DE3230945A1 - Verfahren zum herstellen eines feldeffekttransistors - Google Patents
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Description
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32309145
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Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Theodor-Stern-Kai 1, 6000 Frankfurt 70
Heilbronn, den 12.08.82 >| La/ra - HN 81/8 $
Höchstgeschwindigkeits-FET1s erfordern bekanntlich eine
kurze Kanallaufzeit oder Transitfrequenz. Kurze Kanallaufzeiten
lassen sich nur mit sehr kleinen Kanallängen im Sub-um-Bereich (<
0,5 um) und sehr hohen Elektronendriftgeschwindigkeiten (> 2 . 10 cn/sec) erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Feldeffekttransistors anzugeben, mit
dem sich in einfacher Weise Feldeffekttransistoren mit kleiner Kanallänge herstellen lassen. Diese Aufgabe wird
bei einem Verfahren zum Herstellen eines Feldeffekttransistors nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein V-förmiger
Graben hergestellt wird, der sich von der Oberfläche der epitaktischen Schicht aus durch die epitaktische Schicht
in das Substrat hinein erstreckt, und daß in einem dem V-förmigen Graben vorgelagerten Bereich eine Zone durch
Implantation hergestellt wird.
Das Substrat besteht beispielsweise aus einem semiisolierendem Material oder aus einem Halbleitermaterial, welches
den entgegengesetzten Leitungstyp wie die epitaktische Schicht aufweist. Die implantierte Zone weist den Leitungstyp der epitaktischen Schicht auf. Die V-Form des Grabens,
die Eindringtiefe des Grabens und die Dicke der implantierten Zone werden derart gewählt, daß eine bestimmte Kanallänge
erzielt wird. Derjenige Teil der implantierten Zone, der sich in der epitaktischen Schicht befindet, wird vorzugsweise
wieder entfernt.
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Vor dem Implantieren wird auf der epitaktischen Schicht vorzugsweise eine Passivierungsschicht hergestellt. Die
implantierte Zone wird nach dem Herstellen der Passivierungsschicht durch Tempern aktiviert. Die Passivierungsschicht
wird vor dem Tempern vorzugsweise verstärkt..Nach dem Tempern und Aktivieren der implantierten Schicht wird
die Passivierungschicht vorzugsweise entfernt und eine neue Passivierungsschicht hergestellt, die die Wand des V-förmigen
Grabens mit Ausnahme des sich im Substrat befindlichen Grabenbereiches bedeckt.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Bei der Herstellung eines Feldeffekttransistors nach der
Erfindung geht man beispielsweise gemäß der Figur 1 von einem semiisolierenden Substrat 1 aus und erzeugt auf
diesem Substrat eine epitaktische Schicht 2 vom n-Leitungstyp. Gemäß der Figur 2 wird in die epitaktische Schicht
ein V-förmiger Graben 3 eingeätzt. Als Ätzmaske dient eine Fotolackschicht. Die Grabentiefe kann durch Messung
des Stroms in der epitaktischen Schicht kontrolliert werden. Erreicht nämlich der gemessene Kanalstrom den Wert
Null, so ist die epitaktische Schicht 2 gerade durchgeätzt und der Boden des Grabens 3 hat das Substrat 1 erreicht.
Beim erfindungsgemäßen Feldeffekttransistor soll sich jedoch
der V-förmige Graben 3 nicht nur bis zum Substrat 1, sondern zu einem gewissen Teil auch in das Substrat 1
hinein erstrecken. Mit Hilfe langsam ätzender Ätzlösungen (z. B. Zitronensäure + H2O2 + H2O) läßt sich die Tiefe a
(Eindringtiefe des Grabens 3 in das Substrat 1) leicht auf z. B. 0,1 um einstellen. Schwankungen dieser Eindringtiefe
gehen jedoch nicht in die Dicke des noch herzustellenden aktiven Kanalbereichs ein. Der Neigungswinkel,
den die Wände des Ätzgrabens 3 miteinander bilden, läßt sich durch geeignete,Kristallorientierung und Wahl der
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Ätzlösung einstellen. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Vlinkel, den die boiden Grabenwände miteinander bilden,
beispielsweise 50 bis 55°.
Nach der Herstellung des Ätzgrabens 3 erfolgt die Herstellung des implantierten Kanals. Zunächst wird jedoch
noch die Fotolackschicht von der Oberfläche der epitaktischen Schicht 2 entfernt, die Oberfläche gereinigt und
auf die gereinigte Oberfläche der epitaktischen Schicht gemäß der Figur 3 eine Passivierungsschicht 4 aufgebracht,
die beispielsweise aus Si3N4 besteht. Danach wird mit
Hilfe des Implantationsverfahrens in die gesamte Oberfläche eine Zone 5 implantiert, die den gleichen Leitungstyp wie die epitaktische Schicht 2 hat. Nach Verstärkung
der Passivierung (oder erneuter Passivierung) wird die implantierte Zone 5 bei höheren Temperaturen (um 800 "C)
getempert und die implantierte Zone aktiviert.
Durch die Implantation und Aktivierung entsteht im Substrat
1 ein implantierter Kanal 6, dessen Tiefe (und Pinch-off-Spannung) nur durch das implantierte Profil bestimmt
wird. Die Kanallänge wird durch die Kanaltiefe a bestimmt und wird bei a = 0,1 um + 0,05 \xm etwa 0,3 um
+ 0,15 um betragen.
Nach der Herstellung des implantierten Kanalr 6 wird die
Passivierungsschicht 4 entfernt und die gesamte Oberfläche in einem Elektrolyten im Dunkeln oxidiert. "Dabei wird
gemäß der Figur 4 Oxid 7 nur in bestimmten Bereichen wachsen, da der anodische Oxidationsprozeß freie Löcher
erfordert. Im vorliegenden Fall muß die angelegte Spannung größer als die Durchbruchspannung der durch die epitaktische
Schicht und den Elektrolyten gebildete Diode sein. Ist dies der Fall, so wird ein Oxid auf dem N+-
Gebiet 2 (epitaktische Schicht) bereits bei entsprechend niedriger angelegter Spannung aufwachsen, während der
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Oberflächenbereioh des aktiven Kanalbereichs- 6 frei von
Oxid bleibt. Die Dicke der selektiven Oxidschicht 7 richtet sich nach der Durchbruchspannung dar Elektrolyt-Diode,
die der einer Schottky-Diode entspricht. Bei einer Kanaldotierung von 1 bis 2 . 10 cm beträgt die Oxid-
schichtdicke beispielsweise 200 bis 300 A entsprechend einer Durchbruchspannung von 10 bis 15 V.
Nach der Herstellung der Oxidschicht 7 wird gemäß der Figur 5 ganzflächig eine Metallschicht 8■aufgedampft, die
aus dem Material der Gateelektrode besteht. Als Material für die Schicht 8 eignet sich beispielsweise TiAu, MoAu
oder TaMo. Nach dem Aufdampfen der Metallschicht 8 wird derjenige Teil dieser Metallschicht, der sich auf der
Oxidschicht 7 befindet, zusammen mit der Oxidschicht .7 entfernt. Dies geschieht beispielsweise durch Strippen.
Nach dem Strippen, das beispielsweise in HCl erfolgt, verbleibt von der Metallschicht 7. gemäß der Figur 6 lediglich
noch die Gateelektrode 9. Den fertigen Feldeffekttransistor zeigt die Figur 7, der außer der.Gateelektrode noch die
Sourceelektrode 10 und die Drainelektrode 11 aufweist.
Claims (19)
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3 2 3 C 9 4
Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H.
Theodor-Stern-Kai 1, 5000 Frankfurt 70
Heilbronn, den 12.08.82 La/ra - HN 81/8
Patentansprüche
SlJ Verfahren zum Herstellen eines Feldeffekttransistors mit
einem Substrat und einer darauf befindlichen epitaktischen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß ein V-förmiger Graben
hergestellt wird, der sich von der Oberfläche der epitaktischen Schicht aus durch die epitaktische Schicht in das
Substrat erstreckt, und daß in einem dem V-förmigen Graben vorgelagerten Bereich eine Zone durch Implantation hergestellt
wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem semiisolierenden Material oder aus
einem Halbleitermaterial besteht, welches den entgegengesetzten Leitungstyp wie die epitaktische Schicht aufweist.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die implantierte Zone den Leitungstyp der epitaktischen
Schicht aufweist.
4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die V-Form des Grabens, die Eindringtiefe
des Grabens und die Dicke der implantierten Zone derart gewählt weiden, daß eine bestimmte Kanallänge im
Substrat erzielt wird.
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß derjenige Teil der implantierten Zone, der sich in der epitaktischen Schicht befindet, wieder
entfernt wird.
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6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gt kennzeichnet, daß vor dem Implantieren eine Passivierung*
schicht auf der epitaktischen Schicht hergestellt wird.
7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die implantierte Zone nach dem Herstellen der Passivierungsschicht durch Tempern aktiviert
wird.
8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Tempern bei einer Temperatur im Bereich von 800 0C
erfolgt.
9) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Passivierungsschicht vor dem Tempern verstärkt oder daß erneut passiviert wird.
10) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Passivierungschicht nach dem
Tempern und Aktivieren der implantierten Zone entfernt wird.
11) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurcH
gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen der Passivierung.4-schicht
erneut eine Passivierungsschicht hergestellt, wild, die die Wand des V-förmigen Grabens mit Ausnahme des sich
im Substrat befindlichen Grabenbereichs bedeckt.
12) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Passivierungsschicht durch Oxidation in einem
Elektrolyten hergestellt wird.
13) Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oxidation im Dunkeln erfolgt.
32309 ; 5 j
14) Verfahren nach fi.-inem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die bei der Oxidation angelegte Spannung höher gewählt wird als die Durchbruchspannung der
durch die epitaktische Schicht und den Elektrolyten gebildeten Diode.
15) Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die bei der Oxidation angelegte Spannung derart gewählt wird, daß eine Oxidschicht nur
auf der epitaktischen Schicht entsteht.
16) Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Herstellen der Oxidschicht
das Metall für die Gateelektrode aufgebracht wird.
17) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall für die Gateelektrode TiAu, MoAu oder TaMo
verwendet wird.
18) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gateelektrode aufgedampft wird.
19) Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall für die Gateelektrode ganzflächig aufgedampft
wird und daß der nicht für die Gateelektrode vorgesehene Bereich der aufgedampften Metallschicht zusammen
mit der darunter befindlichen Oxidschicht entfernt wird.
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Publication number | Publication date |
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US4499651A (en) | 1985-02-19 |
GB8322357D0 (en) | 1983-09-21 |
FR2536587A1 (fr) | 1984-05-25 |
GB2125621A (en) | 1984-03-07 |
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