NL8101902A - Veld-effect-transistoren met een kort kanaal. - Google Patents
Veld-effect-transistoren met een kort kanaal. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8101902A NL8101902A NL8101902A NL8101902A NL8101902A NL 8101902 A NL8101902 A NL 8101902A NL 8101902 A NL8101902 A NL 8101902A NL 8101902 A NL8101902 A NL 8101902A NL 8101902 A NL8101902 A NL 8101902A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- layer
- silicon dioxide
- electrode
- oxide
- silicon
- Prior art date
Links
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 31
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 31
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 31
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 18
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 25
- ZXEYZECDXFPJRJ-UHFFFAOYSA-N $l^{3}-silane;platinum Chemical compound [SiH3].[Pt] ZXEYZECDXFPJRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910021339 platinum silicide Inorganic materials 0.000 description 12
- -1 fluoride ions Chemical class 0.000 description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 6
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 5
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N hydrofluoric acid Substances F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 description 3
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001015 X-ray lithography Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 150000001638 boron Chemical class 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000001846 repelling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66568—Lateral single gate silicon transistors
- H01L29/66575—Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
- H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28518—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising silicides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
- H01L29/41775—Source or drain electrodes for field effect devices characterised by the proximity or the relative position of the source or drain electrode and the gate electrode, e.g. the source or drain electrode separated from the gate electrode by side-walls or spreading around or above the gate electrode
- H01L29/41783—Raised source or drain electrodes self aligned with the gate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
** Λ VO 1780
Titel : Veld-effect-tr ansi storen met een kort kanaal.
Het is door deskundigen op het getied van veld-effect-transis-torconstructies in de vorm van uit een metaaloxyde bestaande halfgeleiders (MOSFET) onderkend, dat bepaalde voordelen kunnen worden bereikt door het betrekkelijk ondiep maken van de toevoer- of afvoerelektrode- 5 diffusies. In een artikel bijvoorbeeld door R. Hori c.s., getiteld "Short Channel MOS-IC Based on Accurate Two-Dimensional Device Design", gepubliceerd in Supplement to Japanese Journal of Applied Physics, vol. 15, bis. 193 - 199 (1976)5 is onderkend, dat betrekkelijk ondiepe toevoer- en afvoerelektrode-overgangsdiepten zouden kunnen helpen voor het 10 geven van zowel een betrekkelijk lage drempelspanningsverschuiving in een MOSFET-constructie met een kort kanaal, als een betrekkelijk hoge doorgaande doorslagspanning. Met "kort kanaal" wordt een toevoer- tot afvoerelektrode-afstand bedoeld van minder dan ongeveer 2yum. M0SFET-construeties met een kort kanaal zijn wenselijk vanuit het gezichtspunt 15 van hoogfrequente werking (in de orde van 1 GHz) en miniaturisering van .de afmeting, in het bijzonder bij het op zeer grote schaal integreren van verschillende halfgeleiderketens, zoals in een geheugeninriehting, waarin elke geheugencel een dergelijk MOSFET met een kort kanaal bevat.
Een MOSFET met een kort kanaal, gemaakt met gebruikelijke tech-20 nieken heeft een neiging tot het vertonen van ongewenste orgaaneigen-schappen als gevolg van een betrekkelijk grote parasitaire capaciteit tussen de stuurelektrode van polykristallijn silicium ("polysilicium") en de toevoer- of afvoerelektrode. Ook een op gebruikelijke wijze vervaardigde veld-effeet-transistororgaanconstructie (MESFET) met een 25 kort kanaal en een uit een metaal bestaande stuurelektrode (Schottky-keerlaag) lijdt aan het gebrek van een ongewenst grote ohmse weerstand langs een baan van de toevoer- of afvoerelektrode naar het geleidende gedeelte van het kanaal tijdens de werking in de IK-toestand van het orgaan. Het zou derhalve wenselijk zijn een werkwijze te hebben voor 30 het maken van transistoren met een kort kanaal, welke werkwijze deze moeilijkheden opheft.
Teneinde een transistor met een kort kanaal en een stuurelektrode van polysilicium te vervaardigen met lage parasitaire eigenschappen, worden platina silicide elektrodecontacten (15* 16, 17) gevormd 35 op de stuur-, toevoer- en afvoerelektroden tijdens een beschieting met 8101902 f ^ - 2 - platina (fig. h) van de dan vrijliggende oppervlakken van de polysilicium stuur-, de toevoer- en de afvoerelektrode. In plaats van platina kunnen andere overgangsmetalen vorden gebruikt, die een metaalsilicide vormen. Tijdens deze "beschieting, is het zijrandoppervlak van de poly-5 silicium stuurelektrode met voordeel reeds bekleed met een silicium dioxydelaag (1¾). De parameters, die deze platinabeschieting regelen, vorden zodanig ingesteld, dat tijdens het produceren van platina sili-cide op de vrijliggende oppervlakken van de polysilicium stuur-, de toevoer- en de afvoerelektrode, die alle bestaan uit silicium, geen plati-10 na noch platina silicide zich ophoopt op het vrijliggende oppervlak van de silicium dioxydelaag 1¾. Op soortgelijke wijze hoopt zich tijdens deze platinabeschieting geen platina noch platina silicide op op een andere blootliggende silicium dioxydelaag (11), die vooraf kan zijn gevormd, bijvoorbeeld voor het isoleren van het orgaan.
15 De uitvinding omvat dus een werkwijze voor het maken van een transistororgaan in een halfgeleiderlichaam (10) van silicium, welk orgaan (20 of 30, fig. 6 of fig. 7) een stuurelektrodelaagcontact (15) heeft met een uit polykristallijn silicium bestaande stuurelektrode (13) tijdens een faze van de vervaardiging van het orgaan, verder een toevoer-20 elektrodelaagcontact (16) en een afvoerelektrodelaagcontact (17), welke werkwijze is gekenmerkt, doordat na het vormen van de polykristallijne stuurelektrode (13) met zijn zijranden bekleed met een silicium dioxydelaag (14) de toevoer- en afvoerelektrodecontacten (15, 16, 17) gelijktijdig worden gevormd door een beschieting van een lichaam (10) met een 25 overgangsmetaal, dat een silicide kan vormen, waarbij het lichaam (10) wordt onderworpen aan een aangelegde elektrische spanning (Eg, fig. k) met een zodanige sterkte en frequentie, dat het silicide van het metaal wordt geproduceerd op een paar van dan blootliggende gebieden (10.1, 10.2) in een vlak met een hoofdoppervlak van het lichaam (10) voor het 30 vormen van de toevoer- en afvoerelektrodecontacten (16, 17), en doordat in beginsel geen silicide zich ophoopt op de silicium dioxyde bekleding (1¾). Metaal, dat zich op dit oxyde ophoopt, kan dan door gebruikelijk etsen worden verwijderd. De beschieting met het metaal kan tot stand worden gebracht door het van een tref plaat (31) van het metaal katho-35 disch verstuiven van het metaal.
De orgaanconstructies, die met deze werkwijze kunnen worden vervaardigd, omvatten veld-effect-transistorconstructies van de geïsoleerde 8101902 4- 4 - 3 - stuurelektrode-(fig. 6) of geleidende stuur elektrode-(fig. 7) of de Schottky-keerlaag- of overgangsveld-effect-soort-
De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin : 5 fig. 1 - 6 in doorsnede een volgorde tonen van de verschillende fazen in de vervaardiging van een uitvoeringsvorm van het transistor-orgaan, in het hijzonder een MOSFEE; fig. 7 in doorsnede de eindfaze toont van een andere uitvoeringsvorm van de vervaardiging van het transistororgaan, in het hijzon-10 der een MESFET; en fig. 8 - 13 in doorsnede een volgorde tonen van fazen in nog een andere uitvoeringsvorm van de vervaardiging van een MOSFET.
Zoals weergegeven in fig. 1-6, kan een MOSFET-orgaan 20 (fig. 6) met een kort kanaal worden vervaardigd op een bovenste hoofd-15 oppervlak van een uit monokristallijn silicium bestaand halfgeleider-lichaam 10. Zoals bekend op het gebied van het vervaardigen van een aantal organen in een halfgeleider ("ladingtechnieken"), kunnen vele soortgelijke MOSFET-organen gelijktijdig worden vervaardigd in een dergelijk lichaam, welke organen alle onderling elektrisch zijn geïsoleerd 20 door een betrekkelijk dik ("veld") oxydegebied 11.
Het lichaam 10 wordt gevormd door een halfgeleidermassagedeelte 9 in de vorm van een enkel kristal, op een vlak hoofdoppervlak waarvan een epit axiale half geleiderlaag 10.5 is aangegroeid. Gewoonlijk is het silicium van de halfgeleider 9 van de -V -geleidbaarheid, d.w.z. dat 25 het een betrekkelijk lage P-geleidbaarheid heeft van bijvoorbeeld ongeveer 10 ohmcm. De epitaxiale laag 10.5 is met voordeel van een middelmatige, elektrische geleidbaarheid, gewoonlijk P, dankzij een netto significante verontreinigingsconcentratie in de ontvangende elektrode 15 17 van gewoonlijk in de orde van ongeveer 10-10 verontreinigingen 3 ^6 3 30 per cm , en meer in het bijzonder 10 verontreinigingen per car. De dikte van deze epitaxiale laag is gewoonlijk ongeveer een of twee ^um of minder.
Voor het vervaardigen van het MISFET-orgaan 20 (fig. 6), wordt eerste een dunne ("stuurelektrode oxyde") silicium dioxydelaag 12 (fig.
35 1) thermisch aangegroeid op het vrij liggende gedeelte van het bovenop pervlak van het lichaam 10, gewoonlijk tot een dikte van ongeveer enkele tientallen nm. Voor of na de vorming van deze dunne oxydelaag, worden 8101902 * * - h - betrekkelijk dikke oxydegebieden 11 door middel van een gebruikelijke thermische oxydatiebehandeling bij gekozen gedeelten van de epitaxiale P-laag naar beneden ingebed tot het - onderliggende oorspronkelijke /' -kristal teneinde een gebruikelijke oxyde-isolatie te verschaffen tussen 5 naburige organen. Het is duidelijk, dat elektronenbundel- of röntgen-lithografie, alsmede fotolithografie kan worden gebruikt in samenhang met gebruikelijke -weerstandsmaskers voor het bepalen van de gebieden met de gekozen vorming van het dikke oxyde. Dan wordt een elektrisch geleidende polykristallijne silicium ïï-laag 13’ afgezet op een vooraf-10 gekozen gebied van het vrijliggende oppervlak van het dunne oxyde» Dit element wordt gevormd door gebruikelijke weerstandsmaskeer- en etstechnieken, toegepast op een polykristallijne laag, oorspronkelijk afgezet over het gehele bovenoppervlak, onder gebruikmaking van lithografie (elektronenbundel-, röntgen- of foto-)technieken voor het vormen van 15 het masker. De polykritallijne laag 13' heeft gewoonlijk de ïT-geleid-baarheid dankzij het gestimuleerd zijn daarvan met significante donor-verontreinigingen, zoals arceen, voor het vergroten van zijn elektrische geleidbaarheid. De laag heeft een lengte van gewoonlijk ongeveer 1,0 ^um in de richting van het toevoer-naar afvoerelektrodekanaal van het ge-20 rede orgaan, en een breedte van gewoonlijk enkele ^um. Deze polysilicium laag wordt gebruikt als de stuurelektrode van het gerede transistororgaan.
... Vervolgens worden de vrijliggende boven- en zij-oppervlakken van de polykristallijne silicium laag 13J onderworpen aan een gebruikelijke oxydatietechniek, die de polykristallijne silicium oxydeert voor het ge-25 ven van een dunne silicium dioxydebekleding 1 k (fig. 2). Deze oxydebe-kleding heeft gewoonlijk een dikte van ongeveer 50 nm. Als gevolg van deze oxydatie van de polykristallijne laag, wordt de dikte van de oorspronkelijke oxydelaag 12 (fig. 1) enigszins vergroot, zoals aangeduid door de oxydelaag 12f (fig. 2).
30 Dan wordt het vrijliggende gedeelte van de dunne oxydelaag 12* en van het bovenste gedeelte (maar niet de zijgedeelten) van de dunne oxydelaag 1¾ verwijderd (fig. 3) door een anisotrope etstechniek, zoals het chemisch reactief kathodisch terugverstuiven (reactief ionenetsen) met fluoride ionen F+) in een door CHF^ geproduceerd plasma. Met "aniso-35 tropisch" etsen wordt het voorkeursetsen bedoeld in de richting loodrecht op het hoofdoppervlak van het lichaam 10. Een kathodeplaat 32 bijvoorbeeld, gewoonlijk van platina, bevindt zich op een afstand van ge- 8101902 «. * - 5 - voonlijk enkele centimeters vanaf het lichaam 10 in een onder vacuum geplaatste kamer (niet veergegeven). Het lichaam is gemonteerd aan een elektrisch geleidende plaat (niet veergegeven), die door een condensator C is verbonden met een hoogfrequente spanningsbron E, gewoonlijk 5 ongeveer 500 V van piek-tot-piek bij een frequentie in het bereik van ongeveer 200 kHz tot 1¼ MHz, gevoonlijk 13,5 MHz. De druk in de kamer wordt verlaagd tot minder dan ongeveer 133 Pa, gevoonlijk ongeveer 6,67 Pa, opdat vanneer een plasma wordt gevormd in de nabijheid van de ka-thodeplaat 32, het bovenoppervlak van de epitaxiale laag 10.5 binnen 10 een donkere-ruimtegebied blijft van de ontlading van de kathodeplaat 32. Het hoogfrequente vermogen is gevoonlijk ongeveer 20 - 100 ¥ voor een kathode van enkele centimeters in diameter, en de temperatuur van het lichaam vordt gevoonlijk op ongeveer 500° C gehouden. Op deze wijze raken de fluoride-ionen, die een element beschieten (met inbegrip van 15 de oxyde- en polysiliciumlaag), dat zich bevindt op het bovenoppervlak van het lichaam 10, dit element uit een richting, die in beginsel loodrecht staat op het bovenste hoofdoppervlak van de epit axiale laag 10.5, welke ionen het dunne oxyde alleen volledig verwijderen bij de opper-vlaktegedeelten, vaar de loodlijn op het oppervlak evenwijdig is aan de 20 snelheidsvector van het beschietende ion, maar niet bij de zijgedeelten. 3ij het zodoende verwijderen van de dunne oxydegedeelten is het echter van belang, dat de zij-oppervlakken van de polysiliciumlaag 13 bekleed blijven met de overblivende (zijwand) gedeelten van de oxydelaag 1U.
De dikte (in de horizontale richting) van dit overblijvende zijvand-25 oxyde is gevoonlijk ongeveer 50 ran, en is in ieder geval met voordeel gelijk aan of kleiner dan ongeveer de Debye-lengte (een algemeen bekende parameter) in het silicium in het gebied van het toevoerelektrode-kanaal-tussenvlak van het uiteindelijk gerede orgaan.
Vervolgens worden, zoals aangeduid in fig. U, positief geladen 30 argon ionen gericht op een platina kathode trefelektrode 31 teneinde platina door kathodeverstuiving van de trefelektrode op het lichaam 10 te brengen. Deze positieve argon ionen hebben passende kinetische energieën als gevolg van een versnellingsspanning (met negatieve polari teit), gelegd aan de tref elektrode. Dit kathodisch verstuiven van pla-35 tina heeft de aankomst tot gevolg van platina atomen en/of platina ionen op het vrijliggende bovenoppervlak van de epitaxiale laag 10.5, vaar het platina zich ophoopt op het vrijliggende silicium als metaalachtige 8101902 • · Ji ψ·.
- 6 - platina silicium, elektrodelagen 15, 16 en 1T. De spanningen en Eg-worden zodanig ingesteld, dat de verwijderingssnelheid ran platina van de vrij liggende oxydegedeelten van het bovenoppervlak groter is dan de aankomst snelheid. In beginsel hoopt zich dus geen metaal of metaalachti-5 ge stof van een of andere soort (platina of platina silicide) op op een gedeelte van het vrijliggende oxyde, te veten het veldoxyde of het stuur-elektrode oxyde. Indien echter metaal zich zou hebben opgehoopt op het ' ' oxyde, kan een daaropvolgende behandeling met een gebruikelijke etsop- lossing, zoals koningsvater, vorden gebruikt voor het verwijderen van 10 dit metaal maar niet de silicide- of oxydelagen.
De .donorverontreinigingsstimulator, arseen of antimoon (of beide), kan met voordeel zijn toegevoegd aan de trefelektrode 31 voor het gelijktijdig door gezamenlijk kathodisch verstuiven vormen van een paar op onderlinge afstand liggende, zelf gerichte 1+ gebieden 10.1 en 10.2 15 tijdens de beschieting met platina. Deze ÏÏ+ gebieden vorden gevormd door het uit het platina silicide afstoten van de verontreinigingssti-mulator in het silicium ("segregatiecoëfflcient"). Omdat alle volgende behandelingstemperaturen duidelijk beneden de temperatuur liggen, waarop een aanzienlijke diffusie van verontreinigingen.in silicium plaats 20 vindt, kan de diepte van de verkregen 11+ P-overgangen in het silicium (voorbij het platina silicide) niet meer bedragen dan 10 nm of minder.
Ook kunnen de 3S+ gebieden 10.1 en 10.2 tijdens een eerdere faze van de'vervaardiging· worden gevormd, bijvoorbeeld door middel van gebruikelijke technieken, zoals ionenimplantatie en diffusie van donorver-25 ontreinigingen onder gebruikmaking van de polykristallijne laag 13 met zijwandoxyde 1^ als een masker, dat ondoordringbaar is voor deze verontreinigingen.
Gebruikelijke waarden van de parameters, nuttig voor deze platina besehietingsstap zijn : E^ is een gelijkstroomspanning gelijk aan on-30 geveer 1000 V, en Eg is· een hoogfrequente spanning in het bereik van gewoonlijk ongeveer 500 - 1000 V van piek-tot-piek bij een frequentie van ongeveer 13 MHz. Het hoogfrequente vermogen is gewoonlijk ongeveer 20 -100 ¥ voor een kathode 31 van enkele centimeters in diameter. De frequentie en amplitude van Eg regelen de verwijderingssnelheid van platina 35 en platina silicide tijdens het beschieten. Het feit, dat de verwijderingssnelheid van platina zodoende ongeveer twee- of meermaal die van platina silicide is gemaakt, heeft de neiging de nettoverwijdering te 8101902 » i - 7 - verzekeren van metallisch platina, dat in eerste instantie aankomt op het vrijliggende oxyde, waarbij de netto blijvende vorming en ophoping van platina silicide plaats vindt op het vrijliggende silicium (onge-acht of dit mono- of polykristallijn is). De temperatuur van het lichaam 5 10 tijdens deze kathodeverstuivïngsbehandeling is gewoonlijk ongeveer 625° C, waarbij de omgevingsdruk van argon gewoonlijk ongeveer 1,33 - 2,67 Pa is.
Ka de vorming van de platina silicide lagen 15, 16 en 17 op de vrijliggende silieium oppervlakken tot een dikte·van gewoonlijk onge-10 veer enkele tientallen nm, wordt het bovenoppervlak van het lichaam 10 op gekozen gebieden bekleed met een isolatielaag 22 (fig. 5) door gebruikelijke af zet-, maskeer, en etstechnieken. Deze laag 22 is gewoonlijk een tetra-ethyl-orthosilicaat met een dikte van bijvoorbeeld ongeveer 500 nm. Door gebruikelijke technieken, wordt dan een metal-15 lisering, zoals aluminium, aangebracht door openingen in de laag 22 tot in aanraking met de platina silicide lagen 15, ló en 17 voor het vormen van de betreffende elektrodenetalliseringscontacten 18, 19 en 21 voor respectievelijk de stuur-, toevoer- en afvoerelektroden van het gerede MOSFET-orgaan 20 (fig. 6).
20 Op te merken is, dat tijdens de werking, een voorspanning voor de achterkant (onderlaag) met een grootte van 2 V of meer wenselijk is voor het voorkomen van kortsluitingen van verschillende organen als gevolg van oppervlakfcekanalen.onder het dikke (veld) oxyde. Dergelijke kanalen kunnen ook worden voorkomen door het gebruiken van een V -25 lichaam 10 (lage K-geleidbaarheid}.
Voor een goede werking van het transistororgaan is het nuttig dat de toevoer- en afvoerelektrodegebieden 10.1 en 10.2 zo ondiep mogelijk zijn, d.w.z. dat de implanteringsbehandeling voor deze gebieden hun diepten onder het oppervlak van het halfgeleiderlichaam moet beper-30 ken tot een waarde van ongeveer enkele tientallen nm, hetgeen kan worden bereikt door het gebruiken van een halfgeleiderlichaamstemperatuur van niet meer dan 500° C tijdens êên vervaardigingsstap volgende op de diffusie van deze K+ gebieden.
Zoals af geheeld in fig. 7 kan het aangroepen van de dunne oxyde-35 laag 12 volledig worden weggelaten, zodat de polykristallijne silicium K-laag 13 direkt in aanraking met het bovenoppervlak van het silicium halfgeleiderlichaam 10 voor het daar zodoende vormen van een PK-over- 8101902 - 8 - gang. Het verkregen orgaan is dus een equivalent van een FET-overgangs-orgaan (JFET). In dit orgaan (fig. J), zijn de H+ gebieden 10.1 en 10.2 met voordeel respectievelijk vervangen door P+ gebieden 31.1 en 31.2, zodat het orgaan een betrekkelijk lage Schottky-keerlaagtoevoerelektro-5 de heeft en een betrekkelijk lage Sehottky-keerlaagafvoerelektrode, bijvoorbeeld een keerlaag van 0,25 V in het geval van platina silicide op - P-silicium. Omgekeerd wordt op dit P-silieium een betrekkelijk hoge . Schottky-keerlaag van ongeveer 0,65 V gevormd door bijvoorbeeld hafnium.
De afstand tussen de afvoer elektrode en de stuurelektrode kan 10 groter worden gemaakt dan die tussen de toevöerelektrode en de stuurelektrode door het verder van de polysiliciumlaag 13 af plaat sen van de elektrode 17, zodat deze elektrode niet direkt fysisch in aanraking is met de oxydelaag 1¼ teneinde een lager driftgebied te verschaffen in de nabijheid van de afvoerelektrode. Aan de andere kant kunnen de P+ gebie-15 den 31.1 of 31.2 (of beide) worden weggelaten in het in fig. T afgebeel-de orgaan. Ook moet ervoor worden gezorgd, dat de diffusie van deze gebieden 31.1 en 31.2 zich niet buiten elk dezer gebieden zijdelings uitstrekt naar de polykristallijne laag 13, omdat anders een ongewenste kortsluiting optreedt van de stuurelektrode naar de toevoerelektrode 20 of de afvoerelektrode (of beide).
Bovendien kan bij het weer weglaten van de dunne oxydelaag 12, een metalen stuurelektrode FET-constructie (MESFET) worden verkregen ~döor: het-uitvoeren'van·dè metaalheschietingsstap (fig. k) gedurende een voldoende lange tijd, zodat de polykristallijne laag 13 volledig is om-25 gezet in metaalsilicide. In een dergelijk geval is het van voordeel aan betrekkelijk hoog Schottky-keerlaagmetaal te gebruiken, zoals hafnium voor de P-siliciumlaag 10,5 (platina voor H-silicium), bij voorkeur samen met een paar plaatseljjk gediffundeerde P+ gebieden in plaats van de plaatselijke N+ gebieden 10.1 en 10.2 in de P-siliciumlaag 10.5 30 (of de plaatselijke N+gebieden 10.1 en 10,2 aan te houden maar in een epitaxiale U-laag in plaats van de P-laag 10.5. De plaatselijk gediffundeerde gebieden kunnen weer worden weggelaten (in het bijzonder bij het toevoerelektrodegebied), waardoor de toevoer- of de afvoerelektrode van de Schottky-keerlaagsoort kan zijn.
35 In plaats van het doen aangroeien van de epitaxiale P-laag 10.5» kan het bovenoppervlak van de oorspronkelijke ff -halfgeleiderondergrond 9 worden behandeld met een overmaat ontvangende elekbrodeverontreinigin- 81019 02 - 9 - _— ^ g gen. Deze // -ondergrond 9 "bevat ongeveer 10 overmaatsignificante . . . 3 ontvangende elektrodeverontreinigmgen per cm . In een uitsluitend ter verduidelijking dienend voorbeeld worden op het bovenoppervlak van de .**—·-* oorspronkelijke /- -ondergrond 9 opeenvolgend een 35 nm thermisch aan-5 gegroeide laag met silicium dioxyde en een 120 nm laag met silicium nitride gevormd. Onder gebruikmaking van een foto- of röntgen- of elektronen-bundel-weerstandsmateriaal als een masker, wordt de silicium nitridelaag Verwijderd uit'de gebieden, waar het dikke isolatie-oxyde moet worden gevormd, d.w.z. dat de nitridelaag alleen wordt verwijderd in het com-10 plement van de elektrode (stuur- en toevoer- en afvoerelektroden) gebieden. Onder het op zijn plaats laten van de weerstand als een ondoordringbaar masker tegen ionenimplantering, wordt een kanaalstop gevormd door het implanteren van boriumionen met gewoonlijk ongeveer 100 keV tot een dosering van gewoonlijk 10 - 10 per cm in het complement van de 15 elektrodegebieden. Dan wordt het we er s t andsmat er iaal verwijderd, waarbij de nitridelaag cp zijn plaats wordt gelaten, en wordt een dikke 900 nm veldoxydelaag thermisch aangegroeid in de veldoxydegebieden (complement van de elektrodegebieden), waarbij het bovenste gedeelte van de nitridelaag in de elektrodegebieden wordt omgezet in een oxynitri-20 delaag. Vervolgens worden onder het opeenvolgend gebruikmaken van ets-oplossingen van gebufferd fluoorwaterstofzuur en fosforzuur, respectievelijk de oxynitride- en nitridelagen opeenvolgend verwijderd uit de elektrodegebieden, waarbij slechts een klein gedeelte van de oxydelaag daardoor wordt verwijderd uit de dikke veldoxydelaag. Dan produceert 25 thermisch aangroeien een totaal van 300 nm silicium dioxyde in de elektrodegebieden, en een totaal van ongeveer 950 nm silicium dioxyde in het veldoxydegebied. Vervolgens wordt al het oxyde in de elektrodegebieden verwijderd door het etsen van gebufferd fluoorwaterstofzuur, waarbij de veldoxydedikte wordt verminderd tot ongeveer 650 nm. Dan produceert een 30 volgende thermische aangroeistap een laag siliciumdioxyde in de elektrodegebieden met een dikte in het bereik van ongeveer 10-50 nm, gewoonlijk 12,5 nm. Vervolgens worden boriumionen geïmplanteerd met 35 keV energie, voldoende voor het doordringen tot het onderliggende silicium in alleen de elektrodegebieden, tot een dosering van 2x10 boriumionen 2 35 per cm teneinde een passende werkingsdrempelspanning te verschaffen in de uiteindelijke transistororganen van de versterkingssoort. Indien organen van de verarmingssoort op bepaalde elektrodegebieden eveneens moeten 8101902 - 10 - worden gevormd, wordt een weerstandsmateriaal aangedacht op deze gebieden, voorafgaande aan de 35 keV borinmionenimplantering. Deze weerstand wordt dan na deze boriumimplantering verwijderd, waarna het oxy-de volledig wordt verwijderd uit alle elektrodegebieden (een klein ge-5 deelte van de veldoxydegedeelten), en tenslotte de oxydelaag 12 (fig. 1) thermisch wordt aangegroeid. Hoewel de uitvinding is beschreven voor wat betreft bepaalde uitvoeringsvormen, kunnen verschillende wijzi-Jgingen' wördéh' aangedacht ’ zonder het kader van de’uitvinding te verlaten.
De halfgeleiderondergrond 9 kan bijvoorbeeld van de ν' -soort zijn 10 (lage U-geleidbaarheid) in plaats van de ΊΓ -soort. Bovendien kan N- en P-geleidbaarheid op alle plaatsen in alle hiervoorbescdeven organen onderling worden verwisseld.
In plaats van fluoride-ionen te gebruiken voor het verwijderen van het oxyde (fig. 3)s kannen andere ionen, zoals argon worden gebruikt, 15 d.w. z. dat een chemisch reactief of niet-reactief ionenetsen kan worden gebruikt voor de oxydeverwijderstap. Bovendien kunnen in plaats van platina, andere overgangsmetalen worden gebruikt, zoals.cobalt, hafnium, titaan of tantalium bijvoorbeeld, die elk een metaalsilicide vormen, dat geschikt is voor een Schottky-keerlaag op silicium. Bovendien kan ook het 20 N+ gebied 10.1 of 10.2 (of beide) worden weggelaten uit het in fig. 6 weergegeven orgaan voor het zodoende vormen van een Schottky-keerlaag-toevoerelektrode of -afvoerelektrode (of beide) in een MOSFET-construc-·- tie.· In plaats-van het door kathodeverstuiven vormen van het platina-silieide, kan eerst platina zelf over het gehele oppervlak worden opge-25 dampt en dan in platina silieide worden omgezet door middel van een temperatuur "vastnagel” behandeling, gewoonlijk van ongeveer UOO - 650° C gedurende gewoonlijk ongeveer 2-6 minuten, waarbij platina, dat als zodanig overblijft, of het oxyde vervolgens kan worden verwijderd door het etsen van heet koningswater.
30 Zoals- weergegeven in fig. 8 - 13, kan een MQSFET-orgaan 20 (fig. 13) met een kort kanaal worden vervaardigd op een bovenste hoofdoppervlak van een P-oppervlaktegehied 110 (N-MOS-t echnologie). Zoals aangeduid in fig. 8, wordt dit P-gebied 110 in eerste instantie voorbereid met een significante verontreinigingsstimulatie voor het yerschaf-35 fen van passende elektrische geleidbaarheden bij de betreffende tussenvlakken van het P-gebied 110 met een betrekkelijk dikke veldoxydelaag 111 en een betrekkelijk dunne stuur el ektrode-oxydelaag 112. Een laag 113 8101902 - 11 - (fig. 8) van polylaristallijnsilicium ("polysilicium") wordt dan afgezet over de veld- en stuurelektrode-oxydelagen 111 en 112 tot een dikte van gewoonlijk in het bereik van ongeveer 350 - 500 nm. Deze polysilicium-laag 113 wordt met voordeel gestimuleerd met significante donorveront-5 reinigingen, zoals arseen of fosfor, in bet bijzonder in de gebieden, die over de uiteindelijke transistororganen heen liggen, en in onderlinge verbindingsgebieden teneinde de elektrische geleidbaarheid te ver- ...... ·- .--‘groten/ran· de polysilicium tot' een waardenberëik van gewoonlijk ongé- ‘ veer 10 - 100 ohmcm, geschikt voor een stuur elektrode in gebieden, die 10 over het stuurelektrode-oxyde heen liggen, vaar de polysiliciumlaag werkzaam is als een stuurelektrode, waarbij deze geleidbaarheid tegelijkertijd geschikt is voor elektrisch geleidende onderlinge verbindingen in gebieden, die over het veldoxyde heen liggen, waar de polysiliciumlaag werkzaam is als een elektrische onderlinge verbinding (fig. 13). Dan 15 vordt een silicium dioxydemaskeerlaag 11U, gewoonlijk met een dikte in het bereik van ongeveer 100 - 200 nm, afgezet op het vrijliggende oppervlak van de polysiliciumlaag door een gebruikelijke behandeling, zoals oxydatie in een droge atmosfeer. Door het gebruikelijk fotoveerstand-of elektronenbundel- of röntgenlithografisch maskeren en etsen, worden 20 de oxydelaag lik en de polysiliciumlaag 113 verwijderd behalve op plaatsen waar een polysiliciumstuurelektrodelaag 13 op het stuurelektrc-de-oxyde 112 en een polysiliciumverbindingslaag 23 op het veldoxyde 11 .. worden gewenst (fig. 9). Deze stuurelektrodelaag 13 wordt dus op zijn bovenoppervlak bekleed met een silicium dioxyde stuurelektrodemaskeer-25 laag 11k1. Op dezelfde wijze wordt de polysiliciumverbindingslaag 123 op zijn bovenoppervlak bekleed met een silicium dioxyde maskeerlaag 12k1.
De breedte van de stuurelektrodelaag 113 in het bijzonder behoeft niet meer te zijn dan 0,8 yum voor organen met een kort kanaal.
Vervolgens worden door thermische oxydatie (fig. 10) de zijwan-30 den van de polysiliciumlagen 113 en 123 bekleed met respectievelijk een thermisch aangegroeide zijvandstuurelektrode-oxydelaag 115 en een zij-vandverbindingsoxydelaag 125. Gewoonlijk is de dikte van deze oxydelagen 115 en 125 in het bereik van ongeveer 20 - 50 nm. Gelijktijdig met het aangroeien van de oxydelaag 115 en 125, nemen de betreffende dikten van 35 de oxydelagen 11¾1 en 124*, alsmede van de.veldoxydelaag 11, alle enigszins toe als gevolg van de betreffende gelijktijdige thermische oxydatie van de onderliggende silicium of polysilicium. In het geval dat de 8101902 i* ·ν - 12 - . lengte van de polysiliciumlaag 113 kleiner is dan wenselijk voor het bepalen van de lengte van de stuurelektrode, kan een iets dikkere oxyde-laag worden afgezet op de zijwanden van de polysilicium, zoals door plasma-afzetting of het onder lage druk chemisch opdampen, zodat het ver-5 kregen dikkere zijwandoxyde dan een langer masker levert tegen het daarop volgend diffunderen van toevoer- en afvoerelektrodeverontreinigingen voor het. zodoende verminderen van het te weinig diffunderen van veront-' ’· ' r •'reinigingen "ih het ‘stUur él ektrodégebiëcl' éh het'düs'vér grot en van’dë af-: stand van de toevoerelektrode naar de afvoerelektrode, zoals in een der-10 gelijk geval gewenst is.
Vervolgens (fig. 11) wordt het bovenoppervlak van het lichaam 110 blootgesteld aan een anisotropisch etsen van de oxydelagen, waardoor de zijwandoxyden 115 en 125 in hoofdzaak in tact blijven en de oxydelagen 11M en 12¾1 in dikte worden verminderd teneinde de oxydelagen 15· 11¾ en 12¾ te worden, en waarbij de stuurelektrode-oxydelaag 112 alleen in het stuurelektrodegebied blijft, dat onder de polysiliciumlaag 113 ligt plus het zijwandoxyde 115, en de stuur elektrode-oxydelaag 112 volledig wordt verwijderd in de gebieden tussen het zijwandoxyde 115 en het veldoxyde 111, d.w-.z. in de gebieden van de uiteindelijke toevoer-20 en afyoerelektrode. De chemisch reactieve kathodisch verstuivingsetsεπί kat hodisch terugverstuiven) behandeling onder gebruikmaking van fluoride-ionen in een door CHF^ geproduceerd plasma, zoals hiervoor beschreven, .... .. .. kan worden toegepast voor dit anisotropisch etsen-van de oxydelagen. Deze kathodische terugverstuivingsbehandeling kan worden beëindigd wanneer het 25 oppervlak van het siliciumlichaam 110 in de toevoer- en afvoerelektrode-gebieden is blootgelegd of een korte tijd daarna, zodat enig oxyde nog overblijft in de lagen 11¾ en 12^ die het bovenoppervlak bedekken van de polysilicium elektrödelagen 113 en 123. Omdat de dikte van het maskeeroxyde 11¾1 aanzienlijk groter is dan die van het stuurelektrode-30 oxyde 112, is dus een aanzienlijke marge aanwezig teneinde het de over-blijveMe oxydelagen 11¾ en 12¾ mogelijk te maken een voldoende dikte te hebben, gewoonlijk van ongeveer 100 nm, voor het voorkomen van de vorming van silicide op de stuurelektrode 113,
Vervolgens wordt een donorverontreiniging door bijvoorbeeld ionen-35 implantering en diffusie in de toevoer- en afvoerelektrodegebieden gevoerd voor het vormen van gediffundeerde toevoer- en afvoerelektrodegebieden 110.1 en 110.2 (fig. 12), in een vlak met het oppervlak van het 8101902 5 > - 13 - siliciumlichaam. Een dosering ran arseen wordt "bij voor "beeld geïmplanteerd met ongeveer 30 keV en gediffundeerd tot een concentratie van 19 20 gewoonlijk in het "bereik van ongeveer 10-10 verontreinigingen per em^. De uitdrukking ''gediffundeerd" betekent in dit verband een 5 willekeurige thermische diffusiestap gelijktijdig met of volgende op de stap van het implanteren van verontreinigingen. Dan wordt het bovenoppervlak van het lichaam 110 onderworpen aan een beschieting met een "·" "' metaal, zoals titaan, hetgeen metaalsilicidelagen'116, 117"vormt, gewoon- .
lijk met een dikte van enkele tientallen nm, op de vrijliggende gedeel-10 ten van het silicium. Het metaal, dat na het beschieten achterblijft op het oppervlak van de oxydegebieden, wordt verwijderd door etsen, waarbij titaan bijvoorbeeld kan worden geëtst met etheen-diamine-tetra-azijnzuur (EDTA). Dit etsen laat echter de metaalsilicidelagen 116, 117 in tact. De hoeveelheid metaal, afgezet op het oxyde, kan tot 15 een minimum worden beperkt door een passende instelling van de verschillende parameters van de metaalbeschieting, zoals hiervoor beschreven.
Vervolgens wordt het bovenoppervlak van het lichaam 110 cp gekozen gebieden bekleed door gebruikelijke afzet-, maskeer- en etstechnieken met een isolerende laag 122, zoals tetra-ethyl-orthosilieaat, 20 gewoonlijk met een dikte in het bereik van ongeveer 0,5-1 ƒ urn. Door andere gebruikelijke technieken wordt dan een metallisering aangebracht in aanraking met de metaalsilicidelagen 116 en 11J teneinde de betref-fende elektrodeaetalliseringscontacten 119 en 121 te vormen voor de toevoer- en de afvoerelektrode. Tegelijkertijd wordt deze metallisering 25 ook aangebracht tot in aanraking met de polysilieiumlagen 113 en 123 door openingen in de isolatielaag 122 teneinde elekfcrodemetalliserings-contacten 118 en 128 te vormen voor de stuurelektrode en de onderlinge verbindingen. Het is duidelijk, dat een verminderde parasitaire zijdelingse weerstand in de ondiepe toevoerelektrode 110.1 en de on-30 diepe afvoerelektrode 110.2 wordt verschaft door de metaalsilicidelagen 11Ó en 11J, en dat ook een verminderde parasitaire capaciteit als overlapping van de stuurelektrode het gevolg is, in vergelijking met gebruikelijker werkwijzen.
In plaats van titaan kunnen bijvoorbeeld andere overgangsme-35 talen worden gebruikt, die siliciden vormen, zoals cobalt of platina of tantalium. Titaan of cobalt verdient echter de voorkeur, doordat deze metalen in silicium diffunderen en dus gemakkelijker een gewenst contact met de gestimuleerde polysilieiumlagen vormen.
8101902
Claims (9)
1. Werkwijze voor het maken van transistororganen in een halfge-leiderlichaam van silicium, waarbij elk orgaan tijdens een faze van de vervaardiging daarvan wordt voorzien van een stuurelektrode van poly-kristallijn silicium, van een toevoerelektrodelaagcontact en van een 5 afvoerelektrodelaagcontact, met het kenmerk, dat de zijranden van de : . .·· stuurelektrode. (.13)-van. polykristallij.n silicium worden··bekleed met- ··.·: een silicium dioxydelaag (lU), waarbij de toevoer- en afvoerelektrode-contacten gelijktijdig worden gevormd door beschieting van het lichaam' (10) met een overgangsmetaal, dat een silicide kan worden, waarbij het 10 lichaam wordt onderworpen aan een aangelegde spanning (Eg, fig. ^) met een zodanige sterkte en frequentie, dat in beginsel geen metaal of silicide zich ophoopt op de silicium dioxydebekleding, en dat een silicide van het metaal wordt geproduceerd tijdens deze beschieting op een paar vrijliggende gebieden (10.1, 10.2) op een hoofdoppervlak van het 15 lichaam voor het vormen van de toevoer- en afvoerelektrodecontacten (16, 17), die op een nauwkeurige afstand liggen van de stuurelektrode.
2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat een bovenoppervlak van de stuurelektrode van polykristallijn silicium wordt blootgesteld aan de beschieting, waarbij de elektrische spanning een 20 zodanige sterkte en frequentie heeft, dat een silicide van het metaal .wordt gevormd op het. oppervlak van polykristallijn silicium voor het vormen van het stuurelektrodecontact (15).
3. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat tijdens de beschieting in beginsel geen silicide zich ophoopt op een vrijliggend 25 oppervlak van een oxydegebied (11), dat elk orgaan isoleert van zijn buren in een aantal organen. k. Werkwijze volgens conclusie 2 gekenmerkt door het door etsen verwijderen van metaal, dat is opgehoopt op de silicium dioxydebekleding (1 k).
5. Werkwijze volgens conclusie ^ met het kenmerk, dat het metaal bestaat uit platina, hafnium, cobalt, tantalium of titaan.
6. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat een oxyde- isolatielaag met een grotere dikte dan de eerste silicium dioxydelaag wordt gebed in een tweede, afzonderlijk gedeelte van het hoofdopper-35 vlak van het silieiumlichaam voorafgaande aan de stap van het onder- 8101902 ..... - 15 - werpen, van het lichaam aan de beschieting met metaal, -waardoor op geen enkel gedeelte van de oxyde-isolatielaag metaal silicide wordt gevormd. 7. 'Werkwijze volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat het metaal kathodisch wordt verstoven van een elektrode (31) op afstand van het 5 lichaam (10), waarbij een gelijkstroomspanning van ongeveer 1000 V aan de elektrode wordt gelegd, en een hoogfrequent vermogen van 20 - 100 W, 500 - 1000 V van piek-tot-piek en een frequentie van ongeveer 13 MHz ' ' ' Tfc>rdt:gelégd' aan het lichaam.' ‘f"" ’’ ” " "
8. Werkwijze volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de ruimte 10 tussen de elektrode (31) en het lichaam argon bevat onder druk van ongeveer 1,33 -2,67 Pa.
9. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het hoofdoppervlak van het lichaam (10, 110) evenals de zijranden van de polykristal-lijne silicium stuurelektrode wordt bekleed met een silicium dioxyde- 15 laag, waarbij de stap wordt uitgevoerd van het anisotropisch etsen van de silicium dioxydelaag in een richting evenwijdig aan de zijranden en loodrecht op het hoofdoppervlak gedurende een tijd, die voldoende is voor het volledig verwijderen van de vrijliggende silicium dioxydelaag over het hoofdoppervlak heen, maar niet voldoende voor het verwijderen 20 van de silicium dioxydelaag vanaf de zijranden van de stuurelektrode.
10. Werkwijze volgens conclusie 9 met het kenmerk, dat het bovenoppervlak van de stuurelektrode van polykrisuallijn silicium wordt bedekt met een laag silicium dioxyde, welke laag een eerste silicium dioxydelaag (ll4l) vormt, waarbij de silicium dioxydelaag op de zij- 25 rand van de stuurelektrode een tweede silicium dioxydelaag (115) vormt, de silicium dioxydelaag op het hoofdoppervlak van het lichaam een derde silicium dioxydelaag (112) vormt, en de etsduur voldoende is voor het volledig verwijderen van de derde oxydelaag maar niet de eerste en tweede oxydelagen.
11. Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat een eerste gedeelte van de eerste silicium dioxydelaag (11U1) wordt gevormd door een eerste, thermische oxyde-aangroeistap voorafgaande aan het vormen van de overige dikte van de eerste silicium dioxydelaag door een tweede thermische aangroeistap, gedurende welke de gehele dikte van de tweede 35 silicium dioxydelaag (115) wordt gevormd. 8101902
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14112180A | 1980-04-17 | 1980-04-17 | |
| US06/141,120 US4343082A (en) | 1980-04-17 | 1980-04-17 | Method of making contact electrodes to silicon gate, and source and drain regions, of a semiconductor device |
| US14112180 | 1980-04-17 | ||
| US14112080 | 1980-04-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8101902A true NL8101902A (nl) | 1981-11-16 |
Family
ID=26838805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8101902A NL8101902A (nl) | 1980-04-17 | 1981-04-16 | Veld-effect-transistoren met een kort kanaal. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3115596A1 (nl) |
| FR (1) | FR2481005A1 (nl) |
| GB (1) | GB2074374B (nl) |
| IT (1) | IT1135748B (nl) |
| NL (1) | NL8101902A (nl) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1197926A (en) * | 1981-12-16 | 1985-12-10 | William D. Ryden | Zero drain overlap and self-aligned contacts and contact methods for mod devices |
| DE3211761A1 (de) * | 1982-03-30 | 1983-10-06 | Siemens Ag | Verfahren zum herstellen von integrierten mos-feldeffekttransistorschaltungen in siliziumgate-technologie mit silizid beschichteten diffusionsgebieten als niederohmige leiterbahnen |
| FR2525029A1 (fr) * | 1982-04-08 | 1983-10-14 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'isolation d'une ligne conductrice dans un circuit integre et procede de fabrication d'un transistor mos utilisant un tel procede d'isolation |
| US4485550A (en) * | 1982-07-23 | 1984-12-04 | At&T Bell Laboratories | Fabrication of schottky-barrier MOS FETs |
| JPS59106172A (ja) * | 1982-12-07 | 1984-06-19 | インタ−ナシヨナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−シヨン | 電界効果トランジスタの製造方法 |
| JPS59210642A (ja) * | 1983-05-16 | 1984-11-29 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US4453306A (en) * | 1983-05-27 | 1984-06-12 | At&T Bell Laboratories | Fabrication of FETs |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4141022A (en) * | 1977-09-12 | 1979-02-20 | Signetics Corporation | Refractory metal contacts for IGFETS |
-
1981
- 1981-04-13 FR FR8107374A patent/FR2481005A1/fr active Granted
- 1981-04-16 GB GB8112047A patent/GB2074374B/en not_active Expired
- 1981-04-16 IT IT21239/81A patent/IT1135748B/it active
- 1981-04-16 NL NL8101902A patent/NL8101902A/nl not_active Application Discontinuation
- 1981-04-16 DE DE19813115596 patent/DE3115596A1/de active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2481005B1 (nl) | 1983-10-21 |
| GB2074374B (en) | 1984-04-26 |
| DE3115596A1 (de) | 1982-04-01 |
| GB2074374A (en) | 1981-10-28 |
| IT8121239A0 (it) | 1981-04-16 |
| FR2481005A1 (fr) | 1981-10-23 |
| IT1135748B (it) | 1986-08-27 |
| DE3115596C2 (nl) | 1988-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4343082A (en) | Method of making contact electrodes to silicon gate, and source and drain regions, of a semiconductor device | |
| US4384301A (en) | High performance submicron metal-oxide-semiconductor field effect transistor device structure | |
| JP2917922B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US5912492A (en) | Integrated circuit structure incorporating a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) having improved hot carrier immunity | |
| US6017823A (en) | Method of forming a MOS field effect transistor with improved gate side wall insulation films | |
| US20060054970A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| US4212684A (en) | CISFET Processing including simultaneous doping of silicon components and FET channels | |
| US4598461A (en) | Methods of making self-aligned power MOSFET with integral source-base short | |
| JPS5814068B2 (ja) | 自動的に位置合せされたド−ピング領域を形成する方法 | |
| WO2007001988A2 (en) | Structure and method for forming laterally extending dielectric layer in a trench-gate fet | |
| US4402128A (en) | Method of forming closely spaced lines or contacts in semiconductor devices | |
| KR20030007675A (ko) | 전계 효과 트랜지스터 구조체 및 제조 방법 | |
| USRE32613E (en) | Method of making contact electrodes to silicon gate, and source and drain regions, of a semiconductor device | |
| JPH0622240B2 (ja) | バイポーラ・トランジスタ・デバイスの製造方法 | |
| NL8101902A (nl) | Veld-effect-transistoren met een kort kanaal. | |
| JPS6046831B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US5314833A (en) | Method of manufacturing GaAs metal semiconductor field effect transistor | |
| JP2002026323A (ja) | トレンチ底部に厚いポリシリコン絶縁層を有するトレンチゲート型ｍｉｓデバイスの製造方法 | |
| US6373108B1 (en) | Semiconductor device having reduced sheet resistance of source/drain regions | |
| US4268952A (en) | Method for fabricating self-aligned high resolution non planar devices employing low resolution registration | |
| JPS6326553B2 (nl) | ||
| JPH0640549B2 (ja) | Ｍｏｓ半導体装置の製造方法 | |
| JPS627165A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| EP0201713A1 (en) | Method of making a FET gate by angled evaporation | |
| JPS6041876B2 (ja) | 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| BV | The patent application has lapsed |