DE2060333A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode,und durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode,und durch dieses Verfahren hergestellte HalbleiteranordnungInfo
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Description
GÜNTHER M. DAVID
Pufnriia^rsor Va/RY»
Akte« p ti β 32 CJS
Anmeldung vom* J- η , j Φ \Α
Anmeldung vom* J- η , j Φ \Α
Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode, und durch dieses Verfahren
hergesteilte Halblei teranordnungi
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Feldeffekttransistor mit isolierter
Torelektrode» bei der Quellen-, Senken- und Torelektrodenechichten auf
einer Oberfläche eines Halbleiterkörper oder eines Teiles desselben vom
einen Leitfähigkeitstyp angebracht werden, wobei die Torelekfcrodenschicht
durch Isoliermaterial von der Halbleiteroberfläche getrennt ist, und
wobei die Quellen- und SenkenelektrodenBchichten ununterbrochene Metall-Bohiohtteile enthalten, die sich auf dem Isoliermaterial auf der Halbleiteroberfläche erstrecken und duroh Oeffnungen in der Isolierschicht
»it Halbleiteroberflichengebiefee» dLe sich an einander gegenüberliegenden 8eit«n des unterhalb der TorelektrodenBOhioht liegonden ObnrflHohen-
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gebietes befinden in Kontakt stehen, wonach die erwähnte Oberfläche mit
Ionen eines den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungselementa
bombardiert wird. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung. Ein Feldeffekttransistor
mit isolierter Torelektrode nach der Erfindung kann einen Teil einer integrierten Halbleiterschaltung bilden.
In der Halbleitertechnik wird u.a. bei der Herstellung von
Sonnenzellen und Strahlungsdetektoren Ionenimplantation verwendet. Ionen-
implantation besteht im allgemeinen darin, dass Halbleitermaterial mit
einem Bündel energiereicher Dotiorungsionen bombardiert wird zur Bildung
von Gebieten verschiedener Leitfälligkeit und/oder verschiedenen Leitfähigkeitstype
in dem Halbleitermaterial. In der letzten Zeit wird Ionenimplantation auch bei der Herstellung von Feldeffekttransistoren mit isolierter
Torelektrode angewendet. In der älteren von Anmelderin eingereichten Patentanmeldung Nr. 3Ü144/67 (PHB.31.790) wird ein Verfahren zur Herstellung
eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode beschrieben,
bei dem in einem Halbleiterkörper oder in einem Teil desselben vom
einen Leitfähigkeitstyp zunächst, z.B. durch einen Diffusionsschritt,
zwei getrennte Gebiete niedrigen spezifischen Widerstands vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp gebildet werden, die sich im Halbleiterkörper
oder im Teil desselben von einer desuen Oberflächen her «ratrecken, wobei
Quellen- und Senkenelektrodenmetallschichtteile angebracht werden,
die durch Oeffnungen in einer Isolierschicht auf der einen Oberfläche
einen ohmschen Kontakt mit Oberflächenteilen der beLden erwähnten Gebieten
niedrigen spezifischen Widerstands bilden, und wobui ein Torelektrodenmetallschichttell
auf einem Teil der ei nun Oberfläche angebracht
wird, tier innorhalb doe Gebietes dar einen Oberfläche zwischen
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den beiden Gebieten niedrigen spezifischen Widerstände liegt, während
der erwähnte Torelektrodenmetallschichtteil durch eine Isolierschicht
von der einen Oberfläche getrennt ist, wonach Ionen eines den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungseleraents vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp über ttie Isolierschichtteile auf der einen nicht von den
Quellen-, Senken- und Torelektrodenmetallschichtteilen maskierten Oberfläche in die Teile des Halbleiterkörper unterhalb der erwähnten Isolierschichtteile implantiert werden, wodurch die beiden Gebiete niedrigen spezifischen Widerstands aufeinander zu erweitert und voneinander
getrennte Quellen- und Senkengebiete vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp niedrigen spezifischen Widerstands gebildet werden, die in dem
an die Oberfläche grenzenden zwischenliegenden Gebiet ein stromführendes Kanalgebiet definieren, wobei die Länge des stromführenden Kanalgebietes
zwischen den auf diese Weise gebildeten Quellen- und Senkengebieten praktisch der Länge des Torelektrodenmetallschichtteiles entspricht.
Bei diesem Verfahren wird ein Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode gebildet, bei dem die Torelektrodenmetallschicht
und die Quellen- und Senkengebiete sich praktisch nicht überlappen, so
dass insbesondere die Kapazität zwischen der Torelektrode und der Senkenelektrode sehr niedrig ist; diese Kapazität kann z.B. auf 1/2O des Wertes
herabgesetzt werden, der bei einer durch übliche Diffusionstechniken gebildeten Anordnung erhalten wird. Dadurch können Anordnungen erhalten
werden, deren Betriebefrequenz hoch sein kann. Da mit diesem Verfahren ein Transietor hergestellt wird, in dem die Länge des stromführenden
Kanalgebietee praktisch mit der entsprechenden Abmessung des oberliegenden Torelektrodeneetallechichtteile« Übereinstimmt, kann die erwähnte
Länge de« Kanals genau geregelt und kleiner gemacht werden als üblioher-
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weise bei einem Verfahren möglich ist, bei dem lediglich Diffusionstechniken angewandt werden. Ferner wird ein verhältnismässig einfaches
Verfahren erhalten, wenn Ionen in die erwähnten Teile des Halbleiterkörper
oder eines Teiles desselben über die erwähnten unmaskierten Isolierschichtteile
auf der einen Oberfläche implantiert werden, weil die Isolierschichtteile, durch die die Ionen implantiert werden, einen Teil
derselben Isolierschicht bilden kann, auf der sich der Torelektrodenmetallschichtteil
befindet, so dass nach der Implantation keine weiteren Schritte zur Entfernung etwaiger Teile dieser Isolierschicht erforderlich
sein werden, weil die Quellen- und Senkenelektrodenmetallschichtteile
bereits angebracht sind. Das Verfahren hat den Nachteil, dass zwei Schritte zur Bildung der Quellen- und Senkengebiete erforderlich sind,
und zwar ein erster Schritt, z.B. ein Diffusionsschritt, zur Bildung der beiden Gebiete niedrigen spezifischen Widerstands, die durch die Quellen-
und Senkenmetallschichtteile kontaktiert werden, und ein anschliessender
Implantationsschritt, um diese Gebiete aufeinander zu zu erweitern.
Auch wurde bereits ein anderes Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode vorgeschlagen,
bei dem Ionenimplantation verwendet wird. Bei diesem Verfahren umfasst der erste Schritt die Bildung von Platinsilicidschichtteilen an der
Oberfläche eines η-leitenden Silioiumkörpers und die Anbringung von
Quellen- und Senkenelektrodenmetallsohichten, derart, dass sie einen
Kontakt mit einem Teil der Platinsilioidschicht bilden und Teile dieser
Schicht auf einander gegenüberliegenden Seiten der Torelektrodenstruktur frei laseen. Dann werden Borionen implantiert, wobei die Torelektrodenstruktur
als Maske dient, welche Implantation über die frei gelassenen
Teile der Platineilicidschiohten stattfindet, während p-leitende Quellen- )
und Senkenzonen in den Oberfitchenteilen auf einander gegenüberliegenden i
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Seiten des OberflSchenteiles, unterhalb der Torelektrodenstruktur gebildet
werden, wobei diese Quellen- und Senkenzonen unterhalb der frei gelassenen Teile der Platinsilicidschichten liegen, die einen Weg niedrigen
Widerstandes zwischen diesen implantierten Gebieten und den Quellen- und Senkenelektrodenmetallschichtteilen bilden» Die Platinsilicidschichten
bilden auch Schottky-TiebergSnge mit den nichtinplantierten n-leitenden
Teilen des Halbleiterkbrpers. Hit diesem Verfahren wird auch ein genau
definiertes Kanalgebiet erhalten, aber es hat den Nachteil, dass die Quellen- und Senkengebiete in zwei Schritten gebildet werden, und zwar
einem Schritt zur Bildung und Definierung der Platinsilicidschicht und
dem darauf folgenden Implantationsschritt, wobei sich schwer eine gute Kontaktierung von Metall mit Platinsilicidgebieten über eine grosse Oberfläche
einer Scheibe erhalten lässt, auf der eine Anzahl von Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode gebildet werden. Weiter ergibt
sich noch der Nachteil, dass dieees Verfahren sich schwer zur Herstellung
einer n-Kanal-Anordnung anwenden lässt, wenn von einem p-leitenden SiIiciumkbrper
ausgegangen wird, well sich schwer ein Schottky-üehergang mit
p-leitendem Silicium bilden läset und weil ein solcher Schottky-TJebergang
mit Platinsilicid gar nicht gebildet werden kann. Auch in der erwähnten Anordnung, bei der Platinsilicid verwendet wird, besteht die Gefahr vor
Kurzschluss der Quellen/Substrat- und Senken/Substrat-pn-Uebergange durch
dl* Quellen- und Senkenkontaktechiohten an den Stellen, wo diese Ueber-
gXnge an di· Oberfliehe treten»
Si· Erfindung schafft «in Verfahren zur Herstellung einer
IaIbleiteranordnung mit eines Feldeffekttransistor nit isolierter Tor
elektrode» bei des duroh pas»ende Regelung de· lonenbeeehueee» und p*e-•e»de
VeJiI der Hektrodeneahiohten dl» Quellen- «mi Senken»onen la its
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Halbleiterkörper oder einem Teil desselben durch einen einzigen Implantationsechritt
gebildet werden.
Nach der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet,
dass die Bedingungen des Ionenbeschusses, die Torelektrodenstruktur und
die Quellen- und Senkenmetallschichtteile derart gewählt werden, dass die Ionen nicht bis zu dem Oberflächenteil unterhalb der Torelektrodenschicht
durchdringen, welcher Teil von der Torelektrodenschicht und von dem unterliegenden Isoliermaterial maskiert wird, und dass Ionen in die angrenzenden
einander gegenüberliegenden Oberflächenteile - «inschliessllch
der OberfLächenteile unterhalb der Quellen- und Senkenmetallschichtteile
in den Oeffnungen-implantiert werden, wobei die Ionen durch diese Metallschlchttoile
hindurchdringen, bo dass Quellen- und Senkenoberflächengebiete
vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp völlig durch Implantation
definiert werden, wobei sie ferner in dem Oberflächengebiet unterhalb
der Torelektrodenschicht ein stromführendes Kanalgebiet definieren,
dessen Länge zwiechen den Quellen- und Senkengebieten praktisch der
Länge der Torelektrodenschicht entspricht, und wobei die pn-Uebergänge
zwischen den Quellen- und Senkengebieten vom entgegengesetzten Leitfähigkeit«
typ und dem Körper oder einem Teil desselben vom einen Leitfähig»-
keitstyp nur die erwähnte Halbleiteroberfläche unterhalb des Isoliermaterial«
schneiden.
Bei diesen Verfahren, bei den die Iaplantationafliehe auch
die Oberfllchenteile unterhalb der Quellen- und Senkennetallechiohtteile
in den Oeffnungen umfaeat, weil dl· Ionen duroh die·· Ketallaohiohtteile
hindurohdrinfen, β iod auf Al··· *fi·· fe ei Ue te implantiert« Quellen- und
8enkenfebi«U to« tntg«fenf···*»**» t4ltfgfcifk*it«trt tereiti mit Elek-
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troden, und zwar den Quellen- und Senkenelektrodenmetallschichtteilen,
versehen. Mit diesem Verfahren wird nicht nur ein genau definiertes stromführendes
Kanalgebiet infolge der Maskierung der Ionen durch die Torelektrodenstruktur erhalten, sondern auch werden mit diesem Verfahren
die Quellen- und Semkengebiete im Halbleiterkörper oder einem Teil desselben durch einen einzigen Implantationsschritt gebildet, wobei es nicht
mehr, wie beim obenbeschriebenen bekannten Verfahren, erforderlich ist,
dass zunächst Teile dieser Gebiete gebildet werden, die durch die dann
durchgeführte Ionenimplantation erweitert werden. Ferner werden durch dieses Verfahren gute Kontakte niedrigen Widerstands mit den implantierten
Quellen- und Senkengebieten mit Hilfe der Metallschichtteilen gebildet, durch die die Ionen hindurchdringen. Ein weiterer Vorteil des
erfindungsgemassen Verfahrens ist der, dass ein Transistor mit einer
verhältnismässig kleinen Oberfläche erhalten werden kann. Dies ist besonders
wichtig, wenn der Transistor einen Teil einer integrierten Schaltung bildet. Das Verfahren kann zur Herstellung von Anordnungen mit p-Kanälen
oder η-Kanälen verwendet werden.
Die Bedingungen des Ionenbeschusses, die Torelektrodenstruktur
und die Quellen- und Senkenmetallschichtteile können zum Erhalten der selektiven Implantation in die erwähnten angrenzenden Oberflgchenteile
auf verschiedene Weise gewählt werden. Unter "Torelektrodenstruktur*
soll hier die Struktur der Torelektrodenschicht und des unterliegenden
Isoliermaterials verstanden werden. Die selektive Implantation kann mit Ionen eines geeigneten Eleaente erhalten werden, deren Energie genügend
ist, um durch die Quellen- und Senkenmetallschichtteile und in gewissen Fällen durch die Torelektrodenschicht hindurchzudringen. Wenn z.B. die
Torelektrodenechicht aus Metall besteht und die gleiche Struktur wie die
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Quellen- und Senkenmetallschichtteile aufweist, kann die Maskierung der
Halbleiteroberfläche unterhalb der Torelektrodenschicht durch eine Torelektrodenstruktur
definiert werden, in der das Isoliermaterial eine genügende Dicke aufweist, um die Ionen zurückzuhalten, die durch die oberliegende Torelektrodenmetallschicht hindurchdringen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform zum Erhalten der selektiven Implantation wird eine Torelektrodenschicht mit einer Struktur angebracht,
die von der der Quellen- und Senkenmetallschichtteile verschieden ist.
Dieser Unterschied in Struktur kann verschiedenartig sein. Bei einer bestimmten Ausführungsform besteht die Torelektrodenschicht
aus Metall und weist sie eine andere Zusammensetzung als die Quellen- und Senkenmetallschichtteile auf. Zur Herstellung des Feldeffekttransistors
mit isolierter Siliciumtorelektrode nach der zuletzt beschriebenen Aueführungsform des erfindungsgemässen Verfahrene können die Quellen- und
Senkenmetallschichtteile aus Aluminium bestehen und enthält die Torelektrodenschicht
eine Molybdän- oder eine Nickelschicht, die auf dem Isoliermaterial liegt. Die Anbringung von Aluminium-Quellen- und Senkenelektrodenmetallschichtteilen,
die eine derartige Dicke haben, dass die bombardierenden Ionen bis zu der unterliegenden Siliciumoberfläche durchdringen
können, läset sich leicht durchführen. Bei der Bildung der p-Kanal-Anordnung,
z.B. mit p-leitenden Ionen implantierten Quellen- und Senkengebieten niedrigen spezifischen Widerstandes, können Aluminium-Quellen-
und Senkenelektrodenschichten verwendet werden, die z.B. eine
Dicke von 0,1 - 0,3um aufweisen, welche Dicke entsprechend der Energie
der bombardierenden Ionen gewählt werden, welche Ionen Borionen s.B. im Bereich von 80 - 1^0 keV sein können. Ferner können bei Verwendung von
KHi '1V/ 1 37 9 *
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Borionen diese Borionen nicht durch eine Molybdän-Torelektrodenschicht
oder eine Nickel-Torelektrodenschicht mit einer geeigneten Dicke, z.B. mindestens 0,2 - 0,3/tm für Molybdän und mindestens 0,5 - 0,4,&m für
Nickel, in Abhängigkeit von der Energie der Borionen, bis zu der unterliegenden Halbleiteroberfläche vordringen. Die Torelektrodenschicht kann
ferner eine Aluminiumschicht enthalten, die auf der Molybdän- oder
Nickelschicht liegt, wobei die erwähnte Aluminiumschicht gleichzeitig mit den Quellen- und Senkenmetallschichtteilen angebracht wird.
Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen M
Verfahrens, bei der eine Torelektrodenschicht angebracht wird, die eine
andere Struktur als die Quellen- und Senkenmetallechichtteile aufweist,
besteht die Torelektrodenschicht aus Metall und bestehen die Quellen-
und Senkenmetallsdhichtteile atiB demselben Metall, aber mit einer geringeren
Dicke als die Toreloktrodenmetallschicht.
Bei der Herstellung eines Siliciumfeldöffekttransistors mit
isolierter Torelektrode kann Aluminium für die Quellen-, Henken- und
Torelektrodenschichten verwendet werden, wobei die Aiumlnium-Torelektrodenschioht
eine erheblich gröosere Dicke als die Quellen- und Henkenmetallschichtteile
aufweist, die mit der Halbleiteroberfläche in Kontakt ™
stehen. Bei Verwendung dieser Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung
einer p-Kanal-Anordnung, in der p-leitende Quellen- und Henkengebiete
niedrigen spezifischen Widerstandes durch Implantation von Borionen
mit Energien im Bereich von BO - 150 koV gebildet werden, vorhindert
eine Aluminiura-Torelektrodenechicht mit einer minimalen Dicke im
Bereich von 0,5 bis 0,75 ab für den Energiebereich, dass die Borionen
bie lu der unterliegenden Halbleiteroberfläche vordringen, während dagegen
die erwähnten Ionen vHlllg durch Quellen- und iienkenmetallachieht-
BAD
-10- PHB. 32028.
teile mit einer maximalen Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,3 w» fUr den
erwähnten Energiebereich hindurchdringen.
Das Isoliermaterial auf der Halbleiteroberfläche kann auf
verschiedene Weise angebracht werden. Bei einer bevorzug tun AusfUhrungsform,
bei der die aelektive Implantation dadurch erhalten wird, dass eine Torelektrodenschicht angebracht wird, die eine andere Struktur als die
Quellen- und Senkenmetallschlchttelle aufweist, ist das Isoliermaterial
auf der Oberfläche unterhalb der Torelektrodenschicht und auf der Oberfläche unterhalb der Quellen- und SenkenmetallschichtteiIe, die an die
Oeffmmgen grenzen, gleich dem der Isolierschicht, die gebildet wird,
bevor die Quellen-, Senken- und Torelektrodenschichten angebracht werden.
Um daa laterale Implantationsgebiet, das durch Kindringung in die Quellen·
und Henkenmetallschlchttei1« und in daß unterliegende Isoliermaterial
auBnerhalb der Oeffnungen in der !isolierschicht erhalten wird, zu beschränken,
kann die Isolierschicht ausserhalb dieser Oeffnungen eine
grössere Dicke aufweisen. Dioa lKust sich dadurch erreichen, dass eine
erebere dickere Isolierschicht auf der Halbleiteroberfläche angebracht,
ein Teil der erwähnten Isolierschicht entfernt und dann eine zweite
dünnere Isolierschicht auf der Halbleiteroberfläche auf dem erwähnten
Teil angebracht wird, wobei die Oeffnungen in der dünneren Isolierschicht gebildet werden, und wobei die Torelektrodennchtcht und die
Quellen- und Senkenmetallschiohttoile auf der dünneren Isolierschicht
angebracht werden. Die Quollen-, Senken- und Torelektrodenschichten
können nich weiter auf der dickeren Isolierschicht erstrecken, wobei
die Teile der Elektrodenßchiohten auf der dickeren laolierschient eine
genügende Dicke aufweisen, um zu verhindern, dass die bombardierenden Ionen in die unterliegende dickere Isolierschicht und in die Halbleiteroberfläche
.'iiulrlngen.
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-11- PHB. 32028.
Die Quellen- und Senkenmetallschichten können derart angebracht
werden, dass sie nicht die ganze Oberfläche der Oeffnungen in dem Isoliermaterial beanspruchen während die Ionen vorzugsweise in die Oberflächenteile
unterhalb der Oeffnungen implantiert werden, die nicht von den MetallschichtteTlen bedeckt sind.
Bei einem Verfahren nach der Erfindung können die Bedingungen des Ionenbeschusses derartig sein, dass wenigstens in Gebieten, in denen
die Quellen- und Senkenmetallschichtteile mit einer Halbleiteroberfläche
in Kontakt stehen, Atome der Metallschichtteile in die unterliegenden Teile der Halbleiteroberfläche durch Energieübertragung der bombardierenden
Ionen eindringen. Dieses Implantat!onsverfahren ist als "knock-onM-Implantation
bekannt und wurde ausführlich in der älteren von Anmelderin eingereichten Patentanmeldung Nr. 56574/69 (PHB. 32012) beschrieben.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1-5 schematisch senkrechte Querschnitte durch einen Teil einer Halbleiteranordnung in verschiedenen Stufen der Herstellung
nach einer ersten Ausführungsform des Verfahrens gemäss der Erfindung;
Fig. 6-9 schematisch senkrechte Querschnitte durch einen Teil einer anderen Halbleiteranordnung in verschiedenen Stufen der Herstellung
nach einer anderen Ausführungsform dee erfindungsgeraässen Verfahrens
, und
Fig. 10 und 11 schematisch senkrechte Querschnitte durch
einen Teil einer Halbleiteranordnung in zwei verschiedenen Stufen der Herstellung nach einer weiteren Ausführungsform des erwähnten erfindungsgemäneen
Verfahrens·
Ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einem p-
1 0 f." ί ,7/1 3 7 'i
Kanal-Feldeffekttransistor mit isolierter Siliciumtorelektrode wird
nachstehend an Hand der Figuren 1-5 beschrieben. Es wird von einer Scheibe aus η-leitendem Silicium mit einem Durchmesser von etwa 2,5 cm
und einem spezifischen Widerstand von 3/1·cm ausgegangen. Bei den Bearbeitungen
werden gleichzeitig eine Anzahl von Transistoren auf der Scheibe gebildet, die in einer späteren Stufe der Herstellung durch Unterteilung
der Scheibe voneinander getrennt werden. Die bedeutendsten Schritte bei der Herstellung eines solchen Transistors auf der Scheibe werden nun
beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, dass die verschiedenen Schritte vor der Unterteilung der Scheibe gleichzeitig an einer Anzahl von
Stellen auf der Scheibe durchgeführt werden.
Die Orientation der Scheibe ist (1OO). Fig. 1 zeigt einen
Teil 1 der Scheibe mit einer Oberfläche 2, die auf übliche Weise durch Polieren und Aetzen optisch flach geschliffen ist. Auf der ganzen Oberfläche
2 wird aus Si lan eine Siliciumoxydschicht 3 mit einer Dicke von
etwa 10.000 A niedergeschlagen. Durch photolithographische Aetztechniken
wird eine mittlere rechteckige Oeffnung von 28 χ 50z*.m in der Siliciumoxydschicht
3 gebildet, durch die die unterliegende Siliciumoberfläche 2
frei gelegt wird. Dann wird ein Oxydationsschritt durchgeführt, mit dessen
Hilfe auf thermischem Wege eine dünnere Siliciumoxydschicht in der
Oeffnung angewachsen wird, wobei die Oxydation in feuchtem Sauerstoff während 5 Hinuten bei 1100°C stattfindet und eine Oxydschicht 4 mit einer
Dicke von etwa 1200 A liefert. Während dieser Bearbeitung nimmt die Dicke des übrigen Teiles der Oxydechicht 3 etwas zu. Fig. 1 zeigt einen Teil
des Körpers 1 mit dem übrigen Teil der dickeren Oxydechicht 3» wobei die
dünnere Oxydschicht 4 in der Oeffnung von 20 χ 50^m in der dickeren
Oxydschicht 3 befindlich ist.
1 (I') 7/1379
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Anschliessend wird auf der ganzen Oberfläche der Oxydschicht 3» 4 durch Verdampfen eine Molybdänschicht mit einer Dicke von 5000 A
angebracht.
Durch einen photoIithographisehen Aetzschritt wLrd die Molybdändschicht
selektiv von zwei rechteckigen Gebieten entfernt, die je etwa Abmessungen von 13 x 60 λm aufweisen, so düse ein mittlerer Teil 5
mit Abmessungen von 6 χ 60 .&m verbleibt, der sich in der Mitte auf der
dünneren Oxydschicht 4 befindet, während ferner auf der dickeren Oxydschichb
3 noch ein Ausseriteil 6 liegt, der mit dem mittleren Teil 5 verbunden
ist. Durch einen weiteren photolithographischen Aetzschritfc werden
zwei rechteckige Oeffnungen 7 und 8 von 5 x 40/im in der dünneren Oxyd-Bchicht
4 gebildet, die sich parallel zu dem Teil 5 der IIolybdän;ujhicht
und auf einander gegenüber liegenden Seiten dieses Teiles erstrecken. Γη
dem Querschnitt nach Fig. 2 sind die Ränder der Hoffnungen etwa !.tun von
den nächs fliegenden Rändern des Molybdänschichtbellee 5 entfernt, Nach
einer leichten reinigenden Aetzbehandlung der innerhalb der Oeffnungen 7 und 8 frei gelegten Siliciumoberfläche wird eine Aluminiumschicht 9
Q, 2.ooo0
°v mit einer Dicke von A auf der ganzen Oberfläche - einschlie&siich
ff Λ Μ
der Oeffnungen 6 und 7 und der Molybdänschichtteilo r>
und 6 - angebracht.
Pig. 3 zeigt den Körper, nachdem Aluminium «ich niedergeschlagen
hat.
Durch einen weiteren photolithographischen Aetzechritt wird
die Aluminiuasohicht selektiv entfernt, so dass ein Teil 10 auf dem
Molybdänsohiohtteil 5 und Teile 11 und 12 verbleiben, die mit der SiIiciueoberfläche in den Oeffnungen 7 bzw. θ in Kontakt stehen. Die Teile
11 und 12 erstrecken sich weiter auf der dünneren Oxydeohicht 4, auf der
angrenzenden dickeren Oxydschicht 5 und auf dem Molybdänschichtteil 6.
1 O () '!/
BAD
BAD
-U- PHB, 32028.
Die Aluminiumschichtteile 10, 11 und 12 gehen alle in einen einzigen
Aluminiumschichtteil über, der auf dem Molybdänschicht teil 6 auf der
dickeren Oxydschicht 5 ausserhalb dos Randes der Oeffnung in dieser
Schicht liegt, die die dünnere Oxydschioht 4 enthält. Die i'etallsohiohtteile
M und 12 bilden Quellen- und SenkenelektrodenBohLohtteile und der
Molybdäriöchichtteil 5 mit dem darüber liegenden Aiuminiumschichtteil
bildet die Torelektrodenachicht, Die AluminiumschLchtteL Le 11 und 12 beanspruchen
nicht das canze Gebiet der Oeffnungen 7 und Π auf einander
gegenüber liegenden Hei ten der Torelektrodenstruktur H), r>, 4 und die
rechteckigen Teile 14 und 15 der iiili clumoberf lache von t.'twa 2 χ 4() uxn
werden frei gelassen. ipig. 4 zeigt ilen Körper nach Maskierung und Aetzung
der Aluminiiunschicht, wobei Teile 10, 11 und 12 und fr«i t",elegte Oberflächenteile
14 und I l) Ln den Oeffnungen 7 bzw, 0 verb Le L hen.
Der Körper wird anschließend in die Auffant (rkfimmer eines
Ionenbesohuseapparates mit einer hub Bortriohiorid bestehenden Borionene
gesetzt. Die Oberfläche wird dann bombardiert, wob»L die Ebene
der Oberfläche 2 zu der Richtung ilea lonenbUndels praktisch senkrecht
ist. Die Bündeienergie beträgt 100 keV und die Dosis ist 1 χ 1O15Borionen/cm2
. Unter diesen Beiichussbedlngungen dient die Torelektrodenschicht
10 als Maske, weil Borionen dieser F.'nergie, obgleich sie durch
Aluminiumschichtteil 10 hindurchdringen können, praktisch nicht durch
die Molybdänachicht 5 hindurchdringen können. Audi können Ionen, die
durch die Teile der Aluminiumschichtteile 11 und 12, die »ich auf dem
Molybdänuchichtteil 6 rings um den Rand befinden, nicht bis zu dem unterliegenden
Molybdänsohichtteil 6 vordringen. Unter den erwähnten Beschussbedingungen
und bei der verwendeten Dicke der Aluminiuraachichtteile von
2000 X dringen die Ionen wohl in di· Aluminiumschichtteile 11 und 12 in
1 f]<! : '7/ 1 M 9
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den Oeffnungen in der Isolierschicht 4 ein. Die Ionen dringen auch durch
die unbedeckten Teile der dünneren Oxydschicht, die auf einander gegenüberliegenden
Seiten der Torelektrodenstruktur liegen und unmittelbar
an diese Struktur 10, 51 4 grenzen.
Ferner-dringt eine Anzahl von Ionen, die durch die Aluminiumßchichtteile
11 und 12, die sich auf der dünneren Oxydschicht 4 befinden» hindurchdringen, auch in die unterliegenden Teile der dünneren Oxyd-Bchicht
4 ein. Ionen, die durch die sehr kleinen Teile der Aluminiuraschichtteile
11 und 12 hindurchdringen, die sich auf dem Innenrand der dickeren Oxydschicht 5 befinden, werden aber in der unterliegenden dickeren
Oxydschicht zurückgehalten und erreichen die unterliegende Halbleiteroberfläche praktisch nicht. Dadurch wird eine selektive Implantation von
Borionen in die Oberflächenteile auf einander gegenüberliegenden Seiten des Oberflächenteiles unterhalb der Torelektrodenstruktur 10, 5, 4 - einschliesslich
der Oberflächenteile unterhalb der Aluminiumschichtteile 11 und 12 in den Oeffnungen 7 bzw. 8 - erhalten. Implantierte p-leitende
Gebiete 17 und 18 niedrigen spezifischen Widerstands werden erhalten,
die Quellen- und Senkengebiete bilden, die die ganze Oberfläche und die
Oeffnungen 7 und 8 beanspruchen, wobei infolge des maskierenden Effekts der Torelektrodenstruktur 10, 5» 4 in dem η-leitenden Oberflächengebiet
unterhalb der Torelektrodenschicht 10, 5 ein stromführendes Kanalgebiet
definiert wird, dessen Länge zwischen den Quellen- und Senkengebieten I7
und 18 praktisch der Abmessung der Torelektrodenschicht 10, 5 in dieser
Längsrichtung entspricht, die in dem Querschnitt nach Fig. 5 gleich 6yUm
ist.
Durch das Vorhandensein der frei gelegten Teile I4 und 15 in
der; ursprünglichen Oeffnungen 7 hzv. ß in der dünneren Oxydpchicht 4
1. (I M Ί ■·' 7 / Ή 7 9
BADORlGtNAl.,
-16- PHB. 32028.
tritt Implantation hauptsächlich unterhalb dieser Teile 14 und 15 auf.
In den Teilen der implantierten Quellen- und Senkengebiete 17 und 18, die unmittelbar unterhalb der Aluminiumschichtteile 11 und 12 liegen,
sind einige Aluminiumatorae durch Energieübertragung der bombardierenden
Borionen mit Hilfe von "knock-on^'-Implantation in die Siliciumoberflächenteile
implantiert. Dadurch wird ein guter Kontakt niedrigen Widerstands zwischen den Aluminiumschichtteilen 11, 12 und den implantierten Quellen-
und Senkengebieten 17» 18 erhalten.
Nach Entfernung des Körpers aus dem Ionenbeschussapparat wird eine Ausgltihbehandlung bei 500*C während 30 Minuten durchgeführt.
Die in Fig. 5 dargestellte Struktur wird nach diesem Implantations- und
AusglUhvorgang erhalten. Die maximale Tiefe der Uebergänge zwischen den
implantierten p-leitenden Quellen- und Senkenzonen und dem n-leitenden
Körper von der Oberfläche 2 her ist etwa 0,7>«m.
Schlieeslich wird ein photolithographischer Aetzschritt
durchgeführt, durch den im Aussenteil der gemeinsamen Aluminium- und
MolybdSnschichten, von denen aus sich die Aluminiumschichtteile 10, 11
und 12 erstrecken, voneinander getrennte äussere Quellen-, Senken- und
Torelektrodenschichtteile auf der dickeren Oxydschicht 5 gebildet werden,
die aus je einem unterliegenden Molybdänschichtteil und einem oberliegenden
Aluminiumschichtteil bestehen und die je einen zu kontaktierenden
Teil aufweisen.
Es sei bemerkt, dass während der Implantation die Aluminium-L
Bchichtteile 10, 11 und 12, die sich auf den MolybdSnsohiohtteilen 6,
befinden, alle über die gemeinsamen äusetren Aluminium- und Molybdänschichtteilen
miteinander verbunden sind. Diese gemeinsamen Aluminium- und Molybdänschichtteile werden mit einem Massenpunkt auf dem Ionenbe-
10 9 8 2 7/ 1 379
BAD ^ ^
-17- PHB. 32028.
schleuniger verbunden» damit ein Aufladen der Schicht und ein etwaiger
dadurch herbeigeführter Durchschlag der Isolieraohichtteile unterhalb der Torelektrodenschicht 10, 5 verhindert werden»
Die Verwendung einer Molybdänschicht in der Torelektrode ergibt eine niedrigere Schwellwertspannung in der hergestellten Anordnung
(z.B. 2,0 V) als üblicherweise bei Verwendung einer einzigen Aluminium-Torelektrodenschicht
erhalten werden kann. Ferner werden bei Verwendung von Aluminium für die Quellen- und Senkenmetallschichtteile auch gute
Kontakte niedrigen Widerstands mit implantierten Quellen- und Senkenzonen
erhalten, während eine Eindringung der bombardierenden Borionen in diese Schichten möglich bleibt.
Die Scheibe, auf der eine Anzahl Transistorstrukturen befindlich
sind, von denen ein gesonderter Teil in Fig. 5 dargestellt ist,
wird dar.*'* länge Kratzbahnen unterteilt und Jeder Teil wird auf übliche
Weise montiert und in einer Umhüllung angebracht. Der Reihenwiderstand
eines derartigen p-Kanal-Transistore ist lOOAund der Widerstand im
leitenden Zustand beträgt 4 kil. Der Beihenwiderstand ist also ein sehr
geringer Bruchteil des Widerstandes im leitenden Zustand. Die Tor-Senke-Kapazität
ist 10""/* pF. Die Senke-Substrat-Durchschlagspannung ist etwa
35 V und der Senke-Subetrat-Leckstrom beträgt etwa 15 Pico-amp. bei
V0-IOV.
Bei einer Abwandlung des obenbeschriebenen Verfahrens, bei
der der Transistor eisen Teil einer Integrierten Halbleiterschaltung
bildet, kann 4er photolithographische Aetzsohritt zum Definieren gesonderter
Quellen-, Senken- und Torelektrodenechichtteile vor der
Implantation durchgeführt werden, Indem diese Teile gleichzeitig, d.h.
unter Verwendung einer einzigen Maske, mit der Aluniniumschicht 9 zur
". 1 D 9B 27/1 3 79
BAD ORlOlN^L >il; h
-18- PHB. 32028.
Bildung der Schichtteile 10, 11 und 12 definiert werden. Las Problem der
Verhinderung einer Aufladung der Torelektrodenoxydschicht ergibt sich
bei einer integrierten Schaltung nicht, weil in den definierten Verbindungsmuster,
das in dieser Stufe gebildet ist, die Torelektrode mit einem anderen Teil des Halbleiterkörpers, z.B. der Fläche der zu bildenden
Senkenzone eines anderen ahnlichen Transistors, verbunden wird.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einem p-Kanal-Feldeffekitraneistor mit iso.liertsr Siliciumtorelektrode
wird nunmehr an Hand der Figuren 6-9 beschrieben« E3 wird von einer
Scheibe aus n-leitendea Silicium mit einem Durchmesser von etwa 2,5 cm
und einem spesifischen Widerstand von 3/1.»er ausgegangen. Die Vorbearbeitung
der Oberflache und das Anwachsen von Oxydschier tan erfojgen auf
praktisch gleiche Weis« wie im vorhergehenden Ausfüh.rungeheispiel; ent-8prot.hor.de
Τκϋ'.β und die dickeren und dünneren Oxydachichten werden mit
de~.: +^.eichen iezugeziffsrn wie in Pig. 1 bezeichnet, !'as Verfahren unterscheidet
sich in den Schritten nach der Bildung der Oxydschiohten dadurch,
dasc nicht eine MolybdSnechicht, sondern eine verh<niem&ssig dicke
/ luisiniumschi zht 6 auf der ganzen Oberfläche niedergeechlagen wird,wobei
ciese Aluminiumschicht eine Dicke von etwa 6000 Ä aufweist. Dvrch einen
photolithographiüchen Aetzschritt werden Oeffnungen 7 'ind 8 in der dickea
ίluniniumechicht b und in der unterliegenden dünneren Oxydschicht 4 angebracht,
woaei ei© Abmessungen und die Lagen der erwähnten Oeffnungen
fienau denen der Oeffnungen in Fig. 2 des ersten AusfUhrungsbeiepiels entsprechen,
die mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet eine.
.Durch einen photolithographiechen Aetzschritt wird die
.^liininiumscricht 6 weiter selektiv auf zwei rechteckigen FlSohan von
m χ GQ/kit eniife^nt, tieren Seiten sich parallel zu dem Aussenrana der
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RAfi HRJAlNAt
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Oeffnüngen 7 und 8 erstrecken, sodass ein Innenteil 20 auf der dünneren
Oxydschicht 4 zwischen den Oeffnungen 7 und 8 mit einem Flächeninhalt
von 12 χ 60^m und auf der dickeren Oxydschicht 3 noch ein Aussenteil
verbleibt. Pig» 7 zeigt den Körper nach der Definition dieser Aluminiumschicht.
__
Dann wird eine dünnere Aluminiimschicht 21 mit einer Dicke
von 2000 A auf der ganzen Oberfläche - einschliesslich der verbleibenden
Schichtteile 19 und 20 in den Oeffmmgen 7 und 8 - niedergeschlagen.
Die zusammengesetzte Aluainiumschicht 21, 20 auf dem mittleren
Teil der dünneren Oxydschicht 4 hat nun eine Dicke von 8000 A, gleich
wie die zusammengesetzte Schicht 21, 19 auf der dickeren Oxydschicht 3· Fig. θ zeigt den Körper nach der Ablagerung des Aluminiums.
Durch einen weiteren photolithographischen Aetzschritt werden die Aluminiumschicht 21 und der unterliegende Aluminiumschichtteil 20
selektiv entfernt, so dass AluainiUBSchichtteile 24 und 23 verbleiben,
deren Oberflächen und Lagen genau denen der in Fig. 4 des ersten Ausführungebeispiels
gezeigten Aluminiumschichtteile 11 und 12 entsprechen
und die sich weiter zunächst auf der dickeren Oxydschicht 3 und dann auf dem dicken Aluminiueschichtteil 19 und auf einer zusammengesetzten
Aluminiumschicht 26, 20 erstrecken, die aus einen Teil 20 der zunächst
angebrachten Schicht alt einer Dicke von 6000 1 und aus einem darüber
liegenden Teil 26 der nachher angebrachten Schicht mit einer Dicke von
200 1 besteht. Die zusammengesetzte Schicht 26, 20 entspricht in Oberfläche
und Lage genau der in Fig. 4 des ersten Ausführungsbeispiele gezeigten
zusammengesetzten Torelektrodensohioht 10, 5· Die Aluminiumschiohttelle
24 und 25 bilden Quellen- und Senkenelektrodenschichtteile
und die / > cjnmengesetzte Aluminiumschicht 26, 20 bildet die Torelektroden·
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schicht. Bei der gleichzeitigen Definition der zusammengesetzten Torelektrodenschicht
und der Quellen- und Senken-Aluminiumschichtteile während des photolithographischen Aetzschrittes wird eine enge Trennung
zwischen dem Torelektrodenschichtteil und den Quellen- und Senken-Aluminiumschichtteilen,
in diesem Falle von 5/UHi auf jeder Seite, erhalten,
was in der endgUltig hergestellten Anordnung einen niedrigen Reihenwiderstand veranlasst.
Bann werden ein Ionenbeschuss und eine Ausglühbehandlung
unter den gleichen Bedingungen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt, wobei implantierte p-leitende Quellen- und Senkenzonen 27
und 28 niedrigen spezifischen Widerstands (Fig. 9) durch den gleichen
Mechanismus wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel gebildet werden. Der Unterschied besteht darin, dass in diesem Beispiel die Torelektrodenmaskierung
dadurch erhalten wird, dass für die zusammengesetzte Aluminium schicht 26, 20 eine grössere Dicke von 8000 2 gewählt wird, die genügend
ist, um zu verhindern, dass Borionen mit einer Energie von 100 keV durchdringen,
weil die Eindringtiefe derartiger Ionen in Aluminium etwa 5000 A ist. Die darauf folgende Bearbeitung der Anordnung entspricht praktiach
der im vorhergehenden Beispiel beschriebenen Bearbeitung und besteht in der Definition der dünnen und der dicken Aluminiumrandschicht zur Bildung
der getrennten Quellen-, Senken- und Torelektrodenschichten, dem Anbringen von Kratzbahnen und der Unterteilung der Scheibe, wonach die
Anordnung montiert und in einer Umhüllung angebracht wird.
An Hand der Figuren 10 und 11 wird nachstehend eine dritte Ausführungsform eines Verfahrene zur Herstellung eines p-Kanal-Feldeffekttransistore
mit isolierter Siliciumtorelektrode beschrieben. Dies· Ausführungsform 1st eine Abwandlung der zweiten Aueführungeform, die an
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Hand der Figuren 6 - 9 beschrieben worden ist. Bei diesem Verfahren wird
gleichfalls von einer Scheibe aus n-leitendera Silicium mit einem Durchmesser
von 2,5 cm und einem spezifischen Widerstand von Jjx.cm ausgegangen.
Dicke und dünne Oxydschichten 3 bzw, 4 werden auf die im vorhergehenden
Beispiel beschriebene Weise gebildet, mit dem Unterschied, dass die dünnere Oxydschicht 4 hei diesem Verfahren eine Oberfläche von
38 χ 50/Um hat. Wie im vorhergehenden Beispiel wird eine verhältnismässig
dicke Aluminiumschicht mit einer Dicke von 6000 A auf der ganzen Oberfläche angebracht. Diese Aluminiumschicht wird dann durch einen photolithographischen
Aetzschritt selektiv entfernt, so dass ein mittlerer Streifen 31 von 6 χ 60^m auf der dünneren Oxydschicht 4 und ein (nicht
dargestellter) Aussenteil auf der dickeren Oxydschicht 3 verbleibt. Anschliessend
wird noch ein photolithographisoher Aetzschritt durchgeführt,
durch den Oeffnungen 32 und 33 in der Schicht 4 auf einander gegenüberliegenden
Seiten der Aluminiumschicht 31 gebildet werden, welche Oeffnungen
Je einen F'lEoheninhalt von 5 * 40>4.ffl haben. Fig. 10 zeigt einen
Teil des Körpers in dieser Stufe der Herstellung.
Eine dünnere Aluminiumschicht mit einer Dicke von 2000 2 einschlieselich
des dicken Aluminiumschichtteiles 31> des dicken Aluminiumschiohtrandteiles
(nicht dargestellt) und in den Oeffnungen 32 und
33 in der dünneren Oxydechicht 4 - wird dann niedergeschlagen.
Ein photolithfcgraphischer Aetzeehritt wird zur selektiven
Entfernung der dünneren Aluminiueechicht durchgeführt, so dass ein Teil
35 auf der dickeren Aluainiumschieht 31 und Teile 36 und 37 auf einander
gegenüberliegenden Seiten der «uearaiaengeeetxten Schicht 35» 31 verbleiben,
wobei die Teile % und 37 »ion weiter auf der dünnen Oxydiohioht 4
und auch auf der dickeren Oxydsohicht 3 und anichlieeeend auf der dicken
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BAD ORIGINAL
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Aluminiumrandschicht (nicht dargestellt) ersticken. Die Aluminiumschicht·
teile 36 und 37 bilden Quellen- und Senkenraetallschichtteile und beanspruchen
die ganze Oberflache der Oeffnungen 32 bzw. 33 und erstrecken
sich auf den Teilen der dünneren Oxydschicht 4 zwischen den Oeffnungen 32, 33 und der zusammengesetzten Aluminiumschient 35, 31, Diese Ausführungsform
unterscheidet sich also von den obenbeschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass keine Teile der Halbleiteroberfläche in den Oeffnungen
in der dünneren Oxydschicht frei gelegt werden, welche Oeffnungen fl) in dieser Ausführungsform völlig von den Quellen- und Senkenmetallschichtteilen
ausgefüllt werden. Die Schichtteile 36 und 37 sind über einen Abstand von 5 It^ von den angrenzenden Rändern der zusammengesetzten
Schicht 35» 31 getrennt.
Dann wird ein Implantationsschritt unter den gleichen Bedingungen wie im zweiten Beispiel durchgeführt, wodurch implantierte
p-leitende Quellen- und Senkenzonen 38 und 39 niedrigen spezifischen
Widerstands erhalten werden. Eb ist einleuchtend, dass durch das Vorhandensein
der Quellen- und Senkenmetallschichtteile 36 und 37 in dem
ganzen Gebiet der Oeffnungen in der dünneren Isolierschicht die Implantation in die unterhalb dieser Oeffnungen liegenden Oberflächenteile
völlig mit Borionen durchgeführt wird, die durch die Aluminiumschichtteile hindurch in diese Teile eindringen, wobei "knock-on" von Aluminiumatomen
auftritt, wodurch ein guter Kontakt niedrigen Widerstandes mit den implantierten Zonen erhalten wird. Die laterale Erweiterung der
in dieser Anordnung erhaltenen implantierten Quellen- und Senkenzonen ist aber grosser, was auf die verschiedenen Maskenabmeeeungen zurückzuführen
ist, die zur Definierung der Elektrodensohiohtstruktur dieser
besonderen Fora verwendet werden au»sen. Dies kann eine Erhöhung des
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2030333
-23- * PHB. 32028.
Reihenwiderstandes mit eich bringen.
Es dürfte einleuchten, dass im Rahmen der Erfindung für den
Fachmann viele Abarten möglich sind. In dem ersten an Hand der Figuren
1-5 beschriebenen Ausführungsbeispiel kann nach einer Abwandlung für
den Torelektrodensdiichtteil auf der dünneren Isolierschicht 4 statt Molybdän Nickel verwendet wird. Ferner kann die Molybdänschicht, oder
erwünschtenfalls die Nickelschicht, nach der Bildung der Aluminium-Bchichtteile
11 und 12 dadurch angebracht werden, dass auf der Oberfläche
- einschliesslich der zuerst gebildeten Schichtteile 11 und 12 - eine ^
Photoreservierungsschicht angebracht wird, wonach das Photoreservierungsmittel
nur an der von der Molybdän- oder Nickelschicht der Torelektrode zu beanspruchenden Oberfläche entfernt, Molybdän oder Nickel auf der
ganzen Oberfläche niedergeschlagen und dann von den unerwünschten Flächen
entfernt wird, indem das unterliegende Photoreservierungsmittel gelöst wird. Auf diese Weise wird eine Elektrodenschicht erhalten, die nur aus
einem einzigen Metall, und zwar Molybdän oder Nickel, besteht. Andere Metalle können entweder allein oder in Verbindung mit Siliciumoxyd verwendet
werden. Z.B. kann wenigstens unterhalb der Torelektrodenschicht das Isoliermaterial aus einer ersten aus Siliciumoxyd bestehenden Schicht
auf der Halbleiteroberfläche und aus einer zweiten darauf liegenden und
aus Siliciumnitrid bestehenden Schicht zusammengesetzt sein.
In gewissen Fällen kann die angebrachte Torelektrodenschicht aus dem Halbleitermaterial bestehen, das anschliessend durch den Ionenbeschuss
genügend leitend gemacht wird und dennoch den gewünschten Maskierungeeffekt
liefert.
Das Verfahren kann-bei der Herstellung einer integrierten
Halbleiterschaltung mit Mindestens einem Feldeffekttransistor mit ieo-
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lierter Torelektrode verwendet werden, während der Ionenbeschuss zur
gleichzeitigen Bildung von Zonen anderer Schaltungselemente im Halbleiterkörper benutzt werden kann. Weiter kann das Verfahren auch zur
Bildung von n-Kanal-Feldeffekttransistoren mit isolierter Siliciumtorelektrode
verwendet werden, wobei für die bombardierenden Ionen Phosphor oder Stickstoff gewählt wird.
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Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE ι1·/ Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode, bei dem Quellen-, Senken- und Torelektrodenschichten en einer Oberfläche eines HalbleiterkSrpers oder eines Teiles desselben vom einen Leitfähigkeitstyp angebracht werden, wobei die Torelektrodenschicht durch Isoliermaterial von der Halbleiteroberfläche getrennt ist, und wobei die Quellen- und Senkenelektrodenschichten ununterbrochene Metallschichtteile enthalten, die- ιsich auf dem Isoliermaterial auf der Halbleiteroberfläche erstrecken ^| und durch Oeffnungen in der Isolierschicht mit Halbleiteroberflächengebieten, die sich aneinander gegenüberliegenden Seiten des unterhalb der Torelektrodenschicht liegenden Oberflächengebiet befinden in Kontakt stehen, wonach die erwähnte Oberfläche mit Ionen eines den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungselements bombardiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingungen des Ionenbeschusses, die Torelektrode·; iruktur und die Quellen- und Senkenmetallschichtteile derart gewählt werden, dass die Ionen nicht bis zu dem Oberflächenteil unterhalb der Torelektrodenschicht durchdringen, welcher Teil von der μ Torelektrodenschicht und dem unterliegenden Isoliermaterial maskiert wird, und dass Ionen in die angrenzenden einander gegenüberliegenden Oberflächenteil· - einechliesslich der Oberflächenteile unterhalb der Quellen- und Senkenmetallschichtteile in den Oeffnungen - implantiert werden, wobei die Ionen durch diese Metallschichtteile hindurchdringen, eo dass Quellen- und Senkenoberflächengebiete vom entgegengesetzten Leitfähigkeitetyp völlig durch Implantation definiert werden, wobei ferner in dem Oberflächengebiet unterhalb der Torelektrodensehioht ein stromftthrende« Kanalgebiet definiert wird, dessen Länge »wischen den Quellen-109 827/1379-26- PHB. 32028.und Senkengebieten praktisch der Länge der Torelektrodenschicht entspricht, und wobei die pn-Uebergänge zwischen den Quellen- und Senkengebieten vom entgegengesetzten Leitflhigkeitstyp und dem Körper oder einem Teil desselben vom einen Leitfähigkeitstyp nur die erwähnte Halbleiteroberfläche unterhalb des Isoliernsaterials schneiden.2. Verfahren nach Anspruch 1f dadurch gekennzeichnet, dass eine Torelektrodenschicht angebracht wird, deren Struktur von der der Quellen- und Senkenmetallechichtteile verschieden ist,3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Torelektrodenschioht angebracht wird, die aus Metall besteht und deren Zusammensetzung von der der Quellen- und Senkenmetallschichtteile verschieden ist.4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass Quellen- und Senkenmetallschichtteile aus Aluminium angebracht werden und dass eine Torelektrodenschicht angebracht wird, die eine Molybdänschicht auf dem Isoliermaterial enthält.5. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass Quellen- und Senkensetallschichtteile aus Aluminium angebracht werden und dass eine Torelektrodenschicht angebracht wird, die eine Nickelschicht auf dem Isoliermaterial enthält.6« Verfahren nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, dasβ eine Torelektrode angebracht wird» die auaserdem eine Aluniniurasohicht auf der Molybdän- oder Hiokeleohioht enthält, wobei die erwähnte Aluminiueschicht gleichzeitig mit den Quellen- und Senkenraetallßchichtteilen angebracht wird.7, Verfahren naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Torelektrodenaohioht aus Metall angebracht wird, und dass Quellen- und109827/1379-27- PHB. 32028.Senkenmetallschichtteile aus demselben Material, aber mit einer geringeren Dicke als die Torelektrodenmetallschicht, angebracht werden. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche unterhalb der Torelektrodenschicht und auf der Oberflache unterhalb der Quellen- und Senkenmetallschichtteile, die an die Oeffmmgen grenzen, das gleiche Isoliermaterial angebracht wird, das gebildet wird, bevor die Quellen-, Senken- und Torelektrodenschichten angebracht werden. 9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste dickere Isolierschicht auf der Halbleiteroberfläche angebracht und ein Gebiet der erwähnten Isolierschicht entfernt wird, wonach eine zweite dünnere Isolierschicht auf der Halbleiteroberfläche im erwähnten Gebiet gebildet wird, wobei die Oeffnungen in der dünneren Isolierschicht vorgesehen und die Torelektrodenschicht und die Quellen- und Senkenmetallschichtteile auf der dünneren Isolierschicht angebracht werden. 10. Verfahren nach Anspruch 91 dadurch gekennzeichnet, dass die Quellen-, Senken- und Torelektrodenschichten teilweise auf der dickeren Isolierschicht angebracht werden, wobei die auf der dickeren Isolierschicht liegenden Teile der Elektrodenschicht eine derartige Dicke aufweisen, dasB die bombardierenden Ionen nicht in die unterliegende dickere Isolierschicht und in die Halbleiteroberfläche eindringen können, 11 ο Verfahren nach eine» oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Quellen- und Senkenmetallschichtteile derart angebracht werden, dass sie nicht das ganze Gebiet der Oeffnungen im Isoliermaterial beanspruchen, so dass die Ionen hauptsächlich in die Oherflächenteile unterhalb der Oeffnungen implantiert werden, die nicht mit den Metallschichtteilen bedeckt werden.109827/1379-28- PHB. 32028.12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingungen des Ionenbeschusses derart gewählt werden, dass wenigstens an der Stelle der Gebiete, wo die Quellen- und Senkenmetallschichtteile die Halbleiteroberfläche kontaktieren, Atome der Metallschichtteile durch Energieübertragung von den bombardierenden Ionen in die unterliegenden Oberflächenteile eindringen. 15. Halbleiteranordnung hergestellt durch Anwendung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.1 [1 ?■ ■■" λ 7 / 1 ° 7 9L e e r s e i f e
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