NL8401117A - Halfgeleiderinrichting met veldeffekttransistors met geisoleerde poortelektrode. - Google Patents

Description

* $ » ' ....... . ---.. - 'TT,. --- -- PHN 10.990 1 "Halfgeleiderijirichting met veldeffekttransistors met geïsoleerde poortelektrcde". ——

De uitvinding heeft betrekking op een halfgeleiderinrichting ... bevattende een halfgeleiderlichaam met een hoofdoppervlak en een aan dat hoofdoppervlak grenzend eerste halfgeleidergebied van een eerste geleidingstype dat een voor meerdere trans is torstrukturen gemeenschappe-5 lijke eerste elektrodezone vormt, waarbij deze transistorstrukturen een tweede half geleider zone van een tweede, aan het eerste tegengestelde geleidingstype hebben, die zich vanaf het hoofdoppervlak tot op een geringere diepte in het halfgeleiderlichaam uitstrekt dan het eerste halfgeleidergebied, waarbij de tweede halfgeleiderzone met het eerste 10 halfgeleidergebied een eerste pn-overgang vormt die aan het hoofdoppervlak eindigt, daarbij aan dit hoofdoppervlak een eerste buitenrand van de tweede halfgeleiderzone vormend, waarbij meerdere tot de transistorstrukturen behorende tweede eléktrodezones aanwezig zijn, die worden gevormd door derde qppervlaktezones van het eerste geleidingstype die 15 binnen da tweede halfgeleiderzone gelegen zijn en door een tweede pn-overgang van de tweede halfgeleiderzone zijn gescheiden, waarbij de tweede pn-overgangen aan het hoofdoppervlak eindigen, daarbij aan het hoofdoppervlak een tweede buitenrand van elk van de derde oppervlakte-zones vormend, waarbij tussen elk van de derde qppervlaktezones en de 20 gemeenschappelijke eerste elektrodezone een kanaalgebied aanwezig is dat grenst aan een isolerende laag, waarbij elk van de kanaalgehieden door de isolerende laag is gescheiden van een als geïsoleerde poortelektrode dienende eerste geleidende laag en waarbij de derde qppervlaktezones aan het hoofdoppervlak zijn voorzien van een door 25 een tweede geleidende laag gevormde elektrische aansluiting.

Een dergelijke halfgeleiderinrichting is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 78 1 24 88 die sinds 2 juli 1979 voor het publiek toegankelijk is. De hierin beschreven bekende inrichting is ' een geïntegreerde logische schakeling, waarbij de tweede halfgeleider-30 zone in elk van de transistorstrukturen gemeenschappelijk is voor twee of meer derde qppervlaktezones, waarbij de elektrische aansluitingen van deze derde qppervlaktezones van elkaar gescheiden zijn en logische signaaluitgangen vormen en waarbij de transistorstrukturen--- -— 84 0 1 1 1 7 " “ V ï Λ PHN 10.990 2 elk een logische signaalingang hebben.

Voornoemde bekende geïntegreerde schakeling is in VMOS-technologie uitgevoerd. Elk van de transistorstrukturen is een logische poortschakeling die de tweede halfgeleiderzone als signaal-5' ingang heeft. Het eerste halfgeleidergebied is een gemeenschappelijke toevoerelektrode en de signaaluitgangen zijn de door de aan V-groeven grenzende derde oppervlaktezones gevormde afvoerelektroden. Aan elk van de signaalingangen wordt instelstrocm toegevoerd met behulp van een MDS-transistor,. die een aan het hoofdcpperviak grenzend kanaalgebied 10 heeft, dat tussen een als toevoerzone dienende verdere oppervlaktezone van het tweede geleidingstype en de als afvoerzone dienende tweede halfgeleiderzone gelegen is. De geïsoleerde poortelektroden van deze voor de stroomtoevoer dienende MOS-trans is tors zijn met de gemeenschappelijke toevoerzone van de VMOS-schakeltransistors verbonden.

15 De beschreven poortschakelingen hebben een relatief grote kapaciteit tussen hun logische signaalingang en de gemeenschappelijke toevoerzone. Het oppervlak van de betreffende pn-overgang is relatief groot en bovendien is de spanning die over deze pn-overgang staat zeer klein. Ook kan de eerste pn-overgang tussen deze signaalingang 20 en de gemeenschappelijke toevoerzone tijdens het bedrijf gemakkelijk in de voorwaartsrichting geleidend worden. Dit heeft strocmverliezen tot gevolg, terwijl bovendien de werking van de poortschakelingen daardoor relatief sterk van de bedrij fstemperatuur van de geïntegreerde schakeling afhankelijk kan zijn.

25 De V-groeven van de schakeltrans is tors en dus ook de als poortdielektrikum dienende isolerende laag; en de geïsoleerde poortelektroden, worden aangebracht nadat de verschillende doteringen reeds in het half geleider lichaam zijn aangebracht. Dit betekent dat de afvoerzones zo groot gekozen moeten worden, dat na het etsen van de 30 V-groeven ook als het voor dit etsen benodigde masker niet geheel korrekt is uitgericht, alle afvoerzones nog voldoende groot zijn cm qp deze zone de door de tweede geleidende laag gevormde elektrische aansluiting te kunnen aanbrengen. Verder zijn de poortelektroden van de .voor de stroomtoevoer dienende MOS-transistors tegelijk met die van de VMOS-35 transistors en dus ook na de doteringsbehandelingen aangebracht. Als gevolg nemen deze strocmtoevoertransistors relatief veel plaats in en hebben zij een relatief grote kapaciteit tussen hun poortelektrode en hun afvoerzone.

84 0 1 1 1 7 EHN 10.990 3 *. Jfr

De onderhavige uitvinding beoogt onder neer om een geïntegreerde schakeling te verschaffen waarin logische poortschakelingen net een goede schakelsnelheid en een grote pakkkingsdichtheid kunnen worden gerealiseerd, waarbij de spanningszwaai tussen de signalen die 5 een logische één respectievelijk een logische nul representeren binnen relatief wijde grenzen kan worden gekozen.

De onderhavige uitvinding berust onder neer op het inzicht dat als drivertrans is tors veldeffekttransistors dienen te worden toegepast die relatief weinig ruimte aan het hoofdoppervlak van het halfgeleider-10 lichaam innemen en die zodanig kunnen worden gerangschikt dat zij net een relatief eenvoudig aan te brengen patroon van geleidersporen met elkaar kunnen worden verbonden. Zij berust voorts ook op het inzicht, dat de geïsoleerde poortelektroden van de drivertransistors zoveel mogelijk zelf-registerend ten opzichte van de door dotering 15 verkregen halfgeleiderzones dienen te kunnen worden aangebracht.

Een halfgeleiderinrichting van de in de aanhef beschreven soort, waarbij de tweede halfgeleiderzone in tenminste een eerste van de trans is torstrukturen gemeenschappelijk is voor twee of meer derde qppervlaktazones, waarbij de elektrische aansluitingen van deze 20 derde oppervlaktezones van elkaar gescheiden zijn en signaaluitgangen vormen en waarbij de transistorstrukturen elk een signaalingang hebben, is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat de kanaalgebieden van de transistorstrukturen aan het hoofdoppervlak tussen de eerste en de tweede buitenranden gelegen zijn en de tweede halfgeleiderzone 25 van de eerste trans is torstruktuur met de tweede halfgeleiderzone van een of meer van de overige transistorstrukturen is verbonden en waarbij de signaalingangen door de geïsoleerde poortelektroden van de transistorstrukturen worden gevormd.

Door de tweede halfgeleiderzones met elkaar en/of met een 30 punt van referentiepotentiaal te verbinden en deze halfgeleiderzones dus niet als signaalingang te gebruiken, wordt bereikt dat de eerste pn-overgang geen nadelige invloed qp de schakelsnelheid en de temperatuurafhankelijkheid heeft en geen beperking vormt voor de spanningszwaai tussen de logische één en de logische nul. De plaatsing 35 van de kanaalgebieden aan het hoofdoppervlak heeft het voordeel dat een zelf-registerende techniek kan worden toegepast en dat de eerste en de tweede geleidende lagen met afzonderlijke bewerkingen worden aangebracht. Het elektrische verbindingspatroon bestaat zodoende uit 840 1 1 1 7 « ε PHN 10.990 4 twee door een isolerende laag van elkaar gescheiden patroonlagen.

Het benodigde verbindingspatroon kan daardoor relatief eenvoudig worden gerealiseerd en tegelijk kornpakt zijn. Overal waar gewenst kunnen elkaar kruisende verbindingen worden verkregen zonder dat 5 daarvoor extra bewerkingen tijdens de vervaardiging nodig zijn.

In verband net de hiervoor bedoelde zelf-registerende techniek/ die ook wel DMOS-techniek wordt genoemd, wordt volledigheidshalve gewezen op de Britse octrooiaanvrage GB 2087648. Hierin tonen de fig.

10 en 11 een half geleider inrichting van de in de aanhef van delonder-10 havige aanvrage beschreven soort. Het betreft een vermogens trans is tor waarbij in elke tweede halfgeleiderzone êên derde oppervlaktezone is aangebracht die met behulp van de voor alle derde oppervlakte zones gemeenschappelijke tweede geleidende laag met de aangrenzende tweede halfgeleiderzone is verbonden. Daartoe heeft elke derde oppervlaktezone 15 een ringvormige geometrie, waarbinnen de tweede halfgeleiderzone tot aan het hoofdoppervlak reikt en met de tweede geleidende laag verbonden is.

In het kader van de onderhavige uitvinding is van voordeel dat zonder dat daarvoor extra bewerkingen nodig zijn, een of meer 20 transistors van de in de Britse octrooiaanvrage GB 2087648 beschreven of een vergelijkbare soort in de halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding kunnen worden opgenomen. De zo verkregen kombinatie van vermogenstransistors (of hoogspanningstransistors) en kcmpakt geïntegreerde logische poortschakelingen is voor een aantal toepassingen 25 bijzonder aantrekkelijk. De hier bedoelde toepassingen worden onder meer gevonden, in uiteenlopende gebieden als de telefoniesektor, de aansturing van met gas gevulde buizen in weergeef inrichtingen en elektronische schakelingen voor ontladingslampen.

Eén belangrijke voorkeursvorm van de halfgeleiderinrichting 30 volgens de uitvinding is onder meer daarom daardoor gekenmerkt, dat het halfgeleiderlichaam meerdere van elkaar gescheiden eilanden van het eerste geleidingstype heeft, die zich uitstrekken pp een voor deze eilanden gemeenschappelijk substraatgebied van het tweede geleidings-type, waarbij een of meer van deze eilanden als het eerste halfgeleider-35 gebied en de gemeenschappelijke eerste elektrodezone deel uitmaken van meerdere van de trans is torstruk turen.

Bij voorkeur hebben een of meer eilanden die een gemeenschappelijke eerste elektrodezone vormen een hoger gedoteerde begraven laag 8401117 « s mu 10.990 5 van het eerste geleidingstype die zich aan en nabij het grensvlak tussen het eiland en het gemeenschappelijke substraatgebied uitstrekt.

Ben verdere belangrijke voorkeursvorm is daardoor gekenmerkt, dat een verder eiland een transistor bevat met meerdere deelstrukturen, 5 die elk een tweede halfgeleiderzone van het tweede geleidingstype hebben, die is verbonden met een binnen die tweede halfgeleiderzone gelegen derde cppervlaktezcne van het eerste geleidingstype en waarbij de derde cppervlaktezcises van de deelstrukturen door een gemeenschappelijke geleidende laag met elkaar zijn verbonden en tezamen de tweede 10 elektrodezone van de transistor vormen.

Bij voorkeur zijn de poortelektroden strookvormig of hebben zij althans een strodkvarmig deel en zijn een of meer derde cppervlakte-zones langs een lange zijde van het strookvormig deel gerangschikt.

Kanalen met een relatief grote breedte/lengte-verhouding 15 kunnen met voordeel worden gerealiseerd net een poortelektrode die kamvormig is of althans een kamvormig deel heeft met uitsteeksels die zich als tanden praktisch dwars op het strookvormige basisdeel van het kamvormige deel uitstrekken en waarbij in een of meer tussenruimten tussen naburige uitsteeksels een derde oppervlaktezone is 20 geplaatst die de betreffende tussenruimte althans grotendeels vult.

Bij voorkeur zijn meerdere uitsteeksels op onderling gelijke afstanden aangebracht, waarbij slechts in een deel. van de zo verkregen tussenruimten een derde oppervlaktezone is geplaatst. De niet-bezette tussenruimten kunnen waar nodig worden gebruikt om daarin een plaatse-25 lijke verbreding van het strookvormige deel van de poortelektrode te plaatsen, welke verbreding kan worden benut om de poortelektrode ter plaatse met een verder geleiderspoor te verbinden.

Bij een verdere uitvoeringsvorm van de halfgeleider inrichting volgens de uitvinding zijn meerdere poortelektrodes aanwezig, waarvan 30 de strookvormige delen naast elkaar en praktisch evenwijdig aan elkaar gerangschikt zijn. Een aanmerkelijk deel van de benodigde verbindingen tussen signaalingangen en signaaluitgangen kan dan worden gerealiseerd met geleidersporen die althans in hoofdzaak in een richting praktisch dwars op de strookvormige delen van de poortelektroden verlopen.

35 Met voordeel is tenminste een derde oppervlaktezone voor twee trans is tors trukturen gemeenschappelijk, waarbij deze oppervlaktezone op het hoofdcppervlak gezien vanaf het strookvormige deel van de poortelektrode van een van deze twee transistorstrukturen tot aan het 8401117 # £ EHN 10,990 6 strookvormige deel van de poortelektrode van de andere transistor-struktuur doorloopt. Door het gebruik van gemeenschappenjke derde oppervlaktezones zijn minder aansluitingen voor derde qppervlaktezones nodig.

5 Bij een verdere uitvoeringsvorm van de half geleider inrichting volgens de uitvinding zijn de tussenruimten tussen tawee naburige strookvormige delen van de poortelektroden op het hoofdoppervïak gezien afwisselend door een in wezen strookvormige tweede half gele ider zone en door een strookvormig deel van de gemeenschappelijke eerste elektrode-10 zone ingenomen. Deze rangschikking is onder meer voordelig in verband met de serieweerstand in de gemeenschappelijke eerste elektrodezone.

Bij voorkeur maken meerdere tweede halfgeleiderzones deel uit van een gemeenschappelijk gebied van het tweede geleidingstype.

Voor deze tweede halfgeleiderzones zijn dan geen afzonderlijke elektrische 15 aansluitingen aan het hoofdoppervlak nodig.

Mat voordeel strekt zich althans nabij een van de uiteinden van de strookvormigde delen van'de poortelektroden in een richting praktisch dwars op deze strookvormige delen een verbindingszone van het tweede geleidingstype uit die meerdere in wezen strookvormige 20 tweede halfgeleiderzones met elkaar verbindt. Daarbij is het eerste half-geleidergebied bij voorkeur een in laterale richting (d.w.z. inrichtingen praktisch evenwijdig aan het hoofdoppervïak) door een isolatiezone van het tweede geleidingstype begrensd deel van een oppervlaktelaag van het eerste geleidingstype, waarbij de verbindingszone en de 25 isolatiezone in het halfgeleiderlichaam met elkaar verenigd zijn.

In deze uitvoeringsvorm is voor de verbindingszone weinig of geen extra · ruimte (oppervlak) aan het hoofdoppervlak nodig, terwijl de in wezen strookvormige tweede halfgeleiderzone bovendien zonder dat daarvoor extra maatregelen nodig zijn met hetzelfde punt van referentiepotentiaal 30 zijn verbonden als het gemeenschappelijke substraatgebied van de inrichting.

De uitvinding zal nader worden uiteengezet aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden en de bijgaande schematische tekening, waarin· 35 Fig. 1 een schema van een achtdeler voorstelt,

Fig. 2 een schema van een uit poortschakelingen opgebouwde tweedeler weergeeft,

Fig. 3 een schema van de in de tweedeler volgens fig. 2 _____________ 8401117 i 9 PHN 10.990 7 toegepaste poortschakeling toont,

Fig. 4 schematisch een deel van een bovenaanzicht van een eerste voorbeeld van de halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding toont en de 5 Fig. 5 tot en net 8 schematisch dwarsdoorsneden van de halfgeleiderinrichting.volgens fig. 4 weergeven die resp. verlopen volgens de lijnen V-V, VI-VI, VH-VII en VIII-VIII,

Fig. 9 het meest rechtse deel van fig. 5 in vergrote vorm toontiret daaraan toegevoegd een schematische dwarsdoorsnede van een ld deel van de halfgeleiderinrichting, dat in het bovenaanzicht van fig. 4 niet getekend is,

Fig. 10 schematisch een bovenaanzicht toont van een deel van een tweede voorbeeld van de halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding en in 15 Fig. 11 een schema van de in het laatstgenoemde deel gerealiseerd NIET-OF-poort is aangegeven.

Het eerste voorbeeld betreft een geïntegreerde schakeling met een achtdeler die volgens het schema van fig. 1 uit drie tweedelers 1 is qpgebouwd. De tweedelers hebben een ingang 2 en een uitgang 3, 20 waarbij de uitgang 3 van een voorafgaande tweedeler met de ingang 2 van de daaropvolgende tweedeler is verbonden. De tweedelers 1 hebben elk een reset-ingang 4. Deze reset-ingangen 4 zijn met elkaar verbonden.

Twee van de tweedelers 1 zijn voorzien van een extra uitgang 5.

Elke tweedeler 1 is opgebouwd uit logische poortschakelingen 25 6 volgens het schema van fig. 2, waarbij elke poortschakeling 6, zoals in fig. 3 is aangegeven, evenveel n-kanaal veldeffekttransistors 7 heeft als de betreffende poortschakeling uitgangen heeft. Da poort-elektroden van de transistors 7 zijn met elkaar en mat de ingang 8 van de poortschakeling verbonden. De toevoerelektroden van de transistors 30 7 zijn met een eerste voedingslijn 9 verbonden. De afvoerelektroden van de transistors 7 zijn elk met een uitgang 10 van de poortschakeling 6 verbonden. Voorts zijn middelen 11 aanwezig voor het toevoeren van stroom aan de ingang van de poortschakeling 6. Deze middelen 11 zijn aangebracht tussen de ingang 8 en een tweede voedingslijn 12. Zij 35 kunnen bijvoorbeeld worden gevormd door een veerstand of een transistor of een diode. De werking van de poortschakelingen 6 is analoog aan de werking van soortgelijke bekende poortschakelingen. Voor een beschrijving van de wijze waarop met dergelijke poortschakelingen 8401117 PEN 1.0.990 8 logische kanbinaties van signalen worden gerealiseerd wordt de lezer kortheidshalve naar de vakliteratuur verwezen*

De geïntegreerde schakeling van het eerste voorbeeld is een half geleider inrichting bevattende een halfgeleiderlichaam 20 (fig., -5 4 t/m 9) met een hoofdoppervlak 21 en een aan dat hoofdoppervlak 21 grenzend eerste halfgeleidergebied 22 van een eerste geleidingstype.

De figuren 4 t/m 9 hebben betrekking qp een deel van deze halfgeleider-inrichting, waarbij in de figuren 4 en 5 met onderbroken lijnen is aangegeven dat daarvan, een gedeelte uit de tekening is weggelaten* 10 In het, onderhavige voorbeeld is het halfgeleiderlichaam 20 een siliciumlichaam met een p-type substraatgebied 23 en een n-type oppervlaktelaag die met behulp van p-type scheidingszones 24 is onderverdeeld in eilanden die althans tijdens het bedrijf van de halfgeleiderinrichting elektrisch van elkaar zijn geïsoleerd. Een- van 15 de genoemde n-type eilanden vormt het eerste, halfgeleidergebied 22.

Het eerste halfgeleidergebied 22 vormt een voor meerdere transistorstrukturen gemeenschappelijke eerste elektrodezone, waarbij deze transistorstrukturen een tweede halfgeleiderzone 25 van een tweede, aan het eerste tegengestelde geleidingstype hebben die zich vanaf het 20 hoofdoppervlak 21 tot op een geringere diepte in het halfgeleiderlichaam 20 uitstrekt dan het eerste?halfgeleidergebied 22. De tweede halfgeleiderzone 25 vormt met het eerste halfgeleidergebied 22 een eerste pn-overgang 26 die aan het hoofdoppervlak 21 eindigt, daarbij aan dit hoofdoppervlak een eerste buitenrand 27 van de tweede halfgeleiderzone 20 25 vormend.

Voorts zijn meerder- tot de transistorstrukturen behorende tweede elektrodezones aanwezig, die worden gevormd door derde oppervlak tezones 28 van het eerste geleidingstype, die binnen de tweede halfgeleiderzone 25 gelegen zijn en door een tweede pn-overgang 29 van 30 de aangrenzende tweede halfgeleiderzone 25 zijn gescheiden. De tweede pn-overgangen 29 eindigen aan het hoofdqppervlak 21, daarbij aan het hoofdoppervlak een tweede buitenrand 30 van elk van de derde oppervlakte-zones 28 vormend.

Tussen elk van de derde qppervlaktezones 28 en de gemeen-35 schappelijke eerste elektrodezone 22 is een kanaalgebied 31 aanwezig.

Een van deze kanaalgebieden 31 is aangegeven in het linker gedeelte van fig* 9, waarin het meest rechts getekende gedeelte van fig. 5 in vergrote vorm duidelijkheidshalve opnieuw is weergegeven. Daarbij zijn 8401117 * » 5HN 10.990 9 de verschillende afmetingen In dit deel van de Inrichting niet qp schaal vergroot.

i

Elk van de kanaalgebieden 31 grenst aan-een isolerende laag 32 en is door deze isolerende laag 32 gescheiden van een als poort- 5 elektrode dienende eerste geleidende laag 33. De derde qppervlaktezones 28 zijn aan het hoofdoppervlak 21 voorzien van een door een tweede geleidende laag gevormde elektrische aansluiting 34.

De tweede halfgeleMerzone 25 is in tenminste een eerste van de teansistorstrukturen gemeenschappelijk voor twee of meer derde 10 qppervlaktezones 28/ waarbij de elektrische aansluitingen 34 van deze derde qppervlaktezones 28 van elkaar gescheiden zijn en sLgnaaluitgangen 10 vormen. De trans is torstruk turen hebben elk een signaalingang 8.

Volgens de uitvinding zijn de kanaalgebieden 31 van de trans is torstrukturen aan het hoofdoppervlak 21 tussen de eerste en de 15 tweede buitenranden 27 resp. 30 gelegen en is de tweede halfgeleider·» zone 25 van de eerste trans is tors truktuur met de tweede halfgeleiderzone 25 van een of meer van de overige transistorstrukturen verbonden. In het onderhavige voorbeeld zijn alle tweede halfgeleiderzones 25 met elkaar verbonden via de aan deze zones aansluitende scheidingszone 24.

20 Voorts worden de signaalingangen door de geïsoleerde poortelektroden 33 van de transis torstrukturen gevormd.

Elk van de trans is torstrukturen met een tweede halfgeleiderzone 25, meerdere derde qppervlaktezones 28 en een gemeenschappelijke geïsoleerde poortelektrode 33 bevat de n-kanaal transistors 7 van een 25 poortschakeling 8. De gemeenschappelijke poortelektrode 33 vormt de signaalingang 8, de derde Qppervlaktezones 28 zijn afvoerelektroden, de aansluitingen 34 van de derde qppervlaktezones 28 venten de uitgangen 10 en het eerste halfgeleidergebied 22 vormt een voor alle transistors van de poortschakelingen gemeenschappelijke toevoerelektrode die met 30 de in de fig. 4, 5, 6 en 9 schematisch aangegeven aansluiting 9 is /aansluiting verbonden. Deze schematische: aangegeven 9 stelt tevens de eerste voedingslijn voor.

De elektrische aansluitingen 34 maken deel uit van geleider-sporen 35 die door een isolerende laag 36 van het halfgeleiderqppervlak 35 zijn geïsoleerd en die in openingen in deze isolerende laag, die in fig.

4 met met onderbroken lijnen getekende vierkanten 37 zijn aangegeven, met de derde qppervlaktezones 28 zijn verbonden. Voorts zijn de poortelektroden 33 bedekt met een isolerende laag 38, waardoor de geleidersporen 8401117 PHN 10.990 10 35 de poortelektroden 33 kunnen kruisen. Waar dat gewenst is zijn geleidersporen 35 via openingen 37 in de isolerende laag 38 met een poortelektrode 33 verbonden.

Elk van de poortelektroden 33 is door .middel van een geleider-5 spoor 35 verbonden met middelen voor het toevoeren van strocm die in dit voorbeeld een aantal in strocmspiegelkonfiguratie geschakelde p-kanaal transistors bevatten, die in een tweede eiland 39 zijn aangebracht. In het linker deel van fig·.. 4 is een strocmspiegelkonfiguratie aangegeven waarin de p-kanaal transistors elk een toevoerzone 10 40 en een afvoerzone 41 hebben. Elk van deze transistors is aan het hoofdoppervlak 21 ongeven door een kanaalonderbrekende zone 43. De p-kanaal transistors hebben een gemeenschappelijke geïsoleerde poortelektrode 42. De p-kanaal transistor met toevoerzone 44 en afvoerzone 45 is als diode geschakeld. De beide deelzones 45 zijn met de poort-.

15 elektrode 42 verbonden door een geleiderspoor 35. Alle toevoerzones 40 en 44 zijn door een geleiderspoor 35 met elkaar en met een schematisch aangegeven aansluiting 12 die de tweede voedingflijn voorstelt verbonden. Ter. plaatse van de toevoerzones 40 en 44 is het laatstgenoemde geleiderspoor 35 tevens verbonden met de kanaalonderbrekende zone 43.

20 De poortelektrode 42 en de deelzones 45 zijn met een schematisch aangegeven aansluiting 46 verbonden. Deze aansluiting 46 kan bijvoorbeeld op gebruikelijke wijze worden verbonden met een referentiestrocm-bron. Elk. van de afvoerzones 41 is met een van de poortelektroden 33 van de transistorstruktuur verbonden.

25 In het rechter deel van fig. 4 is een soortgelijke stroan- spiegelkonfiguratie aangegeven, waarbij de p-kanaal transistors anders gerangschikt zijn. Welke rangschikking de voorkeur verdient zal afhangen van de relatieve afmetingen van de poortschakelingen ten opzichte van de p-kanaal transistors. In deze konfiguratie heeft de als diode geschakelde 30 p-kanaal transistor een enkelvoudige afvoerzone 45. Ook is de verbinding van de kanaalonderbrekende zone 43 met het geleiderspoor 35 dat naar de aansluiting 12 voert in dit geval enkelvoudig uitgevoerd* De betreffende opening 37 in de isolerende laag 36 ligt in fig. 4 naast de drie getekende toevoerzones 40 en44'Vandeze konfiguratie en op een rij met de boven deze 35 toevoerzones 40 en 44 gelegen openingen 37.

In plaats van de getoonde strocmspiegelkonfiguraties kunnen ook andere middelen voor het toevoeren van stroon worden toegepast.

Zo kunnen de poortelektroden 33 bijvoorbeeld elk via een weerstand 84 0 1 1 1 7 EHN 10.990 11 met de voedingslijn 12 zijn verbonden. Dergelijke weerstanden kunnen in of op hetzelfde halfgelederlichaam 20 zijn geïntegreerd. Bijvoorbeeld kunnen deze weerstanden de vcepi hebben van gedeelten van dezelfde polykristallijne halfgeleiderlaag waaruit de poortelektroden 33 zijn 5 verkregen. In een dergelijke polykristallijne halfgeleiderlaag kunnen op op zichzelf bekende wijze oók prkanaal transistors voor het toevoeren van stroom worden gerealiseerd. Voorts kan de stroomvoorziening ook met bipolaire pnp-transistors worden verzorgd. Deze bipolaire pnp-transistors kunnen bijvoorbeeld in hetzelfde eiland 22 als de n-kanaal 10 transistors worden aangebracht. Bij voorkeur wordt voor de bipolaire pnp-transistors ook een tweede van het eerste eiland 22 geïsoleerde eiland 39 toegepast. In dat geval bestaat een grotere vrijheid in het kiezen van de gewenste grootte van de voedingsspanning.

De n-kanaal transistors behoeven niet noodzakelijk in een 15 geïsoleerd eiland 22 te zijn ondergebracht. Het halfgeleiderlichaam 20 kan ook worden gevormd door een relatief hoog gedoteerd n-type substraatgebied waarop zich een relatief licht gedoteerde n-type cppervlaktelaag bevindt. Bij voorkeur echter bevinden zich de transistor-strukturen 22, 25, 28, 33 in een of meer van het overige deel van het 20 halfgeleiderlichaam gescheiden eerste halfgeleidergebieden 22, waarbij deze eerste halfgeleidergebieden 22 zich uitstrekken op een gemeenschappelijk substraatgebied 23 van het tweede gele Mings type en aan en nabij het grensvlak tussen zulk een halfgeleidergebied 22 en het gemeenschappelijke substraatgebied 23 een hoger gedoteerde begraven 25 laag 47 van het eerste geleidingstype aanwezig is.

De hiervoor beschreven voorkeursuitvoering heeft onder meer het voordeel dat andere schakelelementen en schakelingen in geïsoleerde eilanden in hetzelfde halfgeleiderlichaam kunnen worden geïntegreerd. Behalve weerstanden, diodes of bipolaire transistors (npn- en/of pnp-30 transistors) koten hiervoor bijvoorbeeld ook hoogspannings- of vermogens-transistors in DMDS-techniekf in aanmerking. Vooral omdat de transistorr strukturen volgens de uitvinding zich betrekkelijk eenvoudig met bekende andere schakelelementen in eenzelfde halfgeleiderlichaam laten kcmbineren is het toepassingsgebied van de halfgeleider inrichting 35 volgens de uitvinding zeer ruim. Mogelijke toepassingen strekken zich onder meer uit tot de telefoniesèktor, de aansturing van met gas gevulde buizen in weergeefinrichtingen en elektronische schakelingen voor ontladingslairpen. Genoemde toepassingen vereisen vaak het gebruik 8401117 EHN 10.990 12 van hoogspanningstransistors. Ter verduidelijking is in het rechter gedeelte van fig. 9 schematisch in doorsnede aangegeven, dat in het halfgeleiderlichaam 20 ook een op zichzelf bekende hoogspanningstran-s is tor voor grotere stromen kan zijn opgenomen. Deze hoogspannings-5 transistor is in het in fig. 4 getekende deel van het bovenaanzicht van de halfgeleidërinrichting niet zichtbaar.

De hoogspanningstransistor bevindt zich in een verder eiland 48 (fig. 9) dat is voorzien van begraven laag 47. Het eiland 48 is in laterale richting d..w.z. in richtingen praktisch evenwijdig aan het 10 hoofdoppervlak) begrensd door een isolatiezone 24. De hoogspanningstransistor is uitgevoerd in DMQS-techniek en bevat meerdere deelstruk-turen die elk een tweede halfgeleiderzone 25* van het tweede geleidingstype hebben,, die is verbonden met een binnen deze tweede halfgeleiderzone 25' gelegen derde oppervlaktezone 28' van het eerste 15 geleidingstype. De derde oppervlaktezones 28' hebben een ringvormige of althans een gesloten geometrie waarbij in het centrum van elke deelstruktuur de tweede halfgeleiderzone 28' tot aan het hoofdoppervlak 21 reikt, wet behulp van een gemeenschappelijke geleidende laag 49 zijn de tweede halfgeleiderzones 28' in het centrale deel van de 20 deelstruktuur met de derde oppervlaktezones 28' verbonden terwijl deze geleidende laag 49 bovendien alle derde oppervlaktezones 28* met elkaar verbindt. De met elkaar verbonden oppervlaktezones 28' vonten de toevoerelektrodezone van de hoogspanningstransistor. Het eiland 48 is de afvoerelektrodezone. De hoogspanningstransistor heeft verder 25 een aantal kanaalgebieden 31 die door de isolerende laag 32 van de voor alle deelstrukturen van de. transistor gemeenschappelijke poortelektrode 33 zijn gescheiden.

Het patroon van deelstrukturen 25', 28'. is cmgeven door een halfgeleiderzone 50 van het tweede geleidingstype. die een gesloten 30 geometrie heeft. m het onderhavige voorbeeld, is aan de naar het patroon van deelstrukturen toegekeerde rand van deze halfgeleiderzone 50 in deze zone een halfgeleiderzone 51 van het eerste geleidingstype aangebracht. De zones 50 and 51 zijn heide met de gemeenschappelijke geleidende laag 49 verbonden. Aan de van het patroon van deelstrukturen 35 afgekeerde rand van de halfgeleiderzone 50 is een lager gedoteerde randzone 52 van het tweede geleidingstype aangebracht, waardoor op op zichzelf bekende wijze een relatief hoge doorslagspanning tussen de ' • p-type zones 25*, 50 en de af voer zone 48 kan worden gerealiseerd.

84 0 1 1 1 7 .

EHN 10,990 13

De toevoerzone 28' kan tegelijk met de afvoerzones 28 worden aangebracht. De halfgeleiderzones 251 en 50 kunnen tegelijk met de tweede halfgeleiderzones 25 van de transistorstrukturen worden verkregen. De gemeenschappelijke geleidende laag 49 is tegelijk met de geleider-5 sporen 35 aangebracht. De afvoerzone 48, 47 kan qp gebruikelijke wijze op een geschikte plaats naast het patroon van deelstrukturen 25', 28', 50, 51 aan het hoofdoppervlak 21 zijn voorzien van een niet-ge tekende aansluiting. Daartoe kan bijvoorbeeld een hoger^l^^^^one van het eerste geleidingstype zijn aangebracht, die van het hoofdcppervlak 10 praktisch tot aan of in de begraven laag 47 van de transistor reikt.

Ook het eiland 22 kan op een of meer geschikte plaatsen qp soortgelijke wijze van een aansluiting, die in dit geval met de eerste voedingslijn 9 is verbanden, zijn voorzien.

Een opvallend verschil tussen de transistorstrukturen 22, 25, 15 28 en de deelstrukturen 48, 25', 28' is, dat in laatstgenoemde deelstruktuur de eerste en de tweede buitenrand van resp. de zone 25' en de zone 28* over hun gehele lengte een kanaalgebied 31 begrenzen en over o.„; hun gehele lengte praktisch evenwijdig aan elkaar verlopen, terwijl dit in de transistorstrukturen 22, 25, 28 niet het geval is.

20 In de transistorstrukturen verloopt de tweede buitenrand 30 van elke derde oppervlaktezone 28 slechts over een deel van zijn lengte qp relatief korte afstand praktisch evenwijdig aan een deel van de eerste buitenrand 27 van de betreffende tweede halfgeleiderzone 25. Alleen tussen deze qp relatief korte afstand van elkaar en praktisch evenwijdig 25 aan elkaar verlopende delen van de eerste en de tweede buitenrand 27 en 30 zijn kanaalgebieden 31 aanwezig die net de poortelektroden 33 kunnen werden bestuurd. Voor de breedte van de kanaalgebieden 31 geldt dat deze kleiner is dan de lengte van de tweede buitenrand 30 van de aan het betreffende kanaalgebied 31 aansluitende derde 30 oppervlaktezone 28. Dit betekent ook dat de tweede buitenrand 30 slechts plaatselijk, over een deel van zijn lengte, een rand van de bijbehorende poorteléktrode 33 volgt, Hetzelfde geldt bij voorkeur ook voor de eerste buitenrand 27, maar is hier niet steeds noodzakelijk.

De transistorstrukturen kunnen verschillende geanetrieën 35 hebben. In verband met de gewenste eenvoud van bet voor de doorverbindingen benodigde patroon van geleidersporen hebben de poortelektroden X 33 van de deelstrukturen bij voorkeur tenminste een langgerekte of strookvormig deel en zijn de derde qppervlaktezones 28 op een rij .840 1 1 1 7 PHN 10.990 14 langs tenminste één lange zijde van het strookvormige deel gerangschikt. De in het linker deel van fig. '4 getekende poortelektroden. 33 zijn praktisch geheel strookvorraig en hebben een of meer plaatselijke verbredingen voor verbinding met een geleiderspoor 35. De in het 5 rechter deel van f ig. ‘4 getekende poortelektroden hebben een strook- vormig deel dat het basisdeel van een kamvorm vormt, waarbij uitsteeksels in de vorm van tanden van deze kam zich praktisch loodrecht op het strookvormig deel uitstrekken. De derde oppervlaktezones 28 zijn in tussenruimten tussen naburige uitsteeksels geplaatst, zodat zijn aan 10 drie zijden door de kamvormigee poortelektrode 33 zijn omarmd. Deze v geometrie kan van voordeel zijn indien de schakeling op een betrekkelijk hoog strocmniveau moet kunnen worden bedreven. De betreffende tussenruimten zijn althans grotendeels met de daarin geplaatste derde cppervlaktezone 28 gevuld. De tussenruimte kan ook geheel gevuld zijn '15 en dè derde cppervlaktezone 28 kan zich ook tot voorbij dé uiteinden van de uitsteeksels uitstrekken. Indien twee kamvormige poortelektroden met hun uitsteeksels of tanden naar elkaar toe gekeerd naast elkaar zijn gerangschikt, kunnen twee tegenover elkaar gelegen tussenruimten bijvoorbeeld zijn gevuld met een van poortelektrode tot poortelektrode 20 doorlopende derde oppervlaktezone, in plaats van dat twee afzonderlijke derde oppervlaktezones worden toegepast, die met een geleiderspoor 35 met elkaar zijn verbonden. Bij voorkeur zijn meerdere uitsteeksels of tanden qp onderling praktisch gelijke afstanden aangebracht, waarbij slechts in een deel van de zo verkregen tussenruimten een derde 25 cppervlaktezone is geplaatst en een of meer andere tussenruimten onbezet zijn gelaten. Ook in deze uitvoeringsvorm heeft het strookvormige basisdeel van de * kaKtvormige poortelektrode 33 een of neer plaatselijke verbredingen voor verbinding net een geleiderspoor 35. Bij voorkeur zijn een of meer van zulke verbredingen aangebracht op plaatsen van 30 tussenruimten tussen de uitsteeksels die niet bezet zijn door derde oppervlaktezones 28.

Met voordeel zijn meerdere poortelektroden 33 aanwezig waarvan de strookvormige delen naast elkaar en praktisch aan elkaar evenwijdig zijn gerangschikt, zoals in fig. 4 is getekend. In dit 35 voorbeeld van fig. 4 maken bovendien meerdere aansluitingen 34 van derde oppervlaktezones 28 deel uit van geleMersporen 35 die althans over een aanmerkelijk deel van hun lengte in een richting praktisch dwars op de strookvormige delen van de poortelektroden 33 verlopen en 84J111? cL * EHN 10.990 15 tenminste een van deze poortelektroden 33 kruisen. In verband met deze kruisingen zijn meerdere van de poortelektroden 33 elk op tenminste twee plaatsen verbonden met geleidersporen van het tweede niveau, waarbij tussen deze twee plaatsen tenminste een geleiderspoor 5 van het tweede niveau de'betreffende poortelektrode 33 kruist. De halfgeleider inrichting heeft dus een uit geleidersporen gevormd verbindingspatroon dat een eerste en een door de isolerende laag 38 daarvan gescheiden tweede niveau heeft, waarbij de poortelektroden 33 tot het eerste niveau behorende en althans in hoofdzaak in een 10 richting praktisch evenwijdig aan elkaar verlopen, terwijl het tweede niveau geleidersporen 35 heeft die praktisch dwars op de richting van de poortelektroden 33 verlopen en met een of meer derde oppervlakte-zones 28 en/of met een of meer poortelektroden 33 zijn verbonden. Op deze wijze kan eenvoudig een groot aantal kruisingen van geleidersporen 15 worden verkregen waardoor het benodigde verbindingspatroon relatief kcmpakt kan zijn en relatief weinig ruimte (oppervlak) aan hat oppervlak van het halfgeleiderlichaam inneemt.

In het voorbeeld van fig. 4 zijn in de lengterichting van de strockvormige delen van de poortelektroden 33 een aantal van 7 qp 20 gelijke afstand van elkaar gelegen posities beschikbaar voor * aansluitingen 34 van derde oppervlaktezones 28 en aansluitingen van poortelektroden 33. Op deze posities kunnen ook de meeste van de geleidersporen 35 en met name de geleidersporen 35 die praktisch dwars op de strookvormige delen van de poortelektroden 33 verlopen 25 worden geplaatst. Zoals fig. 4 laat zien, bezetten deze geleidersporen 35 d&béschikbare posities niet volledig. In de beschikbare ruimte tussen twee van deze geleidersporen 35 die op dezelfde positie zijn gerangschikt, kunnen aansluitingen aan derde oppervlaktezones 28 of poortelektroden 33 worden gerealiseerd en waar nodig kunnen dergelijke 30 onbezette gedeelten van posities worden gebruikt cm geleidersporen 35 die in een andere richting dan dwars qp de strookvormige delen van de poortelektroden 33 verlopen te plaatsen. De toepassing van regelmatig gerangschikte posities in de ene richting samen met regelmatig en in de andere richting gerangschikte strookvormige delen van de poort-35 elektroden 33 resulteert in een relatief eenvoudig patroon van verbindingsgeleiders dat zich goed leent tot ondersteuning van het ontwerpen van zulke halfgeleiderinrichtingen met rekenautomaten. De eenvoud van het boven de transistorstrukturen gelegen patroon van 8401117 PHN 10.990 16 verbindlngsgeleiders wordt bevorderd door het feit dat dit patroon alleen signaalvoerende poortelektroden 33, aansluitingen daarvan, · aansluitingen van derde zones 28 en verbindingen tussen zulke aansluitingen bevat. De tweede halfgeleiderzones 25 zijn inwendig in 5 het halfgeleiderlichaani 20 net elkaar verbonden, zodat in het bedoelde patroon geen plaats voor aansluiting van deze twaede halfgeleiderzones 25 behoeft te worden gereserveerd. Dit voordeel, dat het boven de transistorstrukturen gelegen patroon van verbindlngsgeleiders alleen signaalvoerende geleMersporeii'bevat, wordt ook bereikt indien de 10 tweede halfgeleiderzones 25 in het halfgeleiderlichaam tot buiten dit patroon reiken en daar ter plaatse een aansluiting hebben met behulp waarvan zijn met elkaar en met een punt van referentiepotentiaal kunnen worden verbonden. Bij voorkeur echter maken meerdere tweede haflgeleiderzones 25 deel uit van een gemeenschappelijk gebied 24, 25 15 van het tweede geleidingstype'.

De. tweede halfgeleiderzones 25 kunnen bijvoorbeeld worden verkregen door het aanbrengen van dotering door een gemeenschappelijke grote opening in een doteringsmasker, waarbij binnen deze opening een aantal poortelektroden 33 aanwezig zijn die ook een maskering 20 tegen dotering vormen. Op deze wijze wordt bijvoorbeeld een aaneengesloten gebied, van. het tweede geleidingstype verkregen dat aan het hoofdopperviak 21 meerdere uitsparingen heeft die. geheel of praktisch geheel door poortelektroden 33 zijn bedekt. Over de gehele lengte van de randen van de poortelektrode 33 waarover deze randen de randen van 25 de uitsparingen volgen kunnen derde oppervlaktezones 28 worden gerangschikt. Daarbij kunnen de afmetingen van de uitsparingen en dus ook de afmetingen van poortelektroden 33 van invloed zijn op de inwendige serieweerstand in de- gemeenschappelijke eerste elektrodezone 22. Bij smalle strookvormige poortelektroden33 zal de eerste elektrodezone 22 30 onder de poortelektrode slechts in een smal. en klein oppervlaktedeeï tot aan het hoofdoppervlak 21 reiken.

Bij voorkeur hebben de poortelektroden 33 strookvormige delen, waarbij in de tussenruimten tussen twee naburige strookvormige delen op het hoofdopperviak gezien afwisselend een in wezen strook-35 vormige tweede halfgeleiderzone 25 en een strookvormig oppervlaktedeel van de gemeenschappelijke eerste elektrodezone 22 gelegen is. In deze uitvoeringsvorm kunnen de strookvormige delen van de poortelektroden. 33 smal worden uitgevoerd 'zander· dat daardoor de serieweerstand in de 8401117 * c EHN 10.990 17 eerste elektrodezone 22 wordt -verhoogd. Vfel kan, bij het gebruiken van zeer smalle strookvormige delen de serieweerstand van de poortelektroden 33 groter zijn dan gewenst is. Hierdoor kan bijvoorbeeld de schakel-snelheid van de poortschakelingen nadelig worden beïnvloed.

5 Elke in vezen (dat wil zeggen afgezien van de uitsparingen ontstaan doordat de poortelektroden 33 plaatselijk zijn verbreed) strookvormige tweede halfgeleiderzone 25 is gemeenschappelijk voor twee transistcrstrukturen en de derde oppervlaktezones 28 zijn telkens langs slechts êên van de lange zijden van elk van de strookvorinige tö delen van de poortelektroden 33 gerangschikt.

De in wezen strookvorinige tweede halfgeleiderzones 25 kunnen ieder op een geschikt gekozen plaats elektrisch worden verbonden met de gemeenschappelijke toevoereléktrodezone 22.

Mat voordeel maken meerdere in wezen strookvormige tweede 15 halfgeleiderzones 25 deel Si# van een gemeenschappelijk gebied 24, 25 van het tweede geleidingstype, waarbij althans nabij een van de uiteinden van de strookvormige delen van de poortelektroden 33 in een richting dwars op de strookvormige delen zich een verbindingzone 24 van het tweede geleidingstype uitstrekt. Het gemeenschappelijke gebied 20 24, 25 lean kamvormig zijn, waarbij de verbindingszone 24 het basisdeel (de rug) van de kam vormt en de in wezen strookvormige tweede halfgeleiderzones 25 zich als uitsteeksels of tanden dwars op het basisdeel 24 uitstrekken. Aan de kamvorm kan een extra verbindingszone worden toegevoegd, zodanig dat het geneenschappelijke gebied 24, 25 2g laddervormig wordt. Nabij beide tegenover elkaar liggende uiteinden van de strookvormige delen van de poortelektroden 33 is nu, een verbindingszone 24 aanwezig. De beide verbindingszones 24 vormen de., ladderbamen van de laddervorm en de in wezen strookvormige tweede halfgeleiderzones 25 vormen de sporten van de laddervorm, In het 3Q voorbeeld van fig. 4 is het gemeenschappelijke gebied 24, 25 laddervormig.

In een belangrijke voorkeursvorm is het eerste halfgeleider-gebied 22 eenin laterale richting door een isolatiezone 24 van het tweede geleidingstype begrensd deel van een oppervlaktelaag van het 35 eerste geleidingstype en zijn de verbindingszone en de isolatiezone in het halfgeleiderlichaam met elkaar verenigd. Indien de verbindingszone tegelijk net de in wezen strookvormige halfgeleiderzones 25 is aangebracht kunnen de verbindingszone en de isolatiezone elkaar aan 840 1 1 1 7 * * EHN 10.990 18 het hoofdoppervlak overlappen en daardoor met elkaar verenigd zijn.

In het voorbeeld van fig. 4 dient de isolatiezone 24 tevens als verbindingszone. Op deze wijze is voor de verbindingszones geen extra ruimte (oppervlak) aan het hoofdoppervlak 21 nodig. De vereniging van 5 verbindingszone en isqlatiezona heeft verder als voordeel dat .voor de tweede halfgeleiderzones 25 geen aparte aansluiting nodig is.

Door middel van de isolatiezone 24 zijn zij met hetzelfde punt van referentiepotentiaal verbonden als het substraatgebied 23. Deze referentiepotentiaal zal meestal ook aan het eerste halfgeleidergebied 10 22 worden aangelegd.

In de half'geleiderinrichting volgens de uitvinding kunnen ook logische poortschakelingen in CMOS-tebhniek zijn gerealiseerd.

Fig. 10 toont als voorbeeld schematisch een bovenaanzicht van een NIET-OF-poort met twee ingangen A en B en een' uitgang C volgens het 15 schema van fig. 11. De poortschakeling heeft twee met hun hbo£d£troorr baan in serie geschakelde p-kanaal transistors 53 die de voedingslijn 12' met de uitgang C verbinden. Deze p-kanaal transistors hebben toe-en afvoerzones 40 en 41 en een poortelektrode 42 en zdijh aangebracht., in een eiland 39. Zij zijn vergelijkbaar met de p-kanaal transistors 20 van de stroomspiegelkonfiguraties van het eerste voorbeeld. De poortschakeling heeft voorts twee met hun hoofdstroombaan parallel geschakelde n-kanaal transistors 54, die de uitgang C verbinden met de voedinglijn 9. Deze. n-kanaal transistors 54 zijn vergelijkbaar met de n-kanaal transistors 7 van het eerste voorbeeld. Zij hebben 25 een gemeenschappelijke toevoerzone 22 die in laterale richting is omgeven door een p-type isolatiezone 24. In deze gemeenschappelijke toevoerzone strekt zich een gemeenschappelijke p-type tweede halfgeleiderzone 25 uit. Vender hebben de n-kanaal transistors ieder een poortelektrode 33 met een strookvormige deel en een gemeenschappenj ke 30 derde qppervlaktezone 28, die de gemeenschappelijke n-type afvoerzone vormt. Deze derde qppervlaktezone 28 strekt zich op het hoofdoppervlak gezien als een doorlopendeczone van! het strookvormige deel van de ene poortelektrode 33 tot aan het strookvormig deel van de andere poortelektrode 33 uit. De uitgang A is verbonden met een geleiderspoor van 35 het eerste niveau waartoe ook de poortelektroden 33 behoren en de ingang B is verbonden met een geleiderspoor 35 van het tweede niveau.

De halfgeleider inrichting kan vele CMDS-poortschakelingen bevatten waarbij alle p-kanaal transistors in een gemeenschappelijk eiland 39 en 840 1117 EHN 10*990 19 alle n-kanaal transistors in een gemeenschappelijk eiland 22 kunnen zijn aangebracht.De poortschakelingen kunnen kcmpakt zijn, waarbij, zoals fig. 10 laat zien, kruisende verbindingen eenvoudig kunnen worden v/i- gerealiseerd.

5 De beschreven voorbeelden kunnen geheel net in de half ge- leidertechniek bekende technieken en behandelingen worden vervaardigd. Bij deze vervaardiging kan bijvoorbeeld worden uitgegaan van een p-type siliciumsubstraat 23 net een soortelijke veerstand van ongeveer 30 <A cm. Aan een oppervlak van dit. substraat 23 kan door implantatie 10 van bijvoorbeeld As of Sb dotering voor de begraven lagen 47 worden aangebracht. Daarna kan een n-type epitaxiale laag worden aangebracht die bijvoorbeeld een dikte van ongeveer 20 yUm en een soortgelijke weerstand van ongeveer 10 v/i- cm kan hebben.Op gebruikelijke wijze wordt deze epitaxiale laag met met borium gedoteerde isolatiezones 24 15 in eilanden 22, 39 en 48 onderverdeeld. Indien gewenst kunnen vervolgens vanaf het hoofdcppervlak 21 diepe met fosfor gedoteerde zones voor een goed geleidende aansluiting van een of meer begraven lagen 47 worden gediffundeerd.

Nadat alle boven de eilanden 22, 39 en 48 gelegen silicium-20 axyde van het hoofdoppervlak 21 is verwijderd kan door thermische axydatie een isolerende laag 32 worden verkregen die plaatselijk als poortdiëlektrikum van de veldeffekttransistor zal dienen. Over deze cxydelaag 32 wordt een laag van polykristallijn of amorf silicium aangebracht, die tjdens de depositie of daarna met fosfor 25 kan worden gedoteerd. Deze gedepondéerde halfgeleiderlaag wordt qp gebruikelijke wijze in patroon gebracht teneinde daaruit de poort-elektrodes 33 en eventuele verdere geleidersporen van het eerste niveau te verkrijgen.

Daarna kunnen niet door halfgeleidersporen bedekte gedeelten 30 van de isolerende laag 32 worden verwijderd en. kan borium worden 12 geïmplanteerd met een dosis van bijvoorbeeld ongeveer 10 ionen per 2 cm . Deze dotering is geschikt voor het verkrijgen van de randzone 52 van de hoogspannings- en/of vermogensHDMOS-transistor in het eiland 48. Bij deze inplantatiebehandeling kan ook een doteringsmasker 35 van fotolak worden toegepast. Ook kan deze dotering zonder dat gedeelten van de isolerende laag 32 eerst worden verwijderd plaatselijk door deze dunne isolerende laag 32 heen in het halfgeleiderlichaam 20 worden geïmplanteerd. Deze doteringsbehandeling kan alleen ter plaatse 8401117 „ t Λ PHN 10.990 20 van de randzone 52 of ook ter plaatse van alle p-type oppervlaktezones 25, 25', 40, 41 en 50 worden uitgevoerd. ·Indien de halfgeleider-inrichting bovendien p-kanaal transistors voor gébruik bij hogere spanningen bevat, kan deze datering ook worden gebruikt cm een tot de 5 afvoerzone behorende lager gedoteerde p-type verbindingszone tussen het kanaalgebied en een hoger gedoteerd p-type oppervlaktedeel van de afvoerzone van deze transistor aan te brengen..

Na deze· doteringsbehandeling wordt een nieuw doteringsmasker aangebracht dat op gebruikelijke wijze is voorzien van openingen voor de 10 p-type zones 25, 2540, 41 en 50. Voor deze zones kan borium als dotering worden gébruikt. De vierkantsweerstand van deze zones bedraagt bijvoorbeeld ongeveer 300 >/1/0 . Daarbij wordt de dotering met behulp van een gebruikelijke warmtebehandeling tot op de gewenste diepte in het halfgeleiderlichaam 20 gediffundeerd.

15 Het laatstgenoemde doteringsmasker bevat op gebruikelijke wijze de poortelektroden 33 of delen daarvan. Indien gewenst kunnen deze poort- elektrodenSB vooraf van een beschermende isolerende en/of maskerende laag zijn voorzien. Daartoe kunnen de poortelektroden33 bijvoorbeeld eerst worden geoxydeerd en/of kan voordat de deponerende halfgeleiderlaag in 20 patroon wordt gebracht daarop op gebruikelijke wijze een laag van siliciumoxyde, siliciumnitride of siliciumoxynitride worden aangebracht.

Zonodig wordt onder een nitride- of oxynitridelaag nog een dunne oxydelaag toe'-: ar , gepast.

Behalve de poortelektroden 33 bevat dit doteringsmasker nog een oxydelaag en/of een fotolaklaag waarin openingen zijn aangebracht.

25 Daarbij zijn de voor de tweede half geleiderzones 25 bedoelde openingen bij voorkeur strookvormig. De lange zijden van deze strookvormige openingen verlopen bij voorkeur althans gedeeltelijk in de lengterichting over de strookvormige delen van de betreffende poortelektroden 33.

Bovendien overlappen deze strookvormige openingen nabij een of beide 30 smalle uiteinden bij voorkeur een reeds aangebrachte isolatiezone 24.

Na deze doterings- en diffusiebehandeling is het géhele aktieve oppervlak van het halfgeleiderlichaam zoals gebruikelijk bedekt met een oxydelaag en kan een nieuw doteringsmasker worden aangebracht. De daartoe aangebrachte fotolaklaag bevat openingen voor 35 de n-type half geleiderzones 28, 28’, 43 en 51. De openingen voor de zones 28 van de n-kanaal transistors 7 en 54 overlappen de betreffende poortelektroden 33 zodat delen van deze poortelektroden 33 mede de uiteindelijke doteringsopeningen in het doteringsmasker bepalen. De 8401117 * H3N 10.990 21 randen, van de openingen in de fotolaklaag verlogen dus gedeeltelijk over de poortelektroden 33. Bij voorkeur verlopen zij gedeeltelijk over de strodkvormige delen van de poortelektroden 33 in de lengterichting daarvan» De zones 28 worden zelffegistrerend ten opzichte 5 van delen van de randen van poortelektroden 33 aangebracht. De dotering van de n-type zones 28, 28*, 43 en 51 kan indien gewenst ook in het cgpervlaktedeel van de gemeenschappelijke toevoer zone, dat in het voorbeeld van fig. 4 tussen twee naburige strookvormige delen van poortelektroden 33 tot aan het hoofdoppervlak 21 reikt, ίο worden aangebradht.

Als dotering kan bijvoorbeeld fosfor of arseen worden gebruikt.

Deze dotering kan door implantatie worden aangebracht of, na etsing van de axjdelaag en verwijdering van de fotolaklaag door middel van een gebruikelijke diffusiebehandeling.

15 Nadat de n^t^pe oppervlaktezones zijn verkregen kan een isolerende laag 38 warden gedeponeerd, bijvoorbeeld uit de dampfase of door plasraadepositie. Daarna kunnen openingen 37 voor elektrische aansluitingen worden geëtst, en kan een geleidende laag van bijvoorbeeld aluminium worden gedeponeerd. Deze geleidende laag wordt in patroon 20 gebracht ter vorming van de geleidersporen 35 van het tweede niveau.

Vervolgens kan de halfgeleiderinrichting nog met een niet-getekende beschermende laag van bijvoorbeeld axyde en/of nitride worden bedekt.

ïfenslotte kunnen de halfgeleiderinrichtingen op gebruikelijke wijze in een gebruikelijke omhulling worden af gemonteerd.

25 De pakkingsdichtheid van de logische poortschakelingen zoals getoond in het linker deel van fig. 4 kan afhankelijk van de toegepaste 2 afmetingen ongeveer 100 a 200 poorten per irm bedragen. Lfet openingen 37 van ongeveer 6 ^um bij 6 ^um, een kleinste afstand tussen details in verschillende maskers van ongeveer 4 yum en een kleinste spoor- 30 breedte van 6 ,υτη voor de poortelektroden 33 en de geleidersporen 35 / 2 is de pakkingsdichtheid. ongeveer 150 poorten per mm . Daarbij is de breedte/lengte-verhouding van de kanalen van de n-kanaal transistors cp de maskers gemeten ongeveer 14 en in werkelijkheid in de halfgeleiderinrichting ongeveer 18. Voor de p-kanaal transistors van de stroom-35 bronkonfiguratie werd een op de masters gemeten breedte/lengte-verhouding van ongeveer 2,6 toegepast. In werkelijkheid is deze verhouding in de halfgeleiderinrichting ongeveer 5. De pakkingsdichtheid kan met ongeveer 20 a 30% worden verbeterd door in plaats van de 3401117 ' EHN 10.990 22 stroomtoonkonfiguratia bijvoorbeeld weerstanden die in de gedeponeerde halfgeleiderlaag zijn gerealiseerd voor de stroombronvoorziening van de poortschakelingen te gebruiken.

De onderhavige uitvinding is niet tot de beschreven voorbeelden 5 beperkt. Binnen het kader van de uitvinding zijn voor de vakmarp vele variaties mogelijk. Bijvoorbeeld kunnen in plaats van het genoemde silicium andere halfgeleidermaterialen zoals germanium of A^^-B^-verbindingen worden toegepast. Als materiaal voor de isolerende lagen kan in plaats van het genoemde siliciumaxyde bijvoorbeeld ook 10 siliciumnitride of silicuiiroxynitride of aluminiumoxyde worden gebruikt. De isolerende laag 38 kan in plaats van door depositie ook door thermische- generatie warden verkregen. Bij het aanbrengen van de polykristallijne halfgeleiderlaag kan in dat geval rekening worden gehouden met het feit dat een gedeelte van deze laag bij thermische 15 generatie in oxyde wordt omgezet.

In plaats van een gedeponeerde halfgeleiderlaag kan voor de geleidersporen en de poortelektroden van het eerste niveau ook een geschikte iretaallaag zoals een molybdeenlaag of een wolfraamlaag worden gebruikt. Ook kan een geschikte silicidëlaag worden aangebracht 20 of kan de halfgeleiderlaag net een silicidëlaag worden bedekt of geheel of gedeeltelijk in een silicidëlaag worden omgezet.

Voorts kunnen de vermelde geleidingstypes worden verwisseld en kunnen afhankelijk van de toepassing en het beschikbare vervaardigingsproces bijvoorbeeld andere dan de vermelde breedte/lengte-25 las:·—verhoudingen voor de veldeffekttransistors worden gebruikt.

In de halfgeleiderinrichting kunnen 'naast elkaar n-kanaal transistors met van elkaar verschillende breedte/lengte-verhoudingen worden gebruikt. In het voorbeeld van. fig. 4 heeft de met de extra uitgang 5 verbonden transistor een grotere breedte/lengte-verhouding, waardoor 30 deze transistor een.grotere stroom kan voeren dan de andere transistors.

' Ook kan in dfebes.chreven voorbeelden de voedingsspanning tussen de voedingslijnen 9 en 12 resp. 9 en 12' binnen een relatief groot bereik van bijvoorbeeld een of enkele Volts tot bijvoorbeeld ongeveer 10 Volt worden gekozen.. Ben bijzonder1,geschikte voedingsspanning voorde in 35 het eerste voorbeeld toegepaste poortschakelingen bedraagt bijvoorbeeld ongeveer 5 Volt. Het stroomverbruik van deze poortschakelingen kan variëren van gemiddeld 20 nA tot bijvoorbeeld gemiddeld 20 ^uA per poort. De gemeten vertragingstijden per poort liepen in dit 8401117 PHN 10*990 23 * strocmsterktebereik uiteen van ongeveer 2,5 ^usec. tot ongeveer 20 nsec. Deze waarden zullen van vervaardingsproces tot vervaardigingsproces aanmerkelijk kunnen verschillen. Bijvoorbeeld kunnen de logische poortschakelingen ook worden toegepast in geïntegreerde schakelingen 5 net een aannerkelijk dunnere epitaxiale laag, waardoor in de geneenschappelijke eerste elektrodezone 22 minder serieweerstand zal optreden. Ook de doteringsconcentratie van de epitaxiale laag is qp deze serieweerstand van invloed.

to 15 20 25 30 35 8401117

Claims (10)

1. 2. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie t, met het kenmerk, dat het halfgeleiderlichaam meerdere van elkaar gescheiden eilaMen 84 0 1 1 1 7 « EHN 10.990 25 van het eerste geleidingstype heeft, die zich uitstrekken cp een voor deze eilanden gemeenschappelijk substraatgebied van het tweede geleidings type, waarbij een of meer van deze eilanden als het eerste half geleider gebied en de gemeenschappelijke eerste elektrodezone 5 deel uitmaken van meerdere van de transistorstrukturen. 3c Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat althans een of meer eilanden die een gemeenschappelijke eerste elektrodezone vormen een hoger gedoteerde begraven laag van het eerste geleidingstype hebben, die zich aan en nabij het grensvlak tussen 10 het eiland en het gemeenschappelijke substraatgebeid uitstrekt^-s
2. 4. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat een verder eiland een transistor bevat met meerdere deelstrukturen, die elk een tweede halfgeleiderzone van het tweede geleidingstype hébben, die is verbonden met een binnen deze tweede halfgeleiderzone 15 gelegen derde cppervlaktezone van het eerste geleidingstype en waarbij de derde qppervlaktezones van de deelstrukturen door een gemeenschappelijke geleidende laag met elkaar zijn verbonden en tezamen de tweede elektrodezone van de transistor vormen.
3. 5. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met 20 het kenmerk, dat de geïsoleerde poortelektroden althans een strook- vormig deel hebben, waarbij een of meer derde oppervlaktezones langs een lange zijde van het strookvormig deel gerangschikt zijn.
4. 6. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat tenminste een poortelektrode een kamvonnig deel heeft met uit- 2S steeksels die zich als tanden praktisch dwars op het strookvormige basisdeel van het kamwormige deel uitstrekken, waarbij in een of meer tussenruimten tussen naburige uitsteeksels een derde cppervlaktezone is geplaatst die de betreffende tussenruimte althans grotendeels vult.
5. 7. Half geleider inrichitng volgens conclusie 6, met het kenmerk, 30 dat meerdere uitsteeksels pp onderling gelijke afstand zijn aangebracht -waarbij slechts in een deel van de zo verkregen tussenruimten een derde cppervlaktezone is geplaatst.
6. 8. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 5, 6.of 7, met het kenmerk, dat meerdere poortelektrcden aanwezig zijn, waarvan de 35 strookvormige delen naast elkaar en praktisch evenwijdig aan elkaar , gerangschikt zijn.
7. 9. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat tenminste een derde cppervlaktezone gemeenschappelijk is voor 8401 1 1 7 J ψ 2\ EHN 10.990 26 * twee transistorstrukturen, waarbij deze derde oppervlaktezone op het hoofdqppervlak gezien vanaf het strookvormige deel van de poortelektrode van een van deze twee transistorstrukturen tot aan het strookvorraige deel van de poortelektrode van de andere transistorstruktuur doorloopt. 5 10. . Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de tussenruimten tussen twee naburige strookvormige delen op het hoofdoppervlak gezien afwisselend door een in vezen strookvormige tweede halfgeleiderzone en door een strookvormig qppervlaktedeel van de gemeenschappelijke eerste elektrodezone zijn ingencmen.
8. 11. Halfgeleiderinrichting· volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat meerdere tweede halfgeleiderzones deel uitmaken van een gemeenschappelijk gebied van het tweede geléidingstype.
9. 12. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 10'en 11, met 15 het kenmerk, dat zich althans nabij een van de uiteinden van de strookvormige delen van de poortelektroden in een richting praktisch dwars op deze strookvormige delen zich een verbindingszone van het tweede geleidingstype uitstrekt.
10. 13. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, 20 dat het eerste half gele ider gebied een in laterale richting door een isolatiezone van het tweede geleidingstype begrensd deel van een oppervlaktelaag van het eerste geleidingstype is, waarbij de verbindingszone en de isolatiezone in het halfgeleiderlichaam met elkaar verenigd zijn. 25 30 1 8401117 ·