DE3734304A1 - Verfahren zur herstellung einer integrierten mos-halbleiterschaltung - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer integrierten mos-halbleiterschaltung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs).
Bei der Herstellung von Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttran­ sistoren (MOSFETs) entsteht eine Vielzahl von Problemen durch Artefakte aus dem Herstellungsablauf. In den Source- und Drain-Zonen im Innern des Halbleiters wird eine hohe Störstel­ lenkonzentration benötigt, um einen guten elektrischen Kontakt von der metallischen Grenzschicht zu den Source/Drain-Zonen herzustellen und um den spezifischen Widerstand der Source­ und Drain-Zonen zu erhöhen, wodurch die Leistungscharakteri­ stik des MOS-Feldeffekttransistors erhöht wird. Auf der ande­ ren Seite wird eine niedrige Störstellenkonzentration in den Source- und Drain-Zonen benötigt, um das Eindringen heißer Elektronen zu verhindern, die in der Isolierschicht zwischen Gate-Elektrode und Halbleiterkörper eingefangen werden und eine Abschwächung der Schwellenspannungscharakteristik bewir­ ken. Diese widerstreitenden Erfordernisse für die Störstellen­ konzentrationen in Source- und Drain-Zonen haben dazu geführt, daß komplexe Prozeßabläufe entwickelt wurden, die in der Her­ stellung schwierig sind und zu inkonsistenten Ergebnissen führen.
Ionenimplantation ist eine Technik, um Störstellen in das Substrat einzuführen und Source- und Drain-Zonen zu bilden.
Bei vorab durch Ionenimplantation eingebrachten Störstellen wurde ein Phänomen beobachtet, das als Kanalbildung bekannt ist. Die Kanalbildung ist ein Vorgang, bei dem ein signifikan­ ter Teil der implantierten Ionen durch die inhärenten Zwi­ schenräume zwischen den atomaren Ebenen des Halbleiterkri­ stalls hindurchwandert, wenn der Ionenstrahl parallel zu den Kristallflächen orientiert ist. Dies erlaubt den kanalisierten Ionen, sich an deutlich tieferen Stellen des Halbleiterkörpers abzusetzen als dies erwünscht ist. Die Tiefe der Ionen in einem Halbleiterkristall nach einem Implantationsschritt, bei dem eine Kanalbildung stattgefunden hat, ist schwer zu kon­ trollieren. Dies trifft besonders für Ionen wie Phosphor- und Borionen zu.
Bei der Herstellung von MOS-FETs sind in den Bereichen, die direkt an die Zonen unter dem Gate-Bauteil angrenzen, flache Übergänge für die Source- und Drain-Zonen erwünscht, weil die Durchgreifspannung zwischen Source und Drain abnimmt, wenn die Übergangstiefe zunimmt. Daher sind Source- und Drain-Übergän­ ge, die gebildet wurden, nachdem Ionen durch Ionenimplantation unter Kanalbildung in das Halbleitersubstrat eingelagert wor­ den sind, von einer unkontrollierbaren Tiefe und haben gene­ rell eine niedrige Durchgreifspannung (punch through voltage).
Um den Kanalbildungseffekten entgegenzutreten, werden die Kristallschichten des Substrats schräg zum Ionenstrahl ge­ stellt, so daß flache Übergänge für die Source- und Drain-Zo­ nen gebildet werden. Auf diese Weise werden die Ionen aus dem Ionenstrahl nicht im wesentlichen parallel zu einem der Halb­ leiterkristallkanäle vorangetrieben. Die Ionen müssen daher ein Atom nahe der Oberfläche des Halbleiterkristalls treffen und kommen in kurzem Abstand von der Oberfläche des Halblei­ tersubstrats zur Ruhe.
Bei der Herstellung von MOS-FETs ist es wünschenswert, daß jeder einzelne MOSFET so gebildet wird, daß Source- und Drain- Zonen im wesentlichen symmetrisch zueinander sind. Die Im­ plantierung bei einem Winkel, der die Kanalbildung vermeidet und dadurch die Durchgriffsspannungscharakteristik des einzel­ nen MOSFETs verbessert, bringt gleichzeitig einen MOSFET her­ vor, bei dem Source- und Drain-Zonen asymmetrisch sind, und kann daher die Leistungscharakteristik des Bauteils nachteilig beeinflussen. Typische für die Herstellung integrierter Schal­ tungen benutzte Ionenimplantierungsmaschinen lassen eine zu­ fällige Orientierung der Plättchen auf der Implantierungshal­ terung (chuck) zu. Diese zufällige Orientierung trägt in Ver­ bindung mit dem Winkelimplantieren weiter zu den Herstellungs­ problemen für MOSFETs durch ein uneinheitliches Maß von Asym­ metrie von einem Scheibchen zum nächsten bei.
Eine Vielzahl von Prozeßabläufen wurden angewendet um einheit­ liche MOSFET-Bautelemente herzustellen. Die ersten MOSFET-Bau­ elemente wurden gefertigt indem man zuerst die Source- und Drain-Zonen durch Diffusion bildete und dann das Gate festleg­ te. Dies hatte den offensichtlichen Nachteil, daß zwei kriti­ sche Maskierungsschritte gebraucht wurden. Die Bildung von MOSFETs, bei denen das Gate-Bauteil nach Source und Drain gebildet wurde, erforderte eine deutliche Überlappung des Gates, um sicherzustellen, daß das Gate den gesamten Kanal angemessen abdeckte. Der erste größere Fortschritt war, die Polysilicium-Gate-Elektrode als Diffusionsmaske für die Source- und Drain-Zonen zu verwenden (US-PS 34 75 234). Dies gestattete dem Konstrukteur, einen Transistor mit minimaler Überlappung herzustellen, indem das Erfordernis der Toleranz der Maskierungsausrichtung in Richtung des Gates bezüglich der Kanallänge ausgeräumt wurde.
Der nächste Fortschritt war, das Gate-Bauteil als Maske für die Implantation zu verwenden (US-PS 34 81(030). Der Hauptvor­ teil dieser Technik war, daß die Dosis genau kontrolliert werden konnte und die Größe der Gate- zu Source- und Drain-Zo­ nen-Überlappung minimal gehalten werden konnte. Andererseits erwuchsen zwei neue Probleme aus dieser Technik.
Der Prozeß der Ionenimplantation oder des Ionenbeschusses verletzte das Halbleitersubstrat. Diese Verletzung konnte nur durch nachfolgende Hochtemperaturbehandlung (Brennen oder Ausglühen) korrigiert werden. Die für diesen Brennschritt erforderlichen Temperaturen im Halbleiterkörper brächten Alu­ minium zum Schmelzen. Dadurch war die Verwendung eines Alumi­ niumgates praktisch ausgeschlossen (US-PS 34 72 712).
Ein weiteres Problem trat aufgrund eingefangener heißer Elek­ tronen auf. Dieses Problem ist dadurch lösbar, daß die Konzen­ tration der Dotierstoffe in den Source- und Drain-Zonen sich graduell über den Abstand des den Source- und Drain-Übergängen benachbarten Bereichs ändert. Dann werden die Elektronen, die den Übergang durchqueren, nicht auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt. Ohne genügend Hochenergieelektronen in den Ka­ nalzonen haben die Elektronen nicht genügend Energie, um in den Isolator der Gate-Elektrode einzutreten.
Es wurden viele Techniken versucht, um abgestufte Übergänge zu schaffen. Eine dieser Techniken verwendete eine Maskierungs­ schicht auf der Gate-Elektrodenstruktur, die über die Ränder des Gate-Bauteils überhing (US-PS 41 98 250). Diese Struktur wird typischerweise so hergestellt, daß zuerst die Isolier­ schicht der Gate-Elektrode, dann eine Schicht aus Gate-Elek­ trodenmaterial und schließlich eine weitere Schicht gebildet wird, die als Maskierung dient. Die Maskierungsschicht wird mit gängigen Photomaskierungstechniken geätzt. Das Gate-Bau­ teil wird selektiv naß geätzt und dann so überätzt, daß es die aufliegende Maskierungsschicht unterschneidet.
Als nächstes wird das Bauelement bei einer Energie ionenim­ plantiert, die ausreicht, daß die implantierten Ionen in den Überhang der Maskierungsschicht eindringen. Nur ein Teil die­ ser implantierten Ionen, die in den Überhang eindringen, dringt jedoch bis in das isolierende Gebiet der Gate-Elektrode vor und in das darunterliegende Substratmaterial ein. Dadurch hat das Substrat unter dem Überhang der Maskierschicht eine geringere Konzentration an Dotierstoff als das Substrat, das nicht unterhalb der Maskierschicht liegt. Indem man auf diese Ionenimplantation einen Hochtemperaturbrennschritt folgen läßt, wird der Schaden am Substrat repariert und das Dotier­ mittel aktiviert.
Eine andere ähnliche Technik verwendet die gleiche Struktur wie vorher beschrieben mit der überhängenden Maskierschicht. Hier werden die Source- und Drain-Dotierstoffe mit zwei Ionen­ implantierungsschritten eingeführt. Die erste Implantierung wird bei niedriger Energie und relativ großer Dosis durchge­ führt. Die überhängende Maskierungsschicht wird daraufhin entfernt. Die zweite Implantierung wird bei niedriger Energie und niedriger Dosis durchgeführt. Die Dotierstoffkonzentration im Substrat, das direkt an die Zone unter dem Gate-Bauteil angrenzt, ist relativ gering. Die Dotierstoffkonzentration im Substrat, das von der Zone unter dem Gate-Bauteil um den Ab­ stand der überhängenden Maskierungsschicht seitlich entfernt liegt, ist relativ hoch. Nach dem Brennvorgang ist ein MOSFET mit abgestuftem Übergang entstanden. Der Nachteil dieser bei­ den Techniken ist, daß eine sehr genaue Steuerung über die Ätzzeit des Gate-Bauteil-Materials erforderlich ist. Es ist schwierig, einheitliche Ergebnisse für die Länge des abgestuf­ ten Bereichs von Source- und Drain-Übergang von einer Herstel­ lungscharge zur nächsten zu erhalten.
Bei einer anderen Methode wird zunächst das isolierte Gate- Elektrodenbauteil gebildet, dann werden zwei verschiedene Spezies desselben Leitungstyps in die Source- und Drain-Zonen, die an das Gebiet unter dem Gate angrenzen, implantiert. Die Dotierstoffe für diese Technik werden nach unterschiedlichen Diffusionskonstanten ausgewählt. Daraufhin treibt der Brenn­ vorgang, der zum Reparieren von Kristallschäden und zum Akti­ vieren der Dotierstoffe benötigt wird, die schneller diffun­ dierende Spezies weiter voran. Dies bildet einen abgestuften Übergang aus. Leider ist diese Methode selbstlimitierend. Die Diffusionsfähigkeit der Halbleiterdotierstoffe ist nicht nur eine Funktion der Diffusionskonstanten der jeweiligen Spezies, sondern auch eine Funktion der Dotierstoffkonzentration. Des­ wegen wird die abgestufte Zone normalerweise kürzer sein, als es mit anderen Methoden möglich wäre. Da die langsam diffun­ dierende Spezies immer das Gate unterlappt, können die Gate­ -unterstützten Durchbruchspannungen nach diesem Verfahren nicht günstig sein.
Eine andere Technik zur Herstellung gestufter Übergänge besteht darin, zunächst das Gate-Bauteil zu bilden und dann eine ein­ heitliche Maskierschicht über die Struktur zu legen. Durch anisotropes Ätzen dieser Maskierschicht werden Abstandsstücke an den vertikalen Seitenwänden des Gate-Bauteils zurückgelas­ sen, die aus Maskiermaterial bestehen. Als nächstes wird eine Implantierung der Source- und Drain-Zonen mit großer Dosis an der Struktur mit den Seitenwand-Abstandsstücken durchgeführt. Die Seitenwand-Abstandsstücke halten diese implantierten Ionen davon ab, das Substrat zu erreichen. Diese Implantierung mit großer Dosis bildet auf der Struktur mit den Seitenwand-Ab­ standsstücken im Substrat implantierte Zonen, die seitlich beabstandet vom Gate-Bauteil sind. Durch selektives Ätzen werden die Seitenwand-Abstandsstücke sodann entfernt. Danach folgt eine Implantierung mit niedriger Dosis, um den Bereich niedriger Konzentration der abgestuften Source- und Drain- Übergänge zu bilden. Diese Technik hatte den Vorteil gegen­ über den früheren Methoden, daß die Länge der schwach dotier­ ten Zonen genauer kontrolliert werden konnte als mit der oben beschriebenen überhängenden Struktur, weil die Dicke der Mas­ kierungsschicht leichter gesteuert werden kann. Wegen dieses Vorteils und wegen der Möglichkeit, engere Prozeßkontrollen zu entwickeln, sind Bauelemente mit immer kleineren Abmessungen möglich. Trotz alledem bringt dieser Prozeßablauf zwei alte Probleme zurück. Die schwachdotierte Implantierung muß entwe­ der (1) bei kleinem Winkel durchgeführt werden, um eine Kanal­ bildung zu vermeiden und einen flachen Übergang auszubilden, was zwangsläufig uneinheitliche und asymmetrische MOSFETs ergibt und Probleme bei Herstellung und Entwurf aufwirft, oder (2) wenn die Implantierung im wesentlichen vertikal durchge­ führt wird, werden uneinheitliche Übergangstiefen erhalten. Tiefe Source- und Drain-Übergänge verursachen eine Herabset­ zung der Durchgriffsspannung. Da die Durchgriffsspannung den Bereich annehmbarer Betriebsspannungen herabsetzt, werden dadurch die möglichen Anwendungen für den MOSFET-Benutzer reduziert. Daher besteht ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren zur Herstellung von MOSFETs mit abgestuften Übergän­ gen. Dieser Bedarf wird durch die Erfindung befriedigt.
Die Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren zur Herstel­ lung von MOSFETs mit abgestuften Source- und Drain-Übergängen zur Verfügung. Ein isoliertes Gate-Bauteil wird gebildet, und danach wird eine erste selektiv ätzbare Maskierungsschicht auf der Oberseite und den Seitenwänden des isolierten Gate-Bau­ teils und auf dem Halbleiterkörper gebildet. Eine zweite Mas­ kierungsschicht wird auf der Oberfläche der ersten Maskie­ rungsschicht gebildet. An der zweiten Maskierungsschicht wird ein anisotropes Ätzen durchgeführt. Das anisotrope Ätzen läßt aus der zweiten Maskierungsschicht gebildete Abstandsstücke auf den Seitenwänden des isolierten Gate-Bauteils über der ersten Maskierungsschicht stehen.
Diese Struktur wird dann einem Ionenimplantationsschritt mit hoher Dosierung ausgesetzt. Die Abstandsstücke verhindern ein Eindringen einer hohen Ionendosis in das Substrat, das an die Zone unter dem Gate angrenzt.
Die Abstandsstücke an den Seitenwänden werden entfernt. Danach wird die Struktur einem niedrigdosierten Ionenimplantierungs­ schritt unterworfen. Die resultierenden implantierten Zonen haben jeweils Bereiche niedriger Konzentration, die an die Zone unter dem Gate angrenzen, und Bereiche hoher Konzentrati­ on, die von der Zone unter dem Gate entsprechend der Dicke der Abstandsstücke ohne Kanäle beabstandet sind. Ein Ionenstrahl, der in eine amorphe Struktur eindringt, wird gestreut, so daß der Strahl bei Anregung der amorphen Struktur nicht mehr gleichförmig ist und in einer kristallinen Struktur nicht zur Kanalbildung neigt.
Die erste Maskierungsschicht ist eine amorphe Struktur. Die zweite Implantierung dringt in die erste Maskierungsschicht direkt neben dem Gate im wesentlichen rechtwinklig zur Ober­ fläche des Halbleiterkörpers ein. Auf diese Weise werden sym­ metrische Source- und Drain-Zonen gebildet.
Ein Großteil der Energie der zu implantierenden Ionen wird beim Durchdringen der ersten Maskierungsschicht verbraucht. Es entsteht eine extrem flache Implantierungszone. Auf diese Schritte folgt ein Hochtemperaturbrennvorgang, der bei der Ionenimplantation hervorgerufene Halbleiterkristallschäden repariert und die dotierenden Ionen aktiviert. Auf diese Weise wird ein MOSFET gebildet, der (1) symmetrisch zum Gate ausge­ bildete Source- und Drain-Zonen, (2) flache Übergänge zur Verbesserung der Durchgriffsspannungscharakteristik, (3) nied­ rig dosierte Zonen, um das Eindringen heißer Elektronen zu verhindern und so die Zuverlässigkeit zu verbessern, (4) hoch dosierte Zonen hat, um die Betriebscharakteristik zu verbes­ sern, und (5) die hochdosierte Implantierung vom Gate-Band ausspart, um die Gate-gesteuerte Durchbruchsspannung für An­ wendung bei Hochspannungsbetrieb zu verbessern.
Das resultierende Bauelement ist ein wesentlich verbesserter MOSFET. Ein isoliertes Gate-Bauteil ist auf einem Abschnitt eines Halbleiterkörpers angeordnet. Im Halbleiterkörper sind Source- und Drain-Zonen, die sich ein kurzes Stück in das Gebiet unterhalb des Gate-Bauteils und auf beiden Seiten des Gate-Bauteils erstrecken. Diese Source- und Drain-Zonen sind genau symmetrisch zueinander. Seitlich entfernt vom Gate-Bau­ teil erstreckt sich ein flaches leicht dotiertes Gebiet der Source- und Drain-Zonen aus, das in ein tieferes und stärker dotiertes Gebiet der Source- und Drain-Zonen übergeht, das eine hohe Gate-gestützte Durchschlagsspannung bewirkt.
Dieses Verfahren ist erheblich verbessert gegenüber früheren MOSFET-Herstellungsverfahren. Es ist besser kontrollierbar und ermöglicht einheitlichere Herstellungsergebnisse. Die spezifi­ sche Länge und Tiefe der leicht dotierten Zone kann Mal für Mal genau reproduziert werden.
Im folgenden werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeich­ nung zeigen:
Fig. 1A einen schematischen Vertikalschnitt durch ein Substrat mit einer Siliziumdioxidschicht und
einem Gate-Bauteil bei einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel;
Fig. 1B das Substrat von Fig. 1A mit einer zusätzli­ chen Isolierschicht;
Fig. 1C das Substrat von Fig. 1B mit einer zusätzli­ chen Oxidschicht;
Fig. 1D das Substrat von Fig. 1C nach einem Ätzschritt zur Bildung von Abstandsstücken;
Fig. 1E das Substrat von Fig. 1D während eines Ionen­ implantationsschrittes;
Fig. 1F das Substrat von Fig. 1E nach einem zusätzli­ chen Ätzschritt;
Fig. 1G das Substrat von Fig. 1F während eines Ionen­ implantationsschrittes; und
Fig. 1H das Substrat von Fig. 1G mit den im Substrat gebildeten abgestuften Übergängen;
Fig. 2A ein Substrat mit einer Oxidschicht und einem Gate-Bauteil bei einem zweiten Ausführungsbei­ spiel;
Fig. 2B das Substrat von Fig. 2A mit einer zusätzli­ chen Oxidschicht;
Fig. 2C das Substrat von Fig. 2B mit einer weiteren Oxidschicht;
Fig. 2D das Substrat von Fig. 2C nach einem Ätzschritt zur Bildung von Abstandsstücken;
Fig. 2E das Substrat von Fig. 2D nach einem zusätzli­ chen Ätzschritt;
Fig. 2F das Substrat von Fig. 2E während einer Ionen­ implantation; und
Fig. 2G das Substrat von Fig. 2F mit einem abgestuften Übergang;
Fig. 3A einen schematischen Vertikalschnitt durch ein Substrat einschließlich einer Oxidschicht und zweier Gate-Bauteile bei einem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3B das Substrat von Fig. 3A mit einer zusätzli­ chen Oxidschicht;
Fig. 3C das Substrat von Fig. 3B mit einer weiteren Oxidschicht;
Fig. 3D das Substrat von Fig. 3C nach einem Ätzschritt zur Bildung von Abstandsstücken;
Fig. 3E das Substrat von Fig. 3D nachdem ein Abschnitt des Substrats mit einer photoresistenten Schicht überzogen worden ist;
Fig. 3F das Substrat von Fig. 3E während eines Ionen­ implantationsschrittes;
Fig. 3G das Substrat von Fig. 3F nach einem Ätz­ schritt;
Fig. 3H das Substrat von Fig. 3G während eines zweiten Ionenimplantationsschrittes;
Fig. 3I das Substrat von Fig. 3H nachdem ein weiterer Abschnitt des Substrats mit einer photoresi­ stenten Schicht bedeckt worden ist;
Fig. 3J das Substrat von Fig. 3I nach einem Ätz­ schritt;
Fig. 3K das Substrat von Fig. 3J während eines Implan­ tationsschrittes zur Bildung abgestufter Über­ gänge; und
Fig. 3L das Substrat von Fig. 3k mit Source- und Drain-Zonen.
In der folgenden Beschreibung der drei Ausführungsbeispiele werden allgemein bekannte MOS-Techniken nicht beschrieben. Verschiedene bekannte Techniken und Verfahren können bei der Herstellung der Ausführungsbeispiele verwendet werden.
Fig. 1A zeigt ein an beiden Enden von dicken feldisolierenden Trenngebieten 10 begrenztes Halbleitersubstrat 30. Die Trenn­ gebiete 10 erstrecken sich oberhalb und unterhalb der Oberflä­ che des Halbleitersubstrats 30. Eine Schicht 40 bedeckt die Oberfläche von beiden Trenngebieten 10 und vom Substrat 30. Auf einem Bereich der Oberfläche von Schicht 40 über dem Sub­ strat 30 und beabstandet von den Trenngebieten 10 befindet sich ein isoliertes Gate-Bauteil 20. Die Schicht 40 direkt unterhalb des Gate-Bauteils 20 kann dicker oder dünner sein als die anderen Bereiche von Schicht 40. Schicht 40 ist hier unterhalb des Gate-Bauteils 20 etwas dicker gezeigt.
Fig. 1B zeigt die Struktur gemäß Fig. 1A nachdem die Isolier­ schicht 40 über dem Halbleitersubstrat 30 und den Trennberei­ chen 10 dicker geworden und bereits auf Oberseite und Seiten­ wände des Gate-Bauteils 20 aufgewachsen ist. Die veränderte Schicht 40 ist in Fig. 1B als Schicht 40 a bezeichnet.
Fig. 1C zeigt die Struktur gemäß Fig. 1B, wobei eine Schicht 50 gleichförmig auf die Oberfläche von Schicht 40 a niederge­ schlagen ist.
Fig. 1D zeigt die Struktur aus Fig. 1C, nachdem die Oberseite von Schicht 50 senkrecht von oben anisotrop entfernt wurde. Schicht 50 bleibt nur an den vertikalen Seitenwänden von Schicht 40 a in einem durch Schicht 40 a bestimmten Abstand von Gate-Bauteil 20 stehen und bildet die Abstandsstücke 50 a. Manchmal können auch Bereiche der Schicht 40 a entfernt werden, wodurch sich dünnere Gebiete der Isolierschicht 40 a bilden. Dieser Fall ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel durch Schicht 40 b gezeigt.
Bereiche der Isolierschicht 40 a können zusammen mit Bereichen der Isolierschicht 50 entfernt werden oder auch nicht. Die verbleibende Struktur von Isolierschicht 40 a ist als Isolier­ schicht 40 b gezeigt. 40 b ist über dem Halbleitersubstrat 30 dünner, nämlich in den Bereichen von Schicht 40 a, die nicht unter den Abstandstücken 50 a liegen.
Fig. 1E zeigt die Struktur von Fig. 1D beim Beschuß mit Ionen­ strahlen 60. Die Ionen des Ionenstrahls 60 durchdringen Schicht 40 a und treten in Substrat 30 ein, wo sie implantierte Zonen 70 zwischen den am weitesten von Gate-Bauteil 20 ent­ fernten senkrechten Kanten der Abstandsstücke 50 a und den Trenngebieten 10 bilden. Ionenstrahl 60 trifft auf die Struk­ tur im wesentlichen senkrecht auf.
Fig. 1F zeigt die Struktur von Fig. 1E, von der bestimmte Oberflächenbereiche selektiv entfernt wurden. Die Abstands­ stücke (50 a) an den Seitenwänden wurden vollständig entfernt. Bereiche der Isolierschicht 40 b können von den Trenngebieten 10 und von solchen Stellen über Substrat 30, die vorher nicht unter den Abstandsstücken 50 a gelegen haben, völlig entfernt werden; die verbleibenden Teile der Schicht über und neben dem Gate-Bauteil 20 bilden Schicht 40 c. Unter bestimmten Umständen können die Trenngebiete 10 ebenfalls leicht dünner geworden sein; sie werden dann zu Trenngebieten 10 a. Diese Änderungen in Schicht 40 b und Trenngebiet 10 a sind jedoch nicht notwen­ dig.
Fig. 1G zeigt die Struktur von Fig. 1F nach Bestrahlung mit Ionenstrahl 80. Die Ionen aus Ionenstrahl 80 durchdringen Schicht 40 c und bilden ionenimplantierte Zonen 90 im Substrat 30. Die ionenimplantierten Zonen 90 werden im Substrat 30 gebildet zwischen den an die Regionen unterhalb der Bereiche von Schicht 40 c angrenzenden Gebieten von Substrat 30 an den Seitenwänden von Gate-Bauteil 20 und den Trenngebieten 10. Ionenstrahl 80 trifft auf die Oberfläche der Struktur im we­ sentlichen lotrecht auf.
Diejenigen Bereiche der implantierten Zone 90, die von Ionen des Ionenstrahls 80 nach Durchdringung der Isolierschicht 40 c gebildet wurden, sind flacher als die übrigen Bereiche der ionenimplantierten Zone 90. Diejenigen Bereiche der ionenim­ plantierten Zone 90, die nicht unterhalb der Isolationsschicht 40 c nicht innerhalb der implantierten Region 70 liegen, können etwas tiefer sein als die Bereiche der ionenimplantierten Zone 90 innerhalb der ionenimplantierten Region 70.
Fig. 1H zeigt die Struktur von Fig. 1G, wobei die ionenimplan­ tierten Regionen 70 und 90 sowohl vertikal als auch seitlich weiter in das Substrat 30 hineingetrieben wurden, um die Source- und Drain-Übergänge 100 zu bilden. Mindestens ein Teil der Ionen aus den ionenimplantierten Zonen 70 oder 90 wird unter das Gate-Bauteil 20 getrieben, so daß die Übergänge 100 sich unter die Ränder des Bauteils 20 ausdehnen.
Im folgenden wird die Verfahrensführung bei der Herstellung des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben:
Auf einem Teil des Halbleitersubstrats 30 und im Bereich zwi­ schen zwei Oxidschichten 10 wird eine thermische Oxidschicht 40 aufgewachsen, die als Gate-Elektrodenisolation dient. Auf der Oberfläche von Isolierschicht 40 wird leitendes Material aufgebracht und dann zur Bildung von Gate-Bauteil 20 geformt und geätzt. Die Struktur wird danach einer weiteren thermi­ scher Oxidation ausgesetzt, die die Dicke der thermischen Oxidschicht 40 vergrößert, wobei sich Schicht 40 a über Sub­ strat 30, Trenngebieten 10 und Oberseite und Seitenwänden des Gate-Bauteils 20 bildet. Eine Niedertemperatur-Oxidschicht 50 wird auf der Oberfläche der thermischen Oxidschicht 40 a nie­ dergeschlagen. Die Niedertemperatur-Oxidschicht wird einem anisotropen Ätzverfahren ausgesetzt, das nur von der äußersten Oberseite Oxidmaterial entfernt. Durch Einstellen der richti­ gen Zeitdauer des Ätzvorgangs auf Schicht 50 bleiben von Schicht 50 nur die Abstandsstücke 50 a an den Seitenwänden des Gate-Bauteils 20 außerhalb der thermischen Oxidationsschicht 40 b.
Die seitliche Dicke der Schicht 50 a ist ungefähr gleich der Dicke der aufgebrachten Schicht 50. Eine solche Schichtdicke eines Niedertemperaturoxids ist relativ einfach präzise zu steuern. Das anisotrope Ätzen zum Entfernen der Niedertempera­ tur-Oxidschicht 50 kann auch Teile der thermischen Oxidschicht entfernen. Es kann ein Verdünnen der Teile der thermischen Oxidationsschicht 40 a auftreten, die nicht durch die Abstands­ stücke der Seitenwände 50 a vom anisotropen Ätzen geschützt sind. So können Teile der thermischen Oxidschicht 40 oder der Oberseite des Gate-Bauteils 20 und über dem Halbleitersubstrat 30 durch den anisotropen Ätzschritt angeätzt werden, wobei die thermische Oxidschicht 40 b verbleibt.
Diese Struktur wird dann einem ersten Ionenimplantations­ schritt unterworfen. Weil die thermische Oxidschicht 40 b eine amorphe Atomstruktur aufweist, wird Ionenstrahl 60 beim Durch­ gang durch die thermische Oxidschicht 40 b gestreut, und im Halbleitersubstrat 30 ist keine Kanalbildung möglich. Daher kann der erste Implantationsschritt unter im wesentlichen senkrechtem Winkel zu Substrat 30 durchgeführt werden. Die ionenimplantierten Zonen 70 werden in genau gesteuerter Art und Weise gebildet, und zwar symmetrisch zum Gate-Bauteil 20.
Die Abstandsstücke werden dann entfernt. Dies geschieht typi­ scherweise durch gebräuchliche Naßätzmethoden. Gelegentlich kann dieser Ätzschritt die thermische Oxidschicht 40 b sowie die Trennbereiche 10 angreifen. Die resultierende Struktur braucht unter Umständen keine Oxidschicht zu haben, außer dort, wo Schicht 40 b vorher durch die Seitenwand-Abstands­ stücke 50 a geschützt war. Daher kann das Substrat 30 und die Oberfläche des Gate-Bauteils 20 exponiert werden. Dies ist aber weder notwendig noch wichtig für die Erfindung.
Diese Struktur wird dem Ionenstrahl 80 ausgesetzt, dessen Ionen vom gleichen Leitungstyp sein müssen wie die des Ionen­ strahls 60. Der Teil von Ionenstrahl 80, der in die verblei­ benden Bereiche der thermischen Oxidschicht 40 c eindringt, bildet im Halbleitersubstrat 30 flache implantierte Zonen. Dies beruht auf der Tatsache, daß ein Ionenstrahl, wenn er eine thermische Oxidschicht durchdringt, bevor er in das Halb­ leitersubstrat eindringt, gestreut wird und nicht mehr zur Kanalbildung fähig ist. Der Teil von Ionenstrahl 80, der in die zuvor ionenimplantierte Zone 70 eintritt, ist ebenfalls nicht zur Kanalbildung befähigt, weil Ionenstrahl 60 bei der Ionenimplantation der Zone 70 die Kristallstruktur des Halb­ leitersubstrats 30 durchbrochen hat. Daher ist die ionenim­ plantierte Zone 70 eine amorphe Struktur, durch die eine Ka­ nalbildung nicht möglich ist. Der Teil von Ionenstrahl 80, der zwischen der ionenimplantierten Zone 70 und der thermischen Oxidschicht 40 c in das Halbleitersubstrat 30 eintritt, kann im Halbleitersubstrat 30 einer Kanalbildung ausgesetzt sein. Die Länge dieser durchtunnelten Zone kann durch den Ätzprozess, der die Seitenwand-Abstandsstücke 50 a entfernt, gesteuert werden. In den meisten Fällen ist die durchtunnelte Zone genü­ gend klein, so daß die Leistung des Bauteils nicht nachteilig beeinflußt wird.
Die ganze Struktur wird einem Hochtemperaturbehandlungsschritt ausgesetzt, um einen Teil der implantierten Ionen in Zone 90 und/oder 70 unter den Rand des Gate-Bauteils 20 diffundieren zu lassen, wodurch die Ionenspezies im Kristall aktiviert und die durch die Ionenimplantation verursachten Kristallschäden repariert werden.
Im folgenden wird auf das zweite Ausführungsbeispiel Bezug genommen.
Fig. 2A zeigt ein an beiden Enden durch dicke feldisolierende Trenngebiete 110 begrenztes Halbleitersubstrat 130. Die Trenn­ gebiete 110 erstrecken sich oberhalb und unterhalb der Ober­ fläche des Substrats 130. Schicht 140 bedeckt die Oberflächen des Substrats 130 und der Trenngebiete 110. Auf einem Teil der Oberfläche von 140 über Substrat 130 und beabstandet von den Trenngebieten 110 liegt das isolierte Gate-Bauteil 120. Die Schicht 140 direkt unterhalb des Gate-Bauteils 120 kann dicker sein als die übrigen Bereiche von Schicht 140 oder dünner. Hier ist Schicht 140 unterhalb des Gate-Bauteils 120 etwas dicker gezeigt.
Fig. 2B zeigt die Struktur von Fig. 2A, wobei Isolierschicht 140 über dem Halbleitersubstrat 130 und den Trenngebieten 110 dicker geworden ist und auch auf die Oberseite und die Seiten­ wände von Gate-Bauteil 120 aufgewachsen ist. Die veränderte Schicht 140 ist in Fig. 2B als Schicht 140 a gezeigt.
Fig. 2C zeigt die Struktur von Fig. 2B, nachdem Schicht 150 mit gleichförmiger Dicke auf die Oberfläche von Schicht 140 aufgebracht wurde.
Fig. 2D zeigt die Struktur von Fig. 2C, wobei die Oberfläche von Schicht 150 anisotrop senkrecht von oben entfernt wurde. Schicht 150 bleibt nur an den vertikalen Seitenwänden von Schicht 140 a bestehen, und zwar um Schicht 140 beabstandet von Gate-Bauteil 120 und bildet die Abstandsstücke 150 a. Manchmal können auch Teile von Schicht 140 a entfernt sein, wodurch dünnere Bereiche der Isolierschicht 140 a entstehen. Dies ist in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt durch Schicht 140 b.
Fig. 2E zeigt die Struktur von Fig. 2D nach Entfernung der Schicht 150 a. Das Entfernen von Schicht 150 a entfernt auch Teile von Schicht 140 b und läßt Schicht 140 c zurück. Schicht 140 c besteht aus Bereichen mit drei unterschiedlichen Dicken. Der dickste vertikale Bereich von Schicht 140 c grenzt auf beiden Seiten direkt an das Gate-Bauteil 120 an. Der Bereich mittlerer Dicke von Schicht 140 c ist vom Gate-Bauteil 120 durch die dicksten Bereiche von Schicht 140 c beabstandet und liegt auf beiden Seiten von Gate-Bauteil 120. Die mittleren Bereiche von Schicht 140 c liegen unterhalb der Zonen, wo die Schichten 150 a in Fig. 2D angeordnet waren. Die dünnsten Be­ reiche von Schicht 140 c sind von Gate-Bauteil 120 durch die dicksten und mittleren Bereiche von Schicht 140 c getrennt und auf beiden Seiten des Gate-Bauteils 120 gelegen. Die dünnen Bereiche von Schicht 140 c können, abhängig von der jeweiligen Anwendung, gänzlich entfernt sein.
Fig. 2F zeigt die Struktur von Fig. 2E, auf die Ionenstrahl 160 auftreffen gelassen wird. Die Ionen von Ionenstrahl 160 durchdringen Schicht 140 c und treten in Substrat 130 ein, um ionenimplantierte Regionen 170 zu bilden. Bei der Bildung der ionenimplantierten Regionen 170 durchdringen die Ionen des Ionenstrahls 160 die dünnen und mittleren Bereiche von Schicht 140 c. Praktisch alle Ionen des Ionenstrahls 160 durchdringen den dünnen Bereich der Schicht 140 c, erreichen das Substrat 130 und bilden relativ tiefe Bereiche der ionenimplantierten Zonen 170. Ein Teil der Ionen von Ionenstrahl 160, die die mittleren Bereiche von Schicht 140 c durchdringen, werden in den mittleren Bereichen von Schicht 140 c eingefangen, so daß nur eine geringere Zahl von Ionen in Substrat 130 eindringen kann. Die Ionen aus Ionenstrahl 160, die die mittleren Berei­ che von Schicht 140 c durchdringen, treten in Substrat 130 ein und bilden relativ flache Gebiete der implantierten Zone 170. Ionenimplantierte Gebiete 170 werden im Substrat 130 zwischen den dicksten Bereichen von Schicht 140 c und den Trenngebieten 110 gebildet. Ionenstrahl 160 trifft im wesentlichen senkrecht auf die Struktur (Fig. 2F) auf.
Fig. 2G zeigt die Struktur von Fig. 2F, wobei die ionenimplan­ tierte Region 170 seitlich und vertikal weiter in das Substrat 130 hineingetrieben wurde und die Übergänge 200 bildet. Ein genügender Anteil der Ionen innerhalb der ionenimplantierten Regionen 170 dringt unter das Gate-Bauteil 120, so daß sich die Übergänge 200 unter die Ränder des Gate-Bauteils 120 aus­ dehnen.
Im folgenden wird die Verfahrensführung bei dem zweiten Aus­ führungsbeispiel beschrieben:
Auf einem Teil des Halbleitersubstrats 130 in einem Bereich zwischen zwei Oxidschichten 110 wird eine thermische Oxid­ schicht 140 aufgewachsen, die als Gate-Elektrodenisolation dient. Leitendes Material wird auf der Oberfläche von Isolier­ schicht 140 aufgebracht und wird dann zur Bildung des Gate- Bauteils 120 definiert und geätzt. Die Struktur wird dann weiterer thermischer Oxidation ausgesetzt, die die Dicke der thermischen Oxidschicht 140 vergrößert, wobei sich Schicht 140 a über dem Substrat 130, den Trenngebieten 110 und Obersei­ te und Seitenwänden des Gate-Bauteils 120 bildet. Eine Nieder­ temperatur-Oxidschicht 150 wird auf der Oberfläche der thermi­ schen Oxidschicht 140 a aufgebracht. Die Niedertemperaturoxid­ schicht wird einem anisotropen Ätzen ausgesetzt, welches Oxi­ dationsmaterial nur von der äußersten Oberfläche entfernt. Durch richtige Einstellung der Ätzzeit auf Schicht 150 ver­ bleiben von Schicht 150 Abstandsstücke 150 a an den Seitenwän­ den des Gate-Bauteils 120 neben der thermischen Oxidschicht 140 b.
Die seitliche Schichtdicke von Schicht 150 a ist ungefähr gleich der Dicke der aufgebrachten Schicht 150. Diese Schicht eines Niedertemperaturoxids ist relativ einfach auf eine ge­ naue Dicke steuerbar. Das anisotrope Ätzen, das zur Entfernung der Niedertemperaturoxidschicht 150 durchgeführt wird, kann auch Teile der thermischen Oxidationsschicht 140 a entfernen. Es kann ein Verdünnen derjenigen Bereiche von der thermischen Oxidationsschicht 140 a auftreten, die vor dem anisotropen Ätzschritt nicht durch die Abstandsstücke der Seitenwände 150 a geschützt waren. So können Bereiche der thermischen Oxid­ schicht 140 a auf der Oberfläche des Gate-Elektrodenbauteils 120 und oberhalb des Halbleitersubstrats 130 durch den aniso­ tropen Ätzschritt etwas geätzt werden, wodurch die thermische Oxidschicht 140 b entsteht.
Die Abstandsstücke 150 a werden dann entfernt. Dies wird typi­ scherweise durch gängige Naßätztechniken bewerkstelligt. Die­ ser Ätzschritt greift die thermische Oxidschicht 140 b und die Trenngebiete 110 an. Das Oxid der Restschicht 140 c bleibt unter Umständen nur dort, wo Schicht 140 b vorher von den Sei­ tenwand-Abstandsstücken 150 a geschützt war. Daher werden unter Umständen Substrat 130 und die Oberseite des Gate-Bauteils 120 exponiert. Dies ist aber nicht notwendig oder wichtig für die Erfindung.
Die Struktur von Schicht 140 c hat drei gesonderte Dickenberei­ che. Angrenzend an Gate-Bauteil 120 ist der dickste Bereich. Angrenzend an die dicken Gebiete, aber beabstandet von Gate- Bauteil 120, sind mitteldicke Gebiete. Angrenzend an die mitteldicken Gebiete, entfernt von Gate-Bauteil 120, sind die dünnsten Gebiete.
Diese Struktur wird Ionenstrahl 160 ausgesetzt. Ionenstrahl 160 durchdringt Schicht 140 c und tritt in Substrat 130 ein, wobei ionenimplantierte Zonen 170 gebildet werden. Wenn der Ionenstrahl zuerst eine amorphe Struktur durchdringt, tritt keine Kanalbildung auf, weil der Ionenstrahl gestreut wird und die Ionen keine einheitliche Richtung mehr besitzen. Daher ist in diesem Ausführungsbeispiel die implantierte Zone, die an Gate-Bauteil 120 angrenzt flach, weil zunächst Schicht 140 c durchdrungen wurde.
Schicht 140 a muß genügend dick aufgewachsen werden, damit ein Teil der Ionen aus Ionenstrahl 160 die mitteldicken Bereiche von Schicht 140 c nicht durchdringen kann (die Dicke von Schicht 140 c hängt ab davon, wie dick Schicht 140 a aufgewach­ sen wurde). Weil ein Teil der Ionen aus Ionenstrahl 160 das Substrat 130 nicht erreicht, ist die Konzentration von Ionen in der ionenimplantierten Zone 170 unterhalb des Bereichs mittlerer Dicke von Schicht 140 c kleiner als die Konzentration von Ionen in der implantierten Zone 170 unterhalb des Bereichs geringster Dicke von Schicht 140 c.
Die gesamte Struktur wird einem Hochtemperaturbehandlungs­ schritt unterworfen, um einen Teil der implantierten Ionen aus Zone 170 unter die Ränder von Gate-Bauteil 120 diffundieren zu lassen, die Ionenspezies im Kristall zu aktivieren und um Kristallfehler zu reparieren, die durch die Ionenimplantation hervorgerufen wurden.
Das dritte Ausführungsbeispiel (Fig. 3) zeigt die Verwendung der Erfindung zur Herstellung von Komplementär-MOS(CMOS)-Bau­ teilen. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt die Bildung eines Transistors mit den Verfahrensschritten des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels und eines zweiten Transistors mit den Verfah­ rensschritten des zweiten Ausführungsbeispiels.
Fig. 3A zeigt eine Struktur mit zwei angrenzenden, zusammen­ hängenden Substraten 230 und 231 von unterschiedlichem Lei­ tungstyp. Jedes der Substrate ist an beiden Enden von dicken feldisolierenden Trenngebieten 210 begrenzt. Eines der Trenn­ gebiete 210 begrenzt die zusammenhängenden Enden der beiden Substrate 230 und 231. Die Isolierschicht 240 liegt über den Trenngebieten 210 und bedeckt die Oberflächen der Substrate 230 und 231. Auf einem Bereich der Isolierschicht 240 über Substrat 230 und beabstandet von den Trennbereichen 210 ist das Gate-Bauteil 220 angeordnet. Über einem Bereich von Sub­ strat 231 auf Schicht 240 und beabstandet von den Trenngebie­ ten 210 ist Gate-Bauteil 221 angeordnet. Die Schicht 240 im Bereich direkt unterhalb der Gate-Bauteile 220 und 221 kann dicker oder dünner sein als die übrigen Bereiche von Schicht 240. Hier ist Schicht 240 von gleichförmiger Dicke darge­ stellt.
Fig. 3B zeigt die Struktur von Fig. 3A, wobei Isolierschicht 240 über den Substraten 230 und 231 sowie den Trenngebieten 210 dicker geworden ist und auch auf Oberseite und Seitenwände von Gate-Bauteilen 220 und 221 aufgewachsen ist. Die veränder­ te Schicht 240 ist (in Fig. 3B) als Schicht 240 a gezeigt.
Fig. 3C zeigt die Struktur von Fig. 3B, wobei Schicht 250 mit gleichförmiger Dicke auf der Oberfläche von Schicht 240 a auf­ gebracht wurde.
Fig. 3D zeigt die Struktur von Fig. 3C, nachdem die Oberseite von Schicht 250 anisotrop von oben entfernt wurde. Schicht 250 bleibt nur an den vertikalen Seitenwänden von Schicht 240 a, beabstandet von Gate-Bauteilen 220 und 221 durch Schicht 240 a, stehen und bildet die Abstandsstücke 250 a und 250 b. Die Ab­ standsstücke 250 a und 250 b bleiben auf den Seitenwänden von Gate-Bauteilen 220 und 221 stehen. Manchmal können auch Berei­ che von Schicht 240 entfernt worden sein, wodurch dünnere Bereiche der Isolierschicht 240 a entstehen. Dies ist hier nicht gezeigt.
Fig. 3E zeigt die Struktur von Fig. 3D, bei der die maskieren­ de Schicht 320 aufgebracht wurde, die die gesamte Oberfläche über dem Substrat 231 abdeckt. Die maskierende Schicht 320 bedeckt daher einen Bereich der Schicht 240 a, Trennschichten 210, die Abstandsstücke 250 b und Gate-Bauteil 221.
Fig. 3F zeigt die Struktur von Fig. 3E, auf die der Ionen­ strahl 260 auftreffen gelassen wird. Die Ionen von Ionenstrahl 260 durchdringen die Schicht 240 a und treten in Substrat 230 ein, wo sie ionenimplantierte Zonen 270 bilden. Die ionenim­ plantierten Zonen 270 sind im Substrat 230 zwischen den verti­ kalen Rändern der Abstandsstücke 250 a, die am weitesten vom Gate-Bauteil 220 entfernt sind, und den Trenngebieten 210 gebildet. Ionenstrahl 260 trifft auf die Struktur 3 E im we­ sentlichen senkrecht auf.
Fig. 3G zeigt die Struktur von Fig. 3F nach Entfernen der Abstandsstücke 250 a. Bereiche von Schicht 240 a können unter Umständen dünner geworden sein. Hier ist Schicht 240 a unverän­ dert gezeigt.
Fig. 3H zeigt die Struktur von Fig. 3G, die einer Ionenbe­ strahlung 280 ausgesetzt wird. Die Ionen von Ionenstrahl 280 durchdringen die Schicht 240 a und bilden die ionenimplantier­ ten Zonen 290 im Substrat 230. Die ionenimplantierten Zonen 290 werden im Substrat 230 zwischen den Bereichen von Substrat 230, die an die Zonen unterhalb der Gebiete von Schicht 240 an den Seitenwänden des Gate-Bauteils 220 angrenzen und den Trennbereichen 210 gebildet.
Fig. 3I zeigt die Struktur von Fig. 3H, bei der Schicht 320 entfernt worden ist. Schicht 330 wurde auf die gesamte Ober­ fläche aufgebracht, die über Substrat 230 liegt. Die maskie­ rende Schicht 330 bedeckt daher einen Bereich von Schicht 240 a, Trennschichten 210 und das Gate-Bauteil 220.
Fig. 3J zeigt die Struktur von Fig. 3I, nach Entfernen der Schicht 250 b. Der Vorgang, die Schichten 250 b zu entfernen beseitigt auch Bereiche von Schicht 240 a und hinterläßt Schicht 240 b. Schicht 240 b besteht aus Zonen von drei unter­ schiedlichen Dicken. Der dickste vertikale Bereich von Schicht 240 b grenzt auf beiden Seiten direkt an Gate-Bauteil 221 an. Der Bereich von Schicht 240 b mittlerer Dicke ist von Gate-Bau­ teil 221 durch den dicksten Bereich von Schicht 240 b beabstan­ det und auf beiden Seiten von Gate-Bauteil 221 gelegen. Der mitteldicke Bereich von Schicht 240 b ist unterhalb des Berei­ ches gelegen, wo die Schichten 250 b in Fig. 3I angeordnet waren. Der dünnste Bereich von Schicht 240 b ist vom Gate-Bau­ teil 221 durch die dicksten und mitteldicken Bereiche von Schicht 240 b beabstandet und auf beiden Seiten von Gate-Bau­ teil 221 gelegen. Die dünnen Bereiche von Schicht 240 b können, in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung, völlig entfernt sein.
Fig. 3K zeigt die Struktur der Fig. 3J, die einer Ionenbe­ strahlung 360 ausgesetzt wird. Die Ionen von Ionenstrahl 360 durchdringen Schicht 240 b und treten in Substrat 231 ein, wo sie ionenimplantierte Zonen 370 bilden. Bei der Bildung der ionenimplantierten Zonen 370 durchdringen die Ionen von Ionen­ strahl 360 den dünnen und mittleren Bereich von Schicht 240 b. Praktisch alle Ionen des Ionenstrahls 360 durchdringen den dünnen Bereich von Schicht 240 b, erreichen das Substrat 231 und bilden relativ tiefe Bereiche von implantierten Zonen 370. Ein Teil der Ionen von Ionenstrahl 360, der die mittleren Bereiche von Schicht 240 b durchdringt, wird in den mittleren Bereichen von Schicht 240 b eingefangen, so daß nur eine gerin­ gere Anzahl von Ionen in das Substrat 231 eindringt. Die Ionen des Ionenstrahls 360, die die mittleren Bereiche von Schicht 240 b durchdrungen haben, treten in Substrat 231 ein und bilden einen relativ flachen Bereich der implantierten Zone 370. Die ionenimplantierten Zonen 370 sind in Substrat 231 zwischen den dicksten Bereichen von Schicht 240 b und den Trennbereichen 210 gebildet. Der Ionenstrahl 360 trifft im wesentlichen senkrecht auf die Struktur.
Fig. 3L zeigt die Struktur von Fig. 3K, nachdem die ionenim­ plantierten Zonen 270 und 290 weiter seitlich und vertikal in das Substrat 230 getrieben worden sind und die Übergänge 300 gebildet haben. Die ionenimplantierten Zonen 370 sind weiter seitlich und vertikal in Substrat 231 getrieben worden und bilden die Übergänge 310. Ein ausreichender Teil der Ionen aus den ionenimplantierten Zonen 270 und 290 gelangt unter das Gate-Bauteil 220, so daß sich die Übergänge 300 unter die Ränder von Gate-Bauteil 220 ausdehnen. Ein ausreichender Teil der Ionen aus den ionenimplantierten Regionen 370 gelangt unter das Gate-Bauteil 221, so daß sich die Übergänge 310 unter die Ränder des Gate-Bauteils 221 ausdehnen.
Verfahrensführung bei dem dritten Ausführungsbeispiel
Die Details der Verfahrensführung bei dem Aufbau der zwei MOS-Bauelemente für das dritte Ausführungsbeispiel sind die­ selben, die vorher für das erste und das zweite Ausführungs­ beispiel beschrieben wurden.
Zusätzlich müssen die Substratgebiete 230 und 231 von entge­ gengesetztem Leitungstyp sein. Ein Substratgebiet kann z.B. eine dotierte Senke sein.
Die Ionen von Ionenstrahl 260 und 280 sind vom selben Lei­ tungstyp und vom entgegengesetzten Leitungstyp der Ionen von Ionenstrahl 360. Die Hochtemperaturschritte, die für die ionenimplantierten Zonen und zum Aktivieren der Ionen ge­ braucht werden, werden normalerweise gleichzeitig durchge­ führt. Abhängig von den verwendeten Spezies und den Verfah­ renserfordernissen können jedoch die Hochtemperaturschritte für ein Bauelement vor dem Implantationsschritt für das andere Bauelement erfolgen.
Zu beachten ist, daß der Verfahrensablauf des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels verwendet werden kann, um sowohl n- als auch p-Kanalbauteile in einer integrierten CMOS-Schaltung zu bil­ den, und daß in ähnlicher Weise der Fertigungsablauf des zwei­ ten Ausführungsbeispiels ebenso verwendet werden kann.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung einer integrierten Metalloxid­ halbleiter(MGS)-Schaltung, bei dem ein isoliertes Gate-Bauteil (20) auf einem Bereich eines Halbleitersubstrats (30) aufge­ baut wird, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) eine Isolierschicht (40, 40 a) auf das Substrat (30) einschließlich der entgegengesetzten Seiten und der Oberseite des Gate-Bauteils (20) aufbringt,
  • b) auf den entgegengesetzten Seiten des Gate-Bauteils über der Isolierschicht (40 a) Abstandsstücke (50 a) bildet,
  • c) erste Ionen eines den Leitungstyp bestimmenden Do­ tierstoffs auf die Oberfläche der aus Verfahrensschritt (b) entstandenen Struktur auftreffen läßt (60), wobei mit den ersten Ionen implantierte Zonen (70) im Substrat (30) gebildet werden und die Abstandsstücke (50 a) die ersten Ionen am Ein­ dringen in das Substrat (30) hindern,
  • d) die Abstandsstücke (50 a) entfernt,
  • e) zweite Ionen eines denselben Leitungstyp wie die ersten Ionen bestimmenden Dotierstoffs auf die Oberfläche der aus Verfahrensschritt (d) entstandenen Struktur auftreffen läßt (80), wobei mit den zweiten Ionen implantierte Zonen (90) gebildet werden und
  • f) das Substrat erhitzt, um wenigstens einen Teil der Ionen unter die entgegengesetzten Seiten des Gate-Bauteils (20) diffundieren zu lassen und die Ionen zu aktivieren, wodurch abgestufte Source- und Drain-Zonen (100) gebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierschicht (40, 40 a) eine thermische Oxidschicht und als Abstandsstücke (50 a) Niedertemperaturoxid-Abstandsstücke verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bildung der Abstandsstücke eine Niedertemperaturoxid­ schicht (50) auf der Isolierschicht (40 a) aufbringt und Berei­ che dieser Niedertemperaturoxidschicht selektiv so ätzt, daß an den entgegengesetzten Seiten des Gate-Bauteils (20) Ab­ standsstücke (50 a) stehenbleiben.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bildung der Abstandsstücke (50 a) eine Niedertempera­ turoxidschicht (50) auf der Isolierschicht (40 a) aufbringt, daß man die Niedertemperaturoxidschicht (50) anisotrop ätzt und das Ätzen nach angemessener Zeit abbricht, so daß die Niedertemperaturoxidschicht (50) nur in einer vorgegebenen Dicke entfernt wird und Niedertemperaturoxid-Abstandsstücke (50 a) an den entgegengesetzten Seiten des Gate-Bauteils (20) zurückbleiben.
5. Verfahren zur Herstellung einer integrierten MOS-Schal­ tung, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) eine isolierende thermische Oxidationsschicht (40 a) auf dem Substrat (30), einschließlich an den entgegengesetzten Seiten und an der Oberseite des Gate-Bauteils (20), auf­ bringt,
  • b) über der Isolierschicht (40 a) eine Niedertemperatur­ oxidschicht (50) aufbringt
  • c) die Niedertemperaturoxidschicht (50) anisotrop ätzt,
  • d) das Ätzen nach angemessener Zeit abbricht, so daß die Niedertemperaturoxidschicht (50) nur in einer vorgegebenen Dicke entfernt wird,
  • e) erste Ionen eines den Leitungstyp bestimmenden Do­ tierstoffs auf die Oberfläche der aus Verfahrensschritt (e) im Substrat gebildeten Struktur auftreffen läßt (60), wobei die Abstandsstücke (50 a) die ersten Ionen davon abhalten, dort in das Substrat (30) zu gelangen,
  • f) die Abstandsstücke (50 a) entfernt,
  • g) zweite Ionen eines denselben Leitungstyp wie die ersten Ionen bestimmenden Dotierstoffs auf die Oberfläche der durch Verfahrensschritt (f) gebildeten Struktur auftreffen läßt (80), wobei durch zweite Ionen implantierte Zonen (90) gebildet werden, und
  • h) das Substrat erhitzt, um wenigstens einen Teil der Ionen unter die entgegengesetzten Seiten des Gate-Bauteils (20) diffundieren zu lassen und die Ionen zu aktivieren, wodurch abgestufte Source- und Drain-Zonen (100) gebildet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man die Ionen im wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche des Substrats auftreffen läßt, wodurch die ionenimplantierten Zonen (100) eine in bezug auf das Gate-Bau­ teil (20) symmetrische Lage im Substrat (30) erhalten.
7. Verfahren zur Herstellung einer MOS-Schaltung in inte­ grierter Schaltungstechnik, bei dem ein isoliertes Gate-Bau­ teil auf einem Bereich eines Halbleitersubstrats aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) eine Isolierschicht (140, 140 a) auf das Substrat (130) einschließlich auf die entgegengesetzten Seiten und die Oberseite des Gate-Bauteils (120) aufbringt,
  • b) Abstandsstücke (150 a) an den entgegengesetzten Seiten des Gate-Bauteils (120) auf der Isolierschicht (140 a) bildet,
  • c) danach die aus Verfahrensschritt (b) gebildete Struk­ tur ätzt, um äußere Oberflächenschichten zu entfernen, wobei die Abstandsstücke (150 a) verhindern, daß der darunterliegende Bereich der Isolierschicht (140, 140 a) geätzt wird, bis die Abstandsstücke (150 a) vollständig entfernt sind und die Iso­ lierschicht (140 c) an dem von den Abstandsstücken geschützten Stellen dicker zurückbleibt,
  • d) Ionen eines den Leitungstyp bestimmenden Dotierstoffs auf die Oberfläche der aus Verfahrensschritt (c) entstandenen Struktur auftreffen läßt (160), wobei Ionenimplantierte Zonen (170) im Substrat (130) gebildet werden und die dickeren Be­ reiche der Isolierschicht (140 c) einen Teil der Ionen davon abhalten, in das Substrat (130) zu gelangen und
  • e) das Substrat erhitzt, um wenigstens einen Teil der Ionen unter die entgegengesetzten Seiten des Gate-Bauteils (120) diffundieren zu lassen und um die Zonen zu aktivieren, wodurch abgestufte Source- und Drain-Zonen (200) gebildet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierschicht (140, 140 a) eine thermische Oxidschicht und als Abstandsstücke (150 a) Niedertemperaturoxid-Abstandsstücke verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bildung der Abstandsstücke eine Niedertemperaturoxid­ schicht (150) auf der Isolierschicht (140) aufbringt und Be­ reiche dieser Niedertemperaturoxidschicht selektiv so ätzt, daß an den entgegengesetzten Seiten des Gate-Bauteils (120) Abstandsstücke (150 a) stehenbleiben.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bildung der Abstandsstücke (150 a) eine Niedertempera­ turoxidschicht (150) auf der Isolierschicht (140 a) aufbringt, daß man die Niedertemperaturoxidschicht (150) anisotrop ätzt und das Ätzen nach angemessener Zeit abbricht, so daß die Niedertemperaturoxidschicht (150) nur in einer vorbestimmten Dicke entfernt wird und Niedertemperaturoxid-Abstandsstücke (150 a) an den entgegengesetzten Seiten des Gate-Bauteils (120) zurückbleiben.
11. Verfahren zur Herstellung einer integrierten MOS-Schal­ tung, bei dem ein isoliertes Gate-Bauteil auf einem Bereich eines Halbleitersubstrats aufgebaut wird, dadurch gekennzeich­ net, daß man
  • a) eine isolierende thermische Oxidschicht (140, 140 a) auf dem Substrat (130) einschließlich auf den entgegengesetz­ ten Seiten und der Oberseite des Gate-Bauteils (120) auf­ bringt,
  • b) eine Niedertemperaturoxidschicht (150) auf der Iso­ lierschicht (140 a) aufbringt,
  • c) die Niedertemperaturoxidschicht (150) anisotrop ätzt,
  • d) das Ätzen nach angemessener Zeit abbricht, so daß nur eine vorgegebene Dicke der Niedertemperaturoxidschicht (150) entfernt wird,
  • e) die aus Verfahrensschritt (d) erhaltene Struktur ätzt, um äußere Oberflächenschichten zu entfernen, wobei die Abstandsstücke (150 a) verhindern, daß der darunterliegende Bereich der Isolierschicht (140 a) geätzt wird, bis die Ab­ standsstücke (150 a) vollständig entfernt sind und die Isolier­ schicht (140 c) an diesen Stellen dicker zurückbleibt
  • f) Ionen eines den Leitungstyp bestimmenden Dotierstoffs auf die Oberfläche der aus Verfahrensschritt (e) erhaltenen Struktur auftreffen läßt (160), wobei ionenimplantierte Zonen (170) im Substrat gebildet werden und die dickeren Bereiche der Isolierschicht (140 c) einen Teil der Ionen davon abhalten, in das Substrat (130) zu gelangen, und
  • g) das Substrat erhitzt um wenigstens einen Teil der Ionen unter die entgegengesetzten Seiten des Gate-Bauteils (120) diffundieren zu lassen und um die Zonen zu aktivieren, wodurch abgestufte Source- und Drain-Zonen (200) gebildet werden.
12. Verfahren zur Herstellung einer integrierten Komplemen­ tär-Metalloxidhalbleiter(CMOS)-Schaltung, wobei wenigstens zwei isolierte Gate-Bauteile (220, 221) auf Bereichen (230, 231) eines Halbleitersubstrats aufgebaut werden, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) eine Isolierschicht (240, 240 a) auf dem Substrat (230, 231) einschließlich auf den entgegengesetzten Seiten und auf den Oberseiten der Gate-Bauteile (220, 221) aufbringt,
  • b) Abstandsstücke (250 a, 250 b) an den entgegengesetzten Seiten der Gate-Bauteile (220, 221) auf der Isolierschicht (240, 240 a) aufbringt,
  • c) erste Ionen eines einen ersten Leitungstyp bestimmen­ den Dotierstoffs auf die Oberfläche der aus Verfahrensschritt (b) erhaltenen Struktur auftreffen läßt (260), wobei durch erste Ionen implantierte Zonen (270) im Substrat (230) gebil­ det werden und die Abstandsstücke (250 a) die ersten Ionen davon abhalten, dort in das Substrat (230) zu gelangen,
  • d) die Abstandsstücke (250 a) von den Seitenwänden der ersten Gate-Bauteile (220) entfernt,
  • e) zweite Ionen eines einen ersten Leitungstyp bestim­ menden Dotierstoffs auf die Oberfläche der aus Verfahrens­ schritt (d) erhaltenen Struktur nur um die ersten Gate-Bautei­ le (220) herum auftreffen läßt (280),
  • f) dritte Ionen eines einen zweiten Leitungstyp bestim­ menden Dotierstoffs auf die Oberfläche der aus Verfahrens­ schritt (e) erhaltenen Struktur nur um die zweiten Gate-Bau­ teile (221) herum auftreffen läßt,
  • g) die Abstandsstücke (250 b) von den Seitenwänden der zweiten Gate-Bauteile (221) entfernt,
  • h) vierte Ionen eines einen zweiten Leitungstyp bestim­ menden Dotierstoffs auf die Oberfläche der aus Verfahrens­ schritt (g) erhaltenen Struktur nur um die zweiten Gate-Bau­ teile (221) herum auftreffen läßt,
  • i) die Struktur erhitzt, um wenigstens einen Teil der ersten und/oder zweiten Ionen der den Leitungstyp bestimmenden Dotierstoffe unter wenigstens einen Teil der isolierten Gate- Bauteile diffundieren zu lassen und um durch das Auftreffen der Ionen auf die Oberfläche des Halbleitersubstrats entstan­ dene Schäden im Halbleitersubstrat zu reparieren und die er­ sten und zweiten Ionen der den Leitungstyp-bestimmenden Do­ tierstoffe zu aktivieren.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) eine thermische Oxidschicht (240) auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats und auf Oberseiten und Seitenwänden der isolierten Gate-Bauteile (220, 221) aufbringt,
  • b) auf der gesamten Oberfläche der thermischen Oxid­ schicht (240) eine Niedertemperaturoxidschicht (250) bildet,
  • c) einen Bereich der Niedertemperaturoxidschicht (250) selektiv entfernt, so daß die Niedertemperaturoxidschicht nur an den Seitenwänden der isolierten Gate-Bauteile verbleibt (250 a, 250 b),
  • d) erste Ionen eines einen ersten Leitungstyp bestimmen­ den Dotierstoffs auf die Oberfläche des Halbleitersubstrats nur um das erste Gate-Bauteil (220) herum auftreffen läßt (260),
  • e) die Niedertemperaturoxid-Abstandsstücke (250 a) von den Seitenwänden der ersten Gate-Bauteile (220) entfernt,
  • f) zweite Ionen eines einen ersten Leitungstyp bestim­ menden Dotierstoffs auf wenigstens einen Bereich der Oberflä­ che der Isolierschicht nur um die ersten Gate-Bauteile (220) herum auftreffen läßt (280),
  • g) dritte Ionen eines einen zweiten Leitungstyp bestim­ menden Dotierstoffs auf die Oberfläche des Halbleitersubstrats nur um die zweiten Gate-Bauteile (221) herum auftreffen läßt,
  • h) die Niedertemperaturoxid-Abstandsstücke (250 b) von den Seitenwänden der zweiten Gate-Bauteile (221) entfernt,
  • i) vierte Ionen eines einen zweiten Leitungstyp bestim­ menden Dotierstoffs auf wenigstens einen Bereich der Oberflä­ che der Isolierschicht nur um die zweiten Gate-Bauteile (221) herum auftreffen läßt und
  • j) die Struktur erhitzt und wenigstens einen Teil der ersten und/oder zweiten Ionen der Leitungstyp-bestimmenden Dotierstoffe unter wenigstens einen Bereich der isolierten Gate-Bauteile diffundieren läßt, um Schäden im Halbleitersub­ strat zu reparieren und die ersten und zweiten Ionen der den Leitungstyp bestimmenden Dotierstoffe zu aktivieren.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Niedertemperaturoxidschicht (250) durch selekti­ ves Ätzen entfernt wird.
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