JPH0521790A - 縦型トランジスタの製造方法 - Google Patents

縦型トランジスタの製造方法

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JPH0521790A
JPH0521790A JP16973291A JP16973291A JPH0521790A JP H0521790 A JPH0521790 A JP H0521790A JP 16973291 A JP16973291 A JP 16973291A JP 16973291 A JP16973291 A JP 16973291A JP H0521790 A JPH0521790 A JP H0521790A
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JP
Japan
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layer
epitaxial silicon
silicon layer
gate electrode
drain
Prior art date
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Application number
JP16973291A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Shinozaki
敏幸 篠崎
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲート電極への配線が容易であって、ソース
/ドレイン間の耐圧が高い縦型トランジスタの製造方法
を提供する。 【構成】 N-注入されたシリコン基板21におけるN-
拡散領域23上にリング状にパターンニングされたエピ
タキシャルシリコン層24を形成する。シリコン基板2
1のN-拡散領域23に接触してソース28を形成す
る。酸化シリコン層29を形成して平坦化し、リング状
エピタキシャルシリコン層24上にはエピタキシャルシ
リコン層30を、酸化シリコン層29上にはポリシリコ
ン層31を形成してN-注入する。リング状エピタキシ
ャルシリコン層24内をエッチングしてゲート電極33
を形成する。ゲート電極33をマスクとしてN+注入し
てN-拡散領域30に接触したドレイン34を形成す
る。こうして、LDD構造の縦型トランジスタが形成さ
れてソース/ドレイン間の耐圧が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、縦型トランジスタの
製造方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】トランジスタの構造には大きく分けて縦
型トランジスタと平面型トランジスタとがある。また、
上記平面型トランジスタの構造の一つとして、ホットキ
ャリアの発生を抑えてソース/ドレイン間の耐圧の向上
を図ったライト・ドープド・ドレイン(LDD)構造があ
る。上記縦型トランジスタおよびLDD構造の平面型ト
ランジスタは、次のような製造工程によって製造されて
いる。図4は従来の縦型トランジスタの製造工程図であ
る。以下、図4に従って、従来の縦型トランジスタの製
造方法について述べる。
【0003】図4(a)および図4(b)に示すように、シリ
コン基板1上にトレンチ技術を用いてシリコン柱2を形
成する。次に、図4(c)に示すように、上記シリコン柱
2に熱酸化あるいは気相成長法によってゲート絶縁膜3
を形成した後、N+ポリシリコン層4を気相成長法によ
って形成する。そして、このN+ポリシリコン層4を反
応性イオンエッチング(RIE)法によって全面エッチン
グすることによって、図4(d)に示すように、シリコン
柱2の周囲にゲート電極4'を形成する。
【0004】次に、図4(e)に示すように、イオン注入
によりドレイン電極5およびソース電極6を形成する。
その後は、通常の金属酸化膜半導体電界効果型トランジ
スタ(以下、MOSFETと略称する)製造工程と同様の
工程によって、縦型トランジスタが作成されるのであ
る。こうして製造された縦型トランジスタは、縦型であ
るため占有面積が小さく、またゲートがシリコン柱2の
周囲を囲んで存在しているために、良好な特性が得られ
るという特徴を有している。
【0005】図5は通常のLDD構造の平面型トランジ
スタの製造工程図である。以下、図5に従って、LDD
構造の平面型トランジスタの製造方法について述べる。
図5(a)および図(b)に示すように、シリコン基板11上
に通常のMOSFET製造工程によって、フィールド酸
化膜13,ゲート絶縁膜12およびゲート電極14を形
成する。
【0006】次に、図5(c)に示すように、イオン注入
によって低濃度拡散層15を形成する。さらに、図5
(d)に示すように、シリコン酸化膜でスペーサ16を形
成した後、図5(e)に示すように、イオン注入によりソ
ース電極17およびドレイン電極18を形成する。こう
して、ソース端およびドレイン端に低濃度拡散層15,
15を設けて、ソース/ドレイン間の耐圧の向上が図ら
れるのである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の縦型トランジスタ製造方法においては、シリコン柱
2上に形成したN+ポリシリコン層4を全面エッチング
してゲート電極4'を形成している。したがって、得ら
れる縦型トランジスタにおけるゲート電極4'はシリコ
ン柱2の側壁に非常に薄い膜状に形成される。そのため
に、ごく薄い膜状のゲート電極4'に配線しなければな
らず、ゲート電極4'へのコンタクトが極めて困難であ
るという問題がある。また、上記従来の縦型トランジス
タの製造方法によって作成された縦型トランジスタは、
チャンネル長が短くなるに連れてソース/ドレイン間の
耐圧が低下するという問題がある。
【0008】そこで、この発明の目的は、ゲート電極へ
の配線が容易であって、ソース/ドレイン間の耐圧が高
い縦型トランジスタの製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の縦型トランジスタの製造方法は、シリコ
ン基板中にN-注入した後にエピタキシャルシリコン層
を成長させて、得られたN-拡散領域上のエピタキシャ
ルシリコン層をリングプレート状にパターニングし、次
に、上記リングプレート状のエピタキシャルシリコン層
の側壁を酸化シリコンで被覆した後に、シリコン基板に
+注入してN-拡散領域に接触したソース領域を形成
し、次に、酸化シリコン層で全体を平坦化して上記リン
グプレート状エピタキシャルシリコン層の表面を露出さ
せた後に、上記リングプレート状エピタキシャルシリコ
ン層上にはエピタキシャルシリコン層を、また上記平坦
化された酸化シリコン層上にはポリシリコン層を同時成
長させて、このエピタキシャルシリコン層およびポリシ
リコン層にN-注入し、次に、上記リングプレート状エ
ピタキシャルシリコン層の内部のポリシリコンおよび酸
化シリコンを除去して上記リングプレート状エピタキシ
ャルシリコン層の内部にゲート絶縁膜およびゲート電極
を形成し、ゲート電極をパターニングした後にN+注入
してN-拡散領域に接触したドレイン領域を形成するこ
とを特徴としている。
【0010】
【実施例】この発明は、縦型トランジスタの構造にLD
D構造を採用することによってソース/ドレイン間の耐
圧を向上すると共に、ゲート電極に対する配線を容易に
するものである。以下、この発明を図示の実施例により
詳細に説明する。図1乃至図3は本実施例に係る縦型ト
ランジスタの製造工程図である。以下、図1乃至図3に
従って縦型トランジスタの製造方法について説明する。
【0011】図1(a)および図1(b)に示すように、シリ
コン基板21にフォトレジスト層22でパターンニング
した後、P(リン)をイオン注入してN-拡散領域23を
形成する。このN-拡散領域23は、後にシリコン基板
21に形成するソースにおけるソース端の低濃度拡散層
となる。
【0012】次に、上記フォトレジスト層22を除去し
た後、図1(c)に示すように、エピタキシャルシリコン
を3000オングストローム成長させてエピタキシャル
シリコン層24を形成する。そして、このエピタキシャ
ルシリコン層24上に、化学蒸着(CVD)法を用いてS
iO2を4000オングストローム成膜した後にチャンネ
ル領域の形状にパターンニングして、エピタキシャルシ
リコン層24のエッチングマスク25を形成する。ここ
で、本来、上記エッチングマスク25はロ字状のリング
状を有している。ところが、図中においては、断面を表
示するためにロ字状のエッチングマスク25を略中央で
切断しているので、エッチングマスク25はコ字上の平
面形状を呈している。尚、上記エッチングマスク25の
形状は上述のロ字状に限定されるものではない。
【0013】次に、図1(d)に示すように、上記エッチ
ングマスク25をマスクとして、エピタキシャルシリコ
ン層24をエッチングする。そして、さらにCVD法に
よってSiO2を2000オングストローム成膜してSi
2層26を形成する。
【0014】次に、図2(e)に示すように、上記RIE
法によって全面をエッチングし、エピタキシャルシリコ
ン層24の両側と上部とにSiO2層26を残す。但し、
エピタキシャルシリコン層24の上部のSiO2層は上記
エッチングマスク25であったものである。そうした
後、露出したシリコン基板21上にフォトレジスト層2
7でパターンニングした後、このフォトレジスト層27
をマスクとしてAs(ヒ素)をイオン注入してN+拡散層を
形成してソース28とする。こうして、N-拡散領域2
3に接触してソース28を形成することによって、ソー
ス端に低濃度拡散領域が形成されることになる。
【0015】次に、図2(f)に示すように、上記フォト
レジスト層27を除去した後、CVD法によってSiO2
を6000オングストロームの厚さに成膜する。そし
て、エッチバック法等によって平坦化してSiO2層29
を形成する。こうして、上記エピタキシャルシリコン層
24の表面を露出させる。そして、図2(g)に示すよう
に、エピタキシャルシリコン層24上にはエピタキシャ
ルシリコン層30を成長させ、SiO2層29上にはポリ
シリコン層31を上記エピタキシャルシリコン層30と
同時に成長させる。その後、全面にP(リン)をイオン注
入してN-拡散する。こうして得られるN-拡散領域は、
後に形成するドレインのドレイン端の低濃度拡散領域と
なる。
【0016】次に、図3(h)に示すように、ドレイン領
域に相当するエピタキシャルシリコン層30およびポリ
シリコン層31をパターンニングする。そして、図3
(i)に示すように、フォトレジストでマスクして、上記
エピタキシャルシリコン層24で囲まれているSiO2
29をエッチングする。そして、その際にマスクとして
用いたフォトレジストを除去した後、熱酸化法およびC
VD法によってゲート絶縁膜32を形成する。次に、上
記リング状のエピタキシャルシリコン層24内にドープ
ドポリシリコンを成膜後、パターンニングしてゲート電
極33を形成する。このように、本実施例においては、
ゲート電極33はリング状に形成されたチャンネル層の
内部に形成するので、ゲート電極33にコンタクトホー
ルを容易に開孔して金属配線を行うことが可能となる。
【0017】次に、上記ゲート電極33をマスクとして
Asをイオン注入してN+拡散領域を形成してドレイン3
4とする。その結果、ドレイン端にのみN-拡散領域が
残ることになる。こうして、N-拡散領域30に接触し
てドレイン34を形成することによって、ドレイン端に
低濃度拡散領域が形成されることになる。すなわち、本
実施例においては、上述のように、上記ソース端とドレ
イン端とに低濃度拡散領域が形成されてLDD構造が得
られるので、ソース/ドレイン間の耐圧が向上するので
ある。
【0018】以後、通常のMOSFET製造工程によっ
て、図3(j)に示すようにSiO2層36を形成した後に
上記ゲート電極33,ソース28およびドレイン34に
金属配線35,35,35を施して、縦型トランジスタが
完成する。
【0019】上述のように、本実施例においては、シリ
コン基板21中にN-を注入した後エピタキシャルシリ
コン層24を成長させる。そして、N-拡散領域23上
のエピタキシャルシリコン層24をリング状にパターン
ニングし、シリコン基板21にN+注入を行ってソース
28を形成する。次に、SiO2層29を形成して全体を
埋め込んで表面を平坦化した後、さらにエピタキシャル
シリコン層30とポリシリコン層31とを同時成長させ
る。そして、エピタキシャルシリコン層30とポリシリ
コン層31とにN-注入してパターンニングし、リング
状のエピタキシャルシリコン層24の内部のSiO2層2
9およびポリシリコン層31を除去する。次に、上記S
iO2層29が除去された後のエピタキシャルシリコン層
24の内部にゲート電極33を形成する。さらに、パタ
ーンニングしたゲート電極33をマスクとしてN+注入
を行ってドレイン34を形成する。
【0020】したがって、上述のようにして形成された
縦型トランジスタのソース端とドレイン端とにはN-
注入された低濃度拡散領域23,30が形成されて、L
DD構造の縦型トランジスタが得られるのである。した
がって、短チャンネル長になるにつれて低下するソース
/ドレイン間の耐圧を向上できる。また、リング状に形
成されたチャンネル層の内部にゲート電極33が形成さ
れるので、ゲート電極33の表面積を大きく取ることが
できゲート電極33へのコンタクト/配線が容易にな
る。
【0021】
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の縦
型トランジスタの製造方法は、N-注入したシリコン基
板におけるN-拡散領域上にリングプレート状にパター
ンニングされたエピタキシャルシリコン層を形成し、上
記リングプレート状のエピタキシャルシリコン層の側壁
を酸化シリコンで被覆した後、シリコン基板にN+注入
してN-拡散領域に接触したソース領域を形成し、次
に、酸化シリコン層で全体を平坦化した後、上記リング
プレート状エピタキシャルシリコン層上にはエピタキシ
ャルシリコン層を、また、上記平坦化された酸化シリコ
ン層上にはポリシリコン層を同時成長させてN-注入
し、上記リングプレート状エピタキシャルシリコン層内
のポリシリコンおよび酸化シリコンを除去して上記リン
グプレート状エピタキシャルシリコン層内部にゲート電
極を形成し、このゲート電極をパターンニングした後に
+注入してN-拡散領域に接触したドレイン領域を形成
するようにしたので、ソース端とドレイン端に低濃度拡
散領域が形成されてLDD構造を有する縦型トランジス
タが得られる。したがって、ソース/ドレイン間の耐圧
が高い縦型トランジスタを提供できるのである。また、
上記リングプレート状のチャンネル層の内部にゲート電
極が形成されるので、このゲート電極の表面積を大きく
取ることができる。したがって、ゲート電極へのコンタ
クトや配線が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の縦型トランジスタの製造方法に係る
製造工程の一実施例の説明図である。
【図2】図1に続く製造工程の説明図である。
【図3】図2に続く製造工程の説明図である。
【図4】従来の縦型トランジスタの製造工程の説明図で
ある。
【図5】LDD構造の平面型トランジスタの製造工程の
説明図である。
【符号の説明】
21…シリコン基板、 23…N-拡散
領域、 24,30…エピタキシャルシリコン層、 25,26,29,36…SiO2層、 28…ソース、 31…ポリシリ
コン層、 32…ゲート絶縁膜、 33…ゲート電
極、 34…ドレイン、 35…金属配
線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 シリコン基板中にN-注入した後にエピ
    タキシャルシリコン層を成長させ、得られたN-拡散領
    域上のエピタキシャルシリコン層をリングプレート状に
    パターニングし、 次に、上記リングプレート状のエピタキシャルシリコン
    層の側壁を酸化シリコンで被覆した後、シリコン基板に
    +注入してN-拡散領域に接触したソース領域を形成
    し、 次に、酸化シリコン層で全体を平坦化して上記リングプ
    レート状エピタキシャルシリコン層の表面を露出させた
    後、上記リングプレート状エピタキシャルシリコン層上
    にはエピタキシャルシリコン層を、また、上記平坦化さ
    れた酸化シリコン層上にはポリシリコン層を同時成長さ
    せて、このエピタキシャルシリコン層およびポリシリコ
    ン層にN-注入し、 次に、上記リングプレート状エピタキシャルシリコン層
    の内部のポリシリコンおよび酸化シリコンを除去して上
    記リングプレート状エピタキシャルシリコン層の内部に
    ゲート絶縁膜およびゲート電極を形成し、ゲート電極を
    パターニングした後にN+注入してN-拡散領域に接触し
    たドレイン領域を形成することを特徴とする縦型トラン
    ジスタの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7456481B2 (en) 2003-10-10 2008-11-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and manufacturing method of the same
JP2009111305A (ja) * 2007-11-01 2009-05-21 Sharp Corp 半導体装置及びその製造方法

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