JPH11135791A - 局在化されたソースおよびドレイン・エクステンションを有するトランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

局在化されたソースおよびドレイン・エクステンションを有するトランジスタおよびその製造方法

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JPH11135791A
JPH11135791A JP10242060A JP24206098A JPH11135791A JP H11135791 A JPH11135791 A JP H11135791A JP 10242060 A JP10242060 A JP 10242060A JP 24206098 A JP24206098 A JP 24206098A JP H11135791 A JPH11135791 A JP H11135791A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速動作の電界効果トランジスタを提供す
る。 【解決手段】 トランジスタのソース領域92は、チャ
ンネル領域94と第1の分離メンバー16との間の半導
体層12に形成され、ソース本体88と局在化されたソ
ース・エクステンション52とを含む。局在化されたソ
ース・エクステンション52は、第1の分離メンバー1
6から離されており、ソース本体88からチャンネル領
域94の方向へ延びる。チャンネル領域94と第2の分
離メンバー18との間の半導体層12に形成されたドレ
イン領域96は、ドレイン本体90と局在化されたドレ
イン・エクステンション54とを含む。局在化されたド
レイン・エクステンション54は、第2の分離メンバー
18から離されており、ドレイン本体90からチャンネ
ル領域94の方向へ延びる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、半導体デ
バイスの分野に関し、更に詳細には、局在化されたソー
スおよびドレイン・エクステンション(extension )を
有するトランジスタおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】テレビ,電話,ラジオおよびコンピュー
タなど最新の電子機器は、一般に、固体デバイスで構成
される。固体デバイスは、非常に小さく比較的安価であ
るため、電子機器に適している。それに加え、固体デバ
イスは、可動部分が無く、電荷キャリアの運動に基づい
ているため、非常に信頼性が高い。
【0003】固体デバイスには、トランジスタ,容量お
よび抵抗などが含まれる。トランジスタは、チャンネル
領域によって分離されたソースおよびドレイン領域を含
むのが一般的である。ゲートは、ソース領域からチャン
ネル領域を通ってドレイン領域へ向かう電流の流れを制
御する。
【0004】
【発明の解決しようとする課題】電子機器の寸法を縮小
するために、トランジスタおよびその他の固体デバイス
は益々小型化している。トランジスタについて言えば、
より小型になることで必然的にゲートが狭くなり、その
ことがソース領域とドレイン領域との間での短チャンネ
ル効果につながり得る。短チャンネルを補償するため
に、ソースおよびドレイン領域をチャンネル領域へ向か
って延長するように、ソースおよびドレイン・エクステ
ンションを使用することができる。ソースおよびドレイ
ン・エクステンションと一緒にポケットを使用して、駆
動電流のゲート長感度を下げることができる。
【0005】ポケットに関する問題は、ソースまたはド
レインとポケットとの間の接合容量である。接合容量
は、トランジスタの遅延を増大させ、それに応じて回路
速度を低下させることがある。エクステンションはま
た、ソースおよびドレイン領域への付加的な打込み損傷
をもたらすことがある。
【0006】したがって、改良されたトランジスタに対
する技術的なニーズが生ずる。本発明は、従来のシステ
ムおよび方法に付随する欠点および問題点を本質的に解
消もしくは緩和する、局在化されたソースおよびドレイ
ン・エクステンションと局在化されたポケットとを有す
るトランジスタを提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、トラン
ジスタは、半導体層から絶縁されたゲート電極を有す
る。チャンネル領域をゲート電極の内側の半導体層に画
定できる。チャンネル領域と第1 の分離メンバーとの間
の半導体層にソース領域を形成することができる。ソー
ス領域はソース本体と局在化されたソース・エクステン
ションとを含むことができる。局在化されたソース・エ
クステンションは、第1 の分離メンバーから離されてお
り、ソース本体からチャンネル領域へ向かって延びるこ
とができる。チャンネル領域と第2 の分離メンバーとの
間の半導体層にドレイン領域を形成することができる。
ドレイン領域はドレイン本体と局在化されたドレイン・
エクステンションとを含むことができる。局在化された
ドレイン・エクステンションは、第2 の分離メンバーか
ら離されており、ドレイン本体からチャンネル領域へ向
かって延びることができる。
【0008】より詳細には、本発明の一実施形態に従え
ば、局在化されたソース・エクステンションはソース本
体の一部と重畳することができ、また、局在化されたド
レイン・エクステンションはドレイン本体の一部と重畳
することができる。ソース本体は第1 の分離メンバーに
接することができ、ドレイン本体は第2 の分離メンバー
に接することができる。この実施形態およびその他の実
施形態おいて、局在化されたソース・エクステンション
は、ゲート電極と第1 の分離メンバーとの間の距離の半
分よりも少ない距離だけ延びることができる。局在化さ
れたドレイン・エクステンションは、ゲート電極と第2
の分離メンバーとの間の距離の半分よりも少ない距離だ
け延びることができる。
【0009】局在化されたソース・ポケットを半導体層
に形成することができる。ソース・ポケットは、局在化
されたソース・エクステンションの内周に沿って接する
ことができる。局在化されたドレイン・ポケットを半導
体層に形成することができる。ドレイン・ポケットは、
局在化されたドレイン・エクステンションの内周に沿っ
て接することができる。
【0010】本発明の重要な技術的特徴には、打込み損
傷効果を低減する局在化されたソースおよびドレイン・
エクステンションを有する改良されたトランジスタを提
供することが含まれる。したがって、ソースおよびドレ
イン領域の本体およびコンタクトは、エクステンション
部からの干渉を最小限にして形成することができる。
【0011】本発明の別の技術的特徴には、局在化され
たソースおよびドレイン・ポケットを提供することが含
まれる。特に、ソースおよびドレイン・ポケットは、エ
クステンション部に沿って接することができ、分離メン
バーから間隔を置くことができる。したがって、これら
のポケットもまた能動エリアの全体を横切って延びるこ
とがなく、これにより、トランジスタはより迅速に充電
されるとともに、回路速度は減少された接合容量に応じ
て高速化できる。
【0012】本発明の更に別の技術的特徴には、ソース
およびドレイン・エクステンションおよびポケットを形
成する方法を提供することが含まれる。特に、ゲート電
極に近接する能動エリアの第1 および第2 の区分を露出
するフォトレジスト・マスク層を半導体層を覆って形成
することができる。露出された区分へドーパントを打込
んで、局在化されたソースおよびドレイン・エクステン
ションを形成することができる。更なるドーパントを露
出された区分へ打込んで、ソースおよびドレイン・ポケ
ットを形成することができる。次に、従来の手法によっ
てフォトレジスト・マスク層を除去することができる。
したがって、局在化されたソースおよびドレイン・エク
ステンションと局在化されたポケットとは、従来の集積
回路処理技術および設備を用いて形成することができ
る。
【0013】その他の技術的な特徴は、以下の図面、説
明および開示から当業者には直ちに明らかになろう。
【0014】本発明およびそれの特徴をより完全に理解
するために、ここで添付図面を参照しながら以下の説明
を行う。図面では、同じ参照符号は同様な部品を指し示
している。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態およびそ
れの特徴は、ここで図1から図3をより詳細に参照する
ことにより、最も良く理解できる。いくつかの図面を通
して、同じ参照符号は同様の部品を指し示している。図
1から図3は、局在化されたソースおよびドレイン・エ
クステンションと局在化されたポケットとを有する、お
よび/またはゲート重畳を減らした極浅のソースおよび
ドレイン接合と極浅のポケットとを有するトランジスタ
の製造を示している。以下により詳細に述べるように、
局在化されたソースおよびドレイン・エクステンション
は、ソースおよびドレイン領域への打込み損傷を低減す
ることができる。局在化されたポケットは、ソースおよ
びドレイン領域の容量を低減することができる。ゲート
重畳を最小にした極浅の接合もまた、ゲート電極との重
畳容量を減らすことができる。したがって、このトラン
ジスタはより迅速に充電でき、また、回路速度はそれに
応じて高速化される。
【0016】図1(A)〜(E)は、本発明の一実施形
態に従う、局在化されたソースおよびドレイン・エクス
テンションと局在化されたポケットを備えたトランジス
タの製造を示す一連の模式的断面図である。この実施形
態において、トランジスタはサブミクロン域の金属酸化
物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)でよ
い。本発明の範囲内で、トランジスタのタイプおよび寸
法は可変であることが理解されよう。
【0017】図1(A)を参照すると、初期の半導体構
造10は半導体層12を含むことができる。半導体層1
2はウエハなどの基板でよい。この実施形態において、
半導体層12は単結晶シリコン材料を含むことができ
る。半導体層12は基板上に形成された半導体材料の層
でよいことが理解されよう。たとえば、半導体層12
は、ウエハ上に成長されたエピタキシャル層であっても
よい。
【0018】第1の分離メンバー16および第2の分離
メンバー18を半導体層12に形成することができる。
これらの分離メンバー16,18は独立した構造または
単一構造の一部でよい。サブミクロン応用のためには、
分離メンバー16,18は浅い分離トレンチを含むこと
ができる。その他のタイプの分離メンバーおよび/また
は構造を本発明の範囲内で使用することができることが
理解されよう。たとえば、分離メンバー16,18はフ
ィールド酸化物を含むことができる。
【0019】分離メンバー16,18は半導体層12に
能動エリア20を画定する。以下により詳細に述べるよ
うに、ソース,ドレインおよびチャンネル領域は、能動
エリア20に画定される。ゲート電極は、トランジスタ
を動作させるために、チャンネル領域を通ってソース領
域からドレイン領域へ流れる電流を制御することができ
る。本発明の範囲内で、能動エリア20はその他の領域
を含み得ることが理解されよう。
【0020】ゲート電極22は、能動エリア20上およ
び能動エリア20から分離された状態で配置され得る。
一実施形態では、ゲート電極22は、能動エリア20の
外表面24からゲート絶縁体26によって分離できる。
この実施形態では、ゲート電極22は多結晶シリコンま
たはその他の適当な半導体材料を含むことができる。ゲ
ート絶縁体26は二酸化シリコンまたはその他の適当な
絶縁材料を含むことができる。本発明の範囲内で、ゲー
ト電極22はその他のやり方で能動エリア20と関連付
けできることが理解されよう。
【0021】特別な実施形態では、トランジスタはn−
MOSトランジスタを含むことができる。この実施形態
では、能動エリア20は、半導体層12に形成されたp
−ウエル28を含むことができる。p−ウエル28は、
ホウ素のようなp形ドーパントで低濃度にドープされた
半導体層12の単結晶シリコン材料を含むことができ
る。本発明の範囲内で、半導体層12は異なるようにド
ープされたその他の材料を含み得ることが理解されよ
う。たとえば、ウエル28を不要とするように、半導体
層12自体が低濃度にドープされてもよい。
【0022】図1(B)を参照すると、能動エリア20
の第1の区分32および第2の区分34を露出するマス
ク層30を半導体層12上に形成することができる。一
実施形態において、露出された第1の区分32は、第1
の分離メンバー16に面したゲート電極22の第1の側
36に近接することができる。露出された第2の区分3
4は、第2の分離メンバー18に面したゲート電極22
の第2の側38に近接することができる。本発明の範囲
内で、マスク層30によって露出された区分32,34
は可変であることが理解されよう。
【0023】マスク層30の厚さは本発明の範囲内で可
変であり得る。以下に詳細に述べるように、マスク層3
0は、露出された区分32,34の寸法と露出された区
分32,34へのドーパントの打込み角度とに基づいた
予め定められた厚さを有することができる。本発明の範
囲内で、マスク層の厚さは独立的に設定されてもその他
のパラメータに依存してもよいことが理解されよう。
【0024】一実施形態では、マスク層30はフォトレ
ジスト材料を含むことができる。この実施形態では、マ
スク層30は、従来のように塗布されパターニングされ
エッチされて、能動エリア20の第1および第2の区分
32,34を露出させることができる。本発明の範囲内
で、マスク層30はその他の材料を含むことおよび/ま
たはその他のやり方で形成することが可能であることが
理解されよう。
【0025】図1(C)を参照すると、ドーパント50
は、露出された第1の区分32へ打込まれて少なくとも
ソース領域の一部を形成し、また、露出された第2の区
分34へ打込まれて少なくともドレイン領域の一部を形
成することができる。ドーパントは従来の集積回路処理
技術に従って打込むことができよう。一実施形態では、
ドープされ露出された第1の区分32はソース・エクス
テンション52を含むことができる。ドープされ露出さ
れた第2の区分34はドレイン・エクステンション54
を含むことができる。本発明の範囲内で、能動エリア2
0の露出された第1および第2の区分32,34はソー
スおよびドレイン領域のその他の要素を含み得ることが
理解されよう。
【0026】本発明に従えば、ソース・エクステンショ
ン52は、それが第1の分離メンバー16から離されて
おり、よって、ゲート電極22と第1の分離メンバー1
6との間の距離を延びないような形で、局在化されてい
る。同様に、ドレイン・エクステンション54は、それ
が第2の分離メンバー18から離されており、よって、
ゲート電極22と第2の分離メンバー18との間の全距
離を延びないような形で、局在化されている。したがっ
て、局在化されたソースおよびドレイン・エクステンシ
ョン52,54は、ソースおよびドレイン領域への打込
み損傷を低減する。したがって、ソースおよびドレイン
領域の本体およびコンタクトは、エクステンションから
の干渉を最小限にして形成することができる。
【0027】一実施形態では、局在化されたソース・エ
クステンション52は、ゲート電極22の少し下に設け
られた第1のチャンネル端56と、第1の分離メンバー
16の方に寄っているがそれとの間に距離を置いた反対
側の第2の端58とを有することができる。同様に、局
在化されたドレイン・エクステンション54は、ゲート
電極22の少し下に設けられた第1のチャンネル端60
と、第1の分離メンバー18の方に寄っているがそれと
の間に距離を置いた反対側の第2の端62とを有するこ
とができる。この実施形態では、局在化されたソース・
エクステンション52は第1の分離メンバー16とゲー
ト電極22との間の距離の半分よりも少ない距離だけ延
びることができ、他方、局在化されたドレイン・エクス
テンション54は第2の分離メンバー18とゲート電極
22との間の距離の半分よりも少ない距離だけ延びるこ
とができる。特別な実施形態では、局在化されたソース
およびドレイン・エクステンション52,54はそれぞ
れ、ゲート電極22を越えて0.3〜0.4ミクロン以
下の長さしかなくてよい。本発明の範囲内で、局在化さ
れたソースおよびドレイン・エクステンション52,5
4はその他の絶対的または相対的な長さのものでよいこ
とが理解されよう。
【0028】局在化されたソースおよびドレイン・エク
ステンション52,54はそれぞれ、縦方向でゲート電
極22と約100〜200オングストロームの重畳を有
することができる。この重畳は、熱処理や打込まれたド
ーパントのその他のマイグレーションによって小さくな
るであろう。局在化されたソースおよびドレイン・エク
ステンション52,54がゲート電極22に対してその
他のやり方で配置されてもよいことが理解されよう。
【0029】既に述べたように、マスク層30は、ドー
パント50の打込み角度と能動エリア20の露出された
区分32,34の寸法とに基づいた予め定められた厚さ
を有することができる。一実施形態では、ドーパント5
0は、半導体層12に対する法線64から本質的に零度
の角度で打込むことができる。露出された区分32,3
4は0.1〜0.3ミクロンの間の寸法のものでよい。
この実施形態では、マスク層30は0.3〜1.3ミク
ロンの厚さを有することができる。本発明の範囲内で、
マスク層30はその他の厚さを有することができ、ドー
パント50はその他の角度で打込むことができ、露出さ
れた区分32,34はその他の寸法とすることができる
ことが理解されよう。たとえば、以下で図2および図3
に関連して述べるように、ドーパント50は極浅のエク
ステンション52,54を形成するための角度から打込
むことができる。この実施形態では、ドーパント50は
ゲート電極22に対して本質的に平行な方向から打込ま
れよう。マスク層30は、ゲート電極22に対して非平
行な方向から能動エリア20の露出された区分32,3
4へ打込まれるドーパントの侵入を阻止するであろう。
【0030】ポケット・ドーパントは、エクステンショ
ン52,54の内側の露出された区分32,34へ打込
まれてソース・ポケット70およびドレイン・ポケット
72を形成することができる。ポケット70,72は、
エクステンション52,54と一緒に使用されて駆動電
流のゲート長感度を低下させることができる。一実施形
態では、ポケット・ドーパントは、エクステンション5
2,54を形成するために用いられたドーパント・タイ
プとは逆のドーパントでよいが、半導体層12へより高
エネルギーで打込まれよう。本発明の範囲内で、ポケッ
ト70,72はその他のやり方でドーパントを含み得る
ことが理解されよう。たとえば、ポケット・ドーパント
は、同じエネルギーでまたはその他のエネルギーで打込
むことができる。
【0031】ソース・ポケット70は局在化でき、局在
化されたソース・エクステンション52の内周74に沿
って接することができる。ドレイン・ポケット72も同
様に、局在化でき、局在化されたドレイン・エクステン
ション54の内周76に沿って接することができる。本
発明の範囲内で、ソースおよびドレイン・ポケット7
0,72はその他のように構成し得ることが理解されよ
う。ポケット70,72はエクステンション52,54
とは独立して局在化できることが理解されよう。
【0032】n−MOSトランジスタの実施形態では、
局在化されたソースおよびドレイン・エクステンション
52,54はそれぞれ、砒素のようなn形ドーパントを
含むことができる。この実施形態では、局在化されたソ
ースおよびドレイン・ポケット70,72は、ホウ素ま
たはインジウムのようなp形ドーパントを含むことがで
きる。本発明の範囲内で、局在化されたソースおよびド
レイン・エクステンション52,54と局在化されたポ
ケット70,72とはその他のやり方でドープできるこ
とが理解されよう。
【0033】一実施形態では、ドーパント50は中程度
のドープ濃度に打込むことができる。この実施形態で
は、ドーパント50は約1〜2E19/cm3 の濃度に
打込まれよう。別の実施形態では、ドーパント50は高
ドープ濃度に打込むことができる。この実施形態では、
ドーパント50は約1〜2E20/cm3 の濃度に打込
まれよう。本発明の範囲内で、ドーパント50はその他
の濃度に打込むことができることが理解されよう。
【0034】局在化されたソースおよびドレイン・エク
ステンション52,54と局在化されたポケット70,
72が形成された後で、マスク層30を除去することが
できる。マスク層30にフォトレジストを使用した実施
形態では、マスク層30は従来の処理法によって除去す
ることができる。本発明の範囲内で、マスク層30はそ
の他のやり方で除去できることが理解されよう。
【0035】図1(D)を参照すると、絶縁層80を半
導体層12およびゲート電極22の外側にデポジットす
ることができる。一実施形態では、絶縁層80は半導体
層12およびゲート電極22の上へ直接デポジットする
ことができる。この実施形態では、絶縁層80は酸化物
および/または窒化物層を含むことができる。絶縁層8
0は、半導体要素を絶縁することのできるその他の材料
を含み得ることが理解されよう。
【0036】図1(E)を参照すると、絶縁層80を異
方性エッチすることによって、ゲート電極22の第1の
側36に隣接する第1の側壁82と、ゲート電極22の
第2の側38に隣接する第2の側壁84とを形成するこ
とができる。異方性エッチは、当業者には良く知られた
プロセスを用いる従来の反応性イオンエッチ(RIE)
でよい。側壁82,84は、ゲート電極22の側36,
38をトランジスタのその他の要素から電気的に分離す
ることができる。
【0037】ドーパント86は、第1の側壁82と分離
メンバー16との間の能動エリア20の露出部分へ打込
まれてソース本体88を形成し、また、第2の側壁84
と分離メンバー18との間に打込まれてドレイン本体9
0を形成することができる。したがって、ソースおよび
ドレイン本体88,90を形成するためのドーパント打
込みプロセスは、各側壁82,84と分離構造16,1
8との間で自己整合している。本発明の範囲内で、ソー
スおよびドレイン本体88,90はその他のやり方で形
成し得ることが理解されよう。
【0038】ソース領域は、ソース本体88と、局在化
されたソース・エクステンション52と、局在化された
ソース・ポケット70とを含むことができる。この実施
形態では、ソース本体88は、第1の分離メンバー16
に接することができ、局在化されたソース・エクステン
ション52と重畳するように延びることができる。ソー
ス本体88は、ゲート電極22からは横方向に間隔を置
いて離されることができる。局在化されたソース52
は、ゲート電極22の内側の半導体層12に画定された
チャンネル領域94へ向かってソース本体88から延び
ることができる。本発明の範囲内で、ソース領域および
/または本体88はその他の形状に形成し得ることが理
解されよう。
【0039】ドレイン領域も同様に、ドレイン本体90
と、局在化されたドレイン・エクステンション54と、
局在化されたドレイン・ポケット72とを含むことがで
きる。この実施形態では、ドレイン本体90は、第2の
分離メンバー18に接することができ、局在化されたド
レイン・エクステンション54と重畳するように延びる
ことができる。ドレイン本体90は、ゲート電極22か
らは横方向に間隔を置いて離されることができる。局在
化されたドレイン・エクステンション54は、チャンネ
ル領域94へ向かってドレイン本体90から延びること
ができる。本発明の範囲内で、ドレイン領域および/ま
たは本体90はその他の形状に形成し得ることが理解さ
れよう。
【0040】図2および図3は本発明の別の態様の一実
施形態に従って、ゲート重畳を低減した極浅の接合を有
するトランジスタの製造を示している。この実施形態で
は、トランジスタはサブミクロン域の金属酸化物半導体
電界効果トランジスタ(MOSFET)でよい。本発明
の範囲内で、トランジスタのタイプおよび寸法は可変で
あることが理解されよう。
【0041】図2(A)を参照すると、初期の半導体構
造110は半導体層112を含むことができる。半導体
層12に関連して既に述べたように、半導体層112は
ウエハなどの基板でよい。この実施形態では、半導体層
112は単結晶シリコン材料を含むことができる。この
半導体層112はまた、基板上に形成された半導体材料
の層を含むことができる。たとえば、半導体層112
は、ウエハ上に成長されたエピタキシャル層でもよい。
【0042】トランジスタ114は半導体層112上に
形成することができる。一実施形態では、トランジスタ
114は、回路密度を高めるように異なる向きに配置す
ることができる。この実施形態では、トランジスタ11
4は、隣接するトランジスタを互いに垂直にして配置す
ることができ、また、隣接するトランジスタに隣接する
トランジスタを互いに平行に移動させて配置することが
できる。このように、トランジスタ116は、移動され
たトランジスタ118とは平行に、また、隣接するトラ
ンジスタ120,122とは垂直に配置されることがで
きる。本発明の範囲内で、トランジスタ114はその他
の配置のやり方ができることが理解されよう。
【0043】MOSFETトランジスタの実施形態で
は、平行なトランジスタ116,118はそれぞれ、能
動エリア126上に能動エリア126から絶縁されて配
置されたゲート電極124を含むことができる。ゲート
電極124は、広がったコンタクト・エリア128を含
むことができ、ゲート絶縁体130によって能動エリア
126の外表面から絶縁することができる(図3)。ゲ
ート電極124は多結晶シリコンまたはその他の適当な
半導体材料を含むことができる。ゲート絶縁体130は
二酸化シリコンまたはその他の適当な絶縁材料を含むこ
とができる。
【0044】能動エリア126はそれぞれ、チャンネル
領域136によってドレイン領域134から分離された
ソース領域132を含むことができる(図3)。ゲート
電極124は、トランジスタ116,118を制御する
ために、チャンネル領域136を通ってソース領域13
2からドレイン領域134へ流れる電流を制御すること
ができる。本発明の範囲内で、能動エリア126はその
他の領域を含み得ることが理解されよう。
【0045】トランジスタ116,118は、それらの
ゲート電極124および/またはソースおよびドレイン
領域132,134が互いに平行になるような形で互い
に平行にできる。本発明の範囲内で、トランジスタ11
6,118はその他の配置で互いに平行にできることが
理解されよう。
【0046】平行なトランジスタ120,122はそれ
ぞれ、能動エリア142上に能動エリア142から絶縁
されるように配置されたゲート電極140を含むことが
できる。ゲート電極140は、広がったコンタクト・エ
リア144を含むことができ、また、ゲート絶縁体14
6によって能動エリア142の外表面から絶縁すること
ができる(図3)。ゲート電極140は多結晶シリコン
またはその他の適当な半導体材料を含むことができる。
ゲート絶縁体146は二酸化シリコンまたはその他の適
当な絶縁材料を含むことができる。
【0047】能動エリア142はそれぞれ、チャンネル
領域152によってドレイン領域150から分離された
ソース領域148を含むことができる(図3)。ゲート
電極140は、トランジスタ120,122を動作させ
るために、チャンネル領域152を通ってソース領域1
48からドレイン領域150へ流れる電流を制御するこ
とができる。本発明の範囲内で、能動エリア142がそ
の他の領域を含み得ることが理解されよう。
【0048】トランジスタ120,122は、それらの
ゲート電極140および/またはソースおよびドレイン
領域148,150が互いに平行になるような形で互い
に平行にできる。本発明の範囲内で、トランジスタ12
0,122が異なる形状で互いに平行にできることが理
解されよう。トランジスタ120,122は、それらの
ゲート電極140および/またはソースおよびドレイン
領域148,150がゲート電極124および/または
ソースおよびドレイン領域132,134に対して垂直
になる形でトランジスタ116,118に対して垂直に
なることができる。本発明の範囲内で、トランジスタ1
20,122は異なる形でトランジスタ116,118
に対して垂直になることができることが理解されよう。
【0049】特別な実施形態では、トランジスタ114
はn−MOSトランジスタを含むことができる。この実
施形態では、能動エリア20に関連して既に述べたよう
に、能動エリア126,142はそれぞれ、半導体層1
12に形成されたp−ウエルを含むことができる。p−
ウエルは、ホウ素のようなp形ドーパントで低濃度にド
ープされた単結晶シリコン材料の半導体層112を含む
ことができる。本発明の範囲内で、半導体層112はそ
の他の材料を含むかその他のようにドープすることがで
きることが理解されよう。これに加えて、n−MOSお
よびp−MOSトランジスタを有する相補型トランジス
タの実施形態では、p−MOSトランジスタの能動エリ
ア126および/または142はn−ウエルを含むこと
ができる。
【0050】半導体層112上に分離構造156を形成
して、トランジスタ114を分離することができる。一
実施形態では、トランジスタ114は分離構造156の
窓中に形成することができる。この実施形態では、分離
構造156は従来のフィールド酸化物を含むことができ
る。トランジスタのための窓は、パターニングおよびエ
ッチングに関しては従来のフォトリソグラフィ技術を用
いて形成することができる。本発明の範囲内で、その他
のタイプの分離構造を使用し得ることが理解されよう。
たとえば、分離構造156は独立した分離トレンチおよ
び同等物を含むことができる。
【0051】図2(B)を参照すると、半導体層112
上に、トランジスタ114の能動エリア126,142
の限られた区分を露出するマスク層160を形成するこ
とができる。一実施形態では、露出区分は能動エリア1
26のソース区分162およびドレイン区分164を含
むことができ( 図2(A) )、また、能動エリア142
のソース区分166およびドレイン区分168を含むこ
とができる(図2(A))。この実施形態では、各ソー
ス区分162はゲート電極124のソース側170に近
接することができ、また、各ドレイン区分164はゲー
ト電極124のドレイン側172に近接することができ
る。各ソース区分166はゲート電極140のソース側
174に近接することができ、各ドレイン区分168は
ゲート電極140のドレイン側176に近接することが
できる。本発明の範囲内で、能動エリアのその他の区分
をマスク層160によって露出できることを理解された
い。
【0052】本発明の範囲内で、マスク層160の厚さ
は可変である。以下に詳細に説明するように、マスク層
160の厚さは、露出区分162,164,166,1
68の寸法と露出区分162,164,166,168
へのドーパント打込み角度とに基づいて予め定められ
る。本発明の範囲内で、マスク層160の厚さは独立に
設定できるかその他のパラメータに依存できることが理
解されよう。
【0053】一実施形態では、マスク層160はフォト
レジスト材料を含むことができる。この実施形態では、
マスク層30に関連して述べたように、マスク層160
は従来のようにしてパターニングされて、区分162,
164,166,168を露出する。本発明の範囲内
で、マスク層160はその他の材料を含み得ることが理
解されよう。
【0054】図3(A),(B)は、本発明の一実施形
態に従ってゲート重畳を低減した極浅のソースおよびド
レイン接合および/またはポケットを形成するために、
露出区分162,164,166,168への4方向か
らの角度の付いた打込みドーピングを示す一連の模式的
断面図である。この実施形態において、ドーパントは9
0度ずつ間隔を置いた4つの方向から打込むことができ
る。好ましくは、その方向はゲート電極124,140
に対してそれぞれ平行および垂直である。本発明の範囲
内で、その他の打込み方式を使用できることが理解され
よう。
【0055】図3(A)を参照すると、ドーパントは、
ゲート電極124に対して本質的に平行でゲート電極1
40に対して本質的に垂直な第1の方向“1”の打込み
角度から打込むことができる。この第1の方向のドーパ
ントは、ソース区分162へ侵入して極浅のソース接合
180を形成することができ、また、ドレイン区分16
4へ侵入して第1の方向に平行なゲート電極124の極
浅のドレイン接合182を形成することができる。マス
ク層160は、第1の方向に対して垂直なゲート電極1
40のソースおよびドレイン区分166,168への第
1の方向からのドーパントの侵入を阻止することができ
る。したがって、ドーパントは、第1の方向に対して垂
直なゲート電極140下へ打込まれることなしに、ソー
スおよびドレイン区分162,164へ第1の方向から
打込まれることができる。
【0056】ドーパントは、第1の方法とは本質的に逆
のゲート電極124に対して平行な第2の方向“2”の
打込み角度から打込むことができる。この第2の方向の
ドーパントは、ソース区分162へ侵入して極浅のソー
ス接合180を更に形成することができ、また、ドレイ
ン区分164へ侵入して第2の方向に対して平行なゲー
ト電極124の極浅のドレイン接合182を形成するこ
とができる。マスク層160は、第2の方向に対して垂
直なゲート電極140のソースおよびドレイン区分16
6,168への第2の方向からのドーパントの侵入を阻
止することができる。したがって、ドーパントは第2の
方向に対して垂直なゲート電極140の下へ打込まれる
ことなしに、ソースおよびドレイン区分162,164
へ第2の方向から更に打込まれることができる。
【0057】図3(B)を参照すると、ドーパントは、
第1および第2の方向に対して本質的に垂直でゲート電
極140に対して平行な第3の方向“3”の打込み角度
から打込むことができる。この第3の方向のドーパント
は、ソース区分166へ打込まれて極浅のソース接合1
84を形成することができ、また、ドレイン区分168
へ打込まれて第3の方向に対して平行なゲート電極14
0の極浅のドレイン接合186を形成することができ
る。マスク層160は、第3の方向に対して垂直なゲー
ト電極124のソースおよびドレイン区分162,16
4への第3の方向からのドーパントの侵入を阻止するこ
とができる。したがって、ドーパントは、第3の方向に
対して垂直なゲート電極124下へ打込まれることなし
に、ソースおよびドレイン区分166,168へ第3の
方向から打込まれることができる。
【0058】ドーパントは、第3の方向に対して本質的
に逆のゲート電極140に平行な第4の方向“4”の打
込み角度から打込むことができる。この第4の方向のド
ーパントは、ソース区分166へ侵入して極浅のソース
接合184を更に形成することができ、また、ドレイン
区分168へ侵入して第4の方向に対して平行なゲート
電極140の極浅のドレイン接合186を更に形成する
ことができる。マスク層160は、第4の方向に対して
垂直なゲート電極124のソースおよびドレイン区分1
62,164への第4の方向からのドーパントの侵入を
阻止することができる。したがって、ドーパントは、第
4の方向に対して垂直なゲート電極124下へ打込まれ
ることなしに、ソースおよびドレイン区分166,16
8へ第4の方向から打込まれることができる。
【0059】n−MOSトランジスタの実施形態におい
ては、ソースおよびドレイン・エクステンションはそれ
ぞれ、砒素のようなn形ドーパントを含むことができ
る。ドーパントは中濃度,高濃度またはその他の濃度に
打込むことができる。中程度のドープ濃度の実施形態に
関しては、ドーパントは約1〜2E19/cm3 の濃度
に打込むことができる。高ドープ濃度の実施形態では、
ドーパントは約1〜2E20/cm3 の濃度に打込むこ
とができる。本発明の範囲内で、ドーパントはその他の
濃度に打込むことができることが理解されよう。
【0060】ドーパントの打込み角度は本発明の範囲内
で可変である。一般に、打込み角度が半導体層12の法
線188から離れるに従って、結果のソースおよびドレ
イン接合は浅くなる。一実施形態では、ドーパントは法
線188から7〜30度離れた角度で打込むことができ
る。この実施形態では、露出区分162,164,16
6,168はそれぞれ、0.1〜0.3ミクロンの間の
寸法となり、マスク層160は、0.3〜1.3ミクロ
ンの厚さを有することができる。本発明の範囲内で、ド
ーパントの打込み角度は可変である。
【0061】以上のことから、極浅のソースおよびドレ
イン接合を形成するために、ドーパントは異なる複数の
方向から打込むことができる。マスク層は、非平行な方
向からのゲート電極へのドーパントの侵入を阻止し、ゲ
ート電極下への打込みを阻止して、ゲート重畳を最小化
する。したがって、トランジスタはゲート重畳容量を減
らすことができるとともにより迅速に充電できるため、
回路速度が増大する。
【0062】一実施形態では、極浅のソース接合18
0,184はそれぞれ、局在化されたソース・エクステ
ンション52を含み、また、ドレイン接合182,18
6はそれぞれ、局在化されたドレイン・エクステンショ
ン54を含むことができる。ソースおよびドレイン・エ
クステンション52,54に関連して先に述べたよう
に、ソースおよびドレイン・ポケットはエクステンショ
ンの内側に打込まれよう。マスク層160は、マスク層
30でよく、半導体層112へのソースおよびドレイン
本体190,192の形成を許容するために除去するこ
とができる。本発明の範囲内で、極浅のソースおよびド
レイン接合180,182,184,186はその他の
ソースおよびドレイン構造を含み得ることが理解されよ
う。
【0063】この実施形態において、露出区分の寸法
は、エクステンションおよび/またはポケットの好まし
い寸法に基づいて画定することができ、また、打込み角
度は、エクステンションおよび/またはポケットの好ま
しい深さと、本質的に垂直な方向からのドーパントの侵
入を阻止する厚さに堆積されたマスク層とに依存して画
定することができる。特別な実施形態では、露出区分は
0.1〜0.3ミクロンの間の寸法であり、打込み角度
は法線188から7〜30度ずれた角度であり、0.3
〜1.3ミクロンの厚さを有するマスク層を用いて4つ
の方向からの打込みが使用されよう。結果のトランジス
タは局在化され、トランジスタの容量を大幅に低減化す
る極浅のソースおよびドレイン・エクステンションおよ
びポケットが得られよう。
【0064】本発明はいくつかの実施形態について説明
してきたが、各種の変更および修正が当業者には思い付
かれよう。本発明はそのような変更および修正を特許請
求の範囲に含まれるものとして包含することを意図して
いる。
【0065】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1)トランジスタであって、 a)半導体層から絶縁されたゲート電極と、 b)該ゲート電極の内側の半導体層に画定されたチャン
ネル領域と、 c)該チャンネル領域と第1の分離メンバーとの間の前
記半導体層に形成されたソース領域であって、ソース本
体と、前記第1の分離メンバーから離され、前記ソース
本体から前記チャンネル領域へ向かって延びる局在化さ
れたソース・エクステンションと、を含むソース領域
と、 d)前記チャンネル領域と第2の分離メンバーとの間の
前記半導体層に形成されたドレイン領域であって、ドレ
イン本体と、前記第2の分離メンバーから離され、前記
ドレイン本体から前記チャンネル領域へ向かって延びる
局在化されたドレイン・エクステンションと、を含むド
レイン領域と、 e)前記半導体層に形成されて、前記局在化されたソー
ス・エクステンションの内周に沿って接する局在化され
たソース・ポケットと、 f)前記半導体層に形成されて、前記局在化されたドレ
イン・エクステンションの内周に沿って接する局在化さ
れたドレイン・ポケットと、を含むトランジスタ。
【0066】(2)前記第1の分離メンバーに接する前
記ソース本体と、前記第2の分離メンバーに接する前記
ドレイン本体と、をさらに含む第1項記載のトランジス
タ。
【0067】(3)前記ソース本体の一部に重畳する前
記局在化されたソース・エクステンションと、前記ドレ
イン本体の一部に重畳する前記局在化されたドレイン・
エクステンションと、をさらに含む第1項記載のトラン
ジスタ。
【0068】(4)0.08ミクロンよりも小さい深さ
を有する前記局在化されたソース・エクステンション
と、0. 08ミクロンよりも小さい深さを有する前記
局在化されたドレイン・エクステンションと、をさらに
含む第1項記載のトランジスタ。
【0069】(5)前記ゲート電極と前記第1の分離メ
ンバーとの間の距離の半分よりも小さい距離を延びる前
記局在化されたソース・エクステンションと、前記ゲー
ト電極と前記第2の分離メンバーとの間の距離の半分よ
りも小さい距離を延びる前記局在化されたドレイン・エ
クステンションと、をさらに含む第1項記載のトランジ
スタ。
【0070】(6)トランジスタを製造する方法であっ
て、半導体層に能動エリアを画定する第1および第2の
分離メンバーを形成する工程と、前記半導体層の前記能
動エリアからゲート絶縁体で分離されたゲート電極を形
成する工程と、前記第1の分離メンバーに面する前記ゲ
ート電極の第1の側に近接するとともに前記第1の分離
メンバーから離れて、局在化されたソース・エクステン
ションを前記半導体層に形成する工程と、前記第2の分
離メンバーに面する前記ゲート電極の第2の側に近接す
るとともに前記第2の分離メンバーから離れて、局在化
されたドレイン・エクステンションを前記半導体層に形
成する工程と、前記局在化されたソース・エクステンシ
ョンと前記第1の分離メンバーとの間の前記能動領域に
ソース本体を形成する工程と、前記局在化されたドレイ
ン・エクステンションと前記第2の分離メンバーとの間
の前記能動領域にドレイン本体を形成する工程と、前記
局在化されたソース・エクステンションの内周に沿って
接する局在化されたソース・ポケットを前記半導体層に
形成する工程と、前記局在化されたドレイン・エクステ
ンションの内周に沿って接する局在化されたドレイン・
ポケットを前記半導体層に形成する工程と、を含む方
法。
【0071】(7)前記局在化されたソース・エクステ
ンションを形成する工程および前記局在化されたドレイ
ン・エクステンションを形成する工程が、前記第1の分
離メンバーに面する前記ゲート電極の前記第1の側に近
接して前記能動エリアの第1の区分を露出させ、前記第
2の分離メンバーに面する前記ゲート電極の前記第2の
側に近接して前記能動エリアの第2の区分を露出させる
マスク層を前記半導体層上に形成する工程と、前記能動
エリアの露出された前記第1の区分へドーパントを打込
んで前記局在化されたソース・エクステンションを形成
する工程と、前記能動エリアの露出された前記第2の区
分へドーパントを打込んで前記局在化されたドレイン・
エクステンションを形成する工程と、前記マスク層を除
去する工程と、を含む第6項記載の方法。
【0072】(8)前記ドーパントを打込む工程が、前
記半導体層の法線から本質的に零度離れた方向からドー
パントを打込む工程を含む第7項記載の方法。
【0073】(9)前記局在化されたソース・エクステ
ンションを形成する工程と前記局在化されたドレイン・
エクステンションを形成する工程と前記局在化されたソ
ース・ポケットを形成する工程と前記局在化されたドレ
イン・ポケットを形成する工程とが、前記第1の分離メ
ンバーに面する前記ゲート電極の前記第1の側に近接し
て前記能動エリアの第1の区分を露出させ、前記第2の
分離メンバーに面する前記ゲート電極の前記第2の側に
近接して前記能動エリアの第2の区分を露出させるマス
ク層を前記半導体層上に形成する工程と、前記能動エリ
アの露出された前記第1の区分へドーパントを打込んで
前記局在化されたソース・エクステンションを形成する
工程と、前記能動エリアの露出された前記第1の区分へ
ドーパントを打込んで前記局在化されたソース・ポケッ
トを形成する工程であって、前記局在化されたソース・
ポケット・ドーパントが前記局在化されたソース・エク
ステンション・ドーパントの内側に存在する工程と、前
記能動エリアの露出された前記第2の区分へドーパント
を打込んで前記局在化されたドレイン・エクステンショ
ンを形成する工程と、前記能動エリアの露出された前記
第2の区分へドーパントを打込んで前記局在化されたド
レイン・ポケットを形成する工程であって、前記局在化
されたドレイン・ポケット・ドーパントが前記局在化さ
れたドレイン・エクステンション・ドーパントの内側に
存在する工程と、前記マスク層を除去する工程と、を含
む第6項記載の方法。
【0074】(10)前記ソース本体を形成する工程お
よび前記ドレインの本体を形成する工程が、前記ゲート
電極の前記第1の側に隣接して第1の側壁を形成する工
程と、前記ゲート電極の前記第2の側に隣接して第2の
側壁を形成する工程と、前記第1の側壁と前記第1の分
離メンバーとの間の前記能動領域へドーパントを打込ん
で前記ソース本体を形成する工程と、前記第2の側壁と
前記第2の分離メンバーとの間の前記能動領域へドーパ
ントを打込んで前記ドレイン本体を形成する工程と、を
含む第6項記載の方法。
【0075】(11)半導体層(12)から絶縁された
ゲート電極(22)を含むトランジスタ。チャンネル領
域(94)は、ゲート電極(22)の内側の半導体層
(12)に画定され得る。ソース領域(92)は、チャ
ンネル領域(94)と第1の分離メンバー(16)との
間の半導体層(12)に形成され得る。ソース領域(9
2)は、ソース本体(88)と局在化されたソース・エ
クステンション(52)とを含むことができる。局在化
されソース・エクステンション(52)は、第1の分離
メンバー(16)から離されており、ソース本体(8
8)からチャンネル領域(94)の方向へ延びることが
できる。ドレイン領域(96)は、チャンネル領域(9
4)と第2の分離メンバー( 18) との間の半導体層
(12)に形成され得る。ドレイン領域(96)は、ド
レイン本体(90)と局在化されたドレイン・エクステ
ンション(54)とを含むことができる。局在化された
ドレイン・エクステンション(54)は、第2の分離メ
ンバー(18)から離されており、ドレイン本体(9
0)からチャンネル領域(94)の方向へ延びることが
できる。
【関連出願へのクロスリファレンス】本出願は、“独立
して形成されるゲート構造を有するトランジスタおよび
その製造方法(Transistors with I
ndependentlyFormed Gate S
tructures and Method)”と題す
る、同時係属の米国特許出願第60/057,148号
(事件番号第TI−23412)および“ゲート重畳を
減らし、極浅のソースおよびドレイン接合を備えたトラ
ンジスタおよびその製造方法(Transistor
HavingUltrashalow Source
and Drain Junctions with
Reduced Gate Overlap and
Method)”と題する同じく同時係属の米国特許出
願第60/057,145号(事件番号TI−2405
7)に関連する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に従って、局在化されたソ
ースおよびドレイン・エクステンションおよびポケット
を備えたトランジスタの製造段階を示す一連の模式的断
面図。
【図2】本発明の一実施形態に従う、各能動エリアの限
られた区分を露出するマスクと、半導体層に形成された
能動エリアを備えた複数のトランジスタとを示す模式的
平面図。
【図3】本発明の一実施形態に従って、局在化されたソ
ースおよびドレイン・エクステンションおよびポケット
を形成するための、トランジスタの能動エリアの露出さ
れた区分への4つの方向からの角度の付いた打込みドー
ピングを示す一連の模式的断面図。
【符号の説明】
10,110 半導体構造 12,112 半導体層 16,18 分離メンバー 20,126,142 能動エリア 22,124,140 ゲート電極 24 外側表面 26,130,146 ゲート絶縁体 28 p−ウエル 30,160 マスク層 32 第1の区分 34 第2の区分 36 第1の側 38 第2の側 50,86 ドーパント 52 ソース・エクステンション 54 ドレイン・エクステンション 56,60 第1のチャンネル端 58,62 第2のチャンネル端 64,188 法線 70 ソース・ポケット 72 ドレイン・ポケット 74,76 内周 80 絶縁層 82 第1の側壁 84 第2の側壁 88,190 ソース本体 90,192 ドレイン本体 92,132,148 ソース領域 94,136,156 チャンネル領域 96,134,150 ドレイン領域 114,116,118,120,122 トランジス
タ 128,144 コンタクト・エリア 156 分離構造 162,166 ソース区分 164,168 ドレイン区分 170,174 ソース側 172,176 ドレイン側 180,184 極浅のソース接合 182,186 極浅のドレイン接合

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランジスタであって、 a)半導体層から絶縁されたゲート電極と、 b)該ゲート電極の内側の半導体層に画定されたチャン
    ネル領域と、 c)該チャンネル領域と第1の分離メンバーとの間の前
    記半導体層に形成されたソース領域であって、 ソース本体と、 前記第1の分離メンバーから離され、前記ソース本体か
    ら前記チャンネル領域へ向かって延びる局在化されたソ
    ース・エクステンションと、 を含むソース領域と、 d)前記チャンネル領域と第2の分離メンバーとの間の
    前記半導体層に形成されたドレイン領域であって、 ドレイン本体と、 前記第2の分離メンバーから離され、前記ドレイン本体
    から前記チャンネル領域へ向かって延びる局在化された
    ドレイン・エクステンションと、 を含むドレイン領域と、 e)前記半導体層に形成されて、前記局在化されたソー
    ス・エクステンションの内周に沿って接する局在化され
    たソース・ポケットと、 f)前記半導体層に形成されて、前記局在化されたドレ
    イン・エクステンションの内周に沿って接する局在化さ
    れたドレイン・ポケットと、 を含むトランジスタ。
  2. 【請求項2】 トランジスタを製造する方法であって、 半導体層に能動エリアを画定する第1および第2の分離
    メンバーを形成する工程と、 前記半導体層の前記能動エリアからゲート絶縁体で分離
    されたゲート電極を形成する工程と、 前記第1の分離メンバーに面する前記ゲート電極の第1
    の側に近接するとともに前記第1の分離メンバーから離
    れて、局在化されたソース・エクステンションを前記半
    導体層に形成する工程と、 前記第2の分離メンバーに面する前記ゲート電極の第2
    の側に近接するとともに前記第2の分離メンバーから離
    れて、局在化されたドレイン・エクステンションを前記
    半導体層に形成する工程と、 前記局在化されたソース・エクステンションと前記第1
    の分離メンバーとの間の前記能動領域にソース本体を形
    成する工程と、 前記局在化されたドレイン・エクステンションと前記第
    2の分離メンバーとの間の前記能動領域にドレイン本体
    を形成する工程と、 前記局在化されたソース・エクステンションの内周に沿
    って接する局在化されたソース・ポケットを前記半導体
    層に形成する工程と、 前記局在化されたドレイン・エクステンションの内周に
    沿って接する局在化されたドレイン・ポケットを前記半
    導体層に形成する工程と、 を含む方法。
JP10242060A 1997-08-28 1998-08-27 局在化されたソースおよびドレイン・エクステンションを有するトランジスタおよびその製造方法 Pending JPH11135791A (ja)

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US5737897P 1997-08-28 1997-08-28

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