DE1764571C3

DE1764571C3 - Monolithically integrated semiconductor device and method for its manufacture

Info

Publication number: DE1764571C3
Application number: DE19681764571
Authority: DE
Inventors: Jacques; Glaise Rene; Caen Thire (Frankreich)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-06-30
Filing date: 1968-06-28
Publication date: 1976-11-11

Description

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Die Erfindung betrifft eine monolithisch integrierte Halbleiteranordnung mit einem Substrat des einen Leitungstyps und einer hierauf angebrachten, von dem Substrat durch einen PN-Übergang getrennten epitaktischen Schicht des entgegengesetzten Leitungstyps, die in gegeneinander isolierte Inseln aufgeteilt ist, von denen mindestens eine einen Feldeffekttransistor mit einer Kanalzone des zum Substrat entgegengesetzten Leitungstyps und mit einer aus zwei Teilen bestehenden Steuerzone des einen Leitungstyps enthält, wobei der erste Teil der Steuerzone innerhalb der Insel als diffundiertes Oberflächengebiet ausgebildet ist und die f,₀ Kanalzone in der epitaktischen Schicht liegt.The invention relates to a monolithically integrated semiconductor arrangement with a substrate of one conduction type and an epitaxial layer of the opposite conduction type attached to it, separated from the substrate by a PN junction, which is divided into islands isolated from one another, of which at least one is a field effect transistor with a channel zone of the conductivity type opposite to the substrate and with a control zone of the one conductivity type consisting of two parts, the first part of the control zone being formed as a diffused surface area within the island and the f, ₀ channel zone lying in the epitaxial layer.

Sie betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Halbleiteranordnung.It also relates to a method for producing such a semiconductor arrangement.

Bei der Herstellung monolithisch integrierter Halbleiteranordnungen werden gleichzeitig durch eine Mindestzahl von Behandlungen eines Ausgangskörpers, des Substrats, verschiedene aktive Schaltungselemente, wie Dioden und Transistoren, oder passive Elemente,In the manufacture of monolithically integrated semiconductor arrangements are simultaneously through a minimum number of treatments of a starting body, of the substrate, various active circuit elements such as diodes and transistors, or passive elements,

wie Widerstände und Kondensatoren, angebracht.such as resistors and capacitors.

Die für die verschiedenen Schaltungselemente verlangten Eigenschaften erfordern es bisweilen, nicht miteinander vereinigbare Behandlungen durchzuführen, wobei einige dieser Behandlungen sogar nicht unmittelbar damit zusammenhängende Schaltungselemente beeinträchtigen können. Außerdem kann die erforderliche Isolierung der Schaltungselemente untereinander oder gegen das Substrat, wobei auch die Schaltung eine wesentliche Rolle spielt, bestimmte Bedingungen in bezug auf Polarität und Leitungsvermögen mit sich bringen, die sich schwer mit den Eigenschaften der verschiedenen Schaltungselemente vereinigen lassen.The properties required for the various circuit elements sometimes do not require it to carry out compatible treatments, some of which are not even immediate can affect related circuit elements. In addition, the required Isolation of the circuit elements from one another or from the substrate, the circuit also being a plays an essential role, certain conditions relating to polarity and conductivity with it bring that are difficult to combine with the properties of the various circuit elements.

In den meisten Fällen werden auf dem Substrat, vorzugsweise auf epitaktischem Wege, eine oder mehrere Schichten des geeigneten Leitungstyps angebracht, während die Gebiete insbesondere der aktiven Schaltungselemente durch Teile dieser Schichten gebildet oder durch örtliche Diffusion einer Verunreinigung, gewöhnlich des entgegengesetzten Leitungsiyps. in einem Teil einer dieser Schichten von der Oberfläche her erzeugt werden.In most cases, on the substrate, preferably in an epitaxial way, one or several layers of the appropriate conductivity type attached, while the areas in particular the active Circuit elements formed by parts of these layers or by local diffusion of an impurity, usually of the opposite line type. in part of one of these layers from the surface are produced here.

Außerdem wird die Isolierung der aktiven Schal tungselemente gegeneinander oder gegen das Substrat meistens dadurch erzielt, daß der Übergang zwischen dem zu isolierenden Gebiet und einer Zone entgegengesetzten Leitungstyps, die das betreffende Gebiet möglichst vollständig umgibt, in der Sperrichtung polarisiert wird.In addition, the active circuit elements are insulated from one another or from the substrate mostly achieved by the transition between the area to be isolated and a zone of the opposite conductivity type which the area in question surrounds as completely as possible, is polarized in the reverse direction.

Bei einem Feldeffekttransistor z. B., der bekanntlich drei Zonen enthält, d. h. eine den Strom durchlassende Zone, den sogenannten Kanal, zwischen zwei Steuerzonen, die elektrisch meist ein Ganzes bilden, deren gemeinsame Polarität den Stromdurchgang beeinflußt, ist es wichtig, daß eine Zone entgegengesetzten Leitungstyps den Kanal derart umgibt, daß die Kontaktzonen dieses Kanals, d. h. die Source-Zone und die Drain-Zone, zugänglich bleiben. Die Isolierung der Steuerzone erlordert, daß diese an sich von einer Zone des gleichen Leitungstyps wie der Kanal umgeben ist. Ein solcher Feldeffekttransistor ist z. B. bekannt aus dem Buch »Integrated Circuits, Design Principles and Fabrication«, von R. M. Warner und J. N. Fordemwalt.New York, 1965, S. 223 bis 228.In a field effect transistor z. B., which is known to contain three zones, i.e. H. one that lets the flow through Zone, the so-called channel, between two control zones, which usually form a whole electrically, theirs common polarity affects the passage of current, it is important that a zone is opposite Conduction type surrounds the channel in such a way that the contact zones of this channel, i. H. the source zone and the drain zone, remain accessible. The isolation of the control zone requires that it be separated from a zone of the same conduction type as the channel is surrounded. Such a field effect transistor is z. B. known from the book "Integrated Circuits, Design Principles and Fabrication," by R. M. Warner and J. N. Fordemwalt, New York, 1965, pp. 223-228.

Wenn eine integrierte Schaltung in einem Halbleiterkörper mit einer Schicht des einen Leitungstyps, die epitaktisch auf einer anderen Schicht, z. B. dem Substrat, des anderen Leitungstyps angebracht ist, bringt die Isolierung eines Feldeffekttransistors, dessen Kanal von einem Leitungstyp ist, Schwierigkeiten mit sich.When an integrated circuit in a semiconductor body with a layer of one conductivity type that epitaxially on another layer, e.g. B. the substrate, the other type of conduction is attached, brings the Isolation of a field effect transistor, the channel of which is of a conduction type, poses difficulties.

In einer solchen Struktur wird gewöhnlich ein Teil der Steuerzone des Feldeffekttransistors durch Diffusion in der epitaktischen Oberflächenschicht ausgebildet, während ein zweiter Teil teilweise durch Diffusion von der Oberfläche der epitaktischen Oberflächenschicht her, in einem Gebiet mit einer solchen Konfiguration erzeugt wird, daß die Kanalzone von dieser Zone umgeben ist, und der zweite Teil durch einen Teil des Substrats ergänzt wird.In such a structure, part of the Control zone of the field effect transistor formed by diffusion in the epitaxial surface layer while a second part partly by diffusion from the surface of the epitaxial surface layer, in an area is created with such a configuration that the canal zone is surrounded by this zone, and the second part is supplemented by a part of the substrate.

Eine bekannte Lösung besteht in der Diffusion quer durch den Halbleiterkörper verlaufender Isolierzonen, die das zu isolierende Schalungselement, hier den Feldeffekttransistor, umgeben. Wegen der zu durchquerenden Dicke des Materials beanspruchen diese Diffusionen jedoch viel Zeit, so daß die Eigenschaften des Halbieiterkörpers oder der bereits angebrachten Gebiete sich verschlechtern können. Außerdem diffundieren die Verunreinigungen nicht nur quer durch denA known solution consists in the diffusion of insulating zones running transversely through the semiconductor body, which surround the formwork element to be isolated, here the field effect transistor. Because of the to be traversed Thickness of the material, however, these diffusions take a long time, so that the properties the semi-conductor body or the areas already attached can deteriorate. Also diffuse the impurities don't just cut across the

K.örper*sondern auch seitwärts, so daß die Isolierzonen einen großen Raum beanspruchen. Infolgedessen wird der zum Anbringen der aktiven oder passiven Elemente der Schaltung zur Verfugung stehende Raum beschränkt Anordnungen mit Feldeffekttransistoren, s deren Steuerzonen gegen das SuUtrat isoliert sind, sind z.B. bekannt aus der US-PS 32 99 329. Bei diesen bekannten Anordnungen ist jedoch ein Halbleiterkörper verwendet, dessen Substrat denselben Leitungstyp aufweist wie die epitaktische Schicht.K.body * but also sideways, so that the isolation zones take up a large space. As a result, it becomes necessary to attach the active or passive elements The space available for the circuit is limited Arrangements with field effect transistors, s whose control zones are isolated from the SuUtrat e.g. known from US-PS 32 99 329. In these known arrangements, however, a semiconductor body is used, the substrate of which has the same conductivity type like the epitaxial layer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine monolithisch integrierte Halbleiteranordnung mit mindestens einem Feldeffekttransistor zu schaffen, dessen Steuerzone völlig vom Substrat oder anderen Schaltungselementen isoliert ist und deren Halbleiterkörper dennoch, wie es für integrierte Schaltungen üblich ist, aus einem Substrat vom einen Leitungstyp und einer auf dem Substrat erzeugten epitaktischen Schicht des zweiten Leitungstyps bestehen kann.The invention is based on the object of a monolithically integrated semiconductor arrangement with at least to create a field effect transistor, whose control zone is completely separated from the substrate or other circuit elements is insulated and whose semiconductor body is still, as is customary for integrated circuits, of a substrate of a conductivity type and an epitaxial layer formed on the substrate second line type can exist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst. daß der zweite Teil der Steuerzone durch eine durch örtliche Diffusion aus einem vor dem Aufbringen der epitaktischen Schicht in das Substrat eindiffundierten Gebiet erhaltene erste begrabene Schicht des einen Leilungstyps und durch eine durch Diffusion erhaltene, sich bis zu dieser begrabenen Schicht erstreckende ringförmige Oberflächenzone des gleichen Leit-ingstyps gebildet wird, so daß die Oberflächenzone gemeinsam mit der ersten begrabenen Schicht den die Kanalzone des Feldeffekttransistors enthaltenden Teil der epitaktisehen Schicht umgibt, und daß der zweite Teil der Steuerzone durch eine ebenfalls durch örtliche Diffusion aus einem vor dem Aufbringen der epitaktischen Schicht in das Substrat eindiffundierten Gebiet erhaltene zweite begrabene Schicht des entgegengesetzten Leitungstyps von dem Substrat getrennt ist.This object is achieved according to the invention. that the second part of the control zone through a through Local diffusion from a diffused into the substrate before the application of the epitaxial layer First buried layer of one type of splitting and one obtained by diffusion, Annular surface zone of the same conductivity type extending up to this buried layer is formed so that the surface zone together with the first buried layer denotes the channel zone of the field effect transistor containing part of the epitaxial Layer surrounds, and that the second part of the control zone by a likewise by local diffusion obtained from a region diffused into the substrate before the application of the epitaxial layer second buried layer of the opposite conductivity type is separated from the substrate.

Es sei bemerkt, daß das Substrat keine homogene Zusammensetzung zu haben braucht und daß es z. B. auch aus einem Halbleiterkörper des einen Leitungstyps mit einer Oberflächenschicht des anderen Leitungstyps bestehen kann.It should be noted that the substrate need not have a homogeneous composition and that it is e.g. B. also from a semiconductor body of one conductivity type with a surface layer of the other conductivity type can exist.

In der Halbleiteranordnung nach der Erfindung enthält der Feldeffekttransistor einen epitaktischen Kanal, so daß durch Einstellung des spezifischen Widerstands der epitaktischen Schicht ein optimaler Widerstand pro Oberflächeneinheit erzielt werden kann, während die Diffusion der Zonen ermöglicht, eine Kanalkonfiguration optimaler Oberflächen- und Dikkenabmessungen zu erhalten.In the semiconductor device according to the invention, the field effect transistor contains an epitaxial one Channel, so that by adjusting the resistivity of the epitaxial layer an optimal Resistance per unit surface area can be achieved while the diffusion of the zones allows a To obtain channel configuration with optimal surface and thickness dimensions.

Bei der Herstellung einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung läßt sich das Anbringen de? Feldeffekttransistors mit dem Anbringen anderer Schaltungselemente vereinigen, die gleichzeitig in demselben Halbleiterkörper untergebracht werden sollen. Es ist insbesondere möglich, gleichzeitig mit Feldeffekttransistören bipolare Transistoren und sogar komplementäre bipolare Transistoren sowie passive Schaltungselemente anzubringen.In the manufacture of a semiconductor device according to the invention, the attachment can de? Field effect transistor unite with attaching other circuit elements that are simultaneously in the same Semiconductor body to be housed. In particular, it is possible to use field effect transistors at the same time bipolar transistors and even complementary bipolar transistors, as well as passive circuit elements to attach.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die isolierten Inseln durch Diffusion quer durch die epitaktische Oberflächenschicht bis in das Substrat verlaufender Isolierzonen erzeugt werden, und der zweite Teil der Steuerzone des Feldeffekttransistors gleichzeitig mit dieser Diffusion erzeugt wird.A method for producing a semiconductor device according to the invention is characterized in that that the isolated islands by diffusion across the epitaxial surface layer into the substrate running isolation zones are generated, and the second part of the control zone of the field effect transistor is generated simultaneously with this diffusion.

Das Verfahren nach der Erfindung weist unter anderem den Vorteil auf, daß die Anzahl erforderlicher Behandlungen zur Herstellung einen monolithisch integrierten Halbleiteranordnung, die außer Feldeffekttransistoren noch andere aktive Schaltungselemente, wie Transistoren und Dioden, oder passive Schaltungselemente enthält, erheblich verringert wirdThe method according to the invention has, inter alia, the advantage that the number of required Treatments to manufacture a monolithically integrated semiconductor device that include field effect transistors still other active circuit elements such as transistors and diodes, or passive circuit elements contains is significantly reduced

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it

Fig. la bis Ig schematisch Querschnitte längs der Linien 1-1 in Fig.2 einer Halbleiteranordnung mit einem Feldeffekttransistor mit einem Kanal in verschiedenen Herstellungsstufen nach der Erfindung,Fig. La to Ig schematically cross sections along the Lines 1-1 in Fig.2 of a semiconductor arrangement with a field effect transistor with a channel in different Manufacturing stages according to the invention,

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Feldeffekttransistor in Fig. 1,F i g. 2 shows a plan view of the field effect transistor in FIG. 1,

F i g. 3 ein Schaltbild mit einem Feldeffekttransistor und zwei komplementären, bipolaren Transistoren,F i g. 3 a circuit diagram with a field effect transistor and two complementary, bipolar transistors,

F i g. 4 schematisch einen Schnitt durch eine monolithisch integrierte Halbleiteranordnung nach der Erfindung mit einem Feldeffekttransistor und zwei komplementären, bipolaren Transistoren.F i g. 4 schematically shows a section through a monolithically integrated semiconductor arrangement according to the invention with a field effect transistor and two complementary, bipolar transistors.

In den Figuren sind entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.Corresponding elements are denoted by the same reference numerals in the figures.

Die bei den verschiedenen thermischen Behandlungen an der Oberlläche entstehenden Oxidschichten sind nicht dargestell'. In der Erläuterung des Verfahrens wird nicht auf die Maskierungsschichten hingewiesen, da d:e Ausbildung solcher Schichten und die Anbringung von Fenstern an den erwünschten Stellen für Maskierungszwecke in üblicher Weise mil Hilfe bekannter Techniken erfolgen.The oxide layers that are formed on the surface during the various thermal treatments are not shown. In the explanation of the method, no reference is made to the masking layers, da d: e formation of such layers and the installation of windows in the desired places for Masking purposes can be done in the usual manner using known techniques.

Es ist auch nicht auf die Aufdampfungsbehandlungen und die Vordiffusion von Verunreinigungen hingewiesen, da den Diffusionsbehandlungen meistens eine Vordiffusion vorangeht, es sei denn, daß anderes angegeben ist.Neither is there any reference to vapor deposition treatments and pre-diffusion of impurities, since the diffusion treatments are usually preceded by a prediffusion, unless otherwise is specified.

In dem in den Fig. la bis Ig gewählten Beispiel ist die Ausbildung eines Feldeffekttransistors mit N-Kanal beschrieben; durch das gleiche Verfahren kann aber selbstverständlich auch ein Transistor mit P-Kanal durch Umkehrung des Leitungstyps hergestellt werden.In the example chosen in FIGS. La to Ig the formation of a field effect transistor with N-channel described; by the same procedure but can Of course, a transistor with a P-channel can also be produced by reversing the conductivity type.

Bei dem in den Fig. la bis Ig veranschaulichten Herstellungsverfahren wird von einem Substrat ausgegangen, das aus einem Einkristall-Halbleiterkörper 1 (N-Typ, Fig. la) besteht. Auf einer richtig vorbereiteten Oberfläche 2 werden in einem Gebiet 3a Verunreinigungen des dem des Körpers 1 entgegengesetzten Leitungstyps vordiffundiert (Fig. Ib). Das vordiffundierte Gebiet 3a hat eine solche Konfiguration und eine solche Oberfläche, daß die darauf aus diesem Gebiet eindiffundierte, begrabene Schicht seitwärts den begrabenen Teil des Transistors allseitig umfassen kann.In the manufacturing process illustrated in FIGS. 1 a to 1g, a substrate is assumed which consists of a single crystal semiconductor body 1 (N-type, Fig. La). On a properly prepared Surface 2 are contaminated in a region 3 a of the opposite to that of the body 1 Line type prediffused (Fig. Ib). The prediffused area 3a has such a configuration and such a surface that the upon it from this Area diffused, buried layer can laterally encompass the buried part of the transistor on all sides.

Darauf werden die erforderlichen Isolierzonen mit solcher Konfiguration eindiffundiert, daß sie den Transistor isolieren. Diese P-Vordiffusionsgebiete sind in Fig. Ic mit 5a bezeichnet.Then the required isolation zones are diffused with such a configuration that they Isolate transistor. These P prediffusion regions are denoted by 5a in FIG. 1c.

Die isolierende oder zweite begrabene Schicht, welche die Zone gegen das Substrat isoliert, ist mit 3£> bezeichnet. Auf einem Teil dieser Zone wird ein Gebiet 4a des P⁺ -Typs zur Bildung der begrabenen Schicht der Zone vordiffundiert. Die Konzentration bei dieser Diffusion soll für P-Lei»fähigkeit und einen geeigneten spezifischen Widerstand der erwähnten begrabenen Schicht ausreichend sein.The insulating, or second buried, layer which isolates the zone from the substrate is denoted by 3>. On part of this zone, a P ⁺ type region 4a is prediffused to form the buried layer of the zone. The concentration during this diffusion should be sufficient for P conductivity and a suitable specific resistance of the buried layer mentioned.

Es ist vorteilhaft, die Diffusion von 4a und 5a gleichzeitig auszuführen.It is advantageous to carry out the diffusion of 4a and 5a at the same time.

Dann wird auf der ganzen Oberfläche 2 des Substrats einschließlich der Gebiete 4a und 5a eine epitaktische Oberflächenschicht 6 des für den Kanal des Transistors geeigneten Leitungstyps, hier also des N-Typs, angebracht. Then, on the whole surface 2 of the substrate including the areas 4a and 5a, an epitaxial Surface layer 6 of the conduction type suitable for the channel of the transistor, that is to say of the N-type here, is attached.

In die Oberfläche 7 der epitaktischen Schicht 6 (Fig. Ie) werden darauf Vordiffusionen 8;i des gleichen Leitungstyps und mit der gleichen Konfiguration wie die Gebiete 5a ( F i g. 1c) und gleichzeitig eine Vordiffusion 9a des P⁺-Typs in die begrabene Schicht 4c durchgeführt zur Bildung der Oberflächenzone des weiteren Teiles der Steuerzone des Transistors, wobei die letzte Vordiffusion 9a eine nahezu ringförmige, wenigstens geschlossene Konfiguration aufweist und den die Kanalzone des Transistors enthaltenden Teil der Schicht 6 vollständig umgibt.In the surface 7 of the epitaxial layer 6 (FIG. 1e) there are prediffusions 8; i of the same conductivity type and with the same configuration as the regions 5a (FIG. 1c) and at the same time a prediffusion 9a of the P ⁺ type into the buried layer 4c carried out to form the surface zone of the further part of the control zone of the transistor, the last prediffusion 9a having an almost annular, at least closed configuration and completely surrounding the part of the layer 6 containing the channel zone of the transistor.

Die Eigenschaften des Transistors hängen unter anderem von den Eigenschaften des Kanals ab. Die Dicke des Kanals wird auch durch die weitere Behandlung bestimmt, die aus der Diffusion des Gebietes 10a in die Oberfläche 7 (Fig. If) zur Bildung des Oberflächengebiets der Steuerzone des Transistors besteht. In diesem Beispiel handelt es sich um eine P⁺-Diffusion.The properties of the transistor depend, among other things, on the properties of the channel. The thickness of the channel is also determined by the further treatment, which consists of the diffusion of the area 10a into the surface 7 (Fig. If) to form the surface area of the control zone of the transistor. In this example it is a P ⁺ diffusion.

Fig. Ig, die einen Schnitt längs der Linie I-l in Fig. 2 zeigt (F i g. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung), veranschaulicht das endgültige Resultat, wenn die verschiedenen Diffusionen mit einer letzten Diffusion zum Erzeugen der N+ -Zonen 12 und 13 zur Bildung der Source- bzw. Drain-Zone des Transistors ergänzt sind. Die Steuerzonengebiete, die gemeinsam das sogenannte Gate des Transistors bilden, sind mit 4 und 10 bezeichnet. Die Schicht 4 wird durch die Zone 9 rings um die Kanalzone ergänzt. Diese Zone enthält den eigentlichen Kanal 11, die Source-Zone 12 und die Drain-Zone 13. Der Transistor an sich ist von dem Substrat und von den weiteren, in demselben Körper untergebrachten Schaltungselementen durch den Übergang zwischen den Gebieten 4 und 9 der Steuerzone und den Gebieten 6 und 3 und durch den Übergang zwischen den Gebieten 6 und 3 und den Isolierzonen 8 und dem Substrat 1 getrennt.FIG. 1g, which shows a section along the line II in FIG. 2 (FIG. 2 shows a top view of the arrangement), illustrates the final result when the various diffusions with a final diffusion to generate the N + zones 12 and 13 are added to form the source and drain regions of the transistor. The control zone areas, which together form the so-called gate of the transistor, are denoted by 4 and 10. Layer 4 is supplemented by zone 9 around the channel zone. This zone contains the actual channel 11, the source zone 12 and the drain zone 13. The transistor itself is from the substrate and from the other circuit elements housed in the same body through the transition between the areas 4 and 9 of the control zone and the areas 6 and 3 and separated by the transition between the areas 6 and 3 and the insulating zones 8 and the substrate 1.

F i g. 2 zeigt eine mögliche Konfiguration des Feldeffekttransistors, dessen Herstellung vorstehend an Hand der F i g. 1 beschrieben ist. Die Figur zeigt den an die Oberfläche angrenzenden ersten Teil 10 der Steuerzone, den zweiten Teil 9 der Steuerzone, die Source-Zone 12 und die Drain-Zone 13.F i g. 2 shows a possible configuration of the field effect transistor, the manufacture of which is indicated above Hand of fig. 1 is described. The figure shows the first part 10 of FIG Control zone, the second part 9 of the control zone, the source zone 12 and the drain zone 13.

Die epitaktische Schicht grenzt bei 6 an die Oberfläche und umgibt den Transistor vollständig; die Isolierzonen grenzen an die Oberfläche bei 8 an und umgeben das Gebiet 6 vollständig.The epitaxial layer is adjacent to the surface at 6 and completely surrounds the transistor; the Isolation zones adjoin the surface at 8 and completely surround the area 6.

Die beiden erwähnten Teile der Steuerzone wirken derart zusammen, daß Stromdurchgang außerhalb des eigentlichen Kanals verhütet wird. Dies ist eine übliche Konfiguration für Feldeffekttransistoren. Die geometrische Gestalt des Transistors kann den erwünschten Eigenschaften angepaßt werden. Ein Hochfrequenztransistor z. B. erfordert eine andere Gestalt und andere Abmessungen als ein Hochleistungstransistor. The two mentioned parts of the control zone cooperate in such a way that the passage of current outside the actual channel is prevented. This is a common configuration for field effect transistors. The geometric shape of the transistor can be adapted to the desired properties. A high frequency transistor z. B. requires a different shape and dimensions than a high power transistor.

F i g. 3 zeigt beispielsweise das Schaltbild einer Schaltung mit einem Feldeffekttransistor Γι und zwei komplementären, bipolaren Transistoren Tt und Γ3 des NPN- bzw. PNP-Typs. Diese Verstärkerschaltung, die als Beispiel einer Kombination dieser drei Typen von Transistoren dargestellt ist, wird vorzugsweise in einer monolithisch integrierten Halbleiteranordnung nach der Erfindung realisiert Der schematische Schnitt der Fig.4 zeigt einen Feldeffekttransistor mit N-Kanal. einen NPN-Transistor und einen PNP-Transistor. z. B. $_s der Schaltung nach F i g. 3. Die Widerstände R dieser Schaltung lassen sich bequem in einem solchen Körper durch bekannte Techniken integrieren. Diese Wider stände sind im Schnitt der F i g. 4 nicht dargestellt. F i g. 3 shows, for example, the circuit diagram of a circuit with a field effect transistor Γι and two complementary, bipolar transistors Tt and Γ3 of the NPN or PNP type. This amplifier circuit, which is shown as an example of a combination of these three types of transistors, is preferably implemented in a monolithically integrated semiconductor arrangement according to the invention. The schematic section in FIG. 4 shows a field effect transistor with an N-channel. an NPN transistor and a PNP transistor. z. B. $ _{s of} the circuit according to FIG. 3. The resistors R of this circuit can be conveniently integrated in such a body by known techniques. These resistances are in the section of FIG. 4 not shown.

Die erwähnten Schaltungselemente werden in einem Einkristallkörper untergebracht, der durch ein P-Substrat 31 gebildet wird, auf dem eine epitaktische N-Schicht 32 angebracht ist. Die Isolieizonen 43 gemeinsam mit dem Substrat 31 umgeben Inseln, die elektrisch gegeneinander durch Polarisierung in der Sperrichtüng des Überganges zwischen den Isolierzonen 43 und dem Substrat 31 und den Gebieten entgegengesetzten Leitungstyps, z. B. 35,40,47. isoliert werden können.The circuit elements mentioned are housed in a single crystal body which is supported by a P substrate 31 is formed on which an N epitaxial layer 32 is formed. The isolation zones 43 together with the substrate 31 are surrounded by islands that are electrically connected to one another by polarization in the Blocking the transition between the insulating zones 43 and the substrate 31 and the regions opposite line type, e.g. B. 35, 40, 47. isolated can be.

Der Feldeffekttransistor in dieser Anordnung enthält eine diffundierte P-Steuerzone, von der ein Gebiet 33 eine begrabene Schicht ist, die sich an eine Kontaktzone 36 anschließt. An der Oberfläche liegt ferner das Gebiet 38. Diese beiden elektrisch miteinander verbundenen Gebiete bilden das Gate des Transistors, und die Zonen 37,30 und 39 bilden den Kanal, wobei z. B. die Zone 37 die Source-Zone und die Zone 39 die Drain-Zone bilden. Dieser Feldeffekttransistor wird durch die N-Zone 34 gegen das Substrat isoliert, die nach der Erfindung vor dem Anbringen der epitaktischen Schicht 32 vordiffundiert wird.The field effect transistor in this arrangement contains a diffused P control zone, of which a region 33 is a buried layer adjoining a contact zone 36. The area is also on the surface 38. These two electrically interconnected areas form the gate of the transistor and the zones 37, 30 and 39 form the channel, with z. B. the zone 37 form the source zone and the zone 39 the drain zone. This field effect transistor is isolated by the N-zone 34 from the substrate, which according to the invention before the application of the epitaxial layer 32 is prediffused.

Der PNP-Transistor enthält einen Kollektor mit einer begrabenen Schicht 45, die mit einer Kontaktzone 44 niedrigen spezifischen Widerstands verbunden ist. Dieser Kollektor wird durch die N-Zone 39 gegen das Substrat isoliert, die auch vor dem Anbringen der epitaktischen Schicht 32 vordiffundiert wird. Die Basis des PNP-Transistors wird durch einen Teil 42 der N-Schicht 32 mit einer diffundierten N ⁺-Kontaktzone 55 gebildet. Der Emitter 41 wird in bekannter Weise durch Diffusion erhalten.The PNP transistor includes a collector with a buried layer 45 connected to a contact region 44 of low resistivity. This collector is isolated from the substrate by the N-zone 39, which is also prediffused before the epitaxial layer 32 is applied. The base of the PNP transistor is formed by a part 42 of the N-layer 32 with a diffused N ⁺ contact zone 55. The emitter 41 is obtained in a known manner by diffusion.

Der NPN-Transistor enthält einen Kollektor 47, der durch einen Teil der epitaktischen Schicht 32 gebildet wird; eine begrabene N-Schicht ist zur Verringerung des Reihenwiderstands dieses Kollektors eindiffundiert. Die Basis 49 und der Emitter 48 dieses Transistors werden in bekannter Weise durch Diffusion hergestellt.The NPN transistor includes a collector 47 formed by part of the epitaxial layer 32 will; a buried N-layer is diffused in to reduce the series resistance of this collector. the Base 49 and emitter 48 of this transistor are produced in a known manner by diffusion.

Vorzugsweise werden die Zonen 34, 39 und 46 gleichzeitig eindiffundiert. Auch die Zonen 33 und 45 sowie die Zonen 36,44 und die Isolierzonen 43 bzw. die Gebiete 38 und 41 lassen sich gleichzeitig eindiffundieren. The zones 34, 39 and 46 are preferably diffused in at the same time. Zones 33 and 45 too as well as the zones 36,44 and the insulating zones 43 and the Areas 38 and 41 can be diffused in at the same time.

In der Anordnung nach Fig.4 können außer dem Feldeffekttransistor selbstverständlich auch andere als die dargestellten Halbleiterschaltungselemente verwendet werden. Isolierung durch diffundierte Zonen 43 isi nicht unbedingt notwendig; die Schaltungselement* lassen sich auch durch quer durch die epitaktisch« Schicht 32 verlaufenden Nuten gegeneinander isolieren Diese Nuten können mit einem Feststoff mit isolieren den oder nichtisolierenden Eigenschaften gefüllt wer den. In the arrangement according to FIG. 4, in addition to the field effect transistor, semiconductor circuit elements other than those shown can of course also be used. Isolation through diffused zones 43 is not absolutely necessary; the circuit elements can also be isolated from one another by grooves running transversely through the epitaxial layer 32. These grooves can be filled with a solid with insulating or non-insulating properties .

Beispielsweise werden nachstehend die wesentliche! Herstellungsstufen eines Feldeffekttransistors mi einem N-Kanal in einem Körper mit einer epitaktische Schicht auf einem Substrat entgegengesetzten Leitung! typs durch das Verfahren nach der Erfindung beschru ben. Der Transistor Γι nach F i g. 3 ist ein Beispiel ein« Transistors, der durch das nachfolgende Verfahre hergestellt werden kann. For example, the following are the essential! Manufacturing stages of a field effect transistor with an N-channel in a body with an epitaxial layer on a substrate opposite line! type ben described by the method according to the invention. The transistor Γι according to FIG. 3 is an example of a transistor that can be fabricated by the following method.

Auf einem P-Einkristallkörper mit einer Dicke ve etwa 150 um und einem spezifischen Widerstand ve etwa 5 Ohm · cm wird in die Oberfläche eine ers N-Phosphorvordiffusion in einem der isolierend« begrabenen Schicht der Stei-erzone und dem Substr entsprechenden Gebiet also bis jenseits der für di On a P monocrystalline body with a thickness of about 150 μm and a specific resistance of about 5 ohm cm, a first N-phosphor prediffusion is formed in the surface in an area corresponding to the insulating buried layer of the Stier zone and the substrate, i.e. to beyond the for di

begrabenen Teil der Slcuer/one bestimmten Oberlläche. durchgeführt. Die Oberfläehenkonzentraiion dieser diffundierten Zone beträgt 10"* Atome/cm*.buried part of the slcuer / one particular surface. accomplished. The surface concentration of this diffused zone is 10 "* atoms / cm *.

In die gleiche Oberfläche wird darauf eine I'-Bordiffusion mil einer Obcrflächenkon/entralion von 10'" Atomen/cm' in den (iebieten für den begrabenen Teil der Sieuer/.onc und für die Isolicr/onen durchgeführt, welche den Rand der Insel bilden, in der der Transistor untergebracht werden soll.There is an I'-boron diffusion on the same surface with a surface concentration of 10 '"atoms / cm' carried out in the (ie areas for the buried part of the Sieuer / .onc and for the Isolicr / ons, which form the edge of the island in which the transistor is to be housed.

Nach dem linifernen der während der vorhergehenden Behandlungen entstandenen Oxidschicht wird in bekannter Weise eine cpitaklische N-Schicht mit einer Verunreinigungskonzenlration von etwa 5- 10' Atomen/cm¹ und einem spezifischen Widerstand von I Ohm · cm angebracht. Die Dicke dieser Schicht ist /.. B. 15 μηι.After the oxide layer formed during the previous treatments has been removed, a cpitical N-layer with an impurity concentration of about 5-10 'atoms / cm ¹ and a specific resistance of 1 ohm · cm is applied in a known manner. The thickness of this layer is / .. B. 15 μm.

In die Oberfläche dieser epitaktischen Schicht werden versch edene Diffusionen durchgeführt. An erster Stelle wird Bor mit einer Obcrflächcnkonzcntration von etwa 10'" Alomcn/cm' von einem Vordiffusionsgebiet eindiffundiert, das der den Rand der den Transistor enthaltenden Insel bildenden Zone entspricht. Gleichzeitig ergibt sich der Kontaktteil der Stcucrzone rings um denjenigen Teil der epitaktischen Schicht, der denBe in the surface of this epitaxial layer various diffusions carried out. In the first place boron is used with a surface concentration of about 10 '"Alomcn / cm' diffused in from a prediffusion area, which corresponds to the area forming the edge of the island containing the transistor. Simultaneously results in the contact part of the Stcucrzone around that part of the epitaxial layer that the

15 Kanal des Transistors bildet. 15 forms the channel of the transistor.

Darauf wird in die gleiche Oberfläche der epitaktischen Schicht P-Leitung erzeugendes Bor mit einer Oberflächenkonzentration von etwa IO^|q Atomen/cmzur Bildung des Obcrfläc!iengebie;s der Steuerzone eindiffundiert. Die Diflusionslicfe und die Dicke des begrabenen Teiles der Steuerzone sollen möglichst genau aufeinander abgestimmt werden, um einen Kanal bestimmter Dicke, z. B. 1 μηι, zu erhallen.Then, into the same surface of the epitaxial layer, P-line generating boron is ^{diffused with a surface concentration of about 10 | q} atoms / cm to form the surface area of the control zone. The Diflusionslicfe and the thickness of the buried part of the control zone should be matched as closely as possible to a channel of a certain thickness, z. B. 1 μηι, to be obtained.

!--ine letzte Phosphordiffusion mit einer Oberflächenkonzentration von 10-'" Atomen/cm dient zur Bildung der Source- und Drain-Zone des Transistors.! - a final phosphorus diffusion with a surface concentration of 10- '"atoms / cm is used to form the source and drain regions of the transistor.

Die Anordnung wird durch Anbringung von Leitern z. B. in Form von Leiterbahnen, fertiggestellt, die mit den Source- und Drain-Zonen und der Sieuerzonc dci Feldeffekttransistors verbunden sind. Solche Leiterbahnen lassen sich in üblicher Weise, z. B. durch Aufdampfen, herstellen.The arrangement is made by attaching ladders z. B. in the form of conductor tracks, finished with the source and drain zones and the Sieuerzonc dci field effect transistor are connected. Such conductor tracks can be in the usual way, for. B. by vapor deposition.

Ferne^r kann der Halbleiterkörper mit einer üblicher Hülle versehen werden.Distance ^r of the semiconductor body may be provided with a conventional shell.

Hs können verschiedene Feldeffekttransistoren in det gleichen Anordnung hergestellt und auch andere übliche Isolicrtcchniken angewendet werden.Hs can be different field effect transistors in det The same arrangement produced and other conventional Isolicrtcchniken can be used.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen €09 646 /ffFor this 2 sheets of drawings € 09 646 / ff

Claims

Patent claims:

1. Monolithically integrated semiconductor arrangement with a substrate of one conduction type and an epitaxial layer of the opposite conduction type attached to it, separated from the substrate by a PN junction, which is divided into islands isolated from one another, at least one of which is a field effect transistor with a channel zone of the for Contains substrate of opposite conductivity type and with a two-part control zone of one conductivity type, the first part of the control zone is formed as a diffused surface area within the island and the channel zone is in the epitaxial layer, characterized in that the second part of the control zone by a by local diffusion from a first buried layer (4; 33) of the one conduction type obtained by diffusion into the substrate (1; 31) before the application of the epitaxial layer (6; 32) and by a first buried layer (4; 33) obtained by diffusion and buried up to this Sch Non-extending annular surface zone (9; 36) of the same conductivity type is formed, so that the surface zone, together with the first buried layer, surrounds the part of the epitaxial layer containing the channel zone (11; 30) of the field effect transistor, and that the second part (4, 9; 33, 36) of the Control zone is separated from the substrate by a second buried layer (3; 34) of the opposite conductivity type, likewise obtained by local diffusion from a region which has diffused into the substrate before the application of the epitaxial layer.

2. The method for producing a semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that that the isolated islands by diffusion across the epitaxial surface layer (6; 32) into the Substrate extending insulating zones (8; 43) are generated, and the second part (4, 9; 33, 36) of the Control zone of the field effect transistor is generated simultaneously with this diffusion.