DE2638867A1

DE2638867A1 - Verfahren zum herstellen eines selbstleitenden mos-feldeffekttransistors

Info

Publication number: DE2638867A1
Application number: DE19762638867
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Phys Ott
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-08-28
Filing date: 1976-08-28
Publication date: 1978-03-02

Description

Verfahren @m Herstellen eines
selbstleitenden ;40S-Feideffektrans istors Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum erstellen eines selbstleitenden MÜS-Feldeffekttransistors. Derartige Feldeffekt transistoren vom sogenannten "Verarmungstyp" weisen bereits ohne Steuerspannung einen leitenden Kanal auf.
Er entsteht beispielsweise dadurch, daß man die in der Oxydschicht über dem Kanalbereich stets bereits vorhandenen Ladungen wirksam werden läßt. Sie verursachen schon bei einer Spannung O an der Steuerelektrode gegenüber der Sourceelektrode eine Inversion des p-leitenden Substrats unmittelbar unter der Oxydschicht, so daß ein n-leitender Kanal zwischen den gleichfalls n-leitenden Drain- und Sourcezonen zustandekommt. Man kann aber einen Feldeffekttransistor vom Verarmungstyp auch dadurch herstellen, daß man den anal in Form einer schwach dotierten Zone unterhalb der Steuirelektrode durch einen zusätzlichen Diffusionsprozeß erzeugt.
Es hat sich nun bei logischen Verknüpfungsschaltungen mit MOS-Pelde£rekttransistoren gezeigt, daß sich in diesen Transistoren eine Substratvorspannung einstellt, wenn über sie die Lastkapazitat geladen wird. Diese unerT,/.inschte Substratvorspannung erhö'-lt die Schwellenspannung des Feldeffe#:ttransistors, was zu einer Abnahme des Stromes durch den Lasttransistor und damit zu einer Vergrößerung der Scltzeit führt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von selbstleitenden MOS-Fe3deffekttransistoren anzugeben, bei denen die Abhängigkeit der Schwellenspannung von einer Substratvorspannung geringer oder überhaupt nicht vorhanden ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach der Herstellung der für die Aufnahme des Steuerkontaktes vorgesehenen dünnen Isoliersicht durch diese Isolierschicht in den Halbleiterkörper zur Erzeugung einer hochohmigen Schicht Ionen einer nichtdotierenden oder kompensierenden Ionensorte eingebracht werden und daß danach durch eine zweite Ionenimplantation mit dotierenden Ionen der Kanal erzeugt wird, dessen Eindringtiefe im Halbleiterkörper geringer ist als die der hochohmigen Schicht.
Die hochohmige Schicht isoliert den Kanal vom Substrat, so daß bei diesem Aufbau der Feldeffekttransistoren die Substratvorspannung keinen Einfluß auf die Schwellenspannung mehr hat. Zur Erzeugung der hochohmigen Schicht unter dem Kanalgebiet haben sich insbesondere Neon- oder Siliziumionen als geeignet erwiesen.
Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung wird noch anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In der Figur 1 ist im Schnitt ein Halbielterkörper 1 daigestellt, dessen Ausgangskörper 2 beispielsweise n-dotiert ist.
Der Halbleiterkörper, der vorzugsweise aus einkristallinem Silizium besteht, ist an seiner Oberfläche mit einer Oxydschicht 2 bedeckt. In diese Oxydschicht wurde ein Fenster 8 eingebracht, das den Abmessungen des herzustellenden Feldeffekttransistors entspricht. Dieses Fenster 8 wird wiederum mit einer dünnen Oxydschicht 4 bedeckt, die nur über dem Kanalbereicji auf der Halbleiteroberfläche belassen wird.
Diese dünne Oxydschicht ist beispielsweise 0,1 bis 0,3 /um dick. Danach wird die Halbleiteroberfläche einer Ionenstrahlung 5 ausgesetzt, die aus nicht dotierenden oder kompensierenden Ionen, beispielsweise Silizium- oder Neonionen, besteht. Diese Ionen treffen beispielsweise mit einer Dosis von 100 keV auf die ISalbleiteroberfläche auf und verursachen im Halbleiterkörper eine extrem schwach dotierte und damit hochohmige Halbleiterzone 6, die beispielsweise eine Eindringtiefe von 1 bis 2 /um aufweist.
Danach wird die Halbleiteroberfläche einer zweiten Ionenstrahlung ausgesetzt, die nun allerdings dotierende im Halbleiterkörper beispielsweise den p-Leitungstyp erzeugende Ionen enthält. Bei einem n-leitenden Crundkörper werden so beispielsweise Borionen in den Haibleiterkörper implantiert. Die Strahlungsenergie dieser Borionen bet beispielsweise 20 bis 50 keV bei einer Dosis von ca. 1012 Borionen/cm3. Auf diese Weise erhält man ein p-leitendes Kanalgebiet 7 mit einer Störstellenkonzentration von ca.
1017 Atomen/cm3 und einer Eindringtiefe von einigen Zellntel um Wie sich aus der Figur 2 ergibt, werden nun noch die Zonen 9 und 10 in den Halbleiterkörper eindiffundiert. Hierbei wirkt die Oxydschicht 4 über dem Kanalgebiet als Diffusionsmaske. Die Sourcezone 9 ist somit über das Kanalgebiet 7 mit der Drainzone 10 bei der Steuerspannung 0 verbunden.
An die Sourcezone 9 und an die Drainzone 10 werden schließlich noch die zugehörigen Anschlußkontakte 11 und 12 angebracht, während auf der Oxydschicht 4 der Steuer- oder Gatekontakt 13 angeordnet ist.
Es hat sich gezeigt, daß nach dem geschilderten Verfahren hergestellte Feldeffekttransistoren eine Schwellenspannung aufweisen, die von einer sich einstellenden Substratvorspannung fast völlig unabhängig ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e O Verfahren zum Herstellen eines seibstieltenden MOS-Peldeffekttransistors, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung der für die Aufnahme des Steuerkontaktes vorgesehenen dünnen Isolierschicht durch diese Isolierschicht in den Halbleiterkörper zur Erzeugung einer hochohmigen Schicht Ionen einer nichtdotierenden oder kompensierenden lonensorte eingebracht werden und daß danach durch eine zweite Ionenimplantation mit dotierenden Ionen ein Kanal erzeugt wird, dessen Eindringtiefe im Halbleiterkörper geringer ist als die der hochohmigen Schicht.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der hochohmigen Schicht Neon- oder Siliziumionen in den Halbleiterkörper eingebracht werden.