DE19830543B4 - Halbleitereinrichtung mit Hohlraum zwischen den Isolationsseitenwandstücken und dem Halbleitersubstrat und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Halbleitereinrichtung mit Hohlraum zwischen den Isolationsseitenwandstücken und dem Halbleitersubstrat und Verfahren zu ihrer Herstellung Download PDF

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Abstract

Halbleitereinrichtung, nämlich MOSFET mit:
– einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitungstyps, auf dem Feldbereiche und aktive Bereiche definiert sind;
– einem Feldoxidfilm (2) auf dem Halbleitersubstrat (1) im Feldbereich; einem Gateisolationsfilm (3), einer Gateelektrode (4) und einem Kappen-Gateisolationsfilm (5), die in dieser Reihenfolge aufeinanderliegend im aktiven Bereich des Halbleitersubstrats (1) angeordnet sind;
– einem ersten Isolationsseitenwandstück (7) an den Seiten der Gateelektrode (4) und den Seiten des Kappen-Gateisolationsfilms (5);
– einem zweiten Isolationsseitenwandstück (11a) zwischen der Gateelektrode (4) und dem ersten Isolationsseitenwandstück (7);
– einem Hohlraum (12) zwischen dem ersten Isolationsseitenwandstück (7) und dem Halbleitersubstrat (1) sowie zwischen dem zweiten Isolationsseitenwandstück (11a) und dem Halbleitersubstrat (1);
– leicht dotierten Verunreinigungsbereichen (6) eines zweiten Leitungstyps unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) sowie unterhalb des ersten Isolationsseitenwandstückes (7); und
– stark dotierten Verunreinigungsbereichen (8) des zweiten Leitungstyps unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) an der...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitereinrichtung, nämlich auf einen MOSFET (Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor), sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • Bei einer herkömmlichen MOS (Metalloxidhalbleiter)-Einrichung befindet sich ein Oxid (SiO2)-Film auf der Oberfläche eines Halbleiters (Silizium), worauf ein Metall gebildet ist. Zur Herstellung eines FETs (Feldeffekttransistor) werden ein Gateisolationsfilm aus einem Oxid und darauf liegend eine Gateelektrode aufeinanderfolgend hergestellt, und zwar auf einem Siliziumsubstrat eines ersten Leitungstyps. Anschließend werden ein Source- und ein Drainbereich unterhalb der Oberfläche des Siliziumsubstrats erzeugt.
  • Ein MOSFET dient zur Stromsteuerung (zur Steuerung des Kanalstroms) zwischen Source und Drain unter Verwendung des Potentials einer Gateelektrode. Ein herkömmlicher MOSFET wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben.
  • Die 1 zeigt eine Draufsicht des herkömmlichen MOSFETs, während die 2 einen Querschnitt entlang der Linie I-I' von 1 ist. Die 3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II-II' von 1, während die 4A bis 4D Querschnittsansichten des herkömmlichen MOSFETs in verschiedenen Herstellungsstufen sind, jeweils gesehen entlang der Linie I-I von 1.
  • Bei einem n-Kanal MOSFET liegt ein Feldoxidfilm 2 auf einem p-Typ Halbleitersubstrat 1, und zwar in einem Feldbereich. Ein Gateisolationsfilm 3, eine Gateelektrode 4 und ein Kappen-Gateisolationsfilm 5 liegen aufeinander in einem aktiven Bereich des Halbleitersubstrats 1. Seitenwandstücke 7 befinden sich an den Seiten der Gateelektrode 4 und des Kappen-Gateisolationsfilms 5 sowie auf der oberen Fläche des Gateisolationsfilms 3. Leicht dotierte Verunreinigungsbereiche 6 vom n-Typ liegen unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 sowie unterhalb der Seitenwandstücke 7. Dagegen befinden sich stark dotierte Verunreinigungsbereiche 8 vom n-Typ, die als Source- und Drainbereiche verwendet werden, unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 und an den Seiten der Seitenwandstücke 7.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des herkömmlichen n-Kanal MOSFETs mit dem zuvor erwähnten Aufbau wird nachfolgend erläutert.
  • Gemäß 4A wird zunächst ein Feldoxidfilm 2 auf einem p-Typ Halbleitersubstrat 1 innerhalb eines Feldbereichs gebildet. Sodann erfolgt die Bildung eines Gateisolationsfilms 3 in einem aktiven Bereich auf dem Halbleitersubstrat 1, wobei der Gateisolationsfilm 3 aus einem Oxidfilm bestehen kann.
  • Im nächsten Schritt nach 4B werden in einem vorbestimmten Bereich auf dem Gateisolationsfilm 3 zunächst eine Gateelektrode 4 und darauf liegend ein Kappen-Gateisolationsfilm 5 gebildet. Unter Verwendung der Gateelektrode 4 und des Kappen-Gateisolationsfilms 5 als Masken werden sodann n-Typ Verunreinigungsionen mit geringer Konzentration in das Halbleitersubstrat 1 implantiert.
  • Wie die 4C erkennen läßt, wird danach ein Isolationsfilm auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht und anschließend anisotrop geätzt, um auf diese Weise Seitenwandstücke 7 an den Seiten der Gateelektrode 4 und des Kappen-Gateisolationsfilms 5 zu erhalten.
  • Schließlich werden gemäß 4D n-Typ Verunreinigungsionen mit starker Konzentration in das Halbleitersubstrat 1 implantiert, und zwar unter Verwendung des Kappen-Gateisolationsfilms 5 und der Isolationsseitenwandstücke 7 als Implantationsmasken. Auf diese Weise werden n-Typ Verunreinigungsbereiche 8 erhalten, die als Source-/Drainbereiche die nen, und die sich unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 jeweils an der Seite der Isolationsseitenwandstücke 7 befinden.
  • Im folgenden soll die Betriebsweise des herkömmlichen MOSFETs erläutert werden.
  • Der herkömmliche MOSFET ist ein LDD MOSFET, bei dem ein Gateisolationsfilm 3 zwischen einem Halbleitersubstrat 1 und einer Gateelektrode 4 liegt sowie zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und den Isolationsseitenwandstücken 7. Die Source-/Drainbereiche enthalten leicht dotierte Verunreinigungsbereiche 6 und stark dotierte Verunreinigungsbereiche 8. Übersteigt eine an die Gateelektrode 4 angelegte Spannung eine Schwellenspannung, so bildet sich ein Kanal im Halbleitersubstrat 1 unterhalb der Gateelektrode 4 aus, was zur Folge hat, daß ein Strom zwischen Source und Drain fließt.
  • Bei diesem LDD MOSFET läßt sich ein drainseitiges elektrisches Feld an der Kante der Gateelektrode durch den Widerstand des leicht dotierten Verunreinigungsbereichs verringern, und zwar im Verbleich zu einer SD Struktur (Single Drain Struktur bzw. Struktur mit einfachem Drain). Dies führt zu einem besseren Betriebsverhalten der Einrichtung, da die Entstehung heißer Ladungsträger verhindert werden kann.
  • Allerdings treten beim herkömmlichen MOSFET einige Probleme auf. Da ein Oxidfilm zwischen dem Substrat und den Isolationsseitenwandstücken liegt, ergeben sich Ladungsträger-Einfangstellen (Ladungsträgerfallen) an der Grenzfläche zwischen den Isolationsseitenwandstücken und dem Oxidfilm einerseits sowie innerhalb des Oxidfilms andererseits, was zu einer Verschlechterung der Betriebseigenschaften des MOSFETs führt.
  • Die JP 04-124834 A beschreibt eine Halbleitereinrichtung, insbesondere einen MOSFET, der eine Gateelektrode aufweist, die auf einem Gateisolationsfilm im Kanalbereich vorgesehen ist. Zu beiden Seiten der Gateelektrode sind im Halbleitersubstrat Source- und Drainbereiche vorgesehen, die eine so genannte LDD-Struktur aufweisen. An beiden Seiten der Gateelektrode sind Isolationsseitenwandstücke vorgesehen, wobei zwischen diesen Isolationsseitenwandstücken und dem Halbleitersubstrat Hohlräume liegen.
  • Das Lehrbuch von D. Widmann et al., "Technologie hochintegrierter Schaltungen", 2. Aufl., Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York, 1996 zeigt, daß MOSFETs bekannt sind, deren Source- und Drainbereiche eine LDD-Struktur aufweisen. Um dabei für die aufeinander folgenden Ionenimplantationen unterschiedliche Masken zur Verfügung zu haben, wird nur vorgeschlagen, erste und zweite SiO2-Spacer vorzusehen.
  • Aus der EP 0 111 706 A1 ist es bekannt, Isolationsseitenwandstücke aus mehreren Schichten aufzubauen, die unterschiedliche Ätzraten besitzen. Dazu sind zu beiden Seiten einer Gateelektrode Seitenwandisolationsstücke vorgesehen, die aus einer Siliziumdioxidschicht, einer Siliziumnitridschicht und einer weiteren Siliziumdioxidschicht aufgebaut sind. Bei einem nachfolgenden Ätzschritt werden Kerben in die mittlere Siliziumnitridschicht geätzt. Die Kerben verhindern, daß sich anschließend ein kontinuierlicher Metallfilm ausbilden kann, der für die Ausbildung von Metallsiliziden auf der Oberfläche der Polysiliziumgateelektrode und der Source- und Drainbereiche abgeschieden wird.
  • Die EP 0 794 577 A2 beschreibt einen weiteren MOSFET, bei dem zwischen der Gateelektrode und den Isolationsseitenwandstücken Hohlräume vorgesehen sind.
  • Aus der JP 63-177469 A ist es bekannt, unter einem als Gateelektrode dienenden Metallfilm Hohlräume entweder am Rand oder mittig gemeinsam mit Gateisolationsfilmen herzustellen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen MOSFET der eingangs genannten Art bereitzustellen, der verbesserte Betriebseigenschaften aufweist und der sich einfach herstellen läßt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen MOSFETs anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch den MOSFET nach Anspruch 1 sowie das Verfahren nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.
  • Durch die Ausbildung eines Isolationsfilms auf den Seiten der Gateelektrode und auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats, der an der Seite der Gateelektrode zweite Isolationsseitenwandstücke bildet, vor dem Ausbilden der ersten oder eigentlichen Isolationsseitenwandstücke, wird es ermöglicht, für die Herstellung des Hohlraums unter den Isolationsseitenwandstücken ein Material einzusetzen, das sich auch aus engen Bereichen gut entfernen laßt, während für den Gateisolationsfilm Materialien eingesetzt werden können, die unabhängig von ihren Ätzeigenschaften gewählt werden können, um die guten elektrischen Betriebseigenschaften des MOSFET sicherzustellen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf einen herkömmlichen MOSFET;
  • 2 einen Querschnitt entlang der Linie I-I' von 1;
  • 3 einen Querschnitt entlang der Linie II-II' von 1;
  • 4A bis 4D Querschnittsansichten des herkömmlichen MOSFETs in verschiedenen Herstellungsstufen, jeweils gesehen entlang der Linie I-I' von 1;
  • 5 eine Draufsicht auf einen weiteren herkömmlichen MOSFET;
  • 6 einen Querschnitt entlang der Linie I-I' von 5;
  • 7 einen Querschnitt entlang der Linie II-II' von 5;
  • 8A bis 8D Querschnittsansichten des MOSFETs in verschiedenen Herstellungsstufen, jeweils gesehen entlang der Linie I-I' von 5;
  • 9 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen MOSFET;
  • 10 einen Querschnitt entlang der Linie I-I' von 9;
  • 11 einen Querschnitt entlang der Linie II-II' von 9; und
  • 12A bis 12D Querschnittsansichten des erfindungsgemäßen MOSFETs in verschiedenen Herstellungsstufen, jeweils gesehen entlang der Linie I-I' von 9.
  • Beim MOSFET nach 5 sind auf einem p-Typ Halbleitersubstrat 1 aktive Bereiche und Feldbereiche definiert. Ein Feldoxidfilm 2 befindet sich auf dem Halbleitersubstrat 1 innerhalb des Feldbereichs, während in einem vorbestimmten Bereich im aktiven Bereich des Halbleitersubstrats 1 ein Gateisolationsfilm 3, darauf liegend eine Gateelektrode 4 und darauf liegend ein Kappen-Gateisolationsfilm 5 angeordnet sind. Seitenwandstücke 7 (oder ein umlaufendes Seitenwandstück) befinden sich an den Seiten der Gateelektrode 4 und des Kappen-Gateisolationsfilms 5. Ein Hohlraum 12 liegt zwischen dem Substrat 1 und den Isolationsseitenwandstücken 7 bzw. dem umlaufenden Isolationsseitenwandstück 7. Im vorliegenden Fall besteht der Gateisolationsfilm 3 aus einem Oxidfilm, während das Isolationsseitenwandstück 7 aus einem Nitridfilm hergestellt ist, dessen Ätzrate von derjenigen des Oxidfilms verschieden ist.
  • Leicht dotierte Verunreinigungsbereiche 6 vom n-Typ liegen unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 und unterhalb des Isolationsseitenwandstückes 7. Dagegen befinden sich stark dotierte Verunreinigungsbereiche 8 vom n-Typ unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 und an der Außenseite des Isolationsseitenwandstückes 7. Ein Isolationsfilm 10 liegt auf der Oberfläche des Kappen-Gateisolationsfilms 5, des Isolationsseitenwandstücks 7, der stark dotierten n-Typ Verunreinigungsbereiche 8 und des Feldoxidfilms 2. Ein Hohlraum befindet sich dagegen im Bereich zwischen dem Isolationsseitenwandstück 7 und dem Halbleitersubstrat 1.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des MOSFETs nach 5 näher erläutert.
  • Gemäß 8A wird zunächst ein Feldoxidfilm 2 auf dem p-Typ Halbleitersubstrat 1 und in dessen Feldbereich gebildet. Sodann erfolgt die Bildung eines Gateisolationsfilms 3 im aktiven Bereich auf dem Substrat 1. In einem weiteren Schritt werden eine Gateelektrode 4 und ein Kappen-Gateisolationsfilm 5 in einem vorbestimmten Bereich auf dem Isolationsfilm 3 aufeinanderliegend hergestellt. Sie bestehen hierbei aus einem Oxid.
  • Unter Verwendung der Gateelektrode 4 und des Kappen-Gateisolationsfilms 5 als Masken werden Verunreinigungsionen vom n-Typ mit geringer Konzentration im Halbleitersubstrat 1 implantiert, um auf diese Weise leicht dotierte Verunreinigungsbereiche 6 vom n-Typ zu erhalten.
  • Im Schritt nach 8B wird sodann ein Isolationsfilm, der zum Beispiel aus einem Nitrid bestehen kann, auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht und anschließend anisotrop geätzt, um ein Isolationsseitenwandstück 7 zu erhalten, das die Gateelektrode 4 und den Kappen-Gateisolationsfilm 5 seitlich umgibt bzw. an deren Seiten anliegt. Unter Verwendung des Isolationsseitenwandstückes 7 als Maske wird dann der freiliegende Gateisolationsfilm 3 entfernt.
  • Sodann werden unter Verwendung des Isolationsseitenwandstückes 7 und des Kappen-Gateisolationsfilms 5 als Masken Verunreinigungsionen vom n-Typ mit starker Konzentration in das Halbleitersubstrat 1 implantiert, um auf diese Weise stark dotierte Verunreinigungsbereiche 8 vom n-Typ zu erhalten, die als Source- und Drainbereiche dienen. Diese stark dotierten Verunreinigungsbereiche 8 liegen unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 und an der äußeren Seite des Isolationsseitenwandstückes 7.
  • Im nächsten Schritt nach 8C wird ein Photoresistfilm 9 auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht und strukturiert, um den Kappen-Isolationsfilm 5, das Isolationsseitenwandstück 7 und die stark dotierten n-Typ Verunreinigungsbereiche 8 benachbart zum Isolationsseitenwandstück freizulegen. Sodann wird der Gateisolationfilm 3 unterhalb des Isolationsseitenwandstückes 7 partiell entfernt, und zwar unter Anwendung eines Naßätzprozesses.
  • Gemäß 8D wird danach der Photoresistfilm 9 vollständig entfernt. Anschließend wird ein Isolationsfilm 10 auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur niedergeschlagen, und zwar auf das Substrat 1 einschließlich des Kappen-Gateisolationsfilms 5 und des Isolationsseitenwandstückes 7. Auf diese Weise wird ein Hohlraum zwischen Seitenwandstück 7 und Halbleitersubstrat 1 erhalten.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung werden nachfolgend im einzelnen erläutert.
  • Die 9 zeigt eine Draufsicht auf den Aufbau des Ausführungsbeispiels, während die 10 einen Querschnitt entlang der Linie I-I von 9 zeigt. 11 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II' von 9, während die 12A bis 12D Queschnittsansichten des Ausführungsbeispiels in verschiedenen Herstellungsstufen sind, und zwar jeweils gesehen entlang der Linie I-I' von 9.
  • Beim Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liegt ein weiteres Isolationsseitenwandstück 11a zwischen der Gateelektrode 4 und dem Isolationsseitenwandstück 7.
  • Ein Feldoxidfilm 2 befindet sich auf einem p-Typ Halbleitersubstrat 1 in einem Feldbereich. Ein Gateisolationsfilm 3, eine Gateelektrode 4 und ein Kappen-Gateisolationfilm 5 liegen der Reihe nach aufeinander in einem vorbestimmten Bereich innerhalb des aktiven Bereichs des Halbleitersubstrats 1. Der Gateisolationsfilm 3 und der Kappen-Gateisolationfilm 5 sind Oxidfilme.
  • Ein erstes Isolationsseitenwandstück 7 befindet sich an den Seiten der Gateelektrode 4 und des Kapppen-Gateisolationsfilms 5. Ein zweites Isolationsseitenwandstück 11a liegt dabei zwischen der Gateelektrode 4 und dem ersten Isolationsseitenwandstück 7. Zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und dem ersten und zweiten Isolationsseitenwandstück 7 und 11a befindet sich ein Vakuumbereich bzw. Hohlraum (leerer Raum).
  • Leicht dotierte n-Typ Verunreinigungsbereiche 6 liegen unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 sowie unterhalb des ersten Isolationsseitenwandstücks 7. Dagegen befinden sich stark dotierte Verunreinigungsbereiche vom n-Typ, die als Source- und Drainbereiche dienen, unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 und jeweils an der Außenseite des ersten Isolationsseitenwandstückes 7.
  • Ein Isolationsfilm 10 befindet sich auf der Oberfläche des Kappen-Gateisolationsfilms 5, des ersten Isolationsseitenwandstückes 7, der stark dotierten n-Typ Verunreinigungsbereiche 8 und des Feldoxidfilms 2. Dabei liegt ein Hohlraum 12 zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und dem ersten Isolationsseitenwandstück 7 sowie auch zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und dem zweiten Isolationsseitenwandstück 11a, wobei beide genannten Hohlräume einen einzigen Hohlraum bilden, der seitlich vom Isolationsfilm 10 begrenzt ist.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • Gemäß 12A wird zunächst ein Feldoxidfilm 2 auf einem p-Typ Halbleitersubstrat 1 im Feldbereich erzeugt. Sodann werden in einem vorbestimmten Bereich innerhalb des aktiven Bereichs des Halbleitersubstrats 1 aufeinanderliegend ein Gateisolationsfilm 3, eine Gateelektrode 4 und ein Kappen-Gateisolationsfilm 5 gebildet. Ein erster Isolationfilm 11, zum Beispiel ein dünner Oxidfilm, wird auf der Oberfläche des freiliegenden Halbleitersubstrats 1 erzeugt sowie an den Seiten der Gateelektrode 4. Die Bildung dieses ersten Isolationsfilms 11 kann durch einen thermischen Oxidationsprozeß erfolgen. Unter Verwendung der Gateelektrode 4 und des Kappen-Gateisolationsfilms 5 als Masken werden anschließend n-Typ Verunreinigungsionen mit geringer Konzentration in die Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 implantiert, um auf diese Weise leicht dotierte Verunreinigungsbereiche 6 vom n-Typ zu erhalten.
  • Entsprechend der 12B wird ein Isolationsfilm auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenden Struktur aufgebracht und anschließend anisotrop geätzt, um ein erstes Isolationsseitenwandstück 7 an den Seiten des ersten Isolationsfilms 11 sowie an den Seiten des Kappen-Gateisolationsfilms 5 zu erhalten. Das erste Isolationsseitenwandstück 7 wird zum Bespiel aus einem Nitrid hergestellt, wobei der erste Isolationsfilm 11 und der Kappen-Gateisolationsfilm 5 als Ätzstopper verwendet werden. Der erste Isolationsfilm 11 wird dann selektiv entfernt, und zwar unter Verwendung des Isolationsseitenwandstückes 7 als Maske.
  • Sodann werden unter Verwendung des ersten Isolationsseitenwandstückes 7 und des Kappen-Gateisolationsfilms 5 als Masken n-Typ Verunreinigungsionen mit starker Konzentration in die Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 implantiert, um stark dotierte Verunreinigungsbereiche vom n-Typ zu erhalten, die als Source- und Drainbereiche dienen. Diese stark dotierten Verunreinigungsbereiche 8 vom n-Typ liegen unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 sowie an den äußeren Seiten des Isolationsseitenwandstückes 7.
  • Gemäß 12C wird sodann ein Photoresistfilm 9 auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht und anschließend strukturiert, um den Kappen-Gateisolationsfilm 5, die Gateelektrode 4, das erste Isolationsseitenwandstück 7 und den stark dotierten Verunreinigungsbereich 8 vom n-Typ im Bereich benachbart zur Gateelektrode 4 bzw. benachbart zum Isolationsseitenwandstück 7 freizulegen. Sodann wird der erste Isolationsfilm 11 selektiv entfernt, und zwar im Bereich unter dem ersten Isolationsseitenwandstück 7, so daß durch den verbleibenden Teil des ersten Isolationsfilms 11 ein zweites Isolationsseitenwandstück 11a erhalten wird, das zwischen dem ersten Isolationsseitenwandstück 7 und der Gateelektrode 4 liegt. Zu dieser Zeit ist der Photoresistfilm 9 so strukturiert, daß er das Zentrum des aktiven Bereichs freilegt.
  • Gemäß 12D wird dann der Photoresistfilm 9 vollständig beseitigt. Danach wird ein zweiter Isolationsfilm 10 auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht, also auf das Halbleitersubstrat 1 einschließlich des ersten Isolationsseitenwandstückes 7. Der zweite Isolationsfilm 10 kommt also auf dem Kappen-Gateisolationsfilm 5, dem Isolationsseitenwandstück 7, den stark dotierten Verunreinigungsbereichen 8 sowie auf dem Feldoxidbereich 2 zu liegen. Dabei entsteht ein Hohlraum zwischen dem Halbleitersubstrat 1 einerseits und dem ersten Isolationsseitenwandstück 7 sowie dem weiteren Isolationsseitenwandstück 11a andererseits, wobei dieser Hohlraum außen durch den zweiten Isolationsfilm 10 begrenzt ist. Nach innen ist der Hohlraum durch den Gateisolationsfilm 3 begrenzt.
  • Da beim MOSFET nach dem Ausführungsbeispiel ein Hohlraum zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und den Isolationsseitenwandstücken zu liegen kommt, bilden sich in diesem Bereich keine Ladungsträger-Einfangstellen aus, auch wenn heiße Ladungsträger im drainseitigen elektrischen Feld erzeugt werden. Die Betriebseigenschaften der erfindungsgemäßen Einrichtung sind somit verbessert.

Claims (8)

  1. Halbleitereinrichtung, nämlich MOSFET mit: – einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitungstyps, auf dem Feldbereiche und aktive Bereiche definiert sind; – einem Feldoxidfilm (2) auf dem Halbleitersubstrat (1) im Feldbereich; einem Gateisolationsfilm (3), einer Gateelektrode (4) und einem Kappen-Gateisolationsfilm (5), die in dieser Reihenfolge aufeinanderliegend im aktiven Bereich des Halbleitersubstrats (1) angeordnet sind; – einem ersten Isolationsseitenwandstück (7) an den Seiten der Gateelektrode (4) und den Seiten des Kappen-Gateisolationsfilms (5); – einem zweiten Isolationsseitenwandstück (11a) zwischen der Gateelektrode (4) und dem ersten Isolationsseitenwandstück (7); – einem Hohlraum (12) zwischen dem ersten Isolationsseitenwandstück (7) und dem Halbleitersubstrat (1) sowie zwischen dem zweiten Isolationsseitenwandstück (11a) und dem Halbleitersubstrat (1); – leicht dotierten Verunreinigungsbereichen (6) eines zweiten Leitungstyps unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) sowie unterhalb des ersten Isolationsseitenwandstückes (7); und – stark dotierten Verunreinigungsbereichen (8) des zweiten Leitungstyps unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) an der Seite des ersten Isolationsseitenwandstückes (7).
  2. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Isolationsfilm (10) auf der gesamten Oberfläche des Substrats (1) einschließlich des Kappen-Gateisolationsfilms (5) und des Isolationsseitenwandstückes (7) vorgesehen ist.
  3. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Isolationsseitenwandstück (7, 11a) aus unterschiedlichen Isolationsmaterialien mit unterschiedlichen Ätzraten bestehen.
  4. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Isolationsseitenwandstück (7) aus einem Nitridfilm besteht, während das zweite Isolationsseitenwandstück (11a) aus einem Oxidfilm besteht.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung mit folgenden Schritten: – Bildung eines Feldoxidfilms (2) auf einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitungstyps, auf dem Feldbereiche und aktive Bereiche definiert sind, im Feldbereich; – Bildung eines Gateisolationsfilms (3), einer Gateelektrode (4) und eines Kappen-Gateisolationsfilms (5) in dieser Reihenfolge aufeinanderliegend im aktiven Bereich des Halbleitersubstrats (1); – Bildung eines ersten Isolationsfilms (11) auf dem Halbleitersubstrat (1) sowie an Seiten der Gateelektrode (4); – Bildung von leicht dotierten Verunreinigungsbereichen (6) eines zweiten Leitungstyps unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) an Seiten der Gateelektrode (4); – Bildung eines ersten Isolationsseitenwandstücks (7) auf dem ersten Isolationsfilms (11) an den Seiten der Gateelektrode (4) und den Seiten des Kappen-Gateisolationsfilms (5), wobei der Teil des ersten Isolationsfilms (11) der zwischen der Gateelektrode (4) und dem ersten Isolationsseitenwandstück (7) liegt, ein zweites Isolationsseitenwandstück (11a) bildet; – selektives Entfernen des freigelegten ersten Isolationsfilms (11); – Bildung von stark dotierten Verunreinigungsbereichen (8) des zweiten Leitungstyps unterhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) an der Seite des ersten Isolationsseitenwandstückes (7); – selektives Entfernen desjenigen Teils des ersten Isolationsfilms (11), der unterhalb des ersten und des zweiten Isolationsseitenwandstückes (7, 11a) liegt; und – Ausbilden eines zweiten Isolationsfilms (10) auf der gesamten Oberfläche des Substrats (1) einschließlich des Kappen-Gateisolationsfilms (5) und des ersten Isolationsseitenwandstückes (7), so daß unterhalb des ersten und zweiten Isolationsseitenwandstückes (7, 11a) ein Hohlraum (12) verbleibt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Isolationsseitenwandstück (7, 11a) aus unterschiedlichen Isolationsmaterialien mit unterschiedlichen Ätzraten bestehen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Isolationsseitenwandstück (7) aus einem Nitridfilm besteht, während das zweite Isolationsseitenwandstück (11a) aus einem Oxidfilm besteht.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Isolationsfilm (11) ein auf thermischem Wege erzeugter Oxidfilm ist.
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