DE2441432B2 - Verfahren zur Herstellung eines VMOS-Transistors - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines VMOS-Transistors wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben.
Ein derartiges Verfahren ist in der GB-PS 12 48 051 w
beschrieben. Dabei wird von einem Subsvratkörper eines ersten Leitungstyps ausgegangen. Dieser Substratkörper bildet später die Source des fertigen
VMOS-Transistors. Auf dem Substratkörper wird epitaktisch eine Schicht des entgegengesetzten Leitungstyps abgeschieden, die als Basisschicht des
VMOS-Transistors bezeichnet wird. In diese epitaktische Schicht wird von der Oberfläche her eine Zone des
ersten Leitungstyps als Drainzone eindiffundiert. Dann wird die V-förmige Nut eingebracht und es werden die >
<> Gate-Isolierschicht und die Metallisierungen des Gates und der Anschlüsse hergestellt. Die Basisschicht des
VMOS-Transistors weist eine einheitliche Dotierung auf. Die Kapazität zwischen Drainzone und Basisschicht
ist relativ groß. v,
Aus »Mikroelektronik 4«, Vorträge zum 4. Mikroelektronik-Kongreß in München vom 9. bis 11.
November 1970, R. Oldenbourg Verlag München-Wien 1971, Seiten 102 bis 128, ist ein VMOS-Transistor
bekannt, bei dem in einem p- oder π-Substrat eine stark t>o
η-dotierte Zone als Drainzone, darüber eine Basisschicht aus einer jr-Schicht und einer p-Schicht und eine
in die p-Schicht eingelassene η-Zone als Sourcezone angeordnet sind. Eine V-förmige Nut erstreckt sich von
der Oberfläche bis in die jr-Basisschicht. In der Nut ist die Halbleiteroberfläche von der Gate-Isolierung und
der Gate-Elektrode bedeckt. Das Herstellungsverfahren für den VMOS-Transistor ist nicht angegeben. Die
Drainzone dieses VMOS-Transistors hat eine hohe Kapazität gegenüber dem Substrat.
In der DE-AS 11 41 724 ist ein Herstellungsverfahren
für einen PN-Übergang angegeben, bei dem eine Ausdiffusion von Dotierungsstoff aus dem Substratkörper eine Dotierung einer Basiszone erzeugt. Dabei
steigt die Leitfähigkeit in dieser Zone in Richtung auf das Substrat hin von einem kleineren Wert beginnend
an. Zu VMOS-Transistoren und deren Herstellungsprobleme ist dort nichts enthalten.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für einen VMOS-Feldeffekttransistor anzugeben,
das mit geringem Herstellungsaufwand einen VMOS-Transistor geringer Größe und mit niedriger Drain-Kapazität liefert, wobei mit dem entsprechend ausgewählten Verfahren auch die Herstellung einer Reihe von
VMOS-Transistoren mit gemeinsamem Source und von VMOS-Transistoren einer »NOR«-Logikschaltung mit
mehreren Gates problemlos möglich sein soll.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1
angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten
Merkmale gelöst.
Bei einem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten VMOS-Transistor grenzt die stark dotierte Drainzone nun an die schwach dotierte π-Basisschicht, so daß die Kapazität der Drainzone gegenüber
dem Rest des Transistors klein ist.
Weitere Erläuterungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung in Verbindung mit den Figuren; es
zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch einen bekannten VMOS-Transistor;
Fig.2 einen Schnitt durch VMOS-Transistoren. die
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind; i
Fig.3 die verschiedenen Hauptschritte des erfindungsgemäßen
Verfahrens und
Fig.4 schematisch eine nach der Erfindung hergestellte
»NOR«-Logikschaltung mit gemeinsamer Source. U)
Fig.2 zeigt ein Halbleiter-Bauelement in einem
Halbleiterchip mit mehreren VMOS-Transistoren 12a, 126 und 12c Die Transistoren 12 sind auf der N-Ieitend
dotierten gemeinsamer; Source 14 aufgebaut, die der Substratkörper des Halbleiterchips sein kann. Eine
P-dotierte Basisschicht 16 ist unmittelbar oberhalb der gemeinsamen Source 14 ausgebildet. Eine Raumladungs-
oder Drift-Schicht 18 überdeckt die Basisschicht 16. N-dotierte Drain-Gebiete 20 sind von der Oberfläche
22 des Halbleiterchips in die Drift-chicht 18 eindiffundiert. Der Rest der Oberfläche 22 ist P-dotiert,
so daß damit eine Kanalstoppschicht 23 gebildet ist, um ein Oberflächen-Siliziumoxyd daran zu hindern, eine
leitende Inversionsschicht in der Driftschicht 18 zu bilden. In dem Halbleiterchip ist eine V-förmige Nut 24 >->
vorgesehen, die das Draingebiet 20, die Driftschicht 18, die Basisschicht 16 durchdringt und zu einem Anteil in
den Substratkörper 14 hineinreicht. Die V-förmige Nut
24 legt die Kante 25 der Basisschicht 16 zur Bildung des Gate frei. Ein Siliziumdioxydfilm 26 mit für das Gate m
passender Dicke ist innerhalb der V-förmigen Nut 24 vorgesehen. Darüber ist Leitermaterial als Gate-Elektrode
28 aufgebracht. Auf der Oberfläche 22 des Halbleiterchip ist eine Schicht 30 aus Siliziumdioxyd
vorgesehen. Eine Kontaktöffnung 32 ist eingeätzt, um π einen elektrischen Kontakt zum Drain-Gebiet 20 zu
schaffen. Die Zuleitung 34 zur Gate-Elektrode 28 und die Zuleitung 36 zum Drain-Gebiet 20 sind auf dem
Siliziumdioxyd 30 gebildet, um den Transistor 12 in geeigneter Weise in eine elektrische Schaltung einzubauen.
Vorzugsweise liegt der Substratkörper 14 als gemeinsame Source an Masse und ist in elektrischer
Verbindung mit der Basisschicht 16 und der Driftschicht 18, wie dies mit 38 angedeutet ist. Eine Siliziumnitrid-Sperrschicht
40 kann auf der Oberfläche der Silizium- 4> dioxyd-Schicht 30 vorgesehen sein. Im gewöhnlichen
Betrieb liegt die Source 14 an Masse und an die Zuleitung 36 zum Drain-Gebiet 20 und an die Zuleitung
34 zur Gate-EIekti ode 28 werden positive Spannungen
angelegt. Die positive Spannung an der Gate-Elektrode >o
28 induziert eine N-leitende Inversionsschicht in der P-dotierten Basisschicht 16 entlang der Kante 25.
Elektronen fließen dann von der Source 14 längs der Inversionsschicht entlang der Oberfläche 26 über die
ladungsträgerverarmte Drift-Schicht 18 zum Drain-Ge- γ-,
biet 20. Eine positive Gate-Spannung sorgt also dafür, daß Strom zwischen Source 14 und Drain-Gebiet 20
fließt. Im logischen Sinne verhält sich das Bauelement 12 wie ein spannungsgesteuerter Schalter. Die geineinsame
Source bzw. der Substratkörper 14 ist üblicherweise e>o zwischen etwa 1017 und etwa 5 χ ΙΟ19 N-dotiert.
Antimon wird als Dotiermittel bevorzugt, weil es einen kleineren Diffusionskoeffizienten hat und bei epitaktischem
Niederschlag geringe Autodotierung zeigt. Andere N-Dotierungen, wie Phosphor und Arsen,
können ebenfalls Verwendet werden. Selbstverständlich
können Dotierungsgrade unterhalb des angegebenen üblichen Bereiches Verwendet werden. Bei niedrigeren
Dotierungen macht sich jedoch der Ausbreitungswiderstand im Substratkörper 14 stärker bemerkbar. Es
können auch höhere Dotierungen als der angegebene Bereich verwendet werden, in diesem Falle wird die
Autodotierung stärker merkbar. Der Substratkörper 14 hat üblicherweise eine Dicke von 100 bis 250 um, was für
mechanische Stabilität des Halbleiterchips ausreicht Wenn ein anderes Substrat verwendet wird, beispielsweise
dielektrischer isolierender Saphir mit darauf befindlichem Silizium, kann der Substratkörper 14 auch
beträchtlich dünner sein. Die Basisschicht 16 hat üblicherweise eine Dicke von 1 μπι oder weniger. Es ist
erwünscht, eine dünne Basisschicht 16 vorzusehen, weil die Verstärkung des Transistors 12 umgekehrt proportional
der Dicke der Basisschicht 16 ist Bei extrem geringen Dicken verschlechtert sich das Verhältnis
zwischen Verstärkung und Dicke und ein Durchbruch zwischen Source und Drain kann schon bei niedrigen
Spannungen erfolgen. Als Dotierung für die Basisschicht 16 wird Bor bevorzugt, mit einer Konzentration von
etwa 5 χ 10". Die Dicke der Drift-Schicht 18 beträgt üblicherweise 0,5 bis 1 μηι. Diese Schicht ist schwach mit
Bor dotiert, um einen Widerstand von 5 bis etwa 20 Ohm · cm zu erreichen. Geringere Dotierungslconzentrationen
können verwendet werden. Sie erhöhen jedoch den Widerstand der Drift-Schicht 18, so daß
parasitäre Reihenwiderstände entstehen, die das Logikverhalten bei niedrigem Pegel verschlechtern. Der
Zweck der Driftschicht 18 besteht darin zu verhindern, daß die gesamte Spannung zwischen Source und Drain
an der Basis-Schicht 16 abfällt, so daß die Basis-Schicht t6 dünner gemacht werden kann, ohne daß elektrischer
Durchbruch auftritt. Das Drain-Gebiet 20 hat üblicherweise eine Dicke von 0,5 bis etwa 1 μπι und einen
Gradienten der Dotierung, wobei die Dotierungskonzentration an der Oberfläche 22 gleich der Grenze der
Löslichkeit im Festkörper ist. Viele N-leitende Dotierungsstoffe sind für die Drainregion 20 brauchbar. Als
N-Dotierung werden Phosphor und Arsen wegen ihrer hohen Löslichkeit im Silizium im festen Zustand
bevorzugt.
Die V-förmige Nut 24 wird in den Halbleiterchip eingeätzt, wobei übliche Silizium-Ätztechniken verwendet
werden, die z. B. beschrieben sind in »Anisotropie Etching of Silicon«, Journal of Applied Physics, Band 40,
Nr. 11 (1965), Seiten 4569 bis 4574 und »A Water Amine
Complexing Agent System for Etching Silicon«, Journal of the Electromechanical Society, Solid State Science
(1967), Seiten 965 bis 970. Die V-Form wird durch das speziell ausgewählte Ätzmittel und die Kristallorientierung
des Siliziums des Halbleiterchips hervorgerufen. Anisotrope Ätzmittel haben eine kleine Ätzrate in
(lll)-Ebenen und eine große Ätzrate in (lOO)-Ebenen.
Die Tiefe der Nut, d. h. die endgültige Lage des Scheitels 39 der V-förmigen Nut wird durch die Abmessungen der
Oberfläche oder Ätz-Öffnung festgelegt. Das Siliziumdioxyd 26 des Gate ist üblicherweise 50 bis 100 nm dick.
Ein dünner Film wird hier bevorzugt, weil die Verstärkung des Transistors 12 umgekehrt proportional
der Dicke der Siliziumdioxid-Schicht 26 des Gate ist. Die Verwendung dünnerer Gate-Oxyde läßt kleine
Löcher, genannt Pinholes, auftreten, die zu verringerter Ausbeute führen. Dickere Gate-Oxyd-Schichten können
verwendet werden, wenn eine Verschlechterung der Verstärkung in Kauf genommen wird. Die Gate-Elektrode
28 hat üblicherweise eine Dicke von 100 bis 700 nm und besteht aus hoch-N-dotiertem Polysilizium,
das vorzugsweise bis zum Grenzwert bzw. entartet
dotiert ist. Dotiertes Polysilizium wird für die Gate-Elektrode 28 bevorzugt, nämlich hauptsächlich deshalb,
weil die Gate-Oxyd-Schicht 26 unmittelbar nach der Bildung durch Polysilizium abgedeckt werden kann,
während dann, wenn die Gate-Elektrode 28 ein Metall ist, ein photolithographischer Schritt zwischengeschaltet
werden muß, um die Kontaktöffnung 32 zu ätzen. Darüber hinaus bilden Gate-Elektroden aus Polysilizium
einen Verunreinigungsschutz, was bei Gate-Elektroden aus Aluminium oder anderen Metallen nicht der Fall
ist. Metalle wie Aluminium können auf die Siliziumdioxyd-Schicht 26 des Gate aufgedampft werden und
wirken als Zuleitung zur Gate-Elektrode 28. Eine Stoppschicht 40 aus Siliziumnitrid ist üblicherweise 10
bis lOOnm dick. Dünnere Stoppschichten können verwendet werden, aber dann wird die Schicht 40
weniger undurchlässig gegen Verunreinigungen. Dickere Schichten können ebenfalls verwendet werden, sind
jedoch schwierig zu ätzen.
Fig. 3 zeigt die Zustände des Halbleilerchips nach
Beendigung eines jeden der wichtigen Schritte A bis D. die in den folgenden Tabellen A bis E beschrieben sind.
Fig.3 zeigt die Herstellungsschritte zur Herstellung der Transistoren 12. Jede Tabelle zeigt einige Alternativen
zur Verwirklichung des zugehörigen Hauptschrittes und jeder Tabelle folgen Arbeitsanweisungen hinsichtlich
eines jeden Unterschrittes innerhalb dieses Hauptschrittes.
Schritt Λ:
Vorbereitung des Substrats
Alternative A-I
Hpitaktisch-
DifTusion
(a) Herstellen eines N-dotierten Substratkörpers 14
(b) P-Üiltusion oder -Ionenimplantation
Alternative Λ-2
Doppelt dotierter
Substratkörper
Doppelt dotierter
Substratkörper
(a) Herstellen eines
N- und P-dotiertcn
Substratkörpers 14
N- und P-dotiertcn
Substratkörpers 14
(c) epitaktisches Wachsen der Drift-Schicht
(d) Ausdiffusion von P zur Bildung der P-Schicht
Fig.3A ergibt nach Beendigung des Schrittes A einen Halbleiterchip mit dem Substratkörper 14, der Basis-Schicht 16 und der Drift-Schicht 18.
A-Ia: Ausgangsmaterial ist mit Antimon dotiertes t,o
(100)-SiIiziuni mit 0,01 Ohm · cm Widerstand.
A-2a: Ausgangsmaterial ist das gleiche wie in A-Ia, das
jedoch ebenfalls mit Bor auf 1017 Atome/cm3
dotiert ist
A-Ib: Übliche Festkörper-Bordiffusion erfolgt durch bs
die Reaktion von B2H6 und Sauerstoff in einer
Stickstoffatmosphäre. Der Flächenwiderstand nach dem Vorniederschlag beträgt 90 Ohm/D.
Der Wärmezyklus ist 30 min bei 9000C. Die
12500C
von 50 keV durchgeführt werden.
A-Ic: Üblicher epitaktischer Niederschlag erfolgt
durch Pyrolyse von S1H4 in Wasserstoff bei 10500C Die Wachstumsrate beträgt 0,25 um/Minute. Die epitaktische Driftschicht ist 3 μηι dick
und hat 20 Ohm · cm Widerstand.
A-Id: Ein Wärmeschritt der in einer Stickstoffatmosphäre ausgeführt wird. Die Zeit beträgt 30 min
bei 11000C
Schritt B:
Drain-Bildung:
Drain-Bildung:
Alternative B-I
Selektive Oxydicrung
Selektive Oxydicrung
(a) Aufwachsen temporärer
SiO.-Schicht
SiO.-Schicht
(b) Aufwachsen der temporären
SiiNj-Schicht
SiiNj-Schicht
Ic) Definieren der Drain-I lache durch Ätzen
(Drain-Maske)
(Drain-Maske)
(d) Bilden der Obcrflächcn-P-Schicht als Stoppschicht 23
(e) Ätzen einer Untcrschneidung
in SiO.-Schichl
in SiO.-Schichl
(D Bilden des FeId-SiO. 30
(g) Ätzen der temporären Si1N4-
und SiO.-Schicht
und SiO.-Schicht
Alternative B-2
Glatte DifTusion
Glatte DifTusion
(a) Bilden der P-Oberflächen-Schicht als Stoppschicht 23
(b) Bildendes FeId-SiO130
(C) Definieren der Drain-F-Iä:hc
20 (Drain-Maske)
(h) N* Drain-DifTusion
Fig.3B zeigt Chip mit Drain-Gebiet 20 und dem -,o
Feldoxid 30 nach Beendigung des Schrittes B.
B-Ia: Normales Aufwachsen eines thermischen Oxids
erfolgt in einer trocknen O2-. feuchten O2-.
trocknen Or Atmosphäre 10 min, 17 min, bzw. 10 min lang. Die Temperatur beträgt 950° C.
B-Ib: Ein normaler (epitaktischer) Niederschlag von
Siliziumnitrid erfolgt durch die Reaktion von SiH4 und NH3 bei 9500C in einer Wasserstoffatmosphäre. Die Wachstumsrate beträgt 20 mn/ «>
min.
B-Ic: Die normale Siliziumnitrid-Ätzung mit Phos phorsäure bei 180° C Die Ätzrate beträgt
lOnm/min. Gepufferte Fluorwasserstoffsäure
wird dazu verwendet Siliziumdioxyd zu ätzen, wobei das Siliziumnitrid als Maske dient
B-Id: Das Gleiche wie A-Ic: Die Diffusion erfolgt
30minbei900oC.
B-Ie: Gepufferte Fluorwasserstoffsäure wird als übli
ches Siliziumdioxidätzen mit einer Rate von 100 nm/min verwendet
B-If: Das Gleiche wie B-Ia: Mit einem Zyklus von
10 min, 7 Stunden, 10 min bei 950° C.
B-2c: Übliche Photolack-Technik mit gepufferter HF-Ätzung mit 10 nm/min (B-I e).
B-Ih: Normaler Vorniederschlag von Phosphor auf Silizium wird in einem Ofen -mit einer POCl3-Quelle zugeführt Der Zyklus beträgt 30 min bei
975°C
Die Diffusion kann auch von einer phosphordotierten Siliziumdioxydquelle durchgeführt werden. .
Schritt C:
Bilden der Nut:
Bilden der Nut:
Alternative C-I mit Sperrschicht und selbstjustiertem
Gate
(a) Bilden von permanentem SiO2 über Drain 20
(b) Bilden der Si3N4-Schicht
(Sperrschicht 40)
(Sperrschicht 40)
(c) Definieren der V-Nut- und Kontakt-Öffnungen 32 in Si3N4-Schicht (V-Nut-
und Kontakt-Maske)
(d) Bedecken der Kontakt- und Definieren derV-Nut-Öffnungen
in SiO2 (Kontaktmaske)
(e) Ätzen der V-Nut
(f) Ätzen des SiO2 zum Öffnen der
Kontakt- und Unterschneiden der V-Nut-Öffnung
(g) Entfernen der gezackten Kanten des Si3N4-Überhangs um
Nut herum
Alternative C-2 mit selbstjustierlem Gate
IO
Alternative C-3 ohne Sperrschicht
(a) Bilden von temporärem SiO, über Drain
(b) Definieren der V-Nut in temporärem SiO2
(c) Definieren der V-Nut-Öffnung in Si3N4-Schicht
(V-Nut-Maske)
(d) Definieren der V-Nut-Öffnung in SiO2
(e) Ätzen der V-Nut
(O Ätzen des SiO2
zum Unterschneiden
der V-N ut-Öffnung
der V-N ut-Öffnung
(g) Wegätzen von allem Si3N4
(e) Ätzen der V-Nut
(g) Entfernen des temporären SiO2 zur Beseitigung der
gezacKten Kanten des SiO2-Überhangs um Nut herum
Fig.3-C-1 zeigt Chip mit Nut 24
Fig.3-C-2 Fig.3-C-3
C-Ia: Das Gleiche wie B-Ia mit einem Zyklus 10 min,
min, 10 min bei 9000C. Diese Oxydation kann besser durch epitaktischen
Niederschlag von 400 nm Siliziumdioxyd durchgeführt werden. Die Bedingungen sind die
gleichen wie beim Siliziumnitrid-Niederschlag (Punkt 10), aber das dort verwendete NH3 wird
hier durch N2O ersetzt
C-3a: Das Gleichewie C-Ia.
C-Ib: Das Gleiche wie B-1 b. C-Ic: Das Gleiche wie B-Ia
00 C-2c: Das Gleiche wie B-Ic
C-Id: Das Gleiche wie B-Ih.
C-2d: Das Gleiche wie B-Ih.
C-3b: Das Gleiche wie B-Ih.
C-Ic: Das Gleiche wie B-Ια Die anisotrope Ätzung
65 wird 7 min lang in einer Lösung von 10 Vol.-%
N2H4 und 30% H2Obei 100°Cdurchgeführt
C-2c: Das Gleiche wie C-la
C-3c: Das Gleiche wie C-la
C-If: DasGleiche wie B-Ic,Zeit 10 min.
C-2f: Das Gleiche wie B-Ic.
Cig: DasGleiche wie B-Ic.
C-2g: DasGleiche wie B-Ic.
C-3g: Das Gleiche wie B-Ic.
Schritt D:
Gute-Bildung:
(;i> Gate-SiOi 26 aufwachsen
(b) Polysilizium niederschlagen
(c) Polysilizium 28 dotieren und oxidieren
(d) Gate-Polysilizium 28 definieren (Gate-Maske)
F i g. 3D zeigt den Chip mit Gate-Struktur 26 und 28.
D-a: Gleich wie B-Ia mit dem Zyklus 10 min, 10 min, 10 min bei 9500C.
-, D-b: Üblicher (eritaktischer) Niederschlag von Polysilizium
wird in einer Wasserstoffumgebung durch die Pyrolyse von SiH4 bei 950°C durchgeführt.
Die Wachstumsrate beträgt 0,1 μπι/πύη. Phosphordiffusion
erfolgt 15 min lang bei 9500C ίο (B-Ih).
D-c: Das Gleiche wie C-Ia. Zyklus 15 min bei 950°C.
Oxydation wie bei B-Ia. Zyklus 10 min, 10 min, 10 min bei 950° C. Der letzte lOminütige Zyklus
wird in trockenem Stickstoff im Gegensatz zu
ι■-, trockenem Sauerstoff durchgeführt.
D-d: Übliche Photolacktechniken definieren das Muster im Siliziumuioxyd auf dem roiysiiizium. Das
Polysilizium-Ätzmittel ist 10 Volumenteile auf 40 Gewichtsteile NH4F-Lösung auf ein Teil konzen-.'0
trierte Salpetersäure. Das definierte Oxyd dient
dazu, die Polysilizium-Ätzung zu maskieren.
Schritt E:
Bildung der Zuleitungen:
Alternative E-I
(a) Kontaktätzen für Weg A
und B (Kontaktmaske)
und B (Kontaktmaske)
Alternative E-2
(a) Kontaktätzen für Weg C
(b) Aluminiumaufdampfen
(c) Aluminium definieren (Zuleitungsmaske)
E-Ia: Das Gleiche wie B-Ic.
E-2a: Diese Siliziumätzung erfolgt unmaskiert in einer Lösung von 10 Volumenteüen H2O auf ein Teil
HF. Die Zeit beträgt drei Minuten mit einer Ätzrate von 300 nm.
E-Ib: Übliche Aluminiumaufdampfung von 1 μσι Star- so
ke.
E-Ic: Der photolithographische Schutz des Aluminiums
erfolgt mit üblichen Negativlack-Techniken. Das Aluminiumätzmittel enthält 16 Vulumenteile
H1PO4, ein Teil HNO3, und ein Teil H2O. Die
Älzrate beträgt 0,5 μπι/min.
F i g. 4A zeigt eine grundlegende »NOR«-Logikschaltung
mit zwei Eingangs-Gates, die von zwei V förmigen Nuten 24c gebildet werden, die durch das Drain-Gebiet t,o
20c eines einzelnen Transistors geätzt sind. Die Gates 28c haben ein gemeinsames Drain-Gebiet 20c und eine
gemeinsame Source 14c. Fig.4B zeigt ein Schaltbild
dieser NOR-Schaltung mit zwei Gates. Ein Eingangssignal an einem der Gates 28c schaltet den Transistor ein,
wobei Drain 20c zur gemeinsamen Source 14c »kurzgeschlossen« wird. Jede beliebige Anzahl von
Gates 28c kann im Transistor einfach dadurch gebildet werden, daß das Drain-Gebiet 20c länger oder breiter
gemacht wird, um dessen Fläche zu vergrößern, und noch mehr V-förmige Nuten 24c geätzt werden.
Eine Reihe von solchen NOR-Gattern mit η Eingängen kann alle Ausdrücke des Booleschen
Logiksystems liefern. Weiter werden in Decodierern des Typs »eins aus n« Bauelemente mit vielen Gates
benötigt Ein dreistelliger Binär-Decodierer erfordert acht NOR-Schaitungen mit drei Gates, und NOR-Schaltungen
mit vier Gates, wenn Vorkehrungen für Vorbereitung erforderlich sind. Ein zweipegeligei
Decodierer »eins von 256« erfordert 256 NOR-Schaltungen mit acht Eingängen.
Bei der NOR-Schaltung nach Fig.4 ist in der
Drift-Schicht 18c des Transistors 12 gerade unterhalb der Oberfläche 22c zwischen dem Drain-Gebiet 20c und
einer Kontaktöffnung 52 ein Lastwiderstand 50 gebildet Der Widerstand 50 kann dadurch gebildet werden, daß
Donatoren in die Drift-Schicht 18c implantiert werden, ehe das oberflächige Siliziumdioxyd 54 gebildet wird.
Ionen-implantierte Widerstände mit tausenden Ohm/D
können leicht hergestellt werden, im Gegensatz zu den typischen Drain-Widerständen von etwa 10 bis 50
Ohm/D. Statt dessen kann der Lastwiderstand 50 durch
Diffusion von N-Dotiermitteln gebildet werden. Vorzugsweise ist das Siliziumdioxyd 54 leicht N-dotiert. und
während des folgende* Diffüsionsschrittes diffundiert
das N-Dotiennittel in die Drift-Schicht 18c, um den Widerstand 50 zu bilden. Während des gleichen
Diffusionsschrittes kann Bor, das im Feldoxyd 30c enthalten ist in die Drift-Schicht 18c darunter
diffundiert werden, um die Kanalstoppschichten 23c zu bilden. Die Kontaktzone 52 kann N-dotiert werden und
gleichzeitig mit dem Drain-Gebiet 20c gebildet werden. Der Lastwiderstand kann auch ein Polysilizium- Widerstand sein (wie in Fig.2 dargestellt), wozu keine
Kontaktöffnung notwendig ist Eine Polysilizium-Leitung 58 wird auf der Sperrschicht 40 gebildet und mit
einer Isolierschicht 60 überzogen, die die Enden der
Leitung frei läßt Die freiliegenden Enden bilden gute
Ohm'sche Kontakte zur Drain-Zuleitung 36 sowie einer Spannungszuführungsleitung 62, die anschließend geformt werden.
Vorteile der Erfindung sind, daß erreicht ist daß ein
oberflächendiffundiertes Drain-Gebiet mit einer kleineren Grenzfläche zur Basis- und Drift-Schicht vorliegt
Die Verwendung einer gemeinsamen Source eliminiert einzelne Source-Zuleitungen und einzelne Anschlußkontakte. Auf der Oberfläche des Bauelementes ist
lediglich Raum für die Gate- und die Drain-Kontakte erforderlich. Deshalb können die Transistoren dichter
zusammengebracht werden, so daß sowohl die Kompaktheit als auch die Herstellungsausbeute anwachsen.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines VMOS-Transistors in einem Halbleiterchip mit mehreren Schich-
ten mit aufeinanderfolgend entgegengesetztem Leitungstyp, wobei von einem Substratkörper mit
einem Leitungstyp ausgegangen wird, auf dem man im Verfahrensverlauf eine Halbleiterschicht mit
entgegengesetztem Leitungstyp aufwachsen läßt und eine weitere Zone mit wiederum entgegengesetztem Leitungstyp erzeugt und wobei dann in
diese Zone, in die Halbleiterschicht und in den Substratkörper die V-förmige Nut des Transistors
eingebracht und die Gate-Isolierschicht und die π Metallisierungen des Gates und der Anschlüsse
aufgebracht werden, gekennzeichnet dadurch, daß der Substratkörper (14) sowohi mit
N-Dotierung als auch mit P-Dotierung versehen
wird, daß man erst dann die Halbleiterschicht (16,18)
als Driftschicht (18) mit jt-Dotierung auf dem
Substratkörper (14) epitaktisch aufwachsen läßt, daß man dann eine für einen anderen Transistoraufbau
an sich bekannte Ausdiffusion durchführt, wobei hier damit eine P-dotierte Zone (16) zwischen dem ü
Substratkörper (14) und der ^-dotierten Driftschicht (18) in der Halbleiterschicht erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch Y, gekennzeichnet dadurch, daß der mit N-Dotierung und mit
P-Dotierung versehene Substratkörper (14) dadurch hergestellt worden ist, daß man in den zunächst
N-dotierten Substratkörper (14) P-Dotierung einbringt
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die P-Dotierung durch Eindiffusion
vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß Bor unter Verwendung von BjH6 und
Sauerstoff in einer Stickstoffatmosphäre in den Substratkörper (14) eingebracht wird und die
Ausdiffusion bei 1100° C für 30 min in Stickstoffatmosphäre durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die P-Dotierung des Substratkörpers
mit Ionenimplantation durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dotierung des
zunächst N-dotierten Substratkörpers Antimon verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Bor implantiert wird.
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