CH620049A5 - Method for producing an integrated circuit and integrated circuit produced in accordance with the method - Google Patents

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CH620049A5
CH620049A5 CH730976A CH730976A CH620049A5 CH 620049 A5 CH620049 A5 CH 620049A5 CH 730976 A CH730976 A CH 730976A CH 730976 A CH730976 A CH 730976A CH 620049 A5 CH620049 A5 CH 620049A5
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frame
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integrated circuit
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Andrew Gordon Francis Dingwall
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Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung aus einem Grundkörper aus halbleitendem Material eines ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der Grundkörper mindestens einen P-Kanal-Feldeffekttransi-stor mit isoliertem Gate und einen N-Kanal-Feldeffekttransi-stor mit isoliertem Gate sowie eine zwischen den beiden Feldeffekttransistoren liegende Trennzone enthält. Des weiteren betrifft sie eine nach diesem Verfahren hergestellte integrierte Schaltung. The present invention relates to a method for producing an integrated circuit from a base body made of semiconducting material of a first conductivity type, the base body having at least one P-channel field effect transistor with an insulated gate and one N-channel field effect transistor with an insulated gate and one between contains the two field effect transistors lying separation zone. Furthermore, it relates to an integrated circuit produced by this method.

In einer bekannten Ausführungsform werden integrierte Schaltungen, die einen Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate enthalten, aus einem Grundkörper aus halbleitendem Material, üblicherweise aus einem Material des N-Leitfähigkeitstyps hergestellt, das eine Hauptoberfläche aufweist. Well-Zonen vom P-Leitfähigkeitstyp werden angrenzend an diese Oberfläche an örtlich begrenzten Stellen des Substrat-Grundkörpers ausgebildet. N-Kanal-Transistoren werden innerhalb der Abgrenzungen der Well-Zonen erzeugt, und P-Kanal-Transistoren ausserhalb der genannten Well-Zonen. In a known embodiment, integrated circuits containing an insulated gate field effect transistor are made from a base body of semiconducting material, usually a material of the N-conductivity type, which has a main surface. P-type well zones are formed adjacent to this surface at localized locations on the substrate body. N-channel transistors are produced within the boundaries of the well zones, and P-channel transistors outside the well zones mentioned.

Jeder der Transistoren mit einem solchen, bekannten Aufbau enthält eine Sourcezone und eine Drainzone, die durch eine Kanalzone voneinander getrennt sind. Transistoren werden oft gegen Leckeffekte unerwünschter Oberflächeninversionen durch sogenannte Schutzbänder isoliert, die jeden zu isolierenden Transistor umgeben. Wegen der Gefahr des Auftretens von elektrischen Durchschlägen muss zwischen jedem Schutzband und dem Transistor, den es umgibt, ausserhalb der Schutzbänder zwischen aneinander angrenzenden Schutzbändern, Platz freigelassen werden. Dadurch wird sehr viel «Platz» für jeden Transistor benötigt. Somit entstand ein Bedürfnis nach einem Aufbau, durch den eine höhere Schaltkreiskomponentendichte möglich ist als dies bisher der Fall war. Each of the transistors with such a known structure contains a source zone and a drain zone, which are separated from one another by a channel zone. Transistors are often isolated from leakage effects of undesired surface inversions by so-called protective tapes that surround each transistor to be isolated. Because of the risk of electrical breakdowns, space must be left between each protective tape and the transistor that surrounds it, outside the protective tapes between adjacent protective tapes. This means that a lot of «space» is required for each transistor. Thus, there has been a need for a structure that enables a higher circuit component density than was previously possible.

Ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemässen integrierten Schaltung ist die geschlossene Geometrie der darin enthaltenen Transistoren, da diese eine verhältnismässig schmale Drain-Zone besitzen, die von einer rahmenartigen Gate-Struk-tur umgeben ist, welche vorzugsweise vom selbstausrichtenden Typ ist. Die Source eines jeden Transistors ist eine Zone, An important feature of the integrated circuit according to the invention is the closed geometry of the transistors contained therein, since these have a relatively narrow drain zone which is surrounded by a frame-like gate structure, which is preferably of the self-aligning type. The source of each transistor is a zone

welche die rahmenartige Gate-Struktur umgibt. Bei diskreten Transitoren sind Schaltungen mit einem derartigen Aufbau seit einiger Zeit bekannt. Es sind auch integrierte Schaltungen bekannt, bei denen Transistoren mit einer geschlossenen Geometrie verwendet wurden. Für Hochfrequenzbetrieb oder solche Anwendungen, bei denen eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit erforderlich ist, ist die geschlossene Geometrie einer offenen oder linearen Geometrie überlegen, da mit ihr Transistoren herstellbar sind, die eine verhältnismässig kleine Substrat-Drain-Kapazität aufweisen, ein Parameter, der die Arbeitsgeschwindigkeit bekannter Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate und offener Geometrie begrenzt hat. which surrounds the frame-like gate structure. In the case of discrete transistors, circuits with such a structure have been known for some time. Integrated circuits are also known in which transistors with a closed geometry have been used. For high frequency operation or those applications where a high operating speed is required, the closed geometry is superior to an open or linear geometry, since it can be used to produce transistors which have a relatively small substrate drain capacitance, a parameter which makes the operating speed known Has limited field effect transistors with an insulated gate and open geometry.

Diese Nachteile bekannter Ausführungsformen werden bei der integrierten Schaltung vermieden, die nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellt wird. Dieses Verfahren ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet, gemäss welchem eine integrierte Schaltung nach dem Patentanspruch 5 gestaltet ist. These disadvantages of known embodiments are avoided in the integrated circuit which is produced by the method according to the invention. This method is characterized by the features of claim 1, according to which an integrated circuit is designed according to claim 5.

Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen: The subject matter of the invention is described below using an exemplary embodiment and the drawing. In it show:

Fig. 1 im Grundriss einen Teil einer integrierten Schaltung, welcher den Aufbau eines Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate und einem N-Kanal und einem P-Kanal zeigt, 1 is a plan view of part of an integrated circuit, which shows the structure of a field effect transistor with an insulated gate and an N-channel and a P-channel,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1, 2 shows a section along the line 2-2 in FIG. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1, 3 shows a section along the line 3-3 in FIG. 1,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 1, 4 shows a section along the line 4-4 in FIG. 1,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 1, 5 shows a section along the line 5-5 in FIG. 1,

Fig. 6 bis 10 eine Reihe von Schnitten, welche die verschiedenen Schritte des beschriebenen Verfahrens erläutern, und 6 to 10 are a series of sections which explain the different steps of the described method, and

Fig. 11 einen Teilgrundriss einer integrierten Schaltung zur Erläuterung der Art, nach der N-Kanal- und P-Kanal-Transisto-ren zur Ausbildung gewisser Schaltfunktionen miteinander kombiniert werden können. 11 shows a partial floor plan of an integrated circuit to explain the way in which N-channel and P-channel transistors can be combined with one another to form certain switching functions.

Ein Teil der integrierten Schaltung 10 eines Komplementärfeldeffekttransistors mit isoliertem Gate, der die Merkmale der beschriebenen, integrierten Schaltung aufweist, ist in Fig. 1 dargestellt. Die Schaltung 10 enthält einen Grundkörper 12 aus halbleitendem Material, wie zum Beispiel Silizium, das anfänglich nur eine Art von Leitfähigkeit (N-Leitfähigkeit in vorliegendem Beispiel) aufweist, und das eine Oberfläche 14 aufweist (siehe Fig. 2,3,4 und 5). In vorliegendem Beispiel ist der Grundkörper 12 ein massiver Siliziumkörper, aber es können auch andere Arten halbleitenden Materials verwendet werden. Zum Beispiel kann der Grundkörper 12 eine Epitaxialschicht auf einem isolierenden Substrat sein, hergestellt nach der sogenannten Silizium-auf-Saphir-T echnik. A part of the integrated circuit 10 of a complementary field effect transistor with an insulated gate, which has the features of the described integrated circuit, is shown in FIG. 1. The circuit 10 contains a base body 12 made of semiconducting material, such as silicon, which initially has only one type of conductivity (N-conductivity in the present example) and which has a surface 14 (see FIGS. 2, 3, 4 and 5 ). In the present example, the base body 12 is a solid silicon body, but other types of semiconducting material can also be used. For example, the base body 12 can be an epitaxial layer on an insulating substrate, produced using the so-called silicon-on-sapphire technology.

Teile des Grundkörpers 12, und zwar Source-, Drain- und Kanalbezirke im Grundkörper 12, und die Gate-Elektrode auf der Oberfläche 14, legen einen Feldeffekttransistor 16 mit isoliertem Gate und P-Kanal fest, und einen gleichartigen solchen Transistor 18, jedoch mit N-Kanal; dazu gehört noch eine Trennzone 20, die den P-Kanaltransistor 16 vom N-Kanaltransi-stor 18 trennt. Diese verschiedenen Zonen enthalten eine erste rahmenartige Struktur 22, die nachfolgend Schutzgate genannt wird, eine zweite rahmenartige Struktur 24 und eine dritte rahmenartige Struktur 26, die beide nachfolgend Aktivgate genannt werden. Jede dieser Gatestrukturen enthält eine Schicht 28 (Fig. 2 bis 5) aus Isoliermaterial und, auf der Schicht 28, eine Schicht 30 aus leitendem Material. Obwohl die Schichten 28 und 30 bei jeder Gatestruktur von den entsprechenden Schichten in allen anderen rahmenartigen Strukturen getrennt sind, wird der besseren Übersicht halber die gleiche Bezugszahl zu ihrer Bezeichnung verwendet. Parts of the main body 12, namely source, drain and channel regions in the main body 12, and the gate electrode on the surface 14, define a field effect transistor 16 with an insulated gate and P-channel, and a similar transistor 18 of this type, but with N channel; this also includes a separation zone 20 which separates the P-channel transistor 16 from the N-channel transistor 18. These different zones include a first frame-like structure 22, which is hereinafter referred to as a protective gate, a second frame-like structure 24 and a third frame-like structure 26, both of which are hereinafter referred to as an active gate. Each of these gate structures includes a layer 28 (FIGS. 2 through 5) of insulating material and, on layer 28, a layer 30 of conductive material. Although layers 28 and 30 in each gate structure are separated from the corresponding layers in all other frame-like structures, the same reference number is used to designate them for the sake of clarity.

Jede der Gatestrukturen 22,24 und 26 hat eine geschlossene Geometrie. Damit ist gemeint, dass die Gatestrukturen eine Form haben, die der eines geschlossenen Musters mit einer darin angeordneten Öffnung entspricht. Es sind zwar rechtek-kige Strukturen dargestellt, jedoch kann jede andere topolo-gisch geschlossene Form verwendet werden. Die rechteckige Each of the gate structures 22, 24 and 26 has a closed geometry. This means that the gate structures have a shape that corresponds to that of a closed pattern with an opening arranged therein. Rectangular structures are shown, but any other topologically closed form can be used. The rectangular one

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

fo() fo ()

65 65

620 049 620 049

4 4th

Form ist eine bevorzugte Form, da sie für Strukturen integrierter Schaltungen mit verhältnismässig hoher Packungsdichte gut geeignet ist. Shape is a preferred shape because it is well suited for integrated circuit structures with a relatively high packing density.

Das Schutzgate 22 umgibt einen ersten Teil 32 der Oberfläche 14 und ist von einem zweiten Teil 34 der Oberfläche 14 umgeben. Das Aktivgate 24 ist auf dem ersten Teil 32 der Oberfläche 14 angeordnet, und das Aktivgate 26 ist auf dem zweiten Teil 34 der Oberfläche 14 angeordnet. Während das Aktivgate 24 in Fig. 1 in der Mitte des Schutzgates 22 liegend angeordnet ist, ist diese Form nicht erforderlich; in der Praxis kann das Schutzgate 22 in bezug auf das Aktivgate 24 viel länger als dargestellt sein, so dass andere rahmenartige Strukturen, wie das Aktivgate 24 auf dem ersten Teil 32 der Oberfläche 14 angeordnet werden können. Diesbezüglich siehe Fig. 11, deren Aufbau später beschrieben wird. The protective gate 22 surrounds a first part 32 of the surface 14 and is surrounded by a second part 34 of the surface 14. The active gate 24 is arranged on the first part 32 of the surface 14, and the active gate 26 is arranged on the second part 34 of the surface 14. While the active gate 24 in FIG. 1 is arranged lying in the middle of the protective gate 22, this form is not necessary; in practice, the protective gate 22 can be much longer than shown in relation to the active gate 24, so that other frame-like structures, such as the active gate 24, can be arranged on the first part 32 of the surface 14. In this regard, see Fig. 11, the structure of which will be described later.

Eine Well-Zone 36 mit einem zum Leitfähigkeitstyp des Grundkörpers 12 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp - P-Leit-fähigkeit in vorliegendem Beispiel - ist im Grundkörper 12 angrenzend an den ersten Teil 32 der Oberfläche 14 angeordnet. Eine Zone 38 mit N+-Leitfähigkeit ist innerhalb der P-Well-Zone 36, benachbart zu einem Teil der Oberfläche 14 angeordnet, die vom Aktivgate 24 umgeben ist. Eine weitere Zone 40 vom N+-Leitfähigkeitstyp ist innerhalb der P-Well-Zone 36, benachbart zu einem Teil der Oberfläche 14 angeordnet, der das Aktivgate 24 umgibt. Die Zonen 38 und 40 legen die Enden einer Kanalzone 41 des Transistors 18 fest. A well zone 36 with a conductivity type opposite to the conductivity type of the base body 12 - P-conductivity in the present example - is arranged in the base body 12 adjacent to the first part 32 of the surface 14. A zone 38 with N + conductivity is located within the P-well zone 36, adjacent to a portion of the surface 14 that is surrounded by the active gate 24. Another N + conductivity type zone 40 is located within P-well zone 36 adjacent to a portion of surface 14 that surrounds active gate 24. Zones 38 and 40 define the ends of a channel zone 41 of transistor 18.

Eine Zone 42 vom P+-Leitfähigkeitstyp ist im Grundkörper 12 bei dem Teil der Oberfläche 14 angeordnet, der vom Aktivgate 26 umgeben ist, und eine weitere Zone 44 vom P+-Leitfä-higkeitstyp ist im Grundkörper 12 bei dem Teil der Oberfläche 14 angeordnet, der das Aktivgate 26 umgibt. Die Zonen 42 und 44 legen die Enden einer Kanalzone des Transistors 16 fest. A zone 42 of the P + conductivity type is arranged in the base body 12 at the part of the surface 14 which is surrounded by the active gate 26, and a further zone 44 of the P + conductivity type is arranged in the base body 12 at the part of the surface 14 which surrounds the active gate 26. Zones 42 and 44 define the ends of a channel zone of transistor 16.

Gemäss dem Verfahren zur Herstellung der integrierten Schaltung 10, bei dem die Selbstausrichttechnik angewendet wird, hat jede der Gatestrukturen 22,24 und 26 eine innere periphere Grenzschicht und eine äussere periphere Grenzschicht. Der besseren Übersicht halber sind die äusseren peripheren Grenzschichten der Gatestrukturen mit der Überweisungszahl 46, die inneren mit 48 bezeichnet. Jede der Zonen 38,40,42 und 44 hat eine Oberflächenzwischengrenzschicht, die im wesentlichen direkt anderen, inneren beziehungsweise äusseren, peripheren Grenzschichten einer Gate-Struktur benachbart ist. According to the method of manufacturing the integrated circuit 10 using the self-alignment technique, each of the gate structures 22, 24 and 26 has an inner peripheral boundary layer and an outer peripheral boundary layer. For the sake of clarity, the outer peripheral boundary layers of the gate structures are designated with the transfer number 46, the inner ones with 48. Each of zones 38, 40, 42, and 44 has an intermediate surface boundary layer that is substantially directly adjacent to other, inner and outer, peripheral boundary layers of a gate structure, respectively.

Eine Kontaktanordnung, die aus einem Abschnitt des ersten Teils 32 der Oberfläche 14 besteht, ist zur Ausbildung eines ohmschen Kontaktes zur Well-Zone 36 vorgesehen. In vorliegendem Beispiel besteht diese Kontaktanordnung aus einer Zone 50 mit P+-Leitfähigkeit mit einer Dotierdichte, die höher als die Dotierdichte der Well-Zone 36 ist. Die Zone 50 ist beim Abschnitt des ersten Teiles 32 der Oberfläche 14 angeordnet, der zwischen dem Schutzgate 22 und dem Aktivgate 24 liegt. In vorliegendem Beispiel umgibt, obwohl nicht erforderlich, die Zone 50 die Zone 40. A contact arrangement consisting of a section of the first part 32 of the surface 14 is provided to form an ohmic contact to the well zone 36. In the present example, this contact arrangement consists of a zone 50 with P + conductivity with a doping density that is higher than the doping density of the well zone 36. The zone 50 is arranged at the portion of the first part 32 of the surface 14 which lies between the protective gate 22 and the active gate 24. In the present example, although not required, zone 50 surrounds zone 40.

Eine Isolierschicht 52 ist im wesentlichen über der ganzen Oberfläche der integrierten Schaltung 10 angeordnet und hat Öffnungen 54 zur Kontaktierung der verschiedenen Zonen und leitenden Schichten. Die Schicht 52 kann zum Beispiel auf chemischem Wege in Dampfform niedergeschlagenem Glas bestehen. An insulating layer 52 is arranged essentially over the entire surface of the integrated circuit 10 and has openings 54 for contacting the various zones and conductive layers. Layer 52 can be chemically vaporized glass, for example.

Ein Teil eines Sourcesubstratleiters 56 ragt durch die Öffnung 54 zur Kontaktgabe mit sowohl der P+-Zone 50 als auch der N+-Zone 40. Ein Teil eines Drainleiters 58 ragt durch die Öffnung 54 zur Kontaktgabe mit der Zone 38. Ein Gateleiter 60 ragt durch die Öffnung 54 zur Kontaktgabe mit der leitenden Schicht 30 des Aktivgates 24. Ein Drainleiter 62 kontaktiert die Zone 42 des Transistors 16. Ein Gateleiter 64 kontaktiert die leitende Schicht 30 des Aktivgates 26, und ein Sourceleiter 66 steht mit der Zone 44 in Kontakt. Part of a source substrate conductor 56 extends through opening 54 for contacting both P + zone 50 and N + zone 40. Part of a drain conductor 58 projects through opening 54 for contacting zone 38. A gate conductor 60 projects through Opening 54 for contacting the conductive layer 30 of the active gate 24. A drain conductor 62 contacts the zone 42 of the transistor 16. A gate conductor 64 contacts the conductive layer 30 of the active gate 26, and a source conductor 66 is in contact with the zone 44.

Das Schutzgate 22 trennt den Transistor 16 vom Transistor The protective gate 22 separates the transistor 16 from the transistor

18. Beim Betrieb der Schaltung kann dieses Gate als dauernd sperrendes Gate betrachtet werden. Zur Herstellung dieses Zustandes muss die Schicht aus leitendem Material 30 im Schutzgate 22 mit der P+-Zone 44 elektrisch verbunden werden. Wie in den Fig. 1 und 5 dargestellt, besteht diese Verbindung aus einem Leiter 68, der durch das Fenster 54 ragt zur Kontaktgabe mit dem Schutzgate 22 und der Zone 44. 18. When the circuit is operating, this gate can be regarded as a permanently blocking gate. To produce this state, the layer of conductive material 30 in the protective gate 22 must be electrically connected to the P + zone 44. As shown in FIGS. 1 and 5, this connection consists of a conductor 68 which projects through the window 54 for contacting the protective gate 22 and the zone 44.

Die verschiedenen, in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Leiter verbinden nicht die Transistoren 16 und 18 miteinander, um bestimmte Schaltkreisfunktionen zu verwirklichen. Denn der hier beschriebene Aufbau ist allgemein auf viele verschiedene Arten von Schaltkreisen anwendbar. Änderungen des Aufbaus und Beispiele, wie ein derartig geänderter Aufbau zu verschiedenen Schaltungskonfigurationen verbunden werden kann, werden später in Verbindung mit Fig. 11 beschrieben. Vorher jedoch wird das erfindungsgemässe Verfahren beschrieben. The various conductors shown in Figs. 1 through 5 do not connect transistors 16 and 18 to achieve certain circuit functions. Because the structure described here is generally applicable to many different types of circuits. Structure changes and examples of how such a modified structure can be connected to various circuit configurations will be described later in connection with FIG. 11. However, the method according to the invention is first described.

Anhand der Fig. 6 bis 10 wird eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens beschrieben, insbesondere dessen Anwendung unter Verwendung eines Halbleitergrundkörpers mit Sub-stratanschluss. Der bessern Übersichtlichkeit halber sind in den Fig. 6 bis 10 nur die in der Schnittebene liegenden Teile dargestellt, die dahinterliegenden sind nicht eingezeichnet. A preferred embodiment of the method is described with reference to FIGS. 6 to 10, in particular its use using a semiconductor base body with a substrate connection. For the sake of clarity, only the parts lying in the sectional plane are shown in FIGS. 6 to 10, those behind are not shown.

In vorliegendem Beispiel beginnt das Verfahren mit der Bereitstellung eines Halbleiter-Grundkörpers 12 aus Silizium mit N-Leitfähigkeit, der eine Oberfläche 14 hat. Im ersten Schritt wird die Isolierschicht 28 auf der Oberfläche 14 wachsen gelassen. Dies wird vorzugsweise durch Erwärmen des Grundkörpers 12 auf eine Temperatur von etwa 875 °C in einer Dampf-Atmosphäre und einer kleinen Menge HCl-Gas während einer Zeit durchgeführt, die ausreicht, um die Schicht 28 bis auf eine Dicke von etwa 1000 Â anwachsen zu lassen. In the present example, the method begins with the provision of a semiconductor base body 12 made of silicon with N conductivity, which has a surface 14. In the first step, the insulating layer 28 is grown on the surface 14. This is preferably done by heating the body 12 to a temperature of about 875 ° C in a steam atmosphere and a small amount of HCl gas for a time sufficient to allow the layer 28 to grow to a thickness of about 1000 Â to let.

Nach dem Ende des Wachsens der Isolierschicht 28 wird der Grundkörper 12 in einen Niederschlagsreaktor eingeführt, in welchem die Schicht 30 aus leitendem Material, vorzugsweise polykristallinem Silizium, darauf niedergeschlagen wird. Hierfür können alle bekannten Niederschlagsverfahren verwendet werden, vorzugsweise die thermische Abbaureaktion von Silan (SiRi). Der Vorgang wird während einer Zeit durchgeführt, die ausreicht, damit die Schicht 30 auf eine Dicke von etwa 3000 Â anwächst. Unter Verwendung herkömmlicher photolithographischer Techniken, werden mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Photomaske Teile der Schicht 30 weggeätzt, so dass die rahmenartigen Gatestrukturen 22,24 und 26 ausgebildet werden (siehe Fig. 7). After the end of the growth of the insulating layer 28, the base body 12 is introduced into a precipitation reactor in which the layer 30 of conductive material, preferably polycrystalline silicon, is deposited thereon. All known precipitation processes can be used for this, preferably the thermal degradation reaction of silane (SiRi). The process is carried out for a time sufficient for layer 30 to grow to a thickness of approximately 3000 Â. Using conventional photolithographic techniques, portions of the layer 30 are etched away using a photomask (not shown) so that the frame-like gate structures 22, 24 and 26 are formed (see FIG. 7).

Der nächste Schritt besteht darin, eine Schicht Photoresist (Fig. 8) auf der Oberfläche des Grundkörpers 12 niederzuschlagen, und, mit Hilfe einer zweiten Photomaske, eine Photoresist-schicht in einem solchen Muster aufzubringen, dass dadurch die Grenzen der P-Well-Zone 36 festgelegt werden. Zu beachten ist, dass die Grenzen 72 der Photoresistschicht 70 innerhalb der Innenkanten der Schicht 48 im Schutzgate 22 liegen. Der Grund dafür wird bei den nachfolgenden Schritten beschrieben. The next step is to deposit a layer of photoresist (FIG. 8) on the surface of the base body 12 and, using a second photomask, to apply a layer of photoresist in such a pattern that this delimits the boundaries of the P-well zone 36 can be set. It should be noted that the boundaries 72 of the photoresist layer 70 lie within the inner edges of the layer 48 in the protective gate 22. The reason for this is described in the following steps.

Der Grundkörper 12 wird mit der Photoresistschicht 70 in eine Ionendosiervorrichtung eingeführt, und Bor wird mit genügend hoher Energie eindotiert, so dass es sowohl durch das polykristalline Material 30 des Aktivgates 24 als auch durch die Gateoxidschicht 28 dringt. Die Ioneneindotierung ist in Fig. 8 schematisch durch eine Reihe von Pfeilen angedeutet. Als Ergebnis wird eine Zone 36S im Körper 12 unterhalb des Aktivgates 24 und unterhalb eines Teiles der Oberfläche 14 erhalten, der das Aktivgate 24 umgibt, und eines anderen Teiles, der vom Aktivgate 24 umgeben ist. The base body 12 is introduced with the photoresist layer 70 into an ion dosing device, and boron is doped in with sufficient energy so that it penetrates both through the polycrystalline material 30 of the active gate 24 and through the gate oxide layer 28. The ion doping is indicated schematically in FIG. 8 by a series of arrows. As a result, a zone 36S is obtained in the body 12 below the active gate 24 and below a part of the surface 14 which surrounds the active gate 24 and another part which is surrounded by the active gate 24.

Die Photoresistschicht wird nach dem Ioneneindotier-schritt nicht entfernt, und im nächsten Schritt wird das Kristall-plättchen in ein Lösungsmittel für Siliziumdioxid, wie zum Beispiel gepuffertes HF gegeben, um jene Teile der Schicht 28 zu entfernen, die nicht entweder vom Photoresist oder dem poly5 The photoresist layer is not removed after the ion doping step, and in the next step, the crystal wafer is placed in a solvent for silicon dioxide, such as buffered HF, to remove those parts of the layer 28 that are not either the photoresist or the poly5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

bO bO

b5 b5

5 5

620049 620049

kristallinen Silizium 30 des Aktivgates 24 bedeckt sind. Das Ergebnis dieses Schrittes ist, nach der anschliessenden Entfernung des Photoresists, in Fig. 9 dargestellt, welche Figur auch den nächsten Schritt des Verfahrens erläutert. crystalline silicon 30 of the active gate 24 are covered. The result of this step, after the subsequent removal of the photoresist, is shown in FIG. 9, which figure also explains the next step of the method.

Dieser besteht nach dem Entfernen der Photoresistschicht 70 darin, die Donatoren in der Zone 36S anders zu verteilen, und zwar zwecks Ausbildung der P-Well-Zone 36 durch Erwärmen des Zwischenprodukts auf eine Temperatur von etwa 1200 °C während rund 20 Stunden. Nach Beendigung der Eindotierdiffusion in die P-Well-Zone 36, besteht der nächste Schritt des Verfahrens darin, Phosphor in den Grundkörper 12 durch dessen unmaskierte Flächenteile gemäss Darstellung in Fig. 9 einzudiffundieren, um die N+-Zonen 38 und 40 herzustellen. Dieser Schritt wird auf herkömmliche Weise durchgeführt, und das Ergebnis ist die Diffusion des Phosphors in das polykristalline Material der leitenden Schicht 30. After the removal of the photoresist layer 70, this consists of distributing the donors in the zone 36S differently, namely in order to form the P-well zone 36 by heating the intermediate product to a temperature of about 1200 ° C. for about 20 hours. After the end of the doping diffusion into the P-well zone 36, the next step of the method is to diffuse phosphorus into the base body 12 through its unmasked surface parts, as shown in FIG. 9, in order to produce the N + zones 38 and 40. This step is carried out in a conventional manner, and the result is the diffusion of the phosphor into the polycrystalline material of the conductive layer 30.

Ohne Verwendung einer zusätzlichen Photomaske zu diesem Zeitpunkt, wird die halbfertige integrierte Schaltung 10 mit einem Lösungsmittel für Siliziumdioxid kontaktiert, um jene verbliebenen Teile der Schicht 28 zu entfernen, die nicht vom polykristallinen Siliziummaterial der verschiedenen Gate-Strukturen bedeckt sind. Durch diesen Schritt wird deshalb die Herstellung der Gates 22,24 und 26 vollendet. Without using an additional photomask at this time, the semi-finished integrated circuit 10 is contacted with a solvent for silicon dioxide in order to remove those remaining parts of the layer 28 which are not covered by the polycrystalline silicon material of the various gate structures. This step therefore completes the manufacture of gates 22, 24 and 26.

Der nächste Schritt besteht darin auf herkömmliche Weise Bor in die unabgedeckten Teile der Oberfläche 14 einzudiffundieren. Das Ergebnis dieses Schritts ist in Fig. 10 dargestellt. Nach der Bordiffusion, sind P+-Zonen 42,44 und 50 entstanden. Bor wird auch in Teile der N+-Zonen eindiffundiert, die während dieses Schritts frei liegen, und die Konzentration des Donators in dieser Zone 40 sollte ausreichend hoch sein, das heisst an die 1021 Atome/cm3, so dass dieses Material durch die Bordiffusion nicht in ein solches vom P-Leitfähigkeitstyp umgewandelt wird. The next step is to diffuse boron into the uncovered portions of surface 14 in a conventional manner. The result of this step is shown in Fig. 10. After on-board diffusion, P + zones 42, 44 and 50 were created. Boron is also diffused into parts of the N + zones that are exposed during this step, and the concentration of the donor in this zone 40 should be sufficiently high, i.e. around 1021 atoms / cm3, so that this material does not enter through the boron diffusion one of the P conductivity type is converted.

Im nächsten Schritt wird der Glasüberzug 52 aufgebracht. Dies kann auf jede gangbare Art durchgeführt werden, vorzugsweise aber durch ein chemisches Dampfausfällverfahren. Die Endschritte des Verfahrens sind herkömmlicher Art; dabei wird eine dritte und vierte Photomaske verwendet. Die dritte Photomaske dient zur Ausbildung der Öffnungen 54 im Glasüberzug 52. Danach wird eine zusammenhängende Aluminiumschicht auf der Oberfläche niedergeschlagen, und die vierte Photomaske wird zur Ausbildung der verschiedenen Leiter 56, 58 usw. verwendet. Die Herstellung der integrierten Schaltung ist damit beendet. In the next step, the glass coating 52 is applied. This can be done in any viable way, but preferably by a chemical vapor precipitation process. The final steps of the process are conventional; a third and fourth photomask are used. The third photomask is used to form the openings 54 in the glass coating 52. A continuous layer of aluminum is then deposited on the surface, and the fourth photomask is used to form the various conductors 56, 58, etc. The manufacture of the integrated circuit is thus ended.

Bei diesem Herstellungsverfahren ist die Kontaktierung der Oberseite des Schaltungsplättchens mit dem Material des Grundkörpers 12 schwierig. Der Grund dafür ist, dass alle N+-diffundierten Teile von einer P-Well-Zone umgeben sind und somit ein Kontakt zum Substrat ohne einen zwischengeschobenen PN-Übergang nicht möglicht ist. Ein Kontakt zum Körper 12 kann jedoch direkt auf der (nicht dargestellten) Rückseite des Halbleiterkristallplättchens hergestellt werden. In this manufacturing method, the contacting of the upper side of the circuit board with the material of the base body 12 is difficult. The reason for this is that all N + -diffused parts are surrounded by a P-well zone and thus contact with the substrate is not possible without an interposed PN junction. However, contact with the body 12 can be made directly on the rear side (not shown) of the semiconductor crystal wafer.

Es ist möglich integrierte Schaltungen, für die die hier beschriebene Viermaskentechnik entwickelt wurde, durch ein einfacheres Verfahren unter Verwendung von fünf Photomaskierschritten herzustellen. In den fünf Photomaskierschritten wird die Well-Zone 36 auf herkömmliche Weise vor dem ersten Schritt des oben beschriebenen Vorgangs gebildet. Die N+-Zonen 38 und 40 werden dann mit dem Verfahren in geeigneten Zeitpunkten durch Photomaskierschritte hergestellt, und zwar durch Verwendung einer Maske, die so aufgebaut ist, dass sowohl die Fläche der Well-Zone 36 frei liegt als auch mindestens ein zusätzlicher Flächenteil ausserhalb der Well-Zone 36, in den Phosphor eindiffundiert werden kann. Der übrige Teil des Herstellungsvorganges ist gleich. Die Vorteile des Fünf-photomaskenverfahrens sind: ein Dotieren mit Bor hoher Energie ist nicht erforderlich, der Kontakt zum N-Substrat kann auf herkömmliche Weise über eine (nicht dargestellte) N+-Zone gemacht werden, und die N+-Schicht, die nicht mehr länger mit den diffundierenden Quellen identisch sein muss, kann als Kanalsperre, diffundierte Stromzuführungsschiene usw. verwendet werden. It is possible to manufacture integrated circuits for which the four-mask technique described here was developed by a simpler method using five photomasking steps. In the five photomasking steps, well zone 36 is conventionally formed prior to the first step in the process described above. The N + zones 38 and 40 are then produced by the method at suitable points in time by photomasking steps, using a mask which is constructed in such a way that both the area of the well zone 36 is exposed and at least one additional area outside the area Well zone 36 into which phosphorus can be diffused. The rest of the manufacturing process is the same. The advantages of the five-photomask process are: doping with high energy boron is not required, contact with the N substrate can be made in a conventional manner via an N + zone (not shown), and the N + layer, which is no longer must be identical to the diffusing sources, can be used as a channel lock, diffused power supply rail, etc.

Fig. 11 zeigt beispielsweise, wie Transistoren die gemäss dem oben beschriebenen Aufbau und Verfahren hergestellt wurden, miteinander zur Ausführung bestimmter logischer Schaltungsfunktionen verbunden werden können. Der in Fig. 11 dargestellte Aufbau ist ein Grundrissausschnitt der integrierten Schaltung 74. Die Teile der Logikschaltung sind ein NICHT-Glied 75, das im oberen Teil der Figur dargestellt ist, ein Übertragungsglied 76, das im mittleren Teil der Figur dargestellt ist, und ein NAND-Glied 78, das im unteren Teil der Figur dargestellt ist. 11 shows, for example, how transistors which have been produced in accordance with the structure and method described above can be connected to one another in order to carry out certain logic circuit functions. 11 is a plan view of the integrated circuit 74. The parts of the logic circuit are a NOT gate 75 shown in the upper part of the figure, a transmission link 76 shown in the middle part of the figure, and one NAND gate 78, which is shown in the lower part of the figure.

Die in Fig. 11 dargestellte Logikschaltung enthält mindestens einen N-Kanaltransistor und einen P-Kanaltransistor. In der dargestellten Ausführungsform gibt es eine P-Well-Zone, die wie die P-Well-Zone 36 aufgebaut ist und innerhalb der Grenzschichten eines Schutzgates 80 liegt, das zum Trennen aller N-Kanaltransistoren von allen P-Kanaltransistoren dient. Bei der Innengrenzschicht des Schutzgates 80 in Fig. 11 ist eine P+-Zone 82 erkennbar, die der P+-Zone 50 in Fig. 1 entspricht. Eine planare N+-Zone 84 ist innerhalb der P+-Zone 82 angeordnet. Beide Zonen, nämlich die P+-Zone 82 und die N+-Zone 84 werden von einem Leiter 85 kontaktiert, der sie mit einer Quelle verhältnismässig niedriger Spannung Vss verbindet. Diese Verbindung wird auch zur P-Well-Zone des Aktivgates 74 über die Zone 82 gemacht. The logic circuit shown in FIG. 11 contains at least one N-channel transistor and one P-channel transistor. In the illustrated embodiment, there is a P-well zone, which is constructed like the P-well zone 36 and lies within the boundary layers of a protective gate 80, which is used to separate all N-channel transistors from all P-channel transistors. A P + zone 82 can be seen in the inner boundary layer of the protective gate 80 in FIG. 11, which corresponds to the P + zone 50 in FIG. 1. A planar N + zone 84 is arranged within the P + zone 82. Both zones, namely the P + zone 82 and the N + zone 84 are contacted by a conductor 85, which connects them to a source of relatively low voltage Vss. This connection is also made to the P-well zone of the active gate 74 via the zone 82.

Ausserhalb der Grenzschichten oder Abgrenzungen des Schutzgates 80 ist eine planare P+-Sourcezone 86 angeordnet. Ein Leiter 88 ist mit dem Schutzgate 80 und mit der planaren Quellenzone 86 verbunden. Er kann auch mit einer Klemme verhältnismässig hohen Potentials VDd verbunden werden. A planar P + source zone 86 is arranged outside the boundary layers or boundaries of the protective gate 80. A conductor 88 is connected to the protection gate 80 and to the planar source zone 86. It can also be connected to a terminal of relatively high potential VDd.

Das NICHT-Glied 75 enthält einen N-Kanaltransistor 90 und einen P-Kanaltransistor 92. Die Quelle des N-Kanaltransi-stors 90 wird von der planaren N+-Sourcezone 84 gebildet. Das Gate 94 des Transistors hat eine rahmenartige Struktur ähnlich zu den anderen rahmenartigen Strukturen. Der Drain des Transistors 90 wird von einer Zone 96 vom N+-Leitfähigkeitstyp innerhalb des Gates 94 gebildet. Die Quelle des P-Kanaltransi-stors 92 ist die P+-Sourcezone 86. Der Transistor 92 hat ein Gate 98 und einen Drain 99 vom P+-Leitfähigkeitstyp. Ein Leiter 100 verbindet das Gate 94 mit dem Gate 98 der Transistoren 90 bzw. 92 und kann an eine mit A bezeichnete Eingangsklemme angeschlossen sein. Ein Leiter 102 verbindet den Drain 96 mit dem Drain 99 der Transistoren 90 bzw. 92 und kann an eine Ausgangsklemme Ä angeschlossen sein. Die Arbeitsweise des NICHT-Gliedes 75 ist gleich wie die Arbeitsweise bekannter NICHT-GIieder des CMOS-Typs. The NON gate 75 includes an N-channel transistor 90 and a P-channel transistor 92. The source of the N-channel transistor 90 is formed by the planar N + source zone 84. The gate 94 of the transistor has a frame-like structure similar to the other frame-like structures. The drain of transistor 90 is formed by a region 96 of the N + conductivity type within gate 94. The source of the P-channel transistor 92 is the P + source zone 86. The transistor 92 has a gate 98 and a drain 99 of the P + conductivity type. A conductor 100 connects the gate 94 to the gate 98 of the transistors 90 and 92 and can be connected to an input terminal labeled A. A conductor 102 connects the drain 96 to the drain 99 of the transistors 90 and 92 and can be connected to an output terminal A. The operation of the NON gate 75 is the same as the operation of known CMOS type NON gate.

Das Übertragungsglied 76 enthält zwei Transistoren 104 und 106. Von besonderer Bedeutung bei der beschriebenen Schaltung ist, dass es dank der bei ihrer Herstellung angewendeten Technik möglich ist, die Transistoren 104,106 von den anderen Transistoren zu trennen, nämlich von deren N+-Sour-cezone 84 oder der P+-Sourcezone 86. Dies erfolgt dadurch, dass der Transistor 104 von einem Trenngate 108 umgeben und mit einem Leiter 109 versehen wird, der das Gate 108 mit der Zone 84 verbindet, um die Zone unter dem Gate 108 dauernd im Sperrzustand zu halten. Somit ist eine weitere Zone 110 vom N+-Leitfähigkeitstyp vorhanden, die sich im Betrieb des Gate 108 ergibt, und die Zone 110 bildet die Sourcezone für den Transistor 104. Das Gate des Transistors 104 wird von einem Gate 112 gebildet und dessen Drain ist eine darin angeordnete N+-Zone 114. The transmission element 76 contains two transistors 104 and 106. Of particular importance in the circuit described is that, thanks to the technology used in its manufacture, it is possible to separate the transistors 104, 106 from the other transistors, namely from their N + source zone 84 or P + source zone 86. This is done by surrounding transistor 104 with a isolation gate 108 and providing a conductor 109 that connects gate 108 to zone 84 to keep the zone under gate 108 permanently off . Thus, there is another N + conductivity type zone 110 that results from the operation of gate 108, and zone 110 forms the source zone for transistor 104. The gate of transistor 104 is formed by a gate 112 and its drain is one therein arranged N + zone 114.

Ein Trenngate 115, das dem Trenngate 108 gleichwertig ist, umgibt den Transistor 106 und legt eine weitere P+-Zone 117 fest, welche die Source des Transistors 106 bildet. Das Gate des Transistors 106 wird vom Gate 118 gebildet, und der Drain des A separation gate 115, which is equivalent to the separation gate 108, surrounds the transistor 106 and defines a further P + zone 117, which forms the source of the transistor 106. The gate of transistor 106 is formed by gate 118 and the drain of the

5 5

II) II)

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

eo b5 eo b5

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Transistors 106 ist die darin liegende P+-Zone 120. Ein Leiter 116 verbindet das Schutzgate 115 mit der P+-Sourcezone 86, um die Zone unter dem Gate 115 im dauernd gesperrten Zustand zu halten. Transistor 106 is the P + zone 120 therein. A conductor 116 connects the protection gate 115 to the P + source zone 86 to keep the zone under the gate 115 in the permanently blocked state.

Ein Leiter 122 ist mit dem Gate 112 des Transistors 104 verbunden und kann mit einer Klemme der integrierten Schaltung verbunden werden, um ein Steuersignal an einer Klemme B des Gates 112 abzugreifen. Ein Leiter 124 ist dem Gate 118 des Transistors 106 zugeordnet und dazu bestimmt mit einer Klemme der integrierten Schaltung zum Anlegen eines Steuersignals Ë verbunden zu werden, dessen Polarität entgegengesetzt zur Polarität des an den Leiter 122 angelegten Steuersignals ist. Ein Eingangssignalleiter 126 ist mit den entsprechenden Sourcezonen 110 und 117 verbunden. Diese Anordnung funktioniert wie ein komplementäres Übertragungsgate und ähnlich wie Übertragungsglieder des bekannten CMOS-Typs. A conductor 122 is connected to the gate 112 of the transistor 104 and can be connected to a terminal of the integrated circuit in order to tap a control signal at a terminal B of the gate 112. A conductor 124 is assigned to the gate 118 of the transistor 106 and is intended to be connected to a terminal of the integrated circuit for applying a control signal Ë, the polarity of which is opposite to the polarity of the control signal applied to the conductor 122. An input signal conductor 126 is connected to the corresponding source zones 110 and 117. This arrangement works like a complementary transmission gate and similar to transmission elements of the known CMOS type.

Am NAND-Glied 78 wird demonstriert, wie mit der beschriebenen Technik Transistoren in Serie und parallel geschaltet werden können. Das NAND-Glied 78 besteht aus zwei N-Kanaltransistoren 130 und 132, deren Source- und Drain-Leitungskanäle gemäss nachfolgender Beschreibung in Serie geschaltet sind, und zwei P-Kanaltransistoren 134 und 136, deren Source-und Drain-Leitungskanäle parallel geschaltet sind. Die N+-Sourcezone 84 bildet die Source des Transistors 130. Das Gate des Transistors 130 wird von einer Struktur 138 gebildet, die, gleich den anderen rahmenartigen Strukturen, eine Zone 140 mit N+-Leitfähigkeit umgibt. Diese letztere Zone 140 bildet einen gemeinsamen Drain für den Transistor 130 und die Source für den Transistor 132. Der Transistor 132 hat ein Gate 142 und einen Drain 144, der von einer N+-Zone innerhalb des Gates 142 gebildet wird. Der Transistor 134 hat eine Source, die von der P+-Sourcezone 86 gebildet wird, ein Gate 146 und eine P+-Drainzone 148. In ähnlicher Weise hat der Transistor 136 eine Source, die von der P+-Sourcezone 86, einem Gate 150 und einer P+-Drainzone 152 gebildet ist. The NAND link 78 demonstrates how transistors can be connected in series and in parallel using the technology described. The NAND gate 78 consists of two N-channel transistors 130 and 132, the source and drain line channels of which are connected in series as described below, and two P-channel transistors 134 and 136, the source and drain line channels of which are connected in parallel. The N + source zone 84 forms the source of the transistor 130. The gate of the transistor 130 is formed by a structure 138 which, like the other frame-like structures, surrounds a zone 140 with N + conductivity. This latter zone 140 forms a common drain for transistor 130 and the source for transistor 132. Transistor 132 has a gate 142 and a drain 144, which is formed by an N + zone within gate 142. Transistor 134 has a source formed by P + source region 86, a gate 146, and a P + drain region 148. Similarly, transistor 136 has a source formed by P + source region 86, a gate 150, and one P + drain zone 152 is formed.

Ein Leiter 154 verbindet das Gate 138 des Transistors 130 mit dem Gate 150 des Transistors 136 und kann an eine mit C bezeichnete Klemme der Bauelementeinheit angeschlossen werden. Ein Leiter 156 verbindet den Drain 144 des Transistors 132 mit dem Drain 148 des Transistors 134 und dem Drain 152 des Transistors 136. Er bildet den Ausgangssignalleiter für dieses NAND-Glied und ist mit C.D beschriftet. Ein Leiter 158 ist mit dem Gate 142 des Transistors 132 und mit dem Gate 146 des Transistors 134 verbunden. Er kann an eine mit D bezeichnete Klemme der Bauelementeinheit angeschlossen werden. A conductor 154 connects the gate 138 of the transistor 130 to the gate 150 of the transistor 136 and can be connected to a terminal labeled C of the component unit. A conductor 156 connects the drain 144 of the transistor 132 to the drain 148 of the transistor 134 and the drain 152 of the transistor 136. It forms the output signal conductor for this NAND gate and is labeled C.D. A conductor 158 is connected to the gate 142 of transistor 132 and to the gate 146 of transistor 134. It can be connected to a terminal labeled D on the component unit.

Im Betrieb des NAND-Gliedes 78 wird, wenn an beiden Klemmen C und D hohes Potential, das heisst das Potential VDD angelegt ist, der Transistor 132 leiten, und beide Transistoren 134 und 136 werden sperren. In diesem Falle wird das an der Ausgangsklemme C.D auftretende Signal im wesentlichen gleich Vss sein. Wenn an beide Klemmen C und D ein niedriges Signal, das heisst Vss, angelegt wird, werden die Transistoren 130 und 132 gesperrt, die Transistoren 134 und 136 sind dagegen leitend, so dass das an der Klemme C.D auftretende Ausgangssignal im wesentlichen gleich VDd ist. Wenn an C hohes Potential und an D niedriges Potential angelegt wird, leitet der In operation of the NAND gate 78, when a high potential, that is to say the potential VDD, is applied to both terminals C and D, the transistor 132 will conduct and both transistors 134 and 136 will block. In this case the signal appearing at the output terminal C.D will be substantially equal to Vss. When a low signal, i.e. Vss, is applied to both terminals C and D, transistors 130 and 132 are blocked, transistors 134 and 136, on the other hand, are conductive, so that the output signal occurring at terminal C.D is essentially equal to VDd. If high potential is applied to C and low potential is applied to D, the

Transistor 130; der Transistor 132 wird gesperrt. In diesem Zustand tritt am Ausgang C.D auch das Potential VDD auf. Wenn an D ein hohes und an C ein niedriges Potential angelegt wird, wird der Transistor 130 gesperrt und der Transistor 132 leitet, der Transistor 134 ist gesperrt und der Transistor 136 leitet, weshalb an C.D auch das Ausgangssignal VDD auftritt. Es gibt somit nur einen logischen Zustand, bei dem am Ausgang C.D das Signal Vss auftritt: dies ist dann der Fall, wenn sowohl an C und D das Potential VDo angelegt wird. Anders gesagt, dieser Schaltkreis verhält sich wie ein logisches NAND-Glied. Transistor 130; transistor 132 is turned off. In this state, the potential VDD also occurs at the output C.D. If a high potential is applied to D and a low potential is applied to C, transistor 130 is blocked and transistor 132 conducts, transistor 134 is blocked and transistor 136 conducts, which is why the output signal VDD also occurs at C.D. There is therefore only one logical state in which the signal Vss occurs at the output C.D. This is the case when the potential VDo is applied to both C and D. In other words, this circuit behaves like a logic NAND gate.

Auch andere Logikfunktionen können mit dieser Technik verwirklicht werden. Sie werden hier nicht beschrieben, da ihr Aufbau für Fachleute, die sich mit vorliegender Beschreibung vertraut gemacht haben, ganz offensichtlich ist. Es können mehrere Transistoren auf die gleiche Art wie die Transistoren 130 und 132 dadurch in Serie geschaltet werden, dass die Gates dieser Transistoren mit einem zusätzlichen nicht dargestellten Gate umgeben werden, aber es gibt insofern eine Grenze für diese Technik, als jeder in Serie geschaltete Transistor breiter als der Transistor ist, den er umgibt, so dass der Gegenwirkleit-wert der verschiedenen Transistoren unterschiedlich ist. Bei den meisten Schaltungen sind aber grosse Abweichungen des Gegenwirkleitwertes der darin verwendeten Transistoren unerwünscht. Other logic functions can also be implemented with this technique. They are not described here because their structure is quite obvious to those skilled in the art who have become familiar with the present description. Multiple transistors can be connected in series in the same way as transistors 130 and 132 by surrounding the gates of these transistors with an additional gate, not shown, but there is a limit to this technique in that each transistor connected in series is wider than the transistor it surrounds, so that the counter conductance of the different transistors is different. In most circuits, however, large deviations in the conductance of the transistors used therein are undesirable.

Der hier beschriebene Aufbau und das hier beschriebene Verfahren weisen mehrere Vorteile gegenüber der bekannten CMOS-Technik auf. Die integrierte Schaltung benötigt keine Schutzbänder zum Trennen der darin enthaltenen Schaltelemente oder Zonen. Deshalb ist es nicht erforderlich, für die Schutzbänder Platz zu reservieren. Daher kann die Packungsdichte gegenüber integrierten Schaltungen, die in der CMOS-Technik hergestellt wurden, grösser sein. Der Aufbau des Transistors mit geschlossener Geometrie hat dèn Vorteil, dass das Verhältnis Gegenwirkleitwert zu Drainkapazität für die Transistoren verbessert wird; dadurch werden sie schneller als bekannte integrierte Schaltungen. Zufolge der in Fig. 11 beschriebenen, ebenen Struktur ist bei einer gegebenen, integrierten Schaltung nicht für jeden Transistor ein Sourcekon-takt erforderlich. The structure described here and the method described here have several advantages over the known CMOS technology. The integrated circuit does not require protective tapes to separate the switching elements or zones contained therein. It is therefore not necessary to reserve space for the protective tapes. Therefore, the packing density can be higher compared to integrated circuits which have been manufactured using CMOS technology. The construction of the transistor with a closed geometry has the advantage that the ratio of the counter conductance to the drain capacitance is improved for the transistors; this makes them faster than known integrated circuits. Due to the planar structure described in FIG. 11, a source contact is not required for every transistor in a given integrated circuit.

Bei dem beschriebenen Verfahren sind nur vier Photomasken zur Herstellung irgendeiner gegebenen integrierten Schaltung notwendig. Dadurch ergeben sich niedrigere Kosten, und eine einfachere Fabrikation, so dass sich integrierte Schaltungen wirtschaftlicher herstellen lassen. Die Wirtschaftlichkeit wird auch durch den Umstand verbessert, indem mit einer einzigen Photomaskeneinstellung drei Diffusionen gemacht werden können (das heisst mit der Einstellung die zur Bildung der Photoresistschicht 70 in Fig. 8 erforderlich ist). Diese Einstellung ist nicht kritisch, da die Grenzen der Photoresistschicht 70 in ihrer Lage von einer integrierten Schaltung zu einer andern integrierten Schaltung sich stark ändern können, ohne dass dadurch das Betriebsverhalten oder die Herstellung negativ beeinflusst werden. Das Viermaskenverfahren hat den oben angegebenen Nachteil, dass die Substratkontaktierung verhältnismässig schwierig ist. Umgekehrt tritt bei der Fünfmaskentechnik dieses Problem nicht auf. In the method described, only four photomasks are required to fabricate any given integrated circuit. This results in lower costs and simpler fabrication, so that integrated circuits can be manufactured more economically. The economy is also improved by the fact that three diffusions can be made with a single photomask setting (that is, with the setting required to form the photoresist layer 70 in FIG. 8). This setting is not critical since the limits of the photoresist layer 70 can change greatly in position from one integrated circuit to another integrated circuit without the operating behavior or the production being adversely affected thereby. The four-mask process has the above-mentioned disadvantage that substrate contacting is relatively difficult. Conversely, this problem does not occur with five-mask technology.

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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims (15)

620049 620049 PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 1. Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung aus einem Grundkörper aus halbleitendem Material eines ersten Leitfähigkeitstyps, gekennzeichnet durch die Schritte: Erzeugung eines zusammenhängenden ersten Films (28) aus Isoliermaterial auf der Oberfläche (14, Fig. 6) des Grundkörpers; Erzeugung eines zusammenhängenden zweiten Films (30) aus leitendem Material auf dem ersten Film (28) aus Isoliermaterial; Entfernen von Teilen des zweiten Films (30), um darin ein Muster auszubilden, das mindestens eine erste, rahmenartige Struktur (22) und eine zweite, rahmenartige Struktur (24) aufweist, die innerhalb der ersten, rahmenartigen Struktur (22) angeordnet ist, sowie eine dritte rahmenartige Struktur (26), die vollständig ausserhalb der ersten rahmenartigen Struktur (22) angeordnet ist (Fig. 7); Erzeugung eines Markierüberzuges (70) auf dem Grundkörper (12) aus einem Material, das für Donatoratome undurchlässig ist, wobei im Maskierüberzug (70) ein solches Muster ausgebildet wird, dass nur die zweite rahmenartige Struktur (24) mit der Fläche des ersten Films (28) darin unbedeckt liegt, und wobei der Rand des Maskierüberzuges (70) innerhalb der ersten, rahmenartigen Struktur (22) und ausserhalb der zweiten, rahmenartigen Struktur (24) zu liegen kommt, und die zweite, rahmenartige Struktur (24) umgibt (Fig. 8); Eindotieren von Akzeptoratomen in den Grundkörper (12) zur Ausbildung einer zusammenhängenden Zone (36) eines zweiten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps unter mindestens den Teilen des ersten Films (28), die bei der Bildung des Maskierüberzugs (70) unbedeckt gelegen sind, und unter der zweiten rahmenartigen Struktur (24) (Fig. 8); Entfernen der unbedeckten Teile des ersten Films (28) (Fig. 9); Eindotieren von Dona-toratomen in den Grundkörper (12), um Zonen (40) des ersten Leitfähigkeitstyps (N+) direkt angrenzend an die Teile der Oberfläche (14) auszubilden, welche innerhalb und ausserhalb der zweiten, rahmenartigen Struktur (24) liegen (Fig. 9); Entfernen aller übrigen Teile des ersten Films (28) mit Ausnahme jener, die unter der ersten (22), zweiten (24) und dritten (26), rahmenartigen Struktur liegen (Fig. 10); und Eindotieren von Akzeptoratomen in jene Teile (42,44,50) des Grundkörpers (12), die direkt an die Teile der Oberfläche (14) angrenzen, welche nicht von der ersten (22), zweiten (24) und dritten (26), rahmenartigen Struktur bedeckt sind (Fig. 10). 1. A method for producing an integrated circuit from a base body made of semiconducting material of a first conductivity type, characterized by the steps: producing a coherent first film (28) from insulating material on the surface (14, FIG. 6) of the base body; Forming a continuous second film (30) of conductive material on the first film (28) of insulating material; Removing portions of the second film (30) to form a pattern therein having at least a first frame-like structure (22) and a second frame-like structure (24) disposed within the first frame-like structure (22), and a third frame-like structure (26) which is arranged completely outside the first frame-like structure (22) (FIG. 7); Creation of a marking coating (70) on the base body (12) from a material which is impermeable to donor atoms, wherein a pattern is formed in the masking coating (70) such that only the second frame-like structure (24) with the surface of the first film ( 28) lies uncovered therein, and the edge of the masking covering (70) comes to lie within the first, frame-like structure (22) and outside of the second, frame-like structure (24), and surrounds the second, frame-like structure (24) (FIG . 8th); Doping acceptor atoms into the base body (12) to form a coherent zone (36) of a second opposite conductivity type under at least the parts of the first film (28) which are uncovered during the formation of the masking coating (70) and under the second frame-like Structure (24) (Fig. 8); Removing the uncovered portions of the first film (28) (Fig. 9); Doping donor atoms into the base body (12) in order to form zones (40) of the first conductivity type (N +) directly adjacent to the parts of the surface (14) which lie inside and outside the second frame-like structure (24) (FIG . 9); Removing all remaining portions of the first film (28) except those underlying the first (22), second (24) and third (26) frame-like structures (Fig. 10); and doping acceptor atoms into those parts (42, 44, 50) of the base body (12) which directly adjoin the parts of the surface (14) which are not different from the first (22), second (24) and third (26) , frame-like structure are covered (Fig. 10). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenhängende Zone (36) des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps (P) nach der Bildung des Maskierüberzugs (70) durch Eindotierung von den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp (P) erzeugenden Ionen in den Grundkörper (12) mit einer Energie gebildet wird, die nicht zum Durchdringen des Maskierüberzuges (70) ausreicht, jedoch genügt, um den ersten Film (28) und die Kombination des ersten (28) mit dem zweiten (30) Film zu durchdringen. 2. The method according to claim 1, characterized in that the contiguous zone (36) of the opposite conductivity type (P) after the formation of the masking coating (70) by doping ions of the opposite conductivity type (P) into the base body (12) with a Energy is generated which is not sufficient to penetrate the masking coating (70), but is sufficient to penetrate the first film (28) and the combination of the first (28) with the second (30) film. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eindotieren von Donatoratomen in den Grundkörper (12), um Zonen (40) des ersten Leitfähigkeitstyps (N+) zu bilden, das Eindiffundieren der Akzeptoratome in den Grundkörper (12) durch die Oberflächenteile innerhalb und ausserhalb der rahmenartigen Struktur umfasst. 3. The method according to claim 1, characterized in that the doping of donor atoms into the base body (12) to form zones (40) of the first conductivity type (N +), the diffusion of the acceptor atoms into the base body (12) through the surface parts within and includes outside the frame-like structure. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper vom N-Leitfähigkeitstyp ist, die Donatoratome Phosphoratome sind, die Konzentration des Phosphors in den Zonen des ersten N-Leitfähigkeitstyps (N+) grösser als 1021 Atome/cm3 ist, und dass das Eindotieren von Akzeptoratomen in jene Teile (42,44,50) des Grundkörpers (12), die direkt an die Teile der Oberfläche (14) angrenzen, die nicht von der ersten (22), zweiten (24) und dritten (26), rahmenartigen Struktur bedeckt sind, das Eindiffundieren von Boratomen in den Grundkörper (12) bis zu einer Konzentration umfasst, die nicht ausreicht, um Zonen vom N+-Leitfähigkeitstyp in Zonen vom P-Leitfähigkeitstyp umzuwandeln. 4. The method according to claim 3, characterized in that the base body is of the N conductivity type, the donor atoms are phosphorus atoms, the concentration of the phosphorus in the zones of the first N conductivity type (N +) is greater than 1021 atoms / cm3, and that Doping acceptor atoms into those parts (42, 44, 50) of the base body (12) which directly adjoin the parts of the surface (14) which are not different from the first (22), second (24) and third (26), frame-like structure are covered, the diffusion of boron atoms in the base body (12) to a concentration which is not sufficient to convert zones of the N + conductivity type into zones of the P conductivity type. 5. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 hergestellte integrierte Schaltung mit mindestens einem P-Kanal-Feld-effekttransistor mit isoliertem Gate und einem N-Kanal-Feld-effekttransistor mit isoliertem Gate, und einer Trennzone zum Trennen des P-Kanal-Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate vom N-Kanal-Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate, gekennzeichnet durch erste (22), zweite (24) und dritte (26), rahmenartige Strukturen, deren jede eine Schicht (28) aus Isoliermaterial auf der Oberfläche (14) und eine Schicht (30) aus leitendem Material auf der Schicht (28) aus Isoliermaterial enthält, wobei die erste, rahmenartige Struktur (22) eine geschlossene Geometrie aufweist, indem sie einen ersten Teil (32) der Oberfläche (14) umgibt, und von einem zweiten Teil (34) der Oberfläche (14) umgeben wird, die zweite, rahmenartige Struktur (24) ebenfalls eine geschlossene Geometrie aufweist und auf dem ersten Teil (32) der Oberfläche (14) angeordnet ist, und die dritte, rahmenartige Struktur (26) auch eine geschlossene Geometrie aufweist, und auf dem zweiten Teil (34) der Oberfläche (14) angeordnet ist; eine Well-Zone (36), mit einem zum Leitfähigkeitstyp des Grundkörpers (12) entgegengesetzten Leitfähig-keitstyp, die im Grundkörper (12) direkt benachbart zum ersten Teil (32) der Oberfläche (14) angeordnet ist; eine Kontaktanordnung (50), die aus einem Teil des ersten Teils (32) der Oberfläche (14) besteht und mit der Well-Zone (36) einen ohmschen Kontakt herstellt; eine Zone (38) mit einem Leitfähigkeitstyp gleich dem Leitfähigkeitstyp des Grundkörpers (12), die innerhalb der Well-Zone (36) direkt bei jenem Teil der Oberfläche (14) angeordnet ist, der von der zweiten, rahmenartigen Struktur (24) umgeben ist; eine Zone (40) mit einem Leitfähigkeitstyp gleich dem Leitfähigkeitstyp des Grundkörpers (12), die innerhalb der Well-Zone (36) direkt benachbart zu jenem Teil der Oberfläche (14) angeordnet ist, welche die zweite, rahmenartige Struktur (24) umgibt; eine Zone (42) mit einem Leitfähigkeitstyp, der entgegengesetzt zum Leitfähigkeitstyp des Grundkörpers (12) ist, und die direkt benachbart zu dem Teil der Oberfläche (14) angeordnet ist, der von der dritten, rahmenartigen Struktur (26) umgeben ist; und eine Zone (44) mit einem Leitfähigkeitstyp, der entgegengesetzt zum Leitfähigkeitstyp des Grundkörpers (12) ist, und die direkt benachbart zu dem Teil der Oberfläche (14) angeordnet ist, der die dritte, rahmenartige Struktur (26) umgibt. 5. Integrated circuit produced by the method according to claim 1 with at least one P-channel field-effect transistor with insulated gate and an N-channel field-effect transistor with insulated gate, and a separation zone for separating the P-channel field-effect transistor with insulated Gate of the N-channel field effect transistor with insulated gate, characterized by first (22), second (24) and third (26), frame-like structures, each of which has a layer (28) of insulating material on the surface (14) and a layer ( 30) of conductive material on the layer (28) of insulating material, the first, frame-like structure (22) having a closed geometry by surrounding a first part (32) of the surface (14) and a second part ( 34) of the surface (14), the second, frame-like structure (24) also has a closed geometry and is arranged on the first part (32) of the surface (14), and the third, frame-like structure (26) also has a closed geometry and is arranged on the second part (34) of the surface (14); a well zone (36) with a conductivity type opposite to the conductivity type of the base body (12), which is arranged in the base body (12) directly adjacent to the first part (32) of the surface (14); a contact arrangement (50) consisting of a part of the first part (32) of the surface (14) and making an ohmic contact with the well zone (36); a zone (38) with a conductivity type equal to the conductivity type of the base body (12), which is arranged within the well zone (36) directly at that part of the surface (14) which is surrounded by the second, frame-like structure (24) ; a zone (40) having a conductivity type equal to the conductivity type of the base body (12), which is arranged within the well zone (36) directly adjacent to that part of the surface (14) which surrounds the second, frame-like structure (24); a zone (42) with a conductivity type that is opposite to the conductivity type of the base body (12) and that is arranged directly adjacent to the part of the surface (14) which is surrounded by the third frame-like structure (26); and a zone (44) with a conductivity type that is opposite to the conductivity type of the base body (12) and that is arranged directly adjacent to the part of the surface (14) that surrounds the third, frame-like structure (26). 6. Integrierte Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanordnung (50), die mit der Well-Zone (36) in ohmschem Kontakt steht, eine Zone mit einem zum Leitfähigkeitstyp des Grundkörpers entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp und einer höheren Dotierung als die Well-Zone (36) ist, und dem Bereich des ersten Teils (32) der Oberfläche (14) benachbart angeordnet ist, der zwischen der ersten (22) und zweiten (24), rahmenartigen Struktur liegt. 6. Integrated circuit according to claim 5, characterized in that the contact arrangement (50), which is in ohmic contact with the well zone (36), a zone with a conductivity type opposite to the conductivity type of the base body and a higher doping than the well Zone (36), and the region of the first part (32) of the surface (14) is arranged, which lies between the first (22) and second (24), frame-like structure. 7. Integrierte Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zone (50) höherer Dotierung direkt die Zone gleichen Leitfähigkeitstyps wie der Grundkörper innerhalb der Well-Zone (36) umgibt, welche die zweite, rahmenartige Struktur (24) umgibt. 7. Integrated circuit according to claim 6, characterized in that the zone (50) of higher doping directly surrounds the zone of the same conductivity type as the base body within the well zone (36) which surrounds the second, frame-like structure (24). 8. Integrierte Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede der rahmenartigen Strukturen (22,24,26) eine innere, periphere Grenzschicht (48) und eine äussere, periphere Grenzschicht (46) aufweist, und dass die Zone (50) höherer Dotierung mit einer Oberflächen-Zwischengrenzschicht versehen ist, die praktisch zur inneren, peripheren Grenzschicht (48) der ersten, rahmenartigen Struktur (22) direkt benachbart ist. 8. Integrated circuit according to claim 7, characterized in that each of the frame-like structures (22, 24, 26) has an inner, peripheral boundary layer (48) and an outer, peripheral boundary layer (46), and that the zone (50) is higher Doping is provided with a surface intermediate boundary layer which is practically directly adjacent to the inner, peripheral boundary layer (48) of the first, frame-like structure (22). 9. Integrierte Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonen gleichen und entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps mit einer Oberflächen-Zwischengrenzschicht versehen sind, die praktisch zu mindestens einer der inneren oder äusseren peripheren Grenzschichten einer rahmenartigen Struktur direkt benachbart ist. 9. Integrated circuit according to claim 8, characterized in that the zones of the same and opposite conductivity type are provided with a surface intermediate boundary layer which is practically directly adjacent to at least one of the inner or outer peripheral boundary layers of a frame-like structure. 2 2nd 5 5 10 10th 15 15 20 20th 25 25th 30 30th 35 35 40 40 45 45 50 50 55 55 60 60 b5 b5 3 3rd 620049 620049 10. Integrierte Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zone (44) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, welche die dritte, rahmenartige Struktur (26) umgibt, auch die erste, rahmenartige Struktur (22) umgibt. 10. Integrated circuit according to claim 5, characterized in that the zone (44) of opposite conductivity type, which surrounds the third frame-like structure (26), also surrounds the first frame-like structure (22). 11. Integrierte Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus leitendem Material (30) in der ersten, rahmenartigen Struktur (22) mit der Zone (44) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps verbunden ist, welche die erste (22) und dritte (26), rahmenartige Struktur umgibt. 11. Integrated circuit according to claim 10, characterized in that the layer of conductive material (30) in the first frame-like structure (22) is connected to the zone (44) of opposite conductivity type, which is the first (22) and third (26 ), frame-like structure surrounds. 12. Integrierte Schaltung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine vierte, rahmenartige Struktur, die wie die erste, zweite und dritte, rahmenartige Struktur auf dem ersten Teil der Oberfläche angeordnet ist. 12. Integrated circuit according to claim 5, characterized by a fourth, frame-like structure which is arranged like the first, second and third, frame-like structure on the first part of the surface. 13. Integrierte Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte, rahmenartige Struktur die zweite, rahmenartige Struktur umgibt. 13. Integrated circuit according to claim 12, characterized in that the fourth frame-like structure surrounds the second frame-like structure. 14. Integrierte Schaltung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine fünfte, rahmenartige Struktur, die wie die anderen, rahmenartigen Strukturen, auf dem zweiten Teil der Oberfläche angeordnet ist. 14. Integrated circuit according to claim 12, characterized by a fifth, frame-like structure which, like the other frame-like structures, is arranged on the second part of the surface. 15. Integrierte Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die fünfte, rahmenartige Struktur die dritte, rahmenartige Struktur umgibt. 15. Integrated circuit according to claim 14, characterized in that the fifth frame-like structure surrounds the third frame-like structure.
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