175524. lajstromszámú szabadalom • Integrált áramköri eszköz, amely N-cstornás és P-cstornás szigetelt gate elektródájú térvezérésű tranzisztorokat tartalmaz és eljárás az integrált áramköri eszköz előállítására
175524 5 6 drain 62 vezetője aló IGFET-ben kiképzett 42 tartománnyal érintkezik. A gate 64 vezetője érintkezik a 26 harmadik keretszerű struktúra vezető 30 rétegével, és a source 66 vezetője érintkezik a 44 tartománnyal. A 22 első keretszerű struktúra szerepe a 16IGFET- 5 nek a 18 IGFET-től való elszigetelése. Az eszköz működése során ezt a kaput állandóan lezárt kapunak tekinthetjük, és az állandó lezárt feltétel létrehozása céljából megfelelő szerveket képeztünk ki, amelyek villamos kapcsolatot létesítenek a 22 első keretszerű 10 struktúra vezetőanyagból készült rétege és a P + típusú 44 tartomány között. Az 1. és 5. ábrán vázolt módon az utóbbi szerv 68 vezetőt tartalmaz, és ez az 54 nyílásokon keresztülnyúlva érintkezik a 22 első keretszerű struktúrával és a 44 tartománnyal. 15 Az 1.—5. ábrákon vázolt különböző vezetők nem létesítenek kapcsolatot 16 és 18 IGFET-ek között, hogy ezek bármely áramköri funkciót betöltsenek, és az eddig leírt szerkezeti kiképzés számos különböző áramköri elrendezéshez általánosan alkalmazható. Az 20 eddig leírt szerkezeti kiképzéshez képest a lehetséges módosítások és a módosított szerkezeti kiképzésnek a megfelelő áramköri elrendezésekhez való csatlakozásai all. ábra kapcsán világosabbá válnak. Ennek ismertetése előtt azonban a javasolt új eljárást újuk le. 25 A 6.—10. ábrákon az új eljárás egy megvalósítási módját szemléltetjük, amely egy félvezető tömbből kiképzett eszközre vonatkozik. Az egyszerűség kedvéért a 6-10. ábrák keresztmetszeti képei csupán a metszeti síkban levő elrendezést szemléltetik. 30 Ennél a példánál az eljárás során N-típusú vezetéssel rendelkező szilíciumból készült félvezető 12 testből indulunk ki, amelynek 14 felülete van. Az eljárás első lépése során a 14 felületen növesztéssel kiképezzük a szigetelő 28 réteget. Ezt a lépést célszerűen úgy 35 végezzük el, hogy a 12 testet kb. 875 °C hőmérsékletre hevítjük gőzt és kis mennyiségű sósavgázt tartalmazó atmoszférában és annyi ideig tartjuk itt, ameddig a 28 réteg körülbelül 1000 Â vastagságú lesz. A szigetelő 28 réteg növesztésének befejezése után 40 a 12 testet ülepítő reaktorba helyezzük, majd vezető anyagú 30 réteget ülepítünk rá, amely előnyösen polikristályos szilíciumból áll. Bármely ismert ülepítési reakció felhasználható, előnyben részesítik azonban a szilán (SÍH4) termikus szétbomlási reakcióját. Az 45 eljárást elegendő ideig végezzük, hogy a 30 réteg mintegy 3000 Â vastagságig növekedjék. Hagyományos fotolitografikus módszerek alkalmazásával, amely magában foglalja egy első fotomaszk felhasználását is, a 30 réteget a 22, 24 és 26 első, második és harmadik 50 keretszerű struktúrák mintájával összhangban képezzük ki (7. ábra). A következő lépés a 12 test felső felületén fotoreziszt anyagú 70 réteg kiképzése (8. ábra), amelynek során második fotomaszkot használunk, amelynek 55 mintázata meghatározza a P típusú 36 kúttartomány határait. Jegyezzük meg, hogy a fotoreziszt 70 réteg 72 határai benn fekszenek a 22 első keretszerű struktúra 48 belső periférikus határvonalán. Ezen megoldás okát a következő lépések során tisztázzuk. 60 Miután a fotoreziszt 70 réteg már a helyén van, a 12 testet egy ionimplantációs gépbe helyezzük, és megfelelő nagy energiával bort implantálunk, úgy, hogy ez behatol a 24 második keretszerű struktúra polikristályos 30 rétegébe és a gate 28 rétegébe. Az ion 65 implantációt a 8. ábrán nyilak sorozatává jelöltük, és az implantáció eredményeként a 12 testben a 24 második keretszerű struktúra és a 14 felület azon része alatt, amely a 24 második keretszerű struktúrát körülveszi, továbbá amelyet a 24 második keretszerű struktúra vesz körül, 36S tartomány keletkezik. Az ion implantációs lépés után a fotoreziszt bevonatot a helyén hagyjuk és az egész lapocskát ezután sziliciumdioxíd oldószerbe helyezzük, például puffereit hidrogénfluoridba, hogy ezáltal a 28 réteg azon részeit eltávolítsuk, amelyet sem fotoreziszt, sem pedig a 24 második keretszerű struktúra polikristályos szilícium 30 rétege sem fed. Ezen lépés eredményeként a fotoreziszt ezután következő eltávolítása után a 9. ábrán látható szerkezetet kapjuk,amely a lépést követő eljárási fázist szemlélteti. A fotoreziszt 70 réteg eltávolítása után a következő lépés a 36S tartományokban a vezetésmódosítók újraelosztása, amelynek célja a P-típusú 36 kúttartomány létrehozása. Ehhez az eszközt körülbelül 20 óra időtartamra mintegy 1200 °C hőmérsékletre hevítjük. Miután a P-típusű 36 kúttartományba a befelé irányuló diffúziót befejeztük, a folyamat következő lépését foszfor diffundáltatása képezi, ezt a 12 test lefedetlen területein keresztül a 9. ábrán vázolt módon végezzük el, hogy ezáltal létrehozzuk az N+ típusú 38 és 40 tartományokat. Ezt a lépést ismert módon végezzük el, és eredményeként foszfor diffundálódik a vezető 30 réteg polikristályos szilícium anyagába is. További fotomaszk alkalmazása nélkül a 10 eszközt most sziliciumdioxíd oldószerébe helyezzük, hogy eltávolítsuk a 28 rétegnek azokat a megmaradó részeit, amelyeket a különböző kapustruktúrák polikristályos sziliciumanyaga még nem fed. Ez a lépés ezért befejezi a 22, 24 és 26 első, második és harmadik keretszerű struktúrák gyártását. A következő lépés bór diffundáltatása a 14 felület fedetlen részeire, amelyet ismert módon végzünk el. Ezen lépés eredményét a 10. ábrán vázoltuk. A bór diffúziója után megjelennek a P + típusú 42,44 és 50 tartományok. Az N+ típusú 40 tartomány azon részeibe is bőrt diffundáltatunk, amelyek ezen lépés során szabadon maradtak, és a szennyezésmódosító koncentrációjának a 40 tartományban elegendően magasnak kell lennie, például 102í atom/cm3, hogy annak anyagát ez a bórdiffuzió ne tudja P típusúvá változtatni. A következő lépés az üvegből készült 52 szigetelő réteg kiképzése. Ez bármely alkalmas módon elvégezhető, előnyösen azonban gőzkicsapatási eljárásokkal. Az eljárás utolsó lépései már hagyományosak, magukba foglalják harmadik és negyedik fotomaszk használatát. A harmadik fotomaszkot arra használjuk, hogy kijelöljék az 52 szigetelő rétegen az 54 nyílások helyeit. Ezen lépés után a felületre folytonos aluminiumréteget képezünk ki és a negyedik fotomaszkot a különböző 56, 58 vezetők kijelölésére használjuk, Az eszköz gyártása ekkor befejeződik. A vázolt eljárás eredményeként nagyon nehéz érintkezést létesíteni az eszköz felső oldala és a 12 test anyaga között. Ez azért van így, mert az összes N+ típusú diffúziót P típusú kút veszi körül, és ebből következik, hogy az alappal nem tudunk anélkül érintkezést létesíteni, hogy egyetlen P-n átmenetet se keresztezzünk. A 12 testtel a lemez hátsó oldaláról mindazonáltal érintkezés könnyen létrehozható. Lehetőség van arra is, hogy az itt leírt négy fotomaszkot felhasználó technológiára tervezett eszközöket több hagyományos eljárás felhasználásával például öt fotomaszkos lépés révén állítsuk elő. Az öt fotomaszkos eljárás során a 36 kúttartományt hagyomá3
