DE4447149B4 - Vollständig eingeebneter Feldeffekttransistor und Verfahren an dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Feldeffekttransistor, enthaltend:
ein Halbleitersubstrat (21),
erste und zweite leicht dotierte Drain-Bereiche (22), die separat auf dem Halbleitersubstrat (21) ausgebildet sind,
Source und Drain (23), die auf den ersten und zweiten leicht dotierten Drain-Bereichen (22) ausgebildet sind,
eine Isolierschicht (24), die auf einer Seitenwand und einer Oberfläche von Source und Drain (23) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Gate (26), das zwischen Source und Drain (23) ausgebildet ist, an seinem Rand in der Nähe des Substrats (21) einen vorstehenden Abschnitt in Richtung Source und Drain aufweist und
eine Gate-Isolierschicht (25) zwischen Source und Gate (26) sowie zwischen Drain und Gate (26) ausgebildet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Feldeffekttransistor und bezieht sich insbesondere auf einen Transistor dieser Art, der in der Lage ist, Parasitärkapazitäten zwischen Gate und Source und zwischen Gate und Drain zu vermindern, und bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Feldeffekttransistors.
  • Aus der US 5,270,257 ist ein Trenchtransistor auf einem Halbleitersubstrat bekannt. Ebenso ist aus der US 5,108,937 ein Verfahren zum Herstellen eines Feldeffekttransistors in Trenchform bekannt.
  • Bei der Herstellung hochintegrierter Halbleitervorrichtungen (VLSI-Vorrichtungen) ist es notwendig, die Topologie der Vorrichtung, beispielsweise eines Transistors, die auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats erzeugt wird, zu vermindern.
  • Der konventionelle, vollständig eingeebnete Transistor wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
  • 1 ist eine Querschnittsdarstellung des vollständig eingeebneten Transistors, bestehend aus einem Silziumsubstrat 1, einem leicht dotierten Drain-Bereich (LDD) 2, einem Source/Drain-Bereich 3, einer Gateoxidschicht 5 und einer polykristallinen Siliziumschicht 6, die als Drain-Elektrode verwendet wird.
  • Source/Drain-Bereich 3 und Gate sind auf dem Siliziumsubstrat 1 eingeebnet, wie 1 zeigt, um dadurch die Tiefe der Verbindung ohne zusätzlichen Einebnungsschritt wesentlich zu steigern, um einen Kurzschlusskanaleffekt des Transistors herabzusetzen.
  • Der vorbeschriebene Transistor weist jedoch erhebliche Parasitärkapazitäten zwischen Gate und Source und zwischen Gate und Drain auf, wodurch die Betriebsfrequenz der Vorrichtung herabgesetzt wird.
  • Angesichts dieses Problems liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen vollständig eingeebneten, Transistor anzugeben, der verminderte Parasitärkapazitäten zwischen Gate und Source sowie zwischen Gate und Drain aufweist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird bezüglich des Transistors durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale, bezüglich des Verfahrens durch die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der vom Anspruch 2 abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine Querschnittsdarstellung eines konventionellen, vollständig eingeebneten Transistors;
  • 2 eine Querschnittsdarstellung eines vollständig eingeebneten Transistors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 3A bis 3D Querschnittsdarstellungen zur Erleichterung des Verständnisses der Schritte des Herstellungsverfahrens des vollständig eingeebneten, Transistors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 2 und 3A bis 3D erläutert.
  • Der Transistor gemäß 2 hat einen Aufbau, bei dem ein leicht dotierter Drainbereich (LDD) 22 und ein Source/Drain-Bereich 23 auf einem Siliziumsubstrat 21 in einem vorbestimmten Muster ausgebildet und aufgebaut sind. Eine dicke Isolierschicht 24 ist auf dem LDD-Bereich 22 und dem Source/Drain-Bereich 23 ausgebildet. Ein Gate 26 ist in den Source/Drain-Bereich 23 eingelassen, und eine Gate-Isolierschicht 25 befindet sich zwischen Source und Gate und zwischen Drain und Gate, um das Gate von Source und Drain zu isolieren.
  • Da in diesem Falle die Isolierschicht 24 auf vorbestimmten Bereichen des LDD-Bereichs 22 dick ausgebildet ist und der Source/Drain-Bereich 23 für den dünnen Bereich der Gate-Isolierschicht 24 einen Ausgleich schafft, um das Isoliervermögen zu steigern, kann die Parasitärkapazität zwischen Gate und Drain vermindert werden.
  • Nachfolgend wird das Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen Transistors erläutert.
  • Zunächst wird, wie in 3A gezeigt, eine Schicht 22, die mit einer leichten Verunreinigungskonzentration (im allgemeinen 1018/cm dotiert ist, auf einem Siliziumsubstrat 21 ausgebildet, um den LDD-Bereich zu bilden. Dann wird eine in hoher Konzentration (im allgemeinen 1020/cm) dotierte Schicht 23' auf der leicht dotierten Schicht 22 ausgebildet, um Source/Drain zu bilden. In diesem Falle sichert der LDD-Bereich eine Zuverlässigkeit heißer Träger.
  • Dann werden, wie in 3B gezeigt, die hoch dotierte Schicht 23' und die leicht dotierte Schicht 22' selektiv geätzt, um Muster des LDD-Bereichs 22 und des Source-Drain-Bereichs 23 auszubilden, so daß ein Teil des Siliziumsubstrats 21, auf dem eine Gate-Elektrode ausgebildet wird, freigelegt wird.
  • Anschließend, wo Niedertemperaturoxidation durch Naßoxidation bei niedriger Temperatur von 800 bis 900°C auf der in 3B gezeigten Struktur ausgeführt wird, wächst eine Oxidschicht für den hoch dotierten Source/Drain-Bereich 23 auf die zwei- bis zehnfache Dicke von der des LDD-Bereichs 22. Anschließend, im Falle selektiver Ätzung nur der Oxidschicht, die auf dem LDD-Bereich 22 und dem Siliziumsubstrat 21 ausgebildet worden ist, erhält man die in 3C gezeigte Struktur, die die dicke Oxidschicht 24 auf dem Sourc/Drain-Bereich 23 aufweist.
  • Schließlich wird eine Gate-Oxidschicht 25 auf der gesamten Struktur ausgebildet, und eine polykristalline Siliziumschicht 26, die als Gate-Elektrode verwendet wird, wird anschließend niedergeschlagen, und dann wird die gesamte Oberfläche der polykristallinen Siliziumschicht 26 abgeätzt, bis sie mit der Oberfläche der Gate-Oxidschicht 25 bündig ist. Das Ergebnis ist ein MOS-Transistor, bei dem Gate und Source/Drain-Bereich vollständig eingeebnet sind, wie in 3D gezeigt.
  • Da gemäß der vorliegenden Erfindung die dicke Oxidschicht zwischen Gate und Source sowie zwischen Gate und Drain vorhanden ist, kann die Parasitärkapazität dazwischen herabgesetzt werden, wodurch die Betriebsfrequenz der Vorrichtung erhöht wird.

Claims (4)

  1. Feldeffekttransistor, enthaltend: ein Halbleitersubstrat (21), erste und zweite leicht dotierte Drain-Bereiche (22), die separat auf dem Halbleitersubstrat (21) ausgebildet sind, Source und Drain (23), die auf den ersten und zweiten leicht dotierten Drain-Bereichen (22) ausgebildet sind, eine Isolierschicht (24), die auf einer Seitenwand und einer Oberfläche von Source und Drain (23) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gate (26), das zwischen Source und Drain (23) ausgebildet ist, an seinem Rand in der Nähe des Substrats (21) einen vorstehenden Abschnitt in Richtung Source und Drain aufweist und eine Gate-Isolierschicht (25) zwischen Source und Gate (26) sowie zwischen Drain und Gate (26) ausgebildet ist.
  2. Verfahren zum Herstellen eines Feldeffekttransistors, umfassend die Schritte: Ausbilden einer leicht dotierten Schicht (22) auf einem Halbleitersubstrat (21), Ausbilden einer hoch dotierten Schicht (23) auf der leicht dotierten Schicht (22), Selektives Ätzen der hochdotierten Schicht (23) und der leicht dotierten Schicht (22), um einen Abschnitt des Halbleitersubstrats (21) freizulegen und um ein Source und ein Drain (23) zu bilden, Ausbilden einer dicken Isolierschicht (24) auf einer Oberfläche und einer Seitenwand von Source und Drain (23), und Ausbilden einer Gate-Isolierschicht (25) auf der gesamten Struktur und Ausbilden einer Gate-Elektrode (26).
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei der die dicke Isolierschicht (25) durch Niedertemperaturoxidation ausgebildet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei der die Niedertemperaturoxidation bei einer Temperatur zwischen 750 und 950 °C ausgeführt wird.
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