DE3235677A1

DE3235677A1 - Feldeffekttransistor des verarmungstyps und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3235677A1
Application number: DE19823235677
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dr. 8011 Eglharting Horninger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-09-27
Filing date: 1982-09-27
Publication date: 1984-03-29
Also published as: FR2533752A1; FR2533752B1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin -und München VPA 82 P 18 5 9

Feldeffekttransistor des Verarmungstyps ¹^d Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Feldeffekttransistor des Yerarmungstyps nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung«

Derartige Transistoren werden beispielsweise als Lastelemente geschaltet und in die Stromzweige von statischen Speicherzellen eingefügt, die als Flip-Flop-Schaltungen aufgebaut sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Feldeffekttransistor der eingangs angedeuteten Art anzugeben, dessen Kanalwiderstand größer ist als der von vergleichbaren Transistoren, ohne daß hierzu aufwendige oder die benötigte Halbleiterfläche vergrößernde Schaltungsmaßnahmen getroffen werden müssen. Das wird erfindungsgemäß durch eine Ausbildung des Feldeffekttransistors nach dem kennzeichnenden Teil des'Patentanspruchs 1 sowie durch Herstellungsverfahren . gemäß den Patentansprüchen 5 oder 6 erreicht.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß das im Kanalbereich vorgesehene Gebiet, welches eine die Grunddotierung des Halbleiterkörpers verstärkende Dotierung (Enhancement-Dotierung) aufweist, den Flächenbedarf des Feldeffekttransistors nicht erhöht und in einfacher Weise, d. h. mittels eines zusätzlichen Dotierungsschrittes und einer Abänderung der Dotierungsmaske eines anderen, unabhängig hiervon erforderlichen Dotierungsschrittes vorgesehen werden kann.

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Die Ansprüche 2 "bis 4 sind auf bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gerichtet, die Ansprüche 5 und 6 auf bevorzugte Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Transistoren.
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Die Erfindung wir nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 den Entwurf eines erfindungsgemäß ausgebildeten Feldeffekttransistors, der als Lastelement geschaltet ist,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig.

1 und
Figuren 4 bis 6 einzelne Yerfahrensschritte bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Transistors, ι

In Fig. 1 ist ein dotierter Halbleiterkörper T dargestellt, der s. B. aus p-leitendem Silizium besteht. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist seine Grenzfläche 1a mit einer Schicht aus elektrisch isolierendem Material, z. B. aus SiOp, bedeckt, die in einen Dünnschichtbereich 2a und einen Dickschichtbereich 2b aufgeteilt ist. Die Grenze zwischen beiden verläuft entlang der Linie 3 in Fig. 1. Für den Fall, daß die genannte Schicht aus SiOp besteht, bezeichnet man 2a auch als Gateoxidschicht, 2b als Feldoxidschicht. Unterhalb von 2b ist der Halbleiterkörper T an seiner Grenzfläche 1a mit einer die Grunddotierung ver-; stärkenden Dotierung, z. B. einer sogenannten Feldimplantation 4, versehen.

In den Halbleiterkörper 1 sind Halbleitergebiete 5 und 6 eingefügt, die entgegengesetzt zur Grunddotierung von 1 dotiert sind. Im vorliegenden Fall sind diese Gebiete also η-leitend. Sie sind in Fig. 1 der besseren Übersicht wegen schraffiert dargestellt. 5*und 6 bilden das Draingebiet und das Sourcegebiet eines Feldeffekttransistors, wobei eine Verlängerung 5a des Draingebietes als eine in

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1 eingefügte Zuleitung aufgefaßt werden kann. Der Bereich 2a der Isolierschicht ist mit einem rechteckförmigen Kontaktloch 7 versehen, dessen Tertikaie Abmessung in 3?ig. 1 mit a "bezeichnet ist. Auf dem Bereich 2a ist eine G-ateelektrode 8 angeordnet, die aus polykristallinem Silizium besteht. Ihre Abmessung in Source-Drain-Richtung ist ein- . schließlich einer das Sourcegebiet kontaktierenden Randzone mit b bezeichnet. Die G-ateelektrode füllt mit dieser Randzone einen Teil des Eontaktloches 7 aus und kontaktiert das Sourcegebiet β, das sich ja bis zum oberen Rand γόη 7 erstreckt. Fig. 3 zeigt deutlicher, daß das Sourcegebiet 6 aus einem ersten Teil 6a besteht, der unterhalb des Eontaktloches 7 liegt, und aus einem zweiten Teil 6b, der sich an den ersten anschließt und unterhalb der Schicht 2a liegt.

Das Eanalgebiet des Feldeffekttransistors liegt zwischen den schraffierten Gebieten 5 und 6 und weist eine Länge c auf (Fig. 1). Es besteht aus zwei seitlichen Teilen 9a und 9b, die η-leitend sind, und einem mittleren, p-leitenden Teil 9c. Dieser letztere trägt nicht zum Stromfluß durch den Kanal bei, so daß sich die wirksame Kanalbreite nur nach den beiden erstgenannten Teilen 9a und 9b berechnet. Damit wird erreicht, daß der Kanalwiderstand des Feldeffekttransistors bzw. des Lastelements wesentlich vergrößert wird,

Fig. 4 zeigt das Ergebnis eines ersten Abschnitts des Herst ellungSTerfahrens für das erfindungsgemäße Lastelement nach Fig« 1. Dargestellt ist ein Halbleiterkörper 1 aus p-leitendem Silizium, der mit einem innerhalb der Linie 3 liegenden Dünnschichtbereich 2a und einem außerhalb τοη 3 liegenden Dickschichtbereich 2b einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt ist. Weiterhin weist der Halbleiterkörper 1 unterhalb τοη 2b eine Feldimplantation auf. Hiervon ausgehend ward mit einem ersten Dotierungsschritt die G-runddotierung interhalb von 2a verstärkt (Enhance-

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ment-Dotierung). Dabei bildet der Dickschiehtbereich 2b eine Dotierungsmaske. Es folgt ein zweiter Dotierungsschritt (Figo 5) mit einem Dotierungsstoff, der eine zu der Grunddotierung entgegengesetzte Leitfähigkeit erzeugt. Dabei wird eine Dotierungsmaske 10 verwendet, die bewirkt, daß innerhalb der gestrichelten Linie 10 die durch den vorherigen Dotierungsschritt erzielte Enhancement-Dotierund nicht beeinflußt wird. Es entstehen die n-leitenden Kanalteile 9a und 9b. Gemäß Fig. 6 folgt das Anbringen des Kontaktloches 7 und ein ganzflächiges Aufbringen einer polykristallinen Siliziumschicht, die stark n-dotiert wird und schließlich mittels an sich bekannter fotolithographischer Schritte gemäß der Linie 11 definiert wird, so daß die Gateelektrode 8 entsteht (Fig. 1)* Bereits während der starken η-Dotierung bildet sich unterhalb des Kontaktloches 7 der erste Teil 6a des Sourcegebietes 6 aus (Fig. 3). Als nächster Schritt erfolgt dann eine ganzflächige starke η-Dotierung, durch die das Draingebiet 5 und der restliche Teil des Sourcegebietes 6 entstehen.

Bei einer anderen Ausführungsform des Lastelements nach Fig. 1 wird anstelle der Dotierungsmaske 10 eine Dotierungsmaske 10' verwendet, die in Fig. 5 strichpunktiert ist. Diese deckt den Kanalbereich einseitig ab, so daß nur ein linksseitiger Kanalteil 9a gebildet wird, dessen Breite dann durch die linke Kante der Maske 10' bestimmt ist, während der rechte Kanalteil 9b entfällt. Hierbei ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Maske 10' (z. B.

mit ihrer rechten Kante) für den gleichen Yerfahrensschritt bei der Herstellung weiterer, auf demselben Halbleiterkörper 1 angeordneter, zu dem betrachteten Lastelement benachbarter Lastelemente herangezogen werden kann.

Der Feldeffekttransistor nach der Erfindung kann auch ohne Kontaktloch 7 ausgebildet sein, wobei das Gate 8 eine Länge c aufweist, wie in Fig. 1 gestrichelt angedeu-

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tet ist. Der Seil 6a des SoureegeMetes entfällt hierbei ■und wird durch, den entsprechend vergrößerten Teil 6b ersetzt, der dann den gesamten in Fig. 1 mit 6 bezeichneten lind schraffierten ZLächenanteil einnimmt.

β Patentansprüche
6 Piguren

Leerseite

Claims

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Patentansprüche

1, !Feldeffekttransistor des Yerarraungstyps, "bestehend aus einem Sourcegebiet und einem Braingebiet, die in einen Halbleiterkörper eines ersten Leitungstyps eingefügt sind •und den zweiten Leitungstyp aufweisen, und aus einer G-ate elektrode, die das Kanalgebiet zwischen dem Sourcegebiet und dem Drainge~biet überdeckt und durch eine dünne elektrisch isolierende Schicht von dem Kanalgebiet getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalgebiet in Source-Drain-Richtung längsgeteilt ist, so daß wenigstens ein erstes Teilgebiet (9a, 9b) vorhanden ist, das einen zu dem Leitungstyp des Halbleiterkörpers (1) entgegengesetzten leitungstyp aufweist, und daneben ein zweites !eilgebiet (9c), das denselben Leitungstyp wie der Halbleiterkörper (1) besitzt.

2ο Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwei an den seitlichen Rändern des Kanalgebiets liegende erste Teilgebiete (9a, 9b) Torgesehen sind, die durch ein zweites Teilgebiet (9c) voneinander getrennt sind.

3· Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalgebiet in ein erstes und ein zweites Teilgebiet aufgeteilt ist.

4. Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Sourcegebietes (6) ein Kontaktloch (7) in der dünnen elektrisch isolierenden Schicht vorgesehen ist, das wenigstens teilweise von der G-ateelektrode (8) ausgefüllt wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß auf e'.nem mit einer G-runddotierung versehe-

BAD ORIGINAL

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neu Halbleiterkörper (1) an einer Grenzfläche■(1a) eine aus einem Dünnschichtbereich. (2a) und einem Dickschichtbereich (2b) bestehende elektrisch isolierende Schicht aufgebracht wird, wobei der Dünnschichtbereich (2a) einen streifenartigen !eil aufweist, daß eine erste ganzflächige Dotierung mit einem Dotierstoff, der eine der G-runddotierung entsprechende,erste Leitfähigkeit erzeugt, vorgenommen wird, daß anschließend eine zweite Dotierung mit einem Dotierstoff, der eine zweite Leitfähigkeit erzeugt, Torgenommen wird, wobei eine Dotierungsmaske (10) verwendet wird, die einen in Längsrichtung verlaufenden Teilbereich des streifenartigen Teils des Dünnschichtbereiches (2a) abdeckt, daß eine Schicht aus polykristallinem Silizium ganzflächig aufgebracht und mit einem Dotierstoff stärkt dotiert wird, daß aus der letztgenannten Schicht mittels fotolitographischer Schritte oberhalb des streifenartigen Teils (2a) die Gateelektrode definiert wird und daß schließlich eine ganzflächige Dotierung mit einem die zweite Leitfähigkeit erzeugenden Dotierstoff zur BiI-dung des Source- und Draingebietes (5 und 6) erfolgte

6. Verfahren nach Anspruch 5 zur Herstellung eines Feldeffekttransistors nach .Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß nach der zweiten Dotierung ein Kontaktloch (7) in dem streifenartigen Teil des Dünnschichtbereiches (2a) vorgesehen wird und daß die starke Dotierung der polykristallinen Schicht mit einem Dotierstoff vorgenommen wird, der die zweite Leitfähigkeit erzeugt.