DE1924620A1 - Feldeffekttransistor - Google Patents

Feldeffekttransistor

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DE1924620A1 DE19691924620 DE1924620A DE1924620A1 DE 1924620 A1 DE1924620 A1 DE 1924620A1 DE 19691924620 DE19691924620 DE 19691924620 DE 1924620 A DE1924620 A DE 1924620A DE 1924620 A1 DE1924620 A1 DE 1924620A1
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Description

Uifig. EHiCIi E
Anmelder: fi. V. PHILIPS'C^BUHPEMFOJUai V , FHH. 3226.
': ·: mm- 32?e ·' ; ; ■■■.-■ - » /
9. KaI 1969 f· /
Foiaeffekttrmn«i«tor.
Die Erfindung besieht sich auf einen Feldeffekttransistor nit isolierter Ibrölektrode, der einen Halbleiterkörper enthalt, von dem wenigstens ein Teil -von den einen I>eitfähidceit*tjrp ist und zwei nebeneinander liegende eindiffundierte Oberfliohenxonen, dl· Zo-* fuhr- und Abflusaxonefi , cnthilt, wobei auf einer Oberfläche des erwähnten Teiles und über die Onerfllohensonen eine Ieollersohlohil angebracht 1st, die auf den Oberflfchenxonen eine grosser· Dick« al·) sehen diesen Zonen hat, vahrend die den Leitflhigceltatjp der chenzonen heatioeende Verunreiniguna auch in den dicken, auf den Ober flächenconen liegenden Teilen der Isolierschicht vcraMden Ie* νφΑ 44·
■■..■'.■■ ■ '-■-' ■-.- '-■.'■- M-
Tbrelehtrode auf den dünnen, wischen den Oberflichenaonen liegenden
Teil d«r Isolierschicht angebracht int, vobel dl« Oberiliohensonen durefc Öffnungen In der Isolierschicht kontaktiert sind, und »uf ein Terfalüai
BAD ORIGINAL *
PBW. 3226·
zur Herstellung eines derartigen Feldeffekttransistors»
Ein Feldeffekttranaiater am obenerwähnten Art wurde von 3,R. Höfatein in "IJSEE Transactions on Electron devices11 ED-13, Ir. 12, Februar 1966» 3. 222 - 237, insbesondere 3» 223, beschrieben und hat den Vorteil, daaa er »ich auf einfache Weis· ohne Anwendung einer Feiri-Photomaekierungatechnik herstellen liest, d.hi ohne Atmen- ' dung einer Photoraskierungötechnik mit deren Hilfe z.B. eine Zone oder Schicht an einer Stelle angebracht oder entfernt werden nuss, die aehr genau in bezug auf bereits, zuvor angebrachte oder entfernte Zonen oder Schichten definiert 1st·
Die Torelektrode kann a.B. mit verhiltniaaüaaig grosser Toleranz auf der dünnen isolierschicht zwischen den Zufuhr- und Abflusszonen angebracht werden« Wenn die Torelektrode die auf den Zufuhr- und Abflusszonen angebrachten dicken Teile der Isolierschicht etwas überläppt, werden die elektrischen Eigenschaften des Feldeffekttransistors dadurch nur wenig beeinflusst, weil die durch dieae Über-) lappung erzeugten Kapazitäten zwiaohen der Torelektrode und ian Zufuhr- und Abfluaazonen, die vorzugaweise noglichat niedrig aein sollen wegen der groaaen Sicke der Isolierschicht auf den Zufuhr- und Abflnsasonen niedrig sind, wlhrend durch das Vorhandensein des dünnen Telia der Iaoliersohioht eben die cevKinachte hohe Kapazita't zwischen der Torelektrode und dem swischen den Zufuhr- und Abfluaazonen liegenden f^il des HaibleiterkÖrpera (dem Kanalgebiet) erreicht werden kann,
- ■■! ■ - '■ ■ -■ '
■ Si« Benerkung in der vorliegenden Beschreibung, dass1
- * die Iaolier|ohioht zwiaohen den Zufuhr- und Abflussionen (den Ober-
fliohenaonen) dü*nner als auf diesen Zctt«n i«t und dass auf den dünnen Mischen diesen Zonen liegenden Teil die Torelektrode angebracht ist,
" y, >$αββ4·/ —
SAD
PHN. J226. . . - 3 -
let derart «u verstehen, da.ee der dünne Teil der Isolierschicht und dl· torelektrode die Zu- und Abflusseon«n etnas überlappen kennen.
Dl« Isolierschicht dee enrJihnten bekannten Feldeffekttransistors ist nur über den Zufuhr und Ahflusssonen diok. In allgeaeinen sind auf der Isolierschicht Metalleohiohten angebracht, die «it der torelektrode und durch Öffnungen In der Isolierschicht Bit den Butuhtv und Abfluassonen verbunden sind und ferner «it anderen in HaIt-Ieit*rk5rper angebrachten Schaltelementen verbunden und/oder nit An-••lilju·· lei tent rersehen «ein können, während dies« littalleohiohten vt* niesten* cu eine* wesentlichen Teil auf Teilen der Isolierschicht angebracht siftdg die nicht auf Ä»n JSufuhr»utsd Abfluaesonen liegen. Diese Metalls chiohten ires^sn ftbes1 yor«ügetrais« auf «iner dioken Isoliersohioht angebrachtρ daadt m<&» ήΐδ ^ftpaelt£t «viiöhen diesen Metall-Bohtohten und dem Halbliiterk6*¥ptr hmoks^kkt und die Oefakr vor Kur·- aohluse ewisohen einer KetalIeohicht uad Am. HaIMsit«rk&>per u1»«r tin Loch (pin-hole) in der Isolierschicht verringert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe eugrunde «inen FtIdeffekttransiator «u sohaffen, der «ine Isollereohloht beaitit, welch· nur svieohen den Zufuhr und Abfluoeconen dünn ist, ueloh«r Transistor ausserdeci die gleichen Vorteil· wi· der erv£hnt· bekannte ftransistor eufireist und sich auf einfache Weise herstellen lasst.
Nach der Erfindung ist «in Feldeffekttransistor der eingang« «rwfhnten Art dadurch gekennseichnet, due der nicht ftttt und syrischen den Oberfifichenüonen liegende Teil der isolierschicht diofcer als die Teile auf den Oberflfichensonen 1st, wobei ein an Halbleiterkörper angrenzender Teil dicier Schicht naheiu von der erwl&ntea ITw- \ frei ist und die Diffusion dieser Verunreinigung Basklert| ·
BAD ORIGINAL '
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v während ein weiterer auf diesem Teil liegender Teil der Schicht die erwähnte Verunreinigung enthält.
Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Feldeffekttransistors vom Typ mit isolierter Gatterelektrode, bei dem auf einer Oberfläche eines Teiles von; einen Leitfahi^ceitstyp eines Halbleiterkörpers oberhalb der nebeneinander anzubringenden Oberflächenzonen (die Zu- und Abflusszonen) eine eine einzudiffundierende Verunreini-
W gun* enthaltende Isolierschicht angebracht wird, welche Verunreinigung zur Bildung der Gberflächenzonen von der erwähnten Isolierschicht her in den Halbleiterkörper eindiffundiert wird, wonach zwischen den Oberflächenzonen auf dem Halbleiterkörper eine Isolierschicht angebracht wird, die dünner als die die Verunreingung enthaltende Isolierschicht ist, wonach die !!torelektrode auf der dünnen Schicht angebracht wird ■ und die Oberflächenzonen kontaktiert werden, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass auf der erwähnten Oberfläche zunächst eine die Diffusion maskierende Isolierschicht angebracht wird, die diese
. Oberfläche über und zwischen den ansubringenden Oberflächenzonen frei lässt, wonach auf der Uaekierungsschioht und auf der erwähnten oberflach« über den anzubringenden Gberfla'chenßonen die die einzudiffttnd-ierende Verunreinigung enthaltende Isolierschicht Angebracht .wird«
Venn die Maskierungaschioht angebracht vird und wenn die die eineudiffundierende Verunreinigung enthaltende Isolierschicht nioht nur über den anzubringenden Zufuhr- und Abflusssonen, sondern auch auf der !■'Askiettmgaechicht anflebJNio&t wird, wird eine Iaoliereohtaht erhalten, die hur zwischen den Zufuhr- und Abflussaonen dünn ist# während keine Fein-Photomaekierungstechnik angewandt wird. Sie ereielte Isolierschicht enthält die llaskierungsschioht, die die Verunreinigung
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BAD
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* enthaltende Schicht und die dünne Isolierschicht.
Die Kaskierungsschicht besteht vorzugsweise aus wenigstens einem der Materialien Siliziumoxyd und Siliziumnitrid.
Die die Verunreinigung enthaltende Schickt kann aus Siliziumoxyd bestehen und z.B. zum Erzeugen n-leitender Oberflächenzonen mit Fhosphor und zum Erzeugen p-leitender Oberflächenzonen mit Bor dotiert sein.
Besteht der Halbleiterkörper .aus Silizium, so kann
die dünne Isolierschicht aus Siliaiumoxyd bestehen und durch eine Qxy*· iationsbehandlung während der Diffusion der Verunreinigung erzeugt werben. Die dünne Isolierschicht kann z.B. auch durch Niederschlag von Isoliermaterial erzeugt werden, wobei auch auf der die Verunreinigung enthaltenden Schicht eine weitere dünne Schioht angebracht wird.
Die dünne Isolierschicht kann z.B. auch über wenigstens einen Teil seiner Dicke aus Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid törtchen.
Die Erfindung wird nachstehend für ein Ausführungsbeijpiel an !land der beiliegenden Zeichnung näher erläutert-. Es zeigent
Fi>. r1 einen schematischen Querschnitt längs der Linie I, I der Fi/;, 2 durch eine Ausführun^sform eines Feldeffekttransistors nach der Erfindung, '
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf diesen Feldeffekttransistor.
Der Feldeffekttranoistor mit isolierter,Torelektrode nach den Figuren 1 und 2 "enthält einen Halbleiterkörper 1 vom einen Leitfähigkeitstyp, in dem nebeneinander zwei eindiffundierte chenzonen 2 und 3 vom anderen Leitfähigkeitstyp (die Zufuhr- und
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zonen) angebracht sind. Auf der Oberfläche 4 des Halbleiterkörper 1 und auf den Zonen 2 und 3 ist eine Isolierschicht 5»6f7 angebracht, die oberhalb der Oberflächenzonen 2 vmä 3 dicker als zwischen diesen Zonen ist. Die den Leitfähigkeitstyp der Zonen 2 vnl 3 bestimmende Verunreinigung i3t auch in den dicken auf den Zonen 2 und 3 liegenden Teilen der Isolierschicht 5»6,7 vorhanden. Die "Torelektrode"8 ist auf dem dünnen Teil 6 der Isolierschicht 596,7 angebracht. Die Zonen 2 und 3 ■ sind durch die öffnungen S und IG in dor Isnllerschicht 5»6,7 kentak— tiert.
Nach der Erfindung ist der feil 5f7 öer Isolierschicht 5,6,7» der nicht, wie der Teil *jr$ lieser Schicht, auflud zwischen den Zonen ? lji.d 3 !--egt, dicker als die auf den Cberflächenzcnen- 2 und 3 liegenden Teile 5 enthält einen am Halbleiterkörper 1 anteil ariden Teil 7» der ve η der erwähnten Verunreinigung nahesu frei Ist »ind .-Ie Diffusion dieser Verunreinigung maskiert, un'l einen auf Ilesea Teil " liegenden weiteren Teil 5» ^-er 3-i-e erir?!hnte Verusirelnigun-j onthi". t. ) Der beschriebene Feldeffektti-aiislator vrird -1?/Jurch
hergestellt, daas auf ler Oberfläche 4 des Halbleiterfc-'rpers 1 v--n einen Leitfähigkeitstyp oberhalb der nebeneinander ansrjbring-·^ .on -"ilserflächenzonen 2 und 3 vom anderen Leltfähigkeltstjp (Zufuhr— uh ΐ .-tbfl'.iS3-zonen) eine Isolierschicht 5 an^eibracht wird, die eine einzu ιL f fundierende Verunreinigung enthält, und dass diese Verunreinigung ν-η der Sehicht 5 her in den Halbleiterkörper 1 eindiffcndiert wird, vnbei äe Diffusionszonen 2 und 3 erhalten werden, während zwischen den 3onen 2 und 3 eine dünne Isolierschicht 5 angebracht wird, auf der lie Torelektrode 8 angeordnet wird. "Die Zonen 2 und 3 werden durch ;:ie Oftnvm-9 und 10 in der Sohich^ ^ Jj^n^rt^f^tj BIe Ik>nen 2 und 3, iuf denen
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«Ine dicke Isolierschicht 5 und zwischen denen eine dünne mit der !torelektrode 8 versehene Isolierschicht β liegt, werden dabei ohne Anwendung einer Fein-Fhotomaskierungstechnik erhalten.
Bei bekannten Verfahren dieser Art wird gleichzeitig mit der Schicht '' an eier Stelle der dicken Isolierschicht 5»7 auch eine dünne Isolierschicht angebracht, so- dass sich nur auf den Zonen 2 und 3 eine dicke Isolierschicht befindet und die Metallsohichten 119 1ίί un3 13, -ie ext den Zonen 2 un»l 3 bzw. der Torelektrode 8 ■verbunden sind und mit denen Anschluss leiter verbunden werden können, auf einer dünnen Isolierschicht angebracht werden nüssen. Dies hat den -liachteil, 3aso «lie Kapazität awisciien &en Ketallschichten und dem Halbleiterkörper gross ist, und dass die Gefahr vor Kurzschluß» über ein Loch (pin-hole) in der dünnen Isolierschicht verhKltnlsii&seig gross i31. Bei eines ¥er -i'iron nach der Erfindung werden dies· üttohteile vermieden.
!Tack ler Hr iv- rd auf ier OberflÄoh· 4 d(«i
Halbleiter!-:o*rpers 1 zxmzcast eine- i r.3naskierende IsoliersOhioiit 7 angebracht, die diese n; rf lache ubrr und zwischen den anzubringen·· den Zotten 2 und 3 fret Ias:,t. vonach iuf der I-Iaskierungsaohioht f UM auf der Oberfläche 4 eberhalb der ansubrlnsenden Zonen 2 und 3 di· dl· •inzudiffundierende Verunreinigung enthaltende Isolierschicht J a&g·« bracht wird. Chiie Anwendung einer Fein-PhotomaekieruneBteOhftilC Wird dann eine Isolierschicht 5,6,7 erhalten, die mir «wischen den Sofc·» 2 und 3 'iünn ißt» .
Es sei Itenerkt, dass d«S> Deutlichkeit htlbÜ1 die Diffusionszonen 2 und 3, die Torelektrode 8 und die Ke«ftU&ftie&4ftft ' *
• *
11, 12 un: 13 in Fi:;. 2 nät geetricheitea Linien angedeuU^
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BAD
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En wird s.B. von einen p-leitenden Einkristall-Sili-
.siurakcrper 1 mit einen spezifischen UiI. erstand von etwa TO Xl.. er.: und einer Stärke von etwa 200 |im ausgegangen. Die weiteren Abmeosungen des Körpers 1 sind niolit wichtig und sollen nur genügend gross sein, um »len Poldeffekttranoiiitor anbringen zu können.
Im allgemeinen werden in einem Siliaiumkörper gleich—
seiti - eine Anzahl Feldeffekttransistoren angebracht, uonach der SiIi-" ziumkörpor zum Erhalten ."'er gesonderten Feldeffekttransistoren geteilt wird. - - --.
Auf dem ICörper 1 wird eine .jiliziumoxydachicht mit
einer Stärke von otvra C,3 μ auf übliche u'ei-se, z.B. durch Oxydation, angübracht. Mit Hilfe eir.os üblichen riiot-rr.askierunGSverfaiirena v.'ird. in Jieser Schicht eine Öffnung geätzt, wonach (3ie IIaskierung33chicht 7 rr.it der öffnung 14 entstanden ist. Die Abmessungen der Öffnung 14 betragen etua 65 μπι ζ 950 um. . ■ :--,
Auf der Schicht 7 und in der Öffnung 14 wird dann
k eine stark mit Phosphor dotierte SiIiaiumoxydschicht 5 nit einer Stärke von etwa 1 μΐη auf übliche '..'eise niedergeschlagen.
Bic3 kann a.B. dadurch erfolgen, dass der SiIizium-
körper auf eine Temperatur von etwa 500° C erhitzt und Stickstoff mit Tetraäthoxysilan und Trimothylphosphat über den Halbleiterkörper geführt wird, bis eine phosphcrhaltige Siliziurnoxydschicht mit einer. Stärke von etwa 1 μ erhalten ist.
In der.Schicht 5 wird eine langgestreckte Öffnung
mit Abmessungen Von-.etwa 1000 μΐη χ 15 μπι mit Hilfe «ines Photomaskierungs-(photoresist)Verfahrens angebracht. Wie.aus Pi;> 2 ersiehtlieh ist, überlappt die langge^treckte Öffnung 15 an ihren üideii 16 die
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PIQI. 3226. - 9 - -
zuvor angebrachte und wieder geschlossene Öffnung 14 ein wenig. An diesen Enden 16 können erforderlichenfalls auch kleine Teile der Mas-Ic ierungs schicht 7 entfernt worden. Dies ist aber nur selten notwendig. Auch der Ort der Öffnung 15-ist nicht besonders kritisch.
Durch eine etwa zweistündige Erhitzung auf einer Temperatur von etwa 1100 C in einer inerten Atir.?aphäre wird Fhonphor von der Schicht 5 her in den Körper 1 eindiffundiert und werden die DiffusionsB'-nen 2 und 3 mit einer Stärke von etwa 3 tun erzeugt.
Die Erhitzung kann zeitweilig in einer oxydierenden Atmosphäre erfolgen, wobei die dünne isolierende Siliziunoxydschicht ό mit einer Stärke von etwa 0,1 μ erzeugt wird» Die Schicht 6 kann auch durch niederschlag von oiliziumoxytl erzeugt werden, wobei sie nich auch über die Schicht 5 erstreckt.
Anschliesoend werden durch eine übliohe Photomaskierungs technik die öffnungen 9 und 10 mit Abmessungen von etwa 350 j-.m χ 10 (im in der Schicht 5 angebracht, wonach auf übliche l/eiäe die Torelektrode G und die Metallschichten 11, 12 und 13 angebracht werden. Die Torelektrode δ und die Ketallschichten 11, 12 und 13 können aus Aluminium bestehen. r
I'it den Ketallschichten 11, 12 und 13 können auf übliche Weise Zufuhrleiter verbunden und der erhaltene Feldeffekttransistor kann auf übliche Weise mit einer Umhüllung versehen werden.
Es dürfte einleuchten, dass sich die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und dass im Rahmen der Erfindung für den Fachmann viele Abarten möglich sind. Z.B. kann der Siliziumkörper 1 η-leitend und können die Zonen 2 und 3pleitend sein, wobei die Schicht 5 und die Zonen 2 und 3 mit Bor do-
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• PIIN. 322-5.
- 10 -
tiert sein können. Die Kaakierunösschicht 7 kann wenigst ens teilweise aus Siliciumnitrid bentehen. Ein Feldeffekttransistor nach der Erfindung kann eine andere als die beschriebene Z'onfiguration haben. Die . Zonen 2 und 3 können z.B. ein interdigitales Küster bilJen. Der Halbleiterkörper des Feldeffekttransistors kann eine Anzahl weiterer Schaltelemente, wie weiterer Feldeffekttransistoren, Zueipoltriinsistoren, Jioden, Widerstände und Kapazitäten enthalten, wobei die Schaltelemente elektrisch niteinander verbunden sein können. Der Halbleiterkörper des Feldeffekttransistors kann aus einer dünnen z.B. auf einem isolierenden Träger angebrachten Halbleiterschicht vom einen Leitfähig}:eitstyp bestehen, wobei sich die Zufuhr- und Abflusszonen über die ganze Dicke der Halbleiter3chicht erstrecken und sowohl von einen als auch von anderen Leitfähigkeitstyp sein können.
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Claims (2)

PHK. 3226. - 11 - Γ JS TE K TA IT S P H Ü C H E .
1. J . Peldefi'ekttranßis tor mit isolierter Torelektrode, der einen Halbleiterkörper enthält, von den wenigetens ein Teil vom einen Leitfähigkeitstyp ist welcher Teil zwei nebeneinander liegende eindiffüniierte Cberflächenzonen, die Zufuhr- und Abflusezonen, enthält, während auf einer berfläche des erwähnten TeileD und auf den Cberflächensonen eine Isolierschicht angebracht ist, die auf den Oberflächenzonon eine grössere Stärke als zwischen diesen Zonen hat, wobei die Jen Leitfähigkeitstyp tier Cberflächenzonen bestimmende Verunreinigung auch in den dicken auf den Cbcrflächenzonen liegenden Teilen der Isolierschicht vorhanden ist und die Torelektrode auf dem dünnen zwischen den Oberflächenzonen liegenden Teil der Isolierschicht angebracht ist, und wobei durch öffnungen in der Isolierschicht die Oberflächenzonen kontaktiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht auf und zwischen den Oberflächenzonen liegende Teil der Isolierschicht dicker als die auf den Cberflächenzonen liegenden Teil ist, wobei ein am Halbleiterkörper angrenzender Teil dieser Schicht nahezu frei von der erwähnten Verunreinigung ist und die Diffusion dieser Verunreini-
• r
gung maskiert, während auf diesem Teil ein weiterer Teil liegt, der
die erwähnte Verunreinigung enthält.
2. Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors vom Typ mit isolierter Torelektrode nach Anspruch 1, bei dem auf einer Oberfläche eines Teiles vom einen Leitfähigkeitstyp eines Halbleiterkörpers oberhalb der nebeneinander anzubringenden Oberflächenzonen, Zufuhr- und Abflusßzonen, eine eine einzudiffundierende Verunreinigung enthaltende Isolierschicht angebracht wird, welche Verunreinigung zur ■Bildung der Oberflächenspule Vo1Jj U^e1SfJrnIs ο Ii erschient her in den
PHW. 3226,
- 12 ·
Halbleiterkörper eindiffundiert wird, wonach zvrischen den Qberflliohenzonen eine Isolierschicht auf dem Halbleiterkörper angebracht wird, die dünner als ,die. die Verunreinigung enthaltende Isolierschicht ist," wbnach die Torelektrode auf der dünnen Schicht angebracht wird und die Oberflächenzonen kontaktiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf der erwähnten Oberfläche zunächst eine die Üf fusion maskierende Isolierschicht angebracht wird, die diese Oberfläche'iiber und zwischen den anzubringenden Oberflächenzonen frei lässt, wonach auf der Mas* kierungsschicht und auf der erwähnten Oberfläche oberhalb der anzubringenden Oberflfichenzonen die die einzudiffundierende Verunreiht* gung enthaltende Isolierschicht angebracht wird*
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BAD ORäGINAL
PHN. 3226. - 13 -
A U 3 Z U Q .
Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode, der einen Halbleiterkörper enthält, der mit einer Isolierschicht überzogen ist, die oberhalb der Zufuhr- und Abflusszonen dicker ala zwischen diesen Zonen .ist,, wobei diese Zonen duroh Diffusion einer Verunreinlijung von der Isolierschicht her in den Halbleiterkörper erhalten sind. Der nicht auf und zwisohen den Zufuhr- und Abflusszonen liegende Teil der Isolierschicht ist dicker als die auf diesen Zonen liegenden Teile und ein am Halbleiterkörper angrenzender Teil diese? Sohioht hat eine diffu3ionamaskierende Wirkung, während ein auf diesem Teil liegender Teil die Verunreinigung enthält, so dass die Isolierschicht nur zwisohen den Zufuhr- und Abflusszonen dünn ist.
90 984 8/1Q2Q
-Ak-
Leerseite
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