JP2007500936A - Field effect transistor having injection gate electrode with reduced gate depletion, and method of manufacturing the transistor - Google Patents

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Abstract

ドレイン領域及びソース領域(208)を規定する前に、注入マスク(220)を形成することにより、ゲートドーパント密度をドレインドーパント密度及びゲートドーパント密度から効果的に分離する。さらに、注入マスク(220)を除去した後に、ゲート電極(205)の横方向寸法は、十分に確立された側壁スペーサ(207)技術によって規定される。その結果、フォトリソグラフィ及び異方性エッチングに基づく従来の方法に対してデバイスの縮小に関する優位性を提供する。Prior to defining the drain and source regions (208), an implantation mask (220) is formed to effectively separate the gate dopant density from the drain dopant density and the gate dopant density. Further, after removing the implantation mask (220), the lateral dimensions of the gate electrode (205) are defined by well-established sidewall spacer (207) technology. As a result, it offers an advantage in terms of device reduction over conventional methods based on photolithography and anisotropic etching.

Description

本発明は、集積回路の構成に関し、より具体的には、ドレイン領域及びソース領域の注入濃度とは独立的に注入濃度を制御することのできる、注入ポリシリコンゲート電極のような注入ゲート領域を有する電界効果型トランジスタの製造に関する。   The present invention relates to a configuration of an integrated circuit, and more specifically, an implantation gate region such as an implanted polysilicon gate electrode capable of controlling the implantation concentration independently of the implantation concentration of the drain region and the source region. The present invention relates to the manufacture of field effect transistors.

集積回路の製造には、特定の回路レイアウトに従って、チップの領域に多数の回路素子を形成することが必要である。一般的に、複数のプロセス技術が用いられており、例えばマイクロプロセッサ、格納チップ及びその他の論理回路については、CMOS技術は、処理速度及び/または電力消費に関する有利な特徴により、現在、最も有望なアプローチである。この技術では、数百万個の相補型のトランジスタ、すなわち、Nチャネルトランジスタ及びPチャネルトランジスタが適切な基板上に形成される。ここで、これからのトランジスタに要求される性能は、高度に進化するCMOSデバイスのための好適な回路構成である、いわゆるSOIデバイスと言われるものである。   The manufacture of integrated circuits requires the formation of a large number of circuit elements in a chip area according to a specific circuit layout. In general, multiple process technologies are used, for example, for microprocessors, storage chips and other logic circuits, CMOS technology is currently the most promising due to its advantageous features regarding processing speed and / or power consumption. It is an approach. In this technique, millions of complementary transistors, N-channel transistors and P-channel transistors, are formed on a suitable substrate. Here, the performance required for future transistors is a so-called SOI device, which is a suitable circuit configuration for a CMOS device that is highly advanced.

SOIデバイスは、比較的薄い半導体層の内部または上部に形成される。この半導体層は典型的にはシリコン(シリコンが酸化層状に形成されたもの)であり、このシリコンは、絶縁層上に形成される。回路素子を完全に覆う絶縁構造によれば、他の回路素子からの完全な電気的絶縁が達成される。この電気的絶縁により、巨大な半導体基板上に形成される従来のCMOSデバイスでは即座に達成することのできない数々の優位性が提供される。回路構造に拘わらず、典型的なMOSトランジスタは、チャネル領域によって互いに分離されたPN接合領域を備える。このチャネル領域は、チャネル領域の上方において、薄い絶縁層によってこのチャネル領域から離間されたゲート電極によって制御される。ドレイン領域及びソース領域とも称される2つのPN接合領域の間の距離に関連するチャネル領域の寸法は、チャネル長と称され、MOSトランジスタの優れた設計的特徴を表す。トランジスタのチャネル長を短くすることにより、トランジスタのサイズだけでなく、機能的性質も特定的に設計され、トランジスタの所望の性能を得ることができる。現在、クロック周波数が2000MHzあるいはそれ以上の最先端のCMOSデバイスでは、約0.1μm及びこれよりかなり短いゲート長が採用されている。トランジスタ素子の継続的なサイズの縮小は、性能及び/または消費電力の観点においてかなりの優位性をもたらしてきたが、複数の論点は、回路素子の寸法を縮小することによってもたらされる幾つかの優位点を不当に相殺することのないように、扱われなければならない。特に、チャネル長を実質的に決定するトランジスタ素子のゲート電極のように、臨界的な寸法を有する回路素子の構成は、信頼できて複製可能に形成するために多大な労力を必要とする。例えば、レチクルから基板上に形成されるレジストへとレイアウトイメージを転写するために用いられるUV放射線の波長より十分に短いゲート長を有するゲート電極を形成することは、非常に複雑な処理である。   SOI devices are formed in or on relatively thin semiconductor layers. This semiconductor layer is typically silicon (silicon formed in an oxide layer), and this silicon is formed on an insulating layer. According to the insulating structure that completely covers the circuit elements, complete electrical isolation from other circuit elements is achieved. This electrical isolation provides a number of advantages that cannot be readily achieved with conventional CMOS devices formed on large semiconductor substrates. Regardless of the circuit structure, a typical MOS transistor comprises PN junction regions separated from each other by a channel region. This channel region is controlled above the channel region by a gate electrode separated from the channel region by a thin insulating layer. The dimension of the channel region related to the distance between the two PN junction regions, also referred to as the drain and source regions, is referred to as the channel length and represents an excellent design feature of the MOS transistor. By shortening the channel length of the transistor, not only the size of the transistor but also the functional properties are specifically designed, and the desired performance of the transistor can be obtained. At present, a state-of-the-art CMOS device having a clock frequency of 2000 MHz or more employs a gate length of about 0.1 μm and much shorter. While continuous reduction in the size of transistor elements has provided significant advantages in terms of performance and / or power consumption, several issues have been addressed by several advantages brought about by reducing the dimensions of circuit elements. It must be treated so as not to unjustly offset the points. In particular, circuit element configurations having critical dimensions, such as the gate electrode of a transistor element that substantially determines the channel length, require a great deal of effort to be reliable and replicable. For example, forming a gate electrode having a gate length sufficiently shorter than the wavelength of UV radiation used to transfer the layout image from the reticle to the resist formed on the substrate is a very complex process.

他の困難性は、PN接合は、ドーパントの特性によって規定されるという事実から生じる。このドーパントの特性は、少なくとも部分的には、イオン注入及び連続的なアニールサイクルによって生成される。典型的には、断面領域が小さくなると、導電性の低下を補償するために、低減された特徴のサイズには、より高いドーパント密度が必要となるので、複雑な注入サイクルが要求される。ここで、垂直及び横方向のドーパントの特性は、所望のトランジスタの性能を達成するために、正確に制御されなければならない。注入されるドーパントは、製造プロセスの間に、デバイスが昇温された状態で拡散されるので、時間にわたるドーパントの拡散率を記述する温度の割り当て(thermal budget)は、非常に厳格な要求を満たさなければならない。例えば、最先端のトランジスタ素子では、ドレイン領域及びソース領域内に非常に高い注入レベルが要求される。この非常に高い注入レベルは、従来のプロセス技術では、注入サイクルの間において注入マスクとして機能するゲート電極にも与えられていた。ここで、特に、ボロンが注入されているP型トランジスタでは、ゲート絶縁層内への深刻なボロンの拡散が生じ、デバイスにとって深刻な信頼性の制約が生じていた。   Another difficulty arises from the fact that PN junctions are defined by the properties of the dopant. This dopant property is generated, at least in part, by ion implantation and successive annealing cycles. Typically, as the cross-sectional area becomes smaller, complex implant cycles are required because the reduced feature size requires higher dopant density to compensate for the reduced conductivity. Here, the properties of the vertical and lateral dopants must be accurately controlled to achieve the desired transistor performance. Since implanted dopants are diffused during the manufacturing process with the device at elevated temperature, a thermal budget describing the dopant diffusivity over time meets very stringent requirements. There must be. For example, state-of-the-art transistor devices require very high implantation levels in the drain and source regions. This very high implantation level has also been imparted to the gate electrode that functions as an implantation mask during the implantation cycle in conventional process technology. Here, in particular, in a P-type transistor into which boron is implanted, serious diffusion of boron into the gate insulating layer occurs, resulting in serious reliability restrictions for the device.

トランジスタのゲート長を短縮化して、チャネルの導電性における所望の制御性を保持するためには、PN接合を非常に浅くする必要があるという問題が生じる。従って、SOIデバイスにおいては、これにともなってシリコン層の厚さも薄くしなければないが、これによって、高度に注入された半導体領域とドレイン領域及びソース領域の中に形成された金属シリサイド領域との接合表面が小さくなるため、ドレイン領域及びソース領域に対する接触抵抗が増大することになる。   In order to shorten the gate length of the transistor and maintain the desired controllability in the channel conductivity, the problem arises that the PN junction needs to be very shallow. Accordingly, in the SOI device, the thickness of the silicon layer must be reduced accordingly, but this makes it possible to form a highly implanted semiconductor region and a metal silicide region formed in the drain region and the source region. Since the junction surface becomes small, the contact resistance with respect to the drain region and the source region increases.

図1a−図1dを用いて、最先端のデバイスにおける幾つかの問題を議論するために、最先端のSOIMOSトランジスタを形成する典型的な従来のプロセス手順について説明する。図1aにおいて、トランジスタ100は、埋め込み酸化層とも称される絶縁層102が上に形成された基板101、及び、結晶シリコン層104を備える。シリコン層104の厚さは、デバイス全体の寸法に従って選択され、また、特に、シリコン層104の上に形成され、かつ、ゲート絶縁層106によって分離されたゲート電極105の長さに適合される。典型的には、ゲート電極105はポリシリコンで構成され、ゲート絶縁層106は二酸化シリコン、酸化窒化シリコン(silicon oxynitride)あるいはその他同様の組成物で構成される。絶縁構造103は、実質的にトランジスタの寸法を規定し、また、トランジスタ100を隣接する回路素子から電気的に絶縁する。側面スペーサ107は、ゲート電極105の側面に形成され、特定の横方向のドーパント特性を有するドレイン領域及びソース領域108は、シリコン層104の内部に形成される。   A typical conventional process sequence for forming a state-of-the-art SOIMOS transistor will be described using FIGS. 1a-1d to discuss some of the problems in state-of-the-art devices. In FIG. 1a, a transistor 100 includes a substrate 101 on which an insulating layer 102, also referred to as a buried oxide layer, is formed, and a crystalline silicon layer 104. The thickness of the silicon layer 104 is selected according to the overall device dimensions and is specifically adapted to the length of the gate electrode 105 formed on the silicon layer 104 and separated by the gate insulating layer 106. Typically, the gate electrode 105 is composed of polysilicon, and the gate insulating layer 106 is composed of silicon dioxide, silicon oxynitride, or other similar composition. Insulating structure 103 substantially defines the dimensions of the transistor and electrically insulates transistor 100 from adjacent circuit elements. The side spacer 107 is formed on the side surface of the gate electrode 105, and the drain region and the source region 108 having a specific lateral dopant characteristic are formed in the silicon layer 104.

図1aに示すトランジスタ100を形成する典型的なプロセスの手順は、次のプロセスを含む。絶縁層102及びシリコン層104を有する基板101は、同一の基板製造業者から、シリコン層104の所望の厚さ、あるいは、基板101を同時に研磨して適応させることによって得られるシリコン層104の厚さとともに得られる。この他のケースでは、絶縁層102及びシリコン層104を有する基板101は、周知のウェハ−ボンド技術によって製造することもできる。その後、絶縁構造103は、当該技術分野において確立されたフォトリソグラフィ技術、エッチ技術、成膜技術及び研磨技術を用いて形成される。さらに、その後、ゲート絶縁層106のための所望の特性を有する誘電薄膜層が、例えば、最先端の酸化プロセス及び/または成膜プロセスによって形成される。その後、多結晶シリコン層が誘電薄膜層上に形成され、この積層体は、最先端のフォトリソグラフィプロセスと、その後に行われる異方性エッチプロセスにより、所望のゲート長、すなわち、図1aにおける水平方向の長さ、を有するゲート電極105及びゲート絶縁層106を得るために、パターン化される。続いて、第1回目のイオン注入シーケンスが行われ、ドレイン領域及びソース領域108のためのドーパント特性の延長を形成する。ここで、多結晶シリコンゲート電極105は注入マスクとして機能する。その後、2つまたはそれ以上のスペーサが連続的に形成されるというプロセスの規定に従い、側面スペーサ107が形成される。さらに、ドレイン領域及びソース領域108内において最終的に要求されるドーパント密度を得るために、イオン注入サイクルが実行される。再び、同一のドーパント投与がゲート電極105に行われる。その後、アニールサイクルを行うことにより、ドーパントを活性化するとともに、前段階の注入シーケンスによってダメージを受けたドレイン領域及びソース領域108を少なくとも部分的に再結晶化する。P型トランジスタの製造において、高い拡散率を呈するドレイン領域及びソース領域108を形成するために、ボロンがドーパントとして頻繁に用いられる。それゆえ、注入サイクル及びこれに続くアニールサイクルの間に、ゲート絶縁層106内へのボロンの浸透が生じ、ゲート絶縁層106の信頼性、すなわち、電気的なブレークダウンに対する長期の耐性が大幅に低下する。ボロンの注入率が非常に高い場合は、ドレイン領域及びソース領域108の間に形成されるチャネル領域のドーパント密度も悪影響を与える場合がある。   A typical process sequence for forming the transistor 100 shown in FIG. 1a includes the following processes. The substrate 101 having the insulating layer 102 and the silicon layer 104 may have a desired thickness of the silicon layer 104 or the thickness of the silicon layer 104 obtained by simultaneously polishing and adapting the substrate 101 from the same substrate manufacturer. Obtained with. In this other case, the substrate 101 having the insulating layer 102 and the silicon layer 104 can also be manufactured by well-known wafer-bonding techniques. Thereafter, the insulating structure 103 is formed by using a photolithography technique, an etching technique, a film forming technique, and a polishing technique established in this technical field. Further, a dielectric thin film layer having desired characteristics for the gate insulating layer 106 is then formed by, for example, a state-of-the-art oxidation process and / or film formation process. Thereafter, a polycrystalline silicon layer is formed on the dielectric thin film layer, and this stack is formed by a state-of-the-art photolithography process followed by an anisotropic etch process to obtain the desired gate length, i.e. horizontal in FIG. Patterned to obtain a gate electrode 105 and a gate insulating layer 106 having a length in the direction. Subsequently, a first ion implantation sequence is performed to form an extension of the dopant characteristics for the drain and source regions 108. Here, the polycrystalline silicon gate electrode 105 functions as an implantation mask. Thereafter, the side spacers 107 are formed in accordance with the process definition that two or more spacers are formed sequentially. In addition, an ion implantation cycle is performed to obtain the final required dopant density in the drain and source regions 108. Again, the same dopant dose is applied to the gate electrode 105. Thereafter, an annealing cycle is performed to activate the dopant, and at least partially recrystallize the drain region and the source region 108 damaged by the previous implantation sequence. In the manufacture of P-type transistors, boron is frequently used as a dopant to form drain and source regions 108 that exhibit high diffusivity. Therefore, boron penetration into the gate insulating layer 106 occurs during the implantation cycle and the subsequent annealing cycle, greatly increasing the reliability of the gate insulating layer 106, ie, long-term resistance to electrical breakdown. descend. When the boron implantation rate is very high, the dopant density in the channel region formed between the drain region and the source region 108 may also have an adverse effect.

図1bは、デバイスのスケーリングに関してさらに検討が必要な従来の手法によるトランジスタ100を示す図である。図1bにおいて、金属シリサイド領域109はゲート電極105内に形成され、関連する複数の金属シリサイド領域110はドレイン領域及びソース領域108内にそれぞれ形成される。金属シリサイド領域109及び110は、例えば、最先端のMOSトランジスタの非常に高い密度で注入された場合でもシリコンよりも遙かに低い抵抗率を示すコバルトシリサイドで構成される。しかしながら、金属シリサイド領域109にとっては、抵抗率を効率的に減らすためにゲート電極105内において、できるだけ多くのスペースを占めることが好ましい。金属シリサイド領域109及び110は、例えば、耐熱性金属層の堆積する工程、コバルトモノシリサイドを形成するための第1アニールサイクル工程、非反応コバルトの選択的除去工程、及び、コバルトモノシリサイドをアロー−オーミックコバルトジシリサイドに転化する工程を含む、共通のシリサイデーションプロセスによって形成される。金属シリサイド領域109の厚さを厚くすることへの要求は、ドレイン領域及びソース領域108の垂直方向の延在を完全に使い切ることになる。このドレイン領域及びソース領域108の垂直方向の延在は、一方で、金属シリサイド領域110の水平方向のボトムインターフェイスは、もはやチャージキャリアの移動に使い物にならないので、ドレイン領域及びソース領域108を通流する電流が横方向インターフェイスのみを通じてシリサイド領域110に流れ込むとき、ドレイン領域及びソース領域108の接触抵抗を増大させることになる。これに続いて、図1cを用いて、これに代わるアプローチについて説明する。   FIG. 1b shows a conventional transistor 100 that needs further consideration regarding device scaling. In FIG. 1b, a metal silicide region 109 is formed in the gate electrode 105, and a plurality of associated metal silicide regions 110 are formed in the drain region and the source region 108, respectively. The metal silicide regions 109 and 110 are made of, for example, cobalt silicide that exhibits a resistivity much lower than that of silicon even when implanted at a very high density of a state-of-the-art MOS transistor. However, it is preferable for the metal silicide region 109 to occupy as much space as possible in the gate electrode 105 in order to efficiently reduce the resistivity. The metal silicide regions 109 and 110 include, for example, a process for depositing a refractory metal layer, a first annealing cycle process for forming cobalt monosilicide, a process for selectively removing unreacted cobalt, and an arrow for cobalt monosilicide. It is formed by a common silicidation process that includes converting to ohmic cobalt disilicide. The requirement to increase the thickness of the metal silicide region 109 will completely use the vertical extension of the drain and source regions 108. This vertical extension of the drain and source regions 108, on the other hand, flows through the drain and source regions 108 because the horizontal bottom interface of the metal silicide region 110 is no longer useful for charge carrier movement. When the flowing current flows into the silicide region 110 only through the lateral interface, the contact resistance between the drain region and the source region 108 is increased. Following this, an alternative approach is described using FIG. 1c.

図1cは、金属シリサイド領域を形成する前のトランジスタ100を示す。図1cにおいて、シリコン領域111は、選択的なエピタキシャル成長によって、ドレイン領域及びソース領域108、及び、ゲート電極105の上に形成される。典型的には、シリコン領域111は、第1注入工程の後に成長され、ドレイン領域及びソース領域108の延在部が形成される。プロセスの要求に応じて、シリコン領域111は、第1注入サイクルの前または後にドレイン領域及びソース領域108を形成するために成長される。   FIG. 1c shows the transistor 100 before forming the metal silicide region. In FIG. 1c, a silicon region 111 is formed on the drain and source regions 108 and the gate electrode 105 by selective epitaxial growth. Typically, the silicon region 111 is grown after the first implantation step, and the extension of the drain region and the source region 108 is formed. Depending on process requirements, the silicon region 111 is grown to form the drain and source regions 108 before or after the first implantation cycle.

図1dは、拡大されたゲート電極とドレイン領域及びソース領域108と内部にシリサイド領域109及び110を形成した後のトランジスタ100を示す図である。図示するように、シリサイデーションプロセスは、金属シリサイド領域110が奴隷委領域及びソース領域108内に到達するまで制御されるが、これにも拘わらず、このプロセスではシリコンを完全に使い切ることはなく、チャネル領域に対するチャ−ジキャリア移送のためのインターフェイスが増大される。この渋滞のトランジスタの設計は、図1bに関して説明した問題点のうちの幾つかを回避するかも知れないが、これにも拘わらず、リソグラフィ及びこれに続く異方性エッチプロセスが実質的にゲート長、すなわち、トランジスタのスケーリングへの可能性を決定するので、従来のフォトリソグラフィによって生じる物理的なゲート長の制約が生じる。さらに、図1aに関して指摘したように、ゲート電極105のドーパント密度は、ドレイン領域及びソース領域108内のドーパント密度と直接的に結びついている。ここで、ドレイン領域及びソース領域108内のドーパント密度は、これらの領域内における最小の接触及び最小のシート抵抗を生成するように調整することができる。しかしながら、特に、P型トランジスタの拡散性の高いボロンに対しては、ドレイン/ソースドーパント特性を生成するために用いられる注入パラメータを選択する際の矛盾を導くゲートのドーパント密度は、完全に制御されて、ゲート絶縁層106及びその下のチャネル領域を侵入するドーパントを最小限にしなければならない。   FIG. 1d shows the transistor 100 after formation of enlarged gate electrodes, drain and source regions 108, and silicide regions 109 and 110 therein. As shown, the silicidation process is controlled until the metal silicide region 110 reaches the slave and source regions 108, but nevertheless the process does not use up the silicon completely. The interface for charge carrier transfer to the channel region is increased. This congested transistor design may avoid some of the problems described with respect to FIG. 1b, but nevertheless lithography and subsequent anisotropic etch processes substantially reduce the gate length. That is, it determines the potential for transistor scaling, resulting in physical gate length constraints caused by conventional photolithography. Further, as pointed out with respect to FIG. 1 a, the dopant density of the gate electrode 105 is directly related to the dopant density in the drain and source regions 108. Here, the dopant density in the drain and source regions 108 can be adjusted to produce minimal contact and minimal sheet resistance in these regions. However, especially for the highly diffusive boron of P-type transistors, the gate dopant density, which leads to inconsistencies in selecting the implantation parameters used to generate the drain / source dopant characteristics, is completely controlled. Thus, dopants that penetrate the gate insulating layer 106 and the channel region below the gate insulating layer 106 must be minimized.

上述の課題に関して、トランジスタの性能、特に、P型トランジスタの性能を実質的に妥協することなく、ゲート長をさらにスケーリングすることが可能な改善された技術に対するニーズが依然として存在している。   In view of the above-mentioned challenges, there remains a need for improved techniques that can further scale the gate length without substantially compromising the performance of the transistor, particularly the performance of the P-type transistor.

発明の開示
本発明は、概して、現在有用なリソグラフィ技術によってもたらされる限界を超えてゲート長を短縮可能にしつつ、ゲートドーパント密度と、ドレインドーパント密度及びソースドーパント密度との結合度を低減することを可能にする技術に関する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention generally reduces the coupling between gate dopant density and drain and source dopant density, while allowing gate length to be shortened beyond the limits provided by currently useful lithography techniques. It relates to enabling technology.

本発明の例示的な実施の形態によれば、電界効果型トランジスタを形成する方法は、結晶半導体領域の上に注入マスクを形成する工程と、この注入マスクを用いてドレイン領域及びソース領域を形成する工程とを備え、このドレイン領域及びソース領域は、結晶半導体領域の表面に位置する上面をそれぞれ有する。その後、注入マスクは除去されて、結晶半導体領域の表面が暴露され、この暴露された表面領域の上にゲート絶縁層が形成される。あsらに、ゲート電極がゲート絶縁層の上に形成され、このゲート電極は注入される。   According to an exemplary embodiment of the present invention, a method of forming a field effect transistor includes forming an implantation mask over a crystalline semiconductor region, and forming a drain region and a source region using the implantation mask. The drain region and the source region each have an upper surface located on the surface of the crystalline semiconductor region. Thereafter, the implantation mask is removed to expose the surface of the crystalline semiconductor region, and a gate insulating layer is formed on the exposed surface region. A gate electrode is formed on the gate insulating layer, and this gate electrode is implanted.

本発明のさらに他の例示的な形態によれば、電界効果型トランジスタは、半導体領域が上に形成された基板を有する。ドレイン領域は横方向及び高さ方向に延在しており、ソース領域は、この横方向及び高さ方向に沿って延在するように配設される。さらに、ゲート電極は、この横方向及び高さ方向に沿って延在している。ここで、ゲート電極は、ドレイン領域及びソース領域の間で横方向に配設されるとともに、ゲート絶縁層によって半導体領域から分離されている。ここで、ドレイン領域及びソース領域は、少なくともゲート電極の上側表面にまで高さ方向に沿って延在している。   According to yet another exemplary embodiment of the present invention, a field effect transistor has a substrate with a semiconductor region formed thereon. The drain region extends in the lateral direction and the height direction, and the source region is disposed so as to extend along the lateral direction and the height direction. Further, the gate electrode extends along the horizontal direction and the height direction. Here, the gate electrode is disposed laterally between the drain region and the source region, and is separated from the semiconductor region by the gate insulating layer. Here, the drain region and the source region extend along the height direction to at least the upper surface of the gate electrode.

本発明は、以下の詳細な説明及び添付の図面によって理解されるであろう。この説明中において、同一あるいは同等の構成要素には同一あるいは同等の符号を付す。   The present invention will be understood by the following detailed description and the accompanying drawings. In this description, the same or equivalent components are denoted by the same or equivalent reference numerals.

本発明は、様々な変更や代替的な形態を取ることが可能であり、従って、特定の形態は例示的に図面に開示され、以下で詳細に説明される。しかしながら、ここに示す詳細な説明は、開示された特定の形態に本発明を限定するものではなく、むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される、本発明のスピリット及びスコープ内に入るあらゆる改良、均等物、及び、代替形態を含むものである。   While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific forms have been disclosed by way of example in the drawings and will be described in detail below. However, the detailed description set forth herein is not intended to limit the invention to the particular form disclosed, but rather is intended to be within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. All improvements, equivalents, and alternatives that come in are included.

本発明を実施するモード
以下、本発明の例示的な形態について説明する。
本発明の内容を明確化するため、ここでは、実際の構成のすべての特徴についての説明は避ける。実際の形態を構成するにあたり、様々な形態を有するシステムに関係した制約、及び、ビジネスに関係した制約に伴うコンプライアンスのような実施者の特定の目的を達成するために、数々の構成を特定するための決定がなされなければならない。さらに、このような達成努力は複雑で時間を消費するが、それにも拘わらず、この開示の利益を享受する当業者に課されるルーチンとなっている。
Modes for Implementing the Invention Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described.
In order to clarify the content of the present invention, description of all features of the actual configuration is avoided here. In configuring the actual configuration, identify a number of configurations to achieve the practitioner's specific objectives, such as compliance associated with systems that have different configurations, and business related constraints. A decision must be made. Further, such achievement efforts are complex and time consuming, but nevertheless have become routines imposed on those skilled in the art who enjoy the benefit of this disclosure.

添付の図を用いて本発明について説明する。半導体デバイスの様々な領域及び構造を図中に非常に正確ではっきりとした構成及び形体として示すが、当業者であれば、実際は、これらの領域及び構造は図に示すほど正確ではないことを理解できるであろう。これに加えて、図中に示す様々な特徴部分と注入領域との相対的なサイズは、製造されるデバイスの特徴部分または領域に比べて誇張または縮小して表してある。これにも拘わらず、添付の図面は本発明の例示的な形態を記載及び説明するためにある。ここで用いる文言及び文節は、当業者によって理解される文言及び文節と同一の意味を有するように、理解され、解釈されるべきである。いかなる特別な用語またはフレーズも、ここでの用語またはフレーズの統一的な使用によって暗示する意図はない。すなわち、ここでの用語またはフレーズの統一的な使用により、当業者によって理解される通常的及び慣習的な意味からかけ離れた定義を暗示する意図はない。用語またはフレーズが特別な意味を有するように意図する範囲において、すなわち、当業者によって理解される意味以外において、そのような特別な定義は以下の詳細な説明において、直接的勝つほかに疑義が生じないように明確にその用語またはフレーズの特別な意味を規定するように、明確に定義される。   The present invention will be described with reference to the accompanying drawings. While various regions and structures of semiconductor devices are shown in the figures as very precise and unambiguous configurations and features, those skilled in the art understand that these areas and structures are actually not as accurate as shown in the figures. It will be possible. In addition, the relative sizes of the various features and implant regions shown in the figures are exaggerated or reduced relative to the features or regions of the device being manufactured. Nevertheless, the attached drawings are intended to describe and explain illustrative aspects of the present invention. The words and phrases used herein should be understood and interpreted to have the same meaning as the words and phrases understood by those skilled in the art. No special terms or phrases are intended to be implied by the uniform use of the terms or phrases herein. That is, the unified use of terms or phrases herein is not intended to imply definitions that depart from the usual and customary meanings understood by those skilled in the art. To the extent that a term or phrase is intended to have a special meaning, i.e., other than the meaning understood by one of ordinary skill in the art, such special definitions may be questioned in addition to winning directly in the detailed description below. It is clearly defined so that it does not clearly define the special meaning of the term or phrase.

SOI回路構造は、最先端のCMOSデバイスを製造するためには、現在、最も有力な候補として考えられているため、本発明のさらに他の例示的な形態の詳細な説明では、SOI基板上に形成されたトランジスタ素子について言及する。しかしながら、本発明の本質は、例えばシリコン基板、または他の適当なIII-V族またはII-VI族半導体などの巨大な半導体基板の上に形成されたトランジスタデバイスに即座に適用することができることを理解できるであろう。
従って、本発明は、添付の特許請求の範囲において明示されない限り、シリコンをベースとしたSOIデバイスに限定されるものではない。
Since SOI circuit structures are currently considered as the most promising candidates for manufacturing state-of-the-art CMOS devices, a detailed description of yet another exemplary form of the present invention will be presented on an SOI substrate. Reference is made to the transistor element formed. However, the essence of the invention can be readily applied to transistor devices formed on large semiconductor substrates such as silicon substrates or other suitable III-V or II-VI semiconductors, for example. You can understand.
Accordingly, the invention is not limited to silicon-based SOI devices unless explicitly indicated in the appended claims.

図2a−図2iに関し、さらに他の例示的な形態を詳細に示す。
図2aにおいて、トランジスタ200は、基板201を備える。この基板201としては、例えばシリコン基板、または、例えばガラス、サファイア、及びその他の同等物のようなその他の基板が挙げられる。ここで、絶縁層202及び実質的な結晶半導体層204が基板201の上に形成される。半導体層204は、シリコン、シリコン/ゲルマニウム、または、その他の適当な半導体材料で構成される。以下の例示的な形態ではシリコンで構成されたものとして考える半導体層204の厚さは、極度に縮小化されたSOIトランジスタ素子の要求と一致するように選択される。トランジスタ200の全体的な寸法は、例えば、二酸化シリコン及び/または窒化シリコンなどのような絶縁材料で構成される絶縁構造203によって規定される。横方向寸法221を有する注入マスク220は、半導体層204の上に形成される。注入マスク220は、形成されるゲート電極の外形に相似する。注入マスク220は、後述する最先端の製造工程において、半導体層204に対して選択的に注入マスク220を効率よく除去することができるように、選択的なエッチ方法が適用可能に、または、選択的なエッチ方法が確立されるように、例えば、二酸化シリコン、窒化シリコン及びその他の同等物等のような適当な材料で構成される。ある一つの形態では、現在利用可能なフォトリソグラフィ技術の解像度による制約を受けることなく、ゲート電極の実際の寸法を劇的に短縮することのできる可能性を提供しつつ、注入マスク220の横方向の寸法221は、十分に確立されたリソグラフィ及び異方性エッチ技術によって注入マスク220が容易に形成できるように、ゲート電極の横方向の長さ、すなわち、設計されるゲート長を超えるように選択される。その他の形態では、臨界的なトランジスタの寸法、すなわち、ゲート長は、現在利用可能なリソグラフィ技術の解像度の範囲内であり、注入マスク220の横方向寸法は、実質的に、引き続き形成されるゲート電極のゲート長を表す。
Still another exemplary configuration is shown in detail with respect to FIGS. 2a-2i.
In FIG. 2 a, the transistor 200 includes a substrate 201. The substrate 201 may include, for example, a silicon substrate or other substrate such as glass, sapphire, and other equivalents. Here, the insulating layer 202 and the substantial crystalline semiconductor layer 204 are formed on the substrate 201. The semiconductor layer 204 is composed of silicon, silicon / germanium, or other suitable semiconductor material. In the following exemplary form, the thickness of the semiconductor layer 204, which is considered to be composed of silicon, is selected to match the requirements of an extremely reduced SOI transistor device. The overall dimensions of transistor 200 are defined by an insulating structure 203 comprised of an insulating material such as, for example, silicon dioxide and / or silicon nitride. An implantation mask 220 having a lateral dimension 221 is formed on the semiconductor layer 204. The implantation mask 220 is similar to the outer shape of the gate electrode to be formed. For the implantation mask 220, a selective etching method can be applied or selected so that the implantation mask 220 can be efficiently removed selectively with respect to the semiconductor layer 204 in a state-of-the-art manufacturing process described later. For example, it is constructed of a suitable material such as silicon dioxide, silicon nitride and other equivalents so that a suitable etch method can be established. In one form, the lateral direction of the implantation mask 220 provides the possibility of dramatically reducing the actual dimensions of the gate electrode without being constrained by the resolution of currently available photolithography techniques. The dimension 221 is selected to exceed the lateral length of the gate electrode, ie, the designed gate length, so that the implantation mask 220 can be easily formed by well-established lithography and anisotropic etch techniques. Is done. In other forms, critical transistor dimensions, i.e., gate length, are within the resolution of currently available lithographic techniques, and the lateral dimensions of implantation mask 220 are substantially the gates that are subsequently formed. Represents the gate length of the electrode.

図2aに示すデバイス200を形成する典型的なプロセス手順は、次のプロセスを備える。最先端のウェハーボンド技術によって基板201を備えた後、あるいは、基板201を形成した後に、十分に確立されたリソグラフィ技術、異方性エッチ技術、堆積(成膜)技術及び研磨技術によって絶縁構造203が形成される。その後、利用可能な注入シーケンスを行うことにより、半導体層204内のトランジスタの動作に対する所望の垂直ドーパント特性(図示せず)を確立する。その後、例えば、プラズマエンハンスド化学気相成長により、適切な絶縁材料からなる層を堆積する。この層の厚さは、その後に行われる注入シーケンスにおいて所望のイオンブロック効果を発揮できる程度に設定される。例えば、誘電体層の主要成分が窒化シリコンである場合は、窒化シリコンを堆積する前に薄膜二酸化シリコン層を堆積させ、誘電体層をパターニングする工程においてエッチ停止層として機能させる。前述したように、注入マスク220を形成するために誘電体層をパターニングする工程は、十分に確立されたリソグラフィ技術及び異方性エッチ技術によって行われる。これは、一つの例示的な形態では、トランジスタ素子を極端に縮小しようとするときに、横方向寸法221と、トランジスタの幅方向の寸法におけるサイズとが、関連するゲートの寸法を超える可能性があるからである。   A typical process sequence for forming the device 200 shown in FIG. 2a comprises the following process. After providing the substrate 201 by state-of-the-art wafer bond technology, or after forming the substrate 201, the insulating structure 203 is formed by well-established lithography technology, anisotropic etch technology, deposition (film formation) technology and polishing technology. Is formed. Thereafter, an available implantation sequence is performed to establish the desired vertical dopant characteristics (not shown) for the operation of the transistors in the semiconductor layer 204. Thereafter, a layer made of a suitable insulating material is deposited by, for example, plasma enhanced chemical vapor deposition. The thickness of this layer is set to such an extent that a desired ion blocking effect can be exhibited in a subsequent implantation sequence. For example, when the main component of the dielectric layer is silicon nitride, a thin film silicon dioxide layer is deposited before depositing the silicon nitride, and functions as an etch stop layer in the step of patterning the dielectric layer. As described above, the process of patterning the dielectric layer to form the implantation mask 220 is performed by well established lithographic techniques and anisotropic etch techniques. This is because, in one exemplary form, the lateral dimension 221 and the size in the width dimension of the transistor may exceed the dimensions of the associated gate when attempting to reduce the transistor element extremely. Because there is.

図2bは、注入マスク220をパターニングするための異方性エッチプロセスが完了し、符号222で示す注入シーケンスが行われているデバイス200を例示的に示す。ここでは、注入マスク220によって横方向に規定される、すなわち、自己整合する、高いドーパント密度が形成される。半導体層204内に形成されるドーパント密度は、これから形成される、関連するソース領域及びドレイン領域のための延在領域208aの所望の密度を表す。注入シーケンス222は、所望のドーパント特性208aを達成するために必要な複数の注入工程を備えてもよい。ここで、注入マスク220の横方向寸法221によっては、必要に応じて注入マスク220の下に延在する、注入されたドーパント特性を得るための注入ステップを備えてもよい。一つの形態では、その後、高速温度アニールサイクルの手段による熱処理を行い、アモルファス化した半導体領域の再結晶かを行う。このアモルファス化した半導体領域は、その前の注入シーケンス222においてダメージを受けたものである。従来の方法に比べて、アニールサイクルのパラメータは連続的かつ最終的に半導体層204を再結晶化するように選択される。ここで、ドーパント特性208a所望の横方向拡大をもたらすために、ドーパントの熱拡散を予め行っておいてもよい。続いて、注入マスク220の横方向寸法221は、先だって行われる注入シーケンス222と同様に、上昇される温度と現在のアニールサイクルの時間及び次のアニールサイクルの時間との組み合わせにより、所望の横方向ドーパント特性208a、及び、所望のチャネル長が得られるように設計される。これに関連する注入工程及びアニール工程の間におけるドーパントの振る舞いは、関連するシミュレーションプログラムによって計算される。このシミュレーションの結果は、横方向寸法221と、注入シーケンス222及びアモルファス半導体領域の再結晶化のためのアニールサイクルのプロセスパラメータとの適切な設計値の確立を可能にする。   FIG. 2b exemplarily shows the device 200 where the anisotropic etch process for patterning the implantation mask 220 has been completed and the implantation sequence shown at 222 has been performed. Here, a high dopant density is formed which is laterally defined by the implantation mask 220, ie self-aligned. The dopant density formed in the semiconductor layer 204 represents the desired density of the extension region 208a for the associated source and drain regions to be formed. The implantation sequence 222 may comprise a plurality of implantation steps necessary to achieve the desired dopant characteristics 208a. Here, depending on the lateral dimension 221 of the implantation mask 220, an implantation step may be provided to obtain implanted dopant characteristics that extend under the implantation mask 220 as necessary. In one form, heat treatment is then performed by means of a rapid temperature annealing cycle to recrystallize the amorphous semiconductor region. This amorphous semiconductor region has been damaged in the previous implantation sequence 222. Compared to conventional methods, annealing cycle parameters are selected to recrystallize the semiconductor layer 204 continuously and ultimately. Here, in order to provide the desired lateral expansion of the dopant characteristics 208a, thermal diffusion of the dopant may be performed in advance. Subsequently, the lateral dimension 221 of the implantation mask 220 is determined by the combination of the elevated temperature with the time of the current annealing cycle and the time of the next annealing cycle, similar to the previously performed implantation sequence 222. The dopant characteristics 208a and the desired channel length are designed. The dopant behavior during the associated implantation and annealing steps is calculated by the associated simulation program. The results of this simulation allow for the establishment of appropriate design values for the lateral dimension 221 and the process parameters of the annealing sequence for recrystallization of the implantation sequence 222 and the amorphous semiconductor region.

図2cは、さらに後の処理工程におけるトランジスタ200を例示的に示す図である。トランジスタ200は、半導体層204の上にエピタキシャル成長された半導体領域211を備える。
半導体領域211の高さは、実質的に、形成されるゲート電極の高さを決定するため、半導体領域211の厚さまたは高さは、デバイスの要求に鑑みて選択される。例えば、半導体領域2311の高さは、20−100nmの範囲で選択される。
FIG. 2c is a diagram exemplarily showing the transistor 200 in a later processing step. The transistor 200 includes a semiconductor region 211 epitaxially grown on the semiconductor layer 204.
Since the height of the semiconductor region 211 substantially determines the height of the gate electrode to be formed, the thickness or height of the semiconductor region 211 is selected in view of device requirements. For example, the height of the semiconductor region 2311 is selected in the range of 20-100 nm.

半導体層(underlying semiconductor layer)の上における半導体材料のエピタキシャル成長は、例えば、シリコン層の上におけるシリコンの成長は、確立されたプロセスで行われるため、その詳細な説明は省略する。トランジスタ200のその他の部分は誘電体材料によって覆われているため、領域211における成長は、暴露されている(誘電体に覆われていない)シリコン領域に限定される。この後、ドレイン領域208及びソース領域208内に最終的に要求されるドーパント密度を生成するために、トランジスタ200には、さらなる注入処理223が行われる。他の形態では、前もって行なう注入シーケンス222及び関連するアニールサイクルを省略して、注入サイクル223に統合してもよい。この場合、ドーパントが注入される半導体領域の厚さが増大することによる低エネルギ注入シーケンスを実質的に避けることができる。この後、アニールシーケンスが実行され、注入によるダメージが実質的に修復され、ドーパントは活性化される。その結果、アニールサイクルの間におけるドーパントの拡散は、その前に行われたアニールサイクルの間に得られたドーパントの移動とともに、最終的に要求される横方向ドーパント特性を形成し、チャネル長224を形成する。従来の方法とは対照的に、アニールパラメータは、注入パラメータ及び注入マスク220の横方向寸法221とともに、その他のトランジスタ構成要素に悪影響を与えるリスクをもたらすことなく、ドレイン領域208及びソース領域208に最適な特性を与えるように選択される。このような悪影響としては、従来の方法における、ゲート電極及びゲート注入層内における活性化されたドーパントの拡散がある。   The epitaxial growth of the semiconductor material on the semiconductor layer (underlying semiconductor layer), for example, is carried out by an established process on the silicon layer, and a detailed description thereof will be omitted. Since the rest of transistor 200 is covered by a dielectric material, the growth in region 211 is limited to the exposed silicon region (not covered by the dielectric). Thereafter, the transistor 200 is further implanted 223 to produce the final required dopant density in the drain region 208 and the source region 208. In other forms, the pre-implantation sequence 222 and associated annealing cycle may be omitted and integrated into the implantation cycle 223. In this case, a low energy implantation sequence due to an increased thickness of the semiconductor region into which the dopant is implanted can be substantially avoided. After this, an annealing sequence is performed, the damage due to implantation is substantially repaired, and the dopant is activated. As a result, dopant diffusion during the anneal cycle, together with the dopant migration obtained during the previous anneal cycle, ultimately forms the required lateral dopant properties and reduces channel length 224. Form. In contrast to conventional methods, the annealing parameters, along with the implantation parameters and the lateral dimension 221 of the implantation mask 220, are optimal for the drain region 208 and the source region 208 without risking adversely affecting other transistor components. Selected to give unique characteristics. Such adverse effects include diffusion of activated dopants in the gate electrode and gate implant layer in conventional methods.

図2dは、注入マスク220が除去され、半導体領域221の内側側壁及び外側側壁の上に側壁スペーサ207が形成されたトランジスタ200を例示的に示す。側壁スペーサ207は、酸化シリコン、窒化シリコン、及びその他の同等物によって構成される。注入マスク220は、等方性エッチプロセスによって選択的に除去される。この等方性エッチプロセスとしては、不適当なダメージを生じさせることなく、周囲の半導体材料に対して高い選択性を示す等方性ドライエッチプロセスまたは等方性ウェットエッチプロセスがある。   FIG. 2 d exemplarily shows the transistor 200 with the implantation mask 220 removed and sidewall spacers 207 formed on the inner and outer sidewalls of the semiconductor region 221. Sidewall spacer 207 is comprised of silicon oxide, silicon nitride, and other equivalents. Implant mask 220 is selectively removed by an isotropic etch process. As this isotropic etching process, there is an isotropic dry etching process or an isotropic wet etching process which shows high selectivity with respect to surrounding semiconductor materials without causing inappropriate damage.

ここで、ある形態において、絶縁構造223に対して高い選択性を呈しない場合は、例えば、レジストマスクが注入マスク220を暴露するように注入マスク220をパターニングするために用いられるリソグラフィレチクル(図示せず)と同一のレチクルによって行われるフォトリソグラフィ工程をさらに行えばよい。その後、注入マスク220は、レジストマスクと共にまたはレジストマスクとは別に、関連する等方性エッチプロセスによって除去される。注入マスク220を除去した後に、できれば、注入マスク220とレジストマスクを除去した後に、一つあるいは複数の材料からなる層を特定の厚さだけ堆積し、続いて、これら一つあるいは二つの層の余計な分を異方性エッチプロセスで除去することによって側壁スペーサ207を形成する。関連する側壁スペーサ技術は十分に確立された技術であるため、その詳細は省略する。しかしながら、注入マスク220(図2c参照)の横方向長さ221は、スペーサ幅207Aの2倍短くすることができるので、側壁スペーサ207の幅207Aは十分に制御可能であり、それゆえ、最終的に得られるゲート長を決めることができる。続いて、注入マスク220がカッティングエッジフォトリソグラフィ(cutting-edge photolithography)によって注入マスク220が形成されると、周知の手法により、スペーサ幅207Aの2倍の縮小優位性を得ることができる。   Here, in one form, if the insulating structure 223 does not exhibit high selectivity, for example, a lithography reticle (not shown) used to pattern the implantation mask 220 such that the resist mask exposes the implantation mask 220. The photolithography process performed by the same reticle as that in (1) may be further performed. Thereafter, the implant mask 220 is removed by an associated isotropic etch process with or separately from the resist mask. After removal of the implantation mask 220, preferably after removal of the implantation mask 220 and resist mask, a layer of one or more materials is deposited to a specific thickness, followed by a layer of these one or two layers. Excess portions are removed by an anisotropic etching process to form sidewall spacers 207. Since the related sidewall spacer technology is a well-established technology, its details are omitted. However, since the lateral length 221 of the implantation mask 220 (see FIG. 2c) can be twice as short as the spacer width 207A, the width 207A of the sidewall spacer 207 is sufficiently controllable, and therefore the final The gate length obtained can be determined. Subsequently, when the implantation mask 220 is formed by cutting-edge photolithography, a reduction advantage twice as large as the spacer width 207A can be obtained by a known technique.

図2eは、さらに後の工程におけるデバイス200を例示的に示す図であり、ここでは、ゲート絶縁層206が側壁スペーサ207の間に形成されている。ここに示す形態では、ゲート絶縁層206は、前もって行われる酸化処理によって形成される。この酸化処理では、層204内の半導体の一部、及び、領域211の頂部が所望の厚さの酸化層を形成するために用いられる。他の形態では、前もって行われる周知の体積技術によってゲート絶縁層206を形成してもよい。   FIG. 2 e is a diagram illustrating the device 200 in a later process, in which a gate insulating layer 206 is formed between the sidewall spacers 207. In the embodiment shown here, the gate insulating layer 206 is formed by an oxidation treatment performed in advance. In this oxidation treatment, part of the semiconductor in the layer 204 and the top of the region 211 are used to form an oxide layer having a desired thickness. In another form, the gate insulating layer 206 may be formed by a well-known volume technique performed in advance.

図2fは、トランジスタ200と、その上に形成されたゲート電極材料層205Aを例示的に示す。このゲート電極材料層205Aは、例えば、トランジスタがシリコン系のものである場合は、ポリシリコンで構成すればよい。このポリシリコン層205Aは、十分に確立された化学気相成長技術で堆積すればよく、ここで、ポリシリコン層205Aの厚さは、領域211の間のスペースにゲート電極材量が十分に充填されるように選択されればよい。その後、ポリシリコン層205Aの余剰分は、ケミカルメカニカルポリシング(CMP)、及び/または、エッチングにより除去される。ポリシリコン層205Aが実質的にエッチングにより除去される場合は、エッチプロセスを行う前に層205Aの上面をケミカルメカニカルポリシングによって平坦化しておくことが有効的である。一つの形態では、余剰部分はCMPによって除去され、ここで、半導体領域211の頂部のゲートシリコン層206の露出させるために研磨処理は監視される。その後、研磨処理が続けられ、半導体領域211の頂部の上の薄膜ゲート絶縁層206が確実に除去され、側部スペーサ207の上部の平坦化が行われる。   FIG. 2f exemplarily shows the transistor 200 and the gate electrode material layer 205A formed thereon. The gate electrode material layer 205A may be made of polysilicon, for example, when the transistor is silicon-based. The polysilicon layer 205A may be deposited by a well-established chemical vapor deposition technique. Here, the thickness of the polysilicon layer 205A is sufficient to fill the space between the regions 211 with the amount of gate electrode material. As long as it is selected. Thereafter, the surplus portion of the polysilicon layer 205A is removed by chemical mechanical polishing (CMP) and / or etching. When the polysilicon layer 205A is substantially removed by etching, it is effective to planarize the upper surface of the layer 205A by chemical mechanical polishing before performing the etching process. In one form, the excess is removed by CMP, where the polishing process is monitored to expose the gate silicon layer 206 on top of the semiconductor region 211. Thereafter, the polishing process is continued, the thin-film gate insulating layer 206 on the top of the semiconductor region 211 is surely removed, and the upper side of the side spacer 207 is planarized.

図2gは、トランジスタ200を例示的に示しており、CMPによって層205Aの余剰部分を除去した後に、ゲート電極205を形成した状態を示す。側壁スペーサ207の平坦化された部分207Bは、半導体領域211に対するゲート電極205の十分な電気的絶縁を提供する。他の形態では、層205Aの余剰部分の大半がエッチングによって除去される場合は、エッチプロセスは半導体領域211(図2f参照)の頂部におけるゲート絶縁層206をクリアランスとして残して停止される。そして、これに続いて、選択的なエッチプロセスが行われ、暴露されたゲート絶縁層206が除去される。これが適切であれば、さらなる半導体材料のエッチプロセスが行われ、半導体領域211及びゲート電極205の高さが低くされる。この結果、側壁スペーサ207によって、これらの半導体領域間における十分な電気的絶縁が確保される。これは、ゲート電極205及び領域211の高さが側壁スペーサの頂部よりも十分に低くされるからである。   FIG. 2g exemplarily shows the transistor 200, and shows a state in which the gate electrode 205 is formed after the surplus portion of the layer 205A is removed by CMP. The planarized portion 207B of the sidewall spacer 207 provides sufficient electrical insulation of the gate electrode 205 with respect to the semiconductor region 211. In another form, if most of the excess portion of layer 205A is removed by etching, the etch process is stopped leaving the gate insulating layer 206 at the top of the semiconductor region 211 (see FIG. 2f) as a clearance. This is followed by a selective etch process to remove the exposed gate insulating layer 206. If this is appropriate, a further semiconductor material etch process is performed to reduce the height of the semiconductor region 211 and the gate electrode 205. As a result, the sidewall spacer 207 ensures sufficient electrical insulation between these semiconductor regions. This is because the height of the gate electrode 205 and the region 211 is sufficiently lower than the top of the sidewall spacer.

図2hは、さらなるイオン注入シーケンス225が行われるトランジスタ200を例示的に示す図である。このイオン注入シーケンスは、ゲート電極205の導電性を増大させるように設計されており、これと同時に、従来の方法において知られていたあらゆる有害な影響を実質的に避けたものである。すなわち、イオン注入シーケンス225の間における注入パラメータは、ゲート絶縁層206におけるドーパントの侵入が最小限に維持されるように、かつ、これと同時に、ゲートの枯渇が最小限になるようにゲート絶縁層206の近傍におけるドーパント密度が増大されるように選択される。イオン注入シーケンス225は、従来の方法のように優れたドレイン/ソース特性またはゲートとドレイン/ソースとの両方における妥協的な特性を得る代わりに、優れたゲート特性を得るように構成されているため、トランジスタの性能を高めることができる。   FIG. 2h is a diagram illustrating transistor 200 in which a further ion implantation sequence 225 is performed. This ion implantation sequence is designed to increase the conductivity of the gate electrode 205, while at the same time substantially avoiding any harmful effects known in the prior art. That is, the implantation parameters during the ion implantation sequence 225 are such that the dopant penetration in the gate insulation layer 206 is kept to a minimum and, at the same time, that the gate depletion is minimized. The dopant density in the vicinity of 206 is selected to be increased. The ion implantation sequence 225 is configured to obtain superior gate characteristics instead of obtaining superior drain / source characteristics or compromise characteristics at both the gate and drain / source as in the conventional method. The performance of the transistor can be improved.

他の形態では、例えば、注入マスク220を形成するのに用いるものと同一のリソグラフィ・レチクルを用いて、レジストマスク(図示せず)を形成する。こうすれば、注入シーケンス225に用いる適切なドーパントの選択における高度の柔軟性が得られる。例えば、トランジスタデバイス200がP型半導体である場合は、ドレイン領域208及びソース領域208内のドーパント密度は、注入処理中における高い拡散性を示すボロンによって形成される。従って、場合によっては、ゲート注入225に、ボロンとは逆の導電型の他のドーパントを用いることがより適切である場合もある。他のドーパント、特に、導電型が逆のドーパントは、領域211内のドーパント密度に不当に影響し、追加的なレジストマスクは、実質的に、注入シーケンス225の間におけるイオンの侵入をブロックする。   In another form, for example, a resist mask (not shown) is formed using the same lithography reticle used to form the implantation mask 220. This provides a high degree of flexibility in selecting an appropriate dopant for use in the implantation sequence 225. For example, if the transistor device 200 is a P-type semiconductor, the dopant density in the drain region 208 and the source region 208 is formed by boron that exhibits high diffusivity during the implantation process. Accordingly, in some cases, it may be more appropriate to use another dopant of the opposite conductivity type to boron for the gate implant 225. Other dopants, particularly those of the opposite conductivity type, unduly affect the dopant density in region 211, and the additional resist mask substantially blocks ions from entering during implantation sequence 225.

その後、トランジスタ200がシリコン系である場合は、シリサイデーションプロセスは、従来のデバイスと同様に、領域211及びゲート電極205の導電性を増大させるように実行される。   Thereafter, if the transistor 200 is silicon-based, the silicidation process is performed to increase the conductivity of the region 211 and the gate electrode 205, similar to conventional devices.

図2iは、シリサイデーションプロセスが完了した後のトランジスタ200を示す。このシリサイデーションプロセスは、例えばコバルトのような耐熱性金属とともに、シリコンの自己整合的反応として実行される。続いて、非反応金属を除去する工程、及び、コバルトモノシリサイドを安定的かつ導電性の高いコバルトジシリサイドに転移させるためのアニール工程が行われ、このようにして、金属シリサイド領域209をゲート電極205と、ドレイン領域208及びソース領域208内で関連する金属シリサイド領域210とを形成する。   FIG. 2i shows the transistor 200 after the silicidation process is complete. This silicidation process is performed as a self-aligned reaction of silicon with a refractory metal such as cobalt. Subsequently, an unreacted metal removing step and an annealing step for transferring cobalt monosilicide to stable and highly conductive cobalt disilicide are performed. Thus, the metal silicide region 209 is formed into a gate electrode. 205 and the associated metal silicide region 210 in the drain region 208 and the source region 208 are formed.

この結果、図2iに示すトランジスタ200は、金属シリサイド領域209と注入部205cとを有する導電性の高いゲート電極205を備え、この注入部205cのドーパント密度によって、ゲートの枯渇が最適化され、また、ゲート絶縁層206のドーパント侵入が抑制される。他方、所望の高ドーパント密度が半導体領域211を含むドレイン領域208及びソース領域208内に確立され、ここで、同時に、金属シリサイド領域210との故知のドレイン領域208及びソース領域208の増大したインターフェイスによって、金属シリサイド領域21からトランジスタ200の延在領域及びチャネル領域への十分な電荷キャリアの移送がもたらされる。このように、厚さが約5-50nmの範囲内で、ソースとドレインの接触及びシート抵抗の不当な妥協を排除した、チャネル領域が非常に縮小されたSOIトランジスタを製造することができる。
さらに、有効的なゲート長及びチャネル長は、現在存在するカッティングエッジフォトリソグラフィの有効解像度によって制限されることはなく、確立された側壁スペーサ技術に基づいて短縮される。
As a result, the transistor 200 shown in FIG. 2i includes the highly conductive gate electrode 205 having the metal silicide region 209 and the injection portion 205c, and the gate density is optimized by the dopant density of the injection portion 205c. , Dopant penetration into the gate insulating layer 206 is suppressed. On the other hand, the desired high dopant density is established in the drain region 208 and the source region 208 including the semiconductor region 211, where at the same time by the increased interface of the known drain region 208 and source region 208 with the metal silicide region 210. Sufficient charge carrier transport from the metal silicide region 21 to the extension region and channel region of the transistor 200 is provided. Thus, an SOI transistor with a very reduced channel region can be fabricated in a thickness range of about 5-50 nm, which eliminates undue compromise of source-drain contact and sheet resistance.
Furthermore, the effective gate and channel lengths are not limited by the effective resolution of currently existing cutting edge photolithography, and are shortened based on established sidewall spacer technology.

図3a−図3eに関して、さらに他の例示的な形態が示される。この形態では、前述の形態で説明したエピタキシャル成長プロセスは、必要ない。図2a−図2iに示す構成要素と同様の構成要素には同一の符号を付すが、この符号における符号の最初の数字(百の位の数字)は変更されている。また、図2a−図2iにおける構成要素と同様の構成要素の説明は省略する。   Still another exemplary configuration is shown with respect to FIGS. 3a-3e. In this mode, the epitaxial growth process described in the above mode is not necessary. Constituent elements similar to those shown in FIGS. 2a to 2i are given the same reference numerals, but the first numerals (numbers in hundreds) of the reference numerals are changed. Also, the description of the same components as those in FIGS. 2a to 2i is omitted.

図3aにおいて、トランジスタ300は基板301を備え、この基板301の上には絶縁層302及び絶縁構造303によって覆われた半導体層304が形成されている。レジストマスク330は、半導体層304の上に形成され、横方向寸法321を有する開口320Aを備える。開口320Aは、半導体層304のない部にも部分的に形成され、開口320Aは、トランジスタ300のチャネル領域のために要求される厚さ304Aを有する半導体層304の半導体領域を露出させている。   In FIG. 3 a, the transistor 300 includes a substrate 301 on which a semiconductor layer 304 covered with an insulating layer 302 and an insulating structure 303 is formed. The resist mask 330 is formed on the semiconductor layer 304 and includes an opening 320 </ b> A having a lateral dimension 321. The opening 320 </ b> A is partially formed in a portion without the semiconductor layer 304, and the opening 320 </ b> A exposes the semiconductor region of the semiconductor layer 304 having a thickness 304 </ b> A required for the channel region of the transistor 300.

絶縁構造303を有する基板301は、図2aに関して予め説明したプロセスと同様のプロセスによって形成される。レジストマスク330は、リソグラフィによって形成され、図2aにおける注入マスク220に対する説明と同様の評価が横方向寸法321に対して適用される。半導体層304内の開口320Aは、絶縁構造303の形成において実行されるプロセスと同様の異方性エッチプロセスによって形成される。これに続いて、関連するプロセス技術が十分に確立される。半導体層304の最初の厚さは、トランジスタ素子300の最終的な高さを表すように選択されることに留意すべきである。ここで、異方性エッチプロセスは、適切なトランジスタの性能に必要な所望の浅い厚さ304Aを提供するように制御される。関連する異方性エッチプロセスのエッチレートは、予め非常に正確に決められるので、エッチプロセスは、厚さ304Aの設計値に従って確実に停止される。   The substrate 301 having the insulating structure 303 is formed by a process similar to that previously described with respect to FIG. The resist mask 330 is formed by lithography, and the same evaluation as described for the implantation mask 220 in FIG. The opening 320A in the semiconductor layer 304 is formed by an anisotropic etch process similar to the process performed in forming the insulating structure 303. Following this, the relevant process technology is well established. It should be noted that the initial thickness of the semiconductor layer 304 is selected to represent the final height of the transistor element 300. Here, the anisotropic etch process is controlled to provide the desired shallow thickness 304A required for proper transistor performance. Since the etch rate of the associated anisotropic etch process is determined very accurately in advance, the etch process is reliably stopped according to the design value of thickness 304A.

図3bは、誘電体層320Bが上部に形成されたトランジスタ300を例示的に示す図である。ここで、誘電体層320Bの厚さは、半導体層304の内部に開口320Aを十分に埋め込むことができるように選択される。図3bに示す構成の形成は、レジストマスク330を除去した後に、CVD法により、例えば酸化シリコン、窒化シリコン及びその他の同等物で構成される適切な材料で層320Bを堆積することによって達成される。   FIG. 3B is a diagram illustrating a transistor 300 having a dielectric layer 320B formed thereon. Here, the thickness of the dielectric layer 320 </ b> B is selected so that the opening 320 </ b> A can be sufficiently embedded in the semiconductor layer 304. The formation of the configuration shown in FIG. 3b is accomplished by removing the resist mask 330 and then depositing layer 320B by a CVD method with a suitable material comprised of, for example, silicon oxide, silicon nitride, and other equivalents. .

図3cは、開口320A内に注入マスクを形成するために、層320Bの上面を平坦化した後のデバイス300の構成を例示的に示す。図3cに示すように、CMPプロセスは、半導体層304の上面上に薄い層を残すように設計されてもよく、また、他の携帯では、CMPプロセスは、実質的に完全にすべての余剰材料を半導体層304から除去するまで続けられてもよい。その後、イオン注入プロセス322を行い、特定の深さ322Aにわたって所望のイオン密度の部分が形成される。開口320A内に形成された注入マスク320のおかげで、チャネル領域340が実質的に注入シーケンス322による影響を受けずに済む。その後、注入マスク320は、等方性ドライエッチプロセスまたは等方性ウェットエッチプロセスとして設計される選択的なエッチプロセスによって除去される。関連する選択的なエッチプロセスは、当該技術分野において十分に確立されている。従って、その詳細な説明は省略する。次に、アニールサイクルが行われ、アモルファス半導体領域があれば、これを再結晶化し、また、前の注入シーケンス322によって注入されたドーパントを活性化して拡散させる。アニールサイクルのパラメータは、チャネル領域340内への所望のドーパントの移動が得られるように選択される。この結果、特定のチャネル長が規定される。適切な注入及びアニールパラメータについて、開口320Aの横方向寸法と同様に、図2b及び図2cに関して既に説明した評価と同一のものが適用される。   FIG. 3c exemplarily shows the configuration of device 300 after planarizing the top surface of layer 320B to form an implantation mask in opening 320A. As shown in FIG. 3c, the CMP process may be designed to leave a thin layer on the top surface of the semiconductor layer 304, and in other portables, the CMP process substantially completely removes all excess material. May be continued until is removed from the semiconductor layer 304. Thereafter, an ion implantation process 322 is performed to form a portion having a desired ion density over a specific depth 322A. Thanks to the implantation mask 320 formed in the opening 320A, the channel region 340 is substantially unaffected by the implantation sequence 322. Thereafter, the implant mask 320 is removed by a selective etch process designed as an isotropic dry etch process or an isotropic wet etch process. Related selective etch processes are well established in the art. Therefore, the detailed description is abbreviate | omitted. Next, an anneal cycle is performed to recrystallize any amorphous semiconductor regions, and to activate and diffuse the dopants implanted by the previous implantation sequence 322. The annealing cycle parameters are selected to provide the desired dopant transfer into the channel region 340. As a result, a specific channel length is defined. For the appropriate implantation and annealing parameters, the same evaluation as described above with respect to FIGS. 2b and 2c applies, as well as the lateral dimensions of the opening 320A.

図3dは、ドレイン領域及びソース領域308を形成するアニールサイクルが完了した状態のトランジスタ300を例示的に示す図である。このドレイン領域及びソース領域308の間でチャネル長324が規定される。アニールプロセスの前に注入マスクを除去することにより、チャネル領域340内への上層からの拡散は、実質的に抑制される。   FIG. 3d is a diagram exemplarily illustrating the transistor 300 in a state where the annealing cycle for forming the drain region and the source region 308 is completed. A channel length 324 is defined between the drain region and the source region 308. By removing the implantation mask prior to the annealing process, diffusion from the upper layer into the channel region 340 is substantially suppressed.

図3eは、開口320Aの側壁に側壁スペーサ307が形成されるとともに、ゲート絶縁層306がチャネル領域340及び半導体領域304の上に形成された状態のトランジスタ300を例示的に示す。側壁スペーサ307の幅は、最終的に得られるゲート長305Bを規定する。このゲート長305Bは、開口320A内に形成されるゲート電極のものである。側壁スペーサ307とゲート絶縁層306を形成するプロセスシーケンスは、図2d及び図2eに関して予め説明したものと同一である。   FIG. 3e exemplarily shows the transistor 300 in which the sidewall spacer 307 is formed on the sidewall of the opening 320A and the gate insulating layer 306 is formed over the channel region 340 and the semiconductor region 304. The width of the side wall spacer 307 defines the finally obtained gate length 305B. The gate length 305B is that of the gate electrode formed in the opening 320A. The process sequence for forming the sidewall spacer 307 and the gate insulating layer 306 is the same as previously described with respect to FIGS. 2d and 2e.

その後の処理、すなわち、特定的に設計されたゲート注入サイクルを含む、開口320A内へのゲート電極の形成は、図2f−図2iに関して既に説明したものと同様に行われる。   Subsequent processing, i.e., formation of the gate electrode in the opening 320A, including a specifically designed gate implantation cycle, is performed in a manner similar to that already described with respect to FIGS. 2f-2i.

これに続いて、エピタキシャル成長工程を必要とすることなく所望の薄いチャネル領域340を形成する。その結果、プロセスの煩雑さを著しく低減することができる。それにも拘わらず、前述の携帯との高い互換性が確保される。エピタキシャル成長工程を省いたことにより、スループットの増大、及び、生産コストの著しい低減がもたらされる。   Following this, the desired thin channel region 340 is formed without the need for an epitaxial growth step. As a result, the complexity of the process can be significantly reduced. Nevertheless, high compatibility with the aforementioned mobile phone is ensured. Omitting the epitaxial growth process results in increased throughput and significantly reduced production costs.

その結果として、本発明は、現在有用なカッティングエッジデバイスの関連するゲート長より短いゲート長を有する、トランジスタ素子、特に、SOIデバイスを提供するものである。ここで、本発明で用いる製造プロセスは、そのような現在有用なカッティングデバイスを製造するために十分に確立されたものと同様である。さらに、ゲート電極内のドーパント密度を、ドレイン領域及びソース領域内のドーパント密度を効果的に分離することは、チャネル接合の向上及びシート抵抗の増大をもたらすが、これと同時に、ゲート電極の特性が改善される。従って、本発明は、現在十分に確立された製造方法を用いることによって、トランジスタ素子を積極的に縮小することへの可能性を提供する。上述の形態から明らかであるように、本発明はSOIデバイスに限定されるものではなく、SOIデバイスへの適用は非常に優位的であるが、巨大な半導体基板上に形成されるデバイスにも適用可能なものである。   As a result, the present invention provides a transistor element, particularly an SOI device, having a gate length that is shorter than the associated gate length of presently useful cutting edge devices. Here, the manufacturing process used in the present invention is similar to that well established for manufacturing such presently useful cutting devices. Further, effectively separating the dopant density in the gate electrode from the dopant density in the drain and source regions results in improved channel junction and increased sheet resistance, but at the same time, the gate electrode characteristics are improved. Improved. Thus, the present invention offers the possibility to aggressively shrink transistor elements by using currently well-established manufacturing methods. As is apparent from the above-described embodiments, the present invention is not limited to SOI devices, and its application to SOI devices is very advantageous, but it is also applicable to devices formed on a large semiconductor substrate. It is possible.

上述した特定の形態は例示的なものにすぎず、本発明は、ここに示唆される利益を有する、異なる形態であるが当業者にとって自明な均等な改良及び実施が可能である。例えば、上述したプロセス工程は、異なる順序で実行することが可能である。
さらに、ここに示す構造または設計の仕様に対していかなる限定も意図されておらず、本発明は添付の特許請求の範囲によって特定される。従って、上述した特定の形態は、代替または改変可能であり、そのようなすべての変形は、本発明のスコープ及びスピリットに含まれるものである。
従って、本発明が求める保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。
The particular forms described above are exemplary only, and the invention is capable of equivalent modifications and implementations of different forms but obvious to those skilled in the art having the benefits suggested herein. For example, the process steps described above can be performed in a different order.
Furthermore, no limitations are intended to the structural or design specifications shown herein, and the invention is defined by the appended claims. Accordingly, the specific forms described above can be substituted or modified, and all such variations are included within the scope and spirit of the invention.
Accordingly, the scope of protection sought by the present invention is defined by the appended claims.

従来の方法によって作製されるSOIトランジスタの断面構造を例示的に示す図である。It is a figure which shows illustratively the cross-section of the SOI transistor produced by the conventional method. 従来の方法によって作製されるSOIトランジスタの断面構造を例示的に示す図である。It is a figure which shows illustratively the cross-section of the SOI transistor produced by the conventional method. 従来の方法によって作製されるSOIトランジスタの断面構造を例示的に示す図である。It is a figure which shows illustratively the cross-section of the SOI transistor produced by the conventional method. 従来の方法によって作製されるSOIトランジスタの断面構造を例示的に示す図である。It is a figure which shows illustratively the cross-section of the SOI transistor produced by the conventional method. 本発明の製造工程のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transistor device in one stage of the manufacturing process of this invention. 本発明の製造工程のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transistor device in one stage of the manufacturing process of this invention. 本発明の製造工程のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transistor device in one stage of the manufacturing process of this invention. 本発明の製造工程のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transistor device in one stage of the manufacturing process of this invention. 本発明の製造工程のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transistor device in one stage of the manufacturing process of this invention. 本発明の製造工程のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transistor device in one stage of the manufacturing process of this invention. 本発明の製造工程のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transistor device in one stage of the manufacturing process of this invention. 本発明の製造工程のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transistor device in one stage of the manufacturing process of this invention. 本発明の製造工程のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transistor device in one stage of the manufacturing process of this invention. エピタキシャル成長を必要としない本発明の他の形態のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of a transistor device in one stage of another form of the invention that does not require epitaxial growth. エピタキシャル成長を必要としない本発明の他の形態のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of a transistor device in one stage of another form of the invention that does not require epitaxial growth. エピタキシャル成長を必要としない本発明の他の形態のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of a transistor device in one stage of another form of the invention that does not require epitaxial growth. エピタキシャル成長を必要としない本発明の他の形態のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of a transistor device in one stage of another form of the invention that does not require epitaxial growth. エピタキシャル成長を必要としない本発明の他の形態のある一つの段階におけるトランジスタデバイスの構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of a transistor device in one stage of another form of the invention that does not require epitaxial growth.

Claims (15)

電界効果型トランジスタの製造方法であって、
結晶半導体領域204の上に注入マスク220を形成する工程、
それぞれが前記結晶半導体領域の表面上に位置する上面を有するドレイン領域208及びソース領域208を前記注入マスクを用いて形成する工程、
前記結晶半導体領域の表面領域を暴露するために前記注入マスクを除去する工程、
前記暴露された表面領域の上にゲート絶縁層206を形成する工程、
前記ゲート絶縁層206の上にゲート電極205を形成する工程、及び、
前記ゲート電極205をドープする工程、
を備える方法。
A method of manufacturing a field effect transistor,
Forming an implantation mask 220 on the crystalline semiconductor region 204;
Forming a drain region 208 and a source region 208, each having an upper surface located on the surface of the crystalline semiconductor region, using the implantation mask;
Removing the implantation mask to expose a surface region of the crystalline semiconductor region;
Forming a gate insulating layer 206 on the exposed surface region;
Forming a gate electrode 205 on the gate insulating layer 206; and
Doping the gate electrode 205;
A method comprising:
前記ゲート電極205を形成する工程は、前記ゲート絶縁層206の上にゲート電極材量を堆積する工程、及び、前記ゲート電極205を形成するために前記ゲート電極のうちの余剰分を除去する工程、である、請求項1記載の方法。   The step of forming the gate electrode 205 includes a step of depositing a gate electrode material amount on the gate insulating layer 206, and a step of removing excess of the gate electrode to form the gate electrode 205. The method of claim 1, wherein 前記注入マスク220の横方向のサイズは、前記ゲート電極205のゲート長の設計値よりも大きい、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein a lateral size of the implantation mask is larger than a design value of a gate length of the gate electrode. 前記ドレイン領域208及びソース領域208を形成する工程は、前記注入マスク220の隣に結晶半導体層をエピタキシャル成長させる工程を含む、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein forming the drain region and the source region includes epitaxially growing a crystalline semiconductor layer next to the implantation mask. 前記半導体層をエピタキシャル成長させる前に、前記ドレイン領域及びソース領域を形成する第1注入シーケンスを実行するとともに、前記半導体層をエピタキシャル成長させた後に、前記ドレイン領域208及びソース領域208を形成する第2注入シーケンスを実行する、請求項4記載の方法。   A first implantation sequence for forming the drain region and the source region is performed before the semiconductor layer is epitaxially grown, and a second implantation for forming the drain region 208 and the source region 208 after the semiconductor layer is epitaxially grown. The method of claim 4, wherein the sequence is performed. ドーパントを活性化させるためにアニールプロセスを実行する工程をさらに備える、請求項5記載の方法。   The method of claim 5, further comprising performing an annealing process to activate the dopant. 前記アニールプロセスは、前記ドレイン領域208及びソース領域208の横方向距離によって規定される所望のチャネル長に基づいて制御される、請求項6記載の方法。   The method of claim 6, wherein the annealing process is controlled based on a desired channel length defined by a lateral distance between the drain region and the source region. 前記アニール処理は、前記第1注入シーケンスを実行した後であって、かつ、前記第2注入シーケンスを実行する前に行われる第1アニールサイクルを有し、この第1アニールサイクルは、前記半導体領域内のアモルファス化された部分を実質的に完全に再結晶化するように行われる、請求項7記載の方法。   The annealing treatment includes a first annealing cycle that is performed after the first implantation sequence is performed and before the second implantation sequence is performed, and the first annealing cycle includes the semiconductor region. The method of claim 7, wherein the method is performed to substantially completely recrystallize the amorphized portion. 前記注入マスク220を除去することによって暴露される、前記ドレイン領域208及びソース領域208の側壁の上に、側壁スペーサ207を形成する工程をさらに備える、請求項3記載の方法。   The method of claim 3, further comprising forming sidewall spacers 207 on the sidewalls of the drain and source regions 208 exposed by removing the implantation mask 220. 前記側壁スペーサ207の幅207Aは、前記ゲート電極の目標ゲート長に基づいて制御される、請求項9記載の方法。   The method of claim 9, wherein the width 207A of the sidewall spacer 207 is controlled based on a target gate length of the gate electrode. 前記注入マスク220を形成する工程は、前記結晶半導体領域204を含む半導体層内に凹部を形成する工程、及び、前記注入マスク220を形成するために、マスク材料で前記凹部を充填する工程、を含む、請求項1記載の方法。   The step of forming the implantation mask 220 includes a step of forming a recess in a semiconductor layer including the crystalline semiconductor region 204, and a step of filling the recess with a mask material to form the implantation mask 220. The method of claim 1 comprising: 前記凹部を充填する工程は、前記マスク材料を前記凹部を完全に充填するのに十分な厚さだけ堆積する工程、及び、ケミカルメカニカルポリシングにより、余剰分を除去する工程、を有する、請求項11記載の方法。   The step of filling the concave portion includes a step of depositing the mask material by a thickness sufficient to completely fill the concave portion, and a step of removing surplus by chemical mechanical polishing. The method described. 前記凹部の横方向寸法は、前記ゲート電極のターゲットゲート長よりも長い、請求項11記載の方法。   The method of claim 11, wherein a lateral dimension of the recess is longer than a target gate length of the gate electrode. 半導体領域204が上に形成される基板、
横方向及び高さ方向に延在するドレイン領域208、
前記横方向及び前記高さ方向に延在するソース領域208、及び、
前記横方向及び前記高さ方向に延在するゲート電極205、
を備え、前記ゲート電極205は、前記ドレイン領域及び前記ソース領域の間に横方向に配設されるとともに、ゲート絶縁層206によって前記半導体領域から分離され、前記ドレイン領域及び前記ソース領域は、前記高さ方向に少なくとも前記ゲート電極の上面にまで延在している、電界効果型トランジスタ。
A substrate on which a semiconductor region 204 is formed;
Drain regions 208 extending in the lateral and height directions,
A source region 208 extending in the lateral direction and the height direction; and
A gate electrode 205 extending in the lateral direction and the height direction;
The gate electrode 205 is disposed laterally between the drain region and the source region, and is separated from the semiconductor region by a gate insulating layer 206. The drain region and the source region are A field effect transistor extending in a height direction to at least the upper surface of the gate electrode.
前記ゲート電極205は、ドープされた半導体材料によって、少なくとも部分的に構成されており、前記ゲート電極内のドーパントのピーク密度は、前記ドレイン領域208及び前記ソース領域208内のドーパントのピーク密度よりも低い、請求項14記載の電界効果型トランジスタ。   The gate electrode 205 is at least partially composed of a doped semiconductor material, and the peak density of the dopant in the gate electrode is higher than the peak density of the dopant in the drain region 208 and the source region 208. 15. The field effect transistor according to claim 14, wherein the field effect transistor is low.
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