite Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand vom zweiten Leitfähigkeitetyp
(Zufluss- und Abflusszone) können je einen Teil mit einer Konzentration eines diffundierten den zweiten Leitfähigkeitetyp bestimmenden Verunreinigungselements und einen angrenzenden Teil mit einer Konzentration
implantierter Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden
Elements enthalten, wobei die erwähn ,«n ionen-implantierten Teile
in der ionen—implantierten Obexflächenzone vom ersten Leitfähigkeitstyp
liegen und teilweise von dieser Zone umgeben sind. Mit dieser Konfiguration wird eine im Anreicherungsgebiet wirkende Vorrichtung erhalten,
die eine genau geregelte Schwellwertspannung und einen hohen Verstärkungsfaktor hat. Die ionen-implantierte Oberflächenzone vom ersten Leitfähigkeitstyp,
die teilweise den ionen-implantierten Teil der Zufluse- und der Abflusszone und den Kanal umgibt, dient zugleioh zur Verringerung de*r Ausbreitung der ErschBpfungsschicht, die dinen Teil des
"Uebergangs zwischen der Abflueszone und dem benachbarten Teil vom ersten
Leitfähigkeitstyp, so dass Durchgriff (punoh-through) zu der Zuflusszone
verhindert wird. Dadurch kann der Abstand zwischen der Zufluss-
und der Abflusszone gering sein, welcher geringe Abstand z.3« mit Hilf«
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des Autoregistrierungsverfahrens erzielt werden kann.
Bei dem erwähnten Transistor, der im Anreicherungsgebiet betrieben
werden kann, können die erste und die zweite Zone mit niedrigem
spezifischem Widerstand vom zweiten Leitfähigkeitstyp (Zufluss- und
Abflusszonen) und die ionenimplantierte Oberflächenzone vom ersten Leitf&higkeitstyp
in einer Schicht angebracht sein, die im wesentlichen vom ersten Le itfähigke its typ ist und sich a\if einem Substrat mit niedrigerem
spezifischem Widerstand vom ersten Leitfähigkeitstyp befindet. Diese
Struktur eignet sich besonders gut zur Anwendung bei im Anreicherungsgebiet wirkenden Vorrichtungen für Hochfrequenzbetrieb, weil bei verhältnismässig
hohen Spannungen (z.3. 20 V) zwischen der Abflusszone und dem Substrat die ErschSpfungsschicht, die einen Teil des Uebergangs
zwischen der Abflusszone und der untenliegenden Zone der Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp bildet, sich dem Substrat mit niedrigerem spezifischem Widerstand nähert, so dass die Kapazität zwischen Abflusselektrode
und Substrat gering ist.
Eine andere Ausführungsform eines Feldeffekttransistors mit
isolierter Torelektrode ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
dass eine dritte stark dotierte Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp sich
von der Oberfläche her im I'Brper erstreckt und zwischen der erwähnten
ersten und der erwähnten zweiten Zone liegt, und dass das Kanalgebiet
aus einem ersten ionen-iraplantierten Teil vom zweiter. Leitfähigkeitßtyp,
der sich zwischen der ersten und der dritten Zone erstreokt, und
aus einem zweiten eich zwischen der dritten und der zweiten Zone erstreckenden Teil besteht, wobei über dem ersten Teil des Kanalgebietes
eine erste Torelektrode und tVber dem zweiten Teil des Kanalgebietes eine zweite Torelektrode angebracht ist. Ein derartiger Transistor kann
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als ein Tetrode-Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode bezeichnet
werden.
Tetrode-MOST1S werden in der britischen Patentanmeldung I.O37.85O
■beschrieben und können bei hohen Frequenzen eine nützliche Leistungsverstärkung,
z.3. mindestens 10 dB bei 900 MIIz, liefern. Im Vergleich zu
dem Triode-MOST mit einer Torelektrode ergibt der Tetrode-MOST eine
Verbesserung, weil die Leistungsverstärkung bei hohen Frequenzen durch die bei einem Triode-MOST zwischen der Torelektrode und der Abflusselektrode
auftretende Rückkopplungskapazität erheblich beschränkt wird. Der Tetrode-MOST ist als die Kaskadenschaltung von zwei MOST1S zu betrachten,
wobei die dritte Zone mit niedrigem spezifischem"Widerstand
vom zweiten Leitfähigkeitstyp die Abflusselektrode des ersten ,MOS-Transistors
und die Zuflusselektrode des zweiten MOS-Transistors bildet.
Die erwähnte dritte Zone wird nachstehend als die virtuelle Zu- und Abflusszone bezeichnet, weil sie keine Elektrode besitzt. Beim Betrieb
wird die zweite Torelektrode in bezug auf die Zuflussaone des ersten
Transistors und auf das Substrat weohselstrommässig kurzgeschlossen,
wodurch die Isolierung zwischen der Abflusszone des zweiten Transistors
tind der Torelektrode des ersten Transistors erhalten wird. Die effektive
Rückkopplungskapazität zwischen der Abflusszone und der ersten Torelektrode
ist gleich dor Rüokkopplungskapazität zwischen der ersten Torelektrode
und der zwischenliegenden virtuellen Zu- und Abflussaone geteilt durch die Spannungaverstärkung des zweiten Transistors. Daher
nimmt die maximale stabile Leistungsverstärkung in der Kaskadenschaltung
um einen Faktor zu, der gleich der Spannungs.verstärkung des
zweiten Transistors ist, inabesondere bei niedrigen und verhältnismässig
hohen Frequenzen, Die Gesamthochfrequenzbeschränkung ist u.a.
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von den Werten der Kapazitäten zwischen der virtuellen Zu- und Abflusszone
und dem Substrat, zwisohen der Abflusszone des zweiten Transietore
und dem Substrat und zwischen der Torelektrode deä ersten. Transistor·
und der Abflusszone des zweiten Transistors abhängig.
Bei einem Tetrode-Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode nach der Erfindung wird durch die Anbringung der ersten
Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp mit einer Konzentration
implantierter Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden
Verunreiriigungsolement3, welche erste Oberflächenzone nachstehend als
ein ionen-implantisrter Film bezeichnet wird, ein erster Transistorteil
erhalten, der im ErachBpfungsgebiet betrieben werden kann und einen
ionen-implantiertexi Film besitzt. Ausserdem kann bei Anwendung des
Ioneninrplan tat ions Verfahrens aur Bildung dieses Filraea ein Substrat
mit dem gewünschten spezifischen Widerstand benutzt werder. Bei dieser
Vorrichtung kann der zweite Transistorteil entweder ins AnreioherungsgeMet
oder im ErschSpfungsgebiet betrieben werden. Wenn er im Erschöpf ungsgebie t betrieben wird, kann die zweite Oberflächenzone vom
zweiten Leitfähigkeitstyp sein und auch eine Konzentration implantierter
Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungselements
enthalten. Ein derartiger ionen-implantierter Film kann zugleioh
mit dem die erste Oberflächenzone bildenden ionen-iraplantierten Film
angebracht werden. Wenn aber der zweite Transistorteil im Anreicherungsgebiet betrieben wird, braucht ein derartiger ionen-implantierter
Film nicht angebracht zu werden. Es ist einleuchtend, dass es ftür
den ersten Transistorteil erwünscht ist, die Kanallänge auf ein mindestmass
zu beschränken; zu diesem Zweck kann die Autoregietrierungs—
teohni'< angewandt werden. "Die erste und dia dritte Zone mit niedrigem
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spezifischem Widerstand von zweiten Leitfähigkeits-typ kSnnen wenigstens
im Gebiet, in dem ihr gegenseitiger Abstand minimal ist, je eine Konzentration
implantierter Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp ■bestimmenden
Verunreinigungselements enthalten, wobei iie seitliche Abmessung der ersten Torelektrode, die einen Teil der ersten Oberfläohen-Eone
bildet, im wesentlichen dem seitlichen Abstand zwischen der ersten
und der dritten Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand entspricht.
Die Autoregistrierungstechnik lässt sich gleichfalls zur Bestimmung der
llanallänge in der zweiten Oberflächenzone anwenden. Bei einer Ausführungsform enthalten die zweite und die dritte Zone mit niedrigem spezifischem
Widerstand vom zweiten Leitf5hi£;keitstyp wenigstens im Gebiet, in dem
ihr gegenseitiger Abstand minimal ist, je eine Konzentration implantierter
Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungselements,
wobei die seitliche Abmessung ά&τ zweiten Torelektrode,
die einen Teil der aweiten Oberflächenwelle bildet, im wesentlichen der
seitlichen Abmessung des zweiten in der erwähnten zweiten Oberflachenzone
gebildeten stromführenden Kanals entspricht. Bei dieser Ausführungsfonn
der Vorrichtung wird das Autoregistrierungsverfahren bei der Bestimmung der seitlichen Abmessung der zweiten Oberflächenzone zu beiden Seiten
der erwähnten Zone, d.h. sowohl auf der Seite der zweiten wie auch auf der Seite der dritten Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand, angewandt.
Bei einer anderen Ausfflhrungsform wird das Autoregißtrierungsverfahren
bei der Bestimmung der seitlichen Abmessung der zweiten Oberflächenzone anfrewandt, insofern diese Abmessung von der Lage der dritten
Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand vom zweiten Leitfähigkeitstyp abhängig ist. Die dritte Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand
vom zweiten LeitfäLigkeitstyp kann dann wenigstens im Gebiet, in dem
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BAD ORIGINAL
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ihr Abstand von der zweiten Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand
minimal ist, eine Konzentration implantierter Ionen eines den zweiten
Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungselemente enthalten, wobei die Seitenbegrensung der zweiten Torelektrode in der Nähe der
dritten Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand der Seitenbegrenzung
der erwähnten dritten Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand entspricht.
Bei dem Tetrode-Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode kennen die erste und die zweite Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand
je einen Teil mit einer Konzentration eines diffundierten den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungselements enthalten,
während bei Verwendung eines Autoregistrierungsverfahrens zum Definieren der ersten und der zweiten OberflSchenzone die erste und die zweite Zone
mit niedrigem spezifisohem Widerstand je einen Teil mit einer Konzentration implantierter Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden
Verunreinigungselements enthalten können. Die dritte Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand vom zweiten Leitfähigkeitstyp kann aus einer
diffundierten Zone bestehenf während bei Anwendung des Autoregistrierungsverfahrens
diese Zone überdies einen Teil mit einer Konzentration implantierter
Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungselernen
te enthalten kann. Auch kann die dritte Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand vollständig durch eine Konzentration
implantierter Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitetyp bestimmenden
Elements definiert werden, wobei diese Zone keine diffundierte Konzentration des betreffenden Elements enthält.
Bei einem Tetrode-Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode
n*ch der Erfindung kann im Halbleiterkörper oder Teil desselben vom ersten
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Leitfähigkeitetyp in der Nähe der dritten Zone mit niedrigem spezifischem
Widerstand vom zweiten LeitfäMgkeitstyp und auf der der zweiten Zone
mit niedrigen spezifisches Widerstand vom zweiten Leitfähigkeitstyp zugewandten
Seite der »nrShnten dritten Zone eine Örtliche Zone mit niedrigem
spezifischem Widerstand vom ersten Leitfähigkeitstyp angebracht Bein,
die eine Konzentration implantierter Ionen eines der ersten LeitfShigkeitstyp
bestimmenden Verunreinigungselements enthält. Durch das Vorhandensein der ionen-implantierten Zone mit niedrigem spezifischem
Widerstand vom ersten Leitfähigkeitstyp Wird die Ausbreitung der Erschöpfungsschicht,
die einen Teil des Uebergangs zwischen der zweiten Zone und dem Substrat bildet, verringert, so dass Durchgriff (punohthrough)
zu der dritten Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand (der
virtuellen Zu- und Abflusszone) verhindert wird. Äs ist somit tmnlSglich,
der Abstand zwischen der Abflusszone und der virtuellen Zu- und Abflusszone
klein zu machen, ohne dass Durchgriff (punch-through) beim Anlegen
der üblichen Spannungen auftritt. Die erwähnte Srtliche ionen-implantierte
Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand vom ersten Leitfähigkeitstyp kann Ionen enthalten, die durch offene Kanäle im Kristallgitter in den
Körper oder Teil desselben eingeführt werden. Ein derartiges Ionen implantat
ions verfahren wird als Kanalisierung bezeichnet.
Bei einer anderen Ausfuhrungsform eines Feldeffekttransistors
mit isolierter Torelektrode nach der Erfindung ist eine Konzentration implantierter Ionen eines den Leitfahigkeitstyp der erwähnten Oberfläohenzone
bestimmenden Verunreinigungselements in verschiedenen Teilen dieser Oberflächenzone zwischen der ersten und der zweiten Zone mit niedrigem
spezifischem Widerstand vom zweiten. Leitfähigkeitstyp verschieden. Unterschiedliche Konfigurationen eines derartigen Transistors sind möglich,
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Z.B. kann durch Aen&erung der Konzentration implantierter Ionen eine
Vorrichtung mit veränderlicher /u-Kennlinie erhalten werden. Fin· derartige
Vorrichtung wird in der britischen Patentschrift I.O75.O85 beschrieben.
Bei einer anderen Ausführungsform kann .die Aenderung der
Konzentration derartig sein, dass in der Querrichtung der OberflSohenzone
zwischen der ersten und der zweiten Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand vom zweiten Leitfähigkeitstyp (Zufluss- und AbflussZonen) die
Konzentration implantierter Ionen von der ersten die Zuflusszone bildenden Zone zu der anderen die Zuflusszone bildenden Zone zunimmt. Eine ähnliohe
Vorrichtung, in der die Aenderung in der Verunreinigungskonzentration durch Diffusion erhalten wird, wird in der britischen Patentschrift
55.313/66 I|I£bHS6E beschrieben.
Bei einem Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode nach der Erfindung kann der Halbleiterk3rper oder Teil desselben aus Silizium
bestehen, während das Isoliermaterial Ciliziumoxyd oder Siliaiumnitrid
sein kann» Diese Vorrichtungen werden als HOST1S bzw. als MSTVs bezeichnet.
Bei einer Ausführungsform eines Transistors, bei der der HaIb-Ieiterk3rper
oder Teil desselben aus Silizium besteht, kann das Isoliermaterial einen ersten Schichtteil aus oiliziumoxyd auf der Oberfläche des
Halbleiterk3rpers oder eines Teiles desselben über der erwähnten ionenimplantierten
Oberflächenzone und einen zweiten Schichtteil aus Siliziumnitrid auf der Siliziumosydschioht enthalten, wobei die Torelektrode auf
dem Schichtteil aus Siliziumnitrid angebracht ist. Eine derartige Vorrichtung kann als ein MtiOST bezeichnet werden.
Das Isoliermaterial kann eine Konzentration implantierter Ionen eires diese Schicht stabilisierenden Elements enthalten. Ein Siliziuin-PeJdeffekttransistor
mit isolierter Torelektrode mit einer Isolierschicht
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oder einem Isolierschichtteil aus Silizivmoxyd kann eine Konzentration
implantierter Phoßphorionen enthaiten, die diese Schicht oder diesen
Schichtteil stabilisieren. Es ist allgemein, .bekannt, das Phosphor die
Oberflächenladung und die Beweglichkeit der Ladungeträger in Siliziumdioxyd
erheblich verringert. Diese Stabilisierung hat den maximalen Effekt, wenn das Phosphor gerade unter der Oberfläche der Sillziumoxydschiqht
eingeführt wird, weil bei Verunreinigung der Schicht mit Natriumionen die Konzentration derselben dort maximal ist. Bei Regelung der
Energie wird mit der Implantation von Phosphorionen in die Siliziumoxydsohicht
ein zweckmässiges Verfahren zum Erzielen des gewunaohten
Phosphorprofils in einer Siliziuinoxydschicht oder in einem Siliziumoxydschichtteil
erhalten.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden bei einem Verfahren
zum Herstellen eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode Ionen eines Verunreinigungselements in eine Zone eines Halbleiterkörper
oder Teiles desselben vom ersten Leitfähigkeitstyp implantiert, die an einer Oberfläche desselben angrenzt, damit die Leitfähigkeit
und den Leitfahigkeitstyp der Oberflächenzone bestimmt werden kann,
in der ein stromführender Xnnal zwischen zwei Zonen mit niedrigem spezifischem
Widerstand von zweiten Leitfähi£.kei tstyp, die sich von der erwähnten ersten Oberfläche her in dem Körper oder Teil desselben erstrecken,
gebildet wird.
Bei einer Ausfuhrungsform des Verfahrens bestimmen die implantierten Ionen den zweiten Leitfähigkeitstyp und bilden sie eine Oberflächenzone
vom zweiten Leitfähigkeitstyp» Liese Ausffihrungsform des Verfahrens
kann zum Herstellen eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode
angewandt werden, der im ErschSpfur.gsfebiet betrieben werden kann.
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Bei einer anderen Ausftihrungsform des Verfahrens bestimmen die
impü."stierten Ionen den ersten Leitfähigkeitstyp und bilden sie eine
Oberflächenzone vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einem niedrigeren spezifischen Widerstand als der unmittelbar untenliegende Teil des Halbleiterkörper oder Teiles desselben vom ersten Leitfähigkeitstyp. Diese AusfChrungsfonn
kann zum Herstellen eines im Anreicherungsgebiet wirkenden Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode angewandt werden«
Bei einem Verfahren gemäss der Erfindung können wenigstens Teile
der beiden Zonen mit niedrigem spezifischem Widerstand vom zweiten Leit—
fähigkeitstyp durch Diffusion eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden
Verunreinigungselements in Teilen der ersten Oberfläche ge-, bildet werden, wobei die Implantation von Ionen in die 0berflächen2one,
in der der stromführende Kanal gebildet ist, nach der erwähnten Diffusion stattfindet. Dadurch kann eine zu grosse Diffusion der implantierten
Schicht oder Schichten vermieden werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält eine Halbleitervorrichtung einen Halbleiterkörper oder Teil desselben vom ersten Leitfähigkeitstyp,
eine ionen-implantierte Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die sich in dem Körper oder Teil desselben von einer seiner Oberflächen
her erstreckt und eine Konzentration implantierter Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungselements enthält, einen Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode, der in der
ionen-implantierten Zone vom zweiten Leitfähigkeit^ typ gebildet ist,
und mindestens ein weiteres Schaltungselement, das im Material des KSrpers oder Teiles desselben vom ersten Leitfähigkeitstyp gebildet
ist. Eine derartige Halbleitervorrichtung kann aus einer integrierten
, Halbleiterschaltung bestehen, die den erwähnten Feldeffekttransistor mit
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isolierter Torelektrode, der in der ionenirimplantierten Zone vom zweiten
Leitfähigkeitstyp gebildet ist, und mindestens ein weiteres Schaltungselement, z.B. einen "bipolaren Transistor oder einen im Material des
Körpers oder Teiles desselben vom ersten- Leitfähigkeitstyp gebildeten
Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode enthält. Die ionenimplantierte
Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp kann als eine Insel im
Körper oder Teil desselben vom ersten Leitfähigkeitstyp betrachtet werden.
Das Verfahren, bei dem die erwähnte Insel durch Ionenimplantation gebildet wird, weist im Vergleich zu den bekannten Diffusions- und epitaktischen
Konturablagerungstechniken bestimmte Vorteile auf. Es hat sich herausgestellt,
dass durch das Ionenimplantationsverfahren eine Insel erhalten werden kann, die den erwünschten spezifischen Widerstand zur Bildung
eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode hat, dessen Kennlinie den Kennlinien eines anderen im Material des Körpers oder Teiles
desselben vom ersten Leitfähigkeitstyp gebildeten Feldeffekttransistor mit.
isolierter Torelektrode ähnlich ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Halbleitervorrichtung ist das erwähnte weitere Schaltungselement somit ein Feldeffekttransistor
mit isolierter Torelektrode, dessen Eigenschaften von denen des in der
ionen-implantierten Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildeten Feldeffekttransistors
mit isolierter Torelektrode verschieden sind. Die beiden erwähnten Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode
können komplementär sein, in dem Sinne, dass ihre Oberflächenzonen, in denen die stromführenden Kanäle gebildet sind, verschiedene Leitfähigkeitstype
aufweisen,,Z.B. kann die Vorrichtung einen MOST mit einem
p-leitenden Kanal und einen komplementären KOST mit einem n-leitenden
Kanal enthalten, die in einem üblichen Halbleiterkörper angebracht sind,
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-22-, PHB. 31848
Die Feldeffekttransistoren mit isolierten -Torelektrode!! können
entweder beide im Anreioherurigsgebiet oder "beide im Erschöpfungsgebiet
betrieben werden. Auch, kann ein Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode
im Anreicherungsgebiet und der andere im Erschöpfungsgebiet
betrieben werden.
Bei mindestens einem der beiden Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode kann die Oberflächenzone eine Leitfähigkeit oder einen
Leitfähigkeitstyp aufweisen, die (der) von der (dem) des unmittelbar
untenliegenden Teiles des Halbleiterkörper verschieden ist, und enthält
sie eine Konzentration implantierter Ionen, die die erwähnte Leitfähigkeit
öder den erwähnten Leitfähigkeitstyp bestimmen. Der erwähnte' eine
Transistor kann dann einen ionen-implantierten Film der obenbeschriebenen
Art enthalten und kann auf ähnliche Weise wie die bereits beschriebenen Transistoren aus derartigen filmen aufgebaut werden.
Bei einer Halbleitervorrichtung nach der Erfindung können in einem oder mehreren im Halbleiterkörper oder Teil desselben gebildeten
Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode die erste und die · zweite Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand wenigstens im Gebiet,
in dem ihr gegenseitiger Abstand minimal ist, je eine Konzentration implantierter Ionen eines den Leitfähigkeitstyp dieser Zonen bestimmenden
Verunreingungselernents enthalten, wobei die seitliche Abmessung der Torelektrode,
die einen Teil der Oberflächenzone bildet, zwischen den erwähnten Zonen im wesentlichen dem seitlichen Abstand zwischen der ersten
und der zweiten Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand entspricht.
In dieser Vorrichtung wird das obenbeschriebene Autoregistrierungsverfahren angewandt, bei dem die gleichen Vorteile wie bei den bereits
beschriebenen Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode erhalten
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werden, die Oberflächenfilme enthalten.
Bei einer Halbleitervorrichtung nach der Erfindung kann die ionen-implantierte 3one vom zweiten Leitfähigkeitstyp, in der ein Feldeffekttransistor
mit isolierter Torelektrode gebildet ist, Ionen enthalten, die durch offene Kanäle im Kristallgitter in den betreffenden
Teil des Körpers eingeführt sind. Das Kanalisierungsverfahren eignet sich
zur Bildung einer Insel vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die sich bis
tief in den Körper von der ersten Oberfläche her erstreckt und die den
erwünschten spezifischen Widerstand ζν.τ Bildung des Feldeffekttransistors
mit isolierter Torelektrode hat.
Nach einein Heiteren Merkmal der Erfindung wird bei einem Verfahren
zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung zunächst in eine Zone eines HalbleiterkSrpers oder Teiles desselben vom ersten Leitfähigkeitstyp
eine Konzentration von Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp "bestimmenden
Ve π τη r-sinigungs elements implantiert, wobei diese Konzentration
implantierter Ionen eine Zone vom zweiten Lciitfähigkeitstyp definiert,
die sich in Richtung auf eine Oberfläche des Körpers oder Teiles desselben erstreckt ^nd im Körper oder Teil desselben voii einer Zone vom
ersten Leitfähigkeitstyp umgehen wird, wonach ein Feldeffekttransistor
mit isolierter Torelektrode in der implantierten Zone vom zweiten Leitfähii-keitstyp
tmd mindestens ein weiteres Schaltungselement in der Zone
vom ersten Leitfähigkeitstyp gebildet wird.
!lach' einem weiteren Merkmal der Erfindung wird bei sinem Verfahren
a\ir Herstellu!!;; einer Halbleitervorrichtung, die mindestens zwei
Feldeffekttransistoren ..lit isolierter Torelektrode mit verschiedenen
Eigenschaften enthalt, zunächst in eine Zone sines Halbleiterkörpers oder
■Teiles de selben voa ersten Leitfähigkeitstyp eine Konzentration von
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BAD ORIGINAL
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Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungselements implantiert, welche Konzentration implantierter Ionen eine Zone vo
zweiten Leitfähigkeitstyp definiert, die sich in Richtung auf eine Oberfläche
des Körpers oder Teiles desselben erstreckt und im Körper oder Teil demselben von einer Zone vom ersten Leitfähigkeitstyp umgeben wird,
wonach in der Zone von ersten Leitfähigkeitstyp voneinander getrennte
Zonen mit niedrigem spezifischem Widerstand vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet werden, die als Zu— und Abflusszonen des ersten Feldeffekttransistors
mit isolierter Torelektrode dienen; dann werden in der ionenimplantierten Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp voneinander getrennte
Zonen mit niedrigem spezifischem Widerstand vom ersten Leitfähigkeits—
typ gebildet, die als Zu- und Abflusszonen eines zweiten Feldeffekttransistors
dienen, wonach auf der ersten Oberfläche eine Isolierschicht angebracht wird, wShrend. eine Torelektrode auf der Isolierschicht Ober
der Oberflächenzone zwischen den Zu- und Abflusszonen des zweiten Traneistors
und Elektroden auf den Zu- und Abflussζonen der beiden Transistoren
gebildet werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand derbeiliegenden schematischen
Zeichnungen niher erläutert· Es zeigern
Fig. 1 einen Querschnitt dtirch einen Teil des HalbleiterkSrpers
eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode, der im Erschöpf ungs ge biet betrieben werden kannj
Figuren 2 und 3 beide einen Querschnitt durch einen Teil des
HalbleiterkSrpers eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode, der im Anreicherungsgebiet betrieben werden kann, wobei der
Transistor nach Fig. 2 eine Vorrichtung mit einem p-leitenden Kanal und
der Transistor nach Fig. 3 eine Vorrichtung mit einem η-leitenden Kanal .
<i£3t5 909840/1131
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Fig, 4 einen Querschnitt durch einen Teil des Halbleiterkörper
eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode, der bei hohen Frequenzen im Anreicherungsgebiet betrieben werden kann;
Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Teil des Halbleiterk3rpers
eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode für Hochfrequenzbetrieb
im Erschöpfungsgebiet;
Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Teil des Halbleiterkörper
eines Tetrode—Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode für Hoch—
frequenzbetrieb bei hoher Leistungsverstärkung, und
Fig, 7 einen 'Querschnitt durch einen Teil des Halbleiterkörper
einer integrierten Halbleiterschaltung, die ein Paar komplementärer Feldeffekttransistoren
mit isolierter Torelektrode enthält, die beide im Anreicherungsgebiet betrieben werden können. .
Der Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode nach Fig. 1 ist ein im Erschöpfungagebiet wirkender MOST mit einem η-leitenden Kanal,
Der Halbleiterkörper enthält ein p-leitende Substrat mit einem spezifischen
Widerstand von 15/L.cm und einer Dicke von 200 /u. Das Substrat 1 hat
eine ebene Oberfläche 2, auf der eine Siliziumoxydschicht 3 mit einer
Dicke von 0,2 /u angebracht ist.
Zwei η-leitende Zonen 4 und 5 mit niedrigem spezifischem Widerstand erstrecken sich von der Oberfläche 2 her im p-leitenden Substrat
Die Zonen 4 und 5 sind durch Diffusion von Phosphor in zwei Oberfläohenteilen
ies Substrates gebildet und erstrecken sich im Substrat in einem Abstand von etwa 2 /u von der Oberfläche 3. Die Oberflächenkonzentration
von Phosphor in den Zonen 4 und5 ist oa 10* at/cm . Die Breite jeder der
Zonen 4 und 5 ist im Querschnitt nach Fig. 1 ca I5 ni und der Abstand
zwischen den Zonen beträgt ca 4 AU
I '
9 0 9 8 A 0 / 1 1 3 1
-26- . PHB. 31848
Zwischen den η-leitenden Zonen 4 und 5 befindet sich eine nleitende
Oberflächenzone 6 mit einem spezifischen Widerstand von 1,TL,cm
und mit einer Konzentration implantierter Phosphorionen. Diese ioneniraplantierte
Zone 6 wird-als ein η-leitender Film bezeichnet tmd erstreckt
sich im Substrat in einem Abstand von 0,8 yu von der Oberfläche 2. Eine
η-leitende Oberflächenzone 7 erstreokt sich Ober andere Teile der Substratoberflftch«
ausserhalb der Zonen 4 und 5 und enthält gleichfalls eine
Konzentration implantierter Phosphor-ionen, Aluminiumschichtteile 8 und 9
mit einer Dicke von ca 1 /u und einer Breite von 5 /u befinden sich auf
den Oberflächenteilen der Zonen 4 bzw. 5 und bilden dort Elektroden,
Eine aus einem Aluminiumschichtteil 10 bestehende Torelektrode mit einer
Dicke von 1 /u is auf der Siliziumoxydschieht 3 Ober dem η-leitenden Film
6 und überlappt diesen Film einigermassen,
In dieser Vorrichtung, die im ErschSpfungsgebiet betrieben werden
kann, befindet sich der stromführende Kanal in der ionen-iraplantierten
η-leitenden Zone 6, Durch die Anbringung dieses Filmes ist die effektive
Beweglichkeit der Elektronen im Kanal erheblich grosser als in einer
bekannten im ErschSpfungsgebiet wirkenden Vorrichtung, bei der ein Kanal
in einer vorher gebildeten η-leitenden Inversionsschicht angebracht ist. Infolge der Zunahme der effektiven Beweglichkeit der Elektronen im Kanal
ist der Verstärkungsfaktor (/3) eines Transistors nach Fig. 1 zwei bis
drei mal grosser als der einer bekannten Vorrichtung mit der gleichen
Kanallänge. ·
Die Herstellung des MOS-Transistors nach Fig. 1 wird nun beschrieben.
Es wird von einer grossen Scheibe aus p-leitendem Silizium mit einem
spezifischen Widerstand von 15-Ji-.cm und einer Dicke von 200 /u ausgegangen, in der während aufeinander folgender Bearbeitungsschritte eine
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Anzahl MOST-Strukturen an einer entsprechenden Anzahl Stellen gebildet
werden. Die Herstellung wird aber fOr eine einzige MOST-Struktur dieser
Art beschrieben, wobei angenommen wird, dass die anzuwendenden Vorgänge,
wie Diffusion, Ionenimplantation, Photomaskierung und Aetzen alle gleichzeitig
an einer Anzahl Stellen der Scheibe durchgeführt werden.
Die kristallographische Orientierung der Scheibe ist derartig, dass ihre Hauptflächen zu den <T 111^ Ebenen parallel sind. Eine Hauptfläche
2 ist optisch flach gemacht. Sine Isolierschicht 3 aus Siliziuraoxyd
mit einer Dicke von 0,5 /u wird durch Einwirkung feuchten Sauerstoffes
bei hoher Temperatur auf der Oberfläche angebracht. Zwei Offnungen
werden in der Siliziumoxydschicht durch eine -übliche Photomaskierungsund
Aetztechnik gebildet und legen zwei Oberflächenteile des Substrates
frei. Der Phosphordiffusionsschritt wird zur Bildung der n-leitenden
Zonen 4 uncL 5 in clen durch die erwähnten beiden Oeffnungen frei gelegten
Teilen des Substrates durchgeführt. Dann wird die Siliziumoxydschicht 3 zugleich mit der gegebenenfalls während des Phosphordiffusionsvor£-angs
auf der Oberfläche in den Oeffnungen gebildeten Glasschicht völlig von der Oberfläche 2 entfernt.
Der Siliziumkorper wird in einem Auffangraum einer Ionenimplantatiorsvorrichtung
angeordnet. Die Phosphorionen werden in die Oberfläche
implantiert. Die Implantatiorisenergie ist 40 keV, die Dotierung ist in
der Grossen Ordnung von 10 at/cm1" und der Körper ist derart orientiert,
dass die Richtung des Ionenstrahls innerhalb jf 2 mit der «£111-^
Richtung zusammenfällt. ·
ITach Entfernung aus der Ionenimplantationsvorrichtung wird eine
neue Siliziumoxydschicht 3 .mit einer Dicke von 0,2 /u schnell dadurch
auf der Oberfläche 2 rebildet, dass der Körper feuchtem Sauerstoff bei
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höherer Temperatur ausgesetzt wird. Diese Oxidationsbehandlung ist
zugleich eine der Implantation folgende jTacherhitzung, wobei eine gewisse
Wiederverteilung der implantierten PhoBphorioner: stattfindet. Oeffnunger;
werden in der Isolierschicht über den n-lei tenden Zonen 4 und 5 gebildet,
welche Geffnungen im Querschnitt nach Fig. 1 je eine Abmessung von ca.
5 /u haben. Eine Aluminiumsehicht nr.it einer Dicke von ca. 1 ni wird auf
der ganzen Oberfläche der Ciliziumoxydschicht 3 und in den Oeffmmgen
in dieser Schicht niedergeschlagen. Dann werden mit Hilfe eines Photomaskierungß-
und Aetzvorganges die Elektroden B, 9 und 10 durch selektive
Entfernung von Teilen der AluminiuJnschicht gebildet. Die' Torelektrode
hat im Querschnitt nach Fig. 1 eine Abmessung von ca, 5 Λ'·
Drähte werden mit den Elektroden 8, 9 und 1C verbunden und eine
Verbindung mit dem Substrat 1 wird auf bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen
übliche Weise hergestellt, Schliessliclr wird-die Vorrichtung
mit einer geeigneten umhüllung versehen.
Der Feldeffekttransistor rr.it isolierter Torelektrode nach Fig. 2
ist ein im Anreichervngsrebiet wirkender "OST mit p—leitendem "anal,
j Der Halbleiterkörper enthält ein n-lei i.endes Substrat 11 mit einem hohen
spezifischen Widerstand'von 15 ~^». cm und einer Dicke von 2CO /u. Das
Substrat 11 hat eine ebene Oberfläche 12, auf der eine Eiliziumoxydschicht
13 mit einer Dicke von 0,2 /u angebracht ist. Zwei ρ -leitenden
Zonen 14 und 15 mit niedrigem spezifischem Widerstand erstrecken sioh
von der Oberfläche 12 her im n-lei ten den Substrat 11. Die Zonen 14 und
sind durch Diffusion von Bor in zwei Oberfl So her. teilen des Substrates
gebildet und erstrecken sich im Substrat in einem Abstand von 2/u νοη
der Oberfläche 13. Die Oberflächenkonzentration von Bor in den Zonen 14
ur.d 15 ist ca. 5x1C at/cm"5. Jede der Zonen 14 und 1>
hat irr. Querschnitt
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nach Fig. 2 eine Breite von ca 15 /u und der Abstand zwischen diesen
/u
Zonen beträgt ca 4 A'··
Zwischen den η -leitenden Zonen 14 und 15 befindet' sich eine
η-leitende Oberflächenzone 16 mit einem'spezifischen Widerstand von
1 Ji-.cm und einer Konsentration implantierter Phosphorionen. Die ionenimplantierte
Zone 1c wird als ein η-leitender Film bezeichnet und erstreckt sich im Substrat in einem Abstand von 0,8 yu von der Oberfläche
12. Eine r.-leitende Oberflächenzone 17 erstreckt sich über den
übrigen Teil der Substratoberfläche ausserhalb der Zonen I4 und 15 und
enthält gleichfalls eine Konzentration implantierter Phosphorionen.
Aluminiumschichtteile 18 und 19 mit einer Dicke von ca 1/u.befinden
sich auf den Oberflächenteilen der Zonen I4 bzw« I5 und bilden dort
Elektroden. Eine aus einem Aluminiumschichtteil mit einer Dicke von 1/u
bestehende Torelektrode 2C ist auf der Ciliziumoxydschicht 12 über dem
η -leitenden Film angebracht und überlapt diesen Film einigermassen.
'Bei dieser im Anreicherungsgebiet wirkenden Vorrichtung wird der
stromführende Kanal durch Inversion wenigstens eines Teiles des ionenimplantierten
η-leitenden Filmes 16 gebildet. Durch die Anbringung dieses
Filmes wird eine zwischen verhältnismässig engen Grenzen auf reproduzierbare
Weise einstellbare Schwellwertspannung der Vorrichtung erhalten.
Die Herstellung des MOS-Transistors nach Fig. 2 erfolgt im wesentlichen auf ähnliche Weise wie die des IIOST-Transistors nach
Fig. 1, mit dem Unterschied, dass bei der Herstelllung der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung mit p-leitendem Kanal anfänglich Bor diffundiert
wird.
Der Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode nach Fig. ist ein im Anreicherur.gs£;ebiet wirkender MOST mit η-leitendem Kanal,
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. Bei dieser Vorrichtung entsprechen die Abmessungen des Halbleiterkörpers
und der unterschiedlichen Zonen und Elektroden im wesentlichen denen des MOST-Traneistors mit p-leitendem Kanal nach Fig. 2. Der einzige
Unterschied besteht darin, dass das Substrat der Vorrichtung nach Fig.3
p-feitend, der ionen-implantierte Oberflächenfilm p-leitend und die Zu-
und Abflusszonen η-leitend sind. Diese Konfiguration eignet sich be-»
sonders gut zur Anwendung bei einem im Anreicherungsgebiet wirkenden
MOST mit η-leitendem Kanal, weil durch das Vorhandensein des ionen·=»
implantierten p-leitenden Filmes eine genaue Regelung der Schwellwertspannung erhalten werden kann. Ausserdem kann der spezifischen Widerstand
des p-leitenden Substrates verhältnismässig hoch, z.3. 15 JL*cmt gewählt
werden. Es dürfte einleuchten, dass die direkte Bildung eines im Anreicherungsgebiet
wirkenden MOST-Transistors mit η-leitendem Kanal in
einem derartigen Material nicht einfach ist, weil by Oxydation der Oberfläche
eines derartigen Materials mit hohem spezifischem Widerstand eine r.-leitende Inversionsschicht gebildet wird. Weitere Vorteile der
Anbringung eines ionen—implantierten p-leitenden Filmes in einem ρ -leitenden
Teil für einen im Anreicherun£sf~ebiet wirkenden MOST mit n-leitendem
Kanal einschliesslich der Möglichkeit, infolge der Tatsache, dass
die p-leitende Zone einen Durchgriff (punch-through) zu der Zuflusszone
der ErschSpfungsschicht zwischen Abflusszone und Substrat verhindert wird,
geringe Kanallängen zu erzielen, werden an Hand der in Fig. 4 dargestellten AusfChrunf-sform-näher beschrieben.
Die bei der Herstellung.der Vorrichtung nach Fig. 3 durchzuführenden
Vorgänge sind gleich denen bei Fig. 1, nur mit dem Unterschied, dass in den Film Borionen implantiert werden. Günstige Bedin^-ungen für
die Implantation von Bor sindj eine Energie von 20 keV und eine Dotierung
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11 C?
von ca 5 x 10 at/cm .
Der Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode nach Fig. 4 ist ein MOST mit η-leitendem Kanal für Hochfrequenzbetrieb im Anreicherungsgebiet.
Der Halbleiterkörper enthält ein ρ -leitendes Substrat 21 mit einem niedrigen spezifischen Widerstand von 0,05SL>cm und einer
Dicke von 200 /u und eine epitaktische p~-leitende Schicht 22 mit einem
hohen spezifischen Widerstand von I5JL .cm und einer Dicke von 6 /u, die
auf dem Substrat 21 angebracht ist. Die Schicht 22 hat eine ebene Oberfläche
23» auf der eine Siliziumoxyaschicht 24 mit einer Dicke von 0,12 /u angebracht ist. Zwei n-leitende Zonen-mit niedrigem spezifischem
Widerstand erstrecken sich von der Oberfläche 22 her in der ρ leitenden
Schicht 22. Die η-leitenden Zonen enthalten diffundierte Teile
26 bzw, 27, die durch Diffusion von Phosphor in zwei Oberflächenteilen der Schicht 22 gebildet sind, und ionen-implantierte Teile 28 bzw, 29, die
an den Teilen 26 und 27 angrenzen, wobei die Teile 28 und 29 durch Implantation
von Phosphorionen in die Oberfläche durch die Siliziumoxyd-
englischvn
schicht 23 hin mit Hilfe des in der ätaaabOBäaoeBSaSHisfcAK- Anmeldung
\?>λλλ/67 |*{ "l^t'llif y'j^ beschriebenen Verfahrens gebildet sind. Die diffundierten
Teile 26 und 27 erstrecken sich in der Schicht 22 in einem
Abstand von ca 1 yu von der Oberfläche 23, während die ionen-implantierten
Teile 2o und 29 eich in der Schicht in einem Abstand von 0,3 /u
von der Gberflache 23 erstrecken. Der Schichtwiderstand der diffundierten
Teile 2b und.27 ist ca 20Jt pro Quadrat und der der ionen-implantierten
Teile 28 und 29 ca 300 Jl pro Quadrat. Die Breite jeder der diffundierten
Teile 26 und 27 ist im querschnitt nach Pig. 3 ca 15 yu, während die
Breite jedes der ionerj-implantierten Teile 28 und 29 ca 3 /u betraft.
Der Abstand zwischen den ionen-implantierten Teiler. 28 und 25 beträgt
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BAD
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ca 3 /u· Die Teile 28 und 29 "befinden sich innerhalb einer p-leitenden
Oberflächenzone 30 mit einem spezifischem Taderstand von 0,75 Jt..cm,
und mit einer Konzentration implantierter Borionen. Die ionen-implantierte.
Zone 30 wird als ein p-leitender Film bezeichnet und erstreckt sich in
der ρ "leitenden Schicht 22 mit höherem spezifischem Widerstand in einem
Abstand von 0,7 /U von der Oberfläche 23. Eine p-leitende Oberflächenzone
31 erstreckt sich über den übrigen Teil der Oberfläche der Schicht
ausserhalb der Zonen (26, 28) und (27, 2$) und enthält gleichfalls eine
Konzentration implantierter Borionen. Elektroden, die aus Aluminiumschicht-
* teilen 33 und 34 ra*t einer Dicke von ca 1 /a und einer Breite von 5 A1
im dargestellten Querschnitt bestehen, befindet sich auf.den Oberflächenteilen der betreffenden Zonen' (26, 28) und (27,; 29), wobei diese. Ober-'
flächenteile in Oeffmmgen in der Siliziumoxydschicht 24 angebracht sind,
Eine aus einem Aluminiumschichtteil 35 mit einer Dicke von 1 /u und einer
Breite von 3 /u bestehende Torelektrode ist auf der Sllisiumoxydschicht
unmittelbar über der ionen-implantierten p-leitenden Zone 30 zwischen den
ionen-implantierten η-leitenden Teilen 28 und 29 angebracht.
Bei dieser Vorrichtung für- Hochfrequenzbetrieb im Anreicherungs—
ι gebiet wird der stromführende Kanal durch Inversion wenigstens desjenigen
φβΐ1βε des ionen-implantierten p-leitenden Filmes 30 gebildet, der in der
Nähe der Oberfläche 23 zwischen den ionen-implantierten n-leitenden
Zonen 28 und ?3 befindet. Durch die Anbringung des ionen-implantierten
Filmes 30 kann eine innerhalb verhältnismassig enger Grenzen reproduzierbare
Schwellwertapannung für di= Yorz'ichtimg erhalten werden« Die Vorrichtung
hat eine verhältnismSssig hohe Tieistungr.verstSrkung,. weil iie
effektive Kanallonge gering, amd zwar 3 Ai ist, indem Ui beschriebene
durch--Autoregistrierung erhaltene Konfiguration angewandt wird. Kit
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diesem Verfahren wird auch ein niedriger Wert der Kapazität zwischen der
Torelektrode und der Abfluaselektrode und zwischen der Torelektrode und
der Zuflusselektrode erzielt, weil die Ueberlappung der Torelektrode 35
über den η-leitenden ionen-implantierten Zonen 28 und 29 nur durch die
seitliche Ausbreitung und Kanalisierung der Phosphorionen bedingt wird,
welche Ueberlappung zu beiden Seiten nur 0,25 /u oder weniger beträgt-Die
Kapazität zwischen Abflusszone und Substrat ist gleichfalls niedrig*
bei einer Spannung von 20 V zwischen Abflusszone und Substrat wurde ein Wert von 2 i 10 pF/cnT gemessen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass
bei einer derartigen Spannung zwischen der Abflusszone und dem Subs trat
die ErschSpfungsschicht, die einen Teil des "Uebergangs zwischen der η —
leitenden Abflusszone 27, 29 und der p"-leitenden Zone 22 bildet, sich
dem p-leitünden Substrat 21 nähert. Durch das Vorhandensein des p-leitenden
Filmes 30 wird gleichfalls die Ausbreitung dieser ErschSpfungsschicht
in der Zone der Vorrichtung in der llähe des Kanals beschränkt,
so dass Durchgriff (punch-through) dieser Erschöpfungsschicht zu der
Zuflusszone bei einer derartigen Spannung verhindert wird. Dadurch lässt
sich einfacher ein geringer Abstand zwischen den Zu- und Abflusszonen,
in diesem Beispiel 3 /u, erzielen.
Die Herstellung des Triode-MOS-Transistors für Hochfrequenzbetrieb
nach Pig. 4 wird nun näher beschrieben, wobei ordnungsgemäss die wichtigsten Vorgänge erwähnt werden. Sine p-leitende Siliziumscheibe
mit einer Dicke von 2 /u und einem spezifischen Widerstand von
0,05 J"L,cra hat eine optisch flach polierte Hauptfläche, Die Vorrichtung
ist derart orientiert, dass die Hauptfläche zu den <111^ -Ebenen
parallel verläuft. Eine epitaktische Schicht aus p~"*-leitendem Silizium
mit einem spezifischen Widerstand von 15J"L,cm wird auf eine Hauptfläche
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-34- PHB. 31848,
'aufgewaohsen. Die Oberfläche der Schicht wird optisch flach poliert. Eine
Siliziuraoxydschicht mit einer Dicke von 0,2 /u wird auf die Oberfläche
der epitaktischen Schicht durch Einwirkung feuchten Sauerstoffes bei
1100 C während 15 Minuten aufgewachsen» Oeffnungen werden mit Hilfe der
üblichen Photomaskierungs- und Aetztechniken in der Siliziumoxydschicht
gebildet. Phosphor wird dann in die frei gelegten Oberflächenteile zur
Bildung der η-leitenden Zonen 26 und 27 eindiffundierte Anschliassend
wird die Siliziumoxydschicht von der Oberfläche entfernt und wird eine neue Isolierschicht 24 aus Siliziumoxyd mit einer Dicke von O912 /u auf
die Oberfläche 23 durch Einwirkung feuchten Sauerstoffes bei 11000C
während ca 6 Minuten aufgewachsen. Fach der KSrraebehan&limg in feuchtem
Sauerstoff kann zur genauen Regelung der Dicke der Oxydschicht 24 ain
Aetzvorgang durchgeführt werden» Dann werden Borionen in die ganze Oberfläche
durch die Siliziumoxydschicht 2 /u hin implantiert. Der Körper
ist derart orientiert, dass die Oberfläche zu dem Ionenstrahl senkrecht
ist.Die Energie beträgt I40 keV und die Dotierung ist 2,5 x to1 at/cm'*.
Dann wird bei 7000C während 30 Minuten nacherhitzt. Durch die Implantation
und Nacherhitzung wird der p-leitende Film 30, 31 erhalten. Kontaktfenster
für die Zu— und Abflusszonen werden dann in der Schicht 24 gebildet und legen die η-leitenden Zonen 26 und 27 frei. Eine AluHiiniumschicht
mit einer Dicke von 1,0 ai wird dann auf der ganzen Oberfläche
der Isolierschicht und in den darin gebildeten Oeffnungen niedergeschlagen«
Eine Photomaskieruttgs- und Aetzbehandlung wird anschliessend zum-Definieren
der Torelektrode 35 und. von Teilen der Zu- \md Abflusselektroden
33, 34 durchgeführt. Dann wird ein Phosphorioneniraplantations-Autoregistrierungsvorgang
zur Bildung der ionen-implantier ten
Teile 28 und 29 durchgeführt. Die Energie ist 100 keV und die Dotierung
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. .. -35- ϊΗΒ. 31848
"beträgt 6 χ 10 5 at/cm , wobei die Oberfläche zu der Achse des Ionenstrahls
senkrecht ist. Eine der Implantation folgende Nacherhitzung wird dann "bei 5OO C wahrend 30 Minuten durchgeführt, Schliesslich werden die
Aussenteile der Zu- und Äbflusselektroden mit Hilfa eines Photomaskierungsund
Aetzverfahrene gebildet. Dann wird de? Körper montiert, werden Verbindungsdrahte
angebracht und wird das Ganze in einer passenden Umhüllung untergebracht.
Der Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode nach Fig,
ist ein HOST mit η-leitendem Kanal für Hochfrequenzbetrieb im Erschöpfungsgebiet*
Seine Bauart ist grundsätzlich gleich der des im Anreicherungsgebiet
wirkenden MOST,Transistors mit η-leitendem Kanal nach Fig.4,
mit dem Unterschied, dass er ausserdem einen ionenimplantierten nleitenden
Film 37 mit einer Dicke von ca 0,1 /u und einem spezifischen
Widerstand von 0,1/L.cm enthalt. Der Stromführende Kanal liegt im Film
37· Der η-leitende Film 37 liegt in einem p^leitenden Film mit einer
Dicke von ca. 0,7 /u und einem spezifischen Widerstand von 0,75 Λ.cm«
Diese Vorrichtung hat eine grosse Trägerbeweclichkeit und einen hohen
Verstärkungsfaktor infolge des Vorhandenseins des ionen-implantierten
η-leitenden Filmes 37 und- hat ähnliche Vorteile wie die an Hand der
Fig. 4 beschriebene im Anreicherungsgebiet wirkende Vorrichtung in
bezug auf die Kanallänge, die Kapazität zwischen Abflusszone und Substrat,
Kapasität zwischen Torelektrode und Abflusszone und die Ver-,
hinderung eines Durchgriffes (punch-through) zu der Zuflusszone der
Erschepfungsschicht, die einen Teil des Abflusszonenüberganges bildet.
Die bei der Herstellung dieser Vorrichtung durchzuführenden Vorgänge sind gleich denen bei der Herstellung der Vorrichtung nach Fifr. 4» mit
dem Unterschied, dass ausserdsm Phosphorionen zur Bildung des η-leitenden
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Filmss 37 implantiert werden«
Der Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode nach Fig. 6 ist ein Tetrode-MOST mit einem ersten im Erschöpfungsgebiet wirkenden
Transistorteil* bei dem der darin gebildete η-leitende stromführende
Kanal sich in einem ionen-iraplantierten Filii befindet, und mit einem
zweiten in Abhängigkeit von der der zugehörigen Torelektrode zugeführten
Spannung entweder im Anreicherungsgebiet oder im ErschSpfungsgebiöt
wirkenden Transistorteil, wobei der η-leitende stromführende Kanal im zweiten Transistorteil sich teilweise in einem ionenimplantierten nleitenden
Film und teilweise in einer η-leitenden Inversionsschicht in einer ionen-implantierten ρ —leitenden Zone befindet.
Der Halbleiterkörper enthält ein p"*"-leitendes Substrat 41 mit
einem hohen spezifischen Widerstand von ca 1öJ~L,em und einer Dicke von
200 /u. Das Substrat 41 hat eine ebene Oberfläche 42, auf der eine Siliziumoxydschicht
43 mit einer Dicke von 0,1 /u angebracht ist« Eine diffundierte η -leitende Zone 46 mit niedrigem spezifischem Widerstand
erstreckt sich im Substrat in einem Abstand von der Oberfläche von höchstens
1,5 /u und bildet den gröscten Teil der Zuflusszone. Die η -leitende
diffundierte Zone 47 mit niedrigem spezifischem Widerstand erstreckt sich im Substrat 4I in einem Abstand von der Oberfläche 42 von höchstens
1,5 /u und bildet den grössten Teil der Abflusszone,
Ein. η —leitender ionen-implantierter Film 4& erstreckt sich im-Körper
in einem Abstand von der Oberfläche von 0,75 Ai und enthält eine
Konzentration implantierter Fhosphorionen, rnit der ein spezifischer
Widerstand von ca 1,0 Jl_cm erhalten wird.
Die Zufluss- bzw, Abflusszonen enthalten auoh ionen-implantierte
η-leitende Teile 49 und 53, füe sich im l.'örper in einem Abstand von der
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-37- .■■".'■ PHB, .31843
Oberfläche 42 von 0,5 .At erstrecken und eine Konzentration implantierter
Phosphorionen enthalten,' mit der ein spezifischer Widerstand von ca« 10
SL ,on erhalten wird.
Zwischen der Zuflusszone 46, 49 und der Abflusszone 47» 5° befindet ■
sich eine ionen-implantierte η-leitende Zone 52, die sich auch im körper
von der Oberfläche her in einem Abstand von dieser Oberfläche von höchstens
0,5 /u erstreckt und eine Konzentration implantierte Phosphorionen
enthält, mit der ein spezifischer Widerstand von ca 10 JL ,cm
erhalten wird.
Die Vorrichtung ist als ein Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode zu betrachten, dessen erster Teil zwischen der Zuflusszone
46, 49 und J^r Zone 52 und dessen zweiter Teil zwischen der Zone
52 und der Abflüsszone 47, 50 liegt. Die Zone 52 wird als die virtuelle
Zu- und Abflusszone bezeichnet.
Zwischen der virtuellen Zv- und Abflusszone 52 und der Abfluss—
aone 47> 50 befindet sich eine ionen-implantierte ρ -leitende Zone 54»
die sich im "3rper in einem Abstand von hScha+ens 1,5 /u von der Oberfläche
42 erstreckt. Die ρ -leitende Zone 54 erstreckt sich rings um die
der Abflusszone 47» 50 zugewandten Ränder der virtuellen Zu- und Abflvsszone
52 und enthält eine Konzentration implantierter Borioner.· Der
spezifische Widerstand der ρ -leitenden Zone 54 ist ca- 1 -/\_.cm, wöbei
während der Bildung dieser Zone die Phosphorkonzentration des η-leitenden
Filmes 48 berücksichtigt ist, der sich in den in der rlähe der Oberfläche
42 liegenden Teil eier Zone 54 befindet.
Auf der Oberfläche 42 befinden sich in Oeffnungen in der Isolierschicht
43 Zu- und Abflusselektroden 56 bzw. 57 >
rl-ie aus je eincsr Alumirirumschicht
mit einer Dicke von 1,0· /u bestehen, .'v.f dem Über den Teil der
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BAD ORäöINAL
-38- PHB6. 31842
Oberfläche des Körpers zwischen dem Teil 49 der "uflusszone und der
virtuellen Zu- und Abflusszone 52 liegenden Teil der Isolierschicht 43
befindet sich eine erste Torelektrode 58, die aus einer Aluminiumschicht
mit einer Dicke von 1,0- px besteht. Auf dem über dem Teil der Oberfläche
des Körpers zwischen der virtuellen Su- und Abflusszone 52 und dem Teil
50 der Abflusszone liegenden Teil der Isolierschicht 43 befindet sich
eine zweite aus einer Aluminiuroschicht mit einer Dicke von. .1^0 /u
bestehende Torelektrode 59»
Ein erster Teil eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode
wird durch die Abflusszone 46, 49, die virtuelle Abflusszone
und die Torelektrode 58 gebildet. Der Stromführende I-Zanal befindet sich
in dem unter der Torelektrode 58 und zwischen den η-leitenden Zonen
49 und 52 liegenden η -leitenden Film. Die KanallSnge entspricht im.
wesentlichen der seitlichen Abmessung der Torelektrode 58? weil die
Zonen 49 und 52 mit Hilfe von A-ütoregistrierungstechniken nach des in
der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung 38 144/6? (HtB« 3t?9O)
beschriebenen Verfahren gebildet sind. Die Kanallänge beträgt ca. 2,5 /υ.
Ein zweiter Teil eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode
wird durch die virtuelle Zuflusazone 52>
die Abfltisszone 47 >
50 und die Torelektrode 59 gebildet. Der Stronfükrende iranal befindet
sich bei diesem Transistorteil unter der Torelektrode 59 f und zwar
teilweise in einer η-leitenden öberflScheninversionssokieittj; di© an
der Oberfläche der p"-leitenden Zone 54 gebildet ist, ur& teilweise .
im n~-leitenden Film 48· Die Kanallänge des zweiten Transistorteiles
ist ca 3|5 λ* und entspricht im wesentlichen derseitlichen Abmessung
der Torelektrode 59» weil die Zonen 52 und 50 auch, durch, dis Auto—
registrierungstechnik erhalten Bind.
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-39- PHB.31848
Der erste Transistorteil ist eine Vorrichtung for Hochfrequehzbetrieb
im Erschtjpfungsgebiet mit einer hohen Leistungsverstärkung, einer
geringen Kanallange und einer sehr niedrigen Kapazität zwischen Torelektrode νίχια. Abflusszone* Beim zweiten· Transistorteil, der entweder im '
Anreichungsgebiet oder im Erschöpfungsgebiet betrieben werden kann, wird
durch das Vorhandensein der p"*-leitenden Zone 54 ein Durchgriff (pur:chthrough)
in der ErechSpfungsschicht rings um den Uebergang zwischen der
Abflusszone 47 "und dem Substrat· 41 zwischen der virtuellen Zuflusszone
ur.d der Abfluaszone 47» 50 "bei hohen Spannungen zwischen der Abflusszone
47» 50 1WHd dem Substrat 4I verhindert. Durch die Anbringung der
Zone 54 kann auch zwischen der virtuellen Zuflusszone 52 und der Abflusszone
47» 50 ein geringer Abstand erzielt werden, und zwar mit
Hilfe der Autors gis trie rungs te elin ik.
Beim Betrieb ist der Zuflusselektrode 56 mit dem Substrat 41
verbunden. Die erste Torelektrode 58 wird durch eine in bezug auf die
Zuflusszone und das Substrat negative Gleichspanming vorgespannt und
die SingangsBignalspannung wird über diese Vorspannung hin der ersten
Torelektrode 53 zugeführt. Die zweite Torelektrode 58 wird durch eine
in bezug auf die Zuflusszone und das Substrat nach Ifunsch positive oder
negative Gleichspanmmg vorgespannt. Die Torelektrode 59 ist in bezug
auf die Zuflusszone und das Substrat wechselstronunässig kurzgeschlossen.
Die Abflusselektrode 57 ist durch eine in bezug auf die Zuflusszone und
das Substrat positive Spannung von z.B. 10V vorgespannt.
Die bei der Herstellung des Tetrode-MOS Transistors für Hochfrequenzbetrieb
nach Fig. 6 durchzuführenden Vorgänge werden nachstehend
kurz beschrieben.
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-40- PHB. 31848
1. Bei einer ρ -leitenden Siliziuroscheibe mit einem spezifischen
Widerstand von 10 ./Lern, deren Hauptflächen zu den ^ 111 >
-Ebenen parallel sind, wird eine Hauptfläche optisch flach gemacht.
2. Eine Siliziumoxydschicht mit einer Dicke von 0,5 /u wird auf
diese Oberfläche durch thermische Oxydation*bei hoher Temperatur in
feuchtem Sauerstoff aufgewachsen.
3· Oeffnungen werden durch eine übliche Photomaskierungs- und
Aetzbehandlung in der Isolierschicht gebildet.
4. Phosphor wird in die Oberflächenteile, die durch die Oeffnungen
in der Isolierschicht frei gelegt werden, eindiffundiert, wodurch der Teil 46 der Zuflusszone und der Teil 47 der Abflusszone gebildet werden.
5. Die Siliziumoxydschicht wird zugleich mit gegebenenfalls während
des Vorgangs (4) gebildeten Phosphorglas entfernt.
6. Eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von 1,0 /u wird auf der
ganzen Oberfläche niedergeschlagen.
7. Eine Oeffnung wird durch eine Photomaskierungs- und Aetzbehandlung
in der Aluminiumschicht-angebracht,
8. Die p""-leitende Zone wird durch Implantation von Borionen bei
HO keV in den durch die beim Vorgang (7) angebrachte Oeffnung frei
gelegten Teil der Oberfläche gebildet. Der übrige Teil der Äluminiumschicht
dient als Maske bei der Implantation, Dann wird die ITacherhitzung
durchgeführt, - . -
9. Eine grössere Oeffnung wird in der Aluminium-Maskierungsschicht
gebildet und erstreckt sich etwa bis zu den Aus sen pe rime tem der Zonen 46 und 47» Phosphorionen werden bei 40 keV in den frei gelegten Teil
der Oberfläche implantiert, wodurch der n"~-leitende Film 48 "gebildet
wird. Dann wird eine liacherhitzung durchgeführt.
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-41- PHB. 31
10. Der übrige Teil der" Alumijiium-Maskierungsschicht wird entfernt,
11. Eine Siliziumoxydschicht mit einer Dicke von 0,1 /u wird durch
thermische Oxydation in feuchtem Sauerstoff bei hoher Temperatur auf die
OberflEohe aufgewaohsen,
12. Oeffhungen werden in der eben gebildeten Siliziumoxydschioht angebracht,
durch die der Teil 46 der Zuflusszone und der Teil 47 der Abflusszone frei gelegt werden.
13. Eine Alurainiumschioht mit einer Dicke von 1,0 /u wird auf der
ganzen Oberfläche der Qxydschicht und in den darin gebildeten Oeffnungen
niedergeschlagen,
14« Ein Photomaskierungs- und Aetzvorgang wird durchgeführt, um die
. Torelektroden 58 vnä. 59 und Teile der Zu- und Abflusselektroden 56 bzw.
57 zu definieren,
15· Fhosphorionen werden bei I40 keV mit Hilfe von Autoreg'istrierung
in die Oberfläche durch die nicht mit Aluminium überzogenen Oxydteile
hin implantiert, wobei die Elektroden 56» 57 >
58.und 59 als Maske verwendet werden. Dabei werden die η-leitenden Teile 49 und- 50 cLer Zuflussbzw.
Abflusszonen und die virtuelle Zu- und Abflusszone 52 erhalten. Dann
wird eine ITacherhitaung bei einer verbal tnism?issig niedrigen Temperatur
durchgeführt.
16. Die Aussenteile der Suflusselektrode 56 und der Abflusselektrode
57 werden in der Aluminiumschicht duroh eine weitere Photomaskierungsund
Aetzbehandlung definiert,
17. Die Scheibe wird geteilt, wodurch eine Anzahl gesonderter Scheiben
erhalten werden, die Je ein Tetrode-MOST-Element.enthalten,
18. Das "Element" wird auf einem Boden montiert und Drähte werden mit den Elektroden und den Klemmen verbunden, wonach die Vorrichtvj-ig in
909840/1 131
-42- . PHB, 31848
einer geeigneten Umhüllung untergebracht wird.
Der in Fig, 7 dargestellte Teil eines HalbleiterkSrpers bildet
einen Teil einer integrierten Halbleiterschaltung, die ein Paar komplementärer
im Anreioherungsgebiet wirkender MOST* s enthält. Der HalbleiterkSrper
enthält ein p-leitendes Silizitaasubstrat 91 mit einem spezifischen
Widerstand von 1,4 Λ,cm, Das Substrat hat eine ebene Oberfläche 92, auf
der eine Siliziumoxydschicht 93 angebracht ist. Sine ionen-implantierte
n-leitende Insel 94 mit einem spezifischen understand von ca 1 SL,cm,
erstreckt sich von der Oberfläche 92 her in dem Substrat, Der Insel 94
erstreokt sich im Substrat 91 in einem Abstand von ca 2 /u von der Oberfläche
92.
Die Insel 94 wird durch Implantation von Phosphorionen über
offene Kanäle im Kristallgitter gebildet (Kanalisierung}, wobei die
Implantationsenergie lOOkeV* und die Dotierung 5 · 10 at/cra beträgt.
Dann wird eine wärmebehandlung bei IO5O C in Argon während ca 13 I-Iimiten
durchgeführt, Duroh dieses Verfahren wird eine verhältnismässi^ gleichmJtssige
Verteilung des Phosphors in der Ihsel 94 erhalten. Die n—leitende
) Insel 94 enthält einen im Anreicherungsgebiet wirkenden KOST mit ρ -
leitendem Kanal, der aus p-leitenden 2u— /und Äbflusssonen 94 und 06,
Zu- und Abflusselektroden 97 und 93 taid einer Torelektrode 99 besieht.
Der vorhandene stromführende Kanal ist eine p=»leitende in der Oberflächenzone
100 unter der isolierten. Torelektrode 99 gebildete Inversionsschicht,
In dem ausserhalb der Insel 94 liegenden Teil des p—
leitenden Substrates befindet sich ein komplementärer im Anreicherungsgebiet wirkender HOST mit n-leitendea Kanal, der aus η "»leitenden Zu-
und Abflusszonon 103 und IO4, 3u- und Abflusselektroden 105 und X-OG
und einer Torelektrode I07 besteht. Der stromführende Kanal liegt in
909840/1131
-43- PHE. 31348
einer η—leitenden in der OberflSchenaone 108 unter der isolierten Torelektrode
107 gebildeten Inversionsschicht. Es dCrfte einleuchten, dass
in der integrierten Schaltimg die unterschiedlichen Elektroden der
Transistoren mit p-l9itendetn und mit n-leitendem Kanal in einer vorher
bestimmten Konfiguration angeschlossen werden. Diese Verbindung ist
in 51IG1. 7 aber nicht dargestellt, weil diese Figur'hav-ptsäohlich eine
Veransohaulichung der Bauart einer Vorrichtung nach der Erfindung ist,
in der ein Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode in einer ionen-iraplantierten Insel von einem bestimmten Leitfähigkeitstyp gebildet
ist, die sich in einem Substrat von einem entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyp befindet, in dem ein weiteres Schaltungselement angebracht
ist. Bei der beschriebenen Ausführung form ist dieses weitere
Schaltungselement ein komplementärer Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode, aber lieses "Element kann ätsch ein bipolarer Transistor
sein.
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Claims (1)
- . -44- . PHB. 31848 ■ -fa'f-itta'TSpruechf: _Γ\\ Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkörper oder Teil desselben von einem ersten Leitfähigkeitstyp, enthaltend mindestens einen Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode mit einer zu den Zufluss- und den Abflusselektroden gehörigen stark dotierten ersten bzw, zweiten Zone vom zweiten LeitfShigkeitstyp, welche Zonen voneinander getrennt sind und sich von einer Oberfläche her im Halblei terkÖrper erstrecken und mit Anschlusskontakten versehen sind, und ein an der Oberfläche angrenzendes zwischen der ersten und der zweiten Zone liegendes Kanalgebiet, das mit einem Isoliermaterial überzogen ist, auf dem eine Torelektrode angebraoht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalgebiet implantierte Ionen eines der Leitfähigkeitstyp des Xanalgebietes bestimmenden Dotierungsmaterials enthält,2, Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalgebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist,3. Halbleitervorrichtung nach. *Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte erste und die erwähnte zweite Zone je wenigstens im Gebiet, in dem ihr gegenseitiger Abstand, minimal ist, einen Teil mit implantierten Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungsmaterials enthalten, wobei die Abmessung der Torelektrode von der ersten zu der zweiten Zone im wesentlichen dem;Abstand zwischen der ersten und der zweiten Zone entspricht,4» Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet}dass die ionen—implantierten Teile der Zonen und das ionen-implantierte Kanalgebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp in einem ionen-implantierten Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einem niedrigeren spezifischen Widerstand als das angrenzende Halbleitergebiet vom ersten Leitfähig-' keitstyp liegen und teilweise von diesem ionenimplantierten Gebiet umgeben sind.-45- PHB. 318485. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4» daduroh gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Zone, das ionen-implantierte Gebiet vom aweiten Leitfähigkeitstyp, das ionen-implantierte Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp und das erwähnte angrenzende Halbleitergebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp in einer Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp liegen, die auf einem Substrat vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einem niedrigeren spezifischen Widerstand als dein der Schicht angebracht ist,6, Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp ist und einen den des angrenzenden Halbleitergebietes vom ersten Leitfähigkeitstyp unterschreitenden spezifischen Widerstand hat.• 7« Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass die erwähnte erste und die erwähnte zweite Zone je wenigstens im Gebiet, in dem ihr gegenseitiger Abstand minimal ist, einen Teil mit implantierten Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungsmaterials enthalten, wobei die Abmessung der Torelektrode von der ersten zu der zweiten Zone im wesentlichen dem Abstand zwischen der ersten-und der zweiten Zone entspricht.8, Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Zone je einen diffundierten Teil enthalten, während die erwähnten ionen-implantierten Teile der Zone in dem ionen-implantierten Kanalgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp liegen und teilweise von diesem Kanalgebiet umgeben sind.9. Halbleitervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und. die zweite Zone und das ionen-implantierte Kanalgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp in einer Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp liegen, die auf einem Substrat vom909840/1131PHB. 31848ersten Leitfähigkeitstyp mit einem niedrigeren spezifischen Widerstand als dem der Sohioht angebracht ist,10, Halblei tervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte stark dotierte Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp sich von dor Oberfläche her im KBrper erstreckt und zwischen der erwähnten ersten und der erwähnten zweiten Zone liegt, und dass das Kanalgebiet aus einem ersten ionen-implantierten sich zwischen der ersten und der dritten Zone erstreckenden Teil vom zweiten Leitfähigkeitstyp und aus einem zweiten sich zwischen der dritten und der zweiten Zone erstreckenden Teil besteht, wobei über dem ersten Teil des Kanalgebietes eine erste Torelektrode und'über dem zweiten Teil des Kanalgebietes eine zweite Torelektrode angebracht ist,11, Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, da lurch gekennzeichnet, dass die erste und die dritte Zone je wenigstens im Gebiet, in dem ihr gegenseitiger Abstand minimal ist, einen Teil mit implantierten Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungsmaterials enthalten, wobei die Abmessung der ersten Torelektrode von der ersten zu der dritten Zone im wesentlichen dem Abstand zwischen der ersten und der dritten Zone entspricht,12, Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Zone wenigstens in seinem der zweiten Zone am nächsten liegenden Gebiet einen Teil mit implantierten Ionen eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungsmaterials enthJilt, .wobei der Rand der zweiten Torelektrode in der irähe der dritten "one praktisch mit der Projektion des Randes der dritten Zone auf der iilbene der Torelektrode zusammenfällt,13« Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,909840/1131-47- ■ PUB. 31848dass die erste und die zweite-Zone je einen diffundierten Teil enthalten, während die dritte Zone einen Teil mit den zweiten Leitfähigkeitstyp "bestimmenden implantierten Ionen enthält,14. Halbleitervorrichtung naoh pinom -oder mehreren der Ansprüche 10 "bis 13» dadurch gekennzeichnet, dass im Kalbleitergebiet vom ersten . Leitfähigkeitstyp, das an der dritten Zone angrenzt und sich auf der der zweiten Zone gegenüber liegenden Seite erstreckt, Srtlich ein stark dotiertes Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp angebracht ist, dasimplantierte Ionen eines der ersten Leitfähigkeitetyp bestimmenden Dotierungsmaterials enthalt, ■15t Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14> dadurch gekennzeichnet, dass in das örtlich angebrachte stark dotierte Gebiet über offene Kanäle im Kristallgitter implantierte Ionen eingeführt werden, 16, Halbleitervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass im Kanalgebiet die Konzentration implantierter Ionen in verschiedenen Teilen zwischen der ersten und der zweiten Zone verschieden ist,17· Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16j dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration implantierter Ionen im Kanalgebiet zwischen der ersten und der zweiten Zone in einnr zv der Oberfläche parallelen Richtung von der die Abflusselektrode bildenden Zone hu der die Zuflüsselektrode bildenden Zone zunimmt, .18, Halbleitervorrichtung nach einem oder mehreren -3e:· vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus Silizium besteht,19, Halbleitervorrichtung räch '-iiif-r. oder mehreren ;'er vorangehenden Ar.i-prt'bhe,,-dadurch gekennzeio-hne·1 , da.<:s das Isoliermaterial L'ilSziunoxyd enthält. 9 0 9 8 4 0/1131BAD··■. -48- . - PHB. 3134820, Halble i te !"vorrichtung nach .An »pn eh 19» dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial ans einer Schicht aus Siliziuinoxyd auf der Oberfläche dee Halbleiterk8rpers über dem Kartalgebiet und aus einer zweiten Schicht aus Cilizivmnitrid auf der £ilizii;moxydschicht besteht, wobei fUe Torelektrode auf der Cilizix-mnitridschicht angebracht ist,21. Halbleitervorrichtung naoh einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche.,, dadurch gekennzeichnet, d.ass Isoliermaterial implantierte Ionen enthält, die dieses Ilaterial stabilisieren,ψ 22, Halbleitervorrichtung naph Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,dass eine Isolierschicht oder ein Teil derselben aus Siliziumoxyd implantierte Phosphorionen enthält.23, Halblei te !«vorrichtung nach einem oder Hehrerer, der vorangehenden' Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dacs der Feldeffekttransistor in einem Gebiet vom zwoiten Leitfähigkeitstyp angebracht ist, das sich von der Oberfläche her im T5rper erstreckt und irplantierte den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmende Ionen enthält, während im erwähnten TlalbleiterkSrper oder Teil desselben vom ersten Leitfähigkeitstyp mindestens ein weiteres Schaltungselement angebracht ist.24« Halbleitervorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das erwähnte weitere Schaltungselement ein bipolarer Transistor ist.25. Halbleitervorrichtung nach Ancpruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere ochaltungselernent ein Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode ist, dessen Eigenschaften von denen df-s im ionen-implantierten Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildeten FeldeffekttraiiSistors verschieden sind.26. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalgebiete der beiden Feldeffekttransistoron entgegengesetzte'Leitfähigkeitstype aufweisen,Φ . ^0^40/ HMBAD ORIGINAL-49- ΡΙΓΗ,-3184827. Halbleitervorrichtung nach Ansprüchen 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanaigebiet mindestens eines der beiden Feldeffekttransistoren eine Leitfähigkeit aufweist, die von der des -angrenzenden Teiles des Halbleiterkörper verschieden- ist, und implantierte Ionen enthält, die diese verschiedene Leitfähigkeit bestimmen.28, Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einen oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Eildung des Kanalgebietes zwischen der ersten und der zweiten Zone vom zweiten LeitfShigkeitstyp Ionen eines Dotierungsmaterial in ein an der Oberfläche angrenzendes Gebiet eines RalbleiterkSrpers oder Teiles desselben vom ersten Leitfähigkeitstyp implantiert werdei., 2?» Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmende Ionen implantiert werden.30. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass den ersten Leitfähi£keitstyp bestimmende Ionen implantiert werden, wodurch ein Kanalgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einem niedrigeren spezifischen u'iderstand Is dem dos angrenzenden 'lalbleifergebietes vom ersten Leitfähigkeitstyp gebildet wird,31. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2S bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Ikonen vom zweiten Leitfähiü'keitstyp wenigstens teilweise durch Diffusion eines den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungsmaterials in Teilen der erwähnten 'Oberfläche gebildet werden, wonach die erwähnte Ionenimplantation stattfindet,32. . Verfahren nach Anspruch 28 aur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 27» dadurch gekennzeichnet, dass in ein Gebiet eines Halbleiterkörper oder Teiles desselben vom ersten Leitfähigkeitstyp9 0 9 8 4 0/1131BAD-50- PKR. 3184.8den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmende Ionen implantiert werden, wodurch ein Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet wird, das sich von deröberfläche her erstreckt und innerhalb des HalbleiterkSrpers von einem Gebiet vom ersten Lei-tfähigkeitstyp umgeben ist, wonach im ionen-implantierten Gebiet vom zweiten LeitfHhigkeitstyp ein Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode und im Gebiet vom ersten Leit— fähigkeitstyp mindestens ein weiteres f-chal tur.gse lernen t gebildet wird. 33· Verfahren nach Anspruch 2δ zur Herstellung einer Halbleiterfc vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2S bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass in ein Gebiet eines Halbleiterkörper oder Teiles desselben vom ersten Leitfähigkeitstyp den zweiten Leitfähigkeitstyp bestimmende Ionen implantiert werden, wodurch ein Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet wird, das sich von der Oberfläche her erstreckt und innerhalb des Halbleiterkörper« von einem Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp umgeben ist, wonach im Gebiet vom ersten Leiti'.ähigkeitstyp voreinander getrennte stark dotierte Zonen vom zweiten Leit— fähigkeitstyp angebracht werden, die die Zufluss- und Abflusselektrodenzonen eines ersten Feldeffekttransistors mit. isolierter Torelektrode bilden, und dass im ionen-iraplantierten Gebiet vom zweiten LeitfShXgkeitstyp voneinander getrennte stark dotierte Zonen vom ersten Leitfähigkeitstyp angebracht werden, die die Zufluss- und AbflusEelektrodenzonen eines zweiten Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode bilden, wonach auf der erwähnten Oberfläche eine Isolierschicht angebracht wird, auf der über den TC an algebieten zwischen den Zu- und Abflüsse lek tr öden der beiden Feldeffekttransistoren Torelektroden angebracht werden, wonach die Zu- und Abflusselektroden der beiden Transistoren mit Anechlusaleitern versehen werden«■·'"■ 909840/1 131 ^■**.■■, "'■"■,-■■
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