DE19839641A1 - Verfahren zur Herstellung von Transistoren - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von TransistorenInfo
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Abstract
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von zumindest zwei Transistortypen bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß es zur Erzeugung von zumindest zwei Transistortypen, beispielsweise PMOS- und NMOS-Transistoren, nur zwei Photoebenen benötigt, während die herkömmlichen Herstellungsverfahren üblicherweise 5 Photoebenen benötigen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Transistoren, insbesondere MOS-Transistoren, sowie die so
hergestellten Transistoren.
Integrierte Schaltkreise, insbesondere CMOS-Schaltkreise,
werden mit einer Vielzahl von Prozeßschritten hergestellt.
Die Herstellungskosten dieser Schaltkreise werden dabei durch
die Prozeßkomplexität und die physikalische Bearbeitungszeit
bestimmt. Hochkomplexe Bausteine erfordern häufig mehrere
hundert einzelne Prozeßschritte und eine Vielzahl von Tagen
für den Prozessdurchlauf des Produkts.
Ein Teil der Prozeßschritte muß dabei für die Erzeugung der
einzelnen aktiven Bauelementen aufgewendet werden. So werden
beispielsweise für die Herstellung von CMOS-Transistoren nach
den herkömmlichen Verfahren 5 Photoebenen benötigt. Jeweils
eine Photoebene entfällt dabei auf die Strukturierung der Ga
te-Elektrode, die n LDD-Implantation (LDD = lightly doped
drain), die n⁺ Source/Drain-Implantation, die p LDD-Implan
tation und die p⁺ Source/Drain-Implantation.
Sollen die CMOS-Transistoren zusätzliche Eigenschaften auf
weisen, so werden in der Regel weitere Prozeßschritte bzw.
Photoebenen notwendig, um diese zusätzlichen Eigenschaften zu
gewährleisten. So gibt es Reihe von Anwendungen, bei denen
die CMOS-Transistoren relativ hohe Spannungen schalten sol
len. Bei dem Betrieb nichtflüchtiger Speicher, wie EEPROMs,
ist es beispielsweise notwendig, Spannungen im Bereich von 15
Volt zu schalten. Übliche CMOS-Transistoren sind jedoch nur
für Betriebsspannungen von 5 Volt oder kleiner ausgelegt und
können somit für diese Anwendungen nicht verwendet werden.
Um eine ausreichende HV-Festigkeit (HV = High Voltage) mit
einem konventionellen CMOS-Verfahren zu erzielen, müssen in
der Regel ausreichend lange Driftstrecken bereitgestellt wer
den. Zur Erzeugung dieser Driftstrecken werden jedoch platz
raubende Photoebenen benötigt.
Grundsätzlich ist es immer wünschenswert, eine möglichst ge
ringe Anzahl von Prozeßschritten bzw. Photoebenen zu haben,
um die Herstellungskosten und die Durchlaufzeit zu senken. Es
ist daher eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur Herstellung von Transistoren anzugeben, das ei
ne nur geringe Anzahl von Prozeßschritten bzw. Photoebenen
erfordert.
Diese Aufgabe wird von dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1
sowie von dem Transistor gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Wei
tere vorteilhafte Ausführungsformen, Ausgestaltungen und
Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Un
teransprüchen der Beschreibung und den bei liegenden Zeichnun
gen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von zumin
dest zwei Transistorentypen bereitgestellt. Dabei umfaßt das
erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:
- a) ein Halbleitersubstrat wird bereitgestellt, das zumindest zwei Gebiete aufweist, wobei in einem ersten Gebiet die Transistoren des ersten Transistortyps und in einem zwei ten Gebiet die Transistoren des zweiten Transistortyps an geordnet werden sollen,
- b) auf das Halbleitersubstrat wird eine erste isolierende Schicht aufgebracht,
- c) auf die erste isolierende Schicht wird eine leitende Schicht aufgebracht,
- d) mittels einer Phototechnik wird eine erste Maske aufge bracht, welche in dem ersten Gebiet im wesentlichen nur die Gatebahnen der zu erzeugenden Transistoren des ersten Transistortyps und das zweite Gebiet nahezu vollständig bedeckt,
- e) entsprechend dieser ersten Maske werden die leitende Schicht in eine zweite Isolationsschicht umgewandelt oder entfernt und zumindest ein Dotierstoff eines ersten Leit fähigkeitstyps in das Halbleitersubstrat eingebracht,
- f) mittels einer Phototechnik wird eine zweite Maske aufge bracht, welche in dem zweiten Gebiet im wesentlichen nur die Gatebahnen der zu erzeugenden Transistoren des zweiten Transistortyps und das erste Gebiet nahezu vollständig be deckt,
- h) entsprechend dieser zweiten Maske werden die leitende Schicht in eine zweite Isolationsschicht umgewandelt oder entfernt und zumindest ein Dotierstoff eines zweiten Leit fähigkeitstyps in das Halbleitersubstrat eingebracht.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß es
zur Erzeugung von zumindest zwei Transistortypen, beispiels
weise PMOS- und NMOS-Transistoren, nur zwei Photoebenen benö
tigt, während die herkömmlichen Herstellungsverfahren übli
cherweise 5 Photoebenen benötigen. Bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren dienen die mittels der zwei Phototechniken erzeug
ten Masken, in dem jeweiligen Gebiet, sowohl zur Strukturie
rung der Gatebahnen bzw. der Gateelektroden als auch zur Ein
bringung des Dotierstoffs, um die Source/Drain-Gebiete zu er
zeugen. Durch die Einsparung von drei Photoebenen wird der
Prozeßablauf wiederum deutlich vereinfacht und beschleunigt,
so daß sich eine kostengünstige Produktion gewährleisten
läßt. Integrierte Schaltungen, welche die so hergestellten
Transistoren beinhalten, können somit ebenfalls in Anwendun
gen eingesetzt, bei denen es insbesondere auf geringe Her
stellungskosten ankommt. Integrierte Schaltungen für Chipkar
ten sind dementsprechend eines der Hauptanwendungsgebiete.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es insbesondere be
vorzugt, wenn zwischen dem ersten und zweiten Gebiet ein Be
reich (bzw. Bereiche) vorgesehen, ist der von beiden Masken
nicht bedeckt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß
in der Ebene der leitenden Schicht 10 nur die Gatebahnen eine
leitende Verbindung zwischen ersten und dem zweiten Gebiet
herstellen.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn auf die leitende Schicht ei
ne Schutzschicht, insbesondere eine Oxid-Nitrid-Oxid-Schicht,
aufgebracht wird, die nach dem Aufbringen der Masken entspre
chend den Masken entfernt wird.
Ebenso ist es bevorzugt, wenn die leitende Schicht eine Poly
siliziumschicht ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
die Polysiliziumschicht durch Oxidation in die zweite isolie
rende Schicht umgewandelt. Dabei ist es insbesondere bevor
zugt, wenn die Polysiliziumschicht in die zweite isolierende
Schicht umgewandelt wird, indem ein Teil der Polysilizium
schicht entfernt und der verbleibende Teil durch Oxidation in
eine Siliziumoxidschicht umgewandelt wird.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Dotierstoff durch eine
Implantation mit anschließender Wärmebehandlung in das Halb
leitersubstrat eingebracht wird. Dabei kann insbesondere die
bei Oxidation der Polysiliziumschicht auftretende erhöhte
Prozeßtemperatur zum Eintreiben des Dotierstoffs verwendet
werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung wird der Dotierstoff so in das Halbleitersubstrat einge
bracht, daß der pn-Übergang zwischen Source/Drain-Gebiet und
Kanalzone in etwa unterhalb der Gateflanke angeordnet ist.
Durch die geeignete Wahl der Dotierstoff-Verteilung sind
Transistoren mit einer guten HV-Festigkeit auf einfache Art
herzustellen.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn das erste und das zwei
te Gebiet jeweils Bereiche aufweisen, die für Substratkontak
te vorgesehen sind, die erste Maske über den Bereichen in dem
zweiten Gebiet, die für Substratkontakte vorgesehen sind,
Öffnungen aufweist und Bereiche in dem ersten Gebiet, die für
Substratkontakte vorgesehen sind, bedeckt, und wenn die zwei
te Maske über den Bereichen in dem ersten Gebiet, die für
Substratkontakte vorgesehen sind, Öffnungen aufweist und Be
reiche in dem zweiten Gebiet, die für Substratkontakte vorge
sehen sind, bedeckt.
Weiterhin ist bevorzugt, wenn in den vorgegebenen Gebieten,
in denen die zu erzeugenden Transistoren angeordnet werden
sollen, Isolationszonen, insbesondere Locos-Isolationen oder
Shallow-Trench-Isolationen, vorgesehen sind, die die Transi
storen begrenzen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren der Zeich
nung näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 bis 4 schematische Querschnitte durch verschiedene
Stadien eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 4, und
Fig. 6 eine Aufsicht auf die in Fig. 4 im Querschnitt gezeig
te Struktur.
Fig. 1 zeigt das Halbleitersubstrat 1, das als Ausgangspunkt
für das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellt wird. In
dem p-leitenden Halbleitersubstrat 1 ist eine n-leitende Wan
ne 2 vorgesehen, die später die p-Kanal Transistoren auf
nimmt. Die Ausdehnung der n-Wanne 2 definiert somit eines der
Gebiete 3, in denen die zu erzeugenden Transistoren angeord
net werden sollen. Weiterhin ist in dem Halbleitersubstrat 1
ist eine p-leitende Wanne 4 vorgesehen, die später die
n-Kanal Transistoren aufnimmt. Die Ausdehnung der p-Wanne 4 de
finiert somit ebenfalls eines der Gebiete 5, in denen die zu
erzeugenden Transistoren angeordnet werden sollen. Weiterhin
sind Locos-Isolationen 6 vorgesehen, die einzelne Transisto
ren gegeneinander lateral isolieren. Zur Verbesserung der
Isolation können dabei unterhalb der Locos-Isolationen noch
Feldimplantationen 7 vorhanden sein. Weiterhin können zur ex
akten Einstellung der Schwellspannungen der zu erzeugenden
Transistoren an den Oberflächen der Wannen 2 und 4 noch zu
sätzliche Dotierstoff-Implantationen (nicht gezeigt) vorgese
hen sein.
Auf dieses so vorstrukturierte Halbleitersubstrat 1 wurde ei
ne Oxidschicht 8 als erste isolierende Schicht zwischen den
Locos-Isolationen auf das Halbleitersubstrat 1 aufgebracht.
Diese Oxidschicht 8 dient im folgenden als Gateoxid für die
noch zu erzeugenden Transistoren. Die sich daraus ergebende
Struktur ist in Fig. 1 gezeigt.
Anschließend wird durch CVD-Abscheidung eine Polysilizium
schicht 10 als leitende Schicht auf die Oxidschicht 8 und die
Locos-Isolation 6 aufgebracht. Dabei besitzt die Polysilizi
umschicht 10 beispielsweise eine Dicke von 150 nm und eine
n⁺-Dotierung von 2.0 1020 cm-3. Diese Dotierung kann in situ
während der Abscheidung, durch nachträgliche Implantation
oder eine sogenannte POCL-Belegung erfolgen. Es folgt die Ab
scheidung einer Oxid-Nitrid-Schicht auf die Polysilizium
schicht 10, wobei aus der Oxid-Nitrid-Schicht nachfolgend
durch Oxidation eine Oxid-Nitrid-Oxid-Schicht 11 als Schutz
schicht entsteht.
Mittels einer Phototechnik wird nun eine erste Maske 12 auf
die Oxid-Nitrid-Oxid-Schicht 11 aufgebracht. Dabei bedeckt
die erste Maske 12 in dem ersten Gebiet 3 im wesentlichen nur
die Gatebahnen bzw. Gateelektroden 14 der zu erzeugenden
Transistoren, während das zweite Gebiet 5 nahezu vollständig
zugedeckt wird.
Zusätzlich zu den Gatebahnen 14 bedeckt die erste Maske 12 in
dem ersten Gebiet 3 noch die Bereiche 33, die für Substrat
kontakte vorgesehen sind. In dem zweiten Gebiet 5 sind nur
über Bereichen, die für Substratkontakte 32 (siehe Fig. 6)
reserviert sind, Öffnungen in der Maske 12 vorgesehen. Über
dem Bereich 19 (siehe Fig. 4) zwischen den beiden Gebieten 3
und 5 ist die Maske 12 etwas zurückgezogen, so daß auch die
ser Bereich freibleibt.
Entsprechend dieser ersten Maske 12 werden die freiliegenden
Teile der Oxid-Nitrid-Oxid-Schicht 11 durch eine Ätzung ent
fernt. Weiterhin wird entsprechend dieser ersten Maske 12 der
frei liegende Teil der Polysiliziumschicht 10 bis zu einer
vorgegebenen Dicke entfernt. Und schließlich werden entspre
chend dieser ersten Maske 12 Boratome 15 in das Halbleiter
substrat 1 und die Locos-Isolation 6 implantiert (Implanta
tionsenergie 20 keV, Implantationsdosis 2.1015 cm-2). Da die
in die Locos-Isolation 6 implantierten Bor-Atome im weiteren
keine Rolle spielen, sind nur die in das Halbleitersubstrat 1
implantierten Boratome in der Fig. 2 gezeigt.
Dabei könnte die Maske 12 bereits nach der Strukturierung der
Schutzschicht 11 oder nach der Strukturierung der leitenden
Schicht 10 entfernt werden, es ist jedoch bevorzugt, die Mas
ke 12 solange zu belassen, bis die Dotierstoffimplantation
abgeschlossen ist. Auf diese Weise kann eine relativ dünne
leitende Schicht verwendet werden, die nur geringe Topologie
unterschiede auf der Substratoberfläche nach sich zieht.
Ist die Bor-Implantation abgeschlossen wird die erste Maske
12 entfernt und wird nun mittels einer weiteren Phototechnik
eine zweite Maske 17 aufgebracht. Dabei bedeckt die zweite
Maske 17 in dem zweiten Gebiet 5 nur die Gatebahnen bzw. Ga
teelektroden 18 der zu erzeugenden Transistoren, während das
erste Gebiet 3 nahezu vollständig zugedeckt wird. Dabei be
deckt die erste Maske 12 in dem ersten Gebiet 3 nur die Gate
bahnen bzw. Gateelektroden 14 der zu erzeugenden Transisto
ren, während das zweite Gebiet 5 nahezu vollständig zugedeckt
wird.
Zusätzlich zu den Gatebahnen 18 bedeckt die zweite Maske 17
in dem zweiten Gebiet 5 noch die Bereiche 32 (siehe Fig. 6),
die für Substratkontakte vorgesehen sind. In dem ersten Ge
biet 3 sind nur über Bereichen, die für Substratkontakte 33
(siehe Fig. 6) reserviert sind, Öffnungen in der Maske 17
vorgesehen. Über dem Bereich 19 (siehe Fig. 4) zwischen den
beiden Gebieten 3 und 5 ist die Maske 17 etwas zurückgezogen,
so daß auch dieser Bereich freibleibt.
Entsprechend dieser zweiten Maske 17 werden die noch vorhan
denen, jetzt freiliegenden Teile der Oxid-Nitrid-Oxid-Schicht
11 durch eine Ätzung entfernt. Weiterhin wird entsprechend
dieser zweiten Maske 12 der noch vorhandene, freiliegende
Teil der Polysiliziumschicht 10 bis zu einer vorgegebenen
Dicke entfernt. Dies führt unter anderem dazu, daß in einem
Bereich 19 zwischen dem ersten und dem zweiten Gebiet, der
von beiden Masken nicht bedeckt wurde, die Polysilizium
schicht 10 vollständig entfernt wird. Auf diese Weise ist si
chergestellt, daß in der Ebene der leitenden Schicht 10 nur
die Gatebahnen eine leitende Verbindung zwischen ersten und
dem zweiten Gebiet herstellen.
Schließlich werden entsprechend dieser zweiten Maske 17 Phos
phor- und Arsenatome 20 in das Halbleitersubstrat 1 und die
Locos-Isolation 6 implantiert (Phosphor: Implantationsenergie
130 keV, Implantationsdosis 1.1014 cm-2; Arsen: Implantation
senergie 150 keV, Implantationsdosis 2.1015 cm-2) . Da die in
die Locos-Isolation 6 implantierten Dotierstoffatome im wei
teren keine Rolle spielen, sind nur die in das Halbleiter
substrat 1 implantierten Dotierstoffatome in der Fig. 3 ge
zeigt.
Ist die Phosphor/Arsen-Implantation abgeschlossen wird die
zweite Maske 17 entfernt und es folgt eine Oxidation des noch
verbliebenen und nicht von einer Schutzschicht 11 geschützten
Polysiliziums 10, so daß eine Oxidschicht 22 als zweite Iso
lationsschicht entsteht. Die mit der Oxid-Nitrid-Oxid-Schicht
11 abgedeckten Gatebahnen werden dabei nicht oxidiert, sind
nun durch die zweite Isolationsschicht voneinander isoliert.
Die Oxidation der Polysiliziumschicht 10 findet beispielswei
se in feuchter Atmosphäre bei einer Temperatur von etwa 950°C
für 80 min statt. Diese erhöhte Temperatur wird gleichzeitig
dazu genutzt, die Dotierstoffe Bor bzw. Phosphor/Arsen in das
Halbleitersubstrat einzutreiben, um so die Source/Drain-Ge
biete 24 der Transistoren zu erzeugen.
Durch die Diffusion der Dotierstoffe stellen sich an den Ga
tekanten sanfte Konzentrationsgradienten ein, die eine aus
reichende HV-Festigkeit gewährleisten. Bei den p-Kanal Tran
sistoren wird dies durch die schnelle Bor-Diffusion erreicht.
Bei den n-Kanal Transistoren wird das unterschiedliche Diffu
sionsverhalten von Phosphor und Arsen ausgenutzt. Während
Phosphor bei dieser Temperatur schnell diffundiert, bewegt
sich Arsen kaum von der Stelle.
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines erfindungsge
mäßen Transistors, wie er sich aus der in Fig. 4 gezeigte Si
tuation ergibt. Da die Gatestrukturierung im wesentlichen
durch die Oxidation der Polysiliziumschicht 10 durchgeführt
wird, können hohe Millerkapazitäten vermieden werden. Dabei
ist es vorteilhaft, wenn Gateflanke 28 und der pn-Übergang 29
zwischen Source/Drain-Gebiet 24 und Kanalzone 31 in etwa die
gleiche Strecke L in Richtung der Gateelektrode 14 (bzw. 18)
zurücklegen. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der
pn-Übergang 29, an der Stelle angeordnet ist, an dem das Ga
teoxid 8 am Rande der Gateelektrode anfängt etwas dicker zu
werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens, wird die Polysiliziumschicht 10 während des Ät
zens nicht nur bis zu einer vorgegebenen Dicke sondern voll
ständig entfernt. Dies hat zur Folge, daß ein langer Oxidati
onsschritt zur Umwandlung des verbliebenen Polysiliziums nicht
mehr notwendig ist. In diesem Fall wird nur eine relativ kur
ze Wärmebehandlung durchgeführt, um die Dotierstoffe in das
Halbleitersubstrat einzutreiben (950°C für etwa 20 min).
Fig. 6 zeigt eine Aufsicht auf die in Fig. 4 im Querschnitt
gezeigte Struktur. Der in Fig. 4 gezeigte Struktur ergibt
sich durch einen Schnitt entlang der Linie A A' in Fig. 6.
Man erkennt, daß die Gatebahnen 14 und 18 eine leitende Ver
bindung zwischen den beiden Gebieten 3 und 5 herstellen. Der
Bereich 19 zwischen den beiden Gebieten 3 und 5 wurde weder
von der Maske 12 noch von der Maske 17 bedeckt. Dementspre
chend wurde in diesem Bereich die leitende Schicht 10 voll
ständig entfernt.
Weiterhin ist in dem ersten Gebiet 3 das n-Diffusionsgebiet
33 vorgesehen, das später für eine Kontaktierung der n-Wanne
2 dient. Entsprechend ist in dem zweiten Gebiet 5 das
p-Diffusionsgebiet 32 vorgesehen, das später für eine Kontak
tierung der p-Wanne 4 dient. Das erfindungsgemäße Verfahren
besitzt den Vorteil das diese Diffusionsgebiete gleichzeitig
mit der Herstellung der Transistoren gebildet werden können,
so daß zusätzliche Photoebenen vermieden werden können.
Anschließend eine folgt eine Abscheidung einer weiteren Iso
lationsschicht, beispielsweise BPSG, und einer weiteren lei
tenden Schicht, beispielsweise Aluminium, um eine erste Me
tallisierungsebene zu bilden. Je nach Komplexität der herzu
stellenden Schaltung können weitere Isolationsschichten und
weitere leitende Schichten. Für einfache Schaltungen ist eine
Metallisierungsebene jedoch in Regel ausreichend, so daß nun
eine Passivierungsschicht abgeschieden werden kann.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die strukturge
benden Photoebenen (bzw. Masken) und die Photoebenen (bzw.
Masken) für die Dotierstoffeinbringung zu zwei Photoebenen
(Masken) zusammengefaßt. Welche Aufgabe einer Öffnung in ei
ner Maske zukommt, ergibt sich aus dem Zusammenspiel der bei
den Masken. Gatebahnen entstehen nur an den Stellen, an denen
beide Masken abdecken. Diffusionsgebiete (Source/Drain-Ge
biete oder Kontaktdiffusionen) entstehen nur an den Stel
len, an denen die eine Maske Öffnungen besitzt und die andere
Maske abdeckt. Insgesamt läßt sich auf diese Weise eine ein
fache und kostengünstige Produkt gewährleisten.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung von zumindest zwei Transistorty
pen mit den folgenden Schritten:
- a) ein Halbleitersubstrat (1) wird bereitgestellt, das zumin dest zwei Gebiete (3, 5) aufweist, wobei in einem ersten Gebiet (3) die Transistoren des ersten Transistortyps und in einem zweiten Gebiet (5) die Transistoren des zweiten Transistortyps angeordnet werden sollen,
- b) auf das Halbleitersubstrat (1) wird eine erste isolierende Schicht (8) aufgebracht,
- c) auf die erste isolierende Schicht (8) wird eine leitende Schicht (10) aufgebracht,
- d) mittels einer Phototechnik wird eine erste Maske (12) auf gebracht, welche in dem ersten Gebiet (3) im wesentlichen nur die Gatebahnen (14) der zu erzeugenden Transistoren des ersten Transistortyps und das zweite Gebiet (5) nahezu vollständig bedeckt,
- e) entsprechend dieser ersten Maske (12) werden die leitende Schicht (10) in eine zweite Isolationsschicht (22) umgewan delt oder entfernt und zumindest ein Dotierstoff (15) ei nes ersten Leitfähigkeitstyps in das Halbleitersubstrat (1) eingebracht,
- f) mittels einer Phototechnik wird eine zweite Maske (17) aufgebracht, welche in dem zweiten Gebiet (5) im wesentli chen nur die Gatebahnen (18) der zu erzeugenden Transisto ren des zweiten Transistortyps und das erste Gebiet (3) nahezu vollständig bedeckt,
- h) entsprechend dieser zweiten Maske (17) werden die leitende Schicht (10) in eine zweite Isolationsschicht (22) umgewan delt oder entfernt und zumindest ein Dotierstoff (20) ei nes zweiten Leitfähigkeitstyps in das Halbleitersubstrat (1) eingebracht,
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das zwischen dem ersten und zweiten Gebiet (3, 5) ein Bereich
(19) vorgesehen ist der von beiden Masken (12, 17) nicht be
deckt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf die leitende Schicht (10) eine Schutzschicht (11) aufge
bracht wird, die nach dem Aufbringen der Maske(n) (12, 17)
entsprechend der (den) Maske(n) (12, 17) entfernt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schutzschicht (11) eine Oxid-Nitrid-Oxid-Schicht ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die leitende Schicht (10) eine Polysiliziumschicht ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Polysiliziumschicht (10) durch Oxidation in die zweite
isolierende Schicht (22) umgewandelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Polysiliziumschicht (10) in die zweite isolierende
Schicht (22) umgewandelt wird, indem ein Teil der Polysilizi
umschicht (10) entfernt und der verbleibende Teil durch Oxi
dation in eine Siliziumoxidschicht (22) umgewandelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dotierstoff (15, 20) durch eine Implantation mit an
schließender Wärmebehandlung in das Halbleitersubstrat (1)
eingebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dotierstoff (15, 20) durch die erhöhte Temperatur bei der
Oxidation des Polysiliziums in das Halbleitersubstrat (1)
eintrieben wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dotierstoff (15, 20) so in das Halbleitersubstrat einge
bracht wird, daß der pn-Übergang zwischen Source/Drain-Gebiet
(24) und Kanalzone (31) in etwa unterhalb der Gateflanke (28)
angeordnet ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
das erste und das zweite Gebiet (3, 5) jeweils Bereiche (32,
33) aufweisen, die für Substratkontakte vorgesehen sind,
daß die erste Maske (12) über den Bereichen (32) in dem zwei
ten Gebiet (5), die für Substratkontakte vorgesehen sind,
Öffnungen aufweist und Bereiche (33) in dem ersten Gebiet
(3), die für Substratkontakte vorgesehen sind, bedeckt, und
daß die zweite Maske (17) über den Bereichen (33) in dem er
sten Gebiet (3), die für Substratkontakte vorgesehen sind,
Öffnungen aufweist und Bereiche (32) in dem zweiten Gebiet
(5), die für Substratkontakte vorgesehen sind, bedeckt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
in den vorgegebenen Gebieten (3, 5), in denen die zu erzeu
genden Transistoren angeordnet werden sollen, Isolationszonen
(6), insbesondere Locos-Isolationen oder Shallow-Trench-Isolationen,
vorgesehen sind, die die Transistoren begrenzen.
13. Transistor,
dadurch gekennzeichnet, daß
er durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 er
hältlich ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998139641 DE19839641A1 (de) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | Verfahren zur Herstellung von Transistoren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998139641 DE19839641A1 (de) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | Verfahren zur Herstellung von Transistoren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19839641A1 true DE19839641A1 (de) | 2000-03-09 |
Family
ID=7879323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998139641 Ceased DE19839641A1 (de) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | Verfahren zur Herstellung von Transistoren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19839641A1 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61287160A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | Mos型半導体装置の製造方法 |
EP0301364A2 (de) * | 1987-07-28 | 1989-02-01 | STMicroelectronics S.r.l. | Herstellungsprozess für CMOS-Bauelemente |
JPH0660754A (ja) * | 1992-05-08 | 1994-03-04 | Multi Contact Ag | 接点装置 |
-
1998
- 1998-08-31 DE DE1998139641 patent/DE19839641A1/de not_active Ceased
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61287160A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | Mos型半導体装置の製造方法 |
EP0301364A2 (de) * | 1987-07-28 | 1989-02-01 | STMicroelectronics S.r.l. | Herstellungsprozess für CMOS-Bauelemente |
JPH0660754A (ja) * | 1992-05-08 | 1994-03-04 | Multi Contact Ag | 接点装置 |
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