JPH0226036A - Junction-type field effect transistor - Google Patents

Junction-type field effect transistor

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JPH0226036A
JPH0226036A JP17661288A JP17661288A JPH0226036A JP H0226036 A JPH0226036 A JP H0226036A JP 17661288 A JP17661288 A JP 17661288A JP 17661288 A JP17661288 A JP 17661288A JP H0226036 A JPH0226036 A JP H0226036A
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JP
Japan
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gate
epitaxial layer
source
drain
region
Prior art date
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JP17661288A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Yamamoto
山本 正徳
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve withstand voltage between a source and a drain by providing a first gate area on the bottom surface of a first gate opening formed on the surface of an epitaxial layer. CONSTITUTION:Opposite conductive type first and second gate areas 6G and 7G are provided on the upper layer of an epitaxial layer 2 formed on the surface of a semiconductor substrate 1 and the first gate area 6G is provided on the bottom surface of the first gate opening part 6 formed on the surface of the epitaxial layer 2. Then, an oxide film 3 is masked and etching is performed to a specified depth of the epitaxial layer by reaction ion etching and the first gate area 6G is formed deeply to form the first gate to a specified depth without performing treatment at high temperature. It allows the depth of source and drain to be shallow and improves withstand voltage between the source and the drain.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は接合型電界効果トランジスタに関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a junction field effect transistor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近のデュアル・ゲート接合型電界効果トランジスタの
応用の拡大に伴い、ソース・ドレイン間耐電圧特性の向
上が望まれてきた。
With the recent expansion of applications of dual-gate junction field effect transistors, there has been a desire for improved source-drain withstand voltage characteristics.

第3図(a)〜(d)は従来の接合型電界効果トランジ
スタの製造方法の一例を説明するための工程順に示した
半導体チップの断面図である。
FIGS. 3(a) to 3(d) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining an example of a conventional method for manufacturing a junction field effect transistor.

まず、第3図(a)に示すように、p型シリコン基板1
の表面にn型エピタキシャル層・2.を2〜5μm成長
させ、その表面にシリコン酸化膜3aを成長させる。
First, as shown in FIG. 3(a), a p-type silicon substrate 1
n-type epitaxial layer on the surface of 2. is grown to a thickness of 2 to 5 μm, and a silicon oxide film 3a is grown on the surface thereof.

次に、ホトリソグラフィ技術を用いてソース開孔部4及
びドレイン開孔部5を設け、エピタキシャル層2.の表
面から内部にソース領域4s及びトレイン領域5oをそ
れぞれ形成する。
Next, a source opening 4 and a drain opening 5 are provided using photolithography, and the epitaxial layer 2. A source region 4s and a train region 5o are respectively formed from the surface to the inside.

次に第3図(b)に示すように、表面を熱酸化してから
ホトリソグラフィ技術を用い第1のゲート形成領域に第
1ゲート開札部6aを設け、p型拡散によって第1ゲー
ト領域6、を形成する。
Next, as shown in FIG. 3(b), after thermally oxidizing the surface, a first gate opening part 6a is provided in the first gate formation region using photolithography technology, and the first gate opening part 6a is formed in the first gate formation region by p-type diffusion. , form.

さらに、第3図(C)に示すように、開孔部6aを熱酸
化し、次にホトリソグラフィ技術を用いてn型の第2ゲ
ート領域7Gを形成する。
Furthermore, as shown in FIG. 3C, the opening 6a is thermally oxidized, and then an n-type second gate region 7G is formed using photolithography.

次に、第3図(d)に示すように、ホトリソグラフィ技
術により各開孔部4.5及び61の底面にコンタクト窓
を開け、第2ゲート開孔部7を含めてそれらの表面に例
えばアルミニウム層を1〜3μm蒸着またはスパッタに
より形成し、ホトリソグラフィ技術により所定の場所に
それぞれソース電極S、第1ゲート電極g++第2ゲー
ト電極G2及びドレイン電極りを形成する。
Next, as shown in FIG. 3(d), contact windows are formed on the bottom surfaces of each of the openings 4.5 and 61 by photolithography, and contact windows are formed on the surfaces thereof including the second gate opening 7, for example. An aluminum layer with a thickness of 1 to 3 μm is formed by vapor deposition or sputtering, and a source electrode S, a first gate electrode G++, a second gate electrode G2, and a drain electrode are formed at predetermined locations using photolithography.

その後、裏面にソース電極層12を形成していた。After that, a source electrode layer 12 was formed on the back surface.

ソース電極S及び第2ゲート電極G2は、図示されてい
ないが、突抜拡散層を介して点線(に示すように裏面の
ソース電極層12に接続されている。
Although not shown, the source electrode S and the second gate electrode G2 are connected to the source electrode layer 12 on the back surface as shown by the dotted line via a punched diffusion layer.

第4図は第3図(d)の半導体チップの等価回路図であ
る。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor chip of FIG. 3(d).

デュアル・ゲート接合型電界効果トランジスタは、節点
Mを介してカスケード接続される二つの電界効果トラン
ジスタQ1及びQ2により構成され、ドレイン電流I 
DSSは、入力ゲートg1を有するトランジスタQ+に
より決定される。
A dual-gate junction field-effect transistor consists of two field-effect transistors Q1 and Q2 connected in cascade through a node M, and the drain current I
DSS is determined by transistor Q+ with input gate g1.

トランジスタQ2は、ゲート・ソース逆電圧VGSfo
rflの大きくノーマリオン・タイプで設計されている
ので、この容量は小さくトランジスタQ1の容量との直
列となるドレイン・ソース間容量を小さくすることがで
きるという特徴がある。
Transistor Q2 has a gate-source reverse voltage VGSfo
Since it is designed as a normally-on type with a large rfl, this capacitance is small and the drain-source capacitance in series with the capacitance of the transistor Q1 can be reduced.

これら各電極は、抵抗骨が低いので、高周波特性を改善
する効果がある。
Since each of these electrodes has a low resistance, it has the effect of improving high frequency characteristics.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来の接合型電界効果トランジスタは、第1及
び第2ゲート形成の際に微細加工を行・なっているため
ゲート領域内に短いゲート長用の開孔部を形成すること
が困難なので、先にソース・ドレイン領域を先に形成し
た後で第1ゲート及び第2ゲートを形成し、次に、第1
及び第2ゲート上の薄い酸化膜を数分間全面酸化膜エツ
チングを行ない、第1及び第2ゲート開孔部を形成して
いた。
In the conventional junction field effect transistor described above, microfabrication is performed when forming the first and second gates, so it is difficult to form an opening for a short gate length in the gate region. First, the source/drain regions are formed, then the first gate and the second gate are formed, and then the first gate is formed.
Then, the thin oxide film on the second gate was etched over the entire surface for several minutes to form first and second gate openings.

しかし、このためソース・ドレイン領域の深さがゲート
領域より深くなり空乏層中が確保されないため、トレイ
ン・ソース耐圧がBVnssドレイン領域より決定され
約20V以上が得にくいという欠点があった。
However, because of this, the depth of the source/drain region is deeper than the gate region, and the inside of the depletion layer is not secured, so that the train/source breakdown voltage is determined by the BVnss drain region and it is difficult to obtain a voltage higher than about 20V.

本発明の目的は、ソース・ドレイン耐圧の高い接ぎ型電
界効果トランジスタを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a junction field effect transistor with high source-drain breakdown voltage.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の接合型電界効果トランジスタは、−導電型の半
導体基板の一表面に形成された一導電型のエピタキシャ
ル層と、該エピタキシャル層の上層に設けられた逆導電
型の第1及び第2のゲート領域を挟んで両側に形成され
た一導電型のソース領域及びドレイン領域とを有する接
合型電界効果トランジスタにおいて、前記第1のゲート
領域が前記エピタキシャル層の表面に形成された第1の
ゲート開孔部の底面に設けられて構成されている。
The junction field effect transistor of the present invention includes an epitaxial layer of one conductivity type formed on one surface of a semiconductor substrate of a negative conductivity type, and first and second epitaxial layers of opposite conductivity type provided on the epitaxial layer. In a junction field effect transistor having a source region and a drain region of one conductivity type formed on both sides of a gate region, the first gate region is connected to a first gate opening formed on the surface of the epitaxial layer. It is configured to be provided on the bottom surface of the hole.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)〜(d)は本発明の第1の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。
FIGS. 1(a) to 1(d) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in order of steps for explaining a first embodiment of the present invention.

デュアル・ゲート接合型電界効果トランジスタは、第1
図(d)に示すようにp型シリコン基板1の表面に形成
されたn型エピタキシャル層2と、その上層のシリコン
酸化膜3の両側にソース開孔部4及びドレイン開孔部5
を設けてn型エピタキシャル層2にn+拡散により形成
されたソース領域4s及びドレイン領域5Dと、両頭域
55及び5Dに挟まれてシリコン酸化膜3上に第2ゲー
ト開孔部7を設けてn型エピタキシャル層2にp型拡散
により形成された第2ゲート領域7゜と、第2ゲート領
域7G及びソース領域の間のシリコン酸化膜3及びn型
エピタキシャル層2の中層まで開孔した第1ゲート開孔
部6を包むエピタキシャル層2に形成された第1のゲー
ト領域6Gとの含んで構成されている。
A dual-gate junction field effect transistor has a first
As shown in Figure (d), an n-type epitaxial layer 2 is formed on the surface of a p-type silicon substrate 1, and a source hole 4 and a drain hole 5 are formed on both sides of an overlying silicon oxide film 3.
A second gate opening 7 is provided on the silicon oxide film 3 sandwiched between a source region 4s and a drain region 5D formed by n+ diffusion in the n-type epitaxial layer 2, and both head regions 55 and 5D. The second gate region 7° is formed by p-type diffusion in the type epitaxial layer 2, and the first gate is opened to the middle layer of the silicon oxide film 3 and the n-type epitaxial layer 2 between the second gate region 7G and the source region. The first gate region 6G is formed in the epitaxial layer 2 surrounding the opening 6.

ソース、第1ゲート、第2ゲート及びドレイン領域上に
はそれぞれソース電極S、第1ゲート電極G1.第2ゲ
ート電極G2及びトレイン電極が形成され、ソース電極
S及び第2ゲート電極G2は図外の突抜拡散層を介して
点線βに示すように裏面のソース電極層12と電気的に
接続されている。
A source electrode S, a first gate electrode G1. A second gate electrode G2 and a train electrode are formed, and the source electrode S and the second gate electrode G2 are electrically connected to the source electrode layer 12 on the back surface as shown by the dotted line β through a punched diffusion layer (not shown). There is.

等価回路は、第4図の等価回路と同様に節点mを介して
二つの電界効果トランジスタq1及びq2の直列構成で
ある。
The equivalent circuit is a series configuration of two field effect transistors q1 and q2 via a node m, similar to the equivalent circuit of FIG.

次に接合型電界効果トランジスタの製造方法を説明する
Next, a method for manufacturing a junction field effect transistor will be explained.

第1図(a)に示すよ・うに、p型シリコン基板1上に
n型エピタキシャルR2を2〜5μm形成し、熱酸化に
よりシリコン酸化膜3を数百nm程度成長させ、ホトリ
ソグラフィ技術を用いて、ソース及びドレイン開孔部4
及び5を設けて拡散によりn+型のソース及びドレイン
領域4s及び’inをそれぞれ形成する。
As shown in FIG. 1(a), an n-type epitaxial layer R2 is formed to a thickness of 2 to 5 μm on a p-type silicon substrate 1, and a silicon oxide film 3 is grown to a thickness of several hundred nm by thermal oxidation. The source and drain openings 4
and 5 are provided to form n+ type source and drain regions 4s and 'in, respectively, by diffusion.

次に第1図(b)に示すように熱酸化した後、ホトリソ
グラフィ技術を用いてソース・ドレイン領域間の第1の
ゲート形成領域に第1ゲート開孔部6を設けた後、例え
ば(112や希HFなどを使用して反応性イオンエツチ
ングを行ないゲート長を大きくせずに、エピタキシャル
層2の所定の深さまでエツチングする。
Next, as shown in FIG. 1(b), after thermal oxidation, a first gate opening 6 is provided in the first gate formation region between the source and drain regions using photolithography, and then, for example, ( Reactive ion etching is performed using 112 or dilute HF to etch the epitaxial layer 2 to a predetermined depth without increasing the gate length.

この工程に使用できる高アスペクト比パターンドライエ
ツチングに関しては、セミコンダクタワールド、第12
5頁〜第146頁(1987゜7)に詳細に記述されて
いる。
For information on high aspect ratio pattern dry etching that can be used in this process, see Semiconductor World, 12th
It is described in detail on pages 5 to 146 (1987°7).

次に、第1ゲート開孔部6からp型の第1ゲート領域6
を拡散もしくはイオン注入により形成する。
Next, from the first gate opening 6 to the p-type first gate region 6
is formed by diffusion or ion implantation.

以下は第1図(C)及び(d)に示すように、従来の第
4図(c)及び(d)と同様の工程で接合型電界効果ト
ランジスタを形成する。
Thereafter, as shown in FIGS. 1C and 1D, a junction field effect transistor is formed in the same steps as the conventional steps shown in FIGS. 4C and 4D.

ソース、第1ゲート、第2のゲート及びドレインの各部
領域4s、6o、7o及び5Dの各底部とn型シリコン
基板1との距離a、b、c及びdはそれぞれ2.5,1
,1.5及び2.5μm程度であり、第1ゲート領域6
Gとの距1bが最小のため、空乏層の制御性が良い。
The distances a, b, c and d between the bottoms of the source, first gate, second gate and drain regions 4s, 6o, 7o and 5D and the n-type silicon substrate 1 are 2.5 and 1, respectively.
, 1.5 and 2.5 μm, and the first gate region 6
Since the distance 1b from G is the minimum, the controllability of the depletion layer is good.

ここで上述の製造方法上、距p1dはbと独立に設計出
来るのでdを大きくとり、空乏層の厚さが十分確保でき
るのでソース・ドレイン耐圧!3vossを30Vにす
ることが出来る。
Here, due to the manufacturing method described above, the distance p1d can be designed independently of b, so d can be set large, and the thickness of the depletion layer can be ensured sufficiently, so that the source/drain breakdown voltage can be improved! 3voss can be set to 30V.

第2図(a)及び(b)は本発明の第2の実施例を説明
するための工程順に示した半導体チップの断面図である
FIGS. 2(a) and 2(b) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in order of steps for explaining a second embodiment of the present invention.

接合型電界効果トランジスタは、第2ゲート領域7.が
第2ゲート領域7Gと異る点以外は、第1、の実施例の
接合型電界効果トランジスタと同じである。
The junction field effect transistor has a second gate region 7. This is the same as the junction field effect transistor of the first embodiment except that it is different from the second gate region 7G.

製造工程は、第1図(a)及び(b)と同じ方法で半導
体チップを形成する。
In the manufacturing process, a semiconductor chip is formed using the same method as shown in FIGS. 1(a) and 1(b).

次に第2図(a)に示すように、ホトリソグラフィ技術
を用いてシリコン酸化WA3の第2ゲート形成領域に第
2ゲート開孔部7.を開け、次に酸化膜をマスクに反応
性イオンエッチを行ない、第1ゲート領域6G形成工程
と同様にエピタキシャル層2.の表面から所定の深さま
でエツチングして第2ゲート領域7.を形成する。
Next, as shown in FIG. 2(a), a second gate opening 7. is formed in the second gate formation region of the silicon oxide WA3 using photolithography. is opened, and then reactive ion etching is performed using the oxide film as a mask to form the epitaxial layer 2. in the same manner as in the step of forming the first gate region 6G. The second gate region 7. is etched to a predetermined depth from the surface of the second gate region 7. form.

これにより、第2ゲート領域7.も高温の熱処理をせず
に所定の深さを得ることができ、第2ゲート領域7II
とシリコン基板1との距離C1を小さくできる一方、そ
れと独立にドレイン領域5Dの深さを浅く、従って距M
dを大きくすることができ、トレイン・ソース間の耐圧
13vossを向上させることができる。
As a result, the second gate region 7. Also, a predetermined depth can be obtained without high-temperature heat treatment, and the second gate region 7II
While the distance C1 between the drain region 5D and the silicon substrate 1 can be made smaller, the depth of the drain region 5D can be made shallower, and therefore the distance M can be made smaller.
d can be increased, and the withstand voltage 13voss between the train and the source can be improved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は接合型電界効果トランジス
タにおいて、第1ゲート領域を形成する場合、ソース・
ドレイン領域を形成して熱酸化・後、ホトリソグラフィ
技術を用いて、所定の位置に開孔部を設け、酸化膜をマ
スクにして反応性イオンエッチでエピタキシャル層の所
定の深さまでエツチングし、第1ゲート領域を探し形成
することにより、高温処理を行なわないで所定の深さに
第1ゲートを形成できる。
As explained above, the present invention provides a junction field effect transistor in which when forming the first gate region, the source and
After forming and thermally oxidizing the drain region, use photolithography to create openings at predetermined positions, and use the oxide film as a mask to perform reactive ion etching to a predetermined depth in the epitaxial layer. By finding and forming the first gate region, the first gate can be formed at a predetermined depth without performing high-temperature processing.

従って、ソース・ドレインの深さが浅くなり、第1ゲー
トの制御性が良くかつソース・ドレイン間の耐圧を向上
できるという効果がある。
Therefore, the depth of the source and drain becomes shallower, and the controllability of the first gate is improved and the withstand voltage between the source and drain can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜(d)は本発明の第1の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図、第2図
(a)及び(b)は本発明の第2の実施例を説明するた
めの工程順に示した半導体チップの断面図、第3図(a
)〜(d)は従来の接合型電界効果トランジスタの製造
方法の一例を説明するための工程順に示した半導体チッ
プの断面図、第4図は第3図(d)の半導体チップの等
価回路図である。 1・・・p型シリコン基板、2.2.・・・n型エピタ
キシャル層、4s・・・ソース領域、5o・・・ドレイ
ン領域、6・・・第1ゲート開孔部、6G・・・第1ゲ
ート領域、7,71・・・第2ゲート開孔部、7G、7
□・・・第2ゲート領域。
FIGS. 1(a) to (d) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining the first embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 3 (a) is a cross-sectional view of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining an example
) to (d) are cross-sectional views of semiconductor chips shown in order of steps to explain an example of a conventional method for manufacturing a junction field effect transistor, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor chip of FIG. 3(d). It is. 1...p-type silicon substrate, 2.2. ... N-type epitaxial layer, 4s... Source region, 5o... Drain region, 6... First gate opening, 6G... First gate region, 7, 71... Second Gate opening, 7G, 7
□...Second gate region.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 一導電型の半導体基板の一表面に形成された一導電型の
エピタキシャル層と、該エピタキシャル層の上層に設け
られた逆導電型の第1及び第2のゲート領域を挟んで両
側に形成された一導電型のソース領域及びドレイン領域
とを有する接合型電界効果トランジスタにおいて、前記
第1のゲート領域が前記エピタキシャル層の表面に形成
された第1のゲート開孔部の底面に設けられたことを特
徴とする接合型電界効果トランジスタ。
An epitaxial layer of one conductivity type formed on one surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and first and second gate regions of opposite conductivity types provided on the upper layer of the epitaxial layer, formed on both sides of the epitaxial layer. In a junction field effect transistor having a source region and a drain region of one conductivity type, the first gate region is provided at the bottom of a first gate opening formed on the surface of the epitaxial layer. Characteristics of junction field effect transistors.
JP17661288A 1988-07-14 1988-07-14 Junction-type field effect transistor Pending JPH0226036A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007150282A (en) * 2005-11-02 2007-06-14 Sharp Corp Field effect transistor

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