DE2950413C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE2950413C2 DE2950413C2 DE2950413A DE2950413A DE2950413C2 DE 2950413 C2 DE2950413 C2 DE 2950413C2 DE 2950413 A DE2950413 A DE 2950413A DE 2950413 A DE2950413 A DE 2950413A DE 2950413 C2 DE2950413 C2 DE 2950413C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- zone
- insulating layer
- source
- layer
- gate
- 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
Links
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 78
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 39
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 25
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 22
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 14
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 10
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical group [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical group [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 101150068246 V-MOS gene Proteins 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7833—Field 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
- H01L29/7835—Field 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 asymmetrical source and drain regions, e.g. lateral high-voltage MISFETs with drain offset region, extended drain MISFETs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
- H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor 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
- H01L29/10—Semiconductor 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 not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/1025—Channel region of field-effect devices
- H01L29/1029—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors
- H01L29/1033—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/42364—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity
- H01L29/42368—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity the thickness being non-uniform
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/42372—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
- H01L29/42376—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the length or the sectional shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep 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
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66568—Lateral single gate silicon transistors
- H01L29/66659—Lateral single gate silicon transistors with asymmetry in the channel direction, e.g. lateral high-voltage MISFETs with drain offset region, extended drain MISFETs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Isolierschicht-Feldeffekttransistors mit den im Oberbegriff
von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Wie allgemein bekannt ist, erfordern Hochleistungs-MOS-Feld
effekttransistoren allgemein Kanallängen unter 3 µm und sogar
in der Größenordnung von 0,5 bis 1,0 µm. Jedoch ist es sehr
schwierig, diese kleinen Abmessungen mit gegenwärtigen photo
lithographischen Techniken zu verwirklichen. Diese Schwierig
keit hat daher zur Entwicklung von verschiedenen Transistor
typen mit Kanallängen geführt, die auf andere Weise als auf
photolithographischem Wege markiert wurden. Eine derartige
Anordnung wird allgemein als D-MOS-Transistor bezeichnet. Bei
einer solchen Anordnung werden, wie aus der US-Patentschrift
40 58 822 bekannt ist, Dotierstoffe von entgegengesetztem
Leitungstyp durch zweimaliges Diffundieren unterschiedlich
tief in ein Siliziumsubstrat über eine nicht kritische Masken
öffnung eingebracht, so daß ein Kabel von einer Länge gleich
dem Tiefenunterschied der ausgebildeten elektrischen Übergangs
zonen entsteht. Da jedoch die Dotierungskonzentration entlang
des Kanals schwankt, besteht eine sehr kritische Abhängigkeit
der Einschaltspannung als Funktion der Dotierung von der Lage
im Kanal und der Konzentration, bei der sich die beiden Diffu
sionsprofile überschneiden. In der Praxis zeigt daher die Ein
schaltspannung oder Schwellenspannung relativ große Schwan
kungen, da es sehr schwierig ist, die beiden Diffusionsvorgänge
zu steuern.
Andere Typen von Transistoren, bei denen die Kanalweite mit
anderen als photolithographischen Mitteln beeinflußt wird,
sind sogenannte V-MOS-Transistoren und D-V-MOS-Transistoren.
Bei einem V-MOS-Transistor wird die Kanallänge allgemein durch
das Ausdiffundieren von Bor in ein N-Substrat von einer auf dem
Substrat ausgebildeten P-epitaktische Schicht in Verbindung mit
einer durch die epitaktische Schicht in das Substrat hineinge
ätzten Vertiefung bestimmt. Bei einem D-V-MOS-Transistor wird
der Kanal allgemein durch ein Borimplantat von der oberen
Oberfläche, durch die die Source und Drain bildende N⁺-Schicht
und ebenso durch die Überschneidung der implantierten Zone mit
den Wänden einer V-förmigen Vertiefung gebildet.
Aus der europäischen Patentanmeldung 0 05 750 (nicht vorver
öffentlicht) ist es ferner bekannt, bei der Herstellung von
Isolierschicht-Feldeffekttransistoren eine Wolfram-Masken
schicht in einem Bereich oberhalb einer Kanalzone durch seit
liches Abätzen zu entfernen, so daß bei nachfolgender Ionen
implantation zur Dotierung eine Kanalzone vorbestimmter Breite
unterhalb des durch seitliches Ätzen der Wolframschicht frei
gelegten Teiles des Halbleiterkörpers zur Verfügung steht.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Ver
fahren zur Herstellung eines Isolierschicht-Feldeffekttransi
stors mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch
1 so auszugestalten, daß der kurze Kanal eine gleichmäßige
Dotierungskonzentration aufweist und die Ausbildung von
parasitären Kapazitäten zwischen den Elektroden und der
Driftzone verhältnismäßig gering ist, ohne daß die Herstellung
gegenüber vergleichbaren bekannten Herstellungsverfahren auf
wendiger wird.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von
Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses Ver
fahrens sind Gegenstand der Patentansprüche 2-6.
Aufgrund angegebener Techniken erhält man Feldeffekt-Anord
nungen mit einem gleichmäßig dotierten und insbesondere durch
Ionenimplantation dotierten kurzen Kanal. Dabei ist die Kanal
länge abhängig von einem genau gesteuerten chemischen Ätzpro
zeß. Wird zudem eine relativ dicke Oxid- oder Isolationsschicht
über der Driftregion und über dieser Oxidschicht eine Gate
elektrode ausgebildet, so wird durch diese dicke Oxidschicht
die Ausbildung einer parasitären Kapazität zwischen dieser
Elektrode und der Driftzone verringert.
Einzelheiten seien nachfolgend anhand von in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im ein
zelnen zeigen
Fig.
1 bis 9 schematische Querschnittsansichten eines
Teiles einer Feldeffekt-Anordnung nach
den einzelnen Herstellungsschritten und
Fig. 10 eine schematische Querschnittsansicht
eines Teiles einer Feldeffekt-Anordnung
für eine weitere Ausführungsform bei
einem Zwischenstadium des Herstellungsver
fahrens der vorliegend angegebenen Art.
Anhand der Fig. 1 bis 9 sei nachfolgend die Herstellung
einer Feldeffekt-Anordnung beschrieben. Gemäß Fig. 1
ist ein p-leitendes Siliziumsubstrat 10 mit einer vor
zugsweise zur Kristallebene 100 parallelliegenden Ober
fläche und einer Dotierungskonzentration im Bereich von
5 × 1014 bis 1015 Atomen/cm3 mit einer etwa 0,15 bis
0,3 µm dicken Siliziumdioxidschicht 12 überzogen, die
in herkömmlicher Weise durch thermische Oxidation oder
durch Aufdampfen oder durch eine Kombination von beidem
gebildet sein kann. Diese Siliziumdioxidschicht ist mit
einer Siliziumnitridschicht 14 in einer Stärke von etwa
0,15 µm durch herkömmliches chemisches Aufdampfen be
deckt. Über der Siliziumnitridschicht 14 ist eine Photo
resistschicht 16 ausgebildet, die auf herkömmlichem
photolithographischem Wege teilweise wieder entfernt
ist und somit eine Maske 18 - wie gezeigt - bildet. Die
se Photoresistmaske 18 dient dazu, freiliegende Teile
der Siliziumnitridschicht 14 und der dann freiliegenden
angrenzenden Siliziumdioxidschicht 12 auf irgendeine be
kannte Weise zu entfernen. Beispielsweise können die
freiliegenden Bereiche der Siliziumnitridschicht 14
durch herkömmliche Plasmaätzung und die danach freilie
genden Bereiche der Siliziumdioxidschicht 12 durch ge
eignete chemische Ätzmittel, etwa Flußsäurelösung, oder
ebenfalls durch Plasmaätzung entfernt werden. Damit
wird, wie später noch klarer werden wird, die zusammen
gesetzte Siliziumdioxidschicht 12 und Siliziumnitrid
schicht 14 im Bereich der Feld- oder Isolationszone
weggeätzt, während sie im Bereich der mesaförmigen Zone
erhalten bleibt, wie Fig. 2 zeigt. Die verbleibenden
Teile der zusammengesetzten Siliziumdioxidschicht 12
und Siliziumnitridschicht 14 bilden eine ätzfeste Maske
20, und die durch diese Maske 20 freigelegten Bereiche
des Siliziumsubstrates 10 werden einem geeigneten Ätz
mittel, entweder isotropischer oder anisotropischer Art
ausgesetzt, so daß diese Bereiche des Siliziumsubstrates
10 bis zu einer Tiefe von etwa 0,3 bis 0,4 µm geätzt
werden. Anschließend wird die Oberfläche der so gebilde
ten Anordnung einer Ionenimplantation unterzogen und
Teilchen 22, im vorliegenden Falle Boratome, mit einer
Dosierung von 5 × 1013 Atomen/cm2 bis 5 × 1014 Atomen/
cm2 bei einer Implantationsenergie von etwa 40 keV im
plantiert. Die Anordnung wird dann in herkömmlicher Wei
se erhitzt, um durch Tempern irgendwelche Implantierungs
schäden zu beseitigen und die die p-leitenden Zonen 24
bildenden implantierten Boratome zu aktivieren.
Wie Fig. 3 zeigt, wird die Anordnung danach oxidiert
und an den Seitenwänden des mesaförmigen Siliziumsub
strates 10 eine etwa 0,6 bis 0,8 µm dicke Siliziumdio
xidschicht 26 ausgebildet, so daß in den Isolationszo
nen eine im wesentlichen in gleicher Ebene wie die An
ordnungsoberfläche liegende Oberfläche entsteht. In die
sem Zusammenhang sei angemerkt, daß während der Oxida
tion der Bordotierungsstoff weiter in das Siliziumsub
strat 10 hinein verlagert wird. Das Borimplantat und
damit die p-leitenden Zonen 24 gemäß Fig. 2 verhindern
die Ausbildung einer Inversionsschicht an der Oberflä
che des mit einem hohen spezifischen Widerstand behafte
ten Siliziumsubstrates 10, die die Isolation der Anord
nung zerstören würde.
Auf die Oberfläche der Anordnung wird schließlich eine
Photoresistschicht 28 aufgebracht, das geeignete Masken
muster ausgebildet und mittels herkömmlicher photolitho
graphisch-chemischer Ätztechniken geätzt, so daß die in
Fig. 3 gezeigte Maske 30 entsteht. Die von der Photore
sistmaske 30 freigelegten Bereiche der Siliziumnitrid
schicht 14 und der Siliziumdioxidschicht 12 werden in
gleicher herkömmlicher Weise, wie bereits in Verbindung
mit den Fig. 1 und 2 angegeben, entfernt und dadurch
Bereiche der darunterliegenden Oberfläche des Silizium
substrates 10 freigelegt, in denen dann die Source- und
Drainzonen 36 und 38 der Anordnung entsprechend Fig. 4
ausgebildet werden. Die verbleibenden Teile der zusam
mengesetzten Siliziumnitridschicht 14 und der Silizium
dioxidschicht 12 bilden eine Ionenimplantationsmaske 32
gemäß Fig. 4. In einem nachfolgenden Arbeitsgang werden
Teilchen, im vorliegenden Falle Arsenatome, in die von
der Ionenimplantationsmaske 32 nicht abgedeckten Bereiche
des Siliziumsubstrates 10 durch Ionenimplantation
eingebracht. Die Dosierung beträgt etwa 5 × 1014 Atome/
cm2 und das verwendete Implantationsenergieniveau liegt
etwa bei 140 keV. Die Anordnung wird dann wiederum er
hitzt, um irgendwelche Implantierungsschäden auszutem
pern und um die implantierten Arsenatome zu aktivieren,
die die n-leitenden Source- und Drainzonen 36 und 38 in
den Bereichen des Siliziumsubstrates 10 bilden, die sich
unmittelbar an den von der Ionenimplantationsmaske 32
abgedeckten Bereich des Substrates 10 anschließen. Die
Tiefe der Source- und Drainzonen 36 und 38 beträgt et
wa 0,1 µm.
Mit Bezug auf Fig. 5 wird auf die Oberfläche der Anord
nung eine Photoresistschicht 40 aufgebracht, aus der mit
herkömmlichen photolithographischen Techniken eine ätz
feste Maske 42 gebildet wird. In der Photoresistschicht
40 wird dabei ein Fenster 44 ausgebildet, das folgende
Teile freilegt: Einen Teil des Siliziumsubstrates mit
der darin ausgebildeten Sourcezone 36, die Seitenregion
der Siliziumnitridschicht 14, die Seitenregion der Sili
ziumdioxidschicht 12 und einen Teil der oberen Oberflä
che der Siliziumnitridschicht 14. Zweck der Maske 42
ist es, lediglich die Kante der Sourcezone 36 freizule
gen, während die Drainzone 38 bedeckt bleibt. Dieser
Maskenschritt ist dann relativ unkritisch. Anschließend
wird dann die Oberfläche der Anordnung einem chemischen
Ätzmittel, im vorliegenden Falle einer Flußsäurelösung,
ausgesetzt, die nur das Siliziumdioxid ätzt, dagegen das
Silizium, das Siliziumnitrid und das Photoresist nicht
angreift. Das chemische Ätzmittel dringt dabei durch das
Fenster 44 hindurch und wirkt auf die Seitenregion der
Siliziumdioxidschicht 12 ein, so daß lediglich der frei
gelegte Teil der Siliziumdioxidschicht 12 weggeätzt und
damit entfernt wird. Das chemische Ätzmittel verringert
also die von der chemisch geätzten Siliziumdioxid
schicht 12 abgedeckte Fläche des Siliziumsubstrates 10
und legt damit eine an die Sourcezone 36 angrenzende
Gatezone 47 - wie Fig. 6 zeigt - frei. Wie später noch
beschrieben werden wird, bildet der verbleibende Teil
der Siliziumdioxidschicht eine Ionenimplantationsmaske
zur Ausbildung der Gatezone 47 der Feldeffekt-Anordnung.
Die Siliziumdioxidschicht 12 wird daher um die Länge L,
etwa 0,5 bis 2,5 µm zurückgeätzt, wobei diese Länge L
der Kanallänge der Feldeffekt-Anordnung entspricht. Die
Länge L der Gatezone wird also durch die Tiefe der auf
die Siliziumdioxidschicht 12 einwirkenden chemischen Ät
zung bestimmt. Der chemische Ätzprozeß ist wiederum
leicht steuerbar durch die Dauer der Ätzung und durch
die Stärke des chemischen Ätzmittels, die wiederum durch
geeignete Verdünnung beeinflußt werden kann. Des weite
ren kann der Ätzprozeß durch ein stark vergrößerndes
Meßmikroskop überwacht werden. Die sich nach der Ent
fernung der Photoresistschicht 40 ergebende Anordnung
zeigt Fig. 6.
Mit Bezug auf Fig. 7 wird die Siliziumnitridschicht 14
in herkömmlicher Weise entfernt und statt dessen eine
dünne Siliziumdioxidschicht 46 auf die Oberfläche der
Anordnung thermisch aufgewachsen. Diese dünne Silizium
dioxidschicht 46 hat eine Stärke von etwa 0,03 bis 0,1
µm und bildet, wie noch gezeigt wird, das Gateoxid der
Anordnung. Zusätzlich sei angemerkt, daß die Silizium
dioxidschicht 46 über der Oberfläche des Siliziumsub
strates 10 dicker ist als über der Siliziumdioxid
schicht 14. Nach dieser thermischen Oxidation werden
wiederum Teilchen, im vorliegenden Falle Boratome, durch
Ionenimplantation in die Oberfläche der Anordnung einge
bracht. Dazu sei angemerkt, daß die dickere Silizium
dioxidschicht 12 als Ionenimplantationsmaske wirkt, so
daß die Boratome lediglich in die Bereiche des Silizium
substrates 10 implantiert werden, die unterhalb der
dünneren Oxidschicht 46 liegen, während die Silizium
dioxidschicht 12 das Eindringen von Boratomen in die
Bereiche des Siliziumsubstrates 10 unterhalb der Sili
ziumdioxidschicht 12 verhindert. Die Konzentration der
Boratome in dem Siliziumsubstrat 10 beträgt etwa 3 ×
1012 Atome/cm2. Nach dem anschließenden Tempern bildet
sich eine p-leitende Zone in der Gatezone 47 aus, wie
Fig. 7 zeigt. Die Konzentration der n-leitenden Dotier
stoffe in den Source- und Drainzonen 36 und 38 liegt in
der Größenordnung von 3 × 1019 Atomen/cm3 oder höher und
wird daher durch das Borimplantat, das zu einer um meh
rere Größenordnungen niedrigeren Konzentrationsstärke
als 3 × 1019 Atome/cm3 führt, nicht beeinflußt.
Schließlich wird mit Bezug auf Fig. 8 eine Photoresist
schicht 50 auf die Oberfläche der Anordnung aufgebracht,
mit einem Muster versehen und durch Verwendung herkömm
licher photolithographischer-chemischer Ätztechniken
zu einer Source-/Drain-Kontaktmaske 52 ausgebildet. Die
Maske 52 und Teile der Siliziumdioxidschicht 46, die
durch Fenster 51 und 53 innerhalb der Maske 52 freige
legt sind, werden einem geeigneten chemischen Ätzmittel
ausgesetzt, so daß die freigelegten Teile der Silizium
dioxidschicht 46 oberhalb der Source- und Drainzonen 36
und 38, wie Fig. 9 zeigt, entfernt werden. Wenn dann die Photo
resistschicht 50 in herkömmlicher Weise entfernt ist,
wird eine geeignete Metallschicht 54 auf die Oberfläche
der Anordnung aufgebracht, d. h. auf die verbleibenden
Teile der Siliziumdioxidschicht 46 und durch die Fen
ster 51 und 53 in dieser Schicht auf die freigelegten
Oberflächen des Siliziumsubstrates 10, die oberhalb der
Source- und Drainregionen 36 und 38 liegen, so daß mit
diesen Zonen 36 und 38 ohmsche Kontakte entstehen. An
schließend wird die Metallschicht 54 in herkömmlicher
Weise, beispielsweise in einem photolithographischen-
chemischen Ätzprozeß in Source-/Drain- und Gateelektro
den S, D und G entsprechend Fig. 9 aufgeteilt. Obwohl
die Gateelektrode G die Sourcezone 36 und die Drainzone
38 sowie die Gatezone 47 und die Driftzone 56 überlappt,
ist die Gateelektrode G von der Driftzone 56 durch eine
dicke Isolationsschicht aus Siliziumdioxid, das ist die
Schicht 12, mit einer Stärke von etwa 0,15 bis 0,3 µm,
getrennt.
Bei der so gebildeten und in Fig. 9 gezeigten MOS-Feld
effekt-Anordnung verbindet die Driftzone 56 unterhalb
der dicken Siliziumdioxidschicht 12 die Gatezone mit
der Drainzone 38. Die Driftzone 56 ist n-leitend und
bildet sich an der Oberfläche des Siliziumsubstrates 10
in der Nähe der Siliziumdioxidschicht 12 wegen der in
der Siliziumdioxidschicht 12 vorhandenen nicht flüchti
gen positiven Ladung, die allgemein mit Q SS bezeichnet
wird, und ebenso als Ergebnis einer positiven Gatespan
nung, die die Driftregion 56 verstärkt, wenn der kurze
Kanal vorgespannt wird. Aber auch wenn die Siliziumdi
oxidschicht anfänglich auf der Oberfläche des Silizium
substrates 10 thermisch aufgewachsen ist, wie es in
Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde, und dann in ei
ner Sauerstoffumgebung abgekühlt wird, bilden sich be
kanntlich in der Siliziumdioxidschicht 12 positive La
dungen, die in der angrenzenden Oberfläche des p-leiten
den Siliziumsubstrates 10 mit hohem spezifischem Wider
stand eine starke Inversion bewirken, so daß sich eine
n-leitende Driftregion 56 ausbildet.
Abweichend davon kann die Driftregion 56 durch Ionenim
plantation eines geeigneten N-Dotierstoffes, wie Phos
phoratome, in die Oberfläche der Anordnung entweder vor
der oder anschließend an die in Verbindung mit Fig. 7
beschriebene Ionenimplantation von Boratomen gebildet
werden. Mit Bezug auf Fig. 10 werden daher, nachdem die
dünne Siliziumdioxidschicht 46 auf die Oberfläche der
Anordnung aufgebracht ist, Phosphoratome in das Silizi
umsubstrat 10 unterhalb der Siliziumdioxidschicht 12
durch Ionenimplantation eingebracht, die nach dem an
schließenden Tempern die Driftregion 56′ bilden. An
schließend werden dann die Boratome durch Ionenimplan
tation eingebracht und dadurch die Gatezone 47 gebildet.
Jedoch ist die Eindringtiefe der implantierten Boratome
geringer als die der implantierten Phosphoratome, so
daß die Boratome die Driftzone 56′ nicht erreichen. Wei
terhin sei angemerkt, daß die implantierten Phosporato
me unterhalb der Source-/Drain- und Gatezonen 36, 38
und 47 eingebracht werden, da die Siliziumdioxidschicht
46 oberhalb dieser Zonen dünner ist als die oberhalb der
Driftregion 56′ liegende dicke Siliziumdioxidschicht 12.
Das Phosphorimplantat verringert einerseits die Impedanz
der Driftregion 56′. Andererseits kann es dazu dienen,
einen verdeckten Kanal innerhalb der Driftregion 56′
auszubilden, um so die Gateelektrodenkapazität zu ver
ringern. Die Anordnung wird dann in der in Verbindung
mit Fig. 8 und 9 beschriebenen Weise weiterbehandelt,
um die MOS-Feldeffekt-Anordnung zu vervollständigen.
Die Länge der Driftzone 56 bzw. 56′ kann den gewünsch
ten Schaltkreisbedingungen angepaßt werden und sich im
Bereich von etwa 1 bis 5 µm bewegen. Die Driftzone 56
bzw. 56′ unterdrückt auch die Auswirkungen bisheriger
kurzer Kanäle - das Durchschlagen von der Drain- zur
Source- und die Abhängigkeit der Gateschwellenspannung
von der Drainspannung -, die ohne wesentlichen zusätzli
chen Verbrauch von Waferfläche viele Anordnungen mit
kurzen Kanälen beeinträchtigen. Außerdem ermöglichen
die vorangehend erläuterten Techniken die Herstellung
von Anordnungen, die für die in vielen analogen Schalt
kreisen und ladungsgekoppelten Anordnungen vorherrschen
den relativ hohen Spannungsniveaus geeignet sind.
Abweichend von den beschriebenen Ausführungsbeispielen
gemäß der Erfindung sind eine Reihe von Abänderungen
möglich, ohne den Grundgedanken gemäß der Erfindung zu
verlassen. Zum Beispiel kann zwischen der Metallschicht
54 und der Siliziumdioxidschicht 46 eine relativ dünne
Siliziumnitridschicht mit einer Stärke von etwa 0,03
bis 0,05 µm ausgebildet werden. Auch kann die Driftzone
56 durch Ionenimplantatierung von Phosphor- oder Arsen
atomen in das Siliziumsubstrat 10 vor der Ausbildung
der Siliziumdioxidschicht 12 und der Siliziumnitrid
schicht 14 ausgebildet werden. Außerdem können die
Source- und Drainelektroden S und D in einem von dem
für die Erstellung der Gateelektrode G getrennten Mas
kenschritt erstellt werden. Schließlich kann die Gate
elektrode G aus dotiertem polykristallinem Silizium,
Aluminium oder aus einer zusammengesetzten Schicht aus
Titan und Aluminium bestehen. Ebenso braucht die Gate
elektrode G nicht bis zum Überlappen der Drainzone 38
ausgedehnt sein, sondern sie kann an einem Ende ober
halb der Siliziumdioxidschicht 12 aufhören. Anstelle
der beschriebenen Anordnung mit einem N-Kanal kann in
analoger Weise durch Verwendung von Dotierstoffen entge
gengesetzter Polarität eine Anordnung mit einem P-Kanal
erstellt werden.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung eines Isolierschicht-Feldeffekt
transistors mit einem Halbleiterkörper eines ersten Leitungs
typs, darin angeordneten Source- und Drainzonen des zweiten
Leitungstyps, einer an die Sourcezone angrenzenden Gatezone
des ersten Leitungstyps, einer Driftzone zwischen der Gatezo
ne und der Drainzone, einer dünnen Isolierschicht über der
Gatezone, einer dicken Isolierschicht über der Driftzone,
einer Gate-Elektrode, welche die dünne Isolierschicht und we
nigstens einen Teil der dicken Isolierschicht überdeckt, und
einer Source- und einer Drainelektrode, gekennzeichnet durch
folgende Verfahrensschritte:
- a) Aufbringen einer dicken Isolierschicht (12) und einer Maskenschicht (14) auf den Halbleiterkörper (10),
- b) Entfernen der Maskenschicht (14) und der dicken Isolier schicht (12) von denjenigen Oberflächenbereichen des Halb leiterkörpers, in denen die Source- und Drainzonen gebildet werden sollen,
- c) Dotieren der Source- und Drainzonen (36, 38),
- d) seitliches Ätzen des an die Sourcezone (36) angrenzenden Teiles der dicken Isolierschicht (12) unter der Masken schicht (14) zur Freilegung eines Oberflächenbereiches für die Bildung der Gatezone,
- e) Entfernen der Maskenschicht (14),
- f) Bilden einer dünnen Isolierschicht (46) mindestens über dem Bereich der Gatezone, vor oder nach deren Dotierung;
- g) Bilden der Gate-Elektrode (G) über der dünnen Isolier schicht (46) und wenigstens einem an die dünne Isolier schicht (46) angrenzenden Teil der dicken Isolierschicht (12) sowie Bilden der Source- und der Drainelektroden (Fig. 1 und 4-9).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Halbleiterkörper vom p-Leitungstyp ist, daß die dicke Iso
lierschicht (12) aus SiO2 hergestellt wird und daß die Drift
zone (56) durch die Wirkung der in der dicken Isolierschicht
vorhandenen nicht flüchtigen positiven Ladungen entsteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Bildung der Driftzone (56) vor oder nach dem Dotieren der
Gatezone (47) eine Implantation von Teilchen, die den zweiten
Leitungstyp erzeugen, durchgeführt wird (Fig. 10).
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor
der Herstellung der dicken Isolierschicht (12) und der Masken
schicht (14) die Driftzone (56) durch Ionenimplantation ge
bildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Source- und die Drainzone durch Ionenimplan
tation gebildet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Gatezone (47) durch Ionenimplantation ge
bildet wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US96990678A | 1978-12-15 | 1978-12-15 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2950413A1 DE2950413A1 (de) | 1980-06-26 |
DE2950413C2 true DE2950413C2 (de) | 1989-12-28 |
Family
ID=25516148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792950413 Granted DE2950413A1 (de) | 1978-12-15 | 1979-12-14 | Halbleiteranordnungen und verfahren zu deren herstellung |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5583270A (de) |
CA (1) | CA1138571A (de) |
DE (1) | DE2950413A1 (de) |
FR (2) | FR2445618A1 (de) |
GB (1) | GB2038088B (de) |
IT (1) | IT1120149B (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3040775A1 (de) * | 1980-10-29 | 1982-05-13 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Mis-gesteuertes halbleiterbauelement |
US4442589A (en) * | 1981-03-05 | 1984-04-17 | International Business Machines Corporation | Method for manufacturing field effect transistors |
DE3322669C2 (de) * | 1982-07-08 | 1986-04-24 | General Electric Co., Schenectady, N.Y. | Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit isolierten Gateelektroden |
JPH0427799Y2 (de) * | 1986-08-28 | 1992-07-03 | ||
US5151374A (en) * | 1991-07-24 | 1992-09-29 | Industrial Technology Research Institute | Method of forming a thin film field effect transistor having a drain channel junction that is spaced from the gate electrode |
US5604139A (en) * | 1994-02-10 | 1997-02-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device |
JP2007085210A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Hitachi Ltd | 水車又はポンプ水車 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5636585B2 (de) * | 1973-07-02 | 1981-08-25 | ||
US4001048A (en) * | 1974-06-26 | 1977-01-04 | Signetics Corporation | Method of making metal oxide semiconductor structures using ion implantation |
US4058822A (en) * | 1975-05-30 | 1977-11-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | High voltage, low on-resistance diffusion-self-alignment metal oxide semiconductor device and manufacture thereof |
JPS5284981A (en) * | 1976-01-06 | 1977-07-14 | Mitsubishi Electric Corp | Production of insulated gate type semiconductor device |
US4062699A (en) * | 1976-02-20 | 1977-12-13 | Western Digital Corporation | Method for fabricating diffusion self-aligned short channel MOS device |
JPS605075B2 (ja) * | 1976-12-29 | 1985-02-08 | 松下電器産業株式会社 | Mos型半導体装置およびその製造方法 |
DE2703877C2 (de) * | 1977-01-31 | 1982-06-03 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | MIS-Transistor von kurzer Kanallänge und Verfahren zu seiner Herstellung |
JPS53135581A (en) * | 1977-05-02 | 1978-11-27 | Hitachi Ltd | Manufacture for mos semiconductor device |
US4173818A (en) * | 1978-05-30 | 1979-11-13 | International Business Machines Corporation | Method for fabricating transistor structures having very short effective channels |
-
1979
- 1979-11-14 CA CA000339782A patent/CA1138571A/en not_active Expired
- 1979-12-05 GB GB7941941A patent/GB2038088B/en not_active Expired
- 1979-12-06 IT IT51008/79A patent/IT1120149B/it active
- 1979-12-14 JP JP16263079A patent/JPS5583270A/ja active Granted
- 1979-12-14 DE DE19792950413 patent/DE2950413A1/de active Granted
- 1979-12-17 FR FR7930817A patent/FR2445618A1/fr active Granted
-
1980
- 1980-04-21 FR FR8008887A patent/FR2453501A1/fr active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2038088A (en) | 1980-07-16 |
IT7951008A0 (it) | 1979-12-06 |
CA1138571A (en) | 1982-12-28 |
JPS5583270A (en) | 1980-06-23 |
FR2445618B1 (de) | 1985-03-01 |
JPS6326553B2 (de) | 1988-05-30 |
IT1120149B (it) | 1986-03-19 |
GB2038088B (en) | 1983-05-25 |
FR2445618A1 (fr) | 1980-07-25 |
FR2453501B1 (de) | 1984-09-07 |
FR2453501A1 (fr) | 1980-10-31 |
DE2950413A1 (de) | 1980-06-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4219319B4 (de) | MOS-FET und Herstellungsverfahren dafür | |
DE3853778T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements. | |
DE3780369T2 (de) | Verfahren zum herstellen einer halbleiterstruktur. | |
DE2703877C2 (de) | MIS-Transistor von kurzer Kanallänge und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2646308C3 (de) | Verfahren zum Herstellen nahe beieinander liegender elektrisch leitender Schichten | |
DE4208537C2 (de) | MOS-FET-Struktur und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE19642538A1 (de) | Halbleitereinrichtung und Herstellungsverfahren derselben | |
DE19935442C1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Trench-MOS-Leistungstransistors | |
DE4212829A1 (de) | Verfahren zur herstellung von metall-oxid-halbleiter-feldeffekttransistoren | |
DE2541548A1 (de) | Isolierschicht-feldeffekttransistor und verfahren zu dessen herstellung | |
DE2933849A1 (de) | Verfahren zur herstellung von halbleiteranordnungen | |
DE3939319A1 (de) | Asymmetrischer feldeffekttransistor und verfahren zu seiner herstellung | |
DE4116690A1 (de) | Elementisolationsaufbau einer halbleitereinrichtung und verfahren zur herstellung derselben | |
DE4042163A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer halbleitervorrichtung | |
DE2404184A1 (de) | Mis-halbleitervorrichtung und verfahren zu deren herstellung | |
DE69924338T2 (de) | Verfahren zur herstellung von halbleiterbauelementen mit einem graben-gate | |
DE19709002A1 (de) | Verfahren zur Erzeugung von überbrückten, dotierten Zonen | |
DE2725095A1 (de) | Verfahren zum herstellen von halbleiteranordnungen | |
DE2621165A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines metallkontaktes | |
DE2723374A1 (de) | Halbleiterstruktur mit mindestens einem fet und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE2950413C2 (de) | ||
DE19543859A1 (de) | Transistor und Transistorherstellungsverfahren | |
DE2758283C2 (de) | Verfahren zur Herstellung voneinander isolierter Halbleiterschaltungen | |
DE10261600B4 (de) | Halbleiterbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE3842749A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer integrierten schaltung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |