DE1764056B1

DE1764056B1 - Verfahren zum herstellen einer halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1764056B1
Application number: DE19681764056
Authority: DE
Inventors: Robert Eugene Westfield N.J.; Klein Donald Lee Poughkeepsie N.Y.; Sarace John Carl Somerville N.J.; Kerwin (V.St.A.)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1967-03-27
Filing date: 1968-03-27
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1219986A; FR1559352A; BE712551A; US3475234A; NL151839B; SE364142B; DE1764056C2; NL6804240A

Description

Metallüberzug versehen werden. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit einer in einem Halbleiterkörper gebildeten Diffusionszone von in bezug auf den Halbleiterkörper entgegengesetztem Leitungstyp, wobei eine Isolierschicht und eine darüberliegende Leitschicht mit genau einzuhaltendem Abstand von der

Diff Lisionszone und ebensolcher Überlappung in bezug auf die Diffusionszone vorgesehen sind. Insbesondere befaßt sich die Erfindung in diesem Zusammenhang mit der Herstellung von Feldeffekt-Transistoren.

Bei Sperrschicht-Feldeffekt-Transistoren, wie sie

z. B. aus der deutschen Auslegeschrift 1 231 355 und der USA.-Patentschrift 3 295 030 hervorgehen, ebenso wie bei Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode, wie sie z. B. aus »Electronics«, Bd. 36 (1963), Heft 44, S. 30 bis 33, hervorgehen, kommt es im Hinblick auf die Geringhaltung der Ausschußquote und auf die Zuverlässigkeit im Betrieb wesentlich auf die genaue Einhaltung vorgegebender Maßverhältnisse an und zwischen den verschiedenen Halbleiter- bzw. Isolierzonen an. Entsprechendes gilt auch für andere Schaltungselemente mit einem Aufbau vom Typ Metall-Isolierstoff-Halbleiter (MIS-Elemente), deren Wirkungsweise verschieden von derjenigen der vorgenannten Transistoren ist. Als Beispiel hierfür seien elektrooptische Anordnungen genannt, die für die Funktion eines Bildaufnahmeelementes in Betracht kommen und größere Anzahlen von lichtempfindlichen Dioden mit Diffusionssperrschicht aufweisen, welch letztere durch einen Isolierfilm abgeschirmt bzw. abge-

ORIGINAL INSPECTED

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deckt ist. Eine auf diesem Isolierfilm angeordnete Aufbringung von Elektroden oder Leitschichten in Metallschicht hat hier die vorteilhafte Funktion der bestimmten Bereichen eines Zwischenschichtmusters Ableitung von elektrischen Ladungen von der Isolier- und die damit verbundenen Ausrichtungsschwierigoberfläche. Diesen und anderen Halbleiteranordnungen keiten entfallen.

ist gemeinsam die Bildung eines Halbleiterkörpers mit 5 Die Erfindung wird weiter an Hand eines Auseiner dotierten Diffusionszone sowie mit einer auf führungsbeispiels erläutert, das in den Zeichnungen bestimmten Abschnitten des Halbleiterkörpers ange- veranschaulicht ist. Hierin zeigt
brachten Isolierschicht und mit einer metallischen oder F i g. 1 eine perspektivische Teilansicht einer Metallsonstigen Leitschicht, die wenigstens einen Teil der Isolator-Halbleiteranordnung als möglichen Anwen-Isolierschicht bedeckt. Im übrigen haben solche Metall- io dungsfall des Herstellungsverfahrens nach der Erfin- oder Leitschichten beim Erfindungsgegenstand nicht dung und

bzw. nicht nur eine elektrische Leitfunktion. F i g. 2 eine schematische Darstellung der aufein-

Die einfachste der bekannten Verfahrensweisen zur anderfolgenden Arbeitsschritte zur Herstellung einer

Herstellung von Halbleiteranordnungen der vorge- solchen Halbleiteranordnung.

nannten Art beruht auf dem Anwachsen einer Oxid- 15 Bei der in F i g. 1 dargestellten Halbleiteranordnung schicht auf einem Halbleiterkörper, worauf diese Oxid- handelt es sich um einen Feldeffekt-Transistor, dessen schicht gemäß einem vorgegebenen Flächemuster aus- Aufbau und Herstellung im folgenden als aus einer geätzt und als Maske für die Herstellung von dotierten großen Anzahl von Anwendungen herausgegriffenes Halbleiterzonen durch Eindiffundieren von Fremd- Beispiel näher erläutert werden soll,
stoffen verwendet wird. Abschließend werden dann 20 Gemäß F i g. 1 ist als Grundlage der Anordnung ein durch entsprechend selektives Ausätzen einer auf- Halbleiterkörper 10 aus p-leitendem Silicium mit gedampften Metallschicht Elektroden oder leitende η-leitenden Diffusionszonen 11 und 12 vorgesehen. Oberflächenabschnitte gebildet. Sowohl für die Diffu- Hierüber ist eine erste Schicht 13 aus Siliciumdioxid sionsbehandlung wie auch für das Ätzen der Metall- mit einer Stärke in der Größenordnung von 600 Ä schicht sind demgemäß Masken zur Bestimmung des 25 aufgebracht. Über dieser Oxidschicht liegt eine Isoliervorgegebenen Flächenmusters erforderlich. Verfahren teilschicht 14 aus Siliciumnitrid in einer Stärke von zur Bildung von Diffusions-und Metallisierungsmasken etwa 400 Ä. Eine weitere stärkere Isolierteilschicht 15 auf Halbleitern sind in der Vergangenheit in einem für (10 000 Ä) aus Siliciumoxid bedeckt die vorgenannte die Herstellung üblicher Halbleitervorrichtungen weit- Nitridschicht. Hierüber liegt eine Schicht 16 aus polyhin ausreichenden Maße vervollkommnet worden. Zur 30 kristallinem Silicium, welche auch eine mit 17 bezeich-Herstellung von integrierten Mikroschaltungen und nete Steuerelektrode bedeckt. Weiter ist ein Quellenentsprechenden Dioden- sowie Transistoranordnungen elektrodenanschluß 18 und ein Senkenelektrodenhaben sich diese bekannten Verfahren jedoch bezüglich anschluß 19 sowie ein Steuerelektrodenanschluß 20 des Ausschußanteils als verbesserungsbedürftig erwie- vorhanden. Bei diesen Anschlüssen handelt es sich um sen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei der auf- 35 stärkere Metallelemente.

einanderfolgenden Maskierung eines Oberflächen- Bei der dargestellten Anordnung bietet die Steuerabschnitts eines Halbleiterkörpers bzw. einer Halb- elektrode 17 das wesentlichste Herstellungsproblem, leiterschicht die erforderliche, hochgenaue Ausrichtung Die Teilisolierschicht 14 muß nämlich im Bereich der der Masken bzw. Flächenmuster gegeneinander Steuerelektrode die von den Diffusionszonen 11 und 12 Schwierigkeiten bereitet. 40 gebildeten Quellen- und Senken-Grenzschichten überAufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines lappen, während die Leitschicht 17 in ihrer Ausdeh-Herstellungsverfahrens für Halbleiteranordnungen, bei nung ohne Überlappung und Verkürzung der Diffudem die angegebenen Nachteile überwunden sind und sionszonen mit der Isolierschicht zusammenfallen muß. welches insbesondere die Herstellung von Metall- Gemäß üblicher Verfahrensweise wird die Leitschicht Isolator-Halbleitervorrichtungen ohne hinsichtlich der 45 17 nach der Diffusion auf die Isolierschicht 14 auf-Ausrichtungsgenauigkeit kritische Maskierungen er- gedampft. Hierbei kann die Metallschicht verständmöglicht. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Auf- licherweise wegen der schädlichen Auswirkungen der gäbe kennzeichnet sich bei einem Verfahren der ein- Anwesenheit von Metall bei der Hochtemperaturgangs genannten Art hauptsächlich dadurch, daß auf diffusion nicht vor dem Diffusionsschritt aufgebracht dem Halbleiterkörper die Isolierschicht und über aus- 50 werden. Andererseits macht die Aufbringung der Leitgewählten Abschnitten der Isolierschicht eine Silicium- schicht in einem von der Diffusion getrennten Arbeitsschicht gebildet wird, daß dann die frei liegenden schritt eine Zwischenoxydation sowie einen Maskie-Abschnitte der Isolierschicht ausgeätzt werden, daß rungs- und Ätzschritt zur Erfüllung der Genauigkeitsdanach mit Hilfe der nunmehr als Diffusionsmaske anforderungen sowie eine weitere Maskierung zur wirkenden Siliciumschicht die Diffusionszonen durch 55 Bestimmung des auszuätzenden Abschnitts der auf-Eindiffundieren von Fremdstoffen in die frei liegenden gebrachten Metallschicht notwendig. Diese zusätzli-Abschnitte des Halbleiterkörpers gebildet werden und chen Maskierungs- und Ätzvorgänge rufen eine unerdaß gleichzeitig oder anschließend die Siliciumschicht wünschte Erhöhung der Grenzschicht- sowie Eingangsdurch Eindiffundieren von Fremdstoffen in den leiten- kapazitäten und damit eine entsprechende Herabsetden Zustand übergeführt wird. 60 zung der oberen Grenzfrequenz hervor. Bei Halbleiter-Bei einer solchen Verfahrensweise wird die über der anordnungen der angegebenen Art und Größe stößt Isolierschicht selektiv aufgebrachte Siliciumschicht als die genaue Ausrichtung der Masken über der gesamten Maske verwendet, welche ihrerseits das Flächenmuster Anordnung, die, wie erwähnt, zur Vermeidung unzuder Diffusionsmaske in der Isolierschicht bestimmt. lässiger Überlappungen erforderlich ist, in vielen Fällen Die Siliciumschicht wird sodann durch Diffusion in 65 auf gemäß der bisherigen Technik unüberwindbare eine Leitschicht umgewandelt. Auf diese Weise wird Schwierigkeiten.

eine zuverlässige gegenseitige Ausrichtung aller drei Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung

Schichten erreicht, während die aufeinanderfolgende wird über der Isolierschicht eine Schicht aus poly-

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kristallinem Silicium aufgebracht und das Diffusions- sich herausgestellt, daß die Anwendung von kombinier-Flächenmuster mittels Ausätzens durch beide Schichten ten Siliciumdioxid-Siliciumnitrid-Schichten die elektrigebildet. Die Diffusionszonen werden dabei in üblicher sehen Eigenschaften der Steuerelektrode durch Herab-Weise hergestellt. Während der Diffusion wird die Setzung der Schwellspannung und Stabilitätsverbesse-Siliciumschicht ferner derart mit Fremdstoffen dotiert, 5 rung günstig beeinflußt. Andererseits lassen sich in daß sich eine für die Funktion als Leitschicht auf der manchen Fällen auch mit einfachen, homogenen SiIi-Steuerelektrodenanordnung ausreichende elektrische ciumnitridschichten ausreichende Ergebnisse erzielen. Leitfähigkeit ergibt. Hierbei kommt es erfindungs- Ferner können an dieser Stelle gegebenenfalls auch gemäß wesentlich darauf an, daß die letzte Leitschicht andere Isolierstoffe eingesetzt werden, z. B. Aluminiumwährend der Bildung der Diffusionszonen bereits an io oxid, Aluminiumnitrid, Berylliumoxid u. a., wie auch Ort und Stelle vorhanden ist und als Diffusionsmaske Kombinationen dieser Stoffe in entsprechend zusamwirkend die genaue gegenseitige Ausrichtung der drei mengesetzten Isolierschichten.

Schichten sichert. Die stärkere, im Arbeitsschritt 3 aufgebrachte und

Die Aufeinanderfolge der verschiedenen Arbeits- im Beispielsfall aus Siliciumdioxid bestehende Schicht schritte des beanspruchten Herstellungsverfahrens für 15 15 bildet eine elektrisch isolierte Oberfläche zur Aufden Feldeffekt-Transistor gemäß F i g. 1 wird nun nähme von Leitelementen und sorgt für eine Verminan Hand von F i g. 2 näher erläutert. derung der parasitären Kapazitäten. Im Beispielsfall

Der als Grundlage dienende Halbleiterkörper 10 beträgt die Stärke der Schicht 15 etwa 10 000 Ä. Die besteht aus einkristallinem Silicium in (lll)-Orientie- Herstellung kann z. B. durch Zerlegung von Tetrarung, der nach dem Schneiden und Läppen mit einer 20 äthoxisilan bei 55O°C erfolgen. Bei einer solchen Mischung aus jodgesättigter Fluorwasserstoffsäure, Temperatur ist eine Behandlungsdauer von etwa Salpetersäure und Essigsäure poliert wird. Die Silicium- 7,5 Stunden zum Abscheiden der Schicht erforderlich, dioxidschicht 13 wird in einer Dampfatmosphäre bei Hinsichtlich des hier angewendeten Verfahrens beste-1050⁰C gezüchtet. Die Schichtstärke beträgt zwischen hen keine kritischen Einschränkungen, allgemein kön-100 und einigen tausend Ä. Bei einer Vorrichtung der 25 nen die in Verbindung mit der Bildung der Schicht 13 dargestellten Art ist jedoch eine Schichtstärke von diskutierten Verfahren auch hier angewendet werden. 200 Ä bis 1000 Ä besonders vorteilhaft. Für die Da die Schicht 15 im wesentlichen nur eine Abstands-Schicht 13 kommen auch andere geeignete oder übliche funktion erfüllt, ist die Schichtstärke ebenfalls wenig Aufbringungsverfahren in Betracht, z. B. die Zerset- kritisch. In der Praxis wird ein Mindestwert von 2000 Ä zung von Tetraäthoxisilan oder durch Plasmaentladung. 30 kaum unterschritten werden, während ein sinnvoller Durch Dampf Oxydation gezüchtete Schichten dürften Höchstwert bei 4 bis 5 · 10~³ mm liegt, für Anordnungen der dargestellten Art jedoch beson- Die Zusammensetzung der Schichten 14 und 15 wird

ders zweckmäßig sein. Diese oder ähnliche Verfahren nicht nur nach Isoliereigenschaften, sondern vor allem bilden den Arbeitsschritt 1 gemäß F i g. 2. auch nach den chemischen Eigenschaften hinsichtlich

Als wesentlich angemerkt sei noch, daß bei den übli- 35 der Ätzung ausgewählt. In Anbetracht der im Beispielschen Herstellungsverfahren für Feldeffekt-Transistoren fall aus Siliciumnitrid bestehenden Schicht 14 und der nach erfolgter Diffusion die als Diffusionsmaske die- aus Siliciumdioxid bestehenden Schicht 15 kann letznende Siliciumdioxidschicht beseitigt und eine neue teres mit einem Ätzmittel entfernt werden, welches das Schicht als Isolierung für die Steuerelektrode aufge- Siliciumnitrid der Schicht 14 nicht wesentlich angreift, bracht werden muß. Dies ist durch die Verschlechterung 40 Letztere wirkt somit als räumliche Begrenzung für den der Isolierungseigenschaften der ursprünglichen Oxid- Ätzvorgang.

schicht infolge der Einwirkung seitens der Diffusions- Im Arbeitsschritt 4 wird die Siliciumdioxidschicht 15

atmosphäre bedingt. Die somit erforderliche Neubil- in üblicher Weise auf photographischem Wege mit dung einer Isolierschicht für die Steuerelektrode einer Maske 25 versehen. Eine geeignete Maskenflüssiginnerhalb des Herstellungsablaufes stellt hinsichtlich 45 keit wird z. B. mittels einer Spritze auf den mit einer der erforderlichen hochgradigen Reinheit und der Drehzahl von 15 000 min"¹ rotierenden Halbleitergenauen Einstellung der Stoff eigenschaften einen körper in einer gleichmäßigen Stärke von 0,65 ·10~³ mm wesentlichen Nachteil für die Schichtbildung dar. Beim aufgebracht und anschließend 20 Minuten bei 80° C beanspruchten Verfahren wird die Isolierschicht für die in einer Stickstoffatmosphäre von 0,5 at getrocknet. Steuerelektrode dagegen zu Beginn hergestellt, d. h. 50 Die so erhaltene Maskenschicht wird in engem Kontakt auf einer Oberfläche des Halbleiterkörpers von höchst- mit einer vorgesehenen Belichtungsmaske hoher Aufmöglicher Reinheit, und wird weiterhin während der lösung gehalten und mit kollimiertem Ultraviolettlicht Diffusion durch den aufgebrachten Siliciumfilm ge- bestrahlt. Anschließend wurde das Negativbild entschützt, wickelt, gespült und in Aceton gehärtet. Nach einer

Im zweiten Arbeitsschritt gemäß Fig. 2 wird die 55 Wärmebehandlung von 20 Minuten bei 120° C in einer Siliciumnitridschicht 14 über der Oxidschicht 13 auf- Stickstoff atmosphäre ist der Halbleiterkörper fertig zur gebracht, und zwar z. B. durch pyrolytische Zerlegung Ätzung.

von Silan und Ammoniak bei etwa 1000° C. Auch hier Im Arbeitsschritt 5 wird das Siliciumdioxid der zu

können statt dessen bekannte, mit Plasmaentladung entfernenden Schichtabschnitte mittels Ammoniumarbeitende Verfahren angewendet werden. 60 bifluorid ausgeätzt. Da das Siliciumnitrid der Schicht

Die Stärke der Schicht 14 ist mit derjenigen der 14 diesem Ätzmittel widersteht, rindet die Ätzung an Schicht 13 vergleichbar. Beide Schichten bilden zusam- der Oberfläche der Schicht 14 ihr Ende. Das Verhältnis men eine Zwischenschicht der Metall-Isolator-Halb- der Ätzgeschwindigkeiten bezüglich beider Schichtleitervorrichtung. Die Gesamtstärke dieser beiden stoffe liegt bei dem genannten Ätzmittel über 10:1. Schichten liegt vorzugsweise in einem Bereich von 400 63 Für Zwecke der vorliegenden Erfindung sind Ätzmittel bis 4000 Ä. Einige Halbleiteranordnungen mit guter mit einem Verhältnis der Ätzgeschwindigkeiten von Wirkungsweise wurden jedoch auch mit Gesamtschicht- mehr als 5:1 vorzuziehen bzw. ausreichend. Die somit stärken von 13 600 und 14 400 Ä hergestellt. Es hat erzielte selbsttätige Begrenzung des Ätzvorganges, die

ein weiteres Merkmal der Erfindung darstellt, läßt sich in entsprechender Weise auch mit anderen Schichtstoffen verwirklichen. Nach dem Ätzvorgang wird die Maske 25 entfernt.

Im Arbeitsschritt 6 wird die Siliciumschicht 16 über die gesamte Oberfläche aufgebracht, und zwar z. B. mittels eines üblichen Aufdampfverfahrens, durch pyrolytische Zerlegung von SiCl₄ und H₂, durch Aufsprühen mittels Kathodenentladung od. dgl.

Im Arbeitsschritt 7 wird eine zweite Photomaske 21 aufgebracht und mit dieser die Siliciumschicht 16 geätzt, wozu ein Verfahren der vorerwähnten Art angewendet werden kann. Der danach verbleibende Teil der Schicht 16 wird anschließend als Diffusionsmaske zur Bestimmung der Flächenabschnitte der Quellenelektrode, der Senkenelektrode und der Steuerelektrode verwendet. Die Ätzung der Siliciumschicht 16 erfolgt mit einer Mischung von jodgesättigter Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Essigsäure. In diesem und dem folgenden Arbeitsschritt wird die geometrische Struktur der Steuerelektrode 17 bestimmt bzw. gebildet. Hierbei besteht ein wesentliches Merkmal darin, daß die zweite Photomaske 21 zum Ätzen der Steuerelektrode keiner hochgenauen Ausrichtung bedarf. Im wesentlichen ist nur dafür zu sorgen, daß die Maske innerhalb der z. B. kanalartigen Ausnehmung der Siliciumdioxidschicht 15 liegt (siehe Arbeitsschritt 5). Im Arbeitsschritt 7 gemäß F i g. 2 ist die Maske 21 mit einer deutlichen Lageabweichung dargestellt, um die unkritische Ausrichtung zu veranschaulichen.

Im Arbeitsschritt 8 wird das nach der Ätzung im Arbeitsschritt 7 frei liegende Siliciumdioxid zunächst der Schicht 16 und sodann auch der innerhalb der Maske 21 frei liegende Randabschnitt der Schicht 15 mit Ammoniumbifluorid ausgeätzt, wodurch die Steuerelektrode 17 zwangläufig in ihre endgültige, nur durch die Maske 21 bzw. deren Mittelabschnitt bestimmte Lage innerhalb der ebenfalls durch die Maske 21 bestimmten kanalartigen Ausnehmung der Schicht 15 gelangt. Dies ist dadurch bedingt, daß die gegenüber der im Arbeitsschritt 5 erzeugten Ausnehmung der Schicht 15 größere, endgültige Breite dieser Ausnehmung der Schicht 15 zusammen mit der Lage und Ausdehnung der Steuerelektrode 17 durch die Maske 21 bestimmt ist.

Im Arbeitsschritt 8 werden gleichzeitig in nicht näher dargestellter Weise auch die Anschlüsse der Quellen-, Senken- und Steuerelektrode sowie die Schaltverbindungen durch Ätzung gebildet. Abschließend wird die Maske 21 entfernt.

Im Arbeitsschritt 9 wird das frei liegende Siliciumnitrid der Schicht 14 mit heißer Phosphorsäure ausgeätzt, welche die anderen Schichten nicht wesentlich angreift. Das darunterliegende Siliciumdioxid der Schicht 13 wird mit Ammoniumbifluorid entfernt, wodurch die Oberfläche des Halbleiterkörpers 10 im Bereich zwischen der Steuerelektrode 17 und den Rändern der kanalartigen Ausnehmung in den darüberliegenden Schichten 13 bis 16 freigelegt wird.

Im Arbeitsschritt 10 werden die Diffusionszonen 11 und 12 nach einem üblichen Verfahren in den Halbleiterkörper eingebracht. Da dieser Diffusionsvorgang nach der endgültigen Ausbildung der Steuerelektrode durchgeführt wird, ist die Einhaltung hoher Genauigkeit in der Überlappung zwischen diesen Diffusionszonen und den entsprechenden Grenzschichten einerseits und den Rändern der Steuerelektrode andererseits gewährleistet. Gleichzeitig wird die oberste Siliciumschicht 16 durch Diffusion auf den gewünschten Wert des Quadrat-Flächenwiderstandes von z. B. 10 Ohm pro Quadratfläche dotiert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 handelt es sich, wie erwähnt, um einen p-leitenden Silicium-Halbleiterkörper mit η-leitender Quellen- und Senkenelektrode. Hierzu inverse Halbleiteranordnungen sind ebenfalls herstellbar, wobei ein η-leitender Halbleiterkörper und ein p-leitender Fremdstoff wie Bor an Stelle eines η-leitenden Fremdstoffs wie dem üblichen Phosphor verwendet wird.

Nach den beschriebenen Photomaskierungs- und Ätzvorgängen erfolgt mit entsprechender weiterer Photomaskierung und Ätzung die Herstellung der Anschlüsse 18, 19 und 20 (s. F i g. 1) mit entsprechendem Metallauftrag. Die oberste Siliciumschicht ist zwar selbst leitend, stärkere Metallüberzüge aus Gold oder Aluminium verbessern jedoch die elektrischen Verbindungen wesentlich. Das Vorhandensein einer dementsprechend doppelten Leitverbindung verringert außerdem die Ausfallquote im Fall von Unterbrechungen oder Leitfähigkeitsverminderungen in einer von beiden Schichten. Außerdem wurde gefunden, daß die elektrischen Eigenschaften der so hergestellten Halbleiteranordnungen durch Wärmebehandlung in einer Wasserstoff atmosphäre von wenigstens 300⁰C bei einer Einwirkdauer von mindestens einer Stunde wesentlich verbessert werden können. Dieses Ausglühen sollte vor dem Metallauftrag durchgeführt werden.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung wurden Metall-Isolator-Halbleitertransistoren mit η-Kanal wie auch mit p-Kanal hergestellt. Die einzelnen Halbleiteranordnungen wurden hinsichtlich ihrer Kenndaten durchgemessen, nämlich hinsichtlich der Oberflächen-Ladungsträgerdichte unterhalb der Steuerelektrode, der Schwellspannung, der Steuersteilheit und der wirksamen Ladungsträgerbeweglichkeit.

Für die n- wie auch die p-Kanal-Transistoren wurde im Beispielsfall ein vergleichsweise großflächiger, rechteckförmiger Aufbau gewählt.. Die Abmessungen der Steuerelektrode betrugen 0,025 · 0,2 mm, diejenigen der Quellen- und Senkenelektrode 0,1 · 0,2 mm. Die n-Kanal-Transistoren wurden aus p-leitendem, (lll)-orientiertem Silicium mit einer spezifischen Leitfähigkeit von 1,3 Ohm · cm, die p-Kanal-Transistoren aus η-leitendem, ebenfalls (lll)-orientiertem Silicium mit einer spezifischen Leitfähigkeit von 0,8 Ohm · cm hergestellt. Die Isolierung an der Steuerelektrode bestand aus einer Siliciumdioxidschicht von 600 Ä und einer Siliciumnitridschicht von 400 Ä Stärke. Die Tiefe der durch Diffusion hergestellten Quellen- und Senken-Grenzschichten betrug 2 · 10~³ mm mit einer Oberflächen-Ladungsträgerkonzentration von mehr als 10¹⁹ Atomen pro cm² für die n- und p-Diffusion. Die aufgedampfte Siliciumschicht hatte eine Stärke von 5000 Ä. Nach der Diffusion betrug der Quadrat-Flächenwiderstand dieser Schicht etwa 10 Ohm pro Quadratfläche.

Die Kenndaten einiger Ausführungsbeispiele ergeben sich aus der folgenden Tabelle:

Kanaltyp	Schwell- Spannung	Ladungs träger- Beweglichkeit cm²/V see	Steuersteilheit bei 4 V Senkenspannung- Steuerspannung
p-Kanal .. η-Kanal ..	-1,95 V +0,95 V	173 380	130 360

209 5Π /255

Diese Kenndaten sind denjenigen von nach üblichen Verfahren hergestellten Transistoren entsprechender Art gleichwertig.

Über das in F i g. 1 angedeutete Ausführungsbeispiel einer Metall-Isolator-Halbleiteranordnung mit Diffusionszonen in einem Halbleiterkörper hinaus läßt sich das beanspruchte Verfahren zur Herstellung von

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zahlreichen anderen Halbleiterelementen mit entsprechendem Grundaufbau anwenden, wobei es auf die Anbringung einer als Diffusionsmaske wirkenden Siliciumschicht über der Isolierschicht und auf die Diffusionsdotierung sowohl des Halbleiterkörpers zur Bildung der Diffusionszonen wie auch der Siliciummaske zur Bildung einer Leitschicht ankommt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit einer in einem Halbleiterkörper gebildeten Diffusionszone von in bezug auf den Halbleiterkörper entgegengesetztem Leitungstyp, wobei eine Isolierschicht und eine darüberliegende Leitschicht mit genau einzuhaltendem Abstand von der Diffusionszone und ebensolcher Überlappung in bezug auf die Diffusionszone vorgesehen sind, dadurchgekennzeichnet, daß auf dem Halbleiterkörper (10) die Isolierschicht (13, 14, 15) und über ausgewählten Abschnitten der Isolierschicht eine Siliciumschicht (16) gebildet wird, daß dann die frei liegenden Abschnitte der Isolierschicht ausgeätzt werden, daß danach mit Hilfe der nunmehr als Diffusionsmaske wirkenden Siliciumschicht die Diffusionszonen (11, 12) durch Eindiffundieren von Fremdstoffen in die frei liegenden Abschnitte des Halbleiterkörpers gebildet werden und daß gleichzeitig oder anschließend die Siliciumschicht durch Eindiffundieren von Fremdstoffen in den leitenden Zustand übergeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht aus einer ersten, auf dem Halbleiterkörper (10) angeordneten Teilschicht (13, 14) und einer isolierenden, über der ersten angeordneten und in ihrer Zusammensetzung von dieser verschiedenen zweiten Teilschicht (15) gebildet wird, daß in der zweiten Teilschicht (15) vor dem Aufbringen der Siliciumschicht (16) durch Ätzung mit einem die erste Teilschicht nicht wesentlich angreifenden Ätzmittel eine kanalartige Ausnehmung gebildet wird, daß dann die Siliciumschicht auf die gesamte Oberfläche aufgebracht wird und anschließend abschnittsweise innerhalb der kanalartigen Ausnehmung unter Freilegung der darunter befindlichen ersten Teilschicht ausgeätzt wird, wobei ein streifenförmiger, mit Abstand von den Seitenkanten der kanalartigen Ausnehmung angeordneter und sich über einen wesentlichen Teil der Längsausdehnung dieser Ausnehmung erstrekkender sowie vorzugsweise die benachbarte zweite Teilschicht wenigstens an einem Ende überlappender Abschnitt der Siliciumschicht bestehenbleibt, und daß anschließend der frei liegende Abschnitt der ersten Teilschicht vor der nachfolgenden Diffusion ausgeätzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausätzung des zu entfernenden Abschnitts der Siliciumschicht (16) innerhalb der kanalartigen Ausnehmung mit Hilfe einer auf photographischem Wege hergestellten Maske (21) durchgeführt wird, die eine in bezug auf diese Ausnehmung breitere Öffnung aufweist, und daß der Abdeckteil der zur Herstellung des streifenförmigen Abschnitts der Siliciumschicht dienenden Maske in bezug auf die Öffnung derart ausgerichtet ist, daß nach der Ausätzung des frei liegenden Siliciums auch die darunter befindliche, wieder frei liegende erste Teilschicht (14) ausgeätzt wird und der streifenförmige Abschnitt der Siliciumschicht in der kanalartigen Ausnehmung unabhängig von einer Lageabweichung der auf photographischem Wege hergestellten Maske in bezug auf die kanalartige Ausnehmung mittig ausgerichtet ist, und zwar bis zu einer Lageabweichung der Maske um eine höchstens der Überschußbreite der kanalartigen Ausnehmung in bezug auf die Öffnung in der Maske entsprechende Strecke.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (10) aus Silicium, die erste Teilschicht (14) der Isolierschicht aus Siliciumnitrid und die zweite Teilschicht (15) der Isolierschicht aus Siliciumdioxid besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Halbleiterkörper (10) eine zusätzliche Schicht (13) aus Siliciumdioxid und auf diese die erste Teilschicht (14) aus Siliciumnitrid aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausätzen der zweiten Teilschicht (15) der Isolierschicht ohne wesentlichen Angriff an der ersten Teilschicht Ammoniumbifluorid verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich längs der Kante der kanalartigen Ausnehmung erstreckende Zone zur Verbindung mit den Diffusionszonen (11, 12) mit einem Metallüberzug versehen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitiger Anwendung der Verfahrensschritte auf eine Mehrzahl von Halbleiteranordnungen die Siliciumschicht (16) zur Bildung von Verbindungen zwischen mindestens zwei Halbleiteranordnungen selektiv ausgeätzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Silicium bestehenden Verbindungen der Halbleiteranordnungen mit einem