DE1639349A1 - Halbleitervorrichtung mit einem Feldeffekt-Transistor mit isolierter Torelektrode,Verfahren zur Herstellung einer solchen Halbleitervorrichtung und Schaltungsanordnung mit einer solchen Halbleitervorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung mit einem Feldeffekt-Transistor mit isolierter Torelektrode,Verfahren zur Herstellung einer solchen Halbleitervorrichtung und Schaltungsanordnung mit einer solchen Halbleitervorrichtung

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DE1639349A1 DE1968N0032037 DEN0032037A DE1639349A1 DE 1639349 A1 DE1639349 A1 DE 1639349A1 DE 1968N0032037 DE1968N0032037 DE 1968N0032037 DE N0032037 A DEN0032037 A DE N0032037A DE 1639349 A1 DE1639349 A1 DE 1639349A1
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Description

ΡΙΠ7. 2294« dJo./MNV
Dip', j--. ;- ;-;; = ν/Λ'Τ
- PHN- 2294
Anmeldung vomi 26· Jan» 1968
Halbleitervorrichtunc mit oinem Feldeffekt-Transistor mit isoliarter Torelektrode, Verfuhren zur Herstellung einer solchen Halbleitervorrichtung und Schaltungsanordnung mit einer solchen Halbleitervorrichtung»
.Die Jrfinaunk betrifft eine Halbleitervorrichtung mit einem an einer OberflSche, weiter unten obere Fläche genannt, wenigstens teilv/eiöe von einer Isolierschicht bedeckten Halbleiterkörper, in deia eine oder mehrere als Schaltungselemente dienende Halbleiter-Strukturen mit mindestens einem Feldeffekt-Transistor des Typs mit isolierter Torelektrode angebracht sind, welche Strukturen ein an der oberen Fläche angrenzendes Unterlagengebiet des einen Leitfilhitkeitatyps und gleichfalls an der oberen Fläche angrenzende, durch das Unterlagengebiet voneinander getrennte, den Gruppen der Zufuhr- und Abfuhrelektroden zugehorende Elektrodenzonen des anderen Leitfälugkeitetyps enthalten, wobei auf der Isolierschicht zwischen einer Hlektx'odenzone der einen Gruppe und einer anderen Elektrodenζone der anderen Gruppe eine als Torelektrode dienende MetallBohioht angebracht let und die andere Blektrodezone mit einer
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Anschlussleitung versehen ist, v/obei die erwähnte eine Elektrodenzone der einen Gruppe ein interdigitalee Oystem bildet mit der erwähnten anderen rJlektrodenzone.
Die Erfindung betrifft weiter Halbleitervorrichtungen mit i'uldoffekt-Transistoren des erwähnten Typs, auch LOuT (metaloxide-semiconductor-transistor) oder IGFET (in3ulated-gü.te-fieldeffect transistor) genannt, die mehr als zwei Elektrodenzonen und mehr als eine Torelektrode besitzen·
Yfeiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung der erwähnten Art und auf eine Schaltungsanordnung mit einer solchen Halbleitervorrichtung.
Unter Schaltungselement im Sinne der Erfindung werden hier und im nachfolgenden passive und aktive Strukturen verstanden, die durch gegenseitige Verbindungen eine elektrische Schaltungsanordnung wie Dioden, Transistoren, Lehr Schichtenstrukturen, .iiderstände, Kapazitäten, usw bilden können.
Halbleitervorrichtungen mit einem Feldeffekt-Transistor der beschriebenen Art sind bekannt und lassen sich z.B. zum Schalten und/oder zum Verstärken der elektrischen Signale benutzen* Dabei wird im Betriebszustand zwischen zwei Elektrodenzonen ein- solcher Potentialunterschied erzeugt, dass der pn-übergang zwischen dem Unterlagengebiet und einer der Elektrodenzonen, die einer Abfuhrelektrode zugehört, in der Verrichtung geschaltet ist. Infolge des zwischen der Torelektrode und dem Unterlagengebiet angelegten, veränderlichen Spannungsunterschiedβ entsteht zwischen den erwühnten zwei Elektrodenzonen din Jtromkanal des anderen Loitfähigkeitstyps mit veränderlicher leitfähigkeit.
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Bei solchen bekannten Halbleitervorrichtungen worden die Zufuhr- und Abfuhrolektroden und die Torelektroden mit Anschlussleitungen verbunden, die alle an der Oberfläche angebracht sind, an der die rilektrodenzonen angrenzen.
^ei solchen 1.103-Transistören, bei denen .die Zu- und Abfuhrelektroden interdigitale oysteme bilden, tritt die .uuf^'abe auf, dass die Torelektrode nicht oder nur* sehr schwer interdigital zwischen den Zu- und Abfuhrelektroden angebracht werden kann. In der Praxis wird daher meistens die Torelektrode in ji'oria einer durch eine Oxydschicht von diesen elektroden getrennten Letallschicht über den 2u- und Abfuhrelektr den angebracht und mit einer Anschlussleitung verbunden. Da bei dieser AuBführungsforra die Torelektrode die Abfuhreleiitrode praktisch vollkommen abdeckt, ist die kapazität zwischen Abfuhrelektrode und Torelektrode verhältnism'Isüii; hoch. Diese "uückkopi-ilungskapazi tat kann insbesondere bei höhei'un r'recruenzen 3ehr störend wirken.
bei der erwähntem bekannten Ausführungof-.-rm ist weiter der den Strom führende Teil des Halbleiterkorpers- verhältnismassig sehr klein, du die Ju- und Abfuhrelektroden nur einen geringen Teil des Körpers beanspruchen, infolgedessen haben bei Feldeffekt-Transistoren dor erwäiinten Art sowohl die Zufuhr- als auch die Abfuhrelektrodo ΟχΠ'.-η verhältnismässig hohe.i ileiheiiwiderstand, was insbeüondur·,-bei iiochleitungisvorrichtungen zu unerwünschten Verlusten fülirt.
j)ii-> iM'findung bezweckt, eine neue Jtrulctur für Kalbleitorvorr' ctung^-n der beschriebenen -ort zu schaffen, viobei die vorerwähnten, bei bekannten Vorrichtungen auftretendun Schwierigkeiten gcinz oder doch zu einiii.: erheblichen Teil behoben werden.
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Die Erfindung gründet sich auf die Erkenntnis, date bei solchen Vorrichtungen durch Verbindung einer der Elektrodenzonen mit einen anaohlieeeenden Gebiet de· gleichen Leitflhig* keitstyps, da· nur aueserhalb de· von de« Feldeffekt-Transistor beanspruchten Gebiete» an einer Oberfläche des Halbleiterkörperβ angrenzt, sowohl geonetriech als auch elektrisch wesentliche Torteile' erzielt worden kSnnen.
Nach der Erfindung ist au diesem Zweok boi einer Halbleitervorrichtung eingangs erwähnter Art die erwähnte andere Jlektrodenzone ait einer Metallschicht verbunden 1st, die ein interdigitalee System mit der Torelektrode bildet, wobei die eine ^lektrodensoae der einen Gruppe mit einer aneohlieeeenden Zone des anderen Leitfähigkeit c type verbunden iat, die in dem die erwSluite Elektroden-Zone bußrenzenden Gebiet des Halbleiterkörper» wenigstens teilweise unterhalb des Unterlagengebiete liegt und nur auseerhalb des von den Elektrodenzonen und der Torelektrode beanspruohtea Ober- . flfiohengebiete an einer OberflSohe dee Körper» angrenzt, wclohe •ansohliessende Zone ait einer Anschlussleitung verbunden let*
Unter Aneohlusoleitung wird hier und ia folgenden elae eloktrische Leitung versteifen, die »it eiaea gewählten Potential verbunden werden kann· Siae solohe Anechlueeleltung kaan an· eiaea
Metalldraht oder einer Metallbahn* aber auoh «·Β. aue einer diffundierten Zone des HalbleiterkSrpere beetehen·
Eine Halbleitervorrichtung naoh der Erfiaduag hat den we· •entliehen Vorteil, da·· von dea Feldeffekt-Transistor eine der Slektrodenzonen aueserhalb des von dem Feldeffekt-Transistor geometriach beanspruchten Gebietee angeschlossen werden kann, so da·· innerhalb der Transistwrgeaaetrie ein Raum sum Kontaktussohluss der
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anderen "Elektroden frei wird. Die Anwendung der Erfindung ergibt dabei die Möglichkeit, alle Elektroden untereinander als interdigitale Systeme auszubilden, wobei durch Vermeidung überflflasiger Überlappung z.B. die RüokkopplungekapasitSt zwischen Torelektrode und Abführelektrodβ erheblioh verringert werden kann·
Die anschliessende Zone, die naoh der Erfindung lur Kontaktherstellung mit einer der Kiektrodentonen dient, kann an einer beliebig gewählten OberflSohe dee Halbleiterkörper· angrenzen. In einer bevorzugten Auaführungsforn dor Erfindung grenzt die an- ^
Bolilieasende .Sone vorteilhaf terweiee an eine gegenüber der oberen Fliiche liegenden OberflSohe des KSrpera an, welohe OberflSohe weiter unten die untere Fläche genannt wird. Dieec untere Flfiche wird in der Praxis auf einer Grundplatte angebracht, eo dass ohne ■ zusätzliche Verbindungen ein Anaohluaa alt der betreffenden Elektrodenzorie hergeatellt wird.
In anderen Fällen kann eo Jedooh von Torteil aein, alle Elektroden der Vorrichtung, also auch die anaohlieaaende Zone mit der oberen FIBohe au kontaktieren. *£1η· andere bevorzugte Au·- j
führunguform der Erfindung let daher daduroh gekennzeichnet, da·· die aneohliesäende Zqne an der ervShnten oberen flieh· angreast« Naoh der Erfindung wird la Tergleieh su bekaanten AuaftthrunfeforaeM der Vorteil ersielt, da··· obwohl all* Elektroden einen Kontakt alt der gleichen Oberfliohe haben, ein· 4er Slektrodeasonen halb der Oeoaetrie de· Feldeffekt-rrmaaiator anfeMhIo»sea ist» •o dr,ae der bei bekannten Vorrichtungen eintretende Mangel an Kaum für Kontaktherateilung hier weaentlioh verringert ist·
ijine weitere, wichtige Vorzugaform ia daduroh gekennseiohnet, da·· die anschlieaaende Zone sich unterhalb de* Unterlagen»
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gebiets ausserhalb dos unter der anderen JSlektrodenzone der anderen Gruppe liegenden Gebietes erstreckt. Die· ergibt eine Verringerung der KapazitSt zwischen Zu- und Abfuhrelektrode, während aueoerdem eine etwaige, störende Wirkung einer durch die andere ^lektrodsnzone, die anachliesaende Zone und das zwisohenliegende Unterlagengebiet gebildeten parasitäron Transistorstruktur vermieden wird.
Eine weitere bevorzugte AusfUhrungsfora der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte anschliessende Zone sich in der Dickenrichtung des Halbleiterkörpers über mindestens die half te und vorzugsweise flbor mindestens 80,.» des Abstände· zwischen der unteren und der oberen Fliehe erstreckt. Dabei wird der den ütrom führende Teil des Halbleiterkörper· im Vergleich zu bekannten Strukturen erheblioh vergr5seertf wue insbesondere bei ulOo-Transistören für hShere Leistungen infolge des Terringerten ileihenwiderstandes der erwähnten, einen Siele trod en sone Ton Bedeutung ist.
Gs ist oft nioht notwendig, da· Unterlagengebiet anzuachliosaen, da bei einem zwischen Zu· und Abfuhrelektrode angelegten Spannungsuitterachied 4er p»-übergang swisehen Zuführelektrod· und Unterlagengebiet gerade nioht oder praktisoh nioht injektiert in da· Unterlagengebiet· In gewissem Fällen kann ·· Jedoeh erwünscht sein, dennoch eine Anschlussleitung an dem üaterlagengebiot ansubringen, um die··· z.B. als «weit« Torelektrode anauwenuen. Nach der Erfindung kann diese Aasohluseleitung dann vor· teilhafterweiae auf der oberen FlSohe ausserhulb de· von den K-lektrodenzonen und der l'orelektrode beanapruohten Gebiet· angebraoht werden.
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Die anschlicoeende Zone des anderen LeitfShigkeitstyps kann mit einer Anschlussleitung in Form eines Drahteα oder einer Kon* taktechicht verbunden werden. In gewissen Fillen, wie in integrierten Johaltungen, kann jedoqh die ansohliessonde Zone mit Vorteil mit einer Zone dea anderen Leitf&higkaitstyps verbunden worden, die einem anderen im Halbleiterkörper vorgesehenen Schaltungselement zugehört, z»B. mit den .Kollektor eines Transistor· oder mit der Abfuhrzone eines anderen llOä-fransistors, usw.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung ^
nach der Erfindung, wobei auf einem Tragkörper oder -Körperteil durch epitaktisches Anwachsen ein Unterlagengebiet des einen Leu· fEhigkoitstyps angebracht wird, auf welchem Unterlugengebiet E-lektrodonzonen des anderen LeifShigkeitetyp· der Cruppen der Zu- und Abfuhrelektroden vorgesehen werden und* wobei auf dem Unterlacengebiet zwischen einer Elektrode der einen Gruppe und einer anderen lilektrodonzone der anderen Gruppe «ine Isolierschicht angebracht wird, auf der die Torelektrode angebracht wird, ist «rfindungsgemfiss dadurch gekennseiohnet, dass das Unterlagengebiet auf einen Tragkörper oder -Körperteil de· anderen LeifKhigkeitstyps angebracht wird und dass die ein· Slektrodensone der einen Gruppe mit dem Tragkörper oder -Körperteil verbunden wird» während die andere Kiektrodensone der anderen Gruppe auf dem Ua* terlagengebiet angebracht wird. 1· ist vorteilhaft, diese· Yer- -: fahren derart durchsufOhren« da·· auf dem fragkfrper oder ·Κ8ν· ; perteil eine epitaktische Sohieht de· eisen Leitffhlekeitetvps angewachsen wird, in welche die Elektrodenmonen diffundiert werde» so dass die Hlektrodensone der einen Gruppe Ober die gante Sehloht· dicke bis zu dem Tragkörper bzw. - Körperteil diffundiert wird«
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FHN. 2294·
Si« Zu- und Abführelektrodcnzonen können"nicht nur durch diffusion Bondern auch.z»Ü. durch epitaktischeβ <uiwaohsen angebracht werden. Ka können z.ü. auf dem Tragkörper nebeneinander und aneinander angrenzend eine erste epitaktiecho Schioht des •inen LeitfShiekeitatyps und eino zweite epitaktiuohe Schicht dee anderen ijeitftthigkeitstype angewachsen werden, worauf in dl« erste epitaktiache Jchicht die Klektrodenzone der anderen Gruppe diffundiert wird, wobei die Elektrodenzone der einen Gruppe durch die zweite epitaktische Schicht gebildet wird.
ßie lilektrodenzone der einen Gruppe und die anschließende /Jone können auch beide durch Teile des Tragkörper β an ei oh gebildet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungeform der Erfindung wird dazu in der Oberfläche de· Tragkörper» örtlioh «in« Versenkung vorgesehen, worauf auf dieser Oberfltoh« ein· epitaktiaohe Schicht des einen Leitfähigkeit«typ· angebracht wird, die darauf auseerhalb der Versenkung entfernt wird, woruuf in die epituktisehe ochicht eine ^lektrodensone der anderen Gruppe diffundiert wird, wobei eine cilektrodunzone der einen Gruppe durch den ausserhalb der Veraekung neben der epitaktisohen üol.icht liegenden xcil des Tragkörper· bzw. -Körperteil gebildet wix-d.
Die Erfindung ist echlieeelich besonder· wichtig in einer Johaltungsanordnung sur Veratlrkung elektrischer Signale mit einer Halbleitervorrichtung nach der Erfindung, wobei die erwShnte Elektroden sone der einen Gruppe den Eingangs- und Auagangekreisen gerne in saot ist, während ein tu verstSrkenAes Signal der isolierten Torelektrode sugefQhrt und das verstSrkte Signal der Anschlussleitung der anderen iJlektrodensone entnonaen wird, wobei gewünsohtenfuils ausserdee einer auf de« Unterlagengebiet angebrachten An-
IADORlGiNAL
-9- PHN. 2294.
Schlussleitung ein Signal zugeführt werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsformen und der Zeichnung näher erläutert, in der
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Halbleitervorrichtung mit einem Feldeffekt-Transistor naoh der Erfindung,
Fi{,. 2 sehematisch einen Querschnitt längs der Linie H-II des Feldeffekt-Transistors nach Fig. 1, die Fig. 3 bis 5 sehematisch im .4uerachnitt verschiedene
stufen der Herstellung des Feldeffekttransistors nach den Fig. 1 M und 2,
Fig. 6a bis 6d sehematisch im Querschnitt verschiedene Stufen eines anderen Herstellungsverfahrens für eine Ualbleitervor» richtung nach der Erfindung,
Fig. 7 sehematisch im Querschnitt ein weiteres Beispiel eines Teiles einer Halbleitervorrichtung nach &QT Erfindung,
Fig. ü eine Draufsicht auf einen Teil einer integrierten dchaltung mit einer Halbleitervorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 1J sehematisch einen Querschnitt längs der Linie IX-IX / der integrierten lichaltung naoh Fig· O aeigen.
Deutlichkeitshalber sind die Figuren insbesondere in bezug auf die Abmessungen in der Dickenrichtung nicht maustäblich gezeichnet. ·
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht und Fig. 2 einen querschnitt längs der Linie H-Ii einur Halbleitervorrichtung naoh der Erfindung. Dioso Vorrichtung enthält einen einkristallinen Halbleiterkörper auü Silicium, deuis&n obere Flttche 1 teilweise durch eine isolierende schicht 2 aus Jilioiumoxyd badeckt ist und in dem ein '■•'eldeffekt-'i'ri.neistor mit isolierter Torelektrode angebracht ist.
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Dieser Feldeffekt-Transistor enthält ein an der oberen Flüche 1 angrenzendes Unterlagongebiet 5 aus n-i'yp üiliciun und auch ©ine an der oberen flache 1 angrenzende, durch dus ünterl^gengubiet 3 voneinander getrennte ^ufuhrelektrodenzone 4 und eine Abfuhrelektrodenzone 5 aus P-J-'yp Silicium.
Auf der isolierenden Oxydschicht 2 ist zwischen den ζ,οηβη 4 und 5 ^ine als Torelektrode dienende Metallschicht 6 angebracht, wShrund die Abfuhrelektrode 5 mit einer Anschlussleitung in Form einer uuf der Oxydschicht 2 angebrachten Letallschicht 7 versehen ist, die durch Fenster 8 der Oxydschicht mit der Zone 5 in -Berührung ist. In den Draufsichten (FIg* 1 und &, sind die Grenzen ganz oder teilweise auf der Isolierschicht 2 angebrachter Letallschichten gestrichelt angedeutet. Die durch die !feile 14, 15 und 16 angegebenen Abmessungen betragen JOO, 500 baw. 500 μΐη.
Die aus fünf Teilzonen bestehende p-Typ leitende uufuhrzone 4 (siehe i'ic* 2) ist mit einer p-Typ leitenden, anschliessendsn Zone 9 verbunden, die in dem die Elektrodenzone 4 begrenzenden Gebiet dea Halbleiterkörper unterhalb des Unterlagengebietes J liegt« Die anschlieesende Zone 9 grenzt an die gegenüber der oberen Fläche 1 liegende untere Flache 10 des Halbleiterkörper ;an und ist auf dieser unteren Fläche 10 mit einer üjischlusaleitune in Form einer Metallschicht 11 verbunden, die auf einem leitenden Träger, z.B. auf einer bodenplatte angebracht aein kann» Bio :.:it der anschlie3aünden zfone 9 verbundene Zuführelek-
5l trodenzono 4 bildet ein interdigitales System mit der Abfuhr-
elektrodenzone 5 (siehe in Fiü· 1 und 2) und die mit der ^one
OO - .
OO 5 verbundene Letallaphicht 7 bildet ein interdigitalen Jyetem
*s "
" mit der Torelektrode 6. Dabei ist in der AusfUhrungsfom der Fig·
σ> Ο
^4 1 und 2 die Torelektrode 6 Über die Zufuhrelektrode 4 gelebt. Gt*
ζ .: wüneohtenfalls kann jedooh zur Verrinn rung dor KupaaitBt zwieohen >
zuführelektrodο und Toroloktrodo letztere über der Zuführelektrod·
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weggelassen werden (siehe z.B. die Jtruktur dos Feldeffekt-Tranoistoi'B A der Fig. 8;.
Der Abstand zwischen der oberen Fläche 1 und der unteren Flache 10 beträgt etwa 120 μι.ι und die Dicke des Jnterlagengebiets ;. ist etv/a U Jim, so dasa die anschlissende Zone 9 eich über mehr als 90,J des iibBtandes zwischen der unteren und- der oberen Fläche erstreckt. Jas Unterlagcngebiet 3 ist ausserhalb dee von den Elektrodensonen 4 und 5 und der Torelektrode 6 beanspruchten Gebietes an der oberen Fläche 1 mit einer Anschlu8oleitung in Form einer Metallschicht 12 verbunden, die auf der üxydschicht 2 angebracht ist und durch ein Fenster 13 der Oxydschicht mit dem Unterlagengubict 5 in B-rührung ist.
Die Halbleitervorrichtung nach den Fig. 1 und 2 lässt sich wie folt.t herstellen (siehe die Fig. 3 bis 5)·
ils wird ^siehe.iit,. 3) von einem Tragkörper in Form einer p-Typ ^iliciumplatte 1J mit einer Dicke von etwa 250 Jim rait polierter oberer Flüche und einen spezifischen V'ideratand von 0,07 Üh:.i.c:.';. i-uagegangen. .iuf dieser Ilalbleiterplatte 9 wird eine Anzahl identischer oder nicht identischer üchaltun^selei:.ente angebracht, jiü Herstellung wird nachstehend lediglich in bezug auf den FelueiTükt-iransistor n^ch Fig. 1 beschrieben und nur die Behandlungen an der oberen Fläche werden in den Figuren veranschaulicht.
iiuf dem iratkSrper 9 wird durch in der Hulbleiterteclinik all-• ' gene-in übliche Verfahren eine η-Typ leitende epitaktiuche Gchlcht 3 angewachsen, die eine Dicke von etwa 10 un und einen spozifisci:ei. .fidux'utand von 1 blin.aiu hat. Diese Jchicht wird bei 1200° C in i"cu«iite·... üauerutoff oxydiert und in 'Inr enst;tndi?nun Üxydschicht
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16 (siehe Fig. 3) werden durch allgemein übliche photographische Uta- und Licskierungsverfahrcn dunster 17 mit einer Breite von 10 um ge'ltzt. Darauf-wird durch diese Fenster bei 12wQ°\J or eindiffundiert, bis die diffundierton Gebiete 4» welche die Zufuhrelektrodenzone bilden, (aieha Fig. 4) mit dur Unterlage 9 in Berührung gelangen, deren das Leitffihigkeitstyp bestimmende Verunreinigungen inzwischen auch über einen Abotand von einigen Mikrometern in die Schicht eindiffundiert werden. In der-entstandenen Oxydschicht 18 werden dann Fenster mit einer Breite von 25 um geätzt, durch welche wieder Bor bis zu einer Tiefe von etwa 2 um eindiffundiert wird, um eine .,ibfuhrelektrodexizone 5 (siehe-Fig. 5) zu bilden.
In der Oxydschicht 2 auf der Oberseite v/erden Fenster 8 geätzt, um einen Kontakt mit der Abfuhrzone 5 herzustellen, während im vorliegenden Fülle auch ein Fenster 13 zur Kontaktherstellung mit den Unterlagengebiet 5 vorgesehen vdlrd.
Darauf werden Metallschichten 6, 7 und 12 (siehe i'ig. 1) durch Aufdampfung von Aluminium und selektiveό Ätzen des Metalles durch anwendung von ihotomaskierungeverfahren angebracht. Die Metallschichten 6, 7 11 und \2. können direkt oüex1 über auf der Oxydschicht angebrachte Letallspuren mit Anüchluöüleitungen verbunden werden.
Die Platte wird darauf auf der Unterseite abgeticuliffen und geätzt bis zu einer Dicke von etwa 120 um, worauf die Unterseite mit einer Metallschicht 11 vciohe Fig. 2) versehen wird, mittula deren der Feldeffekt-Transistor au;" uinuiu leitenden Träger anguuraoht werden kann.
In Fig. 2 iut veranschaulicht, auf weiche ",λ iu> i,iu orhui-
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tana Iaiblel testvorrichtung, sua YeratSrken elektrischer Sifaale be·" autst warden kann. Ola Zufuhrelektrodensone 4 iet dann ait dea Plmapol einar Spannungsquellf E über daa «naohliaaaende Gebiet 9, dia Uetallsehioht 11 und dia galvanische Torbindung 21 verbund«*« Dia Jibfuhrelektrodemone 5 i»t über dia Aneohjueskleeaen 25 und 26 galvanisch ait den Uinuspol dar Quelle K verbunden» Dia Torelektrode 6 tat über die Ansohluaakleaaen 23 und 24 und das Untorlagengebiet 3 ist über die Metallsohicht 12 durch dia Anschlussklemmen 27 und 20 galvaniaoh alt dem Pluapol Ton £ verbunden. Die Zone 4 1st somit dea Eingangskreis 4-9-11-21-24*23- % 6 und dem Auagangskraia 4-^-11-21-^-26-^5-7 ganeinaau. i)aa zu veratSrkande Signal kana In Seihe alt einer passend gewlhlten Vorapannung der Torelektrode 6 ttber die Kleaaen 23 und 24 sugaführt werden, wlhrond da« veratlrkte Signal über die Kleaaen 25 und 26 dar Anaohluaaleitung 22 dar Abfuhrelektrode (5, 7) entnoaaen werden kunn. ^uuaardom kunn ein swaltea Jignul über die
Kleamen 2J und 20 dur auf den Unterlagengebiot 3 angobraohten Letallachicht 12 sugaführt werdun.
.Jin und era α Vur fahr on zur Herstellung einer Halblaitervor- Λ richtung nach der Erfindung ist aohoaatisoh im (lueracnnitt «in den , Fij. 6a bis 6d dargestellt und wird nachstehend kurz beschrieben· Obwohl die Erfindung gemlss ihrer Aufgabenstellung auf interdigi-/talen Systeaen besohrSnKt iatt zeigen die Figuren 6a - öd und
ο Fit, 7 deutlichkeitshalber nur einen Finger joder Klektrodenaone· ο
In einer OberflSche eines TrogkSrpera 31 z.B. uus p-Typ Silicium wird örtlich durch chemische und/oder mechanische Mittel eine O j Versenkung 32 vorgesehen, worauf (siehe Fig. 6b) auf dem Trag- ** ' körper eine apitakt!sehe Sohioht 33 aus η-Typ Jilloium angewachsen 'wird, dia darauf bis au daa in FIf· 6b faatrioheit angedeuteten Pegel abgeftohliffen und aoait auaaarhalb dar Varsenkunf auf daa Gibltt daa Trafklrptra entferat wird, (tMit FIf. eo), BAD ORlöiNAl
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Darauf wird in die Schicht 33 «ine ρ-Typ leitend· Elektrodenzone 55 (aiehc >'ig. 6d) diffundiert, die als Abfuhrelektrodensone dient, wahrend der vorerwShnto, ausserhalb der Versenkung 32 ne-"ben der epitaktieohon Schich.t 33 liegende Teil deo l'ragkSrpers 31 als Zufuhrelektrodenzone dient· Auf der'während der Diffusion oder nachher gebildeten Oxydochicht 36 *ira die Torelektrode 37 angebracht, während die Abfuhrzone 35 durch ein Fenster in-der Oxydschicht durch eine Metallschicht 38 und die untere ?l&che durch eine Metallschicht 39 kontaktiert «erden·
In den vorstehend beschriebenen Ausftthrungsforaen grenst die onschliessende Zone an die untere FlSohe der Halbleiterplatte an« rfie vorstehend erwShnt, kann ·■ unter umstanden erwünscht sein( dass die anschlieeeende Zone an di· obersn fl&Ohe an£renst und/oder sioh lediclioh unterhalb des Uaterlageiic«%i«tes auaserhalb des unter der anderen Slsktrodenson· liefvnden Geeistes erstrsokt· Liino Qolche Ausftthrunesform ist i« (iusrsohaltt. sohssatisoh in Fig« 7 dargestellt. Darin befindet sish auf sinea TragkBrper 50 z.B. aus p-Typ Silioiua eine epit.iktioohs Sohioht 43 aus p-Typ Silicium, auf der eino Oxydnohioht 42 angobrucht ist· In dieser Struktur sind duroh Diffusion die n-'fyp leitenden Gebiete 44» 45 t 40 und 49 vorgesehen» wShrend dio Metallschichten 4^· 47 und 51 auf dor Oxydschicht oder in Fenstern derselben angebracht sind. Es entsteht auf diese Weis· eine Ftldeffekt-Transistorstruktur mit einer Zufuhreloktroden^one 44· einer Abfuhrelektrodenione und oiner Torelektrode 46, wobei dio lufuhrelektrodensone 44 »it einer ansohltessenden Zond (48, 49) verbunden ist, die an die oberen FlRohe angrenst und sieh lediglich ausserhulb des unter der Abfuhrtone 45 liegenden Gebietes unterhalb des Unttirlaceagebietee 43 erstreckt·
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Eine solche Struktur kunn z.E. dadurch erhalten werden, dass bevor die epitaktische Schicht 43 angebracht wird durch •Diffusion Crtlich eine η-Typ leitende "begrabene" Schicht (buried layer) auf dem Tragkörper angebracht wird, die wEhrend des ,jüwacheens der Schicht 43 und dor nachfolgenden Diffusionen dtvB Gebiet 46 liefert« Sie Gebiete 44, 45 und 49 werden darauf ähnlich wie in den vorhergehenden Ausführungefonnen Von der oberen Fläche hör selektiv in die Johicht 43 eindiffundiert, worauf die Torelektrode 46 und die Kontaktschiohten 47 und 5"1 angebracht worden·
Schlicaslich IuI in Fig. 0 in einer Draufsicht und in Fig·9 ocheoutisch in Querschnitt lfinga der Linie IX-IX ein Teil einer integrierten Schaltungsanordnung dargestellt, wobei ein Feldeffekt· Transistor A mit einer anaehlieescnden Zone nach der Erfindung über diese ansohlieBeende Zone mit der Kollektorzone einet Translator» B verbunden ist· Der Feldeffekt-Transistor A ist Ihnlloh wie der Feldeffekt-Transistor der Fig· 1 und 2 aus einer ρ-Typ Zufuhrzone 61, oiner p»T~yp jibfuhrson· 62, einen η·Τ/ρ Unterlagen* gebiet 63 und einer auf einer Oxidschicht 12 angebrachten Torelektrode 62 auaaaaengeeettt· Die Zufuhraone 61 ist alt einer p-Typ anaohlieaaenden Zone 64 verbunden, die mit einer p-Typ Kollektoraonu 75 dea Tranaiatora k verbunden ist, der veiter ein· n-Typ Baaiasone 6$ und eine p-Typ Eaitterson· 66 enthtlt· Dia Zonen 62, 6lj und 66 und nit ketallaoaiohten 6β9 70 und 71 verbunden, dl· in Fig. β geatrichelt angedeutet sind· I« Gegeneats au Fig. 1 ist die Torelektrode 69 nicht über die Zufuhrlone 61 hin gelegt, wodurch die Kapazität zwischen der Zufuhr und der i'orelektrode verringert wird· Die Kontaktochioht 6θ der abführelektrode iat Ober
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die Oxydschicht durch cine Metallbahn 74 iait ddr Basiszone 65 dco Transistors B verbunden. Die Zufuhrelektrode 61, die onochliescendc: Zone 64 und die Kollektorzone 73 sind Ober die Metallschicht 67 auf der unteren Seite odt Kontakten versehen. Der Vorteil der Anwendung der Erfindung bei dieser integrierten Schaltung liegt darin, dass fur die Herstellung einer leitenden Verbindung der ZuführeIcktrode des Transistors Λ und der Kollektorzane de ο Transistors B kuine gesonderte Metallbahn orforderlioh ist, wodurch weiterhin eine gedrängtere Jtruktur erhalten werden kann» ·
Ea wird einleuchten, daso die ^rfindunt; sich nicht auf die beschriebenen Ausfülirungaformen beschrankt und dusu innerhalb des Kuhmonu der Erfindung dom Fachmann viele Abarten zur Verfügung stehen. üa können z.j. die angewandten LeitfSki^kuitstypen duioh die jeweils entgegengesetzte ereetst werden, »Ehrend die angegebe* ncn Abmessungen gehindert werden können» wobei analoge Strukturen entstehen, üb. können auch statt SilioiuB andea» HalbleitermatsrIaIeA verwendet werden und auoh die verwendeten Kontaktmetalle, die I* solierschicht usw. können durch andere Metalle ersetzt werden. ..eiterhin kann oine Halbleitervorrichtung nach der Jrfiniung in anderen als den hier erwähnten Schaltungeanordnungen angewandt wer· den·
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Claims (1)

  1. PATEHTANSPRUECHK ι
    1. Halbleitervorrichtung rait einem an einer Oberfläche, im folgenden obere Flache genannt wenigstens teilweise durch eine Isolierschicht abgedeckten Halbleiterkörper, in dem eine oder mehrere als Schaltungs-, element dienende Halbleiterstrukturen untergebracht sind, die mindestens einen Feldeffekt-Transistor des Typs mit isolierter Torelektrode enthalten, der ein an der oberen Fläche angrenzendes Unterlagengebiet des einen jjeiti'ähißkeitstyps und auch an die oberen Fläche, angrenzende, durch das Unterlagengebiet voneinander getrennte, den Gruppen der Zufuhr- und Abfuhrelektrodeh zugeh&rende Elektrodenzone des anderen Leitfähigkeitstyps enthält, wobei auf der Isolierschicht zwischen einer ^lektrodenzone der einen Gruppe und einer anderen Klektrodenzone der anderen Gruppe eine als xorelektrode dienende Metallschicht angebracht ist und die erwähnte andere üilektrodenzone mit einer Anschlussleitung versehen ist, und wobei die erwähnte eine Elektrodenzone der einen Gruppe ein interdigitales System bildet mit der erwähnten anderen Elektroden zone, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte andere Elektrodenzone mit einer !Metallschicht verbunden 1st die ein interdigitales 3ystern mit der Torelektrode bildet, und dass die eine Elektrodensone der einen Gruppe mit einer anschliessenden JSlektrodenzone das anderen L#itf&higkeitstyps verbunden ist, die in de« die erwBhnte Elektrodenzone begrenzenden Gebiet dee Halbleiterkörper« wenigstens teilweise unterhalb des UnterlugengebieteB liegt und nur auseerhalb des von den ßlek-
    . trödenzonen und der Torelektrode beanspruchten OberflaOhengebietes an
    O eine Oberfläche des Körpers angrenzt, welche ansohliesäende Zone mit
    ** einer Anschlussleitung verbunden ist«
    ^ 2» Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, due·
    d9, die' ansohlte eaondt /tone an eine gegenüber der oberen Fliehe liegende •χ· Oberfl Sehe doe Körper·, im folgenden untere Fliehe genannt» ongrenst*
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    3. Halbleitervorrichtung nsoli Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet» dass die anuchlieäsende Zone an die erwShnten oberen FlSohe angrenzt«
    4· !halbleitervorrichtung nach .einen oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekonnzeichnet, dass die ansqhliessende Zone eioh lediglich auoserhalb des unter der erwShnten anderen Elektrodensone liegenden Cobieteo unterhalb dee Unterlagengebiete· erstreckt· 5· Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass viie erwShnte anochlie äsende Zone si oh in dor Dlckenriohtung des Halbleiterkörper über mindestens die HSIfte, vorzugsweise Ober aindestens CO,.. des Abetondee zwischen dor unteren und der oberen Fliehe erstreckt·
    6» Halbleitervorrichtung nuch eine· oder Mehreren der vorhergehenden Ansprüche dudurch gekennzeichnet, dass das'Unterlagengebiet an der oberen Fluohe mit einer Anschlussleitung verbunden ist ausserhalb de· tob den Elektrodonzonen und der Torelektrode wvaaapruohten Gebiete·· 7· Halbleitervorrichtuni; naoh eines oder »ehreren der vorhereehendoa Aftsprttohe dadurch gekennzeichnet, da·· die uiMhli·«sende Zone ait einer Δοηη de· anderen Leitfähigkeitstyps eine· anderen in de« Hai·« leiterkOrper untergebrachten Schaltungselemente· Terbuadea ist* β· Verfahren zur Herstellung einer Haltleiterrorriehtunc aaoa eine«
    oder »ehreren der vorhergehenden aatprfioh·» wob·! auf «iaeB'TraßkSrper odor -XSrperteil dvuroh epitaktlache· .iiawaehsea «1a Qaterla#eafeiet de· einen LeitfShiekeitstyy· angtbraoht wird» auf wolohe· Qaterlagea· gebiet Klektrodensoaen de· anderen LeitfEaigkeitetyp· der Gruppen der Ittftthr-uad .tbfuhrelektroden vorgesehen worden und wobei auf des Vat«*-
    lftgoatebiet zwischen einer ülektrodensoae der einen Gruppe und einer anderen Kloktrodenzone der anderen Gruppe eine I«olieraonioht anfo· bruoht wird, auf 4er die Torelektrode vorgeseke« wird, daduroJi feke···
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    . * ' ; BAD ORIGINAL
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    zeiclinet, dass das Unterlagengebiet auf einem Tragkörper oder -Körperteil üeu anderen Leitfähigkeitstyps angebracht wird und dass eine Elek-' tx'odenzoxiG uer einen Gruppe mit dew Tragkörper oder -Körperteil verbunden wirü, wänrend die Elektrodenzonen der anderen üruppe auf dem Unterlagengebiet angebracht werden.
    9. Verfahren nach .jispruch ö dadurch gekennzeichnet, dass auf dem rragküxv-er oder -uSrpertuil des anderen Leitfähig..eitstyps eine epituktisci.e cnicht des einen Leitfähigkeitstyps angewachsen wird, in welche die .biektrodenzone eindiffundiert v/erden, wobei die Elektrodenzone _ der einen Gruppe über die ganze Jc.ichtstärke bis zu dem Tragkörper oder -.or erteil diffundiert wird·
    10. Verfahren nach Anspruch ü dadurch gekennzeichnet, dass in einer Oberfläche dec Irakkörpers oder -Körperteiles ortlich eine Versenkung vorgesehen wird, worauf dieser Oberfläche eine epitaktische Schicht des einen Leitfäiagkeitatyps angebracht wird, welche Schicht darauf auBserhalb der Versenkung entfernt wird, worauf in die epitaktiache Schicht eine .jlektrodenzone der anderen Gruppe eindiffundiert wird, wobei die erwähnte Elektrodenzone der einen Gruppe durch den ausser-
    halb der Versenkung neben der epitaktischen Schicht liegenden Teil "
    des Tragkörpers oder -Körperteiles gebildet wird.
    1t. JchaltuntJ zum Verstärken-elektrischer Signale mit einer Halbleitervorrichtung nach eineia oder mehreren der ^oisprüche 1 bis 7 d^- durch gekennzeichnet, dasa die erwälinte eine Elektrodenzune der einen Gruppe dein Eingangskreis und dem Ausgangskreis gemeinsam ist, während .ein zu verstärkendes Jignal der isolierten Torelektrode zugeführt und das vorKoflrriB Signal der .anschlussleitung der anderen Elektrode entnommen wird.
    1»i. ochaituno nach Anspruch. 1i di.durch gekennzeichnet, dass außerdem bin zu vox'i:t""j'kuiidcü Signal einer auf (Jn1., UnterlagontJobiot angebrachten .:u,:Ll . .-K,d..tun. =u( nfü.rt ,ir,. 0098 8 6/0637
    BAD ORIGINAL
    Le e rs e ι te
DE1639349A 1967-02-28 1968-01-30 Feldeffekt-Transistor mit isolierter Gate-Elektrode, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung eines solchen Feldeffekt-Transistors in einer integrierten Schaltung Expired DE1639349C3 (de)

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