DE102005047058B4 - Herstellungsverfahren für einen Graben-Transistor und entsprechender Graben-Transistor - Google Patents

Herstellungsverfahren für einen Graben-Transistor und entsprechender Graben-Transistor Download PDF

Info

Publication number
DE102005047058B4
DE102005047058B4 DE102005047058A DE102005047058A DE102005047058B4 DE 102005047058 B4 DE102005047058 B4 DE 102005047058B4 DE 102005047058 A DE102005047058 A DE 102005047058A DE 102005047058 A DE102005047058 A DE 102005047058A DE 102005047058 B4 DE102005047058 B4 DE 102005047058B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
trench
source
drain regions
conductive filling
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102005047058A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102005047058A1 (de
Inventor
Till Schlösser
Rolf Weis
Hans-Peter Moll
Martin Popp
Marc Strasser
Hannes Luyken
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Polaris Innovations Ltd
Original Assignee
Qimonda AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qimonda AG filed Critical Qimonda AG
Priority to DE102005047058A priority Critical patent/DE102005047058B4/de
Priority to TW095136111A priority patent/TW200713468A/zh
Priority to US11/529,446 priority patent/US7605032B2/en
Priority to CNA2006101447376A priority patent/CN1941300A/zh
Priority to KR1020060096668A priority patent/KR100865073B1/ko
Priority to JP2006270791A priority patent/JP2007110110A/ja
Publication of DE102005047058A1 publication Critical patent/DE102005047058A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102005047058B4 publication Critical patent/DE102005047058B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66568Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66613Lateral single gate silicon transistors with a gate recessing step, e.g. using local oxidation
    • H01L29/66621Lateral single gate silicon transistors with a gate recessing step, e.g. using local oxidation using etching to form a recess at the gate location
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/26586Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation characterised by the angle between the ion beam and the crystal planes or the main crystal surface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0843Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0847Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42356Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66537Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using a self aligned punch through stopper or threshold implant under the gate region
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7833Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's
    • H01L29/7834Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's with a non-planar structure, e.g. the gate or the source or the drain being non-planar

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

Herstellungsverfahren für einen Graben-Transistor mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (1) eines ersten Leitungstyps;
Bilden eines Grabens (5) in dem Substrat (1);
Bilden eines Gatedielektrikums (20) auf dem Substrat (1) in dem Graben (5);
Vorsehen einer ersten leitenden Füllung (30') in dem Graben (5) als Gateelektrode (30) auf dem Gatedielektrikum (20);
Bilden erster Source- und Drain-Bereiche (4) durch Einführen von Verunreinigungen eines zweiten Leitungstyps in die Oberfläche des Substrats (1) neben dem Graben (5);
Rückätzen der ersten leitenden Füllung (30') in dem Graben (5) bis in eine Tiefe unterhalb der ersten Source- und Drain-Bereiche (4);
Bilden zweiter Source- und Drain-Bereiche (4') durch Einführen von Verunreinigungen eines zweiten Leitungstyps in die Oberfläche des Substrats (1) in dem Graben (5), wobei die zweiten Source- und Drain-Bereiche (4') an die ersten Source- und Drain-Bereiche (4) angrenzen und in eine Tiefe bis mindestens zur rückgeätzten ersten leitenden...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Graben-Transistor und einen entsprechenden Graben-Transistor.
  • Aus der US 2003/0119264 A1 ist ein Grabentransistor bekannt, welcher aufweist: ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps, einen Graben in dem Substrat, ein Gatedieelektrikum auf dem Substrat im Graben, eine leitende Füllung in dem Graben als Gateelektrode auf dem Gatedieelektrikum, erste Source- und Drain-Bereiche in der Oberfläche des Substrats neben dem Graben, wobei die leitende Füllung in dem Graben sich bis in eine Tiefe unterhalb der ersten Source- und Drain-Bereiche erstreckt, zweite Source- und Drain-Bereiche angrenzend zur Oberfläche des Substrats in dem Graben, wobei die zweiten Source- und Drain-Bereiche an die ersten Source- und Drain-Bereiche angrenzen und in eine Tiefe bis mindestens zur leitenden Füllung reichen, sowie einen Isolationsspacer.
  • Obwohl prinzipiell auf beliebige integrierte Schaltungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegenden Probleme bezüglich integrierter Speicherschaltungen in Siliziumtechnologie erläutert werden.
  • Aus der US 2005/0042833 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltungsvorrichtung mit einem Graben-Transistor bekannt. Das bekannte Verfahren weist folgende Schritte auf: Definieren eines aktiven Bereichs durch Bilden eines Graben-Deviceisolationsbereichs auf einem integrierten Schaltungssubstrat; Bilden eines Maskenmusters auf dem integrierten Schaltungssubstrat, welches einen Kanalunterbereich des aktiven Bereichs und den Graben-Deviceisolationsbereichs neben dem Kanalunterbereich freilegt; Ätzen des Graben-Deviceisolationsbereichs, der durch das Maskenmuster freigelegt ist zum Bilden einer Vertiefung bis zu einer ersten Tiefe unter Verwendung des ersten Maskenmusters als Ätzmaske; Ätzen des Kanalunterbereichs zum Bilden eines Gate-Grabens mit einer zweiten Tiefe, die tiefer als die erste Tiefe ist, unter Verwendung des Maskenmusters als Ätzmaske; und Bilden eines versenkten Gates, welches den Gate-Graben füllt.
  • Probleme bei derartigen Graben-Transistoren werden verursacht durch den Überlapp des vertikalen Gates mit den hochdotierten Source/Drain-Bereichen. Dieser Überlapp verursacht hohe elektrische Felder, welche Leckströme im ausgeschalteten Zustand des Transistors verursachen. Ausserdem wirken sich Tiefen- bzw. Recessschwankungen stark auf den Strom im eingeschalte ten Zustand aus, da der Transistoranschluss schlecht wird, falls die Source-/Drain-Dotiergebiete nicht mehr unter das Gate reichen.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt in der Bereitstellung eines verbesserten Herstellungsverfahrens für einen Graben-Transistor und eines entsprechenden Transistors, der eine exzellente Skalierbarkeit und ein robustes Herstellungsverfahren aufweist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch das Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 bzw. dementsprechenden Graben-Transistor gemäß Anspruch 8 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung verwendet vozugsweise eine selbstjustierte Implantation zum Vorsehen von Source-/Drain-Dotiergebieten der toleranzbehafteten Graben-Geometrie.
  • In den abhängigen Ansprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Herstellungsverfahrens nach Anspruch 1 bzw. des entsprechenden Graben-Transistors nach Anspruch 8.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Bilden zweiter Source- und Drain-Bereiche durch einen Implantationsschritt, wobei die rückgeätzte erste leitende Füllung als Maske dient. Dies sorgt für eine selbstausgerichtete Anordnung.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein dotierter Isolationsspacer gebildet, wobei das Bilden zweiter Source- und Drain-Bereiche durch Diffusionsschritt erfolgt und wobei eine Ausdiffusion des Dotierstoffs aus dem dotierter Isolationsspacer in das Halbleitersubstrat erfolgt. Dies sorgt ebenfalls für eine selbstausgerichtete Anordnung.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt vor dem Vorsehen der ersten leitenden Füllung in dem Graben ein Implantationsschritt, wobei durch Implantieren von Verunreinigungen des ersten Leitungstyps ein unter dem Boden des Grabens liegender Dotierbereich mit lokal erhöhter Dotierung im Halbleitersubstrat gebildet wird. Dies ermöglicht die Verhinderung von ungewollten Punchthroughs (Durchbrüchen).
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt nach dem Vorsehen der ersten leitenden Füllung in dem Graben ein Implantationsschritt, wobei durch Implantieren von Verunreinigungen des ersten Leitungstyps unter Verwendung einer Maske ein neben dem Graben liegender Dotierbereich mit lokal erhöhter Dotierung im Halbleitersubstrat gebildet wird. Dies ermöglicht ebenfalls die Verhinderung von ungewollten Punchthroughs.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt nach dem Bilden des Isolationsspacers ein Implantationsschritt, wobei durch Implantieren von Verunreinigungen des ersten Leitungstyps in die ersten Source- und Drain-Bereiche unter Verwendung des Isolationsspacers als Maske ein an den Isolationsspacer angrenzender Gegendotierbereich in den ersten Source- und Drain-Bereichen gebildet wird. Dies ermöglicht die Verhinderung ungewollter Feldstärkespitzen an diesen Orten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Bildungsbereich des Graben-Transistors von mit einem Isolationsmaterial gefüllten Isolationsgräben umgeben.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung erläutert.
  • In den Figuren zeigen:
  • 1 eine schematische planare Ansicht der geometrischen Anordnung eines Graben-Transistors als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 1A, B–7A, B jeweils zwei verschiedene schematische Querschnitte entlang der Linien A-A' bzw. B-B' von 1 eines Herstellungsverfahrens für einen Graben-Transistor und eines entsprechenden Graben-Transistors als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8A, B zwei verschiedene schematische Querschnitte entlang der Linien A-A' bzw. B-B' von 1 eines Herstellungsverfahrens für einen Graben-Transistor und eines entsprechenden Graben-Transistors als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 9A, B zwei verschiedene schematische Querschnitte entlang der Linien A-A' bzw. B-B' von 1 eines Herstellungsverfahrens für einen Graben-Transistor und eines entsprechenden Graben-Transistors als dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 10A, B zwei verschiedene schematische Querschnitte entlang der Linien A-A' bzw. B-B' von 1 eines Herstellungsverfahrens für einen Graben-Transistor und eines entsprechenden Graben-Transistors als vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 11A, B zwei verschiedene schematische Querschnitte entlang der Linien A-A' bzw. B-B' von 1 eines Herstellungsverfahrens für einen Graben-Transistor und eines entsprechenden Graben-Transistors als fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder funktionell äquivalente Komponenten.
  • 1 zeigt eine schematische ebene Ansicht der geometrischen Anordnung eines Graben-Transistors als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 1A, B zeigen zwei verschiedene schematische Querschnitte entlang der Linien A-A' bzw. B-B' von 1.
  • In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Halbleitersubstrat mit einer Nitridopferschicht 3 auf seiner Oberfläche und mit Isolationsgräben IT' neben einem Bildungsbereich RT für den Graben-Transistor, wobei die Isolationsgräben IT' mit SiO2 als Isolationsmaterial gefüllt sind, das sich bis zur oberen Oberfläche des Substrats 1 erstreckt. Insbesondere kann solch eine Anordnung durch einen CMP-Prozess (CMP = Chemical Mechanical Polishing) erhalten werden. Weiter mit Bezug auf 1A, B sind Source-/Draingebieten 4 in der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 z. B. durch einen Implantationsschritt gebildet.
  • Danach wird eine Öffnung 3a der Maskenschicht in der Maskenschicht 3 gebildet, welche sich in der Richtung B-B' erstreckt und das Substrat 1 im Mittelbereich des Bildungsbereichs RT freilegt. Die Öffnung 3a definiert die Lage eines Grabens 5, welcher in dem folgenden Schritt in dem Substrat 1 zu ätzen ist.
  • 1A, B bis 7A, B zeigen die zwei verschiedenen schematischen Querschnitte entlang der Linien A-A' bzw. B-B' von 1 eines Herstellungsverfahrens für einen Graben-Transistor und eines entsprechenden Graben-Transistors als erster Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche von 1A, B ausgeht.
  • Im anschließenden Prozessschritt, der in 2A, B dargestellt ist, wird der Graben 5 des Graben-Transistor durch einen Trockenätzprozess gebildet. Bezugszeichen U bezeichnet den Boden des Grabens 5. Der Trockenätzprozess ist ein selektiver Ätzprozess, der das Silizium mit hoher Selektivität bezüglich der Maskenschicht 3, die in diesem Schritt als Hartmaske fungiert, ätzt.
  • Im nächsten Prozessschritt, der in den 3A, B dargestellt ist, wird eine Nassätzung zum Entfernen eines Teils des Siliziumoxids der Isolationsgräben IT' neben dem Graben 5 in der Richtung B-B' durchgeführt, wie deutlich aus 3B ersichtlich. Dieser Nassätzschritt ätzt das Siliziumoxid mit hoher Selektivität bezüglich des Siliziums des Siliziumsubstrats 1. In diesem Nassätzschritt wird der Graben 5 in der Richtung B-B' gebildet, und Unterätzbereiche 5a werden entlang der Richtung B-B' geschaffen, welche unterhalb des Bodens U des Grabens 5 liegen und welche neben dem Graben 5 liegen. Durch Vorsehen dieser Unterätzbereiche 5a ist die Kontrolle des Gates über dem Kanalbereich durch die Tri-Gate-Anordnung verbessert, da das Gate bis unter die Kanten am Boden U ausgedehnt werden kann.
  • Daraufhin wird, wie in 4A, B gezeigt, ein Gatedielektrikum 20 aus Siliziumdioxid auf dem Substrat 1 in dem Graben 5 gebildet. Dann werden der Graben 5 und die benachbarten Unterätzbereiche 5a in den Isolationsgräben IT' mit der Gateelektrode 30' aus einer leitenden Polysiliziumfüllung gefüllt, und zwar vorzugsweise in einem Abscheide- und einem folgenden CMP-Prozessschritt, wobei die Maskenschicht 3 als Polierstopp dient. Die Gateelektrode 30' aus Polysilizium erstreckt sich dann bis zur Oberfläche der Maskenschicht 3.
  • Wie in 5A, B dargestellt, wird dann die Gateelektrode 30' innerhalb des Grabens 5 bis unterhalb der Tiefe der Source-/Draingebiete 4 unter Verwendung der Maskenschicht 3 als Maske zurückgeätzt.
  • Mit Bezug auf 6A, B wird die Maskenschicht 3 entfernt. In einem anschließenden Prozessschritt erfolgt das Vorsehen gering dotierter Source-/Draingebiete 4' (LDD) im Halbleitersubstrat 1 an den Wänden des Grabens oberhalb der zurückgeätzten Gate-Elektrode 30'. Diese Implantation I ist ebenfalls selbstjustiert und sorgt für einen guten Anschluss des Kanalgebiets unterhalb der Gate-Elektrode 30' an die Source-/Draingebiete 4, 4'.
  • In einem darauf folgenden Prozessschritt, der in 7A, B dargestellt ist, wird dann an den Grabenwänden oberhalb der zurückgeätzten Gate-Elektrode 30' ein Isolationsspacer 25 aus Siliziumoxid gebildet. Im Anschluss daran erfolgt ein Abscheiden und Zurückpolieren einer leitenden Polysilizium-Schicht 30'' zum Bilden eines oberen Bereichs der Gateelektrode.
  • Damit ist der Graben-Transistor gemäß der ersten Ausführungsform fertiggestellt. In weiteren nicht dargestellten Prozessschritten erfolgt dann der Anschluss der Source-/Draingebiete 4 bzw. der Gate-Elektrode 30', 30'' an weitere (hier nicht dargestellte) Schaltungskomponenten.
  • 8A, B sind zwei verschiedene schematische Querschnitte entlang der Linien A-A' bzw. B-B' von 1 eines Herstellungsverfahrens für einen Graben-Transistor und eines entsprechenden Graben-Transistors als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der zweiten Ausführungsform gemäß 8A, B erfolgt die Dotierung der Source-/Draingebiete 4' nicht durch eine schrä ge Implantation, sondern durch Vorsehen eines dotierten Siliziumoxidspacers 25' und eine anschließende Ausdiffusion aus dem dotierten Siliziumoxidspacer 25'.
  • 9A, B sind zwei verschiedene schematische Querschnitte entlang der Linien A-A' bzw. B-B' von 1 eines Herstellungsverfahrens für einen Graben-Transistor und eines entsprechenden Graben-Transistors als dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der dritten Ausführungsform gemäß 9A, B erfolgt vor bzw. nach dem Bilden des Gatedielektrikums 20 und vor dem Bilden der Gateelektrode im Graben 5 eine Implantation I' zum Bilden eines Dotierungsbereichs 50 unterhalb des Bodens U des Grabens 5 als Anti-Punchthrough-Bereich. Somit lassen sich tief gelegene Punchthrough-Pfade unterdrücken. Diese Implantation schafft eine Kanaldotierung, die unabhängig ist von der Tiefe des Grabens 5 und kann selbstverständlich auch schräg durchgeführt werden, um einen größeren Abstand zur Node-Seite im Falle der Verwendung in einer DRAM-Halbleiterspeicherschaltung zu erreichen.
  • 10A, B sind zwei verschiedene schematische Querschnitte entlang der Linien A-A' bzw. B-B' von 1 eines Herstellungsverfahrens für einen Graben-Transistor und eines entsprechenden Graben-Transistors als vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der in 10A, B vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine sehr flache Schrägimplantation I'' zur Bildung oberflächlich schwach gegendotierten Source-/Draingebiete 4'' durchgeführt, also ein lateraler Dotiergradienten der Source-/Draingebiete 4 geschaffen, um die dort entstehenden hohen elektrischen Felder abzuschwächen. Diese Implantation I'' erfolgt zweckmäßigerweise nach Bilden des inneren Isolationsspacers 25 unter Verwendung desselben als Maske.
  • 11A, B sind zwei verschiedene schematische Querschnitte entlang der Linien A-A' bzw. B-B' von 1 eines Herstellungsverfahrens für einen Graben-Transistor und eines entsprechenden Graben-Transistors als fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der in 11A, B gezeigten fünften Ausführungsform wird nach dem Auffüllen des Grabens 5 mit dem oberen Teil 30'' der Gate-Elektrode aus Polysilizium eine Photolackmasse 75 aufgebracht, wonach eine Implantation I''' erfolgt, um einen asymmetrisch gelegenen Dotierbereich 50' im Halbleitersubstrat 1 zu erzeugen, der als Anti-Punchthrough-Bereich fungiert.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung bezüglich bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden, welche dem Fachmann klar erscheinen.
  • Insbesondere ist die Auswahl der Materialien nur ein Beispiel und kann mannigfaltig variiert werden.
  • Bei den hier gezeigten Ausführungsformen sind beide Seiten des Graben-Transistors hinsichtlich der Source-Draingebiete 4' gleich stark dotiert. Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig, vielmehr können die beiden Seiten im Falle der Verwendung in einer Speicherschaltung unterschiedlich hoch dotiert werden, sodass Bitleitungs-Seiten bzw. Node-Seiten unterschiedlich hohe Dotierungen aufweisen.
  • Selbstverständlich ist die Erfindung sowohl für Stack- als auch für Trench-DRAM-Halbleiterspeicherschaltungen anwendbar.
  • RT
    Bildungsbereich für den Graben-Transistor
    1
    Silizium-Halbleitersubstrat
    IT'
    Isolationsgräben
    20
    Gatedielektrikum
    30', 30''
    leitende Füllung, Gateelektrode
    60
    Gate-Kontakt
    40, 50
    Source, Drain
    5
    Graben
    U
    Boden von Graben 5
    5a, 5a'
    Unterätzbereich
    4
    stark dotierter Source/Drain-Bereich
    4'
    leicht dotierter Source/Drain-Bereich (LDD)
    4''
    Gegendotierbereich
    I0
    I, I', I''
    LDD-Implantation
    3
    Nitrid-Maskenschicht
    3a
    Maskenschichtöffnung
    75
    Photolackmaske

Claims (11)

  1. Herstellungsverfahren für einen Graben-Transistor mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (1) eines ersten Leitungstyps; Bilden eines Grabens (5) in dem Substrat (1); Bilden eines Gatedielektrikums (20) auf dem Substrat (1) in dem Graben (5); Vorsehen einer ersten leitenden Füllung (30') in dem Graben (5) als Gateelektrode (30) auf dem Gatedielektrikum (20); Bilden erster Source- und Drain-Bereiche (4) durch Einführen von Verunreinigungen eines zweiten Leitungstyps in die Oberfläche des Substrats (1) neben dem Graben (5); Rückätzen der ersten leitenden Füllung (30') in dem Graben (5) bis in eine Tiefe unterhalb der ersten Source- und Drain-Bereiche (4); Bilden zweiter Source- und Drain-Bereiche (4') durch Einführen von Verunreinigungen eines zweiten Leitungstyps in die Oberfläche des Substrats (1) in dem Graben (5), wobei die zweiten Source- und Drain-Bereiche (4') an die ersten Source- und Drain-Bereiche (4) angrenzen und in eine Tiefe bis mindestens zur rückgeätzten ersten leitenden Füllung (30') reichen; Bilden eines Isolationsspacers (25; 25') oberhalb der rückgeätzten ersten leitenden Füllung (30') im Graben (5); und Vorsehen einer zweiten leitenden Füllung (30'') in dem Graben (5) als oberer Teil der Gateelektrode, welche in elektrischem Kontakt mit der rückgeätzten ersten leitenden Füllung (30') steht und durch den Isolationsspacer (25; 25') von den ersten und zweiten Source- und Drain-Bereichen (4; 4') elektrisch isoliert ist.
  2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden zweiter Source- und Drain-Bereiche (4') durch einen Implantationsschritt erfolgt, wobei die rückgeätzte erste leitende Füllung (30') als Maske dient.
  3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein dotierter Isolationsspacer (25') gebildet wird und das Bilden zweiter Source- und Drain-Bereiche (4') durch Diffusionsschritt erfolgt, wobei eine Ausdiffusion des Dotierstoffs aus dem dotierter Isolationsspacer (25') in das Halbleitersubstrat (1) erfolgt.
  4. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vorsehen der ersten leitenden Füllung (30') in dem Graben (5) ein Implantationsschritt erfolgt, wobei durch Implantieren von Verunreinigungen des ersten Leitungstyps ein unter dem Boden des Grabens (5) liegender Dotierbereich (50) mit lokal erhöhter Dotierung im Halbleitersubstrat (1) gebildet wird.
  5. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Vorsehen der ersten leitenden Füllung (30') in dem Graben (5) ein Implantationsschritt erfolgt, wobei durch Implantieren von Verunreinigungen des ersten Leitungstyps unter Verwendung einer Maske (75) ein neben dem Graben (5) liegender Dotierbereich (50') mit lokal erhöhter Dotierung im Halbleitersubstrat (1) gebildet wird.
  6. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Bilden des Isolationsspacers (25; 25') ein Implantationsschritt erfolgt, wobei durch Implantieren von Verunreinigungen des ersten Leitungstyps in die ersten Source- und Drain-Bereiche (4) unter Verwendung des Isolationsspacers (25; 25') als Maske ein an den Isolationsspacer (25; 25') angrenzender Gegendotierbereich (4'') in den ersten Source- und Drain-Bereichen (4) gebildet wird.
  7. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bildungsbereich (RT) des Graben-Transistors von mit einem Isolationsmaterial gefüllten Isolationsgräben (IT') umgeben wird.
  8. Graben-Transistor mit: einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitungstyps; einem Graben (5) in dem Substrat (1); einem Gatedielektrikums (20) auf dem Substrat (1) in dem Graben (5); einer ersten leitenden Füllung (30') in dem Graben (5) als Gateelektrode (30) auf dem Gatedielektrikum (20); ersten Source- und Drain-Bereichen (4) in der Oberfläche des Substrats (1) neben dem Graben (5); wobei die erste leitende Füllung (30') in dem Graben (5) sich bis in eine Tiefe unterhalb der ersten Source- und Drain-Bereiche (4) erstreckt; zweiten Source- und Drain-Bereiche (4') in der Oberfläche des Substrats (1) in dem Graben (5), wobei die zweiten Source- und Drain-Bereiche (4') an die ersten Source- und Drain-Bereiche (4) angrenzen und in eine Tiefe bis mindestens zur ersten leitenden Füllung (30') reichen und ausgehend vom Graben (5) eine geringere laterale Ausdehnung als die ersten Source- und Drain-Bereiche (4) aufweisen; einem Isolationsspacer (25; 25') oberhalb der ersten leitenden Füllung (30') im Graben (5); und einer zweiten leitenden Füllung (30') in dem Graben (5) als oberer Teil der Gateelektrode, welche in elektrischem Kontakt mit der ersten leitenden Füllung (30') steht und durch den Isolationsspacer (25; 25') von den ersten und zweiten Source- und Drain-Bereichen (4; 4') elektrisch isoliert ist.
  9. Graben-Transistor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein unter dem Graben (5) liegender Dotierbereich (50') mit lokal erhöhter Dotierung des ersten Leitungstyps im Halbleitersubstrat (1) gebildet ist.
  10. Graben-Transistor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein neben dem Graben (5) liegender Dotierbereich (50') mit lokal erhöhter Dotierung des ersten Leitungstyps im Halbleitersubstrat (1) gebildet ist.
  11. Graben-Transistor nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein an den Isolationsspacer (25; 25') angrenzender Gegendotierbereich (4'') in den ersten Source- und Drain-Bereichen (4) gebildet ist.
DE102005047058A 2005-09-30 2005-09-30 Herstellungsverfahren für einen Graben-Transistor und entsprechender Graben-Transistor Expired - Fee Related DE102005047058B4 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005047058A DE102005047058B4 (de) 2005-09-30 2005-09-30 Herstellungsverfahren für einen Graben-Transistor und entsprechender Graben-Transistor
TW095136111A TW200713468A (en) 2005-09-30 2006-09-28 Fabrication method for a trench transistor and corresponding trench transistor
US11/529,446 US7605032B2 (en) 2005-09-30 2006-09-28 Method for producing a trench transistor and trench transistor
CNA2006101447376A CN1941300A (zh) 2005-09-30 2006-09-29 制造沟槽晶体管的方法及相应的沟槽晶体管
KR1020060096668A KR100865073B1 (ko) 2005-09-30 2006-09-30 트렌치 트랜지스터 및 그 제조방법
JP2006270791A JP2007110110A (ja) 2005-09-30 2006-10-02 トレンチトランジスタの形成方法及び該当するトレンチトランジスタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005047058A DE102005047058B4 (de) 2005-09-30 2005-09-30 Herstellungsverfahren für einen Graben-Transistor und entsprechender Graben-Transistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102005047058A1 DE102005047058A1 (de) 2007-04-12
DE102005047058B4 true DE102005047058B4 (de) 2009-09-24

Family

ID=37886845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005047058A Expired - Fee Related DE102005047058B4 (de) 2005-09-30 2005-09-30 Herstellungsverfahren für einen Graben-Transistor und entsprechender Graben-Transistor

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7605032B2 (de)
JP (1) JP2007110110A (de)
KR (1) KR100865073B1 (de)
CN (1) CN1941300A (de)
DE (1) DE102005047058B4 (de)
TW (1) TW200713468A (de)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7655973B2 (en) * 2005-10-31 2010-02-02 Micron Technology, Inc. Recessed channel negative differential resistance-based memory cell
KR100720232B1 (ko) * 2005-12-30 2007-05-23 주식회사 하이닉스반도체 핀 구조의 반도체 소자의 형성방법
KR100720238B1 (ko) 2006-01-23 2007-05-23 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 및 그의 제조 방법
US20080012067A1 (en) * 2006-07-14 2008-01-17 Dongping Wu Transistor and memory cell array and methods of making the same
US7381618B2 (en) * 2006-10-03 2008-06-03 Power Integrations, Inc. Gate etch process for a high-voltage FET
CN101320689B (zh) * 2007-06-07 2010-11-10 和舰科技(苏州)有限公司 一种沟槽型功率晶体管的沟槽结构的形成方法
KR101374323B1 (ko) 2008-01-07 2014-03-17 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그 제조방법
US7741630B2 (en) 2008-02-08 2010-06-22 Qimonda Ag Resistive memory element and method of fabrication
KR100971422B1 (ko) 2008-04-01 2010-07-21 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 제조 방법
KR101535222B1 (ko) * 2008-04-17 2015-07-08 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그의 제조 방법
JP2010010192A (ja) * 2008-06-24 2010-01-14 Oki Semiconductor Co Ltd 半導体記憶装置および半導体記憶装置の製造方法
KR101481708B1 (ko) * 2008-11-21 2015-01-12 삼성전자주식회사 리세스 채널 트랜지스터 및 이의 제조방법
JP5322169B2 (ja) * 2009-08-28 2013-10-23 独立行政法人産業技術総合研究所 炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタを用いたインバータ回路および論理ゲート回路
JP2011233582A (ja) * 2010-04-23 2011-11-17 Elpida Memory Inc 半導体装置
WO2012102182A1 (en) * 2011-01-26 2012-08-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
JP2012253122A (ja) * 2011-06-01 2012-12-20 Elpida Memory Inc 半導体装置の製造方法、並びにデータ処理システム
CN102956489B (zh) * 2011-08-23 2015-04-08 上海华虹宏力半导体制造有限公司 沟槽晶体管的制造方法
FR3038774B1 (fr) * 2015-07-08 2018-03-02 Stmicroelectronics (Rousset) Sas Procede de realisation d'un transistor haute tension a encombrement reduit, et circuit integre correspondant
CN108028277B (zh) * 2015-09-25 2021-12-21 英特尔公司 具有增大的接触面积的半导体器件接触

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030119264A1 (en) * 2001-12-20 2003-06-26 Park Cheol Soo Method for fabricating highly integrated transistor
US20050042833A1 (en) * 2003-08-20 2005-02-24 Jong-Chul Park Method of manufacturing integrated circuit device including recessed channel transistor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0385765A (ja) * 1989-08-30 1991-04-10 Matsushita Electron Corp 半導体装置の製造方法
JPH0385766A (ja) * 1989-08-30 1991-04-10 Matsushita Electron Corp 半導体装置
GB9512089D0 (en) * 1995-06-14 1995-08-09 Evans Jonathan L Semiconductor device fabrication
DE19603810C1 (de) * 1996-02-02 1997-08-28 Siemens Ag Speicherzellenanordnung und Verfahren zu deren Herstellung
KR19990056737A (ko) * 1997-12-29 1999-07-15 김영환 반도체 소자 및 그 제조방법
US6844591B1 (en) * 2003-09-17 2005-01-18 Micron Technology, Inc. Method of forming DRAM access transistors

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030119264A1 (en) * 2001-12-20 2003-06-26 Park Cheol Soo Method for fabricating highly integrated transistor
US20050042833A1 (en) * 2003-08-20 2005-02-24 Jong-Chul Park Method of manufacturing integrated circuit device including recessed channel transistor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070037421A (ko) 2007-04-04
US7605032B2 (en) 2009-10-20
KR100865073B1 (ko) 2008-10-24
CN1941300A (zh) 2007-04-04
US20070075361A1 (en) 2007-04-05
JP2007110110A (ja) 2007-04-26
TW200713468A (en) 2007-04-01
DE102005047058A1 (de) 2007-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005047058B4 (de) Herstellungsverfahren für einen Graben-Transistor und entsprechender Graben-Transistor
DE102005046133B4 (de) Herstellungsverfahren für einen RCAT-Transistor und entsprechender RCAT-Transistor
DE102007018760B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Transistorvorrichtung und Transistorvorrichtung mit vertieftem Gate
DE102005038998B4 (de) Metalloxidhalbleiter-Bauelement mit verbesserter Abschirmstruktur und Verfahren zur Herstellung
DE10107125B4 (de) Verfahren zum Ausbilden von Kontaktlöchern in einer integrierten Schaltungsvorrichtung durch selektives Ätzen einer Isolationsschicht, um die zu einem Halbleiterbereich benachbarte selbstausrichtende Kontaktfläche zu vergrößern, und dadurch ausgebildeter Kontakt in einer integrierten Schaltungsvorrichtung
DE102004042167B4 (de) Verfahren zum Ausbilden einer Halbleiterstruktur, die Transistorelemente mit unterschiedlich verspannten Kanalgebieten umfasst, und entsprechende Halbleiterstruktur
DE102008024827A1 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102011053147B4 (de) Halbleiterstruktur mit grabenstrukturen in direktem kontakt
EP0993049A1 (de) Vertikaler Feldeffekttransistor mit ringförmigem Graben-Gate und Verfahren zu dessen Herstellung
EP1517361A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines MOS-Transistors mit einer Driftregion, die einen Graben aufweist
DE102005030875A1 (de) Halbleiterprodukt und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterprodukts
DE102012214077A1 (de) Integrierte Schaltungen mit abstehenden Source- und Drainbereichen und Verfahren zum Bilden integrierter Schaltungen
DE10131276A1 (de) Feldeffekttransistor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10320239A1 (de) DRAM-Speicherzelle und Verfahren zum Herstellen einer solchen DRAM-Speicherzelle
DE10131237B4 (de) Feldeffekttrasistor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10330070A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE69921172T2 (de) Grabenisolation für bauelemente mit selektiver dotierung
DE102004028709A1 (de) Vertikaldoppelkanal-Silicon-on-Insulator-Transistor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102006029701A1 (de) Halbleiterbauteil sowie Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils
EP1631990B1 (de) Herstellungsverfahren für einen feldeffekttransistor
DE102021201635A1 (de) Halbleitervorrichtung mit Vertikalem DMOS und Herstellungsverfahren derselben
DE10261404B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements
DE10215365B4 (de) Transistorstruktur unter Verwendung von Epitaxialschichten und Verfahren zur Herstellung derselben
DE10341359B4 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE10242145B4 (de) Halbleiterbauelement mit lokaler Zwischenverbindungsschicht und Herstellungsverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE

8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE

Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE

Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE

Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 85579 NEUBIBERG, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee