DE2017172A1 - Halbleitervorrichtung, insbesondere integrierte oder monolithische Halbleiterschaltung mit pn-übergangen - Google Patents

Description

9.April 1970 Dr.Schie/E

Docket FI 967 063 U.S. Serial No.814 980

Anmelder: International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504 (V.St.A.)

Vertreter:Patentanwalt Dr.-Ing· Rudolf Schiering, ™

703 Böblingen/Württw, Westerwaldweg 4

Halbleitervorrichtung« insbesondere integrierte oder monolithische Halbleiterschaltung mit pn-Übergangen

Die Erfindung bezieht sich auf integrierte-oder monolithische Schaltungen und andere Halbleitervorrichtungen, Sie bezieht sich insbesondere auf Halbleitervorrichtungen, die überdies noch mit einer deckenden Schicht aus dielektrisch«! Material gekapselt sind und welche Systeme zur Verhinderung μ der Inversion enthalten·

Die passivierte beschichtete Halbleitervorrichtung, bei welcher mit einer einbezogenen Phosphorsilicatschicht eine Inversion zu P-Typ-Bereichen oder eine Steigerung bei N-Typ-Bereichen aufgehalten wird, ist erfindungsgemäß ergänzt durch eine negativ geladene Elektrode, die anhaftende aber unerwünschte positive bewegliche Ladungen, welche eich bei der Fabrikation oder infolge der überlagerten eingekapselten Schicht beim Durchgang durch die Phosphors!Iicatschicht und bei der Erreichung des P-Typ-Bereiches angesammelt haben, behindert. Diese positiven beweglichen Ladungen können sonst bei der Erreichung des P-Typ-Bereiches •ine Inversion bewirken.

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Übermäßige Leckströme sind ein besonderes Problem "bei der Herstellung stark verkleinerter integrierter Schaltungen und insbesondere bei der Erstellung der Parallelität der Bit-Leiter einer großen Anzahl monolithischer Speicliejpvorrichtungen.

Bei integrierten Schaltungen tritt besonders ein Muster aus leitenden und awischenverbindenden metallischen Gebieten hervor, die sich über die mit einem Oxyd bedeckten Oberfläche des monolithischen Chips ausbreiten. Diese Schicht ist eine dielektrische Schicht, ζ. Β» Glas. Bas zwischenliegende Metall liegt dabei in der Zwischenzone zwischen einer Schicht aus thermischem Oxydmaterial und einer Schicht aus einkapselnden oder isolierenden Glas. Durch das Glas sind Löcher geätzt um die Erstellung elektrischer Verbindungen zwischen verschiedenen Gebieten und den Paketklemmen zu ermöglichen. Die Gesamtvorrichtunig ist außerdem in eine Kapsel, Dose, Plastik oder dgl. eingeschlossen, so daß ein vollständig gepackter Bauteil entsteht.

Es ist experimentell gefunden worden, daß Verumreiiiigungen aus dem Alkalimetall, zum Beispiel Natrium, des Prozefimaterials oder des Kapselmaterials, insbesondere Glas, durch die Passivierung hinabwandern und den Halbleiter verunreinigen. Diese Verunreinigungen wirken, wie bewegliche positive Ladungszentren, welche die relativ niedrig dotierten Halbleitergebiete vom P-Typ im monolithischen Chip zum entgegengesetzten N-Typ-Bereich invertiereii· Bias führt zu einer merklichen Steigerung des Leckstromes der Halbleitervorrichtung, wie bereits in der amerikanischen Patentschrift 3 335 340 erörtert wurd·. Zudem neigen die Utowandlungezentren bei IT-Typ-Zonen ssur Erhöhung uad mvatt Terstärkung der Leitfähigkeit der Zoni.

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Es ist bereits bekannt, daß "bewegliche Ladungen durch BiI-. dung einer oberen Oberfläche aus Phosphorsilicat über der Schicht aus thermischen Oxyd vor der Zwischenverbindungsmetallisierung an der Grenzflache des thermischen Oxydes und des Phosphorsilicates abgefangen werden können. Dies verhindert an fänglich einen verschärften Abbau der pn-Übergänge. Bei dem anschließenden normalen Verfahren gibt es das Sicherheitsproblem, damit genügend Phosphorsilicat für den Schutz der Vorrichtung sowohl während als auch nach der Fabrikation bleibt. Dieses Problem Mrd durch dte Unregelmäßigkeit der Type und der dagegen zu schützenden Menge beweglicher Ladungszentren vergrößert.

Durch die amerikanische Patentschrift 3 363 152 ist bereits der Vorschlag bekanntgeworden, eine leitende Schicht über der passivierenden Schicht eines Einzeltransistors anzuordnen und dabei ein negatives Potential anzuwenden. Bei dieser bekannten Vorrichtung wurde jedoch nicht das Problem der Inversionsverhütung; in Schaltungen in Betracht gezogen, welche bereits zum Teil durch eine Phosphorsilicatschicht geschützt sind, auch nicht Stromkreise, welche eine Einkapselungsschicht und/oder Isolierschicht über der Zwischenverbindungsmetallisierung enthalten.

Die Dei den bekannten Halbleitervorrichtungen bestehenden Schwierigkeiten, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, zu beheben, ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.

Pur eine Halbleitervorrichtung, insbesondere integrierte oder monolithische Halbleiterschaltung mit pn-Übergangen, bei der eine Einkapselung oder Isolierung mit einer dielektrischen Deckschicht vorgesehen ist, besteht danach die Erfindung darin, daß einer Silicatschicht eine negativ geladene Elektrode derart zugeordnet ist, daß dem System anhaftende, aber unerwünschte positive bewegliche Ladungen ■ ■■' - ■: - ::'■ - - ^;: ''■: V .■ "■"■ ■■■■■-■■ -^: - **■ ■>': ■·■.■':/■ ^:

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am Durchgang der Phosphorsilicatschicht und am Erreichen der P-Typ-Zone gehindert werden.

Zusammenfassend kann die Erfindung angesehen werden als ein System, bei dem in einer integrierten Schaltung oder einer anderen Halbleitervorrichtung eine negativ geladene Elektrode verwendet wird, um positive Ladungen, welche beweglich sind, anzuziehen, und um eine Ergänzung der Phosphojpsilicatschicht zu erstellen.

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Das System nach der Erfindung kann auch bei der Herstellung von Feldeffekttransistoren verwendet werden. Bei Feldeffekttransistoren ist die Oberflächenleitfähigkeit ein eigenleitender Teil der Vorrichtungsdurchführung. Die Erfindung kann deshalb auch verwendet werden, um Leckströme zwischen Vorrichtungen zu isolieren oder zu verhindern. Sie kann ebenso verwendet werden, um Verunreinigungen aus positiven Ionenmetallen abzufangen.

Durch Anbringung einer metallischen, leitenden oder abfangenden Elektrode über der passivierenden Schicht und durch Verbindung der Elektrode mit der negativen Klemme einer Stromquelle wird die Elektrode bewegliche positive Ladungszentren anziehen und einfangen. Solange wie die Elektrode mit negativer Spannung gespeist ist, können positive LadungsZentren die Oberfläche des Halbleitermaterials nicht erreichen, um auf diese Weise eine Inversion herbeizuführen.

Der Elektrodeneffekt bei der Bildung einer Kapazidanz aus den pn-Übergängen gegen Erde kann einigermaßen durch den Anschluß der Elektrode an die negative Potentialquelle über ein Verbindungselement mit hohem Widerstand, zum Beispiel einem Widerstand, reduziert werden. Mit der Herstellung ei-' nes hohen Impedanzpfades gegen Erde für Wechselstromsignale würde der Widerstand eine Kompensation für kapazitive Effek-

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te infolge der Zwischenwirkung zwischen der auffangenden Elektrode -und der Vorrichtungsmetallurgie ermöglichen. Die auffangende Elektrode kann dann bedeckt oder niedergeschlagen werden auf das kapselnde Material, das beispielsweise aus Glas, Nitrid oder dergleichen besteht.

Die aufgeladene^ auffangende Elektrode hindert bewegliche Ladungsträger an der Bewegung durch die Phosphorsilicatschicht zu den P-Typ-Flächen der Oberfläche des Halbleitermaterials. Die Phosphorsilicatschicht und die Auffangelek- " trode arbeiten somit zusammen, um eine Inversion in den P-Typ-Bereichen oder eine Verstärkung der N-Typ-Bereiche zu verhindern.

Die Erfindung sei nachstehend an Hand der Zeichnungen für eine beispielsweise Ausführungsform näher erläutert:

Fig. 1 ist eine isometrische Darstellung einer Halbleitervorrichtung, welche gemäß der Erfindung 'eine Auffangelektrode enthält.

Pig. 2 ist eine Querschnittsdarstellung einer Feldeffekt- ä Vorrichtung, in welcher eine Elektrode gemäß der Erfindung zum Auffangen von Ladungen und/oder eine isolierende Vorrichtung enthält. ·

Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 2. Sie zeigt die Elektrode für Isolationszwecke.

Fig. 4 ist eine logarithmische Darstellung des Auffangelektrodenpo.tentiales,normalisiert auf 1000 Angström der Dicke des Siliciumdioxyds zur Inversionsverhinderung bei verschiedenen Konzentrationen der Bulkverunreinigunp;en pro cm .

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In Fig. 1 ist mit 1 eine Schicht aus halbleitendem Material bezeichnet. Diese schließt eine Fläche 2 ein, welche die üblichen monolithischen Schaltungen mit ihren pn-Übergängen zwischen Zonen verschiedenen Leitfähigkeitstyps enthält. Obgleich derartige Vorrichtungen meist mit vielen Vorrichtungen in benachbarten Bereichen eines Halbleiterplättchens hergestellt werden, ist in Fig. 1 zur Erleichterung der Erklärung · nur eine einzelne Vorrichtung oder Chip dargestellte Unmittelbar über oder daneben enthält die Halbleiterschicht 1 eine Schicht 3 aus isolierendem Material. Dieses Material besteht insbesondere aus thermischen Oxydmaterial mit einer Schicht 4 aus Phosphorsilicat·

Die Bildung einer solchen Phosphorsilicatschicht ist an sich bereits durch die amerikanische Patentsehrift 3 343 049 bekanntgeworden. Die Phosphorsilicatschicht ist eine typische Mischung des thermischen Oxydes mit Phosphorpentoxyd. Die Schichten 3 und 4 können daher zusammen wie eine thermische Oxydschicht unter Einschluß des Phosphorsilicates betrachtet werden.

Auf der Schicht 4 befindet sich eine Anzahl metallischer Gebiete oder leitender Vorrichtungen 5» 6 und 7 des konventionellen Typs wie man sie bei der Herstellung integrierter Schaltungen verwendet. Diese Gebiete werden von den Schichten 3 und 4 getragen und sind, was nicht besonders gezeigt ist, mit dem Halbleiter 2 in einer üblichen Weise entsprechend der zu konstruierenden Schaltung angeschlossen.

Unmittelbar über und neben der Schicht 4 und den Gebieten ist eine Schicht 8 für die Einkapselung und/oder Isolation des Halbleiters und des metallischen Materials, insbesondere aus Glas oder Siliciumnitrid vorgesehen· Die Glassehicht kann durch das in der amerikanischen Patentschrift 3 247 beschriebene Verfahren hergestellt werden. Eine Anzahl von

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äußeren Koiitaktverlängeruiigen oder Kontaktklemmen 91 10 und 11 sind vorgesehen und besonders dafür eingerichtet ,um die Arbeitspotentiale aufzunehmen und diese Potentiale durch die Schicht 8 zu den entsprechenden Gebieten 5 und 6 zu liefern. Die Herstellung geschieht mit den üblichen photolithographischen Verfahren und JLtzmethoden. Zusätzliche, in der Zeichnung nicht besonders dargestellte Schichten, die der Schicht 3 ähnlich sind, können auf die Schicht 8 aufgetragen werden und schließen leitende Teile zum Anschluß an die Stromkreis'--teile 5, 6 und 7 durch geeignete, nicht besondere gezeigte * Mittel ein. ^ I

In dieser Anordnung dient die Schicht 8 als Isolation zwischen den leitenden Teilen. Die auffangende Belegung ist demgemäß nicht auf ein einzelnes Niveau der Passivierungund" Einkapselung beschränkt.

Im Falle dieses Ausführungsbeispieles ist angenommen, daß die Schaltung derart konstruiert ist, daß der KontaktanschTuß 9 ein negatives Potential, welches vorzugsweise das am stärksten negative Potential beim Anschluß der Vorrichtung ist, aufnimmt. Es kann jedoch eine getmnte negative Potentialquelle verwendet werden. Eine leitende Elektrode 12 1st auf λ der oberen Oberfläche der Schicht 8 angeordnet, welche mit dem Anschluß 9 über den Leiter 15 verbunden ist und sich über die gesamte Fläche oder einen Teil des Bereiches 2 in der Schicht 1 erstreckt.

Wahlweise kann der Leiter 13 ein Widerstand mit hohem Widerstandswert sein. Der Widerstand kann in den Halbleiterkörper 1 durch die Diffusion hergestellt werden und in geeigneter Weise mit der Elektrode 13 verbunden sein. Die negativ geladene Auffangeelektrode zieht dann die beweglichen positiven Ladungen ab und zwar zur metallischen Elektrode 12, welche sich innerhalb dor !•Jinkapselungsschicht 8

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^befindet. Die Auffangelektrode kann zusätzlich die Phosphorsilicatschicht 4· auch durch. Anziehen beweglicher Verunreinigungen innerhalb der thermischen Schicht 3 ergänzen, insbesondere wo die Schicht 4- in ihrer Dicke und/oder Dotierungskonzentration entsprechend ihres konstruktiven Aufbaus beschränkt ist. Die beweglichen Ladungen erreichen deshalb nicht den P-Typ-Bereich in der pn-Übergangszone 2, und die Inversion wird vermieden.

Die Elektrode 12 muß eine Dicke haben, die groß genug ist, damit diese als Äquipotentialfläche dienen kann. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist diese Dicke etwa 5000 bis 7000 Angström. Eine dünnere Elektrodenschicht 12 würde we-ν nig Neigung zum Kurzschließen durch Defekte in der Einkapselungsschicht 8 haben. Die Gestalt der Elektrode 13 kann irgendeine Form haben und braucht nicht notwendig die in Figur 1 gezeigte Form aufzuweisen. Die Lage der Elektrode 13 liegt erforderlicherweise über diesen Bereichen, die gegen eine Inversion oder Verstärkung anfällig sind. Es können auch mehrere Auffangelektroden in verschiedenen Niveaus einer Mehrniveaus-Zwischenverbindungsstrüktur gemäß den An-Ordnungsbeschränkungen verwendet werden.

Die Klemmen 19 und 11 wurden normalerweise durch einen Me tallniederschlag und durch einen Ätzprozeß in konventioneller Weise über Lochungen durch die Einkapselungsschicht 8 hergestellt werden. Die Elektrode 12 kann während desselben Verfahrensintervalles aufgebracht werden wie das Kontaktmetall. Wenn zum Beispiel eine Ohrom-Kupfer-Gold-Elektrode als Kontaktmetall bevorzugt wird, könnte diese auch als Elektrodenmetall dienen. Andererseits kann Molybdän oder Aluminium im Mederschlagsverfahren verwendet werden, um die Elektrode herzustellen. Die gleichzeitige Bildung der Auffangelektrode und des Klemmenmetalles vereinfacht den

gewählten Fabrikationsprozeß. ■ ' ·

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Die Figur 2 zeigt eine Feldeffektvorrichtung mit einem P-Typ-Substrat 1' sowie mit den N-Typ-Zonen 2a^/und 2b.

Diese Zonen arbeiten als Source- "bzw. Drain-Zone. Die " · Schicht 3' repräsentiert die Passivierungsschichten und schließt eine aktive Gate-Oxydζone ein. Sie enthält ferner die Gate-Metallurgie und eine geeignete PassivJerung für die metallische Zwischenverbundung.

Eine.Einkapselungsschieht 8*, vorzugsweise aus Glas, Nitrid oder dergleichen, bedeckt die Passivierung und das Verbindungsmetall. Auf der Einkapselungsschicht ist, wie in Fig, I beschrieben, eine Auffangelektrode 12· gebildet. Diese zieht die beweglichen positiven Ladungen in der Schicht 8' in Ergänzung mit der Wirkung der Phosphorsilikatschicht4' an. In der Schicht 8' sind geeignete Durchgangswegegebildet_f damit geeignete Stromquellen mit der Schaltungsmetallurgie verbunden werden können. Der negative Anschluß für die Auffangelektrode 12' kann, wie in Verbindung mit Fig. 1 be- : reits beschrieben, eine getrennte Zufuhr sein.

Bei fehlender Elektrode>12· würde es zu Leckströmen oder zur Inversion in den Pfaden zwischen benachbarten Elemen- ^ ten kommen. Die Auffangelektrode zieht die posüLven Ladungen " aus den oben beschriebenen Gründen an. Dadurch wird eine Isolation der Feldeffektvorrichtungen in einem einzelnen Substrat bewerkstelligt.

Eine wahlweise Feldeffektstruktur ist in Fig. 3 gezeigt. Hierbei ist die Auffangelektrode 12" auf die Passivierungsschichten 3" und 4" aufgebracht. Diese wird durch die Einkapselungsschicht 8" bedeckt. Die Auffangelektrode kann den gesamten Zwischenraum oder einen Teil des Zwischenraumes zwischen der Source-Elektrode und der Gain-Elektrode bedecken. Der Elektrode kann ein negatives Potential durch geeignete , in der Zeichnung nicht besonders dargestellte

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Mittel, wie in den Fig. 1 und 2 vorgeschlagen, zugeführt werden. Im Falle der Fig. 3 zieht die Auffangelektrode bewegliche Ladungen aus der darüberliegenden Schicht 8" ab, während im Falle der Fig. 2 die auffangende Schicht von der darunterliegenden Schicht 8' Ladungen abzieht.

Ein zusätzliches Merkmal der Erfindung ist durch die Beanspruchung in einem Verfahrensschritt vor Gebrauch gegeben, welcher als Teil des Fabrikationsprozesses zu betrachten ist. Damit ist eine gleichzeitige Anwendung von Wärme und Spannung in einer Zeitperiode gegeben, um eine Sammlung der Verunreinigungen zu ermöglichen. Dieser Verfahrensschritt enthält eine Erwärmung der Vorrichtung auf 100 bis 300⁰C. '

Diese sehr hohe Temperatur liefert eine thermische Energie zur Beschleunigung der Beweglichkeit ionischer Schmutzstoffe in der Struktur. Die gleichzeitige Anwendung von Spannung an der Auffangelektrode in der Größenordnung von Io Volt führt zum Anziehen der Verunreinigungsionen an die Auffangelektrode. Die Vorrichtung ermöglicht generell eine Abkühlung bevor die Spannung reduziert wird.

Temperatur und Spannungen werden für eine Zeitdauer eingesetzt, um die ionischen Verunreinigungen zu entfernen ehe sie, die Oberflächen der Halbleitervorrichtung erreichen. Diese Periode kann in der Größenordnung von ein bis zwei Stunden sein. Die Temperatur, die Spannung und die^Zeitdauer hängen von dem Gesamtpegel ionischer Verunreinigungen in der Struktur ab. Der Verfahrensschritt verbesssert die Leistung der Vorrichtungen, in welchen überschüssige, ionische Verunreinigungskonzentrationen bestehen, welche sonst einen normwidrigen Einfluß auf die Halbleiteroberfläche und auf die Durchführung haben wurden. In der amerikanischen Patentschrift 3 305 059 sind weitere Einzelheiten

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"■■■■-: ^: - 11 - ■' ■'.- ν ■".■.'■ - .'■'' ■ -

diesbezüglich beschrieben. :

Die Fig. 4 veranschaulicht den Mechanismus der La .Sammlung in der Einkapselungsschicht 8, der Phosphorsilicat schicht 4, der Passivierungsschicht 3 und· dem Halbleiter 1 für den Fall einer Metalloxyd-Halbleiter-Kapazidanz. Die Anzahl induzierter Ladungen im Halbleiter 1 aus den Schichten 8, 4 und 3 ist in Fig. 3 -als Abszisse dargestellt und durch die folgende Gleichung 1 bereichnet

In dieser Gleichung sind

■-"■■■"■■'-■ -2^: -"'■""■■ N = Gesamtzahl der Ionen pro cm in den

verschiedenen Oxydschichten $, 4 und 8 in Fig. 1 ; "

N„~x.= Effektive Zahl der induzierten io-

- eff '■ 2 ■'■■■■■■■■

nischen Ladungen pro cm in der

• Siliciumschicht 1 von Fig. 1

q β Einheitsbetrag der Coulomb gemessenen Ladungen
χ * Dicke des Dielektrikumsgemessen

gegenüber der Siliciumschicht 1 nach Fig. 1 von der Auffangpotentialbe_r legung (Schicht 12 in Fig.. 1) in cm ■· t_Q ψ Messung an der oberen Oberfläche der ,_Kf!; Schicht 8 in cm

-."..-■? : ^Ti * Messung am Abschnitt zwischen dem un-• . ; - :.« - teren Teil der Oberfläche der Schicht , 8 und der oberen Oberfläche der

"'■■· .Schicht .4 in Fig. 1 in cm "

0 0 9 8A 2/1367 _ ip ^

tp = Messung am Abschnitt zwischen der

unteren Oberfläche der Schicht 4 und . der oberen Oberfläche der Schicht 3

nach Fig. 1 in cm
t- = Messung am Abschnitt zwischen der

unteren Oberfläche der Schicht 4 und • der oberen Oberfläche der Schicht 1

in Fig. 1 in cm

M = Ionenladungsverteilung in der SiOo-Schicht 8 der Fig. 1 in Coulomb pro cnr

= Ionische Ladungsverteilung in der
PSG-Schicht 4 der Fig. 1 in Coulomb

!5·

3
pro cm"^

Ladungsverteilung in der thermischen SiOo-Schicht 3 nach Fig. 1 in Coulomb

3
pro cm

Sowohl die Schicht 8 als auch die Schicht 3 enthalten Verunreinigungen ,zum Beispiel Natrium, Blei, Lithium und Kalium sowie Protonen, welche von Haus aus positiv sind. Die Schicht 4 hilft beim Auffangen und beim Gettern dieser Ionen, wie
in der amerikanischen Patentschrift 3 335 34-0 beschrieben
ist. Die Schicht 8 wirkt Jedoch, infolge ihrer Verunreinigung dem Einfluß der Schicht 4 entgegen. Die Anwendung eines negativen Potentials an einer Auffangelektrode ergänzt den Mechanismus der Schicht 4. Das Auffangpotential, welches in Fig. 4 in der Ordinatenachse aufgetragen ist, wird durch die Gleichung 2 berechnet:

V- - J- (N₃- N_eff) ....(2)

In dieser Formel sind: .

V β Das Potential pro Einheit der Dicke
des Dielektrikums, welches auf die
jnet^lliofthe Aul'fangelektrodenschicht

12. nach. Fig. 1 aufgetragen ist, in Volt pro cm

q = Der Einheitsbetrag, der Ladung in Coulomb

N_ = Die Oberflächen-Bereichs-Ladungsdichte, s

welche gleich der Anzahl von Ladungen

2
- pro cm ist, die man braucht, um so-

eben- die Oberfläche der Halbleiterschicht 1 nach Fig. 1 mit einer BuIk-Dotierungskonzentration Nj zu invertieren

2 N ~- = Die Anzahl der Bildlädungen pro cm ,

gegeben durch die Gleichung (1) 'C. = Die Dielektrizitätskonstante in Farad pro cm

In Gleichung (2) ist die Größe N durch die Gleichung (3) bestimmt:

'2 i KTN-j-q"¹ In N₁ ....;.. (3)

In dieser Gleichung (3) sind:

N„ = Die Anzahl der Substrat-Überflächen-. ρ

ladungseinheiten pro cm

q = Einheitsbetrag der Ladungen in Coulomb £_ =» Dielektrizitätskonsbante in Farad pro

cm
K » Boltzmann-Konstante in Elektronenvolt

pro Grad Kelvin

T = Absolute Temperatur in Grad Kelvin Nj » Bulk-Verunreinigungskonzentration des

Halbleitersubstrates in Einheiten der

Verunreinigung pro

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η. = Intrinsic-Trägerkonzentration pro cm

2 Fig. 4· zeigt, daß für den Wert N-f·' von 1,5 χ 10 pro cm ein P-Substrat, welches eine Bulk-Verunreinigungskonzentra-

15 3

tion von 10 ^ Atomen pro cnr aufweist, an der Auffangelektrode 12 eine Spannung von 0,3 Volt pro 1000 Angström verlangt, um die Inversion zu verhindern. In einer anderen Wei se angegeben braucht man zum Beispiel bei einer Dicke von 20000 Angström in den Schichten 3» 4 und 8 ein negatives Potential von 6 Volt als Minimum, um die Inversion im Halbleiter zu verhindern. -■■---- ■ ..

Es wurde gefunden, daß bei wachsender Umgebungstemperatur am Halbleiter größere Ladungsmengen in den Schichten 3 und 8 den Halbleiter 1 invertieren. Demgemäß wird das Auffangpotential weiterhin negativ erhöht, um die Inversion zu verhindern. Die höhten Temperaturen führen'jedoch zur Steigerung der Beweglichkeit der Ionen. Die in den Schichten 3 und 8 entwickelten Ionen werden daher durch die Auffangelektrode in einer kürzeren Zeitperiode angezogen als dies für angezogene Ionen bei niederen Temperaturen der Fall ist.

Pa b ent ansprüche

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Claims (8)

1. VT S- f . *

   ■-■■15-r

   Patentansprüche

   Halbleitervorrichtung, insbesondere integrierte oder , monolithische Halbleiterschaltung mit pn-Über gangen, bei der eine Einkapselung oder Isolierung mit einer dielektrischen Deckschicht vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß einer Silicatschicht (3,4), eintnegativ geladene Auffangelektröde (12) derart zugeordnet ist, daß dem System anhaftende aber unerwünschte positive, bewegliche Ladungen am Durchgang der Silicatschicht und am Erreichen der P-Iyp-Zone (2) gehindert werden.
2. 2.) Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 'daß die leitende Auffangelektrode (12) sieh flächenhaft über ein Gebiet erstreckt, welches den flächenhaften pn-übergang (2) oder flächenhafte pn-Übergänge überdeckt·
3. 3·) Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus thermischem Oxydmaterial in der Umgebung des halbleitenden Materials angeordnet ist.
4. 4.) Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Material ein Phosphorsilicat ist und daß das Halbleitermaterial Silicium enthält.
5. 5·) Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Anschluß (13) der zusätzlichen, negativen Auffangelektrode (12) einen ausreichend großen Widerstand hat, um die Kapazidanz gegen Erde aus den pn-Übergängen zufolge dieser Elektrode (12) klein zu halmen. \

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6. 6.) Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Widerstand des metallischen Anschlusses (13) für die Auffangelektrode (12) durch Diffusion im Halbleiterkörper (1) hergestellt ist.
7. 7·) Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit Phosphorsilicatschichten (4) mehr als eine Auffangelektrode (12) vorgesehen sind.
8. 8.) Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 71 dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangelektrodenspannung 0,3"VoIt pro 1000 Angström beträgt, wenn das P-leitende Substrat eine Bulk-Störstoffkonzentration von 10 ^ Atomen pro cnr etwa aufweist.

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