DE2033419A1

DE2033419A1 - Verfahren zum Herstellen von komplemen taren gitterisoherten Feldeffekttransis toren

Info

Publication number: DE2033419A1
Application number: DE19702033419
Authority: DE
Inventors: Lawrence Aloysius Somer ville NJ Murray (V St A)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1969-10-21
Filing date: 1970-07-06
Publication date: 1971-04-29
Also published as: FR2064447B1; JPS4911034B1; US3700507A; FR2064447A1; BE753453A; GB1265932A

Description

7032-70/kö/s
RCA 61,292
Convention Date:
October 21, I969

RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A.

Verfahren zum Herstellen von komplementären gitterisolierten

Feldeffekttransistoren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von komplementären gitterisolierten Feldeffekttransistoren in einem gemeinsamen Substrat.

Ein gitterisolierter Feldeffekttransistor besteht im allgemeinen aus einem Körper aus Halbleitermaterial wie Silicium von gegebenem Leitungstyp, in welchem an seiner einen Oberfläche im Abstand voneinander ein Quellen- und ein Abflüßgebiet vorgesehen sind, wobei auf der Körperoberfläche zwischen diesen beiden Gebije ten eine Schicht aus Isoliermaterial wie Siliciumdioxyd und darüber eine metallische Kontaktschicht als Steuerelektroden- oder Gitterkontakt über dem stromführenden Kanal des Transistors angebracht sind. Für bestimmte Anwendungszwecke ist es erwünscht, komplementäre gitterisolierte Feldeffekttransistoren, d.h. gitterisolierte Feldeffekttransistoren, bei denen der Leitungstyp des Quellen- und des Abflußgebietes des einen Transistors dem des anderen Tran sistors entgegengesetzt ist, in einem gemeinsamen Substrat aus Halbleitermaterial zur Verfügung zu haben. Da in diesem Fall das Quellen- und das Abflüßgebiet des einen Transistors vom gleichen

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Leitungstyp sind wie das Substrat, ist im Substrat ein Gebiet oder "Trog" vom entgegengesetzten Leitungstyp wie das Substrat vorgesehen. Der eine Transistor wird in diesem Troggebiet, der andere Transistor außerhalb desselben ausgebildet.

Bei dem bisher angewendeten Herstellungsverfahren für komple mentäre gitterisolierte Feldeffekttransistoren wird mit einer Anzahl von Wärmebehandlungsschritten zum Eindiffundieren von Dotier^ stoffen in den Siliciumkörper zwecks Bildung des Troggebietes sowie der Quellen- und Abflußgebiete, zum Aufbringen der verschiedenen, als Diffusionsmasken und Kanalisolation dienenden Siliciumoxydschichten sowie zum Anbringen der Metallkontakte für die k Qhuellen-jAbfluft- und Kanalgebiete gearbeitet» Jeder zusätzliche Wärmebehandlungsschritt im Verfahrensablauf wirkt sich derartig auf das Bauelement aus, daß u.U. seine Betriebseigenschaften und seine Verläßlichkeit beeinträchtigt werden« Ferner werden durch jeden zusätzlichen Bearbeitungsschritt die erforderliche Herstellungszeit verlängert und die Herstellungskosten des Bauelements erhöht. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von komplementären gitterisolierten Feldeffekttransistoren anzugeben, das mit einer gegenüber dem Stand der Technik geringeren Anzahl von erforderlichen Wärmebehandlungsschritten auskommt.

Gemäß dem Verfahren der Erfindung werden auf einer Oberfläche m eines Halbleiterkörpers ein erstes Paar von begrenzten Gebieten aus einem einen Dotierstoff eines ersten Leitungstyps enthaltenden Material sowie ein zweites Paar von begrenzten Gebieten aus einem einen Dotierstoff eines zweiten Leitungstyps enthaltenden Material gebildet. Die Dotierstoffe der beiden Paare von Gebieten werden gleichzeitig in den Körper eindiffundiert, so daß gleichzeitig" ein erstes und ein zweites Paar von Quellen- und Abflußelektroden für die beiden Transistoren gebildet werden»

Ein diffundierter* Trog, in welchem sich das eine Paar von Quollen- und Abflußelektroden befindet, kann gleichzeitig mit dem ELmILffundieren der Quellen- und Abflußelektroden in den Körper eindiffundiert werden. Dies wird dadurch erreicht, daß unterhalb

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des ersten Paares von begrenzten Gebieten aus Material des ersten Leitungstyps ein begrenztes Gebiet aus einen Dotierstoff des zweiten Leitungstyps enthaltendem Material gebildet wird.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1-7 Querschnittsdarstellungen, welche die verschiedenen Schritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulichen^ und

Figur 8-13 Querschnittsdarstellungen, welche die verschiedenen Schritte eines anderen Ausführungsbeispiels des Verfahrens veranschaulichen.

Beispiel I

Zur Herstellung eines Paares von komplementären gitterisolierten Feldeffekttransistoren gemäß diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird (Figur l) von einem Körper 10 aus einkristallinem Silicium eines bestimmten Leitungstyps, beispielsweise des η-Typs, ausgegangen. Der Siliciumkörper 10 kann aus einem flachen Scheibchen aus Silicium, wie in Figur 1 gezeigt, oder aus einer Siliciumschicht, die epitaktisch auf ein Substrat aus Silicium oder einem Isoliermaterial wie Saphir oder Spinell aufgewachsen ist, bestehen. Eine Oberfläche des Siliciumkörpers 10 wird mit einer Maskierschicht 12 aus Siliciumdioxyd, Siliciumnitrid oder Aluminiumoxyd beschichtet. Die Maskierschicht 12 kann dadurch hergestellt werden, daß man den Siliciumkörper 10 in eine Kammer gibt, die von einem die Komponenten des Materials der Maskierschicht enthaltenden Gas durchströmt ist. Die Kammer wird auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher die Komponenten des Gases unter Bildung des Materials der Maskierschicht, das sich auf der Oberfläche des Körpers 10 niederschlägt, miteinander reagieren. Für eine Mas lederschicht 12 aus Siliciumdioxyd kann man als Gas ein Gemisch aus Silan und entweder Sauerstoff oder Wasserdampf verwenden, die bei einer Temperatur zwischen 200 C. und 400 C. reagieren. Zur Herstellung einer Maskierschicht 12 aus Siliciumnitrid kann man als Gas ein Gemisch aus Silan und Ammoniakdämpfen verwenden, die bei einer Temperatur von 600 bis 1200 C. reagieren. Eine Alu-

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miniumoxydschicht läßt sich mit einem Gas in Form eines Gemische aus Aluminiumchlorid, Kahlendioxyd und Wasserstoff herstellen, die bei einer Temperatur oberhalb 800 C. reagieren. Auch andere bekannte Methoden zur Bildung des Materials der Maskierschicht können angewendet werden. Beispielsweise kann eine Siliciumdioxydschicht durch Erhitzen des Siliciumkörpers 10 in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre auf eine Temperatur von 900 bis 1200 C. unter Oxydieren der Körperoberfläche hergestellt werden,

Sodann wird in der Maskierschicht 12 eine Öffnung 14* die einen bestimmten Bereich der Oberfläche des Körpers 10 freilegt, angebracht. Zu diesem Zweck wird die Oberfläche der Maskierschicht 12 mit Ausnahme des Bereichs der zu bildenden Öffnung 14 auf üb-™ lichem photolithographischen Wege mit einem Atzschutzmittel beschichtet und anschließend der unbeschichtete Teil der Maskierschicht 12 mit Hilfe eines geeigneten Ätzmittels entfernt. SiIiciumdioxyd kann mit Fluorwasserstoffsäure und Siliciumnitrid sowie Aluminiumoxyd können mit heißer Phosphorsäure von ungefähr 180 C. weggeätzt werden.

Die freiliegende Oberfläche des Siliciumkörpers 10 innerhalb der Öffnung 14 wird dann mit einer Schicht 16 aus einem Material beschichtet, das einen Dotierstoff vom entgegengesetzten Leitungstyp wie der Siliciumkörper 10 enthält. Bei Verwendung eines nleitenden Siliciumkörpers 10 kann die Schicht 16 aus Boroxyd, das ^ Bor als p-Dotierstoff enthält, bestehen. Zum Aufbringen der Boroxydschicht l6 kann man den Siliciumkörper 10 zusammen mit einer Scheibe aus Bornitrid mit einem Oberflächenbelag aus Boroxyd in eine abgeschlossene Kammer geben, wobei die Bornitridscheibe an oder bei der zu beschichtenden Oberfläche des Körpers 10 angeordnet wird. Die Kammer wird eine halbe Stunde lang auf ungefähr 820 C. erhitzt, so daß das Boroxyd auf der Scheibenoberfläche verdampft und seine Dämpfe sich auf der freiliegenden Oberfläche des Körpers 10 sowie auf der Maskierschicht 12 niederschlagen.

Der beschichtete Körper 10 wird dann ungefähr 16 Stunden lang auf ungefähr 1200° C. erhitzt, so daß das Bor der Boroxydschicht 16 in den Körper 10 eindiffundiert. Wie in Figur 2 gezeigt, ent-

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steht dadurch ein p-leitendes Troggebiet 18 im Körper 10, das von der Körperoberfläche aus ungefähr 10 Mikron tief in den Körper hin einreicht. Die Boroxydschicht 16 wird sodann mit einem geeigneten Atzmittel wie fluorwasserstoff säure entfernt, und die Oberfläche
des Körpers 10 über dem Troggebiet 18 wird mit dem gleichen Material wie das der Maskierschicht 12 beschichtet.

Wie in Figur 3 gezeigt, werden durch die Maskierschicht 12
in dichtem Abstand voneinander zwei Öffnungen 20a und 20b zur
Oberfläche des Körpers 10 über dem p-Troggebiet 18 gebildet. Hiejr zu wird die Maskierschicht 12 außer an den Stellen der zu bildenden Öffnungen mit einem Ätzschutzmaterial beschichtet. Die unbeschichteten Bereiche der Maskierschicht 12 werden sodann mit einem geeigneten Ätzmittel für das Material der Maskierschicht entfernt. Über der Maskierschicht 12 sowie auf den am Boden der Öffnungen
20a und 20b freigelegten Oberflächenbereichen des Körpers 10 wird eine Schicht 22 aus einem Material, das einen Dotierstoff des
gleichen Leitungstyps wie der Siliciumkörper 10 enthält, angebracht. Bei η-leitendem Siliciumkörper 10 kann die Schicht 22 aus einen η-leitenden Dotierstoff wie Phosphor enthaltendem Siliciumdioxyd bestehen. Auf diese Weise wird in den Öffnungen 20a und
20b ein Paar von begrenzten Gebieten 22a und 22b aus einem einen
η-leitenden Dotierstoff enthaltenden Material gebildet. Zum Anbringen der Schicht 22 kann man den Körper 10 in eine Kammer geben, die von einem Silicium, Sauerstoff und Phosphor enthaltenden Gas, beispielsweise einem Gemisch aus Silan, Sauerstoff und Phosphin durchströmt ist. Die Kammer wird auf Reaktionstemperatur,
zwischen 350 und 450 C, erhitzt, so daß sich phosphorhaltiges
Siliciumdioxyd bildet, das sich auf der Maskierschicht und den
freiliegenden Bereichen der Körperoberfläche niederschlägt.

Wie in Figur 4 gezeigt, wird an einer vom Troggebiet 18 beabstandeten Stelle ein zweites Paar von im dichten Abstand voneinander angeordneten Öffnungen 24a und 24b durch die Schicht 22 und die Maskierschicht 12 zur Oberfläche des Körpers 10 gebildet, wobei man in der gleichen Weise wie bei der Bildung der Öffnungen
20a und 20b vorgeht. Über der Schicht 22 sowie auf der Oberfläche

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des Körpers 10 am Boden der Öffnungen 24a und 24b ttfird eine Schicht 26 aus einem Material angebracht, das einen Dotierstoff vom entgegengesetzten Leitungstyp wie der Siliciumkörper 10 enthält. Bei η-leitendem Siliciumkörper 10 kann, die Schicht 26 aus einen p-leitenden Dotierstoff wie Bor enthaltendem Siliciumdioxyd bestehen. Auf diese Weise wird in den Öffnungen 24a und 24b ein Paar von begrenzten Gebieten 26a und 26b aus Material, das einen p-leitenden Dotierstoff enthält, gebildet» Die Schicht 26 kann auf die gleiche Weise aufgebracht werden wie die Schicht 22, außer daß das durch die Kammer geleitete Gas Silicium, Sauerstoff und' Bor enthält und beispielsweise ein Gemisch aus Silan, Sauerstoff und Diboran ist.

k Wie in Figur 5 gezeigt_s werden sodann die Schichten26, 22 und 12 bis zur Oberfläche des Körpers 10 durchsetzende Öffnungen 28 und 30 angebracht. Die Öffnung 28 befindet sich zwischen denbegrenzten Gebieten 22a und 22b, und die Öffnung 30 befindet sich zwischen den begrenzten Gebieten 26a und. 26fo„ Die öffnungen "28 und 30 können in der gleichen Weise wie die Öffnungen 20a, 20b, 24a und 24b gebildet werden» Der Körper-10 wird sodann ungefähr 15.Minuten lang auf ungefähr 1100 C erhitzt, so daß der Phosphor aus den begrenzten Gebieten 22a und 22b und das Bor aus den begrenzten Gebieten 26a und 26b in den Körper 10 eindiffundieren,, Wie in Figur 6 dargestellt, werden durch die Phosphordiffusion die η-leitende Quellen- und die η-leitende Abflußelektrode 32a bzw. 32b eines Feldeffekttransistors im p-Troggebiet 18 und durch " die Bordiffusion die p-leitende Quellen- und die p-leitende Ab-■ flußelektrode 34a bzw. 34b eines dazu komplementären Feldeffekttransistors im Körper 10 außerhalb des Troggebietes· 18 gebildete Während der letzten zehn Minuten der Diffusionswärmebehandlung läßt man Sauerstoff in die den Körper 10 umgebende Atmosphäre eiü_ treten. Dadurch werden die am Boden der Öffnungen 28 und 30 freiliegenden Oberflächenbereiche des Körpers 10 oxydiert, so daß die Kanalisolationsschichten 36 und 38 aus Siliciumdiossyd für die Feldeffekttransistoren gebildet werden.

Wie in Figur 7 dargestellt, werden im Abstand voneinander

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zwei die Schichten 26 und 22 bis zur Oberfläche des Körpers 10 bei den η-leitenden Quellen- und Abflußelektroden 32a bzw, 32b durchsetzende Öffnungen 40a und 40b gebildet. Außerdem werden im Abstand voneinander zwei weitere, die Schichten 26 und 22 bis zur Oberfläche des Körpers 10 bei den p- leitenden Quellen- und Abflußelektroden 34a bzw. 34b durchsetzende Öffnungen 42a und 42b gebildet. Die Öffnungen 40a, 40b, 42a und 42b können in der gleichen Weise durch die Schichten 26 und 22 wie die anderen Öffnungen durch die entsprechenden Schichten geätzt werden.

Auf die Oberflächen der Öffnungen 40a, 40b, 42a und 42b sowie auf die Kanalisolierschichten 36 und 38 wird ein Film aus elektrisch leitendem Metall wie Aluminium beispielsweise durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht. Teile dieses Metallfilmes werden beispielsweise durch chemisches Ätzen entfernt, so daß Kontakte 44a und 44b für die Quellen- und die Abflußelektrode und der Gitterkontakt 44c über dem Kanal des einen Feldeffekttransistors sowie Kontakte 46a und 46b für die Quellen- und die Abflußelektrode und der Gitterkontakt 46c über dem Kanal des anderen Feldeffekttransistors zurückbleiben. Der Metallfilm kann so ausgebildet werden, daß je nach der Schaltungsanordnung, in welcher die Transistoren verwendet werden sollen, Verbindungsstreifen zwischen bestimmten Kontakten der beiden komplementären Feldeffekttransistoren bestehen.

Es werden also bei diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens die Quellen- und Abflußelektroden sowie die Kanalisolation beider komplementären Feldeffekttransistoren gleichzeitig während einer einzigen Wärmebehandlung hergestellt. Dadurch verringert sich die Anzahl der für die Herstellung des Bauelements erforderlichen Wärmebehandlungsschritte, so daß sich auch die möglichen Effekte, welche die Eigenschaften des Bauelements beeinträchtigen können, verringern. Ferner verkürzt sich die für die Herstellung des Bauelements erforderliche Zeit, so daß sich die Herstellungskosten entsprechend erniedrigen.

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Beispiel II

Figur 8-13 veranschaulichen die Schritte eines anderen Ausführung^ beispiels des Herstellungsverfahrens für komplementäre gitterisolierte Feldeffekttransistoren, wobei die Anzahl der erforderlichen Wärmebehandlungsschritte noch weiter verringert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird von einem Körper aus einkristallinem Silicium eines bestimmten Leitungstyps, beispielsweise des η-Typs ausgegangen. Wie in Figur 8 dargestellt, wird eine Oberfläche des Körpers 44 mit einer Maskierschicht 46 aus Siliciumoxyd, Siliciumnitrid oder Aluminiumoxyd beschichtet und in dieser Maskierschicht 46 eine Öffnung 48 gebildet, durch die ein bestimmter Bereich der Oberfläche des Körpers 44 freigelegt wird. Die Maskierschicht 46 und die Öffnung 48 können in der bereits beschriebenen Weise hergestellt werden.

Die freiliegende Oberfläche des Siliciumkörpers 44 innerhalb der Öffnung 48 wird sodann mit einer Schicht 50 aus einem Material, das einen Dotierstoff vom entgegengesetzten Leitungstyp wie der Siliciumkörper 44 enthält, beschichtet. Bei Verwendung eines nleitenden Siliciumkörpers 44 kann die. Schicht 50 aus einen p-leiten den Dotierstoff wie Bor enthaltendem Siliciumdioxyd bestehen. Zum Anbringen der Schicht 50 kann man den Körper 44 in eine Kammer geben, die von einem Silicium, Sauerstoff und Bor enthaltenden Gas, beispielsweise einem Gemisch aus Silan, Sauerstoff und Diboran durchströmt ist. Die Kammer wird auf Reaktionstemperatur, zwischen 300 und 450 C, erhitzt, so daß borhaltiges Silapiumdioxyd entsteht, das sich auf der Maskierschicht 46 und der freilie genden Oberfläche des Siliciumkörpers 44 niederschlägt. Der Teil der Schicht 50 auf der Maskierschicht 46 wird sodann entfernt, so daß nur der Schichtteil auf der Oberfläche des Körpers 44 innerhalb der Öffnung 48 in der Maskierschicht 46 zurückbleibt. Zu diesem Zweck beschichtet man den Teil der Schicht 50 innerhalb der Öffnung 48 mit einem Ätzschutzmaterial und ätzt den unbedeckten Teil der Schicht 50 mit einem geeigneten Ätzmittel, beispielsweise einer mit Ammoniakfluorid gepufferten wässrigen Fluorwasserstoffsäurelösung weg. Nach dem Entfernen des Ätzschutzmaterials

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wird sodann der übrige Teil der Schicht 50 mit dem gleichen Material wie das der Maskierschicht'46 beschichtet, wie in Figur 8 dargestellt. ·

Wie in Figur 9 dargestellt, wird eine Schicht 5^{2 aus} einem Material, das einen Dotierstoff des gleichen Leitungstyps wie der Siliciumkörper 44 enthält, am Körper 44 angebracht, und zwar auf der Maskierschicht 46 über der Schicht 50. Bei η-leitendem Siliciumkörper 44 kann die Schicht 52 aus einen η-leitenden Dotier-' stoff wie Phosphor enthaltendem Siliciumdioxyd bestehen. Die Schicht 52 hat eine kleinere Flächenausdehnung als die Schicht und kann in der gleichen Weise hergestellt werden wie die Schicht 50, außer daß das die Kammer durchströmende Gas Silicium, Sauerstoff und Phosphor enthält, beispielsweise ein Gemisch aus Silan, Sauerstoff und Phosphin ist. Dadurch wird die gesamte Oberfläche der Maskierschicht 46 mit dem phosphorhaltigen Siliciumdioxyd beschichtet. Sodann wird der zu erhaltende Teil der Schicht 52 mit einem Ätzschutzmaterial beschichtet und der unbedeckte Schichtteil mit einem geeigneten Atzmittel, beispielsweise der gepufferten Fluorwasserstoffsäure entfernt. Nach dem Ätzen wird das Ätzschutjz material entfernt.

Wie in Figur 10 dargestellt, wird auf die Maskierschicht 46 an von der Schicht 50 beabstandeter Stelle eine Schicht 54 aus einem Material, das einen Dotierstoff vom entgegengesetzten Leitungstyp wie der Siliciumkörper 44 enthält, angebracht. Bei nleitendem Siliciumkörper 44 kann die Schicht 54 aus einen p-leitenden Dotierstoff wie Bor enthaltendem Siliciumdioxyd bestehen. Die Schicht 54 hat die gleiche Fläche wie die η-leitende Schicht 52. Die Schicht 54 kann in der gleichen V/eise hergestellt werden wie die p-leitende Schicht 50, außer daß die Schicht 54 eine höhere Konzentration an p-Dotierstoff enthalten sollte als die Schicht 50. Dadurch wird die gesamte Oberfläche der Maskierschicht 46 und der η-leitenden Schicht 52 mit dem borhaltigen Siliciumdioxyd beschichtet. Auf dem die Schicht 54 bildenden Teil der borhaltigen Siliciumdioxydschicht sowie auf den Schichtteilen über der Schicht 52 wird ein Ätzschutxmaterial angebracht. Der unbe-

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deckte Schichtteil wird sodann mit einem Atzmittel wie gepufferter Fluorwasserstoffsäure entfernt. Dadurch bleibt die Schicht sowie eine Schicht 54a aus borhaltigem Siliciumdioxyd über der Schicht 52 zurück. Wie noch erklärt werden wird, bildet die Schicht 54a nicht einen Teil des gitterisolierten Feldeffekttransistors, sondern sie bleibt erhalten, damit ein Wegätzen oder Anätzen der Schicht 52 während der Bildung der Schicht 54 verhindert wird. Das Ätzschutzmaterial über den Schichten 54 und 54a wird sodann entfernt.

Wie in Figur 11 dargestellt, wird eine die Schichten 54a, 52, die Maskierschicht 46 und die Schicht 50 bis zur Oberfläche des Siliciumkörpers 44 durchsetzende Öffnung 56 gebildet. Außerdem

^ wird eine zweite, die Schicht 54 und die Maskierschicht 46 bis zur Oberfläche des Siliciumkörpers 44 durchsetzende Öffnung 58 gebildet. Die Öffnungen 56 und 58 werden gleichzeitig angebracht, indem man die Oberflächen der Maskierschicht 46 und der Schichten 54 und 54a außer an den Stellen der zu bildenden Öffnungen mit einem Atzschutzmaterial beschichtet«, Das unbeschichtete Material wird sodann durch ein Ätzmittel_s beispielsweise die gepufferte Fluorwasserstoffsäure entfernt. Nach dem Anbringen der Öffnungen 56 und 58 wird das Ätzschutzmaterial entfernt. Die Öffnungen 56 und 58 durchsetzen die Schichten 52 und 54 vollständig, so daß ein Paar von begrenzten Gebieten aus einem Material, das einen nleitenden Dotierstoff enthält, sowie ein Paar von begrenzten Ge-

ψ bieten aus einem Material, das einen p-leitenden Dotierstoff enthält, entstehen.

Der Siliciumkörper 44 wird sodann in einer inerten Atmosphäre, beispielsweise Stickstoff, ungefähr eine Stunde lang bei ungefähr 1100 C. erhitzt. Wie in Figur 12 dargestellt, diffundiert dabei das Bor aus der Schicht 50 unter Bildung eines p-leitenden Troggebietes 60 im Siliciumkörper 44 in diesen ein. Zugleich diffundiert der Phosphor aus den Gebieten der Schicht 52 durch die Maskierschicht 46 und die Schicht 50 in den Siliciumkörper 44 unter Bildung der η-leitenden Quellen- und Abflußelektrode 62a bzw. 02b eines Feldeffekt-transistors innerhalb des Troggebietes 60„ Außer-

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dem diffundiert zugleich das Bor aus den Gebieten der Schicht 54 durch die Maskierschicht 46 in den Siliciumkörper 44 unter Bildung der p-leitenden Quellen- und Abflußelektrode 64a bzw. 64b eines dazu komplementären Feldeffekttransistors im Körper 44 außerhalb des Troggebietes 60. Da die Diffusioirsgeschwindigkeit des Bors niedriger ist als die des Phosphors und da das Bor weiter vom Körper 44 entfernt ist, erreicht das Bor aus der Schicht 54a den Körper 44 nicht und hat keinen Einfluß auf die Bildung der komplementären Feldeffekttransistoren. Während der. letzten zehn Minuten der Diffusionswärmebehandlung läßt man in die den Körper 44 umgebende Atmosphäre Sauerstoff eintreten. Dadurch werden die am Boden der öffnungen 56 und 58 freigelegten Oberflächenbereiche des Körpers 44 unter Bildung der Kanalisolationsschichten 66 und 68 aus Siliciumdioxyd für die Feldeffekttransistoren oxydiert.

Wie in Figur 13 dargestellt, werden im Abstand voneinander zwei die Schichten 54a* 52, 46 und 50 bis zur Oberfläche des Siliciumkörper s 44 bei den η-leitenden Quellen- und Abflußelektroden 62a bzw. 62b durchsetzende Öffnungen 70a und 70b gebildet. Außerdem werden im Abstand voneinander zwei weitere, die Schichten 54 und 46 bis zur Oberfläche des Siliciumkörpers 44 bei den p-leiten den Quellen- und Abflußelektroden 64a bzw. 64b durchsetzende Öffnungen 72a und 72b gebildet. Die Öffnungen 70a, 70b, 72a und 72b können in der gleichen Weise wie die anderen Öffnungen durch die entsprechenden Schichten geätzt werden. In der Quellen- und der Abflußöffnung 70a bzw. 70b sowie über der Kanalisolation 66 des einen Feldeffekttransistors werden Metallfilmkontakte 74a, 74b und 74c angebracht, und in der Quellen- und der Abflußöffnung 72a bzw. 72b sowie über der Kanalisolation 68 des dazu komplementären Feldeffekttransistors werden Metallfilmkontakte 76a, 76b und 76c angebracht. Dies kann in der bereits im Zusammenhang mit Figur 7 beschriebenen Weise geschehen.

Es werden also bei diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens das Troggebiet sowie die Quellen- und Abflußgebiete und die Kanal Isolierschichten beider komplementären Feldeffekttransistoren gleichzeitig in einer einzigen Wärmebehandlung hergestellt. Da-

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durch wird die Anzahl der für die Herstellung der komplementären gitterisolierten Feldeffekttransistoren erforderlichen Wärmebehandlungsschritte weiter verringert.

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Claims

Patentansprüche

(■1· /Verfahren zum Herstellen von komplementären gitterisolier^eti Feldeffekttransistoren in einem gemeinsamen Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche eines Körpers (10) aus Silicium ein erstes Paar von dicht beabstandeten, begrenzten Gebieten (22a, 22b) aus einem einen Dotierstoff gegebenen Leitungstyps enthaltenden Material sowie ein zweites Paar von dicht beabstandeten, begrenzten Gebieten (26a, 26b) aus einem einen Dotierstoff entgegengesetzten Leitungstyps enthaltenden Material gebildet werdenj und daß sodann gleichzeitig die Dotierstoffe aus den beiden Paaren von Gebieten in den Körper (10) unter gleichzeitiger Bildung der Quellen- und Abflußelektroden (32a, 32b und 34a, 34b) zweier gitterisolierter Feldeffekttransistoren im Körper eindiffundiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß während des Eindiffundierens der Dotierstoffe in den Körper in den Zwischenräumen zwischen den beiden begrenzten Gebieten jedes Paares eine Schicht aus Siliciumdioxyd (36, 38} als Kanalisolation für die Feldeffekttransistoren gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch geken nzeichnet, daß vor der Bildung der begrenzten Gebiete ein Troggebiet (l8) von entgegengesetztem Leitungstyp wie der Dotierstoff im ersten Paar von begrenzten Gebieten im Körper (lO) gebildet wird; und daß das erste Paar von begrenzten Gebieten auf der Oberfläche des Körpers über dem Troggebiet und das zweite Paar von begrenzten Gebieten auf der Oberfläche des Körpers im Abstand vom Troggebiet gebildet werden, derart, daß das Quellen- und das Abflußgebiet des einen Feldeffekttransistors innerhalb des Troggebietes und das Quellen- und das Abflußgebiet des anderen Feldeffekttransistors außerhalb des Troggebietes liegen.

4· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge k e η η-

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zeichnet, daß zur Bildung der begrenzten Gebiete als erstes eine Maskierschicht (12) auf der Oberfläche des Körpers angebracht wird, daß ein erstes Paar von im dichten Abstand vonein- . ander die Maskierschicht bis zur Oberfläche des Körpers beim Troggebiet (l8) durchsetzenden Öffnungen (20a, 20b) gebildet wird; daß im Abstand vom Troggebiet ein zweites Paar von im dichten Abstand voneinander die Maskierschicht bis zur Oberfläche des Körpers durchsetzenden Öffnungen (24a, 24b) gebildet wirdj und daß im ersten Paar dieserÖffnungen das erste Paar Von begrenzten Gebieten und im zweiten Paar dieser Öffnungen das zweite Paar von begrenzten Gebieten gebildet werden.

k 5· Verfahren nach Anspruch 4·» dadurch gekennzeichnet, daß als erstes das erste Paar von Öffnungen in der Maskierschicht (12) gebildet wird; daß sodann auf der Maskierschicht und im ersten Paar von Öffnungen zur Bildung des ersten Paares von begrenzten Gebieten eine erste Schicht aus einem den Dotierstoff des gegebenen Leitungstyps enthaltenden Material angebracht wird; daß dann das zxireite Paar von Öffnungen durch die erste Schicht und die Maskierschicht gebildet wird; und daß dann zur Bildung des zweiten Paares von begrenzten Gebieten auf der ersten Schicht und im zweiten Paar von Öffnungen eine zweite Schicht aus einem den Dotierstoff des entgegengesetzten Leitungstyps enthaltenden Material angebracht wird.

P 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Anbringen der zweiten Schicht zwischen den beiden begrenzten Gebieten jedes Paares je eine getrennte Öffnung (28, 30) durch die Schichten gebildet wird und in diesen Öffnungen die Siliciumdioxydschichten angebracht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumdioxydschichten durch Oxydieren der freiliegenden Oberfläche des Körpers am Boden der Öffnungen gebildet werden. . . .

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8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche des Siliciumkörpers zwischen der Oberfläche und dem ersten Paar von begrenzten Gebieten ein drittes begrenztes Gebiet aus einem einen Dotierstoff vom entgegengesetzten Leitungstyp wie das Material des ersten Paares von begrenzten Gebieten enthaltenden Material gebildet wirdj und daß der Dotierstoff aus dem dritten begrenzten Gebiet gleichzeitig mit den Dotierstoffen aus den Paaren von begrenzten Gebieten in den Körper eindiffundiert wird, derart, daß gleichzeitig ein Troggebiet im Körper sowie die Quellen-* und die Abflußelektrode des einen Feldeffekttransistors innerhalb des Troggebietes und die Quellen- und die Abflußelektrode des anderen Feldeffekttransistors im Körper außerhalb des Troggebietes gebildet werden«

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Bildung der begrenzten Gebiete auf der Oberfläche des Siliciumkörpers eine Maskierschicht angebracht, eine die Maskierschicht bis zur Oberfläche des Körpers durchsetzende öffnung gebildet und das dritte begrenzte Gebiet auf der Oberfläche des Körpers innerhalb der Öffnung in der Maskierschicht gebildet werdenj und daß das erste Paar von begrenzten Gebieten auf dem dritten begrenzten Gebiet und das zweite Paar von begrenzten Gebieten auf der Maskierschicht im Abstand vom drit ten begrenzten Gebiet gebildet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9j dadurch g e k e η η-zeichnet, daß vor der Bildung des ersten Paares von begrenzten Gebieten das dritte begrenzte Gebiet mit dem Material der Maskierschicht beschichtet wirdj und daß das erste Paar von begrenzten Gebieten auf der Maskierschicht über dem dritten begrenzten Gebiet gebildet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k en nzeichnet, daß zur Bildung der Paare von begrenzten Gebieten als erstes auf die Oberfläche der Maskierschicht eine Schicht aus einem einen Dotierstoff des gegebenen Leitungstyps enthaltenden Material aufgebracht wird, sodann das Material die-

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-loser Schicht mit Ausnahme eines Flächenbereichs über dem dritten begrenzten Gebiet, der kleiner als die Fläche des dritten begrenz ten Gebietes ist, entfernt wird, dann auf die Maskierschicht und den übrigen Flächenbereich der ersten Schicht eine zweite Schicht aus einem einen Dotierstoff des entgegengesetzten Leitungstyps enthaltenden Material aufgebracht wird und dann das Material dieser zweiten Schicht mit Ausnahme eines Flächenbereichs über dem übrigen Flächenbereich der ersten Schicht sowie eines Flächenbereichs der gleichen Größe im Abstand vom dritten begrenzten Gebiet entfernt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch ge ken n-· zeichnet, daß nach der Bildung der Flächenbereiche der P zweiten Schicht und vor dem Eindiffundieren der Dotierstoffe in den Körper eine erste Öffnung durch die übereinandergreifenden Flächenbereiche der zweiten Schicht, der ersten Schicht, der Maskierschicht und des dritten begrenzten Gebietes bis zur Oberfläche des Körpers gebildet wird, wobei diese erste Öffnung über die Fläche der ersten Schicht unter Bildung des ersten Paares von begrenzten Gebieten reichtj und daß eine den anderen Flächenbereich der zweiten Schicht und die Maskierschicht bis zur Oberfläche des Körpers durchsetzende zweite Öffnung gebildet wird, die über die Fläche der zweiten Schicht unter Bildung des zweiten Paares von begrenzten Gebieten reicht.

fe 13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus Siliciumoxyd auf der freiliegenden Oberfläche des Siliciumkörpers am Boden der Öffnungen gebildet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumoxydschichten durch Oxydieren der freiliegenden Oberfläche des Siliciumkörpers am Boden der Öffnungen gebildet werden.

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