JPH0258839A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0258839A
JPH0258839A JP63211284A JP21128488A JPH0258839A JP H0258839 A JPH0258839 A JP H0258839A JP 63211284 A JP63211284 A JP 63211284A JP 21128488 A JP21128488 A JP 21128488A JP H0258839 A JPH0258839 A JP H0258839A
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JP
Japan
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substrate
gate
mask
region
opening
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JP63211284A
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Inventor
Masaaki Uno
宇野 昌明
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 接合型電界効果トランジスタ(以下、JFETという)
にて構成される半導体装置に関し、高集積化を可能とす
ることを目的とし、複数のJFETを、その夫々のゲー
ト領域を基板に対して垂直方向に並設することにより直
列に接合し、ソース領域及びドレイン領域をゲート領域
の上下両側に配置した構成とし、その製造に際し、開口
部を設けられたマスクを用い、イオン注入により、マス
ク直下の基板中に一のJFETのゲート領域を形成する
と同時に、該開口部直下の基板中に他のJ FETのゲ
ート領域を形成する工程と、上記マスクを用い、イオン
注入により、開口部直下の基板中にソース傾城を形成す
る工程とを含む。
(産業上の利用分野〕 本発明は、JFETにて構成される半導体装置に関する
従来、論理演算回路等のICでは高集積化、高速化が重
要な課題であり、特に、近年、コンピュータシステムが
種々の場所、用途に用いられてくるようになるとその取
扱う情報量が多くなり、ますます高速化の要求が高まっ
てきている。論理演算素子はMOSトランジスタ又はバ
イポーラトランジスタ等にて構成されており、この両者
ともに高速化のためには素子を微細化する必要がある。
然るに、現在のMOSトランジスタ又はバイポーラトラ
ンジスタを用いたRAM等では、最小寸法が0.7μm
程度であり、今後の量産レベルでの微細加工技術の進歩
は困難になっている。この場合、ジョセフソン素子や高
電子移動度トランジスタ(HEMT)のような素子もあ
るが、これは量産に適していない。
そこで、MOS I−ランジスタやバイポーラトランジ
スタより高速な素子で、しかも量産可能な論理演算素子
(つまりJFET)が必要となってきている。
〔従来の技術〕
従来、JFETを用いて例えばインバータやノアゲート
等の回路を構成する場合、基板に対してJFETを横方
向に複数並設している。この場合、JFETは一般に、
バルク中をキャリアが移動する構成であるため、MOS
トランジスタよりも実効的な移動度が大きく、高速化が
可能である。MOSトランジスタの電子移動度は600
Cffl/V −secであるのに対し、JFETの電
子移動度は1600cm/■・secである。
JFETは、一般に、第4図に示す如く、n型基板1の
上面にn+拡散層のドレイン2及びソース3.P+拡散
層の第1ゲート4が設けられており、基板1の下側にP
+の第2ゲート5が設けられた横型の構成とされている
。このJFETを用いて例えば第5図に示すようなノア
ゲートを構成する場合、第6図に示す如く、JFETを
横方向に2つ並設している。
第6図中、10は第1JFET、11は第2JFETで
、n型基板12に対して並設されている。
13はソース、14はドレイン、151は第1JFET
10のゲート、152は第2JFET11のゲートであ
る。16は第1JFETIOと第2JFETllのゲー
トである。16は第1JFET10と第2JFET11
とを結ぶ配線、17は共通ゲートである。ここで、ゲー
ト151又はゲート152のうち少なくとも一方に電圧
が印加されてその下側のP+拡散層に空乏層が生じると
、ソース13からドレイン14に電流が流れなくなり、
一方、ゲート151.152の両方に電圧が印加されな
いで夫々の下側のP+拡散層に空乏層が生じない時のみ
ソース13からドレイン14に電流が流れる。つまり、
このものはノアゲートを構成していることになる。
(発明が解決しようとする課題〕 第6図に示す従来装置は、第4図に示すような横型のJ
FETを2つ横方向に並設した構成としているため、全
体の面積を広く必敦とし、高集積化には不適当である問
題点があった。
本発明は、高集積化が可能である半導体装置及びその製
造方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 第1図は本発明の原理図を示す。同図(A)中、40+
 、402 、…は複数のJFETで、その夫々のゲー
ト領域411 、412 、…を基板42に対して垂直
方向に並設することにより直列に接合されている。43
はソース領域、44はドレイン領域でゲート領域411
 、412の上下両側に配置されている。その製造に際
し、同図(B)において、開口部45aを設けられたマ
スク45を用い、イオン注入により、マスク45直下の
基板(42)中に一のJFETのゲート領域41…を形
成すると同時に、開口部45a直下の基板42中に他の
JFETのゲート領1iit412.…を形成する工程
と、マスク45を用い、イオン注入により、開口部45
a直下の基板42中にソース領域43を形成する工程と
を含む。
〔作用〕
本発明は、複数のJFET40+ 、402 、…を基
板42に対して垂直方向に並設して接合した構成とする
。これにより、横方向に並設したものに比して全体とし
て小さな面積で済み、高集積化が可能である。
〔実施例〕
第2図は本発明装置の一実施例(ノアゲート)の製造工
程図を示す。同図(A>において、n型のシリコン基板
20(10Ωcffi(NSub〜5×10” crn
−” ) )全面に5MeVのエネルギで、1X 10
 ” an−2の濃度のリン(P)をイオン注入してド
レイン21を形成する。この時のRp (射影飛程)は
比較的深く、約5μmとなる。次に、同図<8)におい
て、基板20の表面に開口部22aを設けられたタング
ステン(W)のマスク22(膜厚1μff1)をレジス
タ等を用いて形成し、2.5M e Vのエネルギで、
5×1013CjI(の濃度のボロン(B)をイオン注
入する。この場合、タングステンはシリコンに比して約
1/2のRpをもつので、マスク22の直下には約1.
5μmの深さに第1 J FETのゲート23a、23
bが形成される一方、開口部22a直下には約3.5μ
mの深さに第2FETのゲート24が形成される。なお
、イオン注入を基板20の法線方向に対して所定角度を
つけて行ない、ボロン注入領域が開口部22aより広い
領域(ゲー1−23a、23b)に形成し、その後、角
度をつけないイオン注入でゲート24を形成するように
してもよい。
次に、同図(B)において、マスク22をそのまま用い
、70kll13Vのエネルギで、lX101St−1
R々の濃度のヒ素<As )をイオン注入してソース2
5を形成する。この時のRpは約0.2μmである。次
に、マスク22を除去し、注入した不純物の活性化のた
めにアニール(900℃、20m+n。
N2雰囲気)を行なう。
続いて、同図(C)において、基板20の表面にPSG
等のマスク26(約3μl1l)を形成して開口部26
a、26bを設け、基板20に6t1m程度のトレンチ
27a、27bを形成する。次に、このマスク26を用
いて40keVのエネルギで、1×1013CIR″2
の濃度のボロンを注入して素子分離用不純物領域28a
、28bを形成する。
次に、同図(D)において、トレンチ27a。
27bに酸化シリコンの絶縁膜29a、29bを埋込み
、表面の絶縁膜を除去し、表面にPSG等の保護膜30
を形成する。
次に、同図(E)において、マスク30及び基板20に
ゲート23a、23b用のコンタクトホール31a、3
1b、ドレイン21用のコンタクトホール32a、32
b、ゲート24用のコンタクトホール33a、33b、
ソース25用のコンタクトボール31cを形成し、続い
て同図(F)において、第1 FETのゲート電極35
a、35、第2FETのゲート電極36a、36b、’
/−ス電極37.ドレイン電極38a、38bを形成し
、本発明装置の製造を終了する。第3図は平面図を示し
、同図中、第2図と同一部分には同一番号を付す(第2
図(F)は第3図中■−■線に沿った断面図を示してい
る)。
このように、第2図より明らかな如く、本発明装置は第
1 FET (ゲートは23a、23bで、ゲート電極
35aは)7ゲートを構成する一方の入力端子となる)
及び第2FET (ゲートは24で、ゲート電極36a
はノアゲートを構成する他方の入力端子となる)を基板
20に対して縦方向に並設した構成としている。従って
、第6図に示す横方向に並設した従来装置に比して全体
として小さな面積で済み、高集積化が可能である。
次に、本発明装置の動作について説明する。第2図(F
)において、第1 FETのゲート電極35a、35b
、第2FETのゲート電極36a。
36bともに電圧を印加しない状態(つまり、ノアゲー
トの2つの入力端子はLレベル)では、ゲート23a、
23b、24の周囲に空乏層は形成されず、これにより
、ソース電極37からの電流は基板20を介してドレイ
ン21に達してトレイン電ff138a、38bより取
り出される(出力オン状態)。
一方、例えば第1 FETのゲート電極35a。
35bに例えば−5Vの電圧を印加した状態(つまり、
ノアゲートの一方の入力端子がHレベル)では、ゲート
23a、23bの周囲に空乏層が形成され、これにより
、第2FETのゲート電極36a、36bの電圧の印加
、非印加に関係なく、ソース電極37からの電流はこの
空乏層に遮られてドレイン21に達せず、ドレイン電極
38a。
38bから電流は取り出されない(出力オフ状態)。こ
れと同様に、第2FETのゲート電極36a、36bに
例えば−5Vの電圧を印加した状態(つまり、ノアゲー
トの他方の入力端子がHレベル)では、ゲート24の周
囲に空乏層が形成され、これにより、第1 FETのグ
ー1〜電極35a。
35bの電圧の印加、非印加に関係なく、ソース電極3
7からの電流はこの空乏層に遮られてドレイン21に達
せず、ドレイン電極38a、38bから電流は取り出さ
れない(出力オフ状態)。
第1 FETのゲート電極35a、35b及び第2FE
Tのゲート電極36a、36bともに電圧を印加した状
態(つまり、ノアゲートの2つの入力端子がHレベル)
では、ゲート23a、23b。
24の周囲に空乏層が形成され、電流は取り出されない
(出力オフ状態)。以上、ノアゲートの動作となる。
上記実施例は2つのJFETを用いた構成であるが、こ
れに限定されるものではなく、3つ以上のJFETを用
いた構成にも同様に適用できる。
この場合、ゲート23a、23bとゲート24との組を
基板20に対して繰り返し並設し、その上下両側にソー
ス、ドレインを配置する。
又、上記実施例はP型のゲートに対して負電圧を印加す
る構成であるが、n型のゲートを形成して正電圧を印加
するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明によれば、複数のJFETを
横方向に並設して接合した従来装置に比して全体として
小さな面積で済み、高集積化が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理図、 第2図は本発明の一実施例の製造工程図、第3図は本発
明装置の平面図、 第4図は従来のJFETの断面図、 第5図はJ FETを用いたノアゲートの回路図、第6
図は従来のノアゲートの断面図である。 38a、38bはドレイン電極、 40+ 、402は複数のJFET1 411はこの一のJFETのゲート、 412は他のJFETのゲート、 42は基板を示す。 図において、 20はシリコン基板、 21.44はドレイン、 22.45はマスク、 22a、45aは開口部、 23a、23bはIIJFET(7)ゲート、24は第
2JFETのゲート、 25.43はソース、 28a、28bは素子分離用不純物領域、29a、29
bは絶縁膜、 30は保護模、 35a、35bは第1JFETのゲート電極、36a、
36bは第2JFETf7)ゲート電極、37はソース
電極、

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の接合型電界効果トランジスタ(40_1、
    40_2、…)を、その夫々のゲート領域(41_1、
    41_2、…)を基板(42)に対して垂直方向に並設
    することにより直列に接合し、 ソース領域(43)及びドレイン領域(44)を上記ゲ
    ート領域(41_1、41_2、…)の上下両側に配置
    してなることを特徴とする半導体装置。
  2. (2)複数の接合型電界効果トランジスタ(40_1、
    40_2、…)を、その夫々のゲート領域(41_1、
    41_2、…)を基板(42)に対して垂直方向に並設
    することにより直列に接合し、 ソース領域(43)及びドレイン領域(44)を上記ゲ
    ート領域(41_1、41_2、…)の上下両側に配置
    してなる半導体装置を製造するに際し、 開口部(45a)を設けられたマスク(45)を用い、
    イオン注入により、マスク(45)直下の基板(42)
    中に一の接合型電界効果トランジスタのゲート領域(4
    1_1、…)を形成すると同時に、該開口部(45a)
    直下の基板(42)中に他の接合型電界効果トランジス
    タのゲート領域(41_2、…)を形成する工程と、上
    記マスク(45)を用い、イオン注入により、上記開口
    部(45a)直下の基板(42)中にソース領域(43
    )を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  3. (3)複数の接合型電界効果トランジスタ(40_1、
    40_2、…)を、その夫々のゲート領域(41_1、
    41_2、…)を基板(42)に対して垂直方向に並設
    することにより直列に接合し、 ソース領域(43)及びドレイン領域(44)を上記ゲ
    ート領域(41_1、41_2、…)の上下両側に配置
    してなる半導体装置を製造するに際し、 開口部(45a)を設けられたマスク(45)を用い、
    上記基板(42)の法線方向に対して所定角度をつけら
    れたイオン注入により、マスク(45)直下の基板(4
    2)中に一の接合型電界効果トランジスタのゲート領域
    (41_1、…)を形成する工程と、 上記マスク(45)を用い、イオン注入により、上記開
    口部(45a)直下の基板(42)中に他の接合型電界
    効果トランジスタのゲート領域(41_2、…)を形成
    する工程と、 上記マスク(45)を用い、イオン注入により、上記開
    口部(45a)直下の基板(42)中にソース領域(4
    3)を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
JP63211284A 1988-08-25 1988-08-25 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH0258839A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6208065B1 (en) 1998-04-15 2001-03-27 Minolta Co., Ltd. Piezoelectric transducer and actuator using said piezoelectric transducer
US6545395B2 (en) 2000-02-17 2003-04-08 Minolta Co., Ltd. Piezoelectric conversion element having an electroded surface with a non-electrode surface portion at an end thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6208065B1 (en) 1998-04-15 2001-03-27 Minolta Co., Ltd. Piezoelectric transducer and actuator using said piezoelectric transducer
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