DE1764056C2

DE1764056C2 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1764056C2
Application number: DE1764056A
Authority: DE
Inventors: Donald Lee Poughkeepsie N.Y. Klein
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1967-03-27
Filing date: 1968-03-27
Publication date: 1984-02-16
Also published as: DE1764056B1; SE364142B; NL6804240A; GB1219986A; BE712551A; NL151839B; US3475234A; FR1559352A

Description

wobei auf dem Halbleiterkörper die Isolierschicht und auf dieser die Siliciumschicht gebildet werden und letztere durch eine Ätzbehandlung ausgeformt und dann als Maske bei der Ausbildung der Diffusionszone verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß

— die Isolierschicht aufgebaut wird aus einer unteren Siliciumdioxid-Teilschicht (13) auf dem Halbleiterkörper (10), einer Siliciumnitrid-Teilschicht (14) auf der Siliciumdioxid-Teilschicht und einer oberen Siliciumdioxid-Teilschicht (15) auf der Siliciumnitrid-Teilschicht,

— in der oberen Siliciumdioxid-Teilschicht vor dem Aufbringen der Siliciumschicht (16) durch Ätzung mit einem die Siliciumnitrid-Teilschicht nicht wesentlich angreifenden Ätzmittel eine kanalartige Ausnehmung (22) gebildet wird,

— dann die Siliciumschicht (16) auf die gesamte Oberfläche aufgebracht und anschließend innerhalb der kanalartigen Ausnehmung unter Freilegung der darunter befindlichen Siliciumnitrid-Teilschicht teilweise ausgeätzt wird, so daß ein Abschnitt der Siliciumschicht bestehen bleibt, der

sich streifenförmig über einen wesentlichen Teil der Längsausdehnung dieser Ausnehmung erstreckt,

mit Abstand von den Seitenkanten der kanalartigen Ausnehmung angeordnet ist und
die benachbarte obere Siliciumdioxid-Teilschicht (15) wenigstens an einem Ende überlappt,

— anschließend der frei liegende und die Diffusionszone bestimmende Abschnitt der Siliciumnitrid- und der unteren Siliciumdioxid-Teilschicht unter Verwendung der ausgeformten Siliciumschicht als Ätzmaske ausgeätzt werden,

— zum Ausbilden der Diffusionszone Fremdstoffe in den nunmehr frei liegenden Abschnitt des Halbleiterkörpers diffundiert werden,

— gleichzeitig oder anschließend die Siliciumschicht durch Diffundieren von Fremdstoffen in den leitenden Zustand übergeführt wird und

— in gleichzeitiger Anwendung der Verfahrensschritte auf eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen die Siliciumschicht für Verbindungsleitungen zwischen mindestens zwei Halbleiterbauelementen eingesetzt und hierzu selektiv ausgeätzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

— die Ausätzung des zu entfernenden Teils der Siliciumschicht (16) innerhalb der kanalartiger; Ausnehmung (22) durchgeführt wird mit Hilfe einer auf fotografischem Wege hergestellten Maske (21), die eine öffnung breiter als die kanalartige Ausnehmung aufweist und damit auch die Ränder der kanalartigen Ausnehmung einer Nachätzung unterworfen werden, so daß der streifenförmige Abschnitt der Siliciumschicht in der kanalartigen Ausnehmung unabhängig von einer Lageabweichung dieser Maske stets mittig ausgerichtet ist

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausätzen der oberen Siliciumdioxid-Teilschicht (15) ohne wesentlichen Angriff an der darunter liegenden Siliciumnitrid-Teilschicht (14) Ammoniumbifluorid verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich längs der Kante der kanalartigen Ausnehmung erstreckende Zone zur Verbindung mit den Diffusionszonen (11, 12) mit einem Metallüberzug versehen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Silicium bestehenden Verbindungsleitungen mit einem Metallüberzug versehen werden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Bei bestimmten Halbleiterbauelementen kommt es im Hinblick auf die Geringhaltung der Ausschußquote und auf die Zuverlässigkeit im Betrieb entscheidend auf die genaue Einhaltung vorgegebener Maßverhältnisse und gegenseitiger Ausrichtung der einzelnen Teile an. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Gate-Elektrode eines Feldeffekttransistors, die einen genau einzuhaltenden (vertikalen) Abstand von der Source- und der Drainzone und eine ebenso genaue Ausrichtung gegenüber diesen Zonen bei geringfügigem und gleichfalls genau einzuhaltenden (seitlichen) Überlappungsgrad haben soll. Bei Nichterfüllung dieser Genauigkeitsforderungen kommt es unvermeidlich zu unerwünschten Schwankungen in den Betriebskenngrößen und zu hohen Ausschußquoten. Man muß sich hierbei auch vergegenwärtigen, daß im Zuge der Mikrominiaturisierung integrierter Halbleiterschaltungen Tausende solcher Bauelemente (z. B. Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate — sog. IGFETs) gleichzeitig auf einem Halbleiterchip hergestellt werden und die angesprochenen Forderungen an die Gate-Elektrode bei einem jeden dieser Bauelemente bzw. Transistoren zu erfüllen sind. Entsprechendes gilt auch für andere Schaltungselemente mit einem Aufbau vom Typ Metall-Isolierstoff-Halbleiter(MIS-Elemente).
Als Beispiel für letztere seien eltktrooptische Anordnungen genannt, die für die Funktion eines Bildaufnahmeelementes in Betracht kommen und größere Anzahlen von lichtempfindlichen Dioden mit Diffusionssperrschicht aufweisen, welch letztere durch einen Isolierfilm

abgeschirmt bzw. abgedeckt ist Eine auf diesem Isolierfilm angeordnete Metallschicht hat hier die vorteilhafte Funktion der Ableitung von elektrischen Ladungen von der Isoüeroberfläche. Diesen und anderen Halbleiteranordnungen ist gemeinsam die Bildung eines Halbleiterkörpers mit einer dotierten Diffusionszone sowie mit einer auf bestimmten Abschnitten des Halbleiterkörpers angebrachten Isolierschicht und mit einer metallischen oder sonstigen Leitschicht, die wenigstens einen Teil der Isolierschicht bedeckt

Beispielsweise erfolgte der bisher übliche Aufbau eines IGFETs durch Eindiffusion der Source- und Drainzonen, gefolgt vom Anbringen des Gate über dem Kanalgebiet Damit das gesamte Kanalgebiet durch das dem Gate zugeführte Signal moduliert werden kann, muß das Gate die Source- und Drainzone um einen Betrag überlappen, wie sich dieser aus der Maskenausrichtungstoleranz ergibt Diese relativ große Überlappung liefert unerwünschte parasitäre Kapazitäten zwischen Source und Gate und Drain und Gate und steht überdies einer weiteren Miniaturisierung entgegen. Zur Beseitigung dieser Ausrichtschwierigkeiten ist es durch den veröffentlichten Kurzbericht über einen Vortrag von Dill et al. auf dem »I.E.E.E. Electron Devices Meeting« in Washington D.C. am 28. Oktober 1966 bekannt, die Source- und Drainzone unter Verwendung des Gate selber als Maske für den Kanal zu erzeugen, um so das Gate-Ausrichtungsproblem zu beseitigen und parasitäre Gate-Kapazitäten zu verringern. Nach einer ersten Alternative soll dabei mit Ionenimplantation zur Ausbildung von Source und Drain gearbeitet werden, hierzu wird eine Gateelektrode aus Metall vor der Ausbildung von Source und Drain erzeugt. Das Metallgate wirkt dann während der Implantation als Maske gegen eine Dotierung der unter dem Gate liegenden Kanalzone. Es werden also die Source- und Drainübergänge automatisch für eine minimale Gate/Source- und Gate/Drainüberlappung plaziert Diese Methode ist jedoch nur in Verbindung mit Ionenimplantation wegen der diesem Dotierungsverfahren eigenen niedrigen Verfahrens-Temperatur anwendbar. Bei einer Ausbildung von Source und Drain im Diffusionsdotierverfahren wären nämlich die hierfür erforderlichen Temperaturen viel zu hoch, die Gate-Metallisierung würde schmelzen, dabei zu einzelnen Perlen schrumpfen, und könnte nicht länger als Maske wirken. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeit wird deshalb in dem Kurzbericht als zweite Alternative angegeben, das Metallgate durch e^;ne Schicht aus polykristallinem Silicium zu ersetzen, so daß dann auch herkömmliche Diffusionstechnik angewandt werden könne.

Aufgabe der Erfindung ist es, das im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Herstellungsverfahren für eine Halbleiteranordnung so weiterzubilden, daß Elektroden und Signalleitungen so einfach wie möglich gehalten werden können, um dadurch die Ausbeute erhöhen und die Kosten senken zu können, für bessere Stabilität der solcherart hergestellten Bauelemente gesorgt wird sowie unerwünscht viel Oberflächenzustände im Halbleiterkörper oder oft zu hohe Betriebs-Schwellenwertspannungen vermieden werden.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalskombination gelöst.

Es ergibt sich, daß bei der Herstellung der Diffusionszonen im Halbleiterkörper die an sich ausgesprochen schlecht leitende Polysiliciumschicht so gut leitfähig wird, daß eine gesonderte Metallisierung der Polysiliciumleitschicht überflüssig wird und darüber hinaus diese Schicht auch zur Ausformung erforderlicher Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Schaltungselementen einer integrierten Schaltung benutzt werden kann. Diese Metallisierung kann daher weitgehend e>ngespart werden. Aus IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 9, Nr. 7, 1966, Seiten 922 und 923 ist es an sich bekannt, stark dotiertes Polysilicium für vergrabene Leiterstrecken in monolithisch integrierten Schaltungen

ίο zu verwenden.

Da erfindungsgemäß weiterhin die Isolierschicht zunächst aus einer unteren SiO2-Teilsschicht, gefolgt von einer Siliciumnitrid(Si3N4)-Teilschicht und einer oberen SiO2-Teilschicht aufgebaut wird, ergibt sich der Vorteil, daß die Siliciumnitridschicht in zweierlei Hinsicht ausgenutzt werden kann. Sie dient bei der Ausformung der das Halbleiterbauelement, z. B. einen FET, aufnehmenden kanalartigen Ausnehmung zunächst als Ätzstoppschicht; die Dreierschichtfolge kann daher ohne Unterbrechung in derselben Reaktionskammer lediglich durch entsprechende Änderung der Reaktionsgasatmosphäre vorab aufgebaut werden, wodurch die Gefahr, daß Verunreinigungen eingeschleppt werden, vermieden und die Herstellung vereinfacht wird, weil sowohl die üblicherweise dünne Isolierschicht unterhalb der Elektrode als auch der umgebende üblicherweise viel dickere sog. Feldoxidbelag in einem Durchgang erzeugt werden können. Die Siiliciumnitridschicht dient zugleich aber auch in an sich bekannter Weise als Diffusionssperrschicht gegen Verunreinigungen (Alkali-Ionen) und vermag den Felddurchgriff zu vergrößern, was im Falle eines FETs eine Herabsetzung der oft unerwünscht hohen Gateschwellenwertspannung ermöglicht. Außerdem eröffnet die untere SiO2-Teilsschicht die Möglichkeit, Oberflächenzustände des Halbleiterkörpers einfach dadurch gering zu halten, daß diese SiO2-Schicht durch thermische Oxidierung des Halbleitermaterials selber erzeugt werden kann, so daß schließlich eine absolut einwandfreie Halbleiteroberfläche unter der SiO2-Schicht erhalten wird.

Um jede Ausrichtschwierigkeiten der Siliciumelektrode innerhalb dtr kanalartigen Ausnehmung zu vermeiden, wird zweckmäßig weiterhin wie nach Anspruch 2 gearbeitet, also die Ausätzung des zu entfernenden Teils der Siliciumschicht innerhalb der kanalartigen Ausnehmung mit Hilfe einer auf fotografischem Wege hergestellten Maske durchgeführt, die eine breitere Öffnung als die kanalartige Ausnehmung aufweist. Es werden damit auch die Ränder der kanalartgigen Ausnehmung einer Nachätzung unterworfen, so daß der streifenförmige Abschnitt der Siliciumschicht in der kanalartigen Ausnehmung unabhängig von einer Lageabweichung dieser Maske stets mittig ausgerichtet ist.
Die Erfindung wird weiter an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in den Zeichnungen veranschauchlicht ist. Hierin zeigt

F i g. 1 eine Schrägansicht eines im Verfahren nach der Erfindung hergestellten Feldeffekttransistors als Teil einer Halbleiteranordnung mit einer Mehrzahl von Halbleiterbauelementen und

Fig.2 eine schematische Darstellung der aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte zur Herstellung des Feldeffekttransistors nach Fig. 1.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Halbleiterbauelement handelt es sich um einen Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate, wobei nachstehend Gate, Source und Drain dieses Feldeffekttransistors als Steuerelektrode, Quelle bzw. Senke bezeichnet sind. Aufbau und Herstel-

lung dieses Feldeffekttransistors sollen nun als typisches Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert werden. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindungsleitungen zwischen Halbleiterbauelementen sind dabei nur als Ausschlußleitungen dargestellt.

Gemäß F t g. 1 ist als Grundlage der Anordnung ein Halbleiterkörper 10 aus p-!eitendem Silicium mit n-leitenden Diffusionszonen 11 und 32 vorgesehen. Hierüber ist eine erste Schicht 13 aus Siliciumdioxid mit einer Stärke in der Größenordnung von 60 nm aufgebracht. Über dieser Oxidschicht liegt eine Isolierteilschicht 14 aus Silliciumnitrid in einer Stärke von etwa 40 nm. Eine weitere stärkere Isolierteilschicht 15 (1000 nm) aus Siliciumoxid bedeckt die vorgenannte Nitridschicht. Hierüber iiegt eine Schicht 16 aus polykristallinen! Silicium, welche auch eine mit 17 bezeichnete Steuerelektrode bildet Weiter ist ein Quellenelektrodenanschluß 18 und ein Senkenelektrodenanschluß 19 sowie ein Steuerelektrodenanschluß 20 vorhanden. Bei diesen Anschlüssen handelt es sich um stärkere Metallelemente.

Bei der dargestellten Anordnung bietet die Steuerelektrode 17 das wesentlichste Herstellungsproblem. Die Teilisolierschicht 14 muß nämlich im Bereich der Steuerelektrode die von den Diffusionszonen 11 und 12 gebildeten Quellen- und Senken-Grenzschichten überlappen, während die darüberliegende Leitschicht in ihrer Ausdehnung ohne Überlappung und Verkürzung der Diffusionszonen mit der Isolierschicht zusammenfallen muß. Gemäß üblicher Verfahrensweise wird die Leitschicht in Form einer Metallschicht nach der Diffusion auf die Isolierschicht 14 aufgedampft Hierbei kann die Metallschicht verständlicherweise wegen der schädlichen Auswirkungen der Anwesenheit von Metall bei der Hochtemperaturdiffusion nicht vor dem Diffusionsschritt aufgebracht werden. Andererseits macht die Aufbringung der Leitschicht in einem von der Diffusion getrennten Arbeitsschritt eine Zwischenoxydation sowie einen Maskierungs- und Ätzschritt zur Erfüllung der Genauigkeitsanforderungen sowie eine weitere Maskierung zur Bestimmung des auszuätzenden Abschnitts der aufgebrachten Metallschicht notwendig. Diese zusätzlichen Maskierungs- und Ätzvorgänge rufen eine unerwünschte Erhöhung der Grenzschicht- sowie Eingangskapazitäten und damit eine entsprechende Herabsetzung der oberen Grenzfrequenz hervor. Bei Feldelektransistoren der angegebenen Art und Größe stößt die genaue Ausrichtung der Masken über der gesamten Anordnung, die, wie erwähnt, zur Vermeidung unzulässiger Überlappungen erforderlich ist, in vielen Fällen auf unüberwindbare Schwierigkeiten.

Nach dem Ausführungsbeispiei wird über der isolierschicht eine Schicht 16 aus polykristallinem Silicium aufgebracht und das Diffusions-Flächenmuster mittels Ausätzens durch beide Schichten gebildet Die Diffusionszonen werden dabei in üblicher Weise hergestellt Während der Diffusion wird die Silliciumschicht ferner derart mit Fremdstoffen dotiert daß sich eine für die Funktion als Leitschicht auf der Steuerelektrodenanordnung ausreichende elektrische Leitfähigkeit ergibt Hierbei kommt es erfindungsgemäß wesentlich darauf an, daß die Schicht 16 während der Bildung der Diffusionszonen bereits an Ort und Stelle vorhanden ist und als Diffusionsmaske wirkend die genaue gegenseitige Ausrichtung der drei Schichten sichert

Die Aufeinanderfolge der verschiedenen Arbeitsschritte des beanspruchten Herstellungsverfahrens für den Feldeffekt-Transistor gemäß F i g. 1 wird nun an Hand von F i g. 2 näher erläutert.

Der als Grundlage dienende Halbleiterkörper 10 besteht aus einkristallinem Silicium in (lll)-Orientierung, der nach dem Schneiden und Läppen mit einer Mischung aus jodgesättigter Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Essigsäure poliert wird. Die Siliciumdioxidschicht 13 wird in einer Dampfatmosphäre bei 1050⁰C gezüchtet. Die Schichtstärke beträgt zwischen 10 und einigen 100 nm. Bei einer Vorrichtung der dargestellten

ίο Art ist jedoch eine Schichtstärke von 20 bis 100 nm besonders vorteilhaft. Für die Schicht 13 kommen auch andere geeignete oder übliche Aufbringungsverfahren in Betracht, z. B. die Zersetzung von Tetraäthoxisilan oder durch Plasmaentladung. Durch Dampfoxydation gezüchtete Schichten dürften für Anordnungen der dargestellten Art jedoch besonders zweckmäßig sein. Diese oder ähnliche Verfahren bilden den Arbeitsschritt 1 gemäß F i g. 2.
Im zweiten Arbeitsschritt gemäß F i g. 2 wird die SiIiciumnitridschicht 14 über der Oxidschicht 13 aufgebracht, und zwar z. B. durch pyrolytische Zerlegung von Silan und Ammoniak bei etwa 1000⁰C. Auch hier können statt dessen bekannte, mit Plasmaentladung arbeitende Verfahren angewendet werden.

Die Stärke der Schicht 14 ist mit derjenigen der Schicht 13 vergleichbar. Beide Schichten bilden zusammen eine Zwischenschicht des Feldeffekttransistors. Die Gesamtstärke dieser beiden Schichten liegt vorzugsweise in einem Bereich von 40 bis 400 nm Feldeffekttransistören. Es hat sich herausgestellt daß die Anwendung von kombinierten Siliciumdioxid-Siliciumnitrid-Schichten die elektrischen Eigenschaften der Steuerelektrode durch Herabsetzung der Schwellspannung und Stabilitätsverbesserung günstig beeinflußt

Die stärkere, im Arbeitsschritt 3 aufgebrachte und im Beispielsfall aus Siliciumdioxid bestehende Schicht 15 bildet eine elektrisch isolierende Oberfläche zur Aufnahme von Leitelementen und sorgt für eine Verminderung der parasitären Kapazitäten. Im Beispielsfall beträgt die Stärke der Schicht 15 etwa 1000 nm. Die Herstellung kann z. B. durch Zerlegung von Tetraäthoxisilan bei 550⁰C erfolgen. Bei einer solchen Temperatur ist eine Behandlungsdauer von etwa 7,5 Stunden zum Abscheiden der Schicht erforderlich. Hinsichtlich des hier angewendeten Verfahrens bestehen keine kritischen Einschränkungen. Da die Schicht 15 im wesentlichen nur eine Abstandsfunktion erfüllt, ist die Schichtstärke ebenfalls wenig kritisch. In der Praxis wird ein Mindestwert von 200 nm kaum unterschritten werden, während ein sinnvoller Höchstwert bei 4 bis 5 · 10~³ mm liegt

Die Zusammensetzung der Schichten 14 und 15 ist nicht nur nach Isoliercigcnschaften, sondern vor allem auch nach den chemischen Eigenschaften hinsichtlich der Ätzung ausgewählt Eine aus Siliciumdioxid beste-

hende Schicht 15 kann mit einem Ätzmittel entfernt werden, welches das Siliciumnitrid der Schicht 14 nicht wesentlich angreift Letztere wirkt somit als räumliche

Begrenzung für den Ätzvorgang.

Im Arbeitsschritt 4 wird die Siliciumdioxidschicht 15 in üblicher Weise auf photographischem Wege mit einer Maske 25 versehen. Eine geeignete Maskenflüssigkeit wird z. B. mittels einer Spritze auf den mit einer Drehzahl von 15 000 min-' rotierenden Halbleiterkörper in einer gleichmäßigen Stärke von 0,65 · 10~³mm aufgebracht und anschließend 20 Minuten bei 80⁰C in einer Stickstoffatmosphäre von 0,5 bar getrocknet Die so erhaltene Maskenschicht wird in engem Kontakt mit einer vorgesehenen Belichtungsmaske hoher Auflösung ge-

halten und mit kollimiertem Ultraviolettlicht bestrahlt. Anschließend wird das Negativbild entwickelt, gespült und in Aceton gehärtet. Nach einer Wärmebehandlung von 20 Minuten bei 120⁰C in einer Stickstoffatmosphäre ist der Halbleiterkörper fertig zur Ätzung.

Im Arbeitsschritt 5 wird das Siliciumdioxid der zu entfernenden Schichtabschnitte mittels Ammoniumbifluorid ausgeätzt. Da das Siliciumnitrid der Schicht 14 diesem Ätzmittel widersteht, findet die Ätzung an der Oberfläche der Schicht 14 ihr Ende. Das Verhältnis der Ätzgeschwindigkeiten bezüglich beider Schichtstoffe liegt bei dem genannten Ätzmittel über 10:1. Für die vorliegenden Zwecke sind Ätzmittel mit einem Verhältnis der Ätzgeschwindigkeiten von mehr als 5 :1 ausreichend. Die somit erzielte selbsttätige Begrenzung des Ätzvorganges, die einen weiteren Vorteil darstellt, läßt sich in entsprechender Weise auch mit anderen Schichtstoffen verwirklichen. Nach dem Ätzvorgang wird die Maske 25 entfernt.

Im Arbeitsschritt 6 wird die Siliciumschicht 16 über die gesamte Oberfläche aufgebracht, und zwar z. B. mittels eines üblichen Aufdampfverfahrens, durch pyrolytische Zerlegung von SiCU und H2, durch Aufsprühen mittels Kathodenentladung od. dgl.

Im Arbeitsschritt 7 wird eine zweite Photomaske 21 aufgebracht und mit dieser die Siliciumschicht 16 geätzt, wozu ein Verfahren der vorerwähnten Art angewendet werden kann. Der danach verbleibende Teil der Schicht 16 wird anschließend als Diffusionsmaske zur Bestimmung der Flächenabschnitte der Quellenelektrode, der Senkenelektrode und der Steuerelektrode verwendet. Die Ätzung der Siliciumschicht 16 erfolgt mit einer Mischung voi. jodgesättigter Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Essigsäure. In diesem und dem folgenden Arbeitsschritt wird die geometrische Struktur der Steuerelektrode 17 bestimmt bzw. gebildet. Hierbei besteht ein wesentliches Merkmal darin, daß die zweite Photomaske 21 zum Ätzen der Steuerelektrode keiner hochgenauen Ausrichtung bedarf. Im wesentlichen ist nur dafür zu sorgen, daß der die Steuerelektrode bestimmende Teil der Maske 21 innerhalb der kanalartigen Ausnehmung 22 der Siliciumdioxidschicht 15 liegt (siehe Arbeitsschritt 5). Im Arbeitschritt 7 gemäß F i g. 2 ist die Maske 21 mit einer deutlichen Lageabweichung dargestellt, um die unkritische Ausrichtung zu veranschaulichen.

Die Steuerelektrode 17 kommt zwangsläufig in ihre endgültige, nur durch die Maske 21 bzw. deren Mittelabschnitt bestimmte Lage innerhalb der ebenfalls durch die Maske 21 bestimmten kanalartigen Ausnehmung 22 der Schicht 15. Dies ist dadurch bedingt, daß die gegenüber der im Arbeitsschritt 5 erzeugten Ausnehmung der Schicht 15 größere, endgültige Breite dieser Ausnehmung 22 der Schicht 15 zusammen mit der Lage und Ausdehnung der Steuerelektrode 17 durch die Maske 21 bestimmt ist

Im Arbeitsschritt 7 werden gleichzeitig in nicht näher dargestellter Weise auch die Anschlüsse der Quellen-, Senken- und Steuerelektrode sowie die Schaltverbindungen durch Ätzung gebildet Abschließend wird die Maske 21 entfernt

Im Arbeitsschritt 8 wird das nach der Ätzung im Arbeitsschritt 7 frei liegende Siliciumdioxid der Schicht 15 mit Ammoniumbifluorid ausgeätzt

Im Arbeitsschritt 9 wird das frei liegende Siliciumnitrid der Schicht 14 mit heißer Phosphorsäure ausgeätzt, welche die anderen Schichten nicht wesentlich angreift Das darunterliegende Siliciumdioxid der Schicht 13 wird mit Ammoniumbifluorid entfernt, wodurch die Oberfläche des Halbleiterkörpers 10 im Bereich zwischen der Steuerelektrode 17 und den Rändern der kanalartigen Ausnehmung 22 in den darüberliegenden Schichten 13 bis 16 freigelegt wird.

Im Arbeitsschritt 10 werden die Diffusionszonen 11 und 12 nach einem üblichen Verfahren in den_Halbleiterkörper eingebracht. Da dieser Diffusionsvorgang nach der endgültigen Ausbildung der Steuerelektrode durchgeführt wird, ist die Einhaltung hoher Genauigkeit in der Überlappung zwischen diesen Diffusionszonen und den entsprechenden Grenzschichten einerseits und den Rändern der Steuerelektrode andererseits gewährleistet. Gleichzeitig wird die oberste Siliciumschicht 16 durch Diffusion auf den gewünschten Wert des Quadrat-Flächenwiderstandes von z. B. 10 Ohm dotiert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 handelt es sich, wie erwähnt, um einen p-leitenden Silicium-Halbleiterkörper mit η-leitender Quellen- und Senkenelektrode. Hierzu inverse Halbleiteranordnungen sind ebenfalls herstellbar, wobei ein η-leitender Halbleiterkörper und ein p-leitender Fremdstoff wie Bor an Stelle eines η-leitenden Fremdstoffs wie dem üblichen Phosphor verwendet wird.

Nach den beschriebenen Photomaskierungs- und Ätzvorgängen erfolgt mit entsprechender weiterer Photomaskierung und Ätzung die Herstellung der Anschlüsse 18, 19 und 20 (s. Fig. 1) mit entsprechendem Metallauftrag. Die oberste Siliciumschicht ist zwar selbst leitend, stärkere Metallüberzüge aus Gold oder Aluminium verbessern jedoch die elektrischen Verbindungen wesentlich. Das Vorhandensein einer dementsprechend doppelten Leitverbindung verringert außerdem die Ausfallquote im Fall von Unterbrechungen oder Leitfähigkeitsverminderungen in einer von beiden Schichten. Außerdem wurde gefunden, daß die elektrischen Eigenschaften der so hergestellten Halbleiteranordnungen durch Wärmebehandlung in einer Wasserstoffatmosphäre von wenigstens 300⁰C bei einer Einwirkdauer von mindestens einer Stunde wesentlich verbessert werden können. Dieses Ausglühen sollte vor dem Metallauftrag durchgeführt werden.

Im vorliegenden Verfahren wurden Feldeffektransistoren mit η-Kanal wie auch mit p-Kanal hergestellt.

Die einzelnen Feldeffektransistoren wurden hinsichtlich ihrer Kenndaten durchgemessen, nämlich hinsichtlich der Oberflächen-Ladungsträgerdichte unterhalb der Steuerelektrode, der Schwellspannung, der Steuersteilheit und der wirksamen Ladungsträgerbeweglichkeit.

Für die n- wie auch die p-Kanal-Transistoren wurde im Beispielsfall ein vergleichsweise großflächiger, rechteckförmiger Aufbau gewählt. Die Abmessungen der Steuerelektrode betrugen 0,025 · 0,2 mm, diejenigen der Quellen- und Senkenelektrode 0.1 ■ 0,2 mm. Die n-Kanal-Transistoren wurden aus p-leitendem, (lll)-orientiertem Silicium mit einer spezifischen Leitfähigkeit von 1,3 Ohm · cm, die p-Kanal-Transistoren aus η-leitendem, ebenfalls (1 Umorientiertem Silicium mit einer spezifischen Leitfähigkeit von 0,8 Ohm · cm hergestellt Die Isolierung an der Steuerelektrode bestand aus einer Siliciumdioxidschicht von 60 nm und einer Siliciumnitridschicht von 40 nm Stärke. Die Tiefe der durch Diffusion hergestellten Quellen- und Senken-Grenzschichten betrug 2 · ΙΟ-³ mm mit einer Oberflächen-Ladungsträgerkonzentration von mehr als 10¹⁹ Atomen pro cm² für die n- und p-Diffusion. Die aufgedampfte Siliciumschicht hatte eine Stärke von 500 nm. Nach der Diffusion betrug der Quadrat-Flächenwider-

stand dieser Schicht etwa 10 Ohm.

Die Kenndaten dieser Transistoren sind denjenigen von nach üblichen Verfahren hergestellten Transistoren entsprechender Art gleichwertig.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit

— einem Silicium-Halbleiterkörper,

— einer Diffusionszone im Halbleiterkörper, die gegenüber diesem den entgegengesetzten Leitungstyp aufweist, und

— einer Isolierschicht nebst einer darüber liegenden ausgeformten Leitschicht in Form einer (polykristallinen) Siliciumschicht, die auf dem Halbleiterkörper in genau einzuhaltendem (vertikalen) Abstand von der Diffusionszone und ebensolcher (seitlicher) Überlappung mit der Diffusionszone aufgebracht sind,