DE1639254B2 - Feldeffekthalbleiteranordnung mit isoliertem gatter und einem schaltungselement zur verhinderung eines durchschlags sowie verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Feldeffekthalbleiteranordnung mit isoliertem gatter und einem schaltungselement zur verhinderung eines durchschlags sowie verfahren zu ihrer herstellung

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DE1639254B2 DE19681639254 DE1639254A DE1639254B2 DE 1639254 B2 DE1639254 B2 DE 1639254B2 DE 19681639254 DE19681639254 DE 19681639254 DE 1639254 A DE1639254 A DE 1639254A DE 1639254 B2 DE1639254 B2 DE 1639254B2
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Description

mit einer isolierten Gatterelektrode und die Angabe eines dafür geeigneten neuen Herstellungsverfahrens.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemiiß dadurch gelöst, daß die dritte Halbleiterzone eine geringere Tiefe in dem Halbleitergrundkörper als die erste und tue zweite Halbleiterzone aufweist.
In einer weiter verbesserten Anordnung gemäß der !Erfindung ist außerdem ein Eingangsanschluß an der dritten Zone mit einemAbstand von dem Leitelement vorgesehen, von wo aus der Gatterelektrode über die to dritte Zone und das Leitelement ein Steuersignal zugeführt wird.
Entsprechend der Anordnung gemäß der Erfindung ist, da die Sperrditrchschlagsspannung zwischen der dritten Zone und dem Grundkörper beträchtlich klein wird, die Dicke der Isolierschicht unter der Gatterelektrode sehr klein. Deshalb kann sogar ein geringes der Gatterelektrode zugeführtes Signal eine gewünschte Feldeffektcharakteristik ausreichend gewährleisten. Der Schutz der Schicht vor dem Durchschlag infolge verschiedener Arten von Stobspannungen ist sehr wirkungsvoll.
Weiter erscheint gemäß der vorstehend beschriebenen verbesserten Anordnung, da der Eingangsanschluß an der dritten Zone eingerichtet ist, wenn ein Signal über diesen Anschluß an die Gatterelektrode angelegt wird, eine Widerstandskomponente zwischen der Schutzdiode und der Gatterelektiode. Daher wird die Zeitkonstante des Eingangskreises der geschützten Halbleiteranordnung, die mit der Schutzdiode parallel geschaltet ist, größer als die der Diode. So wird die Schutzwirkung der Diode gegen eine Stoßspannung mit einer steilen Ansüegscharakteristik besonders gesichert. In diesem Fall verteilt sich die Kapazität eines zwischen der dritten Zone und dem Grundkörper gebildeten PN-Überganges in der Längsrichtung der Wderstandskomponente, so daß ein R-C-Niedrigpaßfilter gleichwertig dem oben erwähnten Eingangskreis angeschlossen wird. Dieses ergibt eine Funktion der Unterdrückung einer Stoßspannung mit einem beträchtlich hohen Spitzenwert, was anscheinend zur Verhinderung eines Durchschlags der oben beschriebenen Schicht beiträgt.
Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Eis zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen bekannten MOS-Feldeftekttransistor mit einer Schutzdiode.
F i g. 2 einen Querschnitt durch einen MOS-FeIdelTekitransistor mit einer Schutzdiode gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
F i g. 3 eine teilweise vergrößerte Querschnittsnnsicht eines Transistors nach F i g. 2,
Fig. 4 ein Ersatzschaltbild des in Fig. 2 gezeigten Transistors.
Fig. 5a und 5b einen Ouerschnitt durch einen Isoliergatterfeldeffekttransistor nach einem anderen AmfUhfungsbeispiel der Erfindung und sein Ersatzschaltbild.
Zum Verständnis der Erfindung wird eine kurze Erklärung eines, g'it bekannten MOS-Feldeffekttransistors nach P ί g. 1 gegeben, in welcher der Transistor folgende Elemente umfaßt:
Einen N-leitenden Siliziumgrundkörper 1, zwei P-leitende Zonen 2 und 3 in der Oberfläche des SiIi- 6$ ziumgrundkörpers 1, eine Emitterelektrode S und eine Kollektorelektrode D, die an diesen Zonen angebracht sind, eine Isolierschicht 4 zwischen den beiden Zonen auf dem Halbleitergrundkörper und eine Gitterelektrode G auf dieser Schicht 4. Um in einem solchen Transistor die Steilheit Gm zu erhöhen und eine gute elektrische Charakteristik zu erhalten, ist die Isolierschicht 4 unter der Gatterelektrode G so dünn wie möglich. Wenn indessen die Dicke dieser Schicht gleich oder weniger als 1500 A ist, fällt ihre Durcnschlagsspannung auf etwa 100 Volt ab. Ein an die Gatterelektrode angelegtes starkes Rauschen oder Fehlsignal oder das Elektrisierungsphänomen von einem äußeren elektrischen Feld infolge einer hochkapazitiven Impedanz, die zwischen dem Gatter und dem Emitter existiert, verursacht einen Dauerdurchschlag der Isolierschicht 4. Es ist bekannt, eine P-leitende Difhisionszone 6 in einem Teil der Grundkörperoberfläche zu bilden und diese Zone 6 durch ein leitendes Element mit der Gattereiektrode zu verbinden. Man nutzt die Durchbruchserscheinung eines so gebildeten PN-Überganges 7 :ir Verhinderung des Durchschlags der Isolierschicht 4 pus. Die zwischen der Zone 6 und dem Grundkörper 1 gebildete PN-Übergangsdiode wird Schutzdiode (oder Blockierdiode) genannt.
Di; P-leitende Diffusionszone 6 wird gleichzeitig mit der Emitterzone 2 und mit der Kollektorzone 3 durch selektives Eindiffundieren einer Akzeptorverunreinigung in den Grundkörper gebildet. Da der Feldeffekttransistor ein Anreicherungs-FET ist mit einem P-leitenden Kanal und die Gatterelektrode während des Betriebs auf negativem elektrischen Potential gegenüber dem Emitter ist, wird die gewünschte Polarität der Schutzdiode die gleiche wie die einer PN-Ubergangsdiode, die gleichzeitig mit der Emitter- und der Kollektorzone erhalten wird. So ist der gleichzeitige Diffusionsverfahrensschritt hinsichtlich der Herstellung passend und nutzbringend angewendet.
Wenn der Schutz der Isolierschicht 4 unter der Gatterelektrode durch die Schutzdiode gesichert werden soll, muß die Durchbruchsspannung des PN-Überganges in Sperrichtung viel kleiner als die Durchschlagsspannung der Isolierschicht sein. So ist es erforderlich, daß der Widerstand des Grundkörpers niedrig ist. Da in einem MOS-Transistor der PN-Übergang zwischen dem Grundkörper und der Kollektorzone 3 gewöhnlich in Sperrichtung vorgespannt ist, sollte seine Durchbruchsspannung und daher auch der Widerstand des Grundkörpers hoch sein. Es hat bisher Schwierigkeiten gemacht, diese er'grgengesetzten Forderungen zu erfüllen und eine wirkungsvolle Feldeffekt-Halbleitereinrichtung zu schaffen.
Gemäß der Lehre nach der Erfindung wird eine FeldefTckthalbleitereinrichtung mit mindestens einem PN-Übergang und einer isolierten Gatterelektrode in der Ohcrflächenzone eines Halbleitergrundkörpers gebildet und ein weiterer PN-Übeigang in der Obcrflächenzooe flacher als der erste PN-Cbergang erzeugt. Es ist besonders wünschenswert, daß der flache PN-Übergang 1 bis 2 μ dick ist. So kann der Durchschlag der GatLTelektrode der Einrichtung verhindert werden.
Im folgenden werden Erklärungen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit Hinweis auf Fig. 2 gegeben. Ein N-leitender Siliziumgrundkörper 11 mit einem spezifischen Widerstand von 1 bis 10 Ω · cm weist in seiner Hauptoberfläche ein Paar von P-leitenden Diffusionszonen, und zwar eine Emitterzone 12
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und eine Kollektorzone 13 von verhältnismäßig gro- 11 und dem Eingangsanschluß 20a angelegt wird, um ßer Dicke von 4 bis 8 (im auf. In einem anderen Teil dem PN-Übergang 17 eine Sperrvorspannung zu der Hauptoberfläche wird eine verhältnismäßig flache geben und um die Leitfähigkeit des Kanals 15 unter P-Ieitende Zone 16 von 1 bis 2 um (eine Diodenzone) der Gatterelektrode 20 c des Feldeffekttransistors zu erzeugt. Eine verhältnismäßig dünne Gatterisolier- 5 steuern. Das Signal hat in einem normalen Zustand schicht 14 (z. B. Siliziumoxyd) mit einer Dicke von eine Amplitude, die niedriger als die Durchschlags-1000 bis 1500 A wird zwischen der Emitter- und der spannung der Gatterisolierung 14 und zum Betrieb Kollektorzone auf der Oberfläche des Grundkörpers dieses Transistors geeignet ist. Wenn indessen ein angebracht. Diese Schicht dient zur Isolierung der Rauschen wegen seiner großen Amplitude am Ein-Gatterelektrode 2Or vom Grundkörper 11. wobei die io gangsanschluß 20 a zusammen mit dem oben genann-Gatterelektrode so vorgesehen ist. daß sie einen ten normalen Signal angelegt wird, findet ein DurchKanal 15 in der Oberfläche des Grundkörpers indu- bruch des PN-Übergangs 17 statt, und das Gatterziert. Eine Emitterelektrode S und eine Kollektor- potential wird auf dem Durchbruchsspannungsniveau elektrode D sind ohmisch mit der Emitterzone 12 und des PN-Übergangs blockiert, wodurch so der Durchder Kollektorzone 13 verbunden. Eine sich vom Ein- 15 schlag der Gatterisolierung 14 verhindert wird. Bei gangsanschluß 20a erstreckende und ohmisch mit der der Abwesenheit eines normalen Signals oder eines Oberfläche der Diodenzone 16 verbundene Verbin- Rauschens wächst das Gatterpotential auch infolge dungsschtcht 20 ft liegt auf einer Isolierschicht 19 der Elektrisierungserscheinung während des Nichtzwecks Verbindung mit der Gatterelektrode 20c. wo- betriebs des Transistors stark an. wodurch so eine bei die Isolierschicht 19 aus einer Siliziumoxydschicht ao Gefahr des Durchschlags der Isolierung 14 hervorvon 5000 bis K)OOO A besteht, um einen Teil der gerufen wird. Auch in einem solchen Fall verhindert Hauptoberfläche ohne ohmischen Kontakt damit zu die Blockierwirkung des gemäß der Erfindung ausgepassivieren. Obwohl in Fig. 2 die Verbindungs- bildeten PN-Uberganges einen Durchschlag der Isoschicht 20ft, die als einheitlicher Körper mit dem lierung 14.
Eingangsanschluß 20 a gebildet ist, aus Bequemlich- as Der im vorstehenden beschriebene Feldeffekttrankeitsgründen mit der Gatterelektrode 20a nicht zu- sistor mit einer solchen Schutzdiode kann nach folsammenhängend dargestellt ist, wird dieser Zusam- gendem Verfahren hergestellt werden,
menhang tatsächlich mittels einer aufgedampften Zunächst wird ein N-leitender Siliziumgrundkörper Leitschicht, wie z. B. Aluminium, hergestellt. Der 11 mit einem spezifischen Widerstand von 1 bis zwischen der Diodenzone 16 und dem Grundkörper 30 10 ü ■ cm und einer Dicke von etwa 200 μνη hergell erzeugte PN-Übergang 17 ist so ausgebildet, daß stellt, auf dessen Oberfläche ein Siliziumoxydfilm 19 im Vergleich mit der Duichschlagsspannung der Gat- von 5000 bis 10 000 A durch thermisches Aufwachtcrisolierschicht 14 er eine genügend niedrigere sen erzeugt wird. Durch Anwendung der Photoätz-Durchbruchsspannung aufweist. Zum Beispiel wird behandlung auf die Oxydschicht werden ein erstes eine Durchschlagsspannung der Gatterisolierschicht 35 Loch und ein zweites Loch für eine Emitterzone 12 14 von 100 und einigen Zehnern Volt gewählt, wäh- und eine Kollektorzone 13 vorgesehen. Eine Akzeprend die Durchbruchsspannung des PN-Übergangs 17 torverunreinigung wie Bor wird durch diese Löcher 50 bis 60 Volt beträgt. Der PN-Übergang 17 mit einer jn die Oberflächenzone des Grundkörpers eindiffunso niedrigen Durchbruchsspannung kann durch eine diert, um dadurch eine Emitterzone 12 und eine Kolflache Diffusionsschicht erhalten werden, wie sie ver- 40 lektorzone 13 mit einer Tiefe von 4 bis 8 um herzugrößert in Fig. 3 gezeigt ist. Der stärkstgerundete stellen, wie in F1 g. 2 gezeigt ist. Durch diese Diffu-Teil 18 des flachen Übergangs 17 hat einen kleineren sionsbehandlung werden die Löcher mit einem neuen Radius als die Teile 18a und 18ft der tiefen Über- Oxydfilm bedeckt, f-.in drittes Loch für eine Diodengänge 17a und 17ft. Da sich das elektrische Feld am zone 16 wird an einer anderen Stelle der Oxydschicht stärkstgerundeten Teil 18 konzentriert, tritt Durch- 45 19 angebracht. Eine Verunreinigung wie Bor wird bruch bei einer niedrigen Spannung ein. Wenn eine ciurch das dritte Loch flach eindiffundiert, um eine Selektivmaske einer anorganischen Siliziumverbin- Diodenzone 16 mit einer Tiefe von weniger als 2 um. dungsschicht auf der Oberfläche des Halbleitergrund- vorzugsweise etwa 1 um, zu bilden. Es ist wünsch.enskörpers gebildet wird, um in bestimmte Teile davon wert, daß die Diodenzone 16 eine kleine Fläche eineine Verunreinigung einzuführen, die den Leitfähig- 50 nimmt, damit die Parallelkapazität C verkleinert wird, keitstyp bestimmt, ist anzunehmen, daß die Verunrei- wie in F i g. 4 gezeigt ist. Nach der flachen Diiiusior! nigungsdiffusion in allen Richtungen fast unabhängig wird das dritte Loch mit einem neuen Oxydfilm bevon der Kristallachse gleichmäßig verteilt wird. Da- deckt. Anschließend wird ein Teil der dickeren Oxydher kann der Kurvenradius am Teil 18 als im wesent- schicht, die zwischen der Emitter- und der Kollektorliehen gleich der Tiefe des Übergangs angesehen 55 zone liegt, entfernt, um die Oberfläche des Grundwerden, körpers freizulegen. Dieser freigelegte Teil wire
Ein solcher gleichrichtender Übergang mit einer Hochtemperaturwasserdampf zwecks Oxydation aus
niedrigen Durchbruchsspannung kann auch durch gesetzt, so daß ein neuer Gatteroxydnlm 14 aus SiIi
andere Methoden, wie z.B. durch die epitaxiale ziumoxyd mit einer Dicke von 1000 bis 1500 A auf
Wachstumsmethode oder die Legierungsmethode er- 60 wächst. Ein Teil der Oxydschicht auf der Diodenzon.
halten werden. 16. der Emitterzone 12 und der Kol'.ektorzone Y.
Das Ersatzschaltbild eines Feldeffekttransistors mit wird entfernt, um je ein Loch für eine Elektroden
einer Schutzdiode ist in Fig. 4 gezeigt. Der Schutz schicht an jeder Zone vorzusehen. Aluminium win
der Feldeffekthalbleitereinrichtung vor einem Durch- auf die Oberfläche des Gnmdkörpers und der Oxyd
schlag wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 65 schicht 14 und 19 aufgedampft. Nachher wird dt
und 4 erläutert, in welchen gleiche Teile mit gleichen Aluminiumschicht so entfernt, daß die Eingangsan
Bezugszeichen versehen sind. Man betrachte einen schlußschicht 20c, die Verbindungsschicht 20 b i
Fall, in dem ein Signal zwischen dem Grundkörper Berührung mit der Diodenzone 16 und der Gatter
2185
schicht 20c, die Gatterschicht 20 c, die Emitterelektrode S und die Kollektorelektrode D übrigbleiben, wodurch ein Aufbau gemäß Fig. 2 erhalten wird.
Entsprechend dieser Herstellungsmethode kann der Mangel einer bekannten Methode, der sich in der gleich/rräßigen und flachen Ausbildung der Zonen 12 und 13 zeigt, d.h. die Schwierigkeit der Steuerung des Abstandes oder der Kanalbreite zwischen diesen tonen, überwunden werden. Im einzelnen wird die Kanalbreite üblicherweise durch den Abstand zwi-•chen einem Paar von Löchern, die im Oxydfilm zur bildung von Emitter- und Kollektorzonen vorgesehen lind, und die DifTusionstiefe dieser Zonen gesteuert.
Die Kanalbreite wird in den meisten Fällen so einterichtet, daß sie einige (im beträgt. Gemäß der bekannten Methode sollte, um solch eine geringe Breite fcu erzielen, der Abstand zwischen den Löchern infolge einer flachen Diffusionsbehandlung, die gleichfceitig mit der Diodenzone gemacht wird, äußerst gering sein. Die genaue Behandlung solcher Löcher durch Photoätzen sollte mit einer höheren Präzision durchgeführt werden, welche vom praktischen Standpunkt aus nachteilig ist. Gemäß der bekannten Methode erzielte Erzeugnisse sind nicht gleichmäßig. Da gemäß der Erfindung die Diffusion der beiden Zonen 12 und 13 getrennt von der Diodenzone und tiefer als r*ie Dioden/one gemacht w:rd, kann der Abstand zwischen den beiden" Löchern zur Bildung der beiden Zonen groß sein, und Erzeugnisse gleichmäßiger Eigenschaften lassen sich durch einen einfachen Her-Stellungsprozeß herstellen. Zum Beispiel erzeugt man einen Feldeffekttransistor mit einer Kanalbreiie von etwa 2 um durch Wahl des Abstandes zwischen den Löchern in der Größe von 10 μίτι und der Diffusionstiefe der Emitter- und Kollektorzonen in der Größe von 4 |im. Die Durchbruchsspannung des Kollektor-PN-Überganges hat durch Auswahl eines hohen Widerstandes des Grvndkörpers einen gewünschten hohen Wert, während der des Dioden-PN-Überganges 17 mit einer geringen Tiefe von I bis 2 (im einen erwünscht geringen Wert hat.
Es ergibt sich ohne weiteres, daß auch ein Siliziumnitridfilm an Stelle des Siliziumoxydfilmes 19 verwendet werden kann.
Die F i g. 5 a und 5 b zeigen einen Feldeffekttransistor mit einem Schutzelement in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung und das zugehörige Ersatzschaltbild. In diesem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 a sind alle Elemente mit Ausnahme einer Schutzelementzone 26 gleich denen nach F i g. 2. Erklärungen hinsichtlich der Fig-5a und 5b sind folgende. Eine flache P-leitende Diffusionszone 26 von 1 bis 2 um Tiefe hat einen Eingangsanschluß 33 und eine Verbindungsschicht 34 zu einer Gatterelektrode 32. Ein Widerstand der Größenordnung von einigen Kilo-Ohm besteht in der flachen Diffusionszone 26 zwischen den Anschlüssen 33 und 34. Die Kapazität des PN-Uberganges 27 ist etwa 3 bis 6 pF. Die Funktion zur Verhinderung des Durchschlags des Gatters wird durch diesen Aufbau um das Drei- bis Vierfache im Vergleich zum Stand der Technik nach Fig. 1 verbessert. Man beobachtet z. B. beim Feldeffekttransistor nach Fig. 1, daß Anlegung einer
S*chrittwellenspannung von etwa 150 Volt 2,u einer Durchschlagswahrscheinlichkeit von im wesentlichen ίΟΟβ/ο führt, während bei diesem Ausführungsbeispiel die Anlegung einer solchen Spannung kaum einen Zwichenfall hervorruft und sogar die Anlegung von
400 Volt nur zu einer 4O»/oigeri Durchschlagswahrscheinlichkeit führt.
Es gibt mehrere Gründe für ein so gutes Resultat. Wie im Ersatzschaltbild nach Fig. 5b gezeigt ist, kann man annehmen, daß nur der Endteil 28 des PN-Überganges 27 in Fi g. 5 a als Blockierdiode wirkt und daß ein Widerstand 26 zwischen einem Anschluß 33 der Blockierdiode und der Gatterelektrode G eingeschaltet ist. Das heißt, daß man unter der Bedingung, daß der Grundkörper 21 und die Fmitterelek-
ao trode S auf einem nahezu gleichen elektrischen Potential gehalten werden, wenn eine Stoßspannung mit einer großen Amplitude, die die Durchschlagsspannung der Gatterisolierung 32 übersteigt, /wischen dem Eingangsanschluß 33 und der Emitterelektrode 5 angelegt wird und eine Sperrvorspannung am PN-Übergang 27 der Diode ergibt, annehmen kann, daß der Durchbruch der Diode viel eher auftritt als der Durchschlag der Gatterisolierung, da d<e Zeitkonstante des Eingangskreises des Transistors, der parallel zur Diode geschaltet ist, durch die Einfügung des Widerstandes 26 viel größer als die der Diode gemacht wird, die durch die Kapazität der Diode 27 und den äquivalenten Widerstand 30 des Grundkörpers 21 bestimmt wird. Der Widerstand 31 in F i g. 5 b zeigt den Ersatz-Widerstand in der Emitterzone 22 in Fig. 5a. und der Widerstandswert ist etwa einige Ohm. Die Bildung eines Niedrig-Paß-K-C-Filters durch die Widerstandskomponente der Diodenzone 26 und des PN-Überganges 27 senkt die Amplitude
4^ einer Stoßspannung mit besonderer Art von Wellenform, wodurch weiter der Durchschlag der Elektrode noch vollständiger verhindert wird.
Obwohl die vorstehenden Erläuterungen zu besnnderen Ausführungsbeipielen der Erfindung gegeben
wurden, kann es möglich sein, leicht geringere Abweichungen vorzunehmen, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Obwohl z. B. eine Kombination einer einfach hergestellten PN-Diode und eines P-Kanal-Anreicherungs-MOSFET besonders beschrieben wurde, ist es wenn es die Gelegenheit verlangt, ein leichtes, entsprechend die Wahl zu treffen, daß man einen N-Kanal-Sperrschicht-FET und andere Feldeffekthalb leitereinrichtungen in Kombination mit einer PN Diode, einer NP-Diode. einer PNP-Diode oder eine NPN-Diode oder mit einer geeigneten Vorspannun; verwendet, die solchen Dioden entsprechend eine erforderlichen Polarität eines Eingangssignal zu kommt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
209 5 U/T
2185

Claims (6)

i 639 254 1 2 rensschritte: Herstellen eines Halbleitergrundkör- Patentansprüche: pers eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Hauptoberfläche, Bildung von zwei Diffusions-
1. Feldeffekthalbleiteranordnung mit isoliertem zonen eines zweiten Leitfähigkeitstyps mit beGatter und einem Schaltungselement zur Verhin- 5 stimmter Tiefe in der Hauptoberfläche des derung eines Durchschlages, bestehend aus einem Grundkörpers, Bildung einer dritten, im Vergleich Halbleitergrundkörper eines ersten Leitfähigkeits- zu den beiden ersten flacheren Diffusionszone des typs mit einer Hauptoberfläche, einer ersten und zweiten Leitfähigkeitstyps in derHauptoberfläehe, einer zweiten Halbleiterzone, eines zweiten Leit- Anbringen einer Isolierschicht auf der vlauptfähigkeitstyps in der Hauptoberfläche des Grund- io oberfläche zur Bedeckung wenigstens eines Teils körpers, einer dritten Halbleiterzone des zweiten des an der Hauptoberfläche frei liegenden Anteils Leitfähigkeitstyps in der Hauptoberfläche im Ab- der zwischen dem Grundkörper und den tieferen stand zur ersten Halbleiterzone, einer Isolier- Diffusionszonen gebildeten PN-Übergänge und schicht auf der Hauptoberfläche des Grundkör- Anbringen von Elektroden an einem Teil der pers, die wenigstens einen Teil der zwischen der 15 Isolierschicht und zwei verschiedenen Teilen der ersten Zone und der zweiter. Zone und dem flacheren Diffusionszone des zweiten Leitfähig-Grundkörper gebildeten PN-Übergänge bedeckt, keitstyps.
einer Gatterelektrodenschicht auf der Isolier-
schicht, einer ei -ten, auf der Oberfläche der dritten Zone gebildeten Leitschicht, einem Leit- ao
element zur elektrischen Verbindung der Gatter- Die Erfindung bezieht sich auf eine Feldeffekthalbelektrodenschicht und der Leitschicht, und mit leiteranordnung mit isoliertem Gatter und einem einer gegenüber der Durchschlagspannung der Schaltungselement zur Verhinderung eines DurchIsolierschicht unter der Gatterelektrodenschicht schlags, bestehend aus einem Halbleitergrundkörper niedrigeren Durchbruchsspannuag des zwischen as eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Hauptoberder dritten Zone und dem Grundkörper gebilde- fläche, einer ersten und einer zweiten Halbleiterznne ten PN - Übergangs, dadurch gekenn- eines zweiten Leitfähigkeitstyps in der Hauptoberzeichnet, daß die dritte Halbleiterzone (16 fläche des Grundköpers, einer dntten Halbleiterzone bzw. 26) eine g> nngere Tiefe in dem Halbleiter- des zweiten Leitfähigkeitstyps in der Hauptoberfläche grundkörper (11 bzw. 21) als die erste und die 30 im Abstand zur ersten Halbleiterzone, einer Isolierzweite Halbleiterzone (1*, 13 l/w. 22, 23) auf- schicht auf der Hauptoberfläche des Grundkörpers, weist. die wenigstens einen Teil der zwischen der ersten
2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch ge- Zone und der zweiten Zone und dem Grundkörper kennzeichnet, daß eine zweite Leitschicht (34) gebildeten PN-Übergänge bedeckt, einer Gatterelekan der dritten Zone (26) im Abstand zur ersten 35 trodenschicht auf der Isolierschicht, einer ersten, auf Leitschicht (33) derart vorgesehen ist, daß der der Oberfläche der dritten Zone gebildeten Leit-Gatterelektrode (G) über die zweite Leitschicht schicht, einem Leitelement zur elektrischen Verbinein Eingangssignal zuführbar ist. dung der Gatterelektiodenschicht und der Leitschicht.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- und mit einer gegenüber der Dutchschlagsspannung kennzeichnet, daß der zwischen der ersten (33) 40 der Isolierschicht unter der Gatterelektrodenschicht und der zweiten Leitschicht (34) in der dritten niedrigeren Durchbruchsspannung des /wischen der Zone (26) bestehende Widerstand einen so gro- dritten Zone und dom Grundkörper gebildeten PN-ßen Wert zur Bestimmung einer Schaltungszeit- Übergangs und ein Verfahren zu ihrer Herstellung, konstante aufweist, daß beim Anlegen einer die Eine solche Anordnung ist aus dem Katalog der Durchschlagsspannung der Isolierschicht (32) 45 General M'crodeet;< >nics Inc.. California. I :SA, \om unter der Gatterelektrode (G) übersteigenden Februar 1965 bekannt.
Spannung zwischen der zweiten Leitschicht und Allgemein wird bei einer Halbleitereinrichtung mit der ersten Zone (22) und beim so erzielten Auf- einer isolierten Gnttcrelcktrode. wie /.B. einem MIS
treten einer Spcrrvorspannung am PN-Übergang (Metallisolatorhalbleiter-)FelderTek transistor zur Ver-(27), zwischen dem Grundkörper (21) und der 50 hinderung eines Durchschlags der isolierten Gatterdritten /one. die Spannung des PN-Üheiganges elektrode oder des dielektrischen Durchschlags einer dessen Sperrdurchbruchsspannung erreicht, bevor unter der Gatterelektrode angeordneten Isolierschicht die Durchschlagsspannung der Isolierschicht (32) infolge einer äußeren Stoßspannung die Umkehrerreicht ist. durchbruchserscheinung einer Diode ausgenutzt und
4. Anordnung nach Anspruch 2. dadurch ge- 55 dadurch eine Stoßspanminp. wie/. B. ein großes Störkennzeivhnet. daß der Halbleitergrundkörper N- signal «xler ein Bauschsignal mit konstantem Niveau Leitung aufweist und die darin gebildeten dici blockiert. Indessen waren einige Verbew cn in Zonen P-Leitung und daß die Tiefe der dritten solch einer bekannten Einrichtung wünsc nswert, Zone (26) 2 μηι nicht übersteigt. weil der Schutzeffekt nur in einer Niedersp.mnungs-
5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- 60 zone oder bei einer Stoßspannung mit einer speziellen kennzeichnet, daß nur ein Teil (28) des zwischen Wellenform erzielbar ist. Außerdem schlägt, wenn dem Grundkörper (21) und der dritten Zone (26) eine Stoßspannung mit einer äußerst steilen Anstiegsgebildeten PN-Überganges (27) als Schutzdiode charakteristik angelegt wird, die Isolierschicht oft dient. durch, bevor die Schutzdiode funktioniert.
6. Verfahren zum Herstellen einer Feldeftekt- 6g Eine Aufgabe der Erfindung ist, ausgehend von der halbleiteranordnung mit einem Schaltungselement eingangs genannten Anordnung, die Schaffung einer zur Verhinderung eines Durchschlags nach An- verbesserten Durchschlagsverhindewngs-Schaltkreisspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfah- einrichtung fUr eine Feldeffekthalbleiteranordnung
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