DE7014704U - Metalloxis - halbleiteranordnung - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS

8 MÖNCHEN 71. 21.April 1970 MelchioretreOe 42

Mein Zeichen: MlOOG-360

Motorola, Inc. 94-01 West Grand Ave Franklin Park, 111. V.St.A.

Metalloxid - Halb leiteranordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft Metalloxid-Halbleiter anordnungen (MOS- Anordnungen) und insbesondere MOS- Anordnungen mit Feldeffekttransistoren mit isolierten Steuerelektroden in monolithischer Struktur.

Bei MOS- Strukturen ist es gebräuchlich, Feldeffekttransistoren nit isolierter Steuerelektrode (IGFBTS) in einer Vielzahl von elektronischen Schaltungekonfigurationen herzustellen und zu verschalten. In konventioneller Y/eise wird ein Oxidüberzug auf der Oberfläche einer Halbleiterstruktur hergestellt, welcher über den Kanalzonen und Teilen der Quellentrnd Senkenzonen der IGFETS liegt. Auf dem Oxidüberzug wird eine Metallisierung aufgebracht, welche zur Ankopplung von elektrischen Signalen an die Steuerelektrode eines IGFET und zur Modulation des elektrischen Stroms in den Kanalzonen des IGFET dient. Bei diesen bekannten Halbleiteranordnungen

iat

ist es weiter gebräuchlich, mehrere p- und a- Zonen beispielsweise durch Diffusion herzustellen. Diese Zonen bilden die Quellen- und Senkenzonen der Feldeffekttransistoren.

Die Steuerelektrode eines oder mehrerer Feldeffekttransistoren ist gewöhnlich entweder an die Quellenoder Senkenelektrode eines weiteren benachbarten Feldeffekttransistors angeschaltet oder bildet eine Eingangsklemiae für die Schaltungskonfiguration, wenn ein elektrischeβ Potential an die Steuerelektrode eines Feldeffekttransistors angelegt wird, so tendiert dieses Potential dazu, unter den Oxidüberzug einen parasitären Leckstrompfad (manchmal auch als Inversionskanal bezeichnet) zu induzieren, wodurch eine unerwünschte parasitäre elektrische? UOS- Verbindung zwischen benachbarten Ftldeff ekttransistaren geschaffen wird· Diese elektrische IiOS-Yerbindung vzird durch den parasitären Kanal zwischen Quellen und Senken benachbarter Feldeffekttransistoren unl durch die kapazitive Kopplung zwischen einer gegebenen Quellen- und Senkenzone und einer Steuerelektrode, welche teilweise über einer anderen Quellen- oder Senkenzone liegt, erzeugt« Darüber-· hinaus ist eine derartige parasitäre IIOS- Wirkung auch zwischen parallelen Steuerelektroden bekanater äOS- Strukturen möglich«

Eine bekannte Möglichkeit zur Reduzierung der im Vorstehenden beschriebenen parasitären HOS- Wirkung besteht in der Verwendung einer dicken Oxidschicht (viel dicker als nornalerweise erforderlich) zur Isolierung der über dieser Oxidschicht liegenden Lietallisierungen

- 2 - von

von der Oberfläche der Halbleiteretruktur_# Eine dicke Oxidschicht reduziert die Tendenz eines elektrischen Potentials, den Leitfähigkeitstyp der Oberfläche der Halbleiter struktur umzukehren und damit die Bildung ei nee parasitären Kanals. Die Verwendung von dicken Oxidschichten bringt jedoch verschiedene Nachteile mit sich_o Zunächst und vor allen Dingen wird durch diese dioken Oxid schichten das Problem der unerwünschten parasitären StromlBckpfade zwischen benachbarten Feldeffekttransistoren lediglich reduziert, d.h., in vielen Füllen werden derartige Pfade nicht vollständig eliminiert. Zweitens «erden die Verfahrensschritte durch Ätzen oder Sohneiden des Oxids weit schwiericer, wenn die Oberflächenoxidschicht in ihrer Dicke vergrößert wird. Darüber hinaus wird das Aufbringen der Iletallisierung auf der Oxidschicht schwieriger. Ein Schnitt in einer dicken Oxidschicht führt zu einer unerwünscht scharfen Stufe, auf welche die Metallisierung aufgebracht werden muß, um einen ohmschen Eontakt an den aktiven Zonen von Halbleiteranordnungen in den Halbleiter strukturen herzustellen. Dio 3Charfe Oxidstufe erhöht die Tendenz des Reißens oder Brechens der Metallisierung, wenn die Herstellung der Anordnung abgeschlossen ist.

Ein weiterer Nachteil bekannter MOS- Strukturen besteht darin, daß die Steuer elektroden-Qxide, welche während der Bearbeitung aufgebracht werden, gewöhnlich zu dick sind, um nach dem Herstellen der Strukturen eine richtige MOS- Wirkung zu erlauben.

Schließlich besteht ein weiterer Nachteil bestimmter Typen von bekannten MOS- Strukturen darin, daß die

dicke - 3 -

dicke Oxidschicht hoch dotiert werden muß, um das Induzieren von unerwünschten el"!-, tr Lochen Leckpfaden an der Oberfläche der Halbleiterci^^ui cur zu verhindern, wenn ein elektrioches Potential an die Metallisierung gelegt wird« Zwar wird bei bekannten LIOS- Strukturen das Oberflächenoxid nicht dotiert; es het sich jedoch gezeigt, daß in HOS- Anordnungen die Stabilität erhöht werden kann, wenn das Oberflächenoxid anfänglich mit einen bekannten Dotierungsstoff dotiert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Metalloxid- Halbleiteranordnung anzugeben, welche ohne parasitäre Strocaleck— pfade oder - Kanäle arbeitet.

Bei einer derartigen TlOS- Struktur soll die Einrichtung zur Elimination der parasitären elektrischen Leckpfade zusätzlich ale Masseverbindung für die Feldeffekttransistoren in uer Halbleiter struktur dienen.

Y/eiterhin soll die Feldeffekttransistor- Schaltung in der Halbleiteratruktur gleiohseitig mit der Herstellung einer Unterbrecher zone für parasitäre Kanäle möglich sein, v/odurch der Aufwand bei der Herstellung der integrierten Schaltung so kle- wie möglich gehalten wird.

Schließlich soll bei der Halbleiterstruktur ein Hochopannungsdurchbruch des Oberflächenoxides vermieden werden.

Das im Vorstehenden aufgeführte Problem wird bei einer Metalloxid- HalbleiteranOrdnung mit mehreren in

- 4·- integrierter

integrierter Schaltung verbundenen Feldeffekttransistoren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Halbleiterkörper mit einer ersten und zweiten Zone eines Leitungstyps vorgesehen ist, an die elektrische Signale ankopperbar sind, daß die zweite Zone einen integrierenden Bestandteil eines ersten Feldeffekttransistors und die erste Zone einen integrierenden Bestandteil eines zweiten Feldeffekttransistors bildet, daß die zweite Zone wenigstens zum Teil einen Isolationsüberzug aufweist, daß die eröte und zweite Zone durch eine einheitliche, über dem Isolationsüberzug liegende elektrische Leitung kapazitiv gekoppelt sind₈ und daß unter der einheitlichen elektrischen Leitung eine Kanalunterbrecherzone des anderen Leitungatyps vorgesehen ist, die zur Vermeidung einer parasitären Feldeffekttransistor- Wirkung einen parasitären, einen Leckpfad nahe der Oberfläche des Halbleiter körpers bildenden Kanal des einen Leitungstyps unter der Leitung unterbricht, welcher sich aufgrund eines an die elektrische Leitung gelegten Potentials ergibt.

Gemäß der Erfindung ist also eine monolithische IIOS-Gtruktur mit Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode und mit einer hochdotierten Kanalunterbreeherzone an der Oberfläche der IJOS- Struktur vorgesehen» Diese Kanalunterbrecherzone begrenzt und unterbricht parasitäre elektrische Leckpfade oder "Kanäle" zwischen benachbarten Transistoren und verhindert somit eine unerwünschte parasitäre MOS- Wirkung.

Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung iot die Kanalunterbrecherzone als integrierender Bestandteil von Quellen- oder Senkenzonen benachbarter Feldeffektransistoren

- 5 -» ausgebildet.

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ausgebL ■■>. t. Diese Kanalunter brecher zone "bildet dabei eine £'-insane läaesaverbindung für die Quellenöder Sfc....^ensonsn benachbarter Feldeffekttransistoren _t da sie als n⁺- Anreicherungszone zwischen dein ohtaschen Kontakt für die p« leitenden Quellen- und Senken— zoncn und einen n- leitenden geerdeten Substrat dient» Darüber hinaus erstreckt sich die n⁺- diffundierte Anreicherungszone unter MOS- letallisierungsraater und übt dabei die oben beschriebene Leckpfad- XJnterbrecherfunktion aus_o

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist an der Oberfläche der UOS- Struktur eine Schutzdiode vorgesehen, v/elche gleichzeitig mit der Diffusion von Quellen- und Senkenelektroden benachbarter Feldeffekttransistoren hergestellt wird. Die Durchbruchs spannung dieser Schutzdiode liegt unterhalb der Durchbruchsspannung des Oberflächenoxides, wodurch die Schutzdiode verhindert, daß übermäßig hohe Spannungen an der Oberflächenmetallisierung zu einem Durchbruch des Oberflächenoxides führ en->

tfeitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Er- jhreibung von Ausführungsbeispielen anhand der ..^ iren. Es zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer HOS-Struktur gemäß der Erfindung;

Figuren 2a und 2b Querschnitte längs der Linien A-A und B-B nach Figur 1₉ aus denen di e Kanalunterbrechsrione gemäß der Erfindung ersichtlich ist;

- 6 - Figur 3

Figur 3 ein Schaltbild, aus dem die Schaltungsverbindungen der integrierten Schaltung nach. Pigur ersichtlich sind; und

Figuren 4 Ms 9 die aufeinanderfolgenden Herstellungsocüritte bei aer Herstellung der Struktur naoh Figur 1, wobei diese Figuren Querscfanittsansichten längs der Linie C-C in Figur 1 sind.

Kurz gesagt ist die Erfindung auf eine MOS- Struktur und deren Herstellung gerichtet, wobei benachbarte Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode in Oberflächenbereichen eines Halbleiterkörpers hergestellt werden. Zwischen Quellen·* oder Senkenzonen eines Feldeffskttransistors und einer Steuerelektrode eines weiteren Feldeffekttransistors ist eine elektrische Leitung geschaltet. Wird an diese elektrische Leitung, d.h. an eine Iletallisiertrag, ein elektrisches Potential angelegt, so induziert dieses Potential parasitäre Leckstroapfade unter der Metallisierung, wodurch eine parasitäre UOS- Wirlomg in der HOS- Struktur hervorgerufen uird., Iia Bereich der Oberfläche der HOS-Struktur und unter der Iletallisierung ist jedoch eine Kanalunterbrecherzone vorgesehen, welche si« von einer Steuerelektrode eines Feldeffekttransist-x zu einer Quellen- oder Senkenelektrode einer "· ^_ ^ubarten Feldeffekttransistors erstreckt. Auf diese Weise werden alle unter der Hetallieierung induzierten parasitären Stroapfade durch die Kanalunterbrecherzone begrenzt und unterbrochen. FpIIs sieh das Oberflächen-lletallisierungsraster lediglich, von einer Quelle eines Steuer- oder Vorspannungspotentials zu Steuer elektroden von Feldeffekttransi otoren mit isolierter Steuerelektrode erstreckt, kann gemäß

der

der Erfindung gleichzeitig mit der Herstellung der Quellen- und Senkenzonon der Feldeffekttransistoren eine Schutzdiode hergestellt werden. Auf diese Weise iot an die Qberflächenmetaliisiex-üiig ein pn- übergang angekoppelt, welcher normalerweise in Sperrichtung vorgespannt ist. Diese Schutzdiode bricht bei übermüßig hohen Spannungen an der Metallisierung durch und schützt' damit die Oberflächenoxid se nicht gegen Zerstörung infolge von Überspannungen. Fallο es erwünscht ist, für Quellen- oder Senlcenzonen von benachbarten Feldeffekt transistor en eine gemeinsame Lias sever bindung vorzusehen, können die zuletzt genannten Zonen gemäß der Erfindung durch Eindiffusion eines ausgewählten Dotiorungsstoffee in die Halbleiterstruktur und in Teile der hochdotierten Kanalunterbrecherzone hörgeeteilt werden» Aufgrund dieser Herstellungsart kann die hochdotierte Kanalunterbrecherzone auch als Anreioherungszone zwischen der die Quelle oder Senke bedeckenden Lletallisierung, den Kanalunterbrecherzonen und dem benachbarten Substrat dienen_o

Im einzelnen zeigt Figur 1 eine Halbleiter struktur 'Ό, in der bei der Hersteilung einer monolithischen integrierten Schaltung mehrere Halbleiteranordnungen hergestellt werden können» Zur Erläutex-ung der Erfindung ist dabei lediglich eine einfache Schaltung dargestellt. Die Erfindung ist jedcoh nicht auf die speziell dargestellten Schaltung beschränkt; es können vielmehr in Abweichung von dem dargeotollten Beispiel tausende von Halbleiter element en in einer hoch komplexen monolithischen integrierten Schaltung hergestellt werden.

- 8 - Auf

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Auf Teilen der Oberfläche des Halbleiterkörpors 10 ist ein passiviarender Isolabionsüberzug 11, beispielsweise aus Siliziumdioxid hergestellt» Auf die Oxidoberfiäche sind uötalliBiör-üiigBGCliichteu 12 und 14 aufgebracht, welche elektrische Verbindungen zu den im Halbleiterkörper 10 hergestellten Elementen darstellen. Im Halbleiterkörper 10 ist ein erster Feldeffekttransistor mit in den Körper 10 eindiffundierter Quellenzone 18 und Senkenzone 22 vorgesehen_p wobei sich eine Kanalzone 20 zwischen Quellen- und Senkenzone 18 bzw· 22 befindet. Ein zweiter Feldeffekttransistor- mit Quellen- bzw<> Senkenzone 24 bzw« und einer dazwischenliegenden Kanalzone 26 liegt benachbart zum ersten Feldeffekttransistor, wobei eine Kanaluntorbreoherzone 25 zwischen den Quellenzonen 18 und 24 des ereten und zweiten Feldeffekttransistors vorgesehen ist. Diese Kanalunterbrecherzone liegt unter der Oxidschicht 13 und dem Lletallisierungsraster 12« Sie dient zur Unterbrechung von Kanälen oder Oberflächen- Inversionszonen unter der Oxidschicht und erstreckt sich entweder von der Quellenzone 18 oder der Senkenzone 22 des ersten Feldeffekttransistors zur Senkenzone 16 des zweiten Feldeffekttransistors. Wäre die Kanalunterbrecherzone 25 nicht vorhanden, so würde ein an die Metallisierung 12, einen Senkenansohluß 28 des zweiten Feldeffekttransistors und an eine steuerelektrode 38 des ersten Feldeff.-gkttransißtors angelegtes Potential den Leitfähigkeitstyp an der Oberfläche des Halbleiterkörpers 10 invertieren, wodurch ein Leckkanal zwischen der Senkenzone 16 des zweiten Feldeffekttransistors und der Quellen- und Senkenzone 18 und 22 des ersten Feldeffekttransistors gebildet würde. Dieser parasitäre •Kanal oder Leckpfad (welcher den gleichen Leitfähigkeitstyp wie die Quellen- und Senkenzonen haben würde in Kombination mit der kapazitiven

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Kopplung

Kopplung zwischen den Senkenansehluß 28 und der Quellen- und Senkenzone 18 und 22 zu einer parasitären LlOS- V/irkune in dor nono Ii thi sehen Schaltung führ en * tfürde die Steuerelektrode 38 des ersten Feldeffekttransiotoro nicht teilweise über der Quellen- und Senkenzone 18 und 22 liegen, so würde diese parasitäre MOS- Wirkung nicht auftreten« Aufgrund der für eine richtige IiOS- Wirkung erforderlichen Steuere lektro dengeoaetx-ie würde jedochg wie vorstehend beschrieben, diese* parasitäre Kanal unter der Oxid?- sohioht auftreten«

Yfird eine übermäßig hohe Spannung an die Hetallleitung 12 angelegt, v/ie dies beispielsweise durch eine Ausbildung eines sehr hohen elektrostatischen Potentials der Fall sein kann, so bricht ein pnübergang A3 zwischen dem Substrat 10 und der Senkenzone 16 bei einer Spannung durch, welche wesentlich kleiner als die Durchbruchsspannung des Steuerelektrodenoxides 11 des MOS- Feldeffekttransistors in einer richtig ausgelegten und hergestellten Struktur ist. Daher stellt.der direkte Anschluß 28 der Senkenzone 16 sicher, daß das Oberfläohenoxid 11 oder 13 nicht durch an die Metallverbindung 12 angelegte übermäßige Spannungen zerstört wird. Diese Durchbruchsspannung des pn- Übergangs 43 kann im typischen Fall beispielsweise in der Größenordnung von 80 Volt liegen, während die Oxid- Durchbruchsspannung im typischen Fall in der Größenordnung von 110 Volt liegte

Die beschriebenen Verbindungen der beiden Feldeffekttransistoren sind in integrierten MOS-» Schaltungen

fiebräuchlic h» - 10 -

gebräuchlich. Die beiden Quellenzonen 18 und 24 sind über tiinen ohmsohen pn- Übergangs- KurzpohlußkontrJct 34 vnd über die nieder ohmige, hochdotierte SanslissiertrsclisrsosiS 25 an teo geerdete Substrat geschaltet. Die Senkenzone 16 iet-direkt an die Steuerelektrode 38 des ersten Feldeffekttransistors angeschaltet, welcher im typischen Fall als Pufferverstärker für den zweiten Feldeffekttransistor dient. Diese Schaltungsverbindung wird im folgenden anhand von Figur 3 noch genauer erläutert«

Falls es erwünscht ist, noch weitere Schaltungen und Elemente im Halbleitersubstrat 10 herzustellen und dabei keine direkte Verbindung zwischen einer aktiven Zone eines Feldeffekttransistors in diesen Schaltungen und einer Quelle eines Steuer- oder Vorspannungspotentials vorhanden sein soll, so muß am elektrischen Eingang dor Schaltung eine Schutzdiode vorhanden sein, um einen Durchbruch und eine Zerstörung des Oxides aufgrund von übermäßigen Spannungen an der lletallisierungsschicht zu verhindern« Es sei beispielsweise angenoranen, daß es erwünscht ist, weitere (nicht dargestellte) Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode herzustellen und die Steuer Potentiale von einer Klenme 17 über die MetallisLerun/issohicht an ein Paar von getrennten Steuerleitungen oderElektroden 48 und 50 zu koppeln« Dieae Steuer leitungen und 50 liegen über dem die Kanalzonem. der Feldeffekttransistoren überdeckenden Oxid und koppeln elektrische Signale als Funktion eines an die Klemme 1? gegebenen Steuerpotentials an die Transistoren. Ist jedoch ein pn- Übergang 19 einer Schutzdiode 21 nicht vorhanden, so würde eine an der Hetalleitung liegende übermäßige Spannung zu einem Durchbrach

- 11 - des

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des Steuerelektrodenoxides führen.» Diese Durehbruchsspannung liegt im typischen Fall in der Größenordnung von 110 Volt, Wird gleichzeitig mit den vor beschriebenen Quellen- und Senkendiffusionen H., T*_f 22 und 24 ein weiterer Diffüoionuvorgang dtrr ih^s führt _g ^so kann unter der Oxidschicht 11 und der Metallisierung 14 der pn- Übergang 19 der Schutzdiode hergestellt v/erden, welche unter Noraalbedingungen in Sperrichtung betrieben wird« Wird eine übermäßige Spannung an die Iietallisierung 14 gegeben, so bricht der pn- Übergang bei einer Spannung in der Größenordnung von 80 Volt durch, welcher unterhalb dem Wert von 110 Volt der Durchbruchsspannung des Oxides liegt₀ Die Durchbruohsspannung des pn- Überganges 19 kann natürlich nach Maßgabe des Wertes des spezifischen Widerstandes dos Substrats 10 festgelegt werden* LIit zunehmendem spezifischen Widerstand nimmt die Durchbruchsspannung des pn- Übergangs 19 zu«

Im oberen Teil der Struktur nach Figur 1 ist weiterhin ein Paar von (nicht dargestellten) Unterbroolierkaniilen vorgesehen^ welche unoer ausgesparten Oxidbereichen 52 und 54 liegen» Diese Kanalunterbrecherzonen üben die gleiche Funktion \le die vorbeschriebene Kanalunterbrocherzons 25 aua₉ d.h., sie verhindern unter den ausgesparten Oxidbereichen 52 und 54 dio Induzierung von parasitären Lecks tr oopf ade; unter dem die Leitungen und 50 umfassenden LIetallisierungsraster 14o

Die Figuren 2a und 2b zeigen im Querschnitt die Kanalunterbrecherzone 25 in llelation zum Substrat 10 und zu den Oxid- und MetalIisierungsschichten 11 und 12 im oben beschriebenen Sinne«

Figur 3 zeigt eine typische Feldeffekttransistor-Sehaltung, in der ein erster Feldeffekttransistor 35 nit ieolierter Steuerelektrode als Paffer- Ausgangsverstärker für einen zweiten Feldeffekttransistor 31 sit isolierter Steuerelektrode geschaltet ist. Entsprechende Elenente der Figuren 1 und 3 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei ein in einer gestrichelten linie eingefaßter Block 23 nach !Figur die an die Leitung 12.angeschlossene monolithische Schaltung nach Figur 1 darstellt«

Bei Abwesenheit des Unterbrecherkanals 25 würde zwischen der Senkenelektrode 40 des ersten Feldeffekttransistors und der Senkenelektrode 28 des zweiten Feldeffekt- ' transistors 31 ein parasitäres MOS- Element 60 vorhanden sein. Ein parasitärer Kanal 56 des Elementes würde dabei durch ein elektrisches Potential an der Metallisierung induziert, wie dies oben beschrieben wurde. Dabei würde die über einen Seil der Senkenzone 22 (Figur 1) liegende Metallisierung 12 die parasitäre II0S- Wirkung herbeiführen.

Entsprechend würde ein parasitärer Kanal 58 zwischen dem Quellenanschluß 34 des ersten Feldeffekttransistors und der Senkenelektrode 28 des aweiten Feldeffekttransistors induziert, wobei die über einen Teil der Quellenzone 18 (Figur 1) liegende Metallisierung die parasitäre HOS- Wirkung herbeiführen würde. Diese parasitären IIOS- !Transistoren 60 und 62 sind jedoch» wie oben beschrieben in der Schaltung nach Figur 3 aufgrund der Kanalbegrenzerwirlnrng der in Figur 1 dargestellten Zone 25 nicht vorhanden«

Die Quellenzonen 18 und 24 des ersten und zweiten Feldeffekttransistors 35 und 31 vxA die

« '?3 - Eanalunterbreeherzone

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25 sinä über einen Substratwiders'l ~nd <.7 an eine gemeinsame Uasseverbindung angeschaltet:~ ,nie gemeinsame Oberfläohenelektrode 34 ist di\·---Jt an die Zonen 18, 24 und 25 angeschaltet, tsis ais *, xsehen diesen Zonen vorhandenen pn- ttbergi-tnge im vorbeschriebenen Sinne kurzzuschließen«

Die Schaltung 23 nach Figur 3 kann im Rahmen der Erfindung an weitere Feldeffekttransistoren, wie beispielsweise Feldeffekttra? Istoren 64 und 66 mit isolierter Steuerelektrode, in einer Vielzahl von verschiedenen Sehaltungsvarianten angeschaltet werden· In diesea Zusammenhang ist zu bemerken, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die spezielle Schaltung nach Kigur 3 oder aie monolithische Strulsrbur nach Figur 1 beschränkt ist.

Im folgenden vrird nur. anhand der Figuren 4 bis 9 ein neues "Verfahren gemäß der Erfindung beschrieben. Zunächst wird auf die Oberfläche eines n- leitenden Halbleiterkb'rpers 10 unter Anwendung an sich bekannter Oxidairionstechniken eine erste Schicht aus SiIiziuctdioxid aufgebracht oder aufgewachsene Danach wird für einen nachfolgenden Diffusionsschritt in der Oxidschicht 68 ein Fenster 70 hergestellt. Durch an sich bekannte Diffusi onstechnil:en wird mittels 3elektiyer Diffusion eines n- dotierenden Stoffes durch dao Fenster 70 (Figur 5) die hochdotierte η - leitende Kanalunterbrecheraone 25 hergestellt· Entweder während der Diffusion der Zone 25 oder nach diosem Diffusionsschritt wird über den.Fenster 70 auf der Oberfläche des Ealbleiterkörpors 10 eine weitere Oxidschicht 72 gebildet«

- 14 - Es

Eo ist in der flalbleitcrteehnik an sich bekannt_f daß durch die Aufbringung zusätzlichen Oxide die gesamte Oxiddicke auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers 10 zunimmt. Um die Differenzen in den Oxiddicken, welche über den eici"Inen Oberflächenbereichen des Halbleiterkörpers 10 liegen, anzudeuten, wird jeder erneute Oxidationsschritt als Bildung einer zusätzlichen Oxidschicht dargestellt, um das Anwachsen der Gesamtoxiddicke auf der Oberfläche zu erläutern. Jede im Verlaufe des Verfahrens nachfolgend hergestellte Schicht wird bei der folgenden FigurenbeSchreibung als oberste Schicht bezeichnet«

Gemäß Figur 6 werden in der Oberflächenoxid schicht Fenster 74, 76, 78 und 80 hergestellt. Diese Fenster können getrennte Fenster oder kontinuierliche kreisförmige Fenster sein, was von den verwendeten Fotomaskenrastern abhängt· Diese Fenster werd&n mittels an sich bekannter Fotolackverfahren hergestellt, welche für sich nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.

Uach Herstellung der Fenster 74-_f 76, 78 und 80 in der Oxidschicht wird durch diese Ferster zur Bildung der Quellenzonen 18 und 24 sowie der Senkenzonen 16 und 22 des ersten und zweiten Feldeffekttransisi»^ mit isolierter Steuerelektrode ein p- Leiinmg erzeugender Dotierungsstoff diffundiert. Die Fr·¹ «_'... und 78 sind ausreichend groß ausgebildet, so daß der Dotierungectoff bei der Herstellung der Quellenzonen und 24 lateral in die Kanalunterbreeherzone 25 eindringt und mit dieser getrennte pn- Übergänge bildet, welche nachfolgend durch die Oberflächenmetallisierung 34 (Figur 9) kurzgeschlossen werden. Die hochdotierte Kanalunterbrecherzone 25 bildet somit eine n⁺-

- 15 — Anr eiche rungszone

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Anreicherungszone zwischen der OberfläohenmGtallisierung und dem geerdeten Substrat 10»'Sodann wird die Oberfläche des Halbleiterkörpers 10 erneut oxidiert, um die Dicke des Oberflächenoxids durch eine Schicht zu verdicken, wie dies in Figur 7 dargestellt ist₀

Stand der Herstellung der "beschriebenen monolithischen LIOS- Struktur wird es notwendig,, das über den Kanalzonen ^U und 26 der Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode liegende Oxid zu entfernen, um ein neues Kanal- oder Steuerelektrodenoxid vorgegebener Dicke herzustellen« Dies erfolgt dadurchß daß in der Oxidschicht nach Figur ein Schnitt durchgeführt wird, um das über den Kanalzonen 20 und 26 der beiden Feldeffekttransistoren nit isolierter Steuerelektrode liegende Oxid zu entfernen ο Naoh dem Entfernen des auf diesen Kanalzonen vorhandenen Oxids wird ein erneuter Oxidauf vie. ehe achritt vor genommen ₉ um auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers 10 eine neue Steuerelektroden-Oxidschioht 76 herzustellen« Die Dicke dieser Oxidschicht 76 kann als Funktion des gewünschten ÜbertraguncGfaktors η eines speziellen Feldeffekttransistors mit isolierter Steuerelektrode genau festgelegt werden«

Nach der Herstellung dieser neuen Oxidschicht 76 werden Teile des ül * den Senkenzonen 16 und 22 liegenden Oberfläche^oxides entfernt, um die Her·*· stellung von Senkenelektroden 28 und 24 zu ermöglichen. Die vorbeochriebene großflächige Elektrode 34 wird sodann über den Quellenzonen 18 und 24 und der Kanalunter brecher z,·tie 25 aufgebracht ₉ um einen gemeinsamen Anschluß für diese Zonen zu schaffen₀

- 16 - Das

Das obon iir Verbindung mit den Figuren 4 bis 9 beschriebene Verfahren umfaßt nicht die Herstellung der Schutzdiode 21 nach Figur 1„ Es ist jedoch ohne v/eitores ersichtlich, daß die Eindiffusion der Zone in die Struktur 10 zur Bildung des pn- Übergangs 19 der Schutzdiode gleichzeitig mit der Herstellung der Quellen- und Senkenzonen 16, 18, 22 und 24 im oben beschriebenen Sinne erfolgen bann.

Bei der erfindungsgemäß hergestellten monolithischen MOS- Struktur wird durch die Kanalunterbrecherzone nicht nur eine parasitäre MOS- Wirkung innerhalb der Struktur vermieden, sondern die Kanalunterbrecherzone dient auch als eine gemeinsame Schaltverbindung für benachbarte Feldeffekttransistoren. Darüber hinaus ist in neuartiger Weise eine Schutzdiode unter den Lietallisierungsraster vorgesehen, welche verhindert, daß hohe Spannungen das Oberflächenoxid der MOS-Struktur zerstören.

Die Erfindung ist dabei nicht auf die im vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen beschränkt,, Beispielsweise ist die lage der Kanalunterbrecherzone 25 nicht auf eine spezielle Stelle in der MOS« Struktur beschränkt,, Diese Kanalunterbrecherzone 25 kann an irgendeiner Stelle innerhalb der IIOS- Struktur vorgesehen werden_p um die vorerwähnte parasitäre IiOS- Wirkung zu eliminieren„ Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten p- Elemente beschränkt, d„h_o ' es können sowohl n- Kanalelemente als auch p- Kanalelenente in der oben beschriebenen HOS- Struktur hergestellt werden«»

- 17 - Darüberliinaus

Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die spezielle beschriebene Folge von Herstellungsschritten nach den Figuren 4 his 9 beschränkt. Beispielsweise können die Quellen- und Senkenzonen der FeIdcxf elrfc translator en zunächst im. Hai"blei-fcerkörper 10 hergestellt werden» wonach sodann erst die Kanal-» Unterbrecherzone 25 hergestellt wird,,

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die vorliegende Erfindung eine Uetalloxid- Halbleiteranordnung (MOS-Anordnung) sowie ein Verfahren zur Herstellung von monolithischen integrierten Feldeffekttransistor-Schaltungen betrifft= Dabei werden wenigstens zwei räumlich getrennte Feldeffekttransistor- Zonen in der Struktur hergestellt, wobei jede parasitäre UOS- Wirkung zwischen den Zonen eliminiert ist. Eine elektrische Leitung schafft einen ohmschen Kontakt zu einer dieser Zonen und erstreckt sioa. über einen Isolationsüberzug, welcher die andere Zone bedeckt« Wenn an die Leitung ein elektrisches Potential gegeben wird, so wird unter ihr an der Oberfläche der LIOS- Struktur ein Leckstrompfad oder - Kanal induziert, welcher zu einer unerwünschten parasitären HOS- Wirkung führte Zur Unterbrechung dieses Leckpfados und zur Vermeidung einer parasitären KOS— Wirkung in der Struktur ist unter der elektrischen leitung an der Oberfläche der MOS- Struktur eine hochdotierte Karalunter brecher zone vorgesehen·, In vorteilhafter Weise kann die hochdotierte Kanalunterbrecherzone benachbart zu den und als integrierender Bestandteil der Quellen- oder Senkenzonen benachbarter Feldeffekttransistoren in der Halbleiterstruktur hergestellt werden. Auf dies* Weise kann die Kanalunterbreche rzone als gemeinsame ohmsehe Anreichungs— zone für diese Quellen— oder Senkenzone:a dienen«

Claims (1)

1. MlOOG-360

   SCHUTZANSPRÜCHE

   1, Metalloxid- Halbleiteranordnung mit mehreren in integrierter Schaltung verbundenen Feldeffekttrans ist or en „ dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper (10) mit einer ersten und zweiten Zone eines Leitungstyps (16 18) vorgesehen ist, an die elektrische Signale ank ppelbar sind, daß die zweite Zone (18) einen integrierenden Bestandteil eines ersten Feldeffekttransistors (18, 20, 22) und die erste Zone (i6) einen integrierenden Bestandteil eines zweiten Feldeffekttransistors (16, 26, 24) bildet, daß die zweite Zone (18) wenigstens zum Teil einen Isolationsüberzug.(11, 13) aufweist, daß die erste und zweite Zone (16, 18) durch eine einheitliche über den Isolationsüberzug (11, 13) liegende elektrische Leitung (12) kapazitiv gekoppelt sind, und daß unter der einheitliehen elektrischen Leitung (12) eine Kanalunterbrecherzone (255 des anderen Leitungstypa vorgesehen ist, die zur Vermeidung einer parasitären Feldeffekttransistor- Wirkung einen parasitären, einen Leckpfad nahe der Oberfläche des Halbleiterkörpers bildenden Kanal des einen Leitung3type unter der Leitung (12) unterbricht, welcher sich aufgrund eines an die elektrische Leitung (12) gelegten Potentials ergibt.

   2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite auf dem Isolationsüberzug (11, 13) aufgebrachte und an einem weiteren Feldeffekttranoistör Id Halbleiterkörper (¹O) angekoppelte elektrische Leitung (14) und durch eine unter der zweiten elektrischen Leitung (14) angeordnete Schutzdiode (19, 21) mit einer im Vergleich zur Durchbruch3spannung

   «19- des

   701Α7043Λ7.70

   ■: ■'■■!

   dec IsolationsÜber2mgee (11, 13) kleineren Durchbruche spannung zum Schutz des Isolationstibcrzuges gegen übermäßig hohe Durchbruchsspannungeno

   Halbleiteranordnung naoh Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte» zur zweiten Zone (18) benachbart angeordnete Zone (20) vorgesehen ict_t die mit der zweiten Zone (1S) einen Teil des ersten Feldeffekttransistors (18, 20, 22) bildet, und daß die elektrische Leitung (12) über der zweiten und dritten Zone (18, 20) liegt und zur Ankopplung von elektrischen Signalen an den er crt en Feldeffekttransistor (18, 20, 22) dient«

   Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Zone (20) dem Kanal und die zweite Zone (18) die O'ellen- oder Senkenzone des ersten Feldeffekttransistors (18, 20, 22) bilden und daß das zur Induzierung eines parasitären Leckpfadas zwischen der erS^-J:en und zweiten Zone (16, 18) führende elektrische Potential an der Leitung (12) zur Modulation des Kanals (20) des ersten Feldeffekttransistors dient«

   5ο Halbleiteranordnung nach einem der Anspräche 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Fotozone (22) vorgesehen ist, die einen integrierenden Bf τ -anateil des ersten Feldeffekttransistors ('ίθ, 20, 22) darstellt, und daß die Fotozone (22) in Bezug auf die zweite Zone (18) die andere Zone car Quellen- oder Senkenzone des ersten Feldeffekttransistors bildet«

   6. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine fünfte Zone (24) zusammen mit der ersten Zone (16) einen Teil des zweiten Feldeffekttransistors (16, 26, 24·) bilden, daß

   - 20 - die

   70147043817.70 ~

   die Kanalunterbrecherzone (25) benachbart zu und als integrierender Bestandteil der zweiten und fünften Zone (18„ 24) vorgesehen iat, wodurch die zv/eite und fünfte Zone an ein gemeinsames elektrisches Potential angekoppelt sind, und daß die Kanalunterbrecherzone (25) zwischen der ersten Zone (16) sowie de> zweiten und vierten Zone (18, 22) angeordnet ist_e wodurch die Ausbildung parasitürer LeckstroGipfade zwischen der ersten und zweiten Zone (16p 18) und der ersten und vierten Zone (16, 22) vermieden werden,,

   Halbleiteranordnung naoh einem der Ansprüche 1 bis 6, daduroh gekennzeichnet„ daß eine zwischen der ersten und fünften Zone (16, 24) angeordnete, den Kanal des zweiten Feldeffekttransistors (16_# 26» 24)bildende sechste Zone (26) des einen Leitungstyps vorgesehen ist«,

   7f 14704 3 t 7.78