JPS62156874A - Mosトランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

Mosトランジスタおよびその製造方法

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JPS62156874A
JPS62156874A JP30109886A JP30109886A JPS62156874A JP S62156874 A JPS62156874 A JP S62156874A JP 30109886 A JP30109886 A JP 30109886A JP 30109886 A JP30109886 A JP 30109886A JP S62156874 A JPS62156874 A JP S62156874A
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layer
insulating layer
conductive layer
drain
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JP30109886A
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ヘルムート、クローゼ
ハンスクリスチアン、シヤーバー
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Siemens AG
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep 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
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66568Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66606Lateral single gate silicon transistors with final source and drain contacts formation strictly before final or dummy gate formation, e.g. contact first technology
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    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、構造化された導電層から拡散によって半導体
基板内に生じさせられたソース/ドレインゾーンと、絶
縁層によって基板から絶縁されてソース/ドレインゾー
ン間にあるチャネルゾーン上に配置されたゲート電極と
を備えた高集積回路のだ608トランジスタおよびその
製造方法に関する。
〔従来の技術〕
かかるMOSトランジスタおよびその製造方法は1例え
ば[アイ・ビー・エム・テクニカル・ディスクロージュ
ア・ブレティン(IBM Techni−cal Di
sclosure Bulletin ) Vo 1.
23. A4、 April 1981 Jの第519
0〜5193Mから推定することができる。このトラン
ジスタ構造の場合には側面酸化物によってゲート電極か
ら分離されているソース/ドレイン接触部がゲー)[極
へ自動的に合うように構成されている。それによって、
集積回路におけるデバイスの集積密度を著しく高めるこ
とができる。
高い集積密度で高いスイッチング速度を有するデバイス
にとって、寄生の導体静電容量の外にトランジスタにお
Cする寄生静電容量自体も大きな役割を果たす。という
のは、それらの静電容量は到達可能なゲート走行時間を
制限するからである。
トランジスタゲート下部の領域における高ドーピングさ
れたソース/ドレインゾーンの側面の拡散はゲートと拡
散領域との間のいわゆるミラー静電容量の著しい上昇を
もたらす。
高いミラー静電容量を避けるために、MOSトランジス
タの製造方法において、リソグラフィー(:て定められ
たゲート長を酸化物橋絡部(スペーサ)により高めるこ
とは公知である。この酸化物橋絡部はソース/ドレイン
ゾーンの移植時におけるマークとして役立つ。かかる方
法は、例えば[アイ・イー・イー・イー・トランザクシ
ョンズ・オン・エレクトロン・デパイセズ(IEEET
rans、Hlectr、Dav、 ) ED −29
(1982) Jの第590〜5967ji4における
ツアy (Tsang )氏らの論文から推測すること
ができる。これにおいて、有効チャネル長は、理想の場
合、使用リソグラフィーの最小構造に等しい。より小さ
なゲート長にとっては、ミラー静電容量がゲート電橋下
におけるソース/ドレインゾーンの下方拡散により強く
増大するか、またはプロセスの再現性が例えばゲート電
極形成時における元ラックマスクのアンダーエツチング
により不十分であるかのいずれかである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、次の如き短いゲートを有する高速用M
OSトランジスタの製造にあり、即ちゲート長が使用さ
れるリソグラフィーの最小の分解可能な構造幅によって
制限されることなく、1つゲート長の短縮によりもたら
されるミラー静電容量の増大を甘受しなければならない
ということのないようなMOSトランジスタを製造する
ことにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的は1本発明によれば、冒頭に定義した如きM
OSトランジスタにおいて、ソース/ドレインゾーンの
形成のために基板上に直接にもたらされ且つ後でソース
/ドレインゾーンのための接触部を形成する導電性の層
構造が少なくともゲート−楢に向けられた側面に絶縁層
を有し、グー11極が同じ平面内においてソース/ドレ
イン構造の絶縁層を備えた側面間に直接伸びることによ
って達成される。
本発明の実施態様において、絶縁層はStO,からなり
、ソース/ドレイン電極のための導電性の層構造および
ゲート電極はポリシリコン、金属シリコン化物またはポ
リシリコンと金属シリコン化物との二重層からなるドー
ピングを施された層からなる。
本発明による短いゲート長を備えたトランジスタ構造は
次の方法により製造可能である。即ち。
ソース/ドレインゾーンの拡散のために半導体基板上に
直接もたらされ且つ後で接触部として役立つ層構造を、
ゲート電極の形成前に少なくともゲート電極側にある側
面に付加的にもたらされた絶縁層で覆い、その絶縁層の
厚みを中間にあるゲートの所望長に応じて選定すること
である。本発明)二よる方法の場合に、ゲート長はソー
ス/ドレイン構造の側面における横の絶縁橋絡部の幅の
2倍を差し引いた使用リソグラフィーの最小構造間隔に
よって与えられる。即ちリソグラフィーの] 71mの
構造間隔の場合にゲート長は再現性をもって05μ−以
下することができる。
臨界的な構造プロセスのために、専らドライエツチング
法が使用される。
〔実施例〕
以下1本発明の主要な工程段を示す181図ないし第8
図を参照しながら1本発明を実施例について詳細に説明
する。ここではny−ヤネルMOSトランジスタの製造
のためのプロセス経過にて説明する。しかし、本発明に
よる方法はpチャネルMOSトランジスタの製造1:も
適用できる@すべての図において同じ部分1:は同じ符
号が付されている。
第】図は、単結晶のpドーピングされた基板1上におけ
るフィールド酸化範囲2の形成による能動トランジスタ
範囲の拡散のためのLOGOSプロセス(シリコンの局
部酸化)の実行後の配置を示す。しきい電圧の調整およ
びパンチスルーの阻止のために、公知の如くして、ホウ
素イオンによる二重チャネル移植を行うことができる(
この図には藺略化のために図示されていない)。
第2図に示すように1例えばポリシリコン、金属シリコ
ン化物またはポリシリコンおよび金属シリコン化物から
なる二重層の形の第lの導電層(3)が、全面にわたっ
て分離されて、その分離の際か、または引き続くリンイ
オンおよびヒ素イオンの移植によるかのいずれかでソー
ス/ドレインゾーンの後の拡散のため(二n ・ドーピ
ングを施される。更に、その上にSin、または窒化ケ
イ素からなる第1の絶縁層4が分離され、ホトラックマ
スク5によりドライエツチング、特に四塩化炭素とヘリ
ウムの混合ガ°ス中における反応性イオンエツチングに
よって、ソース/ドレインゾーンの拡散および接触のた
めに役立ち1つ中間に介在するゲート範囲を持つ電i部
3が午じるように構造化される。第2図から分かるよう
に、このエツチング法は垂直なプロフィルを生じさせる
第3図に示すようにホトラックマスク5の除去後、後に
ソース/ドレイン構造部(3)の側面絶縁(7)に役立
つ、例えばSin!からなる第2の絶縁層6が100〜
200nrn の範囲の層厚にて全面にわたって形成さ
れる。この分離と、ソース/ドレイン構造(3)のため
に与えられたホトラックマスク5(第2図)とによりゲ
ート長が定められる。
次の段階では別のドライエツチングプロセスが行われる
(第4図)。このプロセスでは層6のエツチングにより
側面酸化物7が形成される。このエツチングプロセスは
トリフルオルメタンと5〜8%の酸素との混合ガスによ
り行われる。
第5図は、25nmli厚のゲート酸化物の熱による成
長と、それに続く第2の導電層9の全面にわたる分離を
示し、この層9は後でゲー)@il。
を形成し、ポリシリコン、シリコン化金属、金属からな
るか、またはポリシリコンとシリコン化合1厄との二重
層からなる。ドーピング材料コーティング(n  )が
例えばリンイオンおよび/またはヒ素イオン移植によっ
て行われる(図示されていない)。この層9の層厚は少
なくともゲート長の半分に調整される。
第6図は、ゲート電極(10)の形成時における後のゲ
ート接続部の個所におけるエツチングプロセスの封鎖の
ためのホトラック技術を平面図で示す。その場合に一点
鎖線はゲート接続部のためのホトラックマスク範囲を示
す。破線はフィールド酸化物範囲(2)に対する単結晶
シリコン(1,3)の境界を示す。二点鎖線は側面酸化
物(スペーサ)の縁(7)を示し、実線はソース/ドレ
イン構造(3,4)を示す。
第7図に示すように、側面酸化物7を備えたソース/ド
レイン構造3とゲート接続部との間におけるゲート電極
10の形成のための第2の導電層9(第5図)のエツチ
ングが1次の二つの方法のいずれかにて行われる。第1
の方法は、ゲート接続部(]0)の保護のためのホトラ
ック技術をともなっての2つの工程での異方性のエツチ
ング法であり、この場合には先ずn ポリシリコン(9
)がソース/ドレイン構造(L4)のレベルまでエツチ
ングされ、セして船路を避けるためにソース/ドレイン
構造(3,4)の外側縁におけるn ポリシリコン(9
)が除去される。$2の等方性のエツチングプロセスで
あり、これによりn ポリシリコン(9)がフィールド
酸化物2上における望ましくない側面酸化物残滓(いわ
ゆるエツチング残留)を阻止するために液体化学的に除
去される。
第8図は、ヒ素および/またはリンをドーピングされた
層構造3からなるソース/ドレインゾーン】】の950
℃の温度での拡散による装置を示す。
ソース/ドレイン接続部3およびゲート接続部の接触(
第6図)は、公知の如く絶縁物として役立つ中間層の形
成、接触孔の開放および金属コーティングの実行後に行
われる。
〔発明の効果〕
本発明による方法は、まとめると次の効果を奏する。
ill  シリコン化物層の使用によって、ソース/ド
レイン領域の低抵抗接触が可能である。
i2+  ゲート電極はソース/ドレイン領域(二対し
て自動調整される。それにより構成素子の高い集積密度
が可能である。さらに、使用するマスクの節約によって
プロセス経過が簡単になる。
(3)  従来の方法よりも小さなゲート長および七g
による小さなチャネル長が同一のリングラフイーにおい
て再現可能に実現できる。
(41ソース/ドレイン構造における側面絶縁によって
最小のゲート・ドレイン間静電容量(ミラー静電容量)
が保持できる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第8図は、本発明による製造工程を段階的
に断面で示す図である。 1・・・基板、  2・・・フィールド酸化物範囲、3
・・・第】の導電層(ソース/ドレイン構造)、4・・
・第1の絶縁層、  5・・・ホトラックマスク。 6・・・第2の絶縁層、  7・・・側面絶縁部、 8
・・・ゲート酸化物、  9・・・第2の導電層、  
】0・・・ゲート電極、  11・・・ソース/ドレイ
ンゾーン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)構造化された導電層から拡散によつて半導体基板内
    に生じさせられたソース/ドレインゾーンと、絶縁層に
    よつて基板から絶縁されてソース/ドレインゾーン間に
    あるチャネルゾーン上に配置されたゲート電極とを備え
    た高集積回路のためのMOSトランジスタにおいて、ソ
    ース/ドレインゾーン(11)の形成のために基板(1
    )上に直接もたらされ且つ後でソース/ドレインゾーン
    (11)のための接触部を形成する導電性の層構造(3
    )が少なくともゲート電極(10)に向けられた側面に
    絶縁層(7)を有し、ゲート電極(10)が同じ平面内
    においてソース/ドレイン構造(3)の絶縁層(7)を
    備えた側面間に直接伸びていることを特徴とするMOS
    トランジスタ。 2)絶縁層(7)はSiO_2からなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のMOSトランジスタ。 3)ソース/ドレイン電極(3)およびゲート電極(1
    0)のための導電層はポリシリコン、シリコン化金属ま
    たはポリシリコンとシリコン化金属との二重層からなる
    ドーピングを施された層よりできていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項または第2項記載の MOSトランジスタ。 4)構造化された導電層から拡散によつて半導体基板内
    に生じさせられたソース/ドレインゾーンと、絶縁層に
    よつて基板から絶縁されてソース/ドレインゾーン間に
    あるチャネルゾーン上に配置されたゲート電極とを備え
    た高集積回路のためのMOSトランジスタの製造方法に
    おいて、ソース/ドレインゾーン(11)の拡散のため
    に半導体基板(1)上に直接もたらされ且つ後で接触部
    として役立つ層構造(3)を、ゲート電極(10)の形
    成前に少なくともゲート電極(10)の方向にある側面
    に付加的にもたらされた絶縁層(7)で覆い、その絶縁
    層(7)の厚みを間挿されたゲート(10)の所望長に
    応じて選定することを特徴とするMOSトランジスタの
    製造方法。 5)側面絶縁層(7)はSiO_2により形成され、ソ
    ース/ドレイン構造(3)および側面酸化物の形成時に
    ドライエッチングプロセスが使用されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第4項記載のMOSトランジスタの製
    造方法。 6)次の工程段: (a)LOCOS法による実効トランジスタ範囲の分離
    のために第1の導電型のシリコン半 導体基板(1)上に、構造化されたSiO_2層(2)
    が生成される; (b)第2の導電型の第1の導電層(3)が全面にわた
    つて分離される; (c)第1絶縁層(4)が全面にわたつて分離される; (d)ゲート範囲を定めるためにホトラックマスク(5
    )が施され、その際にホトラック マスク(5)はゲート範囲を除いてソース /ドレインゾーン(11)上にある第1の 導電層(3)およびその上にある第1の絶 縁層(4)を覆う; (e)第1の導電層(3)およびその上にある第1の絶
    縁層(4)の構造化のためにドラ イエッチングが施され、その際にゲート範 囲は露出される; (f)ホトラックマスク(5)が除去される;(g)第
    2の絶縁層(6)の全面にわたる分離および全面にわた
    るエッチングプロセスが 施され、その際に第2の絶縁層(6)は第 1の導電層および第1の絶縁層の層構造( 3、4)の側面における横の絶縁橋絡部( 7)まで除去される; (h)酸化物(8)の形成のための熱処理が施される; (i)第2の導電型の第2の導電層(9)が全面にわた
    つて分離される; (j)第2の導電層(9)のゲート電極接続のために用
    意された範囲上にホトラックマス クが施される; (k)第2の導電層(9)がエッチングにより第1の導
    電層および第1の絶縁層の横の絶 縁橋絡部(7)を備えた層構造(3、4) の高さまで除去される; (l)第1の導電層(3)からのドーピング材料の拡散
    によるソース/ドレインゾーン( 11)の形成のための温度処理が施される;(m)絶縁
    酸化物として役立つ中間層が形成され、ソース/ドレイ
    ンおよびゲート接続部 への接触孔が施され、金属コーティングが 施される; によることを特徴とする特許請求の範囲第4項または第
    5項記載のMOSトランジスタの製造方法。 7)工程段(a)と工程段(b)との間に第1の導電型
    のドーピング材料の二重のイオン移植が施されることを
    特徴とする特許請求の範囲第6項記載のMOSトランジ
    スタの製造方法。 8)ポリシリコン、シリコン化金属またはポリシリコン
    とシリコン化金属との二重層からなる第1および第2の
    導電層(3、9)のドーピングはイオン移植による分離
    後に行われることを特徴とする特許請求の範囲第6項ま
    たは第7項記載のMOSトランジスタの製造方法。 9)nチャネルMOSトランジスタの製造の場合に、第
    1の導電層(3)のためのドーピング材料としてリンま
    たはヒ素が使用されることを特徴とする特許請求の範囲
    第6項乃至第8項の1つに記載のMOSトランジスタの
    製造方法。 10)工程段(a)による実効トランジスタ範囲の分離
    は、LOCOS法によらないで、基板中にエッチングで
    孔を掘り、絶縁材料の充填(トレンチ絶縁)を行うこと
    を特徴とする特許請求の範囲第6項乃至第9項の1つに
    記載のMOSトランジスタの製造方法。 11)工程段(e)におけるドライエッチングプロセス
    は、トリフルオルメタンおよび酸素からなる混合ガス雰
    囲気中での反応性イオンエッチングと、これに続く四塩
    化炭素およびヘリウムからなる混合ガス雰囲気中でのプ
    ラズマエッチングによつて行われ、工程段(g)におけ
    るエッチングプロセスは、トリフルオルメタンおよび酸
    素からなる混合ガス雰囲気中における反応性イオンエッ
    チングによつて行われることを特徴とする特許請求の範
    囲第6項乃至第10項の1つに記載のMOSトランジス
    タの製造方法。
JP30109886A 1985-12-17 1986-12-16 Mosトランジスタおよびその製造方法 Pending JPS62156874A (ja)

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