DE10261374B4

DE10261374B4 - Verfahren zur Herstellung von als Feldeffekttransistor ausgebildeten Halbleiterelementen mit verbesserten Dotierprofilen

Info

Publication number: DE10261374B4
Application number: DE10261374A
Authority: DE
Inventors: Thomas Feudel; Manfred Horstmann; Rolf Stephan
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2022-12-31
Also published as: DE10261374A1; US6846708B2; US20040137687A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung mindestens eines Feldeffekttransistors auf einem halbleitenden Substrat, wobei das Verfahren umfasst:
Bilden mindestens einer Gatestruktur über einem aktiven Gebiet des mindestens einen Transistors;
Implantieren von Ionen mindestens eines Materials, das Xenon aufweist, durch die Bereiche der Oberfläche des Substrats hindurch, die nicht von der mindestens einen Gatestruktur bedeckt sind, indem die Oberfläche des Substrats mindestens einem Ionenstrahl des mindestens einen Materials, das Xenon aufweist, ausgesetzt wird, um im Wesentlichen die bestrahlten Bereiche der Oberfläche bis zu einer vordefinierten Tiefe zu amorphisieren;
wobei der Ionenstrahl unter einem Neigungswinkel in Bezug zu einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats gehalten wird; und
Implantieren von Dotierionen in die amorphisierten Bereiche, wobei die Dotierinonen vollständig in den amorphisierten Bereichen liegende Source- und Draingebiete bilden, um die kanalmäßige Ionenausbreitung in horizontaler und vertikaler Richtung zu steuern.

Description

GEBIET DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung integrierter Schaltungen und betrifft dabei das Implantieren von Ionen von Dotierstoffmaterialien in Substrate, die für die Herstellung integrierter Schaltungen geeignet sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Amorphisieren eines kristallinen Substrats, auf dem integrierte Schaltungen hergestellt werden.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
In den vergangenen Jahren ist die Anzahl an Schaltungselementen, die auf Haltleitersubstraten hergestellt werden, ständig angewachsen und die Größe der Schaltungselemente hat sich entsprechend verringert. Gegenwärtig werden Schaltungselemente häufig hergestellt, die minimale Größen unter 0.18 Mikrometer aufweisen und die Entwicklung in der Herstellungstechnologie scheint sich in dieser Weise fortzusetzen.
Im Falle von Feldeffekttransistoren entstand jedoch die Notwendigkeit, die Dotierprofile der diversen Implantationsschritte, die während der Herstellung ausgeführt werden, auf flache Gebiete einzuschränken, wenn die Prozesstechnologie zu einem Punkte fortschreitet, an welchem die Elemente mit einer Gatelänge von weniger als 2 Mikrometer hergestellt werden konnten. D. h., die Implantationen müssen auf flache wohldefinierte Gebiete beschränkt werden. Um flache Dotierprofile, die beispielsweise für Halo-Strukturen, Source/Drain-Gebiete und Kanalbereiche erforderlich sind, herzustellen, müssen alle physikalischen Mechanismen, die das Eindringen der Dotierstoffe in das Substrat ermöglichen, streng kontrolliert oder eliminiert werden.
Insbesondere ist der wesentliche Faktor, der zu kontrollieren ist, die kanalmäßige Ausbreitung von Ionen bzw. das Ionen-channeling.
Um dies zu erreichen, wurden große Anstrengungen unternommen und diverse Maßnahmen ergriffen. Im Rahmen dieser Maßnahmen werden bei üblichen Herstellungsprozessen häufig ein sogenannter ”Voramorphisierungs-”Implantationsschritt vor dem Ausführen der gewöhnlichen Dotierstoffimplantationsschritte angewendet. Insbesondere wird eine amorphe Zone typischer Weise während einer ersten Voramorphisierungsimplantation geschaffen, und während nachfolgend Implantationsprozesse werden die dotierten Gebiete (Halo- und Source/Drain-Erweiterungsgebiete) gebildet. Typischer Weise werden schwere inerte Ionen, etwa Germanium oder Xenon, bei einer Implantationsenergie von ungefähr 80 bis 200 KeV zur vollständigen Amorphisierung der Oberflächenbereiche des Substrats implantiert.
Im Folgenden wird mit Bezug zu den 1a bis 1d ein typischer konventioneller Prozessablauf zur Herstellung der aktiven Gebiete eines Feldeffekttransistors mit einem typischen ”Voramorphisierungs-”implantationsschritt sowie einem typischen ”Halo-Implantationsschritt und den Implantationsschritten zur Ausbildung der Source- und Draingebiete beschrieben.
1a zeigt schematisch ein MOS-Transistor 100, der auf einem Substrat 1, etwa einer Siliziumscheibe, herzustellen ist. Isolationsstrukturen 2 definieren ein aktives Gebiet des Transistors 100. Ferner bezeichnet Bezugszeichen 3 ein Polysiliziumgateelektrode des MOS-Transistors 100. Bezugszeichen 6 kennzeichnet eine Gateisolationsschicht. Bezugszeichen 7a betrifft einen Ionenstrahl, dem das Substrat 1 während eines ”Voramorphisierungs-”implantationsprozesses ausgesetzt ist, und Bezugszeichen 5a bezeichnet amorphe Gebiete, die in dem Substrat 1 gebildet sind.
In den 1b bis 1d sind jene Teile, die bereits mit Bezug zu 1a beschrieben sind, mit den gleichen Bezugszeichen belegt. Ferner bezeichnet in 1b das Bezugszeichen 7h einen Ionenstrahl, dem das Substrat 1 zur Herstellung der Halo-Gebiete 5h ausgesetzt ist. Das Dotierstoffmaterial, das während eines derartigen Prozesses implantiert wird, ist von der gleichen Art wie das Dotierstoffmaterial, das zum Dotieren des Substrats verwendet ist. D. h. die Halo-Implantationen für NMOS bzw. PMOS-Elemente werden ausgeführt unter Verwendung eines P-artigen bzw. N-artigen Dotierstoffmaterials. In gewissem Sinne verstärken die Halo-Implantationen die Dotierstoffe in dem Substrat.
In 1c bezeichnet Bezugszeichen 7e einen Ionenstrahl, dem das Substrat 1 während der Herstellung der Source/Drain-Erweiterungsgebiete des Transistors 100 ausgesetzt ist. Ferner bezeichnen die Bezugszeichen 5's und 5'd das Sourceerweiterungsgebiet bzw. das Drainerweiterungsgebiet des Transistors 100. Ferner bezeichnet in 1c Bezugszeichen e einen Teil des Transistors 100, der in vergrößerter Ansicht in 1c' gezeigt ist, in welcher entsprechende Bezugszeichen solche Teile kennzeichnen, die bereits mit Bezug zu 1c beschrieben sind.
In 1d bezeichnet Bezugszeichen 4 dielektrische Seitenwandabstandselemente, die an den Seitenwänden der Polysiliziumleitung 3 gebildet sind, und die Bezugszeichen 5s und 5d bezeichnen das Sourcegebiet bzw. das Draingebiet, nachdem ein Implantationsschritt mit hoher Dosis ausgeführt worden ist, um die endgültige Konzentration an Dotierstoffen in dem Source- und Draingebieten zu erzeugen. Schließlich bezeichnet in 1d Bezugszeichen 7sd einen Ionenstrahl, dem das Substrat zur Bildung der Source- und Draingebiete 5s und 5d ausgesetzt ist.
Ein typischer Prozessablauf zur Herstellung der aktiven Gebiete des Transistors 100 mit den amorphen Gebieten 5a, den Halo-Strukturen 5h und den Source- und Draingebieten 5s und 5d kann die folgenden Schritte umfassen.
Nach der Herstellung der Gateisolationsschicht 6 und der darüber liegenden Polysiliziumleitung 3 gemäß gut bekannter Lithographie- und Ätzverfahren werden die amorphen Gebiete 5a während eines ersten Voramorphisierungsimplantationsschrittes (siehe 1a) gebildet. Dazu wird das Substrat 1 dem Ionenstrahl 7a ausgesetzt und schwere Ionen, etwa beispielsweise Phosphor (P), Arsen (As) und Argon (Ar) werden in das Substrat mit einer Implantationsenergie von ungefähr 80 KeV eingeführt. Der Ionenstrahl 7a wird normalerweise senkrecht gehalten oder unter einem geringen Neigungswinkel (bis zu 10°) in Bezug auf die Senkrechte zur Oberfläche des Substrats 1.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer vordefinierten Implantationsdosis lokale amorphe Gebiete durch die in das Substrat eindringenden Ionen geschaffen werden, die sich schließlich überlappen, bis eine kontinuierliche amorphe Schicht gebildet ist.
Diese amorphe Schicht (oder die amorphen Gebiete 5a) wird zu dem Zwecke geschaffen, um die kanalmäßige Ausbreitung der Ionen während der nächsten Implantationsschritte so zu steuern, um damit flache Implantationsprofile für die in einem Substrat zu bildenden Halo-Gebiete und die Source- und Draingebiete zu erhalten. D. h., die implantierten Ionen dringen in einer amorphen Schicht so tief ein, wie dies in einer kristallinen Schicht der Fall ist, so dass die implantierten Ionen auf flachere Gebiete beschränkt bleiben und das tatsächliche Dotierprofil und die endgültige Dotierstoffkonzentration jener Gebiete, die nach dem Voramorphisierungsimplantationsschritt geschaffen wurden, können besser gesteuert werden. Auf Grund der Tatsache, dass die amorphen Gebiete 5a jedoch mit ungeneigtem oder nur schwach geneigtem Implantationsstrahl erzeugt werden, kann jedoch lediglich die vertikale Eindringtiefe der nachfolgenden Dotierprofile reduziert werden.
In einem nächsten Schritt, wie dies in 1b gezeigt ist, werden die Halo-Gebiete 5h des Transistors 100 gebildet. Insbesondere wird ein weiterer Ionenimplantationsschritt ausgeführt, während dem das Substrat einem Ionenstrahl 7h ausgesetzt wird. Wie in 1b dargestellt ist, wird während der dargestellten Halo-Implantation der Ionenstrahl 7h senkrecht zu der Oberfläche des Substrats 1 gehalten, oder der Ionenstrahl 7h wird geringfügig (bis zu 10°) in Bezug auf eine senkrechte der Oberfläche des Substrats 1 geneigt. Die Dotierstoffkonzentration in den Gebieten 5h sowie die Implantationsenergie für die Dotierstoffe wird in Abhängigkeit von der Art des auf dem Substrat 1 herzustellenden Transistors ausgewählt. Beispielsweise werden Borionen in NMOS und Phosphorionen in PMOS-Transistoren implantiert, um ein Halo-Gebiet zur Unterdrückung der Durchgreifspannung in jedem Bauteil zu bilden. Für gewöhnlich wird Bor bei 90 KeV mit einer Dosis von 2 × 10¹³ cm^–2 implantiert. Ähnliche Prozesse werden für das Implantieren von Phosphor angewendet.
Eine thermische Behandlung, etwa ein Ausheizschritt, wird typischer Weise nach der Ionenimplantation zur Diffusion von Dotierstoffen in dem Substrat ausgeführt.
Wie aus 1d ersichtlich ist, erstrecken sich die Halo-Gebiete 5h entsprechend den Rändern der Polysiliziumleitung 3 und dem Gate 6 bis über die amorphen Zonen 5a hinaus. Dies liegt daran, dass während der Implantationsschritte zur Herstellung der amorphen Zonen 5a der Ionenstrahl im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Substrats eingehalten wird, so dass die Ränder dieser amorphen Gebiete 5a im Wesentlichen zu den Rändern des Gates 6 ausgerichtet sind. Daher kann eine kanalartige Ausbreitung von Ionen während der nachfolgenden Implantationsschritte zur Bildung der Halo-Strukturen 5h in der horizontalen Richtung nicht geeignet gesteuert werden, oder anders ausgedrückt, das Dotierprofil der Halo-Gebiete 5h kann in der horizontalen Richtung nicht in der gewünschten Weise flach gehalten werden, sondern es werden Bereiche der Halo-Gebiete gebildet, die sich über die amorphen Gebiete 5a hinaus erstrecken.
Während eines nächsten Schrittes, der in 1c gezeigt ist, wird ein dritter Ionenimplantationsschritt ausgeführt, um die Source/Drain-Erweiterungsgebiete 5's und 5'd zu bilden. Dazu wird durch Einbringen des Substrats 1 in einen Ionenstrahl 7e eine Dosis von ungefähr 3 × 10¹³ bis 3 × 10¹⁴ cm^–2 an Dotierstoffionen bei geringer Energie (3 bis 5 KeV) implantiert. Dieser dritte Ionenimplantationsschritt wird mit einem N-artigen bzw. einem P-artigen Dotierstoffmaterial für NMOS bzw. PMOS-Bauteile ausgeführt. Das Problem, das während des Halo-Implantationsschrittes aus 1b, ein kanalartiges Ausbreiten von Ionen in der horizontalen Richtung nicht in ausreichender Weise steuerbar ist, entsteht auch während des Ionenimplantationsschrittes aus 1c. Folglich können die Source- und Draingebiete 5's und 5'd nicht innerhalb der zuvor gebildeten amorphen Gebiete 5a beschränkt gehalten werden, sondern Teile der Source- und Draingebiete 5's und 5'd erstrecken sich über die Schicht 6 und die darüber liegende Polysiliziumleitung 3 hinaus, insbesondere wenn eine Wärmebehandlung ausgeführt wird. Somit können auch die Dotierprofile der Source- und Draingebiete 5's und 5'd in horizontaler Richtung nicht in gewünschter Weise flach bzw. schmal gehalten werden.
Insbesondere ist die Lage nach dem Implantationsschritt aus 1c so, wie sie in der vergrößerten Ansicht in 1c' dargestellt ist, wobei die Dotierprofile der Source- und Drainerweiterungsgebiete 5's und der Halo-Gebiete 5h sich über das Dotierprofil der amorphen Gebiete 5a entsprechend den Rändern der Schicht 6 und der darüber liegenden Polysiliziumleitung 3 hinaus erstrecken.
Während eines nachfolgenden Schrittes werden die Source- und Draingebiete 5s und 5d des Transistors 100 fertiggestellt, wie dies in 1d gezeigt ist. Insbesondere werden die dielektrischen Seitenwandabstandselemente 4 an den Seitenwänden der Polysiliziumleitung 3 gemäß gut bekannter Techniken gebildet und weitere Implantationsschritte mit hoher Dosis werden ausgeführt, um Dotierstoffe in jene Gebiete des Substrats zu implantieren, die nicht durch die Polysiliziumleitung 3 und die Seitenwandabstandselemente 4 bedeckt sind. Am Ende des Implantationsschrittes mit hoher Dosis werden die Source- und Draingebiete 5s und 5d so gebildet, dass diese die gewünschte Dotierstoffkonzentration aufweisen. Für NMOS bzw. PMOS-Bauelemente wird dieser Implantationsschritt mit hoher Dosis unter Verwendung eines N-artigen bzw. P-artigen Dotiermaterials ausgeführt. Der Herstellungsprozess wird dann weitergeführt, um den Transistor 100 gemäß dem Fachmann vertrauter Techniken fertigzustellen.
Wie zuvor ausgeführt ist, wird der in 1a dargestellte Vorarmorphisierungsimplantationsprozess zu dem Zwecke ausgeführt, um die kanalmäßige Ionenausbreitung während der nachfolgenden Implantationsschritte so zu steuern, um damit Dotierprofile für die Halo-Strukturen und die Source- und Draingebiete zu erhalten, die entsprechend flach bzw. schmal sind, wie dies durch die reduzierten planaren Abmessungen der modernen Transistoren erforderlich ist. D. h., durch Voramorphisieren des Substrats werden die Dotierstoffe, die während nachfolgender Implantationsprozesse in das Substrat eingebracht werden, auf flache bzw. schmale Bereiche mit geringer Tiefe nahe an der Oberfläche des Substrats beschränkt.
Wie jedoch zuvor dargelegt ist, zeigt der konventionelle Vorarmophisierungsprozess, wie er in 1a dargestellt ist, den Nachteil, dass das kanalmäßige Ionenausbreiten während nachfolgender Implantationsprozesse nicht in geeigneter Weise in horizontaler Richtung steuerbar ist. Somit können unter Umständen die während nachfolgender Implantationsprozesse in das Substrat eingeführte Dotierstoffe nicht auf schmale Gebiete mit entsprechend vordefinierten horizontalen Abmessungen eingeschlossen werden und die Dotierstoffkonzentration kann nicht in geeigneter Weise entsprechend den Kanalrändern gesteuert werden. Insbesondere diese Tatsache führt zu reduzierten effektiven Kanalabmessungen mit entsprechenden Kurzkanaleffekten, die den Transistor beeinflussen.
Die Patentschrift US 5 885 886 A offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Transistoren, wobei ein Amorphisierungsschritt unter Verwendung von z. B. Germanium, Silizium oder Argon ausgeführt wird. Die Lage der amorphisierten Bereiche wird an die räumlichen Erfordernisse des Halo-Gebiets angepasst. Die Tiefe des amorphisierten Gebietes wird so gewähnt, dass die tiefen Source/Drain-Gebiete teilweise unterhalb des amorphisierten Bereichs gebildet werden.
Die Patentschrift US 6 284 630 B1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Transistoren mit abrupten und flachen Source/Drain-Erweiterungsgebieten durch Einsatz eines Amorphi sierungsschrittes, der unter einem Neigungswinkel ausgeführt wird. Der Amorphisierungsschritt wird an die räumlichen Erfordernisse der Source/Drain-Erweiterungsgebiete angepasst. Eine tiefe Source/Drain-Implantation wird vor dem Amorphisierungsschritt ausgeführt.
Angesichts der zuvor erläuterten Probleme besteht daher ein Bedarf, eine Technik bereitzustellen, die eines oder mehrere dieser Probleme lösen oder zumindest verringern kann. Insbesondere besteht ein Bedarf, ein Verfahren bereitzustellen, dass das kanalmäßige Ionenausbreiten während Halo-Implantations- und Source- und Drainimplantationsprozessen sowohl in vertikaler als auch horizontaler Richtung verhindert oder reduziert.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Im Allgemeinen beruht die vorliegenden Erfindung auf der Erkenntnis, dass eine kanalmäßige Ionenausbreitung in vertikaler und horizontaler Richtung verhindert oder reduziert werden kann, indem ein Voramorphisierungsimplantationsschritt ausgeführt wird, während dem das Substrat einem Ionenstrahl ausgesetzt ist, der unter einem großen Neigungswinkel in Bezug auf eine Senkrechte der Oberfläche des Substrats gehalten wird.
Beispielsweise können durch Ausführen eines Voramorphisierungsimplantationsschrittes, während dem der Ionenstrahl unter einem Neigungswinkel von ungefähr 40° gehalten wird, amorphe Gebiete erhalten werden, die sich teilweise unter die Gateisolationsschicht und die darüber liegende Polysiliziumstruktur erstrecken. Dies ermöglicht einen guten Einschluss für die folgenden Implantationsschritte sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung. Somit sind die Dotierstoffe, die während nachfolgender Implantationsprozesse in das Substrat eingeführt werden, auf Gebiete beschränkt, die eine reduzierte Tiefe nahe an der Oberfläche des Substrats und vordefinierte planare Abmessungen aufweisen, wobei diese flachen Gebiete eine gut definierte Dotierstoffkonzentration in der vertikalen und in der horizontalen Richtung aufweisen.
Des weiteren ist die vorliegende Erfindung auf der weiteren Erkenntnis basierend, dass ein kanalmäßiges Ionenausbreiten in vertikaler und horizontaler Richtung vermieden oder reduziert werden kann, indem ein Amorphisierungsimplantationsschritt ausgeführt wird, während dem der Neigungswinkel variiert wird. Durch Unterteilen des Amorphisierungsimplantationsschrittes in mehrere Perioden und/oder Segmente können amorphe Gebiete mit einem vordefinierten Profil erhalten werden, wodurch das kanalmäßige Ionenausbreiten während nachfolgender Implantationsschritte in vertikaler und horizontaler Richtung vermieden wird, selbst wenn während dieser Implantationsschritte der Ionenstrahl in Bezug auf die Oberfläche des Substrats geneigt ist. Durch Unterteilen des Amorphisierungsschrittes in mehrere Perioden und/oder Segmente können beispielsweise vordefinierte Gebiete des Substrats in Abhängigkeit der Neigungswinkel während der Implantationsperioden amorphisiert werden, wodurch die kanalmäßige Ionenausbreitung, die für gewöhnlich in diesen Gebieten entsteht, unterdrückt und/oder minimiert wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Verfahren der Ansprüche 1, 10 und 19 gelöst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen identische oder entsprechende Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
1a bis 1d repräsentieren eine typische Prozessabfolge eines konventionelles Verfahrens zur Bildung der Source- und Draingebiete eines Feldeffekttransistors, wobei der Schritt zum Implantieren von Ionen zur Amorphisierung des Substrats enthalten ist.
1c' repräsentiert eine vergrößerte Ansicht des Teiles e, der in 1c gezeigt ist.
2a bis 2d repräsentieren einen Prozessablauf oder ein Verfahren zur Herstellung der Source- und Draingebiete eines Feldeffekttransistors, wobei ein Amorphisierungsimplantationsprozess gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
2d' repräsentiert einen vergrößerte Ansicht des Teiles e, der in 2d gezeigt ist;
3a bis 3d repräsentieren einen Amorphisierungsimplantationsprozess gemäß einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn diese zur Herstellung der aktiven Gebiete von Feldeffekttransistoren angewendet wird. Aus diesem Grunde werden Beispiele im Folgenden angeführt, in denen entsprechende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf die Herstellung der aktiven Gebiete eines Feldeffekttransistors angewendet sind. Es ist jedoch zu betonen, dass die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf die Herstellung der aktiven Gebiete von Feldeffekttransistoren eingeschränkt ist, sondern das die vorliegende Erfindung in jeder anderen Situation verwendet werden kann, in der die Realisierung flacher bzw. schmaler Dotierprofile in einem Substrat und/oder einem Werkstück erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung kann in all jenen Situationen ausgeführt werden, in denen es notwendig ist, die kanalmäßige Ionenausbreitung während Ionenimplantationsschritte zum Zwecke des Herstellens gut definierter Dotierprofile, die eine zuverlässige Dotierstoffkonzentration sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung aufweisen, zu steuern. Die vorliegende Erfindung kann auch in all jenen Situationen ausgeführt werden, in denen eine optimale Gestaltung dotierter Gebiete in einem Substrat erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung ist daher auf alle diese Situationen anwendbar und die Source- und Draingebiete eines Feldeffekttransistors, die in den folgenden anschaulichen Ausführungsformen dargestellt sind, sollen einen derartigen Bereich und/oder Gebiet eines Substrats repräsentieren.
Mit Bezug zu den 2a bis 2d wird nun eine anschauliche Ausführungsform des Amorphisierungsverfahrens der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In 2a bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Substrat, auf dem ein Feldeffekttransistor 100, etwa beispielsweise ein PMOS, ein NMOS-Transistor, wie sie als Teil eines CMOS-Paares verwendet werden, zu bilden ist. Bezugszeichen 2 betrifft Isolationsstrukturen, die ein aktives Gebiet des Transistors 100 definieren. Die Isolationsstrukturen 2 sind als Flachgrabenisolations(STI)strukturen vorgesehen. Es können jedoch auch andere Isolationsstrukturen, beispielsweise Locos-Strukturen (lokale Oxidation von Silizium) anstelle der STI-Strukturen vorgesehen werden. Die Isolationsstrukturen 2 enthalten im Wesentlichen ein isolierendes Material, etwa Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder dergleichen. Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Polysiliziumgateelektrode, die im Folgenden auch als Polysiliziumgateleitung bezeichnet wird, die über ein Gateisolationsschicht 6 gebildet ist, die wiederum auf dem aktiven Gebiet des Substrats 1 strukturiert ist. Ferner bezeichnen in 2a die Bezugszeichen 8da und 8db entsprechende Ionenstrahlen, denen das Substrat 1 zum Zwecke des Implantierens von Ionen durch die Bereiche der Oberfläche des Substrats 1 hindurch, die nicht von der Polysiliziumleitung 3 und der darunter liegenden Gateisolationsschicht 6 bedeckt sind, ausgesetzt ist, um somit die kristalline Struktur des Substrats 1 zu schädigen. Schließlich bezeichnet in 2a Bezugszeichen 5d Gebiete des Substrats 1, in denen die kristalline Struktur des Substrats durch Bestrahlen des Substrats mit den Ionenstrahlen 8da und 8db geschädigt ist. Die Gebiete 5d können zusammenhängende amorphe Gebiete sein oder können isolierte Kristallschäden und/oder nicht überlappende amorphe Gebiete sein, wie dies im Folgenden noch deutlicher wird.
In den 2b bis 2d sind die Merkmale, die bereits mit Bezug zu 2a beschrieben sind, mit den gleichen Bezugszeichen belegt.
In 2b bezeichnet Bezugszeichen 8h einen Ionenstrahl, dem das Substrat 1 zum Zwecke des Implantierens von Dotierstoffen in das Substrat 1 ausgesetzt ist, um damit Halo-Strukturen in den geschädigten und/oder amorphen Gebieten 5d zu bilden. Diese Halo-Strukturen sind in 2b mit den Bezugszeichen 5h gekennzeichnet und können angewinkelte Halo-Implantationen beinhalten, obwohl dies in 2b nicht gezeigt ist.
In 2c bezeichnet Bezugszeichen 8e einen Ionenstrahl, dem das Substrat 1 zum Zwecke des Bildens der Source- und Drainerweiterungsgebiete des Transistors 100 ausgesetzt ist. Diese Source- und Drainerweiterungsgebiete sind in 2c mit den Bezugszeichen 5's und 5'd gekennzeichnet.
In 2d bezeichnet Referenzzeichen 5sd einen weiteren Ionenstrahl, dem das Substrat 1 während eines weiteren Implantationsprozesses zur Bildung der Source- und Draingebiete des Transistors 100 ausgesetzt ist, wobei diese Source- und Draingebiete durch die Bezugszeichen 5s bzw. 5d gekennzeichnet sind. Typischer Weise wird ein Implantationsschritt mit hoher Dosis ausgeführt, um die endgültige Konzentration in den Source- und Draingebieten 5s und 5d zu erzeugen. Für NMOS bzw. PMOS-Bauteile wird dieser Implantationsschritt mit hoher Dosis unter Anwendung eines N-artigen bzw. eines P-artigen Dotierstoffmaterials ausgeführt.
Der Herstellungsprozess für die Bildung des aktiven Gebiets des Transistors 100, wie dies in 2d gezeigt ist, kann die folgenden Schritte umfassen.
Wie aus 2a ersichtlich ist, wird eine Polysiliziumgatestruktur, die die Polysiliziumleitung 3 und die Gateisolationsschicht 6 enthält, zunächst gemäß wohlbekannter Verfahren gebildet. Die Herstellung der aktiven Gebiete beginnt für gewöhnlich nach der Ausbildung der Polysiliziumgatestruktur.
Während eines ersten Implantationsschrittes gemäß der vorliegenden Erfindung werden Ionen in das Siliziumsubstrat 1 so implantiert, um die amorphen Gebiete 5d zu bilden. Dazu wird das Substrat einem Ionenstrahl ausgesetzt, der unter einem Neigungswinkel in Bezug auf eine Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Substrats gehalten wird. Insbesondere kann ein Neigungswinkel zwischen 10° und 80° gewählt werden, abhängig von den Erfordernissen. Wenn die Implantation unter einem großen Neigungswinkel ausgeführt wird, wie dies in 2a gezeigt ist, können sich die dadurch erzeugten amorphen Gebiete unter die Polysiliziumgatestruktur erstrecken. Wenn im Gegensatz dazu der Implantationsprozess unter einem Winkel von ungefähr 10° oder weniger ausgeführt wird, erstrecken sich die amorphen Gebiete nicht wesentlich unter die Gatestruktur. Da der Ionenstrahl unter einem Neigungswinkel in Bezug zur Oberfläche des Substrats gehalten wird, umfasst der Implantationsprozess für gewöhnlich zwei Halbperioden, wobei das Substrat 1 um 180° um eine Achse senkrecht zur Oberfläche des Substrats am Ende der ersten Halbperiode und bei Beginn der zweiten Halbperiode gedreht wird. D. h., das Substrat wird dem gleichen Ionenstrahl während der ersten und der zweiten Halbperiode ausgesetzt, und die Ionenstrahlen 8da und 8db aus 2a sollen einfach anzeigen, dass das Substrat um 180° gedreht wurde.
Alternativ kann die Orientierung des Ionenstrahls am Ende der ersten Halbperiode und Beginn der zweiten Halbperiode variiert werden. In diesem Falle wird das Substrat 1 zwei Ionenstrahlen während der ersten bzw. der zweiten Halbperiode ausgesetzt, und die Ionenstrahlen 8da und 8db aus 2a zeigen an, dass der Ionenstrahl gedreht wurde.
Typische Implantationselemente sind Xenon oder andere schwere inerte Ionen, etwa Germanium, Silizium, Argon oder Verbindung davon bei einer Implantationsenergie im Bereich von ungefähr 50 bis 150 KeV.
Des weiteren kann der Amorphisierungsimplantationsschritt so ausgeführt werden, um Kristallschäden und/oder nicht überlappende amorphe Bereiche zu erzeugen, oder Amorphisiserungsimplantationsschritt kann solange ausgeführt werden, bis diese isolierten amorphen Bereiche überlappen, so dass im Wesentlichen gleichmäßige amorphe Gebiete gebildet werden. Typische Implantationsdosen liegen im Bereich von ungefähr 1 × 10¹¹/cm² bis 1 × 10¹⁴/cm².
Da der Ionenstrahl unter einem Neigungswinkel in Bezug auf die Oberfläche des Substrats gehalten wird, erstrecken sich die amorphen Gebiete 5d zumindest teilweise unter die Polysiliziumgatestruktur. Dies ermöglicht ein gut gesteuertes Unterdrücken der Eindringtiefe in lateralen und vertikalen Richtungen bei nachfolgenden Implantationsschritten für Dotierelemente zur Bildung von Halo- und Source- und Draingebieten. Anders ausgedrückt, die nachfolgenden Implantationsstrukturen zeigen einen optimalen Profilzuschnitt und eine vordefinierte Dotierstoffkonzentration in vertikaler und horizontaler Richtung.
Wenn die amorphen Gebiete 5d in der oben beschriebenen Weise gebildet sind, wird der Herstellungsprozess fortgesetzt, um die Halo-Gebiete in dem Substrat während eines nachfolgenden Implantationsschrittes zu bilden, wie dies in 2b gezeigt ist. Dazu wird das Substrat 1 einem Ionenstrahl 8h ausgesetzt und Dotierstoffe werden die amorphen Gebiete 5d durch jene Bereiche der Oberfläche des Substrats 1 implantiert, die nicht von der Polysiliziumgatestruktur bedeckt sind. Der Ionenstrahl 8h kann senkrecht zur Oberfläche des Substrats (0° Neigung) oder unter einem Neigungswinkel in Bezug zur Senkrechten der Oberfläche des Substrats gehalten werden.
Ein Neigungswinkel kann unter solchen Bedingungen vorteilhaft sein, in denen Halo-Gebiete erforderlich sind, die sich geringfügig in das Kanalgebiet des Feldeffekttransistors 100, d. h. unter die Polysiliziumgatestruktur, erstrecken. In jenen Situationen, in denen Halo-Strukturen erforderlich sind, die sich deutlich in vertikaler Richtung und in horizontaler Richtung geringer erstrecken, ist andererseits ein senkrechter Ionenstrahl vorteilhaft. Wenn ein Neigungswinkel bevorzugt wird, wird der Implantationsschritt in zwei Halbperioden aufgeteilt, wobei entweder das Substrat oder der Ionenstrahl bei Beginn der zweiten Halbperiode gedreht wird, wie dies zuvor erläutert ist.
Die Halo-Gebiete 5h ermöglichen es, die Kurzkanaleffekte insbesondere die Wirkung der Durchgreifspannung in dem Transistor 100 zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. Die Dotierstoffkonzentration in den Gebieten 5h sowie die Implantationsenergie und der Dotierstoff werden in Abhängigkeit von der Art des auf dem Substrat 1 zu bildenden Transistors ausgewählt. Beispielsweise werden Borionen in NMOS-Bauteilen und Phosphorionen in PMOS-Bauteilen implantiert, um in jedem Bauteil ein Halo-Gebiet zur Durchgreifspannungsunterdrückung zu bilden. Für gewöhnlich wird Phosphor bei 90 KeV mit einer Dosis von 2 × 10¹³ cm^–2 bei einem Neigungswinkel von 25° zwei Abschnitten implantiert, wobei das Substrat zwischen den beiden Abschnitten um 180° gedreht wird. Ähnliche Prozesse können für das Implantieren von Bor angewendet werden. Eine Wärmebehandlung, etwa einer Ausheizprozess, wird nach der Halo-Ionenimplantation zum Aktivieren der Dotierstoffe in dem Substrat ausgeführt.
Wie zuvor dargelegt ist, kann auf Grund der Tatsache, dass die amorphen Gebiete 5d Bereiche aufweisen, die sich unter die Polysiliziumgatestruktur erstrecken, ein kanalmäßiges Ionenausbreiten während des Halo-Implantationsschrittes sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung gut gesteuert werden. D. h., lediglich sehr geringe Mengen der Halo-Dotierstoffe können in das Kanalgebiet des Transistors 100 in nicht gesteuerter Weise eindringen und/oder darin diffundieren, oder es kann sogar ein Eindringen der Halo-Dotierstoffe in das Kanalgebiet im Wesentlichen vollständig vermieden werden, während das Eindringen der Halo-Dotierstoffe in das Kanalgebiet steuerbar ist und innerhalb gut definierter Grenzen verbleibt. Daher können die Halo-Gebiete 5h ein gewünschtes Dotierprofil in einer im Wesentlichen optimalen Weise aufweisen, wodurch die vertikale und die horizontale Richtung zielgerichtet strukturiert werden, d. h. die Ausdehnung der Halo-Gebiete 5h in das Substrat kann in vertikaler und in horizontaler Richtung gesteuert werden und flache bzw. schmale Halo-Strukturen werden erhalten, die eine zuverlässige Dotierkonzentration aufweisen.
Der Herstellungsprozess wird dann so ausgeführt, um den Transistor 100 gemäß gut bekannter Techniken fertigzustellen.
Insbesondere wird während eines nächsten Schrittes, wie dies in 2c gezeigt ist, ein weiterer Ionenimplantationsprozess ausgeführt, um die Source/Drainerweiterungsgebiete 5's und 5'd zu bilden. Dazu wird eine Dosis von 3 × 10¹³ bis 3 × 10¹⁴ cm^–2 an Dotierstoffionen bei geringer Energie (3 bis 5 KeV) durch Bestrahlen des Substrats 1 mit einem Ionenstrahl 8e implantiert. Typischer Weise werden N-artige bzw. P-artige Dotierstoffmaterialien für NMOS bzw. PMOS-Bauteile verwendet.
Die Source- und Draingebiete 5s und 5d des Transistors 100 werden dann während eines nachfolgenden Schrittes fertiggestellt, wie dies in 2d gezeigt ist. Insbesondere werden die dielektrischen Seitenwandabstandselemente 4 zunächst an den Seitenwänden der Polysiliziumleitung 3 gemäß gut bekannter Techniken gebildet und ein weiterer Implantations schritt mit hoher Dosis wird ausgeführt, um Dotierstoffe in jene Gebiete des Substrats einzubringen, die nicht von der Polysiliziumleitung 3 und den Seitenwandabstandselementen 4 bedeckt sind. Dazu wird das Substrat 1 mit einem Ionenstrahl 7sd bestrahlt, der im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Substrats 1 gehalten wird. Am Ende des Implantationsschrittes mit hoher Dosis sind die Source- und Draingebiete 5s und 5d so gebildet, dass diese eine vordefinierte Dotierstoffkonzentration aufweisen. Für NMOS bzw. PMOS-Bauteile wird dieser Implantationsschritt mit hoher Dosis unter Anwendung eines N-artigen bzw. eines P-artigen Dotiermaterials ausgeführt.
Ebenso ist in den Implantationsschritten, die in den 2c und 2d gezeigt sind, zur Bildung der Source- und Drainerweiterungsgebiete und der Source- und Draingebiete ein kanalmäßiges Ionenwandern auf Grund der zuvor erfindungsgemäß gebildeten amorphen Gebiete 5d reduziert. Insbesondere die Situation nach der Herstellung der Source- und Draingebiete ist so, wie sie in 2d' gezeigt ist, wobei eine vergrößerte Ansicht des Bereiches e, der durch die gestrichelte Linie in 2d definiert ist, dargestellt ist. Wie aus 2d' ersichtlich ist, erstrecken sich weder das Sourcegebiet 5s noch das Halo-Gebiet 5h in horizontaler Richtung über das amorphe Gebiet 5d hinaus. D. h., das Eindringen der Dotierstoffe in horizontaler Richtung sowie in vertikaler Richtung ist gesteuert. Es entstehen daher flache Übergänge und die Dotierstoffgebiete zeigen eine vordefinierte Dotierstoffkonzentration und einen optimalen Dotierprofilzuschnitt.
Wenn die Source- und Draingebiete 5s und 5d gebildet sind, wird der Herstellungsprozess fortgesetzt, um den Transistor 100 mit wohlbekannten Verfahren fertigzustellen.
Mit Bezug zu den 3a bis 3d wird eine weitere anschauliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Amorphisieren eines kristallinen Substrats beschrieben.
In den 3a bis 3d besitzen die Merkmale, die bereits mit Bezug zu den 2a bis 2d beschrieben sind, die gleichen Bezugszeichen. Ferner bezeichnen in den 3a bis 3c die Bezugszeichen 8d11 und 8d12, 8d21 und 8d22, 8d31 und 8d32 entsprechende Ionenstrahlen, denen das Substrat zur Amorphisierung des Substrats ausgesetzt ist. Die Neigungswinkel α, β und γ dieser Ionenstrahlen unterscheiden sich voneinander.
Während des Implantationsprozesses gemäß der vorliegenden Ausführungsform zum Amorphisieren des Substrats wird der Neigungswinkel zwischen dem Ionenstrahl und der Oberfläche des Substrats 1 nicht konstant gehalten, sondern wird während des Implantierens gemäß einem vordefinierten Zeitablauf variiert. D. h., der Implantationsprozess besitzt mehrere Implantationsperioden und/oder Segmente und der Neigungswinkel zwischen dem Ionenstrahl und der Oberfläche des Substrats wird von einem Segment zu einem nachfolgenden Segment geändert. Insbesondere durch Wählen eines nicht konstanten Zeitablaufs für unterschiedliche Perioden (bei unterschiedlichen Implantationswinkeln des Implantationsvorganges) können vordefinierte Bereiche des Substrats amorphisiert werden, um ein kanalmäßiges Ionenausbreiten in diesen Gebieten während nachfolgender Implantatiorisprozesse zu unterdrücken oder zu minimieren.
Typischer Weise kann der Neigungswinkel zwischen 10° und 80° variiert werden. Durch Wählen eines vordefinierten Zeitablaufs ist es möglich, amorphe Zonen mit einer speziellen Form zu verwirklichen. Wenn beispielsweise das Implantieren mit einem Neigungswinkel von ungefähr 80° zeitlich verlängert wird, erstrecken sich die amorphen Gebiete deutlich unter die Polysiliziumgatestruktur. Wenn andererseits das Implantationssegment mit einem kleinen Neigungswinkel verlängert wird, erstrecken sich die amorphen Gebiete stärker in vertikaler Richtung und weniger unterhalb die Polysiliziumgatestruktur.
In der anschaulichen Ausführungsform, die in den 3a bis 3c dargestellt ist, enthält das Verfahren zum Implantieren von Ionen gemäß der vorliegenden Erfindung für das Amorphisieren des Substrats drei Perioden oder Segmente. Während einer ersten Periode wird der Ionenstrahl unter einem vordefinierten Neigungswinkel α in Bezug auf eine Senkrechte zur Oberfläche des Substrats 1 gehalten, wie dies in 3a gezeigt ist. In dem in 3a dargestellten Beispiel beträgt der Winkel α ungefähr 60°. Der Neigungswinkel α kann im Wesentlichen während des ersten Implantationssegmentes konstant gehalten werden, oder kann innerhalb eines vordefinierten Bereiches gehalten werden. Die erste Implantationsperiode kann zwei Halbperioden aufweisen, in denen das Substrat um 180° um eine Achse senkrecht zur Oberfläche des Substrats am Ende der ersten Halbperiode und zu Beginn der zweiten Halbperiode gedreht wird. In diesem Falle unterliegt das Substrat während der ersten und der zweiten Halbperiode dem gleichen Ionenstrahl, wobei die Ionenstrahlen 8d11 und 8d12 in 3a einfach andeuten, dass das Substrat um 180° gedreht ist. Alternativ kann die Orientierung des Ionenstrahls modifiziert werden, beispielsweise durch Drehen der Ionenstrahlquelle, um somit das Substrat mit zwei Ionenstrahlen 8d11 und 8d12 während der ersten und der zweiten Halbperiode zu bestrahlen.
Der Implantationsprozess wird dann fortgesetzt, indem der Neigungswinkel variiert und Dotierstoffe während eines zweiten Implantationssegmentes eingeführt werden, wie dies in 3b gezeigt ist. In dem in 3b gezeigten Beispiel ist der Neigungswinkel β zu ungefähr 45° gewählt. Wiederum kann während der zweiten Periode der Neigungswinkel β konstant oder innerhalb eines vordefinierten Bereiches gehalten werden. Ferner kann die Länge der zweiten Periode unterschiedlich zu der Länge der ersten Periode sein oder kann der Länge der ersten Periode entsprechen. Des weiteren kann die zweite Implantationsperiode in zwei Halbperioden aufgeteilt werden, und entweder kann das Substrat um 180° oder die Ionenstrahlquelle gedreht werden. Die Ionenstrahlquelle 8d21 und 8d22 in 3b zeigen an, dass die Implantationsperiode in zwei Halbperioden aufgeteilt ist.
Der Implantationsprozess wird dann mit einem dritten Neigungswinkel γ fortgesetzt; in dem in 2c gezeigten speziellen Beispiel wurde ein Neigungswinkel γ von ungefähr 30° für die Ionenstrahlen 8d31 und 8d32 gewählt. Wiederum kann die dritte Implantationsperiode in zwei Halbperioden aufgeteilt werden, wobei entweder das Substrat 1 um 180° zu Beginn der zweiten Halbperiode gedreht wird oder die Orientierung des Ionenstrahls modifiziert wird. Die Gesamtlänge der dritten Periode kann der Länge einer oder beider der ersten und zweiten Periode entsprechen. Alternativ kann die Gesamtlänge der dritten Periode sich von der Länge der ersten und der zweiten Periode unterscheiden.
Zum Ende des Implantationsprozesses, wie er in den 3a und 3d gezeigt ist, ist die Sachlage auf dem Substrat so, wie dies in 3d gezeigt ist. Wie insbesondere aus 3d ersichtlich ist, zeigen die amorphen Gebiete 5h eine vordefinierte Form, die von dem für den Amorphisierungsimplantationsprozess ausgewählten Zeitablauf abhängt. Folglich ermöglicht es der zuvor dargestellte Amorphisierungsimplantationsprozess, jene Bereiche des Substrats zu amorphisieren, in denen eine kanalmäßige Ionenausbreitung verhindert werden soll.
Es sollte beachtet werden, dass eine beliebige Anzahl an Implantationsperioden gewählt werden kann. Zum Beispiel können zwei bis zehn Perioden oder mehr vorgesehen sein, abhängig von der endgültigen Form, die für die in dem Substrat 1 zu bildenden amorphen Gebiete erforderlich ist.
Die Vorteile des Anwendens eines Amorphisierungsimplantationsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung beruhen auf der Tatsache, dass eine kanalmäßige Ionenausbreitung während nachfolgender Implantationsprozesse in vertikaler und in horizontaler Richtung reduziert und/oder gesteuert werden kann. Dies wird erreicht, indem der Ionenstrahl unter einem Neigungswinkel zwischen 10° und 80° während des Amorphisierungsimplantationsprozesses geneigt wird. Der Neigungswinkel kann während des Implantationsprozesses konstant gehalten werden oder kann gemäß einem vordefinierten Zeitablauf variiert werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung mindestens eines Feldeffekttransistors auf einem halbleitenden Substrat, wobei das Verfahren umfasst: Bilden mindestens einer Gatestruktur über einem aktiven Gebiet des mindestens einen Transistors; Implantieren von Ionen mindestens eines Materials, das Xenon aufweist, durch die Bereiche der Oberfläche des Substrats hindurch, die nicht von der mindestens einen Gatestruktur bedeckt sind, indem die Oberfläche des Substrats mindestens einem Ionenstrahl des mindestens einen Materials, das Xenon aufweist, ausgesetzt wird, um im Wesentlichen die bestrahlten Bereiche der Oberfläche bis zu einer vordefinierten Tiefe zu amorphisieren; wobei der Ionenstrahl unter einem Neigungswinkel in Bezug zu einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats gehalten wird; und Implantieren von Dotierionen in die amorphisierten Bereiche, wobei die Dotierinonen vollständig in den amorphisierten Bereichen liegende Source- und Draingebiete bilden, um die kanalmäßige Ionenausbreitung in horizontaler und vertikaler Richtung zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Neigungswinkel zwischen 10° und 80° gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Material eine Mischung schwerer inerter Ionen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das mindestens eine Material ferner Germanium, Silizium und Argon aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Implantationsenergie im Bereich von ungefähr 50 bis 150 KeV liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Implantationsdosis im Bereich von ungefähr 1 × 10¹¹/cm² bis 1 × 10¹⁴/cm² liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das halbleitende Material Silizium oder Germanium aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Feldeffekttransistor ein NMOS oder PMOS-Transistor ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat um ungefähr 180° um eine Achse senkrecht zur Oberfläche zumindest einmal während des Implantierens gedreht wird.
Verfahren zur Herstellung mindestens eines Feldeffekttransistors auf einem halbleitenden Substrat, wobei das Verfahren umfasst: Bilden mindestens einer Gatestruktur über einem aktiven Gebiet des mindestens einen Transistors; Implantieren von Ionen eines ersten Materials während eines ersten Implantationsschrittes durch die Bereiche der Oberfläche des Substrats hindurch, die nicht von der Gatestruktur bedeckt sind, indem die Oberfläche des Substrats mindestens einem Ionenstrahl des ersten Materials ausgesetzt wird, um die bestrahlten Bereiche des Substrats bis zu einer vordefinierten Tiefe im Wesentlichen zu amorphisieren; Implantieren von Ionen einer ersten vordefinierten Leitfähigkeitsart während eines zweiten Implantationsschrittes durch die Bereiche der Oberfläche des Substrats hindurch, die nicht von der Gatestruktur bedeckt sind, um Halo-Strukturen in den amorphisierten Bereichen des Substrats zu bilden; wobei während des ersten Implantationsschrittes der Neigungswinkel des Ionenstrahls in Bezug auf eine Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats in einem definierten Neigungswinkelbereich gehalten wird; und Implantieren von Dotierionen in die amorphisierten Bereiche, wobei die Dotierinonen vollständig in den amorphisierten Bereichen liegende Source- und Draingebiete bilden, um die kanalmäßige Ionenausbreitung in horizontaler und vertikaler Richtung zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Neigungswinkelbereich zwischen 10° und 80° gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Material schwere inerte Ionen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die schweren inerten Ionen Xenon, Germanium, Silizium oder Argon aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Implantationsenergie im Bereich von ungefähr 50 bis 150 KeV liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Implantationsdosis im Bereich von ungefähr 1 × 10¹¹/cm² bis 1 × 10¹⁴/cm² liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das halbleitende Material Silizium oder Germanium aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Feldeffekttransistor ein NMOS oder PMOS-Transistor ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Substrat um ungefähr 180° um eine Achse senkrecht zur Oberfläche zumindest einmal während des Implantierens gedreht wird.
Verfahren zur Herstellung mindestens eines Feldeffekttransistors auf einem halbleitenden Substrat, wobei das Verfahren umfasst: Bilden mindestens einer Gatestruktur über einem aktiven Gebiet des mindestens einen Transistors; Implantieren von Ionen eines Materials durch die Bereiche der Oberfläche des Substrats hindurch, die nicht von der mindestens einen Gatestruktur bedeckt sind, indem die Oberfläche des Substrats mindestens einem Ionenstrahl des einen Materials ausgesetzt wird, um somit die bestrahlten Bereiche des Substrats bis zu einer vordefinierten Tiefe im Wesentlichen zu amorphisieren; wobei der Neigungswinkel des Ionenstrahls in Bezug auf eine Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats gemäß einem vordefinierten Zeitablauf, der mehrere Implantationsperioden aufweist, variiert wird, und wobei der Neigungswinkel innerhalb eines vordefinierten Bereichs während jeder Implantationsperiode gehalten wird; Implantieren von Dotierionen in die amorphisierten Bereiche, wobei die Dotierinonen vollständig in den amorphisierten Bereichen liegende Source- und Draingebiete bilden, um die kanalmäßige Ionenausbreitung in horizontaler und vertikaler Richtung zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Neigungswinkel zwischen 10° und 80° gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das eine Material schwere inerte Ionen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die schweren inerten Ionen Xenon, Germanium, Silizium oder Argon aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Implantationsperioden unterschiedliche Längen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Neigungswinkel während jeder Implantationsperiode im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Implantationsenergie entsprechend dem vordefinierten Zeitablauf variiert wird und wobei während jeder Implantationsperiode die Implantationsenergie innerhalb eines vordefinierten Bereichs gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Implantationsenergie in einem Bereich von ungefähr 50 bis 150 KeV variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Implantationsdosis gemäß dem vordefinierten Zeitablauf variiert wird und wobei die Implantationsdosis innerhalb eines vordefinierten Bereichs während jeder Implantationsperiode gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Implantationsdosis im Bereich von ungefähr 1 × 10¹¹/cm² bis 1 × 10¹⁴/cm² liegt.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das halbleitende Material Silizium oder Germanium aufweist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Feldeffekttransistor ein NMOS oder PMOS-Transistor ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Substrat um ungefähr 180° um eine Achse, die senkrecht zur Oberfläche ist, mindestens einmal während jeder Implantationsperiode gedreht wird.