199039. lajstromszámú szabadalom • Rétegszerkezet MOS és CMOS févezető eszközök előállítására és eljárás az előállítás megvalósítására
1 HU 199039 B 2 A találmány tárgya rétegszerkezet MOS és/vagy CMOS félvezető eszközök előállítására, elsősorban monolitikus integrált áramkörökben történő alkalmazáshoz, amely félvezető eszköz tranzisztorai szilícium alapszeletben lévő source és drain tartományokat, továbbá ezen tartományokhoz fizikailag és elektromosan kapcsolódó, egymástól viszont elszigetelt source elektródát és drain elektródát, valamint ezektől gate-dielektrikummal elválasztott gate elektródát tartalmaznak, a gate elektróda illesztő tartományok közbeiktatásával illeszkedik a source és a drain tartományhoz, ezenkívül a félvezető eszköz.a source, drain és a gate elektródákhoz csatlakozó összekötő fényezésekkel és adott esetben vezetékkel van ellátva. Tárgya továbbá a találmánynak a réteg szerkezet előállítására szolgáló eljárás is, amelynek során szilícium alapszeleten source, drain és gate elektródákat, valamint azokat körülvevő és befoglaló szigetelő oxidréteget és/vagy környezeti oxidréteget, továbbá ezeket összekapcsoló összekötő fémezést és adott esetben vezetékeket hozunk létre. MOS és CMOS félvezető eszközök előállítására elterjedten alkalmazzák az un. ISOPLANAR felépítést mely arra épül, hogy a kiindulási szilícium szelet felületét helyileg is lehet oxidálni. (J.A. Appels, E. Kooi et als: Local oxidation of Silicon and its application in semiconductor technology. Philips Res. Repts., 25. 118-132,. 197o.) A' helyi oxidáció lehetővé teszi, hogy azokat a felületrészeket, amelyeken MOS tranzisztort tervezünk kialakítani, helyileg növesztett, vastag ún. környezeti oxidréteggel vegyük körül és válasszuk el egymástól. A vastag oxidréteg besüllyed a szilícium felületbe, míg a tranzisztort hordozó felület, amelyen csak vékony, a műveletekhez szükséges oxidot növesztünk, kiemelkedve marad. Az igy alakítható szerkezet első irodalmi leírása: E. Bassons, H.N. Yu and V. Maniscalco: Topology of Silicon Structures With Recessed Si02 J. Electrochem. Soc. Solid State Science and Technology, Vol. 123., No 11., 1729-1737., 1976. A környezeti oxid vastagsága általában looonm körül van, a tranzisztort fedő oxid vastagsága 200-300 nm, mig a tranzisztort hordozó felület kiemelkedése a környezeti oxid alsó szintjétől mérve kb. 400 nm. Ezáltal a struktúra felülete a nagy vastagságeltérések ellenére közel sik marad, ami a finom struktúrák és a fémösszeköttetések kialakítása szempontjából alapvető fontosságú. A közel sik felületre utal a fenti technológia a ISOPLANAR elnevezése is. Az ISOPLANAR technológia elsődleges hátránya az, hogy az átmenet a vastag környezeti oxid és a tranzisztort fedő oxid között nem lépcsősen, hanem fokozatos elvékonyodással alakul ki. Ezt az elvékonyodást alakja miatt .bird’s beak‘-nak (madárcsór) nevezik. Az elvékonyodás átmeneti sávot képez a tranzisztorfelület peremén, amely egyrészt méretkorlátozó hatású, mivel a méreteket nem lehet az elvékonyodás által megszabott határ alá vinni, másrészt reprodukálhatósági bizonytalansága miatt szórást okoz a tranzisztorméretekben. A találmány célja olyan félvezető eszköz rétegszerkezet és annak előállítására szolgáló eljárás létrehozása, amely csökkenti az általánosan használt ISOPLANAR felépítésnél a vastag környezeti oxidréteg és az aktiv tartományok határvonalán keletkező átmeneti sáv méretkorlátozó hatását, és ezáltal lehetővé teszi a kritikus méretek és távolságok biztonságos tartását, továbbá kedvező feltételeket teremt a sekély diffúziók vagy Schottky átmenetek kontaktálásához, valamint a minden fázisban sík felépítése révén a fotorezisztes leképzéshez és a sűrű összekötő fémezéshez. A találmányi gondolat alapja az a felismerés, hogy a célkitűzés szerinti feladat megoldható, ha a környezeti oxidréteget az ismert ISOPLANAR felépítéstől eltérő módon nem a szilícium alapszelet felületének helyi «•loxidálásával és az alapszeletbe való besülylyesztésével hozzuk létre, hanem azt az előzetesen oxidált szilícium alapszelet felületére a félvezető rétegleválasztás önmagában ismert technológiai módszereivel felvitt poliszilícium rétegnek a megfelelő helyen és megfelelő mértékben elvékonyított tartományúnak átoxidálásával alakítjuk ki. A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti rétegszerkezet MOS és/vagy CMOS félvezető eszközök előállítására, elsősorban monolitikus integrált áramkörökben történő alkalmazáshoz, - amely félvezető eszköz tranzisztorai szilícium alapszeletben lévő source és drain tartományokat, továbbá ezen tartományokhoz fizikailag és elektromosan kapcsolódó, egymástól viszont elszigetelt source elektródát és drain elektródát, valamint ezektől gate-dielektrikummal elválasztott gate elektródát tartalmaznak, a gate elektróda illesztő tartományok közbeiktatásával illeszkedik a source és a drain tartományhoz, ezenkívül a félvezető eszköz a source, drain és a gate elektródákhoz csatlakozó összekötő fémezésekkel és adott esetben vezetékekkel van ellátva, - oly módon van kialakítva, hogy a source elektródák, a drain elektródák és a gate elektródák célszerűen NiS'lO14 atom/cm3 koncentrációban adalékolt poliszilicium rétegből vannak előállítva, amelyeket amorf- vagy polisziliciumból annak teljes mélységű átoxidálásával létrehozott szigetelő oxidréteg és/-vagy környezeti oxidréteg vesz körül és ágyaz be. A találmány további ismérve lehet, hogy a source tartományokat és a drain tartományokat a célszerűen NiőTO13 atom/cm3 kon5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
