JPH0347577B2 - - Google Patents
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- JPH0347577B2 JPH0347577B2 JP60181182A JP18118285A JPH0347577B2 JP H0347577 B2 JPH0347577 B2 JP H0347577B2 JP 60181182 A JP60181182 A JP 60181182A JP 18118285 A JP18118285 A JP 18118285A JP H0347577 B2 JPH0347577 B2 JP H0347577B2
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
A 産業上の利用分野
本発明は電界効果トランジスタの製造方法に関
する。
する。
B 従来技術及びその問題点
電界効果トランジスタ(FET)の性能を向上
させるための1つの方法は、その寸法を小さくす
る事である。特に、短かいチヤネル長のFETを
製造する時、従来のようにリソグラフイ法により
チヤネル領域を形成しようとすると、回折等のリ
ソグラフイ法特有の限界により、サブミクロン程
度のチヤネル長を持つデバイスを得る事は困難で
あつた。
させるための1つの方法は、その寸法を小さくす
る事である。特に、短かいチヤネル長のFETを
製造する時、従来のようにリソグラフイ法により
チヤネル領域を形成しようとすると、回折等のリ
ソグラフイ法特有の限界により、サブミクロン程
度のチヤネル長を持つデバイスを得る事は困難で
あつた。
従つて本発明の目的は、実質的なチヤネル長が
リソグラフイ技術によつて限界付けられないよう
な、新規なFETの製造方法を提供することであ
る。
リソグラフイ技術によつて限界付けられないよう
な、新規なFETの製造方法を提供することであ
る。
C 問題点を解決するための手段
本発明により、下記の方法でFETが製造され
る。
る。
実質的水平面と実質的垂直面とを有する絶縁物
領域を表面上に有するシリコン基体を用意する。
次に所望の不純物濃度を有する層を、実質的水平
面及び実質的垂直面に形成する。次に、反応性イ
オン食刻ステツプを用いて水平面から層を取り除
き、実質的垂直面には層を残す。この時シリコン
基体に至る開孔が形成される。ソース及びドレイ
ンの拡散領域を、開孔を通して熱拡散又はイオン
注入によりシリコン基体に形成する。これらのソ
ース及びドレイン領域は、狭い垂直な層に近接す
る開孔を通して作られる。それからソース及びド
レイン領域に隣接し、ソース及びドレイン領域と
反対の導電性の狭い拡散領域を形成するために、
狭い垂直な層からシリコン基体ヘドーパントが拡
散するように適当な温度に、基体を加熱する。従
つて、ソース及びドレイン領域がNタイプの場
合、狭い垂直な層のPタイプのドーパントと基体
の加熱により、ソース及びドレイン領域に隣接す
るPタイプの拡散が行なわれる。Pタイプの拡散
領域は、二重拡散された集積回路装置の実効チヤ
ンネルである。FET装置は、ソース及びドレイ
ン領域の間にゲート電極を、ソース及びドレイン
領域には接点を形成することにより完成する。非
常に正確な精度で制御できる付着層の厚さが、実
効チヤンネルの拡散領域の大きさとなつているこ
とがわかる。
領域を表面上に有するシリコン基体を用意する。
次に所望の不純物濃度を有する層を、実質的水平
面及び実質的垂直面に形成する。次に、反応性イ
オン食刻ステツプを用いて水平面から層を取り除
き、実質的垂直面には層を残す。この時シリコン
基体に至る開孔が形成される。ソース及びドレイ
ンの拡散領域を、開孔を通して熱拡散又はイオン
注入によりシリコン基体に形成する。これらのソ
ース及びドレイン領域は、狭い垂直な層に近接す
る開孔を通して作られる。それからソース及びド
レイン領域に隣接し、ソース及びドレイン領域と
反対の導電性の狭い拡散領域を形成するために、
狭い垂直な層からシリコン基体ヘドーパントが拡
散するように適当な温度に、基体を加熱する。従
つて、ソース及びドレイン領域がNタイプの場
合、狭い垂直な層のPタイプのドーパントと基体
の加熱により、ソース及びドレイン領域に隣接す
るPタイプの拡散が行なわれる。Pタイプの拡散
領域は、二重拡散された集積回路装置の実効チヤ
ンネルである。FET装置は、ソース及びドレイ
ン領域の間にゲート電極を、ソース及びドレイン
領域には接点を形成することにより完成する。非
常に正確な精度で制御できる付着層の厚さが、実
効チヤンネルの拡散領域の大きさとなつているこ
とがわかる。
D 実施例
第1A図乃至第1E図には、フラツトなドーピ
ング・プロフイルと短かいチヤンネルを有する二
重拡散された電界効果トランジスタ装置を形成す
る方法が示されている。第1A図は、高密度の二
重拡散されたMOS電界効果集積回路を形成する
ために用いられる単結晶シリコン基体のある小さ
な、しかし非常に拡大された部分を示している。
<100>結晶方向及び1乃至20Ω・cm程度の抵抗
を有するP-単結晶シリコン基板22が、準備さ
れる。単結晶シリコン基板22の他の領域からあ
る領域を分離するために、分離手段24が提供さ
れている。例えば、分離は部分的な誘電体分離か
又は完全な誘電体分離である。用いられる誘電体
物質は、二酸化シリコン、窒化シリコン、ガラス
等である。高密度集積回路の好ましい分離は、第
1A図に示されているように部分的な誘電体分離
である。当分野には、このタイプの誘電体分離領
域を形成する方法は多くある。米国特許第
3966577号明細書に述べられているプロセスを用
いることが好ましい。上記明細書には、領域24
の部分的な誘電体分離を形成するプロセスが詳し
く述べられている。
ング・プロフイルと短かいチヤンネルを有する二
重拡散された電界効果トランジスタ装置を形成す
る方法が示されている。第1A図は、高密度の二
重拡散されたMOS電界効果集積回路を形成する
ために用いられる単結晶シリコン基体のある小さ
な、しかし非常に拡大された部分を示している。
<100>結晶方向及び1乃至20Ω・cm程度の抵抗
を有するP-単結晶シリコン基板22が、準備さ
れる。単結晶シリコン基板22の他の領域からあ
る領域を分離するために、分離手段24が提供さ
れている。例えば、分離は部分的な誘電体分離か
又は完全な誘電体分離である。用いられる誘電体
物質は、二酸化シリコン、窒化シリコン、ガラス
等である。高密度集積回路の好ましい分離は、第
1A図に示されているように部分的な誘電体分離
である。当分野には、このタイプの誘電体分離領
域を形成する方法は多くある。米国特許第
3966577号明細書に述べられているプロセスを用
いることが好ましい。上記明細書には、領域24
の部分的な誘電体分離を形成するプロセスが詳し
く述べられている。
厚さ5000Å程度の二酸化シリコン層26が、熱
酸化プロセス又は化学気相付着プロセスにより形
成される。この層26は、約970℃の温度の酸素
又は酸素と水蒸気の雰囲気中で熱的に成長され
る。二酸化シリコンを成長させる第2の方法は、
大気圧又は低い圧力条件で、約450℃の温度の
SiH4、O2又は約800℃の温度のSiH2Cl2、N2Oの
ような化学気相付着プロセスの使用を含む。二酸
化シリコンの代わりに絶縁層又は絶縁化合物が形
成されても良い。
酸化プロセス又は化学気相付着プロセスにより形
成される。この層26は、約970℃の温度の酸素
又は酸素と水蒸気の雰囲気中で熱的に成長され
る。二酸化シリコンを成長させる第2の方法は、
大気圧又は低い圧力条件で、約450℃の温度の
SiH4、O2又は約800℃の温度のSiH2Cl2、N2Oの
ような化学気相付着プロセスの使用を含む。二酸
化シリコンの代わりに絶縁層又は絶縁化合物が形
成されても良い。
標準のフオト・リソグラフイ及び食刻の技術が
用いられ、第1の絶縁物層26に開孔が作られ
る。代わりに反応性イオン食刻技術を用いても良
い。層26の開孔は、二重拡散されるMOS電界
効果装置の所望のソース及びドレイン領域に形成
される。
用いられ、第1の絶縁物層26に開孔が作られ
る。代わりに反応性イオン食刻技術を用いても良
い。層26の開孔は、二重拡散されるMOS電界
効果装置の所望のソース及びドレイン領域に形成
される。
第2の層28が、実質的水平面30及び実質的
垂直面32に形成される。本実施例のこの層28
は、前記方法により化学気相付着された二酸化シ
リコン又は多結晶シリコンで構成される。二酸化
シリコンの実施の厚さは、約500乃至20000Åであ
り、好ましくは4000Åであると良い。20000Åよ
り大きい厚さは、電荷移動の問題及び長い食刻時
間を生じる。約1000Å以下の厚さでは、シヨート
の問題を生じる。第1B図の構造体が層28の物
質に対する適当な反応性イオン食刻雰囲気中に置
かれる。反応性イオン食刻プロセスにより、層2
8の水平部分が実質的に取り除かれ、第1C図に
示されているような狭い垂直な領域を提供する。
垂直面32に形成される。本実施例のこの層28
は、前記方法により化学気相付着された二酸化シ
リコン又は多結晶シリコンで構成される。二酸化
シリコンの実施の厚さは、約500乃至20000Åであ
り、好ましくは4000Åであると良い。20000Åよ
り大きい厚さは、電荷移動の問題及び長い食刻時
間を生じる。約1000Å以下の厚さでは、シヨート
の問題を生じる。第1B図の構造体が層28の物
質に対する適当な反応性イオン食刻雰囲気中に置
かれる。反応性イオン食刻プロセスにより、層2
8の水平部分が実質的に取り除かれ、第1C図に
示されているような狭い垂直な領域を提供する。
さて、領域36を形成するために、N+イオン
がソース及びドレイン開孔を通して拡散される。
このステツプは、Nドーパントとしてリン、ヒ素
又はアンチモン等を用いて、熱拡散又はイオン注
入の技術により行なわれる。イオン注入又は熱拡
散のドライブ・イン・ステツプの間に、P+ドー
パントが層28から基板22へ拡散して非常に狭
いPの実効チヤンネル領域34が形成される。N
+領域がP領域34より深い方が好ましい。この
結果、第1D図に構造体が示されている。構造体
の好ましい物理的な大きさは、第1D図のP領域
34がほぼ幅5000Åで深さ2000Åであり、N+領
域36はほぼ深さ3000Åである。
がソース及びドレイン開孔を通して拡散される。
このステツプは、Nドーパントとしてリン、ヒ素
又はアンチモン等を用いて、熱拡散又はイオン注
入の技術により行なわれる。イオン注入又は熱拡
散のドライブ・イン・ステツプの間に、P+ドー
パントが層28から基板22へ拡散して非常に狭
いPの実効チヤンネル領域34が形成される。N
+領域がP領域34より深い方が好ましい。この
結果、第1D図に構造体が示されている。構造体
の好ましい物理的な大きさは、第1D図のP領域
34がほぼ幅5000Åで深さ2000Åであり、N+領
域36はほぼ深さ3000Åである。
さて、最初に層26,28を取り除くことによ
りFET装置が完成する。二酸化シリコン層37
が、好ましくは前記の化学気相付着プロセスのよ
うな低温プロセスによるか、又は熱酸化により成
長される。8000℃乃至900℃の乾燥酸素雰囲気中
では、リンのドーピングにより過度にドープされ
たN+領域は、わずかにドープされたN領域又は
P領域に比べ実質的により厚く熱酸化されて成長
する。このプロセスの結果、第1E図に示されて
いるようにP領域よりもN+領域の上の方が二酸
化シリコン層が厚くなる。これは、半自己整合
(semi−selfalignment)技術である。アルミニウ
ムのような適当な導体の全面付着と次の画成ステ
ップにより、ゲート電極38及びソースとドレイ
ン接点39と40が形成される。
りFET装置が完成する。二酸化シリコン層37
が、好ましくは前記の化学気相付着プロセスのよ
うな低温プロセスによるか、又は熱酸化により成
長される。8000℃乃至900℃の乾燥酸素雰囲気中
では、リンのドーピングにより過度にドープされ
たN+領域は、わずかにドープされたN領域又は
P領域に比べ実質的により厚く熱酸化されて成長
する。このプロセスの結果、第1E図に示されて
いるようにP領域よりもN+領域の上の方が二酸
化シリコン層が厚くなる。これは、半自己整合
(semi−selfalignment)技術である。アルミニウ
ムのような適当な導体の全面付着と次の画成ステ
ップにより、ゲート電極38及びソースとドレイ
ン接点39と40が形成される。
E 発明の効果
本発明を用いれば、リソグラフイ技術では達成
不可能な短かいチヤネル長のFET装置を容易に
製造することができる。
不可能な短かいチヤネル長のFET装置を容易に
製造することができる。
第1A図乃至第1E図は、本発明の1実施例に
従つてFETを製造する工程を示す図である。 22……Si基板、24……分離領域、26……
絶縁物層、28……ドーピングされた材料の層、
34……P拡散領域(チヤネル領域)、36……
N+拡散領域(ソース及びドレイン)、38……
ゲート電極、39……ソース接点、40……ドレ
イン接点。
従つてFETを製造する工程を示す図である。 22……Si基板、24……分離領域、26……
絶縁物層、28……ドーピングされた材料の層、
34……P拡散領域(チヤネル領域)、36……
N+拡散領域(ソース及びドレイン)、38……
ゲート電極、39……ソース接点、40……ドレ
イン接点。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 シリコン基体上に、実質的に水平な面及び実
質的に垂直な面を有する領域を形成し、 上記水平面及び垂直面上に、所望のドーパント
濃度を有する層を形成し、 上記垂直面上に上記ドーパント含有層を残し且
つ上記シリコン基体上に開口を形成するように、
反応性イオン・エツチングにより上記水平面上の
層を実質的に除去し、 上記残つたドーパント含有層に隣接する上記開
口を通じてソース領域及びドレイン領域を形成
し、 上記基体を加熱して、上記ドーパントを上記基
体中に拡散させ、上記ソース領域及びドレイン領
域に隣接し且つそれらと反対の導電型の拡散領域
を形成し、 上記拡散領域上を含めて上記ソース領域と上記
ドレイン領域の間の上にゲート電極を形成する工
程を含む 電界効果トランジスタの製造方法。
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---|---|---|---|
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JPH0347577B2 true JPH0347577B2 (ja) | 1991-07-19 |
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