DE2420257A1 - Halbleiterstruktur mit einer das halbleitersubstrat abdeckenden passivierungsanordnung - Google Patents

Halbleiterstruktur mit einer das halbleitersubstrat abdeckenden passivierungsanordnung

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Description

Aktenzeichen der Anmelderin: FI 972 084
Halbleiterstruktur mit einer das Halbleitersubstrat abdeckenden Pass ivierungs anordnung
Die Erfindung betrifft eine Halbleiterstruktur mit einem Halbleitersubstrat des einen Leitfähigkeitstyps, in dem Oberflächengebiete einschließende Bereiche des anderen, entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ausgebildet sind, und mit einer das Halbleitersubstrat abdeckenden Passivierungsanordnung.
Dielektrische Schichten, die z.B. aus Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid bestehen, werden in sehr weitem Umfang in der Halbleitertechnik als Diffusionsmasken und als die Passivierungsanordnung bildenden Passivierungsschichten verwendet. Solche Passivierungsschichten haben z.B. die Aufgabe, die integrierten Schaltungen gegen Einflüsse von außen zu schützen, Leiterzugmuster vom Halbleitersubstrat zu isolieren und in Isolierschicht-Feldeffekttransistoren die Aufgabe der isolierenden und dielektrischen Schicht zu übernehmen. Solche dielektrische Schichten können einzeln oder kombiniert verwendet werden. Wird z.B. Siliziumdioxid als Passivierungsmaterial verwendet, so liegen die aufgebrachten Schichtdicken zwischen 10 000 und 30 000 S und ist Siliziumnitrid das Passivierungsmaterial, dann liegen die aufgebrachten Schicht-
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dicken zwischen 1000 und 20 000 S. In kombinierten Schichten aus Siliziumdioxid und Siliziumnitrid ist das Siliziumdioxid üblicherweise zwischen 1000 und 10 000 S und das Siliziumnitrid zwischen 300 und 10 000 S dick.
Die ausgezeichnete passivierende und isolierende Wirkung der dielektrischen Schichten hat wesentlich zu den großen Erfolgen beigetragen, die in der Halbleitertechnik erzielt werden konnten. Bei der Anwendung dieser dielektrischen Schichten tritt aber die wesentliche Schwierigkeit auf, daß sie das darunterliegende Material nicht hinreichend gegen Lichteinstrahlung zu schützen vermögen. Eingestrahltes Licht kann die Halbleiterstruktur verschlechtern bzw. beschädigen und/oder die Funktion eines Halbleiterbauteils nachteilig beeinflussen. Dies trifft vor allem in den Fällen zu, in denen ein Halbleiterbauteil mit Licht hoher Intensität bestrahlt wird, um dadurch selektiv auf seine Funktion einzuwirken. Zu solchen Bauteilen gehört z.B. die in der US-Patentschrift 3 631 411 beschriebene Flüsslg-Kristallanzeigezelle, die mit einem integrierten Schaltkreis kombiniert ist. Dabei hat die Passivierungsschicht über dem Halbleitersubstrat eine Öffnung, die mit einem nematischen Material gefüllt ist, das seinerseits mit einer transparenten, als Elektrode dienenden Schicht abgedeckt ist. In den Bereichen der öffnung in der Passivierungsschicht erstreckt sich das Draingebiet eines Feldeffekttransistors, der in diesem Bereich gleichzeitig den einen aktiven Bereich einer Photodiode bildet. Ein zwischen die transparente, als Elektrode dienende Schicht und das Draingebiet gelegtes Potential beeinflußt die Lichtdurchlässigkeit des nematischen Materials. Je nach dem Vorzeichen und der Größe der angelegten Spannung ist die Lichtdurchlässigkeit des nematischen Materials sehr klein oder groß, wovon abhängt, ob bei Lichteinstrahlung die Photodiode leitet oder nicht. Der Effekt ist um so stärker, je stärker die Intensität des eingestrahltem Lichtes ist. Eine hohe Lichtintensität schadet jedoch den außerhalb der öffnung . gelegenen Bereichen der Halbleiterstruktur. Sichtbares Licht kann so viel Energie auf die Halbleiterstruktur übertragen, daß
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Minoritätsträger im Übermaß erzeugt werden, während Licht, dessen Wellenlängenbereich im nahen Infrarotlicht liegt, in der Halbleiterstruktur Wärme erzeugt, was die Funktion der Schaltkreise beeinträchtigt, wobei Isolierschicht-Feldeffekttransistoren in Speicherstrukturen besonders empfindlich gegen solche Lichteinflüsse sind.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Halbleiterstruktur anzugeben, die durch eingestrahltes Licht des sichtbaren und des nahen infraroten Spektralbereichs nicht geschädigt wird, die im Aufbau nicht komplizierter ist und in keiner Hinsicht schlechter funktioniert als die bekannten Halbleiterstrukturen und deren Herstellung mit konventionellen Methoden und ohne, daß das Verfahren im Vergleich zu den bekannten Verfahren wesentlich komplexer wird, möglich ist.
Diese Aufgabe löst eine Halbleiterstruktur der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die zu der Halbleiterstruktur gehörende Passivierungsanordnung mindestens teilweise aus einem mehrschichtigen, dielektrischen Spiegel besteht.
Mehrschichtige dielektrische Spiegel hat O. S. Heavens in dem Buch "Optical Properties of Thin Solid Films", Dover Publication, 1965, New York auf den Seiten 217-221 beschrieben. Die Bedeutung von dünnen Filmen wird in diesem Buch im Zusammenhang mit optischen Studien, insbesondere mit der Wellenlängenbestimmung von Spektrallinien beschrieben. Es lassen sich mehrschichtige dielektrische Spiegel herstellen, deren Reflexionsvermögen nahe bei 100 % liegt. Das Reflexionsvermögen hängt unter anderem von der Zahl der Schichten, von deren Dicke, von den Brechungsindizes der beteiligten Materialien und von dem Verhältnis der Brechungsindizes zueinander ab. Das Reflexionsvermögen der mehrschichtigen dielektrischen Spiegel läßt sich wesentlich höher steigern wie das von Metallschichten. Das hohe Reflexionsvermögen bewirkt nicht nur, daß das Halbleitermaterial in den Bereichen, in denen es von dem mehrschichtigen dielektrischen Spiegel bedeckt ist,
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von der Lichtstrahlung nicht erreicht wird, sondern es wird sich, da praktisch auch keine Absorption in dem raehr schicht igen dielektrischen Spiegel stattfindet, dieser auch nicht erwärmen und es ist deshalb auch ausgeschlossen, daß durch Wärmeleitung Wärme von dem Spiegelmaterial auf das Halbleitermaterial übertragen wird. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Struktur liegt darin, daß der Spiegel aus dielektrischem Material besteht und deshalb gleichzeitig die Funktion der Passivierungsschicht übernehmen kann, d.h., daß die Halbleiterstruktur gegenüber den bekannten Strukturen praktisch nicht verändert ist, so daß eine Anpassung festgelegter Spezifikationen an die erfindungsgemäße Struktur entbehrlich ist und sich auch die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Struktur nicht von der bekannter Strukturen unterscheidet. Durch die Verwendung des mehrschichtigen dielektrischen Spiegels wird also die Halbleiterstruktur nicht komplizierter. Man möge sich an dieser Stelle nur vergegenwärtigen, daß, wenn die Lichtabschirmung mittels einer Metallschicht vorgenommen würde, es sehr kompliziert wäre, diese von dem über dem Halbleitersubstrat liegenden Metallisierungsrnuster und von den nach außen führenden Anschlüssen der integrierten Schaltungen vollständig zu isolieren und daß eine solche Metallschicht ein schwer kalkulierbares Zuverlässigkeitsrisiko darstellen würde. Im übrigen läßt sich mit Metallschichten kein so hohes Reflexionsvermögen wie mit mehrschichtigen dielektrischen Spiegeln erreichen. Die einzelnen Schichten des mehrschichtigen dielektrischen Spiegels lassen sich konventionell z.B. durch Aufdampfen oder durch Abscheiden aus einer Lösung aufbringen. Werden die die Schichten bildenden Materialien durch Aufdampfen aufgebracht, so läßt sich dies in einer in der Halbleiterherstellung ohnehin verwendeten Vakuum-· aufdarapfapparatur in einem Arbeitsgang, ä.h. daß nur einmal evakuiert und belüftet v/erden muß, indem beheizbare Tiegel die je eines der aufzubringenden Materialien enthalten, vorhanden sindj aus denen heraus je nach der gewünschten ochichtenfolge verdampft wird.
In Fällen, in denen z.B. die für den mehrschichtigen dielektri-
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sehen Spiegel ausgewählten Materialien auf dem Halbleitermaterial nicht ausreichend haften, ist es vorteilhaft, wenn die Passivierungsanordnung in ihrem dem Halbleitersubstrat benachbarten Bereich aus einer Siliziumdioxidschicht besteht. Siliziumdioxid haftet insbesondere auf Silizium ausgezeichnet und ist, da es chemisch gesehen den dielektrischen Substanzen näher steht als ein Halbleitermaterial, in der Lage haftvermittelnd zwischen dielektrischen Substanzen und Flalbleitermaterialien zu wirken. Die Siliziumdioxidschicht kann zusätzlich z.B. in den Fällen, in denen die für den mehrschichtigen dielektrischen Spiegel vorgesehenen Materialien nicht in hochreiner Form erhältlich sind, es aber andererseits wichtig ist, daß die Zahl der beweglichen Ladungsträger, z.B. zur Sicherstellung von stabilen und reproduzierbaren Betriebsdaten des in der Halbleiterstruktur enthaltenen elektronischen Bauteils, möglichst gering ist, vorteilhaft sein. Die Siliziumdioxidschicht beeinträchtigt in keinem Fall die Wirkung des mehrschichtigen dielektrischen Spiegels, es wird deshalb normalerweise, wenn die Siliziumdioxidschicht im Laufe der Bildung der Struktur im Halbleiter entstanden ist/ kein Grund vorhanden sein, diese vor dem Aufbringen des mehrschichtigen dielektrischen Spiegels abzulösen.
Die erfindungsgemäße Halbleiterstruktur ist besonders dann vorteilhaft, wenn sie mindestens einen Isolierschicht-Feldeffekttransistor enthält, denn diese Transistoren, die sich in der unmittelbaren Halbleiteroberfläche befinden, sind gegenüber Lichteinstrahlung besonders empfindlich.
In vorteilhafter Weise wirkt sich die erfindungsgemäße Struktur aus, wenn die Passivierungsanordnung über mindestens einem der Bereiche des anderen, entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps eine durchgehende öffnung hat, die ein Material mit Flüssigkristalleigenschaften ausfüllt und wenn das Material mit Flüssigkristall-Eigenschaften mit einer transparenten, als Elektrode dienenden Schicht abgedeckt ist. Mit dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Halbleiterstruktur läßt sich
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die in der oben erwähnten US-Patentschrift 3 631 411 beschriebene Struktur verbessern und vereinfachen. Die nicht mit dem Material mit Flüssigkristalleigenschaften kontaktierten Halbleiterbereiche sind gegen die Lichteinstrahlung vollständig geschützt. Es ist nicht notwendig die Struktur mit einer Metallmaske abzudecken, was, wie oben ausgeführt, kompliziert und in der Wirkung nicht befriedigend ist.
In vorteilhafter Weise läßt sich das Reflexionsvermögen des mehrschichtigen dielektrischen Spiegels erhöhen bzw. die Anzahl der zur Erreichung eines angestrebten Reflexionsvermögens notwendigen Anzahl von Schichten erniedrigen, wenn eines oder mehrere der im folgenden erwähnten Strukturmerkmale, die unabhängig voneinander wirken, in dem mehrschichtigen dielektrischen Spiegel ausgebildet sind:
1. Die beiden den mehrschichtigen dielektrischen Spiegel begrenzenden Schichten haben den größten Brechungsindex der beteiligten Schichten.
2. Der mehrschichtige dielektrische Spiegel besteht aus sich abwechselnden Schichten mit großen und kleinen Brechungs-Indizes. Ohne die Vorzüge der Struktur dadurch zu beeinträchtigen, kann man dabei das Herstellungsverfahren der Halbleiterstruktur vereinfachen, wenn die Schichten aus je einem von zwei Materialien bestehen.
3. Der Brechungsindex des einen Materials ist mindestens 1,3 mal größer als der Brechungsindex des anderen Materials.
4. Bei den den dielektrischen Spiegel bildenden Schichten handelt es sich um λ/4-Plättchen (bezogen auf λ a 5800 Ä). Bei ge-
■ eigneter Wahl der Materialien kann man bei dieser Festlegung auf 5600 A in einem Bereich, der sich von dieser Wellenlänge aus etwa gleich weit nach niedrigeren und höheren Wellenlängen erstreckt und der im wesentlichen das ganze sichtbare
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und das nahe infrarote Gebiet umfaßt, ein praktisch konstantes sehr hohes Reflexionsvermögen erreichen.
Eine vorteilhafte Materialkorabination, die sowohl mit Silizium als. auch mit Siliziumdioxid sehr gut verträglich ist, ist gegegeben, wenn der mehrschichtige, dielektrische Spiegel aus sich abwechselnden Zinksulfid- und Kryolith-Schichten aufgebaut ist.
Bei Verwendung dieser beiden ilaterialien für den Aufbau des mehrschichtigen, dielektrischen Spiegels lassen sich bei ungeraden Schichtanzahlen, die zwischen 5 und 9 liegen, besonders günstige Ergebnisse erzielen. Mit fünf Schichten, die WicD sehr schnell herstellen lassen, läßt sich bereits ein Reflexionsvermögen von 89,1 % erzielen, was für viele Anwendungen bereits ausreichen dürfte, und mit neun Schichten läßt sich das Reflexionsvermögen auf 99,8 % steigern,- wobei es sicher in sehr wenigen Fällen notwendig ist, dieses hervorragende Ergebnis durch das Aufbringen von weiteren Schichten noch etwas zu verbessern.
Es ist vorteilhaft, wenn λ/4-Plättchen aus SiO? in dem dielektrischen Spiegel enthalten sind. Die Techniken, SiO~-Schichten bis herunter zu sehr kleinen Schichtdicken reproduzierbar herzustellen, sind hochentwickelt und die notwendigen Apparaturen sind in jeder Halbleiterfertigung vorhanden. Außerdem lassen sich beim Aufbau von SiO2-Schichten Verunreinigungen weitestgehend ausschließen.
Da auch die Herstellung sehr reiner Si3N4~Schichten gut beherrscht und verbreitet praktiziert wird, sind die eben genannten Vorteile noch offensichtlicher, wenn der mehrschichtige dielektrische Spiegel aus sich abwechselnden Gi3K4-- und SiO2" Schichten aufgebaut ist.
Die Erfindung wird anhand von durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
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—· ft —·
Fign. 1 und IA vergrößerte Querschnitte von Metall-Oxid-
Halbleiter-Transistoren, anhand derer die Erfindung erläutert wird,
Fig. 2 ein vergrößerter Ausschnitt des in Fig. 1 gezeigten Bauteils im Querschnitt,
Fig. 3 in einem Diagramm das Reflexionsvermögen
eines dielektrischen Spiegels, der auf einem Siliziumsubstrat aufgebracht worden ist, aufgetragen gegen die Wellenlänge,
Fig. 4 eine Ausführungsform einer Vorrichtung, die
dazu benutzt werden kann, den erfindungsgemäßen dielektrischen Spiegel herzustellen, und
Fig. 5 ein vergrößerter Querschnitt durch einen
Metall-Oxid-Halbleiter-Transistor, auf den die Erfindung angewandt wird, und der in einer Flüssigkrxstallanzeigezelle eingesetzt v/ird.
Die Fig. 1 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der ein vielschichtiger dielektrischer Spiegel 1 direkt auf einem Halbleitersubstrat 2 der einen Leitfähigkeit, bestehend z.B. aus p-dotiertem Silizium, in das die Gebiete 3 und 4 der entgegengesetzten Leitfähigkeit (z.B. n+) zur Herstellung eines Metall-Oxid-HaIbleiter-Transistors, im folgenden MOS-Transistor genannt, eindiffundiert sind. In der gezeigten Ausgestaltung bilden die eindiffundierten Gebiete 3 und 4 das Source-- bzw. das Drain-Gebiet eines Feldeffekttransistors, an den die Source-, Drain- und Gate-Elektroden 5, 6 und 7 angeschlossen sind. In dieser Ausgestaltung ist der dielektrische Spiegel direkt auf der Halbleiteroberfläche, bis zu der sich der p/n-übergang erstreckt, aufgebracht, wobei der Spiegel nicht nur als Lichtschild, sondern auch als passivierende Schicht auf der HaIb-leiterstruktur dient. Bei solchen Anwendungen werden in dem
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dielektrischen Spiegel entsprechend den Erfordernissen der Leiterkonfiguration Kontaktöffnungen durch den dielektrischen Spiegel hindurch erzeugt, in denen dann die Kontakte gebildet werden, zu denen in dem in der Fig. 1 gezeigten Ausschnitt die Source-, Drain- und Gate-Elektroden 5, 6 und 7 gehören.
Wie oben erläutert, wird in vorteilhafter Weise der vielschichtige dielektrische Spiegel 1 auf dem Substrat 2 in Form eines Stapels von sich abwechselnden λ/4-Plättchen, im folgenden λ/4-Schichten genannt, aus Materialien, die sich stark in ihren Brechungsindizes unterscheiden, wobei es günstig ist, wenn das eine der beiden Schichtmaterialien einen Brechungsindex hat, der mindestens lf3 mal größer ist als der Brechungsindex des anderen Schichtmaterials, gebildet. In der Fig. 2 ist das dielektrische Schichtmaterial mit dem höheren Brechungsindex durch n„ und das Schichtmaterial mit dem niedrigeren Brechungsindex mit n, bezeichnet.'
Bei den bevorzugten Ausgestaltungen wird.zu dem Spiegel eine Schicht mit dem höheren Brechungsindex n_, die dem Substrat 2 unmittelbar benachbart ist und eine ebensolche Schicht, die die Schichtenfolge des Spiegels nach außen abschließt, gehören. Die äußere Umgebung des Spiegels ist charakterisiert durch den Brechungsindex nQ. Ein solcher mehrschichtiger dielektrischer Spiegel kann aus einer großen Zahl von dielektrischen Spiegeln hergestellt werden, soweit die obengenannte Bedingung beachtet wird. Typische dielektrische Spiegel-Materialien sind in der folgenden Tabelle aufgelistet.
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Tabelle Spiegeliaaterial Brechungsindex (n)
Kryolith 1,30
Ziriksulfid 2,30
Äntimonsulfid 2,70
Calciumfluorid 1,28
Magnes iuraf luor id 1,38
Siliziumdioxid 1,45
Titandioxid 2,30
Siliziumnitrid 1,90
Es sei klargestellt, daß die im Einzelfall verwendete Kombination von dielektrischen Schichten für den Spiegel normalerweise davon abhängt, ob die Schichten mit den Substraten, auf denen der Film gebildet werden soll, verträglich sind, d.h. es hängt davon ab, ob der Film, wie in der Fig. 1 gezeigt, direkt auf einem Siliziumsubstrat oder, wie in der Fig. IA gezeigt, auf einer oxydierten Schicht 20, die vor der Bildung des Spiegels auf dem Siliziumsubstrat gebildet worden ist, erzeugt wird. Die Fig. 3 zeigt in einem typischen Beispiel das Reflexionsvermögen eines solchen Spiegels, der direkt auf einem Siliziumsubstrat mittels der Elektronenstrahlkanonentechnxk des Typs, der in der Fig. 4 gezeigt ist, erzeugt worden ist. In diesem Beispiel wurden abwechselnde λ/4-Schichten von Zinksulfid (n2 = 2,30) und Kryolith (n = 1,30) aufgebracht. Die Gesamtzahl der Schichten betrug 29. Wie aus dem Diagramm in der Fig. 3 zu ersehen ist, wurde dabei ein Reflexionsvermögen erreicht, das im sichtbaren Bereich größer als 99 % war. Die maximale Reflexion erhält man theoretisch, wenn man eine unendliche Anzahl von sich abwechselnden Schichten aufeinanderstapelt. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß das Reflexionsvermögen einer relativ kleinen Anzahl von solchen Schichten ganz in die Nähe des Reflexionsvermögens eines Stapels mit unendlich vielen Schichten kommt. Es ist in der Tat so, daß mit einer Anordnung von aich abwechselnd·* λ/4-Ichichten von linksulfid
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und Kryolith bei einer Wellenlänge von 5800 8 mit einer Gesamtzahl von elf Schichten ein Reflexionsvermögen erzielt werden . kann, das größer als 99 % ist.
Unterschiedliche Techniken können angewandt werden, um die
dielektrischen Schichten aufzubringen. Beispielshaft seien
genannt: Aufdampfen und Kathodenzerstäubung. Diese Verfahren
hat 0. S. Heavens in dem oben zitierten Buch "Optical
Properties of Thin Solid Films" beschrieben. In diesem Artikel werden, auch verschiedene Methoden zum Messen der aufgebrachten Schichtdicken beschrieben und diskutiert.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel wurde der aus 29 Schichten bestehende Stapel durch abwechselndes Aufbringen von λ/4-Schichten aus Kryolith und Zinksulfid mittels eines Elektronenstrahlkanonenverfahrens aufgebracht. Zur Herstellung der 29 Schichten wurde die in der Fig. 4 schemätisch gezeichnete Vorrichtung
benutzt. In einer solchen Vorrichtung wird eine evakuierte
Kammer 21 durch eine Evakuiervorrichtung 22, wie z.B. eine
Hochvakuumdiffusionspumpe, auf einem niedrigen Druck gehalten. Der Druck innerhalb der Kammer 21 kann beispielsweise in der
Größenordnung von 10 Willi tor r liegen-. Ein mehrfach unterteilter Tiegel 23 ist in geeigneter Weise innerhalb der Kammer 2 aufgestellt und enthält die dielektrischen Quellmaterialien, die auf das Substrat 30 sublimiert werden sollen. In typischer Weise enthält die Unterteilung 40 des Tiegels eine Zinksulfidquelle 41 (n = 2,30) und die Unterteilung 42 des Tiegels enthält das Kryolithquellmaterxal 43 (η = 1,30). Die dielektrischen Quellmaterialien 41 und 43 werden abwechselnd mit Elektronen
hoher Energie aus einer Elektronenquelle 26, wie z.B. einer
Elektronenstrahlkanone, bombardiert, wobei der Elektronenstrahl selektiv auf die dielektrischen Quellen 41 und 43 mittels einer Ablenkeinheit, die eine geeignete magnetische Spule enthält, gerichtet wird. Jede der beiden dielektrischen Quellmaterialien 41 und 43 kann als Ziel des Elektronenstrahls
selektiert werden, indem entweder durch geeignete Regelung des
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magnetischen Flusses in den magnetischen Spulen 28 die Ablenkung des Strahls verändert wird, oder indem der Tiegel 23 mechanisch zum Strahl bewegt wird. Es ist einleuchtend, daß die Intensität des Elektronenstrahls, die notwendig ist, um das dielektrische Quellmaterial zur Sublimation zu bringen, abhängt von der Natur des verwendeten Quellmaterials. Die Strahlenergiedichte wird z.B. bei angelegten 1-3 Kilovolt festgelegt. Anschließend wird der Elektronenstrom so eingestellt, daß eine vernünftige Verdampfungsrate des Quellmaterials, welche für Zinksulfid und Kryolith in etwa gleich sind, erhalten wird. Die Temperatur des Tiegels 23 kann durch konventionelles Kühlen, wie z.B. durch einen von Wasser durchflossenen Mantel, geregelt werden. Das Wasser strömt dabei durch den Einlaß 29 und den Auslaß 29A.
Im Betrieb sublimiert das von dem Elektronenstrahl hoher Energie getroffene dielektrische Quellmaterial und die Dämpfe schlagen sich auf der nach unten hängenden Oberfläche des Substrats 30, das aus Silizium besteht, nieder. Um den dielektrischen Spiegel in der gewünschten Ausgestaltung aufzubringen, wird zuerst aus der Zinksulfidquelle heraus auf die Oberfläche des Substrats 30 sublimiert, bis eine einer λ/4-Schicht entsprechende optische Schichtdicke erreicht ist. Anschließend wird das dielektrische Kryolithquellmaterial aus dem Tiegel heraussublimiert und auf der Zinksulfidschicht niedergeschlagen, bis eine Schicht mit der für eine λ/4-Schicht charakteristischen optischen Dicke entstanden ist. Dieses abwechselnde Sublimieren aus den beiden Quellmaterialien heraus wird so lange wiederholt, bis eine Gesamtzahl von 29 Schichten erreicht ist, wobei die letzte Schicht aus Zinksulfid besteht. Das Reflexionsvermögen des so direkt auf einem Siliziumhalbleitersubstrat aufgebrachten Stapels ist in der Fig. 3 gezeigt.
Die Fig. 5 veranschaulicht die Anwendung eines vielschichtigen dielektrischen Spiegels als Lichtabschirmung für integrierte Schaltkreise, die im Zusammenhang mit Flüssigkristall-Anzeigezellen, wie sie z.B. in der US-Patentschrift 3 631 411 be-
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schrieben sind, benutzt werden. Innerhalb des gezeigten Ausschnitts der Flüssigkristallanzeigezelle befinden sich drei Feldeffekttransistoren Tl, T2 und T3, die in einem Halbleitersubstrat 50 des einen Leitfähigkeitstyps, beispielsweise des Leitfähigkeitstyps n, erzeugt worden sind. Zu jedem Transistor gehört ein diffundiertes Source-Gebiet 51 und ein diffundiertes Drain-Gebiet 52, die unter sich alle dieselbe Leitfähigkeit, z.B. die Leitfähigkeit p+, aber im Vergleich zum Substrat die .entgegengesetzte Leitfähigkeit haben. Die ρ -Gebiete 51 und und die zwischen ihnen liegenden Gebiete sind mit einer Schicht 53 aus Siliziumdioxid zur elektrischen Isolation bedeckt. Auf der Oxidschicht 53 sind die leitfähigen Gate-Elektroden 54 ausgebildet, die sich über die Gebiete zwischen jedem Source-Drain-Paar 51 und 52 erstrecken. In derselben Ebene befinden sich auch ein Leiterzugmuster, das die Source-Elektroden 55 einschließt, die sich durch öffnungen in der Oxidschicht 53 zu den entsprechenden darunterliegenden Source-Gebieten erstrecken. Auf der soweit besprochenen Struktur liegt eine zweite Siliziumdioxidschicht 56, über der sich ein mehrschichtiger dielektrischer Spiegel 57 befindet, der das Bauteil schützen' und als Reflektor dienen soll, um die Flüssigkristallanzeigezelle in Reflexion betreiben zu können.
Der dielektrische Spiegel 57 kann mittels irgendeinem der oben erwähnten Verfahren hergestellt werden. Günstigerweise wird die der Oxidschicht 56 benachbarte Schicht und die oberste Schicht des Stapels aus dem dielektrischen Material mit dem höheren Brechungsindex hergestellt. Wie oben erwähnt, wird ein Stapel, der abwechselnd Schichten aus dem Ilaterial mit dem höheren Brechungsindex und aus dem Material mit dem niedrigeren Brechungsindex, wobei diese Schichten die für λ/4-Schichten charakteristische optische Dicke haben, gebildet. Es sei angemerkt, daß bei Verwendung des Zinksulfid-Kryolith-Systems bei einer Wellenlänge von 5830 8 mit einem Stapel, der aus drei λ/4-Schichten besteht, ein Reflexionsvermögen von 69,5 % mit einem Stapel, der aus fünf Schichten besteht, ein Reflexionsvermögen von
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89,1 % mit einem Stapel, der aus sieben Schichten besteht, ein Reflexionsvermögen von 96,4 % mit einem Stapel, der aus neun Schichten besteht, ein Reflexionsvermögen von 99f8 % erreicht werden kann. Durch das Zufügen von weiteren Schichten läßt sich ein gleiches oder noch höheres Reflexionsvermögen erreichen. Die notwendige Gesamtzahl von Schichten richtet sich ausschließlich nach der speziellen Anwendung, für die der dielektrische Spiegel benötigt wird.
Wie man aus der Fig. 5 ersieht, befindet sich über den Drain-Gebieten 52 öffnungen 58, die den Zugang zu den Drain-Gebieten mittels einer Flüssigkristall-Elektrode ermöglichen. Der gezeigte integrierte Schaltkreis ist mit einer Schicht 60 aus einer Verbindung mit Flüssig-Kristall-Eigenschaften bedeckt, die ihrerseits mit einer durchsichtigen Abdeckung 65, die z.B. aus Glas besteht, wobei diese Abdeckung 65 auf der dem Flüssig— kristallmaterial zugewandten Seite eine durchsichtige und als Elektrode dienende Beschichtung 59, die z.B. aus Zinnoxid, Indiumoxid oder ähnlichen Verbindung bestehen kann, hat. Im Betrieb kann die Verbindung mit den Flüssigkristalleigenschaften, die den Drain-Gebieten 52 benachbart ist, selektiv zwischen ihrem lichtdurchlassenden und ihrem lichtstreuenden Zustand durch konventionelle Regelschaltungen, die mit der integrierten Schaltung der Anzeigezelle verbunden sind, geschaltet werden.
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Claims (14)

  1. - 15 - 242025?
    PATEMTA N SPRÜCHE
    Halbleiterstruktür mit einem Halbleitersubstrat des einen Leitfähigkeitstyps, in dem Oberflächengebiete einschließende Bereiche des anderen, entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ausgebildet sind, und mit einer das Halbleitersubstrat abdeckenden Passivierungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die zu der Halbleiterstruktur gehörende Passivierungsanordnung mindestens teilweise aus einem mehrschichtigen, dielektrischen Spiegel (1, 57) besteht.
  2. 2. Halbleiterstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Passivierungsanordnung in ihrem dem Halbleitersubstrat benachbarten Bereich -aus einer Siliziumdioxidschicht (20) besteht.
  3. 3. Halbleiterstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die HaIbleiterstruktur mindestens einen Isolierschicht-Feldeffekttransistor enthält.
  4. 4. l-lalbleiterstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterstruktur mindestens eine integrierte Schaltung enthält.
  5. 5. Halbleiterstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Passivierungsanordnung über mindestens einem der Bereiche (52) des anderen, entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps eine durchgehende öffnung (58) hat, die ein Material (60) mit Flüssigkristall-Eigenschaften ausfüllt und daß das Material mit Flüssigkristall-Eigenschaften mit einer transparenten, als Elektrode dienenden Schicht (59) abgedeckt ist.
  6. 6. Halbleiterstruktur nach einem oder mehreren der An-
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    Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den mehrschichtigen dielektrischen Spiegel begrenzenden Schichten den größten Brechungsindex der beteiligten Schichten haben.
  7. 7. Halbleiterstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrschichtige dielektrische Spiegel aus sich abwechselnden Schichten mit großen bzw. kleinen Brechungsindizes besteht.
  8. 8. Halbleiterstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus je einem von zwei Materialien bestehen.
  9. 9. Halbleiterstruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex des einen Materials mindestens 1,3 mal größer ist als der Brechungsindex des anderen Materials.
  10. 10. Halbleiterstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den den dielektrischen Spiegel bildenden Schichten um λ/4-Plättchen handelt (bezogen auf λ * 5800 R).
  11. 11. Halbleiterstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrschichtige dielektrische Spiegel aus sich abwechselnden Zinksulfid- und Kryolith-Schichten aufgebaut ist.
  12. 12. Halbleiterstruktur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrschichtige dielektrische Spiegel eine zwischen fünf und neun liegende, ungerade Anzahl von Schichten enthält.
  13. 13. Halbleiterstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrschichtige dielektrische Spiegel λ/4-Plätt-
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    chen aus SiO2 enthält.
  14. 14. Halbleiterstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrschichtige * dielektrische Spiegel aus sich abwechselnden SiO2" und
    aufgebaut ist;
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DE19742420257 1973-05-03 1974-04-26 Halbleiterstruktur mit einer das halbleitersubstrat abdeckenden passivierungsanordnung Ceased DE2420257A1 (de)

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