DE19630609C2 - Verfahren zum Herstellen eines Transistors - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines TransistorsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Herstellen eines Transistors und insbesondere auf ein Verfahren
zum Herstellen eines Transistors mit einem angehobenen
Source/Drain-Aufbau.
Ein herkömmlicher angehobener Source/Drain-Transistor ist in den
Fig. 1A bis 1D gezeigt.
In Fig. 1A umfaßt ein herkömmlicher angehobener Source/Drain-
Transistor einen Gate-Isolierfilm 12, der auf einem Silicium
substrat 10 gebildet ist. Ein Polysiliciumfilm 14 ist auf den
Gate-Isolierfilm 12 aufgetragen. Der Polysiliciumfilm 14 wird
geätzt, um einen vorbestimmten Teil des Gate-Isolierfilmes 12
freizulegen. Somit wird ein Polysilicium-Gate 14' gebildet, wie
dies in Fig. 1B gezeigt ist. Ein Oxidfilm (erster Isolierfilm
16) wird auf den Gate-Isolierfilm 12 und das Gate 14' durch ein
chemisches Dampfabscheidungsverfahren aufgetragen.
Danach wird, wie in Fig. 1C gezeigt ist, eine erste Isolier
seitenwand-Abstandseinheit 16' an einer Seitenfläche des Poly
silicium-Gates 14' durch Rückätzen des ersten Isolierfilmes 10
ohne Verwendung einer Maske gebildet. Ein vorbestimmter Teil der
Oberfläche des Siliciumsubstrates 10 wird durch Ätzen eines entspre
chenden Teiles des Gate-Isolierfilmes mittels der ersten Isolier
seitenwand-Abstandseinheit 16' als Maske freigelegt.
Sodann wird, wie in Fig. 1D gezeigt wird, eine epitaxiale
Schicht selektiv auf die Oberfläche des freiliegenden Silicium
substrates 10 aufgetragen, und eine Source/Drain 18 wird durch
Ionenimplantieren eines n+- oder p+-Fremdstoffes in die aufge
tragene epitaxiale Schicht gebildet.
Jedoch hat der mit dem oben erläuterten Verfahren hergestellte
Transistor einen Nachteil, daß aufgrund der mit größer werdendem
Integrationsmaß der Halbleitervorrichtung eintretenden Verrin
gerung einer Musterabmessung ein Kurzkanaleffekt auftreten kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Herstellen eines Transistors anzugeben, bei dem Probleme
aufgrund von Einschränkungen und Nachteilen des Standes der
Technik vermieden sind und bei dem insbesondere ein Kurzkanal
effekt verhindert werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein
Verfahren vor, wie dieses insbesondere in Patentanspruch 1
angegeben ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich insbe
sondere aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung schafft also ein Verfahren zum Herstellen eines
Transistors, das die folgenden Schritte aufweist: Bilden eines
Gate-Isolierfilmes auf einem Substrat, Bilden einer Gate-
Elektrode auf dem Gate-Isolierfilm auf dem Substrat und Bilden
eines ersten Isolierfilmmusters auf der Gate-Elektrode, Bilden
einer Seitenwand-Abstandseinheit an Seitenflächen des ersten
Isolierfilmmusters und der Gate-Elektrode, Ätzen des Gate-
Isolierfilmes und Freilegen eines Teiles einer Oberfläche des
Substrates, Bilden einer epitaxialen Schicht auf dem Substrat,
wo der Gate-Isolierfilm geätzt ist, Entfernen der Seitenwand-
Abstandseinheit, Aufwachsen eines thermischen Oxidfilmes auf
einem Teil entsprechend dort, wo die Seitenwand-Abstandseinheit
entfernt ist, und auf einem oberen Teil der epitaxialen Schicht,
und Bilden eines Source/Drain-Bereiches durch Ionenimplantieren
eines Fremdstoffes in die epitaxiale Schicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfaßt die vorliegende Erfindung ein
Verfahren zum Herstellen eines Transistors mit einem ersten
Schritt zum Bilden einer Gate-Elektrode auf einem Gate-Isolier
film auf einem Substrat und eines ersten Isolierfilmmusters auf der
Gate-Elektrode, einem zweiten Schritt zum Bilden einer Seiten
wand-Abstandseinheit bei Seitenflächen des ersten Isolierfilm
musters und der Gate-Elektrode, einem dritten Schritt zum Ätzen
eines Gate-Isolierfilmes, um eine vorbestimmte Oberfläche auf
den linken und rechten Seiten der Seitenwand-Abstandseinheit
freizulegen, einem vierten Schritt zum Bilden einer epitaxialen
Schicht auf dem Substrat, auf welchem die Oberfläche freigelegt
ist, einem fünften Schritt zum Entfernen der Seitenwand-Abstands
einheit, einem sechsten Schritt zum Aufwachsen eines thermischen
Oxidfilmes auf einem vorbestimmten Teil, auf dem die Seitenwand-
Abstandseinheit entfernt ist und auf einem oberen Teil der
epitaxialen Schicht, und einem siebten Schritt zum Bilden eines
Source/Drain-Bereiches durch Ionenimplantieren eines Fremd
stoffes in die epitaxiale Schicht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A bis 1D Schnittdarstellungen zur Erläuterung eines
Herstellungsverfahrens eines herkömmlichen Transistors,
Fig. 2A bis 2F Schnittdarstellungen zur Erläuterung eines
Herstellungsverfahrens eines Transistors nach einem Ausführungs
beispiel der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 3A bis 3D Schnittdarstellungen eines anderen Herstel
lungsverfahrens eines Transistors.
Die vorliegende Erfindung ist grundsätzlich auf ein Verfahren
zum Herstellen eines Transistors gerichtet, der einen Kanal an
einer Seitenwand eines Gates und an einem unteren Teil aufweist,
um einen Kurzkanaleffekt zu verhindern, der auftreten kann, wenn
das Integrationsmaß bzw. die Integrationsdichte der Halbleiter
vorrichtung größer wird.
Das Transistor-Herstellungsverfahren in einem Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung wird nunmehr anhand der Fig.
2A bis 2F erläutert.
Wie in Fig. 2A gezeigt ist, wird ein Gate-Isolierfilm 102 auf
einem Siliciumsubstrat 100 gebildet, und ein Wolframfilm 104
wird auf den Gate-Isolierfilm 102 aufgetragen. Ein Oxidfilm
(erster Isolierfilm 106) wird auf den Wolframfilm 104 aufge
tragen.
Danach werden, wie in Fig. 2B gezeigt ist, der erste Isolier
film 106 und der Wolframfilm 104 geätzt, um einen vorbestimmten
Teil des Gate-Isolierfilmes 102 durch einen photolithographi
schen Prozeß freizulegen, der einen photoempfindlichen Film als
Maske verwendet. Als Ergebnis werden ein erstes Isolierfilm
muster 106' und eine Gate-Elektrode 105 gebildet. Ein Nitridfilm
108 wird auf die gesamte Oberfläche des Gate-Isolierfilmes 102
einschließlich des ersten Isolierfilmmusters 106' und der Gate-
Elektrode 105 aufgetragen.
Sodann wird, wie in Fig. 2C gezeigt ist, eine Nitrid-Seiten
wand-Abstandseinheit 108' an Seitenflächen des ersten Isolier
filmmusters 106' und der Gate-Elektrode 105 durch Rückätzen des
Nitritfilmes 108 ohne Maske gebildet. Anschließend wird eine
vorbestimmte Oberfläche des Siliciumsubstrates 100 durch Ätzen
des Gate-Isolierfilmes 102 auf den linken und rechten Seiten
hiervon unter Verwendung der Nitridfilm-Seitenwand-Abstandsein
heit 108' als Maske freigelegt.
Wie in Fig. 2D gezeigt ist, wird eine epitaxiale Schicht 110
selektiv auf der Oberfläche des freiliegenden Siliciumsubstrates
100 aufgewachsen, um die gleiche Höhe wie die Gate-Elektrode 105
anzunehmen. Zusätzlich wird, wie in Fig. 2E gezeigt ist, die
Nitrid-Seitenwand-Abstandseinheit 108' mittels einer Lösung, wie
beispielsweise H3PO4 und anderen Äquivalenten, entfernt.
Wie in Fig. 2F gezeigt ist, wird das Silicium in einem Ofen
thermisch oxidiert, und ein thermische Oxidfilm 114 wird auf
einem vorbestimmten Teil (wo die Nitridfilm-Seitenwand-Abstands
einheit 108' entfernt wird) der Seitenfläche der Gate-Elektrode
105 und der epitaxialen Schicht 110 aufgewachsen. Eine n+- oder
eine p+-Source/Drain 112 wird durch Ionenimplantieren eines n+-
oder eines p+-Fremdstoffes in die expitaxiale Schicht 110 er
zeugt, um so den Transistorherstellungsprozeß abzuschließen.
Beim Implantieren des n+- oder p+-Fremdstoffes können die
gewünschten Source/Drain nach Herstellen einer LLD (schwach
dotierten Drain) gebildet werden, indem die Ionenimplantations
energie und die Dosis hiervon gesteuert werden.
Wenn der Transistor mit dem oben beschriebenen Verfahren herge
stellt wird, wirkt der Transistor, da der an einer Seitenwand
der Gate-Elektrode 105 gebildete thermische Oxidfilm 114 als ein
Gate-Isolierfilm dient, als ein Transistor mit einem Kanal, der
an einer Seitenfläche sowie an einem unteren Teil der Gate-
Elektrode 105 gebildet ist. Das heißt, es ist möglich, einen
Transistor mit einem länglichen oder gestreckten Kanal bezüglich
der gleichen Oberfläche herzustellen.
Darüberhinaus wird die Gate-Elektrode mittels eines Wolfram
filmes gebildet, der eine hochschmelzende Charakteristik hat,
die die Qualität des Gate-Isolierfilmes steigert, da das Wolfram
während des thermischen Oxidationsprozesses eine starke Antioxid
eigenschaft aufweist.
Ein weiteres Transistor-Herstellungsverfahren
wird nunmehr anhand der
Fig. 3A bis 3D erläutert.
Wie in Fig. 3A gezeigt ist, wird ein Gate-Isolierfilm 102 auf
einem Siliciumsubstrat 100 gebildet, ein Polysiliciumfilm 104
wird auf dem Gate-Isolierfilm 102 gebildet, und ein Oxidfilm
(erster Isolierfilm 106) wird auf dem Polysiliciumfilm 104 gebil
det.
Sodann werden, wie in Fig. 3B gezeigt ist, der erste Isolier
film 106 und der Polysiliciumfilm 104 geätzt, um eine vorbe
stimmte Oberfläche des Gate-Isolierfilmes 102 durch einen photo
lithographischen Prozeß mittels eines photoempfindlichen Filmes
als Maske freizulegen. Ein erstes Isolierfilmmuster 106' und
eine Gate-Elektrode 105 werden so gebildet. Ein zweiter Isolier
film 116 wird auf die gesamte Oberfläche des Gate-Isolierfilmes
102, das erste Isoliermuster 106' und die Gate-Elektrode 105
aufgetragen. Hier wird der zweite Isolierfilm 116 entweder mit
einem Oxidfilm, der mit einer chemischen Dampfabscheidung aufge
tragen ist, oder mit einem dielektrischen Film, wie beispiels
weise Ta2O5 oder anderen Äquivalenten, erzeugt.
Danach werden, wie in Fig. 3C gezeigt ist, der zweite Isolier
film 116 und der Gate-Isolierfilm 102 ohne eine Maske rück
geätzt, und eine zweite Isolierseitenwand-Abstandseinheit 116'
wird auf Seitenflächen des ersten Isolierfilmmusters 106' und
der Gate-Elektrode 105 gebildet. Somit wird eine vorbestimmte
Oberfläche des Siliciumsubstrates 100 freigelegt.
Wie in Fig. 3D gezeigt ist, wird eine epitaxiale Schicht 110
selektiv auf der freiliegenden Oberfläche des Siliciumsubstrates
100 bis zu der gleichen Höhe wie die Gate-Elektrode 105 aufge
wachsen. Eine n+- oder eine p+-Source/Drain 112 wird durch Ionen
implantieren eines n+- oder eines p+-Fremdstoffes in die
epitaxiale Schicht 110 gebildet, um so den Transistorherstel
lungsprozeß abzuschließen. Wenn hier der n+- oder der p+-Fremd
stoff implantiert wird, so kann die Source/Drain mittels einer
LDD erzeugt werden, indem die Ionenimplantationsenergie und die
Dosis hiervon gesteuert werden und indem eine Ionenimplantation
erneut vorgenommen wird.
Da in diesem Fall die Seitenwand-Abstandseinheit des zweiten
Isolierfilmes 116', der an einer Seitenfläche der Gate-Elektrode
105 gebildet ist, als ein Gate-Isolierfilm wirkt, kann ein ge
wünschter Transistor mit einem Kanal erhalten werden, der an
einer Seitenfläche und an einem unteren Teil des Gates 105 ge
bildet ist. Das heißt, bei dem oben beschriebenen Transistor ist
es möglich, einen Kurzkanaleffekt einzuschränken, indem ein Tran
sistor erzeugt wird, der einen länglichen oder gestreckten Kanal
bezüglich der gleichen Oberfläche aufweist.
Damit liefert die vorliegende Erfindung ein verbessertes
Transistor-Herstellungsverfahren, das einen Kurzkanaleffekt ver
hindern kann, indem ein Transistor hergestellt wird, der einen
Kanal aufweist, der an einer Seitenwand des Gates und an einem
unteren Teil gebildet ist, und indem der Kanal gestreckt oder
verlängert wird.
Wie oben beschrieben ist, weist das erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen eines Transistors die folgenden Vorteile auf:
Da es möglich ist, ein Substrat zu bilden, das verschiedene Do
tierdichten an einer unteren Kanalseite und an einer Seitenflä
chen-Kanalseite des Gates hat, kann erstens eine gewünschte
Durchgreifspannung an dem Substrat (Siliciumsubstrat) bei einer
Kanalseite unterhalb des Gates mit einer hohen Dotierdichte er
zielt werden. Darüberhinaus ist es möglich, einen Leckstrom bei
einem vorbestimmten Teil zu verringern, wo ein Kanal und ein
LDD-Bereich einander bei dem Substrat (einer epitaxialen
Schicht) auf einer Gate-Seitenfläche berühren, wo die Dotier
dichte niedrig ist.
Da zweitens ein thermischer Oxidfilm als ein Gate-Isolierfilm
verwendet wird, ist es möglich, die Qualität des Gate-Isolier
filmes zu steigern.
Da drittens ein Kanal an einer Gate-Seitenfläche und an einem
unteren Teil gebildet wird, und da es möglich ist, einen Tran
sistor mit einem länglichen oder gestreckten Kanal bezüglich der
gleichen Oberfläche herzustellen, ist es auch möglich, einen
Transistor hoher Zuverlässigkeit zu fertigen, der wirksam den
Kurzkanaleffekt beschränken kann.
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen eines Transistors mit den fol
genden Schritten:
Bilden eines Gate-Isolierfilmes (102) auf einem Substrat (100),
Bilden einer Gate-Elektrode (105) auf dem Gate-Isolierfilm (102) und Bilden eines ersten Isolierfilmmusters (106') auf der Gate- Elektrode (105),
Bilden einer Seitenwand-Abstandseinheit (108') auf Seitenflächen des ersten Isolierfilmmusters (106') und der Gate-Elektrode (105),
Ätzen des Gate-Isolierfilmes (102) und Freilegen eines Teiles einer Oberfläche des Substrates (100),
Bilden einer epitaxialen Schicht (110) auf dem Sustrat (100), wo der Gate-Isolierfilm 102 geätzt ist,
Entfernen der Seitenwand-Abstandseinheit (108'),
Aufwachsen eines thermischen Oxidfilmes (114) auf einem Teil entsprechend dort, wo die Seitenwand-Abstandseinheit (108') entfernt ist und auf einem oberen Teil der epitaxialen Schicht (110), und
Bilden eines Source/Drain-Bereiches (112) durch Ionenimplan tieren eines Fremdstoffes in die epitaxiale Schicht (110).
Bilden eines Gate-Isolierfilmes (102) auf einem Substrat (100),
Bilden einer Gate-Elektrode (105) auf dem Gate-Isolierfilm (102) und Bilden eines ersten Isolierfilmmusters (106') auf der Gate- Elektrode (105),
Bilden einer Seitenwand-Abstandseinheit (108') auf Seitenflächen des ersten Isolierfilmmusters (106') und der Gate-Elektrode (105),
Ätzen des Gate-Isolierfilmes (102) und Freilegen eines Teiles einer Oberfläche des Substrates (100),
Bilden einer epitaxialen Schicht (110) auf dem Sustrat (100), wo der Gate-Isolierfilm 102 geätzt ist,
Entfernen der Seitenwand-Abstandseinheit (108'),
Aufwachsen eines thermischen Oxidfilmes (114) auf einem Teil entsprechend dort, wo die Seitenwand-Abstandseinheit (108') entfernt ist und auf einem oberen Teil der epitaxialen Schicht (110), und
Bilden eines Source/Drain-Bereiches (112) durch Ionenimplan tieren eines Fremdstoffes in die epitaxiale Schicht (110).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gate-Elektrode (105) Wolfram umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den
weiteren Schritt des Bildens eines schwachdotierten Drain-
Bereiches innerhalb der epitaxialen Schicht (110) nach Auf
wachsen des thermischen Oxidfilmes (114).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schritt des Bildens der Seitenwand-Abstands
einheit (108') die folgenden Schritte umfaßt:
Bilden eines Nitridfilmes (108) auf Oberflächen des Gate- Isolierfilmes (102), des ersten Isolierfilmmusters (106') und der Gate-Elektrode (105) und
Rückätzen des Nitridfilmes (108).
Bilden eines Nitridfilmes (108) auf Oberflächen des Gate- Isolierfilmes (102), des ersten Isolierfilmmusters (106') und der Gate-Elektrode (105) und
Rückätzen des Nitridfilmes (108).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß beim Entfernen der Seitenwand-Abstandseinheit
(108') eine H3PO4-Lösung verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß beim Ätzen des Gate-Isolierfilmes (102) die Sub
stratoberfläche auf rechter und linker Seite der Seitenwand-
Abstandseinheit (108') freigelegt wird.
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