JPH0783124B2 - Method for manufacturing self-aligned semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing self-aligned semiconductor device

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JPH0783124B2
JPH0783124B2 JP63500663A JP50066388A JPH0783124B2 JP H0783124 B2 JPH0783124 B2 JP H0783124B2 JP 63500663 A JP63500663 A JP 63500663A JP 50066388 A JP50066388 A JP 50066388A JP H0783124 B2 JPH0783124 B2 JP H0783124B2
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substrate
layer
region
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バリガ,バントバル・ジャイアント
チャン,マイク・フ・シン
パイファー,ジョージ・チャールズ
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    • HELECTRICITY
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    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
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    • H10D84/0102Manufacture or treatment of thyristors having built-in components, e.g. thyristor having built-in diode
    • H10D84/0105Manufacture or treatment of thyristors having built-in components, e.g. thyristor having built-in diode the built-in components being field-effect devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P76/00Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography
    • H10P76/40Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography of masks comprising inorganic materials

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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 半導体装置を製造する有効な方法が、半導体層の中に2
回又は更に多くの相次ぐドーピングを実施して、それ自
体が一方の導電型の層の中にある反対導電型の第2の領
域の中に一方の導電型の領域を設定することを含むこと
はよく知られている。製造された装置が正しい機能を持
つ様にする為に、種々の領域を所望の関係に整合させる
ことが望ましい。実際には、利用し得る半導体技術を用
いて、2つの領域を精密に整合させることは困難であ
り、従って、製造された装置が本来の動作をしないこと
がある。この様な装置の1例は絶縁ゲート・トランジス
タであり、反対導電型の第1の領域が一方の導電型の第
2の領域の中に配置され、この第2の領域が反対導電型
の層の中に配置されている。絶縁ゲート電極が層の内、
第2の領域の一部分と同じ所に配置され、該層及び第1
の領域の間で一方の導電型のキャリアを伝導させる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION An effective method of manufacturing a semiconductor device has been developed in a semiconductor layer.
Including one or more successive dopings to set one conductivity type region in a second region of opposite conductivity type that is itself in a layer of one conductivity type. well known. It is desirable to match the various regions to the desired relationship so that the manufactured device has the correct function. In practice, it is difficult to precisely match the two regions using available semiconductor technology, and thus the manufactured device may not work as intended. One example of such a device is an insulated gate transistor in which a first region of opposite conductivity type is disposed within a second region of one conductivity type, the second region being a layer of opposite conductivity type. It is located inside. Insulated gate electrode in the layer,
The layer and the first portion are arranged at the same position as a part of the second region.
The carriers of one conductivity type are conducted between the regions.

然し、こう云う絶縁ゲート・トランジスタは、例えばソ
ースとベースの間の短絡が適切でないか、或はベースの
シート抵抗が小さすぎる場合、装置内にある寄生バイポ
ーラ・トランジスタが望ましくない形でターンオンする
様な、好ましくないモードで動作する惧れがある。寄生
NPN構造内に2番目の深いP+拡散を用いて、装置のベ
ースのシート抵抗を改善し、P形ベース層のシート抵抗
を減少すると同時に、ソース電極と軽くドープされたP
形ベース領域の間を良好に接触させることが提案されて
いる。この深いP+形拡散が、軽くドープされた浅いベ
ース拡散と組合さって、装置のチャンネル特性を決定す
る。
However, these insulated gate transistors may cause parasitic bipolar transistors in the device to turn on undesirably if, for example, a short circuit between the source and the base is inadequate or if the sheet resistance of the base is too low. There is a fear of operating in an unfavorable mode. Parasitic
A second deep P + diffusion in the NPN structure is used to improve the sheet resistance of the base of the device and reduce the sheet resistance of the P-type base layer, while at the same time source and lightly doped P.
Good contact between the shaped base regions has been proposed. This deep P + type diffusion, combined with the lightly doped shallow base diffusion, determines the channel characteristics of the device.

装置内に深いP+形ベースを有利に用いる為、並びに商
業的に受入れることの出来る様な電流密度を持つ装置を
設ける為には、ソース領域をベース領域と注意深く整合
させることが必要である為、この深いP+形拡散を作る
ことが容易に出来ないことが、従来の絶縁ゲート・トラ
ンジスタの制約であった。従来は僅か2つの別々の領域
を限定する為に、1個のマスクを用いていたから、2つ
の別々の領域を精密に整合させることが出来なかった。
整合外れが起り、装置はこの整数外れに合せる様な形に
しなけれなならなかった。具体的に云うと、絶縁ゲート
・トランジスタ内でソース領域とベース領域の整合外れ
があると、ソース及びベース領域の間の接合に沿った電
流通路が一層長くなり、従って、その接合に沿った電圧
降下が増加し、その接合の電圧降下に寄与する。この接
合で降伏が起ると、寄生トランジスタがターンオンし、
装置のゲート制御が出来なくなる。従って、接合の長さ
並びに装置の領域の寸法を最小限に抑え、装置の各領域
を精密に整合させることによって、望ましくない電圧降
伏を避けることが望ましい。
Due to the need to carefully align the source region with the base region in order to advantageously use a deep P + base in the device and to provide a device with a commercially acceptable current density. The difficulty in making this deep P + diffusion was a limitation of conventional insulated gate transistors. Conventionally, one mask was used to limit only two separate regions, so that it was not possible to precisely align the two separate regions.
A misalignment had to occur and the device had to be shaped to accommodate this integer deviation. Specifically, misalignment of the source and base regions in the insulated gate transistor results in a longer current path along the junction between the source and base regions, and thus a voltage along the junction. The drop increases and contributes to the voltage drop across the junction. When breakdown occurs at this junction, the parasitic transistor turns on,
You cannot control the gate of the device. Therefore, it is desirable to minimize undesired junction lengths as well as the dimensions of regions of the device and to precisely align each region of the device to avoid undesired voltage breakdown.

発明の目的 この発明の主な目的は、半導体装置を製造する新規で改
良された方法を提供することである。
OBJECT OF THE INVENTION The main object of the present invention is to provide a new and improved method of manufacturing a semiconductor device.

この発明の別の目的は、2つ又は更に多くの装置の領域
が互いに精密に整合した関係を持って設定される様な半
導体装置を製造する方法を提供することである。
Another object of the invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which two or more regions of the device are set in a precisely aligned relationship with each other.

更に、この発明は2つ又は更に多くの装置の領域がセル
フアライン(自己整合)になる様な絶縁ゲート装置を設
定する。
Further, the present invention sets up an insulated gate device in which two or more device regions are self-aligned.

この発明の別の目的は、望ましくないラッチアップに対
する抵抗力を改善した絶縁ゲート半導体装置を製造する
改良された方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide an improved method of manufacturing an insulated gate semiconductor device having improved resistance to unwanted latch-up.

この発明の別の目的は、1個の写真製版によるマスクが
装置の保護層を、互いに精密に整合していて、精密に整
合した3つの領域を設定する様に、違う形で処理するこ
との出来る様な3つの別々の領域に分割する半導体装置
を製造する方法を提供することである。この為、この発
明は装置の基板の表面に相次いで適用される写真製版マ
スクの間に精密な整合関係を設定する必要をなくする。
Another object of this invention is to treat the photolithographic masks differently so that the protective layers of the device are precisely aligned with each other and set up three precisely aligned regions. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can be divided into three separate regions. Thus, the present invention eliminates the need to establish a precise alignment between photolithographic masks applied one after the other to the surface of the substrate of the device.

この発明の別の目的は、第1の保護層の第1の部分に窓
をあけて、半導体基板の第1の部分を露出すると共に、
保護層の第2の中心部分及びその下にある半導体基板の
露出していない部分を限定する様な、改良された絶縁ゲ
ート半導体装置を製造する方法を提供する。第1の保護
層の第3の外側の、露出していない部分も、第1及び第
2の部分を取囲む様に限定される。
Another object of the present invention is to open a window in the first portion of the first protective layer to expose the first portion of the semiconductor substrate and
A method of manufacturing an improved insulated gate semiconductor device is provided that defines a second central portion of the protective layer and an unexposed portion of the underlying semiconductor substrate. The third, non-exposed portion of the first protective layer is also limited to surround the first and second portions.

発明の要約 この発明に従ってセルフアライン絶縁ゲート半導体装置
を製造する方法の好ましい実施例に関する上記並びにそ
の他の目的及び特徴が、半導体基板を用意し、基板の上
に第1の保護層を設定することによって達成される。第
1の保護層の第1の部分に第1の窓をあけて、基板の表
面の第1の部分を露出する。第1の窓が第1の保護層の
第2の部分及びその下にある基板の露出していない第2
の部分を円周方向に限定する。第1の保護層の第3の部
分が、第1の保護層の第1及び第2の部分を取囲む。基
板の第1の部分の中には、第1の窓を介して精密な整合
関係をもって1つ又は更に多くの領域を形成することが
出来る。第1の保護層の第3の部分を耐食材料で被覆
し、第1の保護層の第2の部分に第2の窓をあける。基
板の第2の部分には、相互に、並びに第1の窓を介して
設定された領域と精密な整合関係をもって、1つ又は更
に多くの領域を設定することが出来る。
SUMMARY OF THE INVENTION The above and other objects and features of a preferred embodiment of a method of manufacturing a self-aligned insulated gate semiconductor device according to the present invention include providing a semiconductor substrate and setting a first protective layer on the substrate. To be achieved. A first window is opened in the first portion of the first protective layer to expose the first portion of the surface of the substrate. The first window has a second portion of the first protective layer and an unexposed second portion of the underlying substrate.
Is limited to the circumferential direction. A third portion of the first protective layer surrounds the first and second portions of the first protective layer. One or more regions can be formed in the first portion of the substrate through the first window with precise alignment. A third portion of the first protective layer is coated with a corrosion resistant material and a second window is opened in the second portion of the first protective layer. One or more regions can be set in the second part of the substrate in precise alignment with each other and with the regions set via the first window.

絶縁ゲート半導体装置の様なセルフアライン半導体装置
を製造する好ましい方法では、約5オーム/cmの比抵抗
を持つシリコン基板の様な半導体装置を用意することに
より、この発明の別の目的及び特徴が達成される。基板
を第1の保護層で覆う。この保護層は、例えば酸化物層
の上に沈積することが出来る。別の好ましい実施例で
は、第1の保護層を設定する工程が、天然の酸化物の様
な第1の絶縁層を設定し、その上にポリシリコン層の様
なゲート電極材料の層を沈積し、このゲート層を第2の
酸化物層の様な第2の絶縁層の中に閉込め、その後、第
2の絶縁層の上に窒化物層を沈積する工程を含む。例え
ば反応性イオン・エッチを用いて、第1の保護層に第1
の窓をあけて、基板の第1の部分を露出する。第1の窓
がその下にある基板の第2の中心部分を円周方向に限定
する。第1の窓を介して基板に対する第1のドーピング
を行ない、例えば拡散又は打込みドーピングにより、第
1の領域を設定する。例えば第1の窓の中に天然の酸化
物を成長させることにより、基板の露出部分の上で、第
1の窓に第2の保護層を形成する。第1の保護層が、第
2の保護層を除去しない様なエッチング方式によって除
去できることが重要である。一般的に、この条件の為、
第1及び第2の保護層は、窒化物及び酸化物材料と云う
様に、異なる材料であることが要求される。第1の保護
層の第2の部分に写真製版によって第2の窓をあけ、こ
うして例えば第1の保護層の内、基板の第2の部分に重
なる第2の部分にある材料に対して有効であるが、第2
の保護層を形成する保護材料に対しては効果のない様な
エッチを用いたエッチングにより、基板の露出していな
い第2の中心部分を露出する。例えば打込み又は拡散ド
ーピングにより、第2の窓を介して基板に第2のドーピ
ングを行ない、第2の領域を設定する。この為、第1及
び第2の領域が所定の関係又は整合関係をもって設定さ
れ、好ましい実施例は、この関係は対称的な関係であ
る。
In a preferred method of manufacturing a self-aligned semiconductor device, such as an insulated gate semiconductor device, another object and feature of this invention is to provide a semiconductor device, such as a silicon substrate, having a resistivity of about 5 ohm / cm. To be achieved. The substrate is covered with a first protective layer. This protective layer can be deposited, for example, on the oxide layer. In another preferred embodiment, the step of setting a first protective layer sets a first insulating layer, such as a native oxide, upon which a layer of gate electrode material such as a polysilicon layer is deposited. And confine the gate layer in a second insulating layer, such as a second oxide layer, and then deposit a nitride layer on the second insulating layer. A first protective layer is formed on the first protective layer using, for example, a reactive ion etch.
Window to expose the first portion of the substrate. A first window circumferentially defines a second central portion of the substrate beneath it. A first doping is performed on the substrate through the first window, for example by diffusion or implant doping to set the first region. A second protective layer is formed in the first window over the exposed portion of the substrate, for example by growing a native oxide in the first window. It is important that the first protective layer can be removed by an etching method that does not remove the second protective layer. Generally, because of this condition,
The first and second protective layers are required to be different materials, such as nitride and oxide materials. A second window is opened in the second part of the first protective layer by photolithography, thus for example for the material in the second part of the first protective layer which overlaps the second part of the substrate. But the second
The unexposed second central portion of the substrate is exposed by etching using an etch that is ineffective against the protective material forming the protective layer. A second doping is performed on the substrate through the second window, for example by implanting or diffusion doping, to define the second region. Therefore, the first and second regions are set with a predetermined relationship or matching relationship, and in the preferred embodiment, this relationship is symmetrical.

後で詳しく説明するが、第1の写真製版マスクを用い
て、第1図及び第2の窓に対する境界を設定し、こうし
て第1の保護層及び基板を3つの別々の区域、即ち、第
2の窓の内側区域、第1の窓の中央区域、及び第1の窓
の外側にあってそれを取巻く外側区域に分割する。保護
層の第1の部分に第1の窓を設定し、それが基板の露出
していない第2の部分を円周方向に限定することによ
り、第1の領域を、第1の保護層の第2の部分に重なる
保護材料に切込み又はそれを除去する為に使われるエッ
チに対して抵抗力を持つ第2の保護材料を用いてマスク
することにより、基板の中に同じ又は基なる導電型の第
1及び第2の領域を設定することが出来る。
As will be described in more detail below, a first photolithographic mask is used to set boundaries for the windows of FIGS. 1 and 2 and thus separate the first protective layer and the substrate into three separate areas, namely a second window. An inner area of the window, a central area of the first window, and an outer area that lies outside and surrounds the first window. By setting a first window in the first part of the protective layer, which confines the unexposed second part of the substrate in the circumferential direction, the first region is made to be the first protective layer. The same or underlying conductivity type in the substrate by masking with a second protective material that is resistant to the cut or etch used to remove the protective material overlying the second portion. The first and second areas can be set.

この方法は、例えば、第2の窓の中に第3の保護層を形
成し、第2の保護層を除去し、基板に第3のドーピング
を行なって、整合した第3の領域を設定することによ
り、更に拡張することが出来る。この代りに、第2の保
護層を除去し、第1及び第2の領域の上に第3のドーピ
ングを実施することが出来る。好ましい実施例では、第
1の領域は、反対導電型の基板の中に、拡散が遅い反対
導電型の材料を高い濃度で拡散することによって設定す
ることが出来、第2のドーピングは一方の導電型を持つ
拡散が速い材料によって設定することが出来、第3のド
ーピングは、拡散が速い一方の導電型の材料を用いた軽
いドーピングによって設定することが出来る。第1及び
第2の領域の一部分に重なる基板の表面に、第1及び第
2の領域とオーミック接触する様にメタライズ層を適用
して、その間の電気的な短絡を設定することが出来る。
好ましい実施例では、第3の窓が第1の窓と同じ所にあ
り、別の好ましい実施例では、第3の窓が第1及び第2
の窓の両方と同じ所にある。
This method, for example, forms a third protective layer in the second window, removes the second protective layer, and performs a third doping on the substrate to set a matched third region. By doing so, it can be expanded further. Alternatively, the second protective layer can be removed and a third doping can be performed on the first and second regions. In a preferred embodiment, the first region can be set up by diffusing a high concentration of slow-diffusing opposite conductivity type material into the opposite conductivity type substrate, and the second doping is performed with one conductivity type. The third doping can be set by a material having a fast diffusion type and the third doping can be set by a light doping using a material of one conductivity type having a fast diffusion. A metallization layer may be applied to the surface of the substrate that overlaps a portion of the first and second regions so as to make ohmic contact with the first and second regions to establish an electrical short between them.
In the preferred embodiment, the third window is co-located with the first window, and in another preferred embodiment, the third window is the first and second windows.
It is in the same location as both windows.

別の好ましい実施例では、絶縁ゲート半導体装置の様な
セルフアライン半導体装置を製造する為に、約5オーム
/cmの比抵抗を持つシリコン基板の様な基板を用意し、
この基板を第1の保護層で被覆する。この保護層は酸化
物層で構成することが出来、ゲート電極を第1の酸化物
層の上に配置し、第2の酸化物層ゲート電極の上に配置
する。第2の酸化物層が第1の酸化物層と組合さって、
ゲート電極を包込む。窒化物層の様な不活性化層を第2
の絶縁層の上に配置することが出来る。第1の保護層の
第1の部分に第1の窓をあけて、基板の第1の部分の表
面を露出し、第1の保護層の第2の部分に内接させて、
その下にある基板の露出していない部分を限定する。第
1の窓は、例えば写真製版マスク方式を用いて、関心の
ある区域を限定し、その後適当なエッチを適用して、第
1の保護層を構成する窒化物、金属及び酸化物の各材料
(それがある場合)を除去する。その後、第1の領域を
ドープする前に、酸化物の様な第2の保護層を第1の窓
の中に配置し、これは例えば二酸化シリコンで構成する
ことが出来る。第1の窓より外側にある第1の保護層の
材料は、フォトレジストの様な耐食材料で被覆すること
が出来、材料に対して特定のエッチを用いて、第2の保
護層を除去せずに、第1の保護層の円周方向に限定され
た第2の部分を除去し、こうして前は露出していなかっ
た基板の第2の部分を露出する。第2の窓を介して第1
のドーピングを行ない、例えば拡散が速い一方の導電型
の高い濃度の材料を用いた拡散或いは打込み方式によ
り、第1の領域を設定する。窒化物材料の様な第3の保
護被覆を第2の窓の中に配置し、その後第1の窓の領域
に第3の窓をあけて、基板の第3の部分を露出する。第
3の窓は、第2の保護層の材料に対して特定のエッチを
用いることによって、設定することが出来る。第3の窓
を介して第2のドーピングを行ない、例えば拡散又は打
込み方式と組合せて、拡散の速い一方の導電型の軽い濃
度の材料を用いることにより、第2の領域を設定する。
この後、第3の窓を介して第3のドーピングを行ない、
例えば普通の拡散又は打込み方式と組合せて、拡散の遅
い反対導電型の高い濃度の材料を用いることにより、第
3の領域を設定する。この後、酸化物層の様な第4の保
護層を第3の窓の中に設定し、例えば前に設定された第
3の保護層をエッチングして、第1、第2及び第3の領
域の一部分を露出することにより、第2の窓の領域内に
第4の窓を設定することが出来る。第4の窓を介して第
1、第2及び第3の領域にメタライズ層を適用し、第
1、第2及び第3の領域の間の短絡部を設定することが
出来る。第4の窓の区域が第2の窓の区域と同じ所にあ
り、第3の窓の区域が第2の窓の区域と同じ所にあるこ
とが好ましい。
In another preferred embodiment, approximately 5 ohms are used to fabricate a self-aligned semiconductor device such as an insulated gate semiconductor device.
Prepare a substrate such as a silicon substrate with a specific resistance of / cm,
The substrate is covered with a first protective layer. The protective layer may be composed of an oxide layer, the gate electrode being disposed on the first oxide layer and the second oxide layer gate electrode. The second oxide layer in combination with the first oxide layer,
Enclose the gate electrode. A second passivation layer, such as a nitride layer
Can be placed on top of the insulating layer. Opening a first window in the first portion of the first protective layer to expose the surface of the first portion of the substrate and inscribe the second portion of the first protective layer,
Limit the unexposed portion of the underlying substrate. The first window defines the area of interest, for example using a photolithographic mask system, and then an appropriate etch is applied to the nitride, metal and oxide materials that make up the first protective layer. Remove (if it exists). Then, before doping the first region, a second protective layer, such as an oxide, is placed in the first window, which can consist of silicon dioxide, for example. The material of the first protective layer, which is outside the first window, can be coated with a corrosion resistant material such as photoresist and a specific etch to the material can be used to remove the second protective layer. Instead, the circumferentially confined second portion of the first protective layer is removed, thus exposing a previously unexposed second portion of the substrate. First through the second window
Doping is performed, and the first region is set by, for example, a diffusion or implantation method using a high-concentration material of one conductivity type that has a fast diffusion. A third protective coating, such as a nitride material, is placed in the second window and then a third window is drilled in the area of the first window to expose the third portion of the substrate. The third window can be set by using a specific etch for the material of the second protective layer. A second doping is performed through the third window, for example in combination with a diffusion or implantation scheme, to set the second region by using a lightly doped material of one conductivity type with a faster diffusion.
After this, a third doping is performed through the third window,
The third region is set, for example, by using a slow-diffusing, high-concentration material of the opposite conductivity type, in combination with a conventional diffusion or implantation scheme. After this, a fourth protective layer, such as an oxide layer, is set in the third window and, for example, the previously set third protective layer is etched to form the first, second and third protective layers. The fourth window can be set within the area of the second window by exposing a portion of the area. A metallization layer can be applied to the first, second and third regions through the fourth window to establish a short circuit between the first, second and third regions. Preferably, the area of the fourth window is co-located with the area of the second window and the area of the third window is co-located with the area of the second window.

絶縁ゲート半導体装置の様なこの発明の別の好ましい実
施例のセルフアライン半導体装置は、例えば5オーム/c
mの比抵抗を持つシリコン材料の半導体基板を用意する
ことによって製造することが出来る。その上に第1の保
護層を配置する。第1の保護層は、酸化物層の様な第1
の絶縁層、この第1の絶縁層の上に配置されたゲート電
極、及びゲート電極を包んでいて第1の絶縁層と係合す
る酸化物層の様な第2の絶縁層で構成することが好まし
い。第2の絶縁層の上に窒化物の不活性化層を配置する
ことが出来る。その後、普通の写真製版マスク及びエッ
チング方式により、第1の保護層の第1の部分に第1の
窓をあけて、基板の第1の部分を露出すると共に、第1
の保護層の第2の部分及びその下にある基板の露出して
いない第2の中心部分を円周方向に限定する。第1の窓
は、異なるエッチを順次用いて、例えば酸化物、窒化物
及びポリシリコンで構成される様な前に沈積された材料
を除去することによって、あけることが好ましい。第1
の窓を介して第1のドーピングを行ない、拡散の遅い一
方の導電型の軽い濃度の材料を用いることによって第1
の領域を設定し、一方の導電型を持つ軽くドープされた
第1の領域を作ることが出来る。その後、第1の窓の中
に第2の保護層を配置し、これは例えば天然の酸化物で
構成することが出来る。第1の窓より外側にある第1の
保護層の材料は、フォトレジストの様な耐食材料で被覆
することが出来る。最初、上面全体に現像していないフ
ォトレジストを適用する。第1の保護層の第2の部分の
全部及び第2の保護層の一部分を緩くはめたマスクで覆
う。フォトレジストを露光し、フォトレジストを現像
し、マスクされた部分が除去される様にし、マスクされ
ない部分が第1の部分の一部と共に残る。
Another preferred embodiment of the self-aligned semiconductor device of the present invention, such as an insulated gate semiconductor device, is, for example, 5 ohm / c.
It can be manufactured by preparing a semiconductor substrate made of a silicon material having a specific resistance of m. A first protective layer is arranged on it. The first protective layer is a first protective layer such as an oxide layer.
An insulating layer, a gate electrode disposed on the first insulating layer, and a second insulating layer, such as an oxide layer, surrounding the gate electrode and engaging the first insulating layer. Is preferred. A nitride passivation layer can be disposed on the second insulating layer. Then, a first window is opened in the first portion of the first protective layer by a normal photolithography mask and etching method to expose the first portion of the substrate and
The second portion of the protective layer and the underlying, unexposed second central portion of the substrate are circumferentially limited. The first window is preferably opened by sequentially using different etches to remove previously deposited material such as oxide, nitride and polysilicon. First
The first doping is performed through the window of the first, and the first doping is performed by using the lightly doped material of one conductivity type having slow diffusion.
Regions can be set up to create a lightly doped first region with one conductivity type. Then, a second protective layer is placed in the first window, which can consist of, for example, a native oxide. The material of the first protective layer outside the first window can be coated with a corrosion resistant material such as photoresist. First, apply undeveloped photoresist to the entire top surface. The entire second portion of the first protective layer and a portion of the second protective layer are covered with a loosely fitted mask. The photoresist is exposed and the photoresist is developed so that the masked portions are removed, leaving the unmasked portions with some of the first portions.

第1の保護層の第2の部分に第2の窓をあけて、基板の
露出していない中心部分を露出し、拡散の速い一方の導
電型の高い濃度の材料を用いて、第2の窓を介して基板
の第2のドーピングを行なって、一方の導電型を持つ第
2の領域を設定する。その後、天然の酸化物の様な第3
の保護層を第2の窓の中に配置することが出来る。前に
沈積したフォトレジスト層を除去することが出来、また
第2の保護層に第3の窓を例えば写真製版マスク及びエ
ッチング方式によってあけて、第1の領域の一部分を露
出することが出来る。この後、第1の領域を拡散の遅い
反対導電型の高い濃度の材料を用いて順次ドープして、
反対導電型の第3の領域を設定することが出来る。第3
の窓が第1の窓と同じ所にあることが好ましい。
A second window is opened in the second portion of the first protective layer to expose the unexposed central portion of the substrate, and a high-concentration material of one conductivity type having a fast diffusion is used to form a second window. A second doping of the substrate is performed through the window to set a second region having one conductivity type. Then a third, like a natural oxide
A protective layer can be placed in the second window. The previously deposited photoresist layer can be removed and a third window can be opened in the second protective layer by, for example, a photolithographic mask and etching scheme to expose a portion of the first region. After that, the first region is sequentially doped with a high-concentration material having a slow diffusion and an opposite conductivity type,
A third region of opposite conductivity type can be set. Third
It is preferred that the window of is co-located with the first window.

更に別の好ましい実施例では、この発明のセルフアライ
ン絶縁ゲート半導体装置は、例えば5オーム/cmの比抵
抗を持つシリコン材料の半導体基板を用意することによ
って製造することが出来る。第1の保護層は、天然の酸
化物の様な第1の絶縁層、この絶縁層の上に配置された
ゲート電極、及びこのゲート電極を包込んでいて第1の
絶縁層と係合する天然の酸化物の様な第2の絶縁層で構
成することが好ましい。第2の絶縁層の上に窒化物の不
活性化層を配置することが出来る。その後、普通の写真
製版マスク及びエッチング方式によって、第1の保護層
の第1の部分に第1の窓をあけて、基板の第1の部分を
露出すると共に、第1の保護層の第2の部分及びその下
にある基板の露出していない第2の中心部分を円周方向
に限定する。第1の窓は、反応性イオン・エッチの様な
エッチを相次いで用いて、例えば酸化物、窒化物及びポ
リシリコンで構成される第1の保護層の既に沈積されて
いる材料を除去することによってあける。第1の窓を介
して第1のドーピングを行なって、拡散の速い一方の導
電型の軽い濃度の材料を用いて第1の領域を設定し、第
1の領域の中に一方の導電型を持つ軽くドープされた第
1の領域を作る。この後、第1の窓を介して第2のドー
ピングを行なって、反対導電型の第2の領域を設定す
る。好ましい実施例では、第2の領域は、普通の打込み
及び拡散ドーピング方式と組合せて、拡散の遅い反対導
電型の高い濃度の材料を用いることによって設定するこ
とが出来る。その後、第1の保護層の露出している材料
とは異なる第2の保護層を第1の窓の中に配置する。こ
れは例えば酸化物層で構成することが出来る。第1の保
護層の内、第1の保護層の第1の部分より外側にある部
分をフォトレジストの様な耐食材料で被覆することが出
来る。この為、第2の保護層まで重なるが、第1の保護
層の第2の部分には重ならない緩くはめ合せたマスクを
用いる。第1の保護層の第2の部分に第2の窓をあけ
て、基板の露出していない第2の中心部分を露出する。
拡散の速い一方の導電型の高い濃度の材料を用いて、第
2の窓を介して基板の第3のドーピングを行なって、一
方の導電型を持つ第2のベース領域を設定する。
In yet another preferred embodiment, the self-aligned insulated gate semiconductor device of the present invention can be manufactured by preparing a semiconductor substrate of silicon material having a specific resistance of, for example, 5 ohm / cm. The first protective layer includes a first insulating layer, such as a natural oxide, a gate electrode disposed on the insulating layer, and encapsulating the gate electrode to engage the first insulating layer. It is preferably composed of a second insulating layer such as a natural oxide. A nitride passivation layer can be disposed on the second insulating layer. Then, a first window is opened in the first portion of the first protective layer to expose the first portion of the substrate and the second portion of the first protective layer is formed by a conventional photolithography mask and etching method. And the underlying unexposed second central portion of the substrate is circumferentially limited. The first window is to use an etch, such as a reactive ion etch, one after the other to remove the already deposited material of the first protective layer consisting of, for example, oxides, nitrides and polysilicon. Open by The first doping is performed through the first window, the first region is set using a lightly-concentrated material of one conductivity type having a fast diffusion, and one conductivity type is set in the first region. Create a lightly doped first region to hold. After this, second doping is performed through the first window to set a second region of opposite conductivity type. In the preferred embodiment, the second region can be established by using a high concentration material of slow diffusion, opposite conductivity type in combination with conventional implantation and diffusion doping schemes. Then, a second protective layer that is different from the exposed material of the first protective layer is placed in the first window. It can consist, for example, of an oxide layer. A portion of the first protective layer, which is outside the first portion of the first protective layer, can be coated with a corrosion resistant material such as photoresist. For this reason, a loosely fitted mask is used that overlaps the second protective layer but does not overlap the second portion of the first protective layer. A second window is opened in the second portion of the first protective layer to expose the unexposed second central portion of the substrate.
A high concentration material of one conductivity type with a fast diffusion is used to perform a third doping of the substrate through the second window to set a second base region having one conductivity type.

こうしてこの発明はセルフアライン半導体装置を製造す
る改良された方法を提供する。特にこの発明の半導体装
置を製造する改良された方法は、絶縁ゲート・トランジ
スタ、MOST被制御サイリスタ及びMOSFETの様な種々の絶
縁ゲート半導体装置を製造する為に用いることが出来
る。この改良された製造方法より、種々の装置の領域が
精密に整合していて、その為装置の領域内に許容公差用
の区域を設定する必要、並びに相次ぐマスクの間の整合
外れに対する公差の為に必要となる様な一層大きな寸法
の領域を作る必要をなくして、装置を製造することが出
来る様にする。この発明は、許容公差の限界を厳密にし
て装置を製造することが出来る様にする。更に、この発
明の絶縁ゲート半導体を製造する方法は、利用し得る半
導体の場所を全部利用することが出来る様にし、こうし
て種々のチップに設定される装置の性能を最高にするこ
とが出来る様にする。
The present invention thus provides an improved method of manufacturing a self-aligned semiconductor device. In particular, the improved method of manufacturing the semiconductor device of the present invention can be used to manufacture various insulated gate semiconductor devices such as insulated gate transistors, MOST controlled thyristors and MOSFETs. This improved manufacturing method allows the regions of the various devices to be precisely aligned, which requires the setting of zones for tolerances within the regions of the device, as well as the tolerances for misalignment between successive masks. The device can be manufactured without the need to create larger sized areas as would be required for The invention allows the device to be manufactured with tight tolerance limits. Further, the method of manufacturing the insulated gate semiconductor of the present invention allows all available semiconductor locations to be utilized, thus maximizing the performance of the device configured on various chips. To do.

この発明の新規と考えられる特徴は特許請求の範囲に具
体的に記載してあるが、この発明自体の構成と作用、並
びにセルフアラインの絶縁ゲート半導体装置を製造する
改良された方法のこの他の特徴、目的及び利点は、以下
図面について詳しく説明する所から、最もよく理解され
よう。
While the features of the invention believed to be novel are set forth with particularity in the appended claims, the construction and operation of the invention itself, as well as other aspects of the improved method of fabricating a self-aligned insulated gate semiconductor device, are described. The features, objects and advantages will be best understood from the following detailed description of the drawings.

図面の簡単な説明 第1a図乃至第1f図はこの発明に従ってセルフアライン絶
縁ゲート半導体装置を製造する第1の好ましい実施例の
方法の相次ぐ工程を示す断面図、第2a図乃至第2g図はこ
の発明に従ってセルフアライン絶縁ゲート半導体装置を
製造する第2の好ましい実施例の方法の相次ぐ工程を示
す断面図、第3a図乃至第3e図はこの発明に従ってセルフ
アライン絶縁ゲート半導体装置を製造する第3の好まし
い実施例の方法の相次ぐ工程を示す断面図、第4a図乃至
第4c図はこの発明に従ってセルフアライン絶縁ゲート半
導体装置を製造する更に別の好ましい実施例の方法の相
次ぐ工程を示す断面図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1a to 1f are sectional views showing successive steps of the method of the first preferred embodiment of manufacturing a self-aligned insulated gate semiconductor device according to the present invention, and FIGS. 2a to 2g are the same. Sectional views showing successive steps of a method of a second preferred embodiment for manufacturing a self-aligned insulated gate semiconductor device according to the invention, FIGS. 3a to 3e show a third method for manufacturing a self-aligned insulated gate semiconductor device according to the present invention. FIGS. 4a to 4c are sectional views showing successive steps of the method of the preferred embodiment, and FIGS. 4a to 4c are sectional views showing successive steps of the method of yet another preferred embodiment of manufacturing a self-aligned insulated gate semiconductor device according to the present invention. .

好ましい実施例の詳しい説明 この発明のセルフアライン絶縁ゲート半導体装置を製造
する改良された方法は、種々の半導体装置で作ることが
出来る広い範囲に及ぶ半導体装置に用いることが出来
る。以下の説明は、シリコン装置、又はシリコン基板内
に製造された装置が、現在利用し得る半導体装置の圧倒
的な多数を構成する為に、シリコン基板に構成したこの
発明のセルフアライン半導体装置を製造する改良された
方法の幾つかの好ましい実施例を明らかにする。この
為、この発明を最も普通に用いる場合は、シリコン基板
である。然し、こゝで説明する発明がゲルマニウム又は
砒化ガリウムの様な他の半導体材料に用いることが出来
ること、並びにこの発明の方法がこう云う他の半導体技
術にも同じ様に適用し得ることを承知されたい。従っ
て、この発明の用途は、シリコン基板に製造された装置
に限られるものではなく、こゝで説明する方式が、多数
の半導体材料のどれにも、又同様のどの方法によって製
造された装置にも及ぶものである。
Detailed Description of the Preferred Embodiments The improved method of manufacturing the self-aligned insulated gate semiconductor device of the present invention can be used in a wide range of semiconductor devices that can be made with a variety of semiconductor devices. In the following description, the silicon device or the device manufactured in the silicon substrate constitutes the self-aligned semiconductor device of the present invention configured on the silicon substrate in order to constitute the overwhelming majority of semiconductor devices currently available. Some preferred embodiments of the improved method of For this reason, the most common use of the invention is a silicon substrate. However, it is recognized that the invention described herein can be used with other semiconductor materials such as germanium or gallium arsenide, and that the method of the invention is equally applicable to these other semiconductor technologies. I want to be done. Therefore, the application of the present invention is not limited to a device manufactured on a silicon substrate, and the method described here is applicable to any of a large number of semiconductor materials and devices manufactured by any similar method. It also extends.

更に、この明細書では、3領域を持つ絶縁ゲート半導体
装置の場合を説明するが、この開示は、この発明の好ま
しい実施例であって、この発明の用い得る範囲を制約す
るものではないことを承知されたい。更に、こゝに示す
例は、絶縁ゲート・トランジスタ(IGT)と組合せたセ
ルフアライン絶縁ゲート半導体装置を製造する改良され
た方法を説明するものであるが、この発明が、これに限
らないが、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MO
SFET)及びMOS被制御サイリスタ(MCT)を含めたこの他
の絶縁ゲート半導体装置にも用いることが出来ることを
承知されたい。更に、この発明は、例えば特定の装置の
ラッチ閾値を高める為に、装置の種々の領域を精密に整
合させるが、この発明の方法が、セルの寸法を小さくす
ること、及びセルの繰返し距離を縮小することが出来る
ことを含めて、装置の領域を精密に接合させることに伴
うこの他の利点をもたらすものであり、この結果セル密
度及び電流密度を改善することが出来ることを承知され
たい。
Further, although this specification describes the case of an insulated gate semiconductor device having three regions, this disclosure is a preferred embodiment of the present invention and does not limit the scope of use of the present invention. I want you to understand. Furthermore, the example shown here illustrates an improved method of manufacturing a self-aligned insulated gate semiconductor device in combination with an insulated gate transistor (IGT), although the invention is not limited thereto. Metal oxide semiconductor field effect transistor (MO
It should be appreciated that it can also be used in other insulated gate semiconductor devices, including SFETs) and MOS controlled thyristors (MCTs). Further, while the present invention precisely aligns various regions of the device, such as to increase the latch threshold of a particular device, the method of the present invention reduces cell size and cell repeat distance. It should be appreciated that it provides other advantages associated with precise bonding of device areas, including the ability to shrink, resulting in improved cell and current densities.

第1図乃至第4図に示す装置の対応関係が判れば、この
発明の説明が判り易くなると考えられるので、対応する
領域、層及び部分は同じ参照数字で表わすことにする。
然し、半導体装置の種々の部分は実尺で描いてない。こ
の発明を更にはっきりと示し、理解出来る様にする為
に、ある寸法は他の寸法に比べて誇張してある。例とし
て、この発明に従ってセルフアライン絶縁ゲート半導体
装置を製造する改良された方法の好ましい実施例が、各
々の特定の実施例で、特定のP及びN形領域を含むもの
として示されているが、当業者であれば、こゝで説明す
ることが、例えばこの装置と同じものを作る為に、種々
の領域の導電型を反対にした絶縁ゲート半導体装置に同
じ様に適用し得ることは明らかであろう。更に、図示の
実施例は2次元の垂直断面図で示してあるが、これらの
領域は装置の1個のセルの一部分を示すに過ぎず、装置
は実際には3次元の構造に配置された複数個のセルで構
成されていることを承知されたい。従って、これらの領
域は、実際の装置内に製造された時、長さ、幅及び深さ
で構成された3次元を持つ複数個の領域を構成してお
り、これらは、図示の2次元の装置を、これから説明す
る第1の保護層14の第2の部分30の中心線を通る垂直軸
線の周りに回転することによって得られる。
It is believed that the description of the invention will be easier to understand once the correspondence of the devices shown in FIGS. 1 through 4 is known, and therefore corresponding regions, layers and parts will be designated by the same reference numerals.
However, various parts of the semiconductor device are not drawn to scale. Certain dimensions have been exaggerated relative to other dimensions in order to more clearly illustrate and understand the present invention. By way of example, a preferred embodiment of the improved method of manufacturing a self-aligned insulated gate semiconductor device in accordance with the present invention is shown, with each particular embodiment including specific P and N type regions, Those skilled in the art will appreciate that what is described herein may be similarly applied to insulated gate semiconductor devices with opposite conductivity types in various regions, such as to make the same device. Ah Furthermore, although the illustrated embodiment is shown in a two-dimensional vertical cross-section, these regions only represent a portion of one cell of the device, and the device was actually arranged in a three-dimensional structure. Note that it is composed of multiple cells. Therefore, these regions, when manufactured in an actual device, form a plurality of regions having three dimensions, each of which has a length, a width, and a depth, and these regions have the two dimensions shown in the figure. The device is obtained by rotating the device about a vertical axis passing through the centerline of the second portion 30 of the first protective layer 14 to be described.

次に第1図について説明すると、この発明に従ってセル
フアライン半導体装置を製造する方法の好ましい実施例
の相次ぐ工程が第1a図乃至第1g図に示されている。最
初、約20ミルの厚さを持ち、約5オーム/cmの比抵抗を
持ち、反対導電型のキャリヤで約1015キャリヤ/ccの濃
度にドーピングされたシリコン・ウェーハで構成される
第1の半導体層又は基板10を用意する。このキャリヤが
図面ではN形の導電型を持つキャリヤとして示されてい
る。この代りに、基板10が、一方又は反対の導電型を持
つ複数個の層で構成された、途中まで処理の済んだ半導
体ウェーハであってもよい。第1a図に示す様に、基板10
の上に第1の保護層14が設けられる。1実施例では、第
1の保護層14は、例えば天然の酸化物で構成し得る第1
の絶縁層16、この第1の絶縁層16の上に配置されたポリ
シリコンの様なゲート電極層18及びゲート電極18を第1
の絶縁層16と共に包込む第2の絶縁層20で構成すること
が出来る。第2の絶縁層20はポリシリコン・ゲート材料
の天然酸化物であってよい。第2の絶縁層20の上に窒化
物層22を設けることも出来る。例えば環状又はリング形
にすることが出来る第1の窓25を第1の保護層14の第1
の部分の中にあける。これを除去して、基板10の表面の
第1の部分27を露出すると共に、第1の保護層14の第2
の中心部分30及びその下にある基板10の表面の露出して
いない部分31を円周方向に限定する。第1の窓25は、第
1の窓25の外側にある、第1の保護層14の第3の部分32
及びその下にある基板10の表面の第3の部分32aをも限
定する。こうして、第1の窓25が第1の保護層14及びそ
の下にある基板10を3つの別々の区域又は表面部分に分
割する。
Referring now to FIG. 1, successive steps of a preferred embodiment of the method of manufacturing a self-aligned semiconductor device according to the present invention are shown in FIGS. 1a-1g. First, a first silicon wafer having a thickness of about 20 mils, a resistivity of about 5 ohms / cm, and doped with carriers of opposite conductivity type to a concentration of about 10 15 carriers / cc. A semiconductor layer or substrate 10 is prepared. This carrier is shown in the drawings as a carrier having an N-type conductivity. Alternatively, the substrate 10 may be a semi-finished semiconductor wafer composed of a plurality of layers having one or the opposite conductivity type. As shown in FIG. 1a, the substrate 10
A first protective layer 14 is provided on top of. In one embodiment, the first protective layer 14 comprises a first protective layer 14 that may be composed of, for example, a natural oxide.
A first insulating layer 16, a gate electrode layer 18 and a gate electrode layer 18 such as polysilicon disposed on the first insulating layer 16.
The second insulating layer 20 may be included together with the insulating layer 16 of FIG. The second insulating layer 20 may be a native oxide of polysilicon gate material. It is also possible to provide the nitride layer 22 on the second insulating layer 20. The first window 25 of the first protective layer 14 may be a first window 25, which may be annular or ring-shaped, for example.
Put in the part of. By removing this, the first portion 27 of the surface of the substrate 10 is exposed and the second portion of the first protective layer 14 is removed.
The central portion 30 and the underlying unexposed portion 31 of the surface of the substrate 10 are circumferentially limited. The first window 25 is outside the first window 25 and the third portion 32 of the first protective layer 14 is located.
And also the underlying third portion 32a of the surface of the substrate 10. Thus, the first window 25 divides the first protective layer 14 and the underlying substrate 10 into three separate areas or surface portions.

写真製版方式を外部マスクの様な作像材料と組合せて用
いて、第1の保護層14の上面15の上に写真製版によって
マスクを限定し、これを現像して、その中に第1の窓25
をあける為の、第1の層14の部分を限定することが出来
る。この後、反応性イオン・エッチの様なエッチを用い
て、第1の保護層14を構成する窒化物、金属及び酸化物
の各層22,20,18及び16を夫々エッチングし、この結果第
1a図に示す構造になる。
Using photolithography in combination with an imaging material such as an external mask, the mask is defined by photolithography on the top surface 15 of the first protective layer 14, which is then developed into a first mask. Window 25
The portion of the first layer 14 for opening can be limited. After this, an etch such as a reactive ion etch is used to etch each of the nitride, metal and oxide layers 22, 20, 18 and 16 that make up the first protective layer 14, resulting in
The structure is shown in Figure 1a.

一旦第1の窓25があけられ、基板10の第1の部分27が露
出すると、第1の窓25を介して基板10に対して第1のド
ーピングを行ない、第1の領域35を形成することが出来
る。MOSFET装置を製造する時、砒素の様な拡散の遅い反
対導電型の高い濃度の材料を普通の打込み又は拡散方式
と組合せて用いて、N形の導電型を持つ領域として示
す、強くドープした第1の反対導電型の領域35を設定す
ることが好ましい。
Once the first window 25 is opened and the first portion 27 of the substrate 10 is exposed, the substrate 10 is first doped through the first window 25 to form a first region 35. You can When manufacturing MOSFET devices, a heavily doped material of slow diffusion, opposite conductivity type, such as arsenic, is used in combination with conventional implantation or diffusion schemes, shown as a region with N-type conductivity. It is preferable to set one opposite conductivity type region 35.

この後、第1b図に示す様に、半導体基板10の露出した第
1の表面部分27上にある第1の領域35の上で、第1の窓
25内に第2の保護層36を設定する。第2の保護層36は、
例えばシリコン基板の場合は二酸化シリコンの様な天然
の酸化物にすることが出来る。第2の保護層36の材料が
第1の保護層14の材料、又は少なくともその露出表面を
構成する材料とは異なることが特に好ましい。図示例で
は、上面15は窒化物層22で構成される。第1又は第2の
保護層14,36の一方の材料を除去し、しかも他方を除去
しない様にする為には、この判断基準を充さなければな
らない。この為、第1の保護層14は第2の保護層16に対
して、差別的にエッチング可能である。又はその逆のこ
とを云うことが出来る。
Thereafter, as shown in FIG. 1b, the first window 35 is formed on the first region 35 on the exposed first surface portion 27 of the semiconductor substrate 10.
A second protective layer 36 is set within 25. The second protective layer 36 is
For example, in the case of a silicon substrate, it can be a natural oxide such as silicon dioxide. It is particularly preferred that the material of the second protective layer 36 is different from the material of the first protective layer 14, or at least the material constituting its exposed surface. In the illustrated example, the upper surface 15 is composed of the nitride layer 22. This criterion must be satisfied in order to remove one material of the first or second protective layers 14 and 36 and not to remove the other material. Therefore, the first protective layer 14 can be differentially etched with respect to the second protective layer 16. Or vice versa.

次に第1c図について説明すると、第1の保護層14の内、
第1の窓25の外側にある第3の部分32を除去せずに、第
2の窓をあける為、装置の表面にフォトレジスト層33を
沈積して、第1及び第2の保護層を覆うことが出来る。
この後、緩いはめ合せの2番目のマスク(図面に示して
ない)を使って、フォトレジスト層33の内、第1の保護
層14の第2の中心部分30並びに第2の保護層36の一部分
に重なる部分を除去することが出来る。
Next, referring to FIG. 1c, of the first protective layer 14,
In order to open the second window without removing the third portion 32 outside the first window 25, a photoresist layer 33 is deposited on the surface of the device to remove the first and second protective layers. Can be covered.
After this, a second loosely fitted mask (not shown) is used to remove the second central portion 30 of the first protective layer 14 and the second protective layer 36 of the photoresist layer 33. It is possible to remove a portion that overlaps a part.

第1d図について説明すると、この後、第1の保護層14の
第2の部分30に第2の窓37をあけて、例えば第1の保護
層14の材料と反応してそれを除去するが、第2の保護層
36の全ての材料を除去しない様な選択性エッチを用い
て、基板10の前は露出していなかった第2の部分31を露
出する。図示例では、第2の保護層36が二酸化シリコン
で構成され、第1の保護層14は窒化シリコン層22で構成
され、これが酸化物層20の上にあり、この酸化物層がポ
リシリコン・ゲート層18の上にあって、このゲート層が
酸化シリコン層16の上にある。この後、反応性イオン形
のエッチを用いて、第1の絶縁層14の第2の部分30を除
去して、第1の保護層14の第2の部分30だけを除去する
ことにより、第2の窓37をあけることが出来る。
Referring to FIG. 1d, after this, a second window 37 is opened in the second portion 30 of the first protective layer 14 to react with, for example, the material of the first protective layer 14 to remove it. , The second protective layer
A selective etch that does not remove all 36 material is used to expose the previously unexposed second portion 31 of the substrate 10. In the illustrated example, the second protective layer 36 is composed of silicon dioxide and the first protective layer 14 is composed of a silicon nitride layer 22 overlying the oxide layer 20, which is a polysilicon layer. Overlying the gate layer 18, which is overlying the silicon oxide layer 16. After this, a reactive ion type etch is used to remove the second portion 30 of the first insulating layer 14 and only the second portion 30 of the first protective layer 14, You can open the second window 37.

この後、第2の窓37を介して基板10の表面の第2の部分
31に第2のドーピングを行ない、P+形領域として示す
一方の導電型を持つ第2の領域38を設定する。好ましい
実施例では、第2のドーピングは、普通の打込み又は拡
散方式と組合せて、硼素の様な拡散の速い一方の導電型
の高い濃度の材料を用いることによって行なわれる。
After this, the second portion of the surface of the substrate 10 through the second window 37
A second doping is performed on 31 to set a second region 38 having one conductivity type, shown as a P + type region. In the preferred embodiment, the second doping is done by using a high-concentration material of one conductivity type, such as boron, in combination with a conventional implantation or diffusion scheme.

この後、第1e図に示す様に、フォトレジスト層33を剥が
し、例えば緩衝弗化水素酸エッチ方式により、第2の保
護層36を除去して、基板10の表面の夫々第1及び第2の
部分27,31を露出し、その中に夫々設定された第1及び
第2の領域35,38を露出することが出来る。この後、硼
素の様な拡散の速い一方の導電型の持つ軽い濃度のドー
パントを用いて、第3のドーピングを行なって、一方の
導電型を持つ第3の領域40を設定することが出来る。第
1f図に示す様な接点電極60を装置の第1及び第2の領域
35,38とオーミック接触をする様に普通の方法で沈積し
て、第2図及び第1の領域の間の接合を短絡すると共
に、その接合が順バイアスされるのを禁止することが出
来る。
Thereafter, as shown in FIG. 1e, the photoresist layer 33 is peeled off, and the second protective layer 36 is removed by, for example, a buffered hydrofluoric acid etching method to remove the first and second layers on the surface of the substrate 10, respectively. It is possible to expose the portions 27 and 31 of the above and to expose the first and second regions 35 and 38 respectively set therein. After that, a third dopant 40 having one conductivity type can be set by performing a third doping using a lightly doped dopant having one conductivity type having a high diffusion rate such as boron. First
The contact electrode 60 as shown in FIG. 1f is provided in the first and second regions of the device.
It can be deposited in the usual manner in ohmic contact with 35,38 to short the junction between the regions of FIGS. 2 and 1 and inhibit the junction from being forward biased.

第1f図に示したこの発明の絶縁ゲート形の実施例では、
軽くドープした第3の領域40は、第3の領域40の一部分
41が第1の保護層14の下を伸びる様に設定される。第3
の領域の内、第1の保護層14の下を伸びる部分41は、チ
ャンネル領域41と呼ぶことが出来る。これは、ゲート電
極18が、適当に印加されたバイアス電圧に応答して、第
3の領域40のチャンネル領域41の中にチャンネルを設定
して、第1の領域35及び基板10の間で反対導電型のキャ
リアを流れ易くするからである。チャンネル領域41は、
第1の保護層14の下を横方向に拡散すると共に、基板10
の中へと垂直方向下向きに拡散する材料を用いて第2の
領域38をドープすることにより、第1の保護層14の下に
形成することが出来る。第1の保護層14がチャンネル領
域41に重なり、それと接していることが好ましい。更
に、第1の保護層14がチャンネル領域41の全周に重なっ
ていることが好ましい。
In the insulated gate embodiment of the invention shown in Figure 1f,
The lightly doped third region 40 is a portion of the third region 40.
41 is set to extend under the first protective layer 14. Third
The portion 41 of the region extending under the first protective layer 14 can be referred to as a channel region 41. This is because the gate electrode 18 sets up a channel in the channel region 41 of the third region 40 in response to an appropriately applied bias voltage and is opposite between the first region 35 and the substrate 10. This is because it facilitates the flow of conductive carriers. The channel area 41 is
The substrate 10 diffuses laterally under the first protective layer 14 and
It can be formed underneath the first protective layer 14 by doping the second region 38 with a material that diffuses vertically downward into. The first protective layer 14 preferably overlaps the channel region 41 and is in contact therewith. Furthermore, it is preferable that the first protective layer 14 overlap the entire circumference of the channel region 41.

第1の窓25と、第1、第2及び第3の装置の領域とは、
水平断面が円形であることが好ましい。
The first window 25 and the areas of the first, second and third devices are
The horizontal cross section is preferably circular.

この発明の絶縁ゲート半導体装置を製造するセルフアラ
イン方法により、第1のソース領域35が、以下ベース領
域38及びベース付属領域40と夫々呼ぶ第2及び第3の領
域38,40に対して精密に予め限定された関係を持つ様に
配置されることに注意されたい。第1の領域35が基板10
と組合さって、第1の保護層14の下にある第3の領域40
内にチャンネル領域41を限定する。層14が絶縁ゲート電
極として形成されている。第1の領域35と基板10の間の
隔たり、又は基板の表面に接近した第3の領域40の幅
が、チャンネル長を定める。従って、第1、第2及び第
3の領域35,38,40の間の精密な整合が望ましい。
By the self-aligning method of manufacturing the insulated gate semiconductor device according to the present invention, the first source region 35 is precisely defined with respect to the second and third regions 38 and 40, which are hereinafter referred to as the base region 38 and the base attachment region 40, respectively. Note that they are arranged in a limited relationship. First region 35 is substrate 10
In combination with the third region 40 below the first protective layer 14.
The channel region 41 is limited to the inside. Layer 14 is formed as an insulated gate electrode. The distance between the first region 35 and the substrate 10 or the width of the third region 40 close to the surface of the substrate defines the channel length. Therefore, precise alignment between the first, second and third regions 35, 38, 40 is desirable.

更に、強くドープした第2の領域38を設けて、第1の領
域35と第2及び第3の領域38,40の間のPN接合に沿った
電圧降下を最小限に抑えて、一方の導電型のキャリヤが
第2及び第3の領域38,40を短絡電極60まで流れること
によって、接合に沿って0.7ボルトより大きい電圧降下
が生ずる惧れを抑える。この接合に沿って約0.7ボルト
を越える電圧降下が起ると、第1の領域35、第2/第3の
領域38/40及び基板10によって形成された固有の寄生NPN
トランジスタが作動される。装置の種々の区域を互いに
精密な関係に設定することにより、この寄生トランジス
タが作動されると云う望ましくない惧れを小さくする。
この精密な整合が可能になったのは、写真製版方式によ
って、第1の保護層14の上に設定された1個の環状又は
ドーナッツ形のマスクを使ったことによるものである。
然し、第1、第2及び第3の領域35,38,40の相対的な寸
法、深さ及び関係は、マスクの形だけでなく、適当なド
ーピング材料、及びこのドーピング材料を適用するプロ
セス条件の選び方にも関係する。多くの製造パラメータ
が、設定しようとする装置の形式及び導電度によって変
化する。装置の種々の領域を設定する最の種々のプロセ
ス・パラメータの影響が、多くの文献に論じられてお
り、この中には、1967年にジョン・ワイリー・アンド・
サンズ社から出版されたA.S.グローブの著者「ザ・フィ
ジックス・アンド・テクノロジー・オブ・セミコンダク
タ・デバイセズ」及び1985年に同社から出版されたビー
ドル他の著者「クイック・リファレンス・マニアル・フ
ォー・シリコン・インテグレイテッド・サーキッド・テ
クノロジー」がある。然し、この発明の好ましい実施例
では、大体次に述べる様なプロセス・パラメータを使う
ことが出来る。装置の領域 パラメータ 第1の酸化物層16(厚さ) 1,000Å ゲート電極18(厚さ) 1ミクロン 第2の絶縁物20 4,000Å 窒化物層 1,000Å 第1の領域 1017原子/cm3のドーパント 第2の領域 1017原子/cm3のドーパント 第3の領域 1015原子/cm3のドーパント 第2の保護層 4,000Å 第2a図乃至第2f図には、この発明に従って絶縁ゲート半
導体装置を製造する別の好ましい実施例のセルフアライ
ン方法が示されている。この実施例では、最初に第1の
保護層14の第1の部分に第1の窓25をあけて、保護層14
の第2の部分30及びその下にある基板10の表面の露出し
ていない中心部分31を円周方向に限定する。第1の窓
が、第1の保護層の内、第1の窓25の外側にある第3の
部分をも限定する。最初に第1の窓25の中に第2の保護
層36を設定する。保護層14の第2の部分30を除去して、
深いP+形ベース領域38を設定することが出来る様に
し、P−形ベース付属領域40もこの後設定し、最後に第
1のN+形ソース領域35を設定する。従って、この実施
例による絶縁半導体装置をセルフアライン形に製造する
方法は、装置のベース及びソース領域を設定する工程
を、第1a図乃至第1f図について前に説明した工程とは順
序を並べかえてある。
In addition, a heavily doped second region 38 is provided to minimize the voltage drop along the PN junction between the first region 35 and the second and third regions 38, 40 to allow one conductivity The flow of mold carriers through the second and third regions 38, 40 to the short circuit electrode 60 reduces the likelihood of a voltage drop of greater than 0.7 volts along the junction. When a voltage drop of more than about 0.7 volts occurs along this junction, the inherent parasitic NPN formed by the first region 35, the second / third regions 38/40 and the substrate 10.
The transistor is activated. By setting the various areas of the device in close relationship to each other, the undesirable consequences of this parasitic transistor being activated are reduced.
This precise alignment is possible due to the use of a single annular or donut-shaped mask set on the first protective layer 14 by photolithography.
However, the relative dimensions, depths and relationships of the first, second and third regions 35, 38, 40 are not limited to the shape of the mask but also to the appropriate doping material and process conditions for applying this doping material. It is also related to how to choose. Many manufacturing parameters vary with the type and conductivity of the device being set. The effects of different process parameters on setting different areas of equipment have been discussed in many publications, including John Wiley and
AS Grove author "The Physics and Technology of Semiconductor Devices" published by Sands, Inc. and Beadle et al. It's Circid Technology ". However, in the preferred embodiment of the present invention, process parameters generally as described below can be used. Device area parameters First oxide layer 16 (thickness) 1,000Å Gate electrode 18 (thickness) 1 micron Second insulator 20 4,000Å Nitride layer 1,000Å First area 10 17 atoms / cm 3 Dopant Second region 10 17 atoms / cm 3 dopant Third region 10 15 atoms / cm 3 dopant Second protective layer 4,000Å FIGS. 2a to 2f show an insulated gate semiconductor device according to the present invention. Another preferred embodiment self-aligning method of manufacture is shown. In this embodiment, first the first window 25 is opened in the first portion of the first protective layer 14 to form the protective layer 14
The second portion 30 and the unexposed central portion 31 of the surface of the underlying substrate 10 are circumferentially limited. The first window also defines a third portion of the first protective layer that is outside the first window 25. First, the second protective layer 36 is set in the first window 25. Removing the second portion 30 of the protective layer 14,
A deep P + type base region 38 can be set, a P- type base attachment region 40 is also set after this, and finally a first N + type source region 35 is set. Therefore, the method of manufacturing the insulated semiconductor device according to this embodiment in a self-aligned manner is such that the step of setting the base and source regions of the device is rearranged from the steps described above with reference to FIGS. 1a to 1f. is there.

具体的に云うと、セルフアライン形に半導体装置を製造
するこの別の好ましい方法は、第2a図に示す様に、半導
体基板10を用意し、基板の表面を第1の保護層14で被覆
する。第1の保護層14に第1の窓25をあけて、基板10の
表面の第1の部分27を露出すると共に、第1の保護層14
の第2の部分30を円周方向に限定する。第1の窓25が第
1の保護層14の内、第1の窓の外側にある第3の部分32
をも限定する。この後、第2b図に示す様に、天然の酸化
物の様に、第1の保護層14の材料に対して差別的にエッ
チングが出来る材料からなる第2の保護層36を第1の窓
25の中に設ける。次に、フォトレジスト層33を第1の保
護層14の第3の部分32の上及び第2の保護層36の一部分
の上に、緩いはめ合せのマスクを用いることによって配
置することが出来る。その後、第2c図に示す様に、第1
の保護層14の第2の部分30全体を通じて、差別的なエッ
チを用いて第2の窓37をあけ、基板10の表面の第2の部
分31を露出する。基板10に対し、一方の導電型のキャリ
ヤを用いて第1のドーピングを行ない、深いP+形領域
として示したベース領域38を設定する。この後、第2d図
に示す様に、例えば窒化シリコンSi3N4の様な天然の窒
化物を成長させることにより、第2の窓37の中に第3の
保護層45を設定する。
Specifically, another preferred method of manufacturing a semiconductor device in a self-aligned manner is to prepare a semiconductor substrate 10 and cover the surface of the substrate with a first protective layer 14 as shown in FIG. 2a. . A first window 25 is opened in the first protective layer 14 to expose a first portion 27 of the surface of the substrate 10 and the first protective layer 14
The second portion 30 of the is restricted circumferentially. A third portion 32 of the first protective layer 14 where the first window 25 is outside the first window 32.
Is also limited. After this, as shown in FIG. 2b, a second protective layer 36 made of a material that can be differentially etched with respect to the material of the first protective layer 14, such as a natural oxide, is formed on the first window.
Provide in 25. A photoresist layer 33 can then be deposited over the third portion 32 of the first protective layer 14 and over a portion of the second protective layer 36 by using a loose fit mask. Then, as shown in Figure 2c, the first
A second window 37 is opened using a differential etch throughout the second portion 30 of the protective layer 14 to expose the second portion 31 of the surface of the substrate 10. The substrate 10 is first doped with one conductivity type carrier to set a base region 38, shown as a deep P + type region. After this, as shown in FIG. 2d, a third protective layer 45 is set in the second window 37 by growing a natural nitride such as silicon nitride Si 3 N 4 .

その後、例えば適当な差別的なエッチを用いて、前に設
けられた第2の保護層36を除去することにより、第1の
窓25の領域の中に第2e図に示す第3の窓をあけて、ベー
ス領域38の表面部分及びドープされていない基板10の表
面部分を含む、基板10の表面の第1の部分27を露出す
る。その後、第3の窓を介して第2のドーピングを行な
って、軽くドープされたP−形ベース延長部として、第
2e図に示す一方の導電型を持つ軽くドープされたベース
付属領域40を設定する。その後、同じ第3の窓を介し
て、反対導電型の材料を用いて第3のドーピングを行な
い、ソース領域35を設定する。このソース領域は、強く
ドープされたN+形の導電型を持つ領域として示されて
いる。
The third window shown in FIG. 2e is then formed in the region of the first window 25 by removing the previously provided second protective layer 36, for example using a suitable differential etch. Opening exposes a first portion 27 of the surface of the substrate 10, including a surface portion of the base region 38 and a surface portion of the undoped substrate 10. Then a second doping is performed through the third window to form a lightly doped P-type base extension,
Set up a lightly doped base attachment region 40 with one conductivity type shown in Figure 2e. After that, the source region 35 is set by performing the third doping using the material of the opposite conductivity type through the same third window. This source region is shown as a region having a strongly doped N + type conductivity type.

第2f図に示す第4の保護層50は、二酸化シリコンの様な
天然の酸化物で構成するのが有利であり、それを第3の
窓の中に成長させることが出来る。
The fourth protective layer 50, shown in FIG. 2f, is advantageously composed of a natural oxide such as silicon dioxide, which can be grown in the third window.

この後、例えば差別的なエッチを用いて、第3の保護層
45を除去することにより、第2の窓37の中に配置された
第3の保護層45に第4の窓44をあけ、第2g図に示す様
に、ベース領域、ベース付属領域及びソース領域38,40,
35の一部分を露出することが出来る。好ましい実施例で
は、第4の窓55の中にメタライズ層(図に示してない)
を適用して、ソース領域35を装置のベース領域38/40に
短絡し、こうして寄生トランジスタがターンオンして、
装置が好ましい形以外の形で動作する惧れを少なくす
る。
This is followed by a third protective layer, for example using a differential etch.
By removing 45, a fourth window 44 is opened in the third protective layer 45 located in the second window 37, as shown in Figure 2g, the base region, the base attachment region and the source region. 38,40,
Can expose part of 35. In the preferred embodiment, a metallization layer (not shown) in the fourth window 55.
To short the source region 35 to the base region 38/40 of the device, thus turning on the parasitic transistor,
Reduce the likelihood that the device will operate in a manner other than the preferred one.

第2図に示した方法の別の好ましい実施例では、ベース
拡散が第2c図に示す様に行なわれて、P+形ベース領域
38を設定し、特に強い表面濃度で終る。第2d図の第3の
保護層45は設けない。その代りに、第2の保護層36を除
去して、基板10の表面の第1及び第2の部分27,31を露
出する。硼素の様な拡散の速い一方の導電型の持つ軽い
濃度の材料を用いて、第1のドーピングを実施して、ベ
ース付属領域40を設定する。拡散の遅い反対導電型を持
つ高い濃度の材料を用いて別のドーピングを実施して、
N+形ソース領域35を設定する。N+形ソース領域のド
ーピングは打込みによって実施して、反対導電型の表面
濃度を低くし、中心のP+形領域38のオーミック接続能
力を著しく低下させることを避けるのが好ましい。第4
の保護層50は設ける必要がないが、それを除いて、第2g
図に示す構造が得られる。
In another preferred embodiment of the method shown in FIG. 2, base diffusion is performed as shown in FIG. 2c to provide a P + type base region.
Set 38, ending with a particularly strong surface concentration. The third protective layer 45 in Figure 2d is not provided. Instead, the second protective layer 36 is removed to expose the first and second portions 27, 31 of the surface of the substrate 10. A first doping is performed to set the base attachment region 40 using a lightly-concentrated material having one conductivity type such as boron, which has a high diffusion rate. Perform another doping using a high concentration material with slow diffusion opposite conductivity type,
Set the N + type source region 35. Doping of the N + type source region is preferably performed by implantation to reduce the surface concentration of the opposite conductivity type and avoid significantly reducing the ohmic contact capability of the central P + type region 38. Fourth
It is not necessary to provide the protective layer 50 of
The structure shown is obtained.

前に説明した様に、装置の処理に関係する種々のドーピ
ング濃度及び温度レベルのパラメータは、最終的に達成
しようとする装置の形式と密接な関係があり、従ってこ
の発明の好ましい実施例を構成する1種類の実施例又は
ある範囲の装置を特定することは困難である。然し、こ
う云う装置を製造する時、大体次に挙げる様なパラメー
タを用いることによって、満足し得る絶縁ゲート半導体
装置を製造することが出来る。装 置 パラメータ 第1の酸化物層16 1,000Å ゲート電極18 1ミクロン 第2の絶縁物20 4,000Å 窒化物層22 1,000Å 第1の領域 1017原子/ccのドーパント 第2の領域 1015原子/ccのドーパント 第3の領域 1017原子/ccのドーパント 第2の保護層 4,000Å 第3の保護層 1,000Å 第3図には、この発明の別の好ましい実施例が、第1の
保護層14の第1の部分があった所に第1の窓25を設定し
て、半導体基板10の表面の第1の部分27を露出すると共
に、保護層14の第2の部分30及びその下にある基板10の
表面の露出していない部分31を円周方向に限定する別の
方法を含むことが示されている。最初に、軽くドープさ
れたベース付属領域40を設定し、その後強くドープした
深いベース領域38を設定し、最後に強くドープしたソー
ス領域35を設定する。
As previously explained, the various doping concentration and temperature level parameters associated with the processing of the device are closely related to the type of device ultimately sought to be achieved, thus constituting a preferred embodiment of the present invention. It is difficult to identify one type of embodiment or range of devices to do. However, when manufacturing such a device, a satisfactory insulated gate semiconductor device can be manufactured by using the following parameters. Equipment parameters First oxide layer 16 1,000Å Gate electrode 18 1 micron Second insulator 20 4,000Å Nitride layer 22 1,000Å First region 10 17 atoms / cc Dopant second region 10 15 atoms / cc dopant third region 10 17 atoms / cc dopant second protective layer 4,000 Å third protective layer 1,000 Å FIG. 3 shows another preferred embodiment of the present invention, the first protective layer 14 A first window 25 where there was a first portion of the protective layer 14 to expose the first portion 27 of the surface of the semiconductor substrate 10 and the second portion 30 of the protective layer 14 and below it. It is shown to include another method of circumferentially confining the unexposed portion 31 of the surface of the substrate 10. First, a lightly doped base attachment region 40 is set, then a heavily doped deep base region 38 is set, and finally a heavily doped source region 35 is set.

この発明に従って絶縁ゲート半導体装置を製造するこの
別の好ましい方法では、約5オーム・cmの比抵抗を持つ
半導体基板10を用意する。窒化物層の様な第1の保護層
14を基板10の上に設定し、第1の保護層14の第1の部分
に第1の窓25をあけて、基板10の表面の第1の部分27を
露出すると共に、第1の保護層14の第2の部分30及び基
板10の表面の露出していない第2の中心部分31を円周方
向に限定する。第1の窓25が、第1の保護層14の内、第
1の窓25の外側にある第3の部分32をも限定する。例え
ば硼素の様に拡散の速い一方の導電型を持つ軽い濃度の
材料を用いて、第1の窓25を介して第1のドーピングを
行なって、一方の導電型を持つベース付属領域40を設定
する。ベース付属領域40が第1の保護層14の下を伸び
て、装置のチャンネル領域を設定することが好ましい。
この後、差別的にエッチングが可能な天然の酸化物層の
様な第2の保護層36を第1の窓25の中に設定する。これ
は例えばベース領域40の内方追込みの際に成長させるこ
とが出来る。
In another preferred method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to this invention, a semiconductor substrate 10 having a resistivity of about 5 ohm.cm is provided. First protective layer, such as a nitride layer
14 is set on the substrate 10 and a first window 25 is opened in the first portion of the first protective layer 14 to expose the first portion 27 of the surface of the substrate 10 and The second portion 30 of the layer 14 and the unexposed second central portion 31 of the surface of the substrate 10 are circumferentially limited. The first window 25 also defines a third portion 32 of the first protective layer 14, which is outside the first window 25. A lightly doped material with one conductivity type, such as boron, having a fast diffusion is used to perform a first doping through the first window 25 to set the base attachment region 40 with one conductivity type. To do. A base attachment region 40 preferably extends underneath the first protective layer 14 to set the channel region of the device.
After this, a second protective layer 36, such as a differentially etchable native oxide layer, is set in the first window 25. This can be grown, for example, when the base region 40 is driven inward.

その後、第3b図に示す様に、前に説明したフォトレジス
ト・マスク層33を第1の保護層14の第3の部分32並びに
第2の保護層36の一部分の上に設定して、第3の部分32
を除去せずに、第1の保護層14の第2の部分30を除去す
ることが出来る様にする。その後、差別的なエッチング
方式を用いて、第1の保護層14の第2の部分30全体に第
2の窓37をあけて、基板10の表面の円周方向に限定され
た、露出していなかった第2の中心部分31を露出する。
第2の窓37を介して第2のドーピングを行なって、例え
ば硼素の様な拡散の速い一方の導電型の高い濃度の材料
を用いた普通の打込み又は拡散方式により、ベース領域
38を設定する。それまでに除去されていなければ、フォ
トレジスト層を除去することが出来る。
Thereafter, as shown in FIG. 3b, the photoresist mask layer 33 previously described is set on the third portion 32 of the first protective layer 14 and a portion of the second protective layer 36 to form Part 32 of 3
The second portion 30 of the first protective layer 14 can be removed without removing the above. Then, a second window 37 is formed in the entire second portion 30 of the first protective layer 14 using a differential etching method to expose the substrate 10 in a circumferential direction limited to the circumferential direction. The second central portion 31, which was not present, is exposed.
A second doping is performed through the second window 37 to form a base region by a conventional implantation or diffusion method using a high-concentration material of one conductivity type such as boron.
Set to 38. The photoresist layer can be removed if not removed by then.

その後、第3c図に示す様に、第2の窓37の区域内に第3
の保護層45を配置する。これは差別的にエッチングが可
能な窒化物層にするのが有利である。
After that, as shown in FIG.
The protective layer 45 of is arranged. This is advantageously a nitride layer that can be differentially etched.

その後、第3d図について説明すると、例えば緩衝弗化水
素酸エッチの様な適当なエッチを用いて、第2の保護層
36を除去することにより、第1の窓25の区域に第3の窓
48をあけて、基板10の表面の第1の部分27の一部分を再
び露出する。第3の窓48が第3の保護層45を円周方向に
限定する。その後、第3d図に示す様に、燐の様な反対導
電型の高い濃度のドーパントを第3の窓48を介して導入
し、強くドープした反対導電型の領域として、ソース領
域35を設定する。このソース領域が、図面では軽くドー
プしたP形ベース付属領域40及び強くドープしたP形ベ
ース領域38の中にセルフアラインの精度をもって配置さ
れたN+形領域として示されている。その後、適当なエ
ッチャントを用いて第3の保護層45を除去し、第3e図に
示す構造が残る。
Then, referring to FIG. 3d, a second protective layer may be formed using a suitable etch, such as a buffered hydrofluoric acid etch.
By removing 36, in the area of the first window 25 a third window
Open 48 to re-expose a portion of the first portion 27 of the surface of the substrate 10. The third window 48 limits the third protective layer 45 circumferentially. Thereafter, as shown in FIG. 3d, a high concentration dopant of opposite conductivity type such as phosphorus is introduced through the third window 48 to set the source region 35 as a heavily doped opposite conductivity type region. . This source region is shown in the drawings as an N + region located within the lightly doped P-type base attachment region 40 and the heavily doped P-type base region 38 with self-alignment accuracy. After that, the third protective layer 45 is removed using an appropriate etchant, leaving the structure shown in FIG. 3e.

この発明のセルフアライン製造方法に従って製造される
満足し得る絶縁ゲート半導体装置が、大体下記のプロセ
ス・パラメータを用いることによって達成し得ることが
判った。装 置 パラメータ 第1の酸化物層16 1,000Å ゲート電極18 1ミクロン 覆いの絶縁物20 4,000Å 窒化物層22 1,000Å 第1の領域 1015原子/ccのドーパント 第2の領域 1017原子/ccのドーパント 第3の領域 1017原子/ccのドーパント 第2の保護層 4,000Å 第3の保護層 1,000Å この発明に従ってセルフアライン半導体装置を製造する
更に別の好ましい実施例の方法の相次ぐ工程が第4a図乃
至第4c図に示されている。最初、第4a図に示す様に、半
導体基板10を用意する。この基板は、厚さ20ミルで、比
抵抗が約5オーム/cmであって、反対導電型のキャリヤ
で大体1015キヤリヤ/ccの濃度にドープされたシリコン
・ウェーハで構成することが出来、キャリヤが図面では
N形の導電型を持つキャリヤとして示されている。窒化
物層の様な第1の保護層14を基板10の上に設ける。この
発明の好ましい実施例の絶縁ゲート半導体装置では、第
1の保護層14は、例えば天然の酸化物であってよい第1
の絶縁層16、第1の絶縁層16の上に配置されたポリシリ
コンの様なゲート電極18、及びこのゲート電極18の上の
第2の絶縁層20で構成することが出来る。第2の絶縁層
はポリシリコン・ゲート材料の天然の酸化物であっよ
い。窒化物層22の様な不活性化層が第2の絶縁層20の上
に配置される。
It has been found that a satisfactory insulated gate semiconductor device manufactured according to the self-aligned manufacturing method of the present invention can be achieved by using the process parameters outlined below. Installation parameters First oxide layer 16 1,000Å Gate electrode 18 1 micron Insulator 20 4,000Å Nitride layer 22 1,000Å First region 10 15 atoms / cc Dopant second region 10 17 atoms / cc Dopant of the third region 10 17 atoms / cc of dopant Second protective layer 4,000Å Third protective layer 1,000Å Still another preferred embodiment of the method of manufacturing a self-aligned semiconductor device according to the present invention is the successive steps. It is shown in Figures 4a to 4c. First, as shown in FIG. 4a, the semiconductor substrate 10 is prepared. The substrate is 20 mils thick, has a resistivity of about 5 ohms / cm, and can consist of a silicon wafer doped with carriers of opposite conductivity type to a concentration of approximately 10 15 carriers / cc, The carrier is shown in the drawings as a carrier having an N-type conductivity. A first protective layer 14, such as a nitride layer, is provided on the substrate 10. In the insulated gate semiconductor device of the preferred embodiment of the present invention, the first protective layer 14 may be, for example, a natural oxide.
Of the insulating layer 16, a gate electrode 18 such as polysilicon disposed on the first insulating layer 16, and a second insulating layer 20 on the gate electrode 18. The second insulating layer may be a native oxide of polysilicon gate material. A passivation layer, such as nitride layer 22, is disposed over the second insulating layer 20.

第1の保護層14の第1の部分に第1の窓15をあけ、この
部分を除去して、基板10の第1の表面部分27を露出する
と共に、第1の保護層14の第2の中心部分30及びその下
にある基板10の露出していない表面部分31を円周方向に
限定する。図示の様に、基板10の露出していない表面部
分31が第1の保護層14の第2の部分30によって覆われて
いる。
A first window 15 is opened in a first portion of the first protective layer 14 and this portion is removed to expose a first surface portion 27 of the substrate 10 and a second portion of the first protective layer 14 is exposed. The central portion 30 and the underlying unexposed surface portion 31 of the substrate 10 are circumferentially limited. As shown, the unexposed surface portion 31 of the substrate 10 is covered by the second portion 30 of the first protective layer 14.

一旦第1の窓25をあけたら、基板10の第1の部分が露出
され、第1の窓25を介して基板10に第1のドーピングを
行なって、ベース付属領域40を形成することが出来る。
MOSFET装置を製造する好ましい形式では、硼素の様な拡
散の速い一方の導電型を持つ軽い濃度の材料を普通の打
込み又は拡散方式と組合せて用いて、P形の導電型を持
つ領域として示した、軽くドープした一方の導電型を持
つ第1の領域40を設定することが出来る。ベース付属領
域40が第1の保護層14の下を伸び、装置のチャンネル領
域を設定することが好ましい。その後、同じ第1の窓15
を介して基板10の第1の表面部分27に、例えば砒素の様
な拡散の遅い反対導電型のドーパントを用いて、第2の
ドーピングを実施し、N形領域として図面に示した、反
対導電型を持つ強くドープしたソース領域35を設定す
る。
Once the first window 25 has been opened, the first portion of the substrate 10 is exposed and the substrate 10 can be first doped through the first window 25 to form the base attachment region 40. .
In the preferred form of manufacturing the MOSFET device, a lightly-concentrated material having one of the faster-diffusing conductivity types, such as boron, was used in combination with a conventional implantation or diffusion scheme to show as a region having a P-type conductivity type. , A first region 40 having one conductivity type that is lightly doped can be set. A base attachment region 40 preferably extends underneath the first protective layer 14 and sets the channel region of the device. Then the same first window 15
A second doping is carried out on the first surface portion 27 of the substrate 10 via a slow-diffusing opposite conductivity type dopant such as arsenic through the opposite conductivity type shown in the drawing as an N-type region. Set up a heavily doped source region 35 with a mold.

次に第4b図について説明すると、半導体基板10の第1の
部分27に露出面にある第1の領域35の上で、第1の窓25
の中に第2の保護層36を設定する。好ましい実施例で
は、第2の保護層16は差別的にエッチングが可能であ
り、例えばシリコン基板の場合は、二酸化シリコンの様
な天然と酸化物で構成することが出来る。
Next, referring to FIG. 4b, the first window 25 is formed above the first region 35 on the exposed surface of the first portion 27 of the semiconductor substrate 10.
The second protective layer 36 is set in the inside. In the preferred embodiment, the second protective layer 16 is differentially etchable and can be composed of natural and oxides such as silicon dioxide in the case of a silicon substrate, for example.

この後、第4c図について説明すると、緩いはめ合せのマ
スクを使うことにより、第1の保護層14の第3の部分32
並びに第2の保護層36の一部分の上に、フォトレジスト
層33を設定する。その後、差別的なエッチを使うことに
より、例えば第1の保護層14の材料と反応するが、第2
の保護層36の材料と反応しない選択的なエッチを使うこ
とにより、第1の保護層14の第2の部分30全体の中に第
2の窓37をあけて、基板10の表面の前は露出していなか
った第2の部分31を露出する。反応性イオン・エッチを
用いることにより、第1の絶縁層14の第2の部分30を除
去して、第2の窓37をあけることが出来る。
After this, referring to FIG. 4c, by using a loose fitting mask, the third portion 32 of the first protective layer 14 is
And a photoresist layer 33 is set on a part of the second protective layer 36. Then, by using a differential etch, for example, reacting with the material of the first protective layer 14 but not the second
The second window 37 is opened in the entire second portion 30 of the first protective layer 14 by using a selective etch that does not react with the material of the protective layer 36 of The second portion 31 that was not exposed is exposed. By using a reactive ion etch, the second portion 30 of the first insulating layer 14 can be removed and the second window 37 can be opened.

この後、第2の窓37を介して基板10の第2の表面部分31
に対して第3のドーピングを実施し、基板10の中のP+
形領域として図面に示した、一方の導電型を持つベース
領域38を設定する。第2のドーピングは、普通の打込み
又は拡散方式と組合せて、硼素の様な拡散の速い一方の
導電型を持つ高い濃度の材料を用いることによって行な
うのが好ましい。その後、普通のメタライズ及びパター
ンぎめ工程を実施して、装置を完成することが出来る。
After this, the second surface portion 31 of the substrate 10 is exposed through the second window 37.
A third doping is performed on P + in the substrate 10
A base region 38 having one conductivity type shown in the drawing as a shaped region is set. The second doping is preferably done by using a high concentration material with one of the faster-diffusing conductivity types, such as boron, in combination with conventional implantation or diffusion schemes. Thereafter, conventional metallization and patterning steps can be performed to complete the device.

絶縁ゲート・トランジスタの様な絶縁ゲート半導体装置
を製造するセルフアライン方法の場合について、この発
明の好ましい実施例を説明したが、この発明のセルフア
ライン方法を用いて、多数の半導体装置のどれでも設定
することが出来ることを承知されたい。更に、この発明
のセルフアライン製造方法は、精密に整合した領域を作
り、その為領域の間に要求される許容公差が一層少なく
て済み、こうして利用し得るチップの基板の面積の利用
度を最大にして、セル密度を改善すると共に、セルの寸
法及びセルの繰返し距離を短くすることにより、半導体
装置の改良に著しい貢献を持つことが理解されよう。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described for the case of a self-aligned method of manufacturing an insulated gate semiconductor device such as an insulated gate transistor, any of a large number of semiconductor devices can be set using the self-aligned method of the present invention. Please understand that you can do it. Furthermore, the self-aligned manufacturing method of the present invention creates precisely aligned regions, which requires less tolerances between regions, thus maximizing the utilization of available chip substrate area. It will be appreciated that by improving the cell density and reducing the cell size and cell repeat distance, a significant contribution can be made to the improvement of semiconductor devices.

この発明の好ましい実施例を図面に示して説明したが、
この発明がこの実施例に制限されないことは明らかであ
る。当業者には、この発明の範囲内で種々の変更が考え
られよう。従って、この発明は特許請求の範囲によって
限定されることを承知されたい。
While the preferred embodiment of the present invention has been shown and described in the drawings,
Obviously, the invention is not limited to this embodiment. Those skilled in the art will appreciate various modifications within the scope of this invention. Therefore, it should be appreciated that the invention is limited by the claims.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャン,マイク・フ・シン アメリカ合衆国、27511、ノース・カロラ イナ州、カリイ、クイーンズフェリイ、 1006番 (72)発明者 パイファー,ジョージ・チャールズ アメリカ合衆国、13212、ニューヨーク州、 シラキュース、バックレイ・ロード、6767 番 (56)参考文献 特開 昭57−139965(JP,A) 特開 昭59−3973(JP,A) 特開 昭62−73778(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Chan, Mike Fu Singh, United States, 27511, North Carolina, Karii, Queensferry, 1006 (72) Inventor Pfeiffer, George Charles United States, 13212 No. 6767, Buckley Road, Syracuse, New York (56) References JP 57-139965 (JP, A) JP 59-3973 (JP, A) JP 62-73778 (JP, A) )

Claims (53)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】主表面を有する半導体基板を用意し、前記
基板表面上に第1の保護層を設け、前記保護層の第1の
部分に内周と外周を有するとともに前記保護層の第2の
部分を取り囲む第1の窓をあけ、前記第1の窓に対して
セルフアラインした第1のドープ領域を作るために前記
第1の窓から前記基板へ第1のドーパントを導入し、前
記第1の窓の基板上に第2の保護層を形成し、前記第1
の保護層の前記第2の部分を除去して第2の窓をあけ、
前記第1の窓の前記内周に対してセルフアラインした第
2のドープ領域を作るために前記第2の窓から前記基板
へ第2のドーパントを導入し、前記第1のドープ領域を
露出するために前記第2の保護層に第3の窓をあけ、前
記第1の窓の外周に対してセルフアラインした第3のド
ープ領域を作るために前記第3の窓から前記第1の領域
へ第3のドーパントを導入する段階を有し、前記第2お
よび第3の領域は1導電型であり、前記基板と前記第1
の領域は逆導電型であり、前記第1および第2の保護層
は拡散ドーパントの透過に対して実質的に不浸透である
セルフアラインした半導体装置の製造方法。
1. A semiconductor substrate having a main surface is prepared, a first protective layer is provided on the surface of the substrate, a first portion of the protective layer has an inner periphery and an outer periphery, and a second portion of the protective layer is provided. A first window surrounding a portion of the first window and introducing a first dopant into the substrate from the first window to create a first doped region self-aligned to the first window, Forming a second protective layer on the substrate of the first window;
Removing the second portion of the protective layer to open a second window,
Introducing a second dopant from the second window into the substrate to create a second doped region self-aligned to the inner perimeter of the first window, exposing the first doped region. A third window from the third window to the first region to create a third doped region self-aligned to the outer perimeter of the first window for forming a third window in the second protective layer. Introducing a third dopant, the second and third regions are of one conductivity type, and the substrate and the first region
Is a reverse conductivity type, and the first and second protective layers are substantially impermeable to the transmission of the diffusion dopant.
【請求項2】前記第3の領域が前記第1の保護層の下を
伸びる請求項1記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the third region extends underneath the first protective layer.
【請求項3】前記第1及び第2の領域の一部分とオーミ
ック接触をするメタライズ層を設ける工程を含む請求項
1記載の方法。
3. The method of claim 1 including the step of providing a metallization layer in ohmic contact with portions of said first and second regions.
【請求項4】前記第1の保護層が絶縁ゲート電極を構成
する請求項1記載の方法。
4. The method of claim 1, wherein the first protective layer comprises an insulated gate electrode.
【請求項5】前記第1の保護層が前記基板の上に配置さ
れた第1の絶縁層、該第1の絶縁層の上に配置されたゲ
ート電極及び該ゲート電極の上に配置された第2の絶縁
層で構成される請求項1記載の方法。
5. The first protective layer is disposed on the substrate, a first insulating layer, a gate electrode disposed on the first insulating layer, and a gate electrode disposed on the gate electrode. The method of claim 1 comprising a second insulating layer.
【請求項6】前記第1の絶縁層が天然の酸化物で構成さ
れ、前記第2の絶縁層が天然の窒化物で構成され、前記
ゲート電極がポリシリコンで構成される請求項5記載の
方法。
6. The method according to claim 5, wherein the first insulating layer is made of a natural oxide, the second insulating layer is made of a natural nitride, and the gate electrode is made of polysilicon. Method.
【請求項7】前記第2の窓をあける工程が、前記第1の
窓の外側の、前記第1の保護層の一部分の上、並びに第
2の保護層の上にフォトレジスタ層を設け、反応性イオ
ン・エッチを用いて前記保護層の第2の部分を除去する
ことを含む請求項1記載の方法。
7. The step of opening the second window comprises providing a photoresistor layer outside the first window, on a portion of the first protective layer, and on the second protective layer. The method of claim 1 including removing a second portion of the protective layer using a reactive ion etch.
【請求項8】前記第1の窓をあける工程が、反応性イオ
ン・エッチを用いて、前記保護層の第1の部分を除去す
ることを含む請求項1記載の方法。
8. The method of claim 1, wherein the step of opening the first window comprises removing a first portion of the protective layer using a reactive ion etch.
【請求項9】前記第1の窓をあける工程が、緩衝弗化水
素酸エッチを用いて、前記保護層の前記第1の部分を除
去することを含む請求項1記載の方法。
9. The method of claim 1, wherein the step of opening the first window comprises removing the first portion of the protective layer using a buffered hydrofluoric acid etch.
【請求項10】前記第2の窓をあける工程が、反応性イ
オン・エッチを用いて、前記第1の保護層の露出してい
ない第2の部分を除去することを含む請求項1記載の方
法。
10. The method of claim 1 wherein the step of opening the second window comprises removing a second unexposed portion of the first protective layer using a reactive ion etch. Method.
【請求項11】前記第1の窓が、前記第1の保護層の表
面の下に写真製版によってマスクを設定して、前記第1
の保護層の一部分又は前記第1の窓の外側にある部分を
マククし、その後エッチャントを用いて前記第1の保護
層のマスクされていない領域を除去することによってあ
けられる請求項1記載の方法。
11. The first window sets a mask by photolithography under the surface of the first protective layer to form the first window.
2. The method of claim 1, wherein the masking is performed by masking a portion of the first protective layer or a portion outside the first window, and then using an etchant to remove the unmasked areas of the first protective layer. .
【請求項12】セルフアライン半導体装置を製造する方
法に於て、(a)半導体基板を用意し、(b)該基板の
上に第1の保護層を設け、(c)該第1の保護層の第1
の部分に第1の窓をあけて、前記基板の第1の部分を露
出すると共に、前記第1の保護層の第2の部分並びにそ
の下にある基板の露出していない第2の部分を円周方向
に限定し、(d)前記第1の窓に第2の保護層を設け、
(e)前記第1の保護層の第2の部分に第2の窓をあけ
て、前記基板の第2の部分を露出し、(f)前記第2の
窓を介して前記基板に第1のドーパントを導入して第1
の領域を設定し、(g)前記第2の窓に第3の保護層を
形成し、(h)該第2の保護層に第3の窓をあけ、
(i)該第3の窓を介して第2のドーパントを導入して
第2の領域を設定し、(j)前記第3の窓を介して第3
のドーパントを導入して第3の領域を設定する工程を含
む方法。
12. A method of manufacturing a self-aligned semiconductor device, wherein (a) a semiconductor substrate is prepared, (b) a first protective layer is provided on the substrate, and (c) the first protective layer. The first of the layers
To expose the first portion of the substrate and to expose the second portion of the first protective layer as well as the unexposed second portion of the underlying substrate. Limiting to the circumferential direction, (d) providing a second protective layer on the first window,
(E) A second window is opened in the second portion of the first protective layer to expose the second portion of the substrate, and (f) A first window is formed in the substrate through the second window. Introduce the dopant of the first
And (g) forming a third protective layer on the second window, and (h) opening a third window on the second protective layer.
(I) introducing a second dopant through the third window to set a second region, and (j) third through the third window.
The step of introducing the dopant of step 1 to set the third region.
【請求項13】更に、前記第3の窓に第4の保護層を設
定し、該第3の保護層に第4の窓をあけて、前記第1及
び第3のドープした領域の一部分を露出し、前記第1及
び第3の領域と接触するメタライズ層を適用して、該第
1及び第3の領域を短絡する工程を含む請求項12記載の
方法。
13. Further, a fourth protective layer is set on the third window, a fourth window is opened on the third protective layer, and a part of the first and third doped regions is formed. 13. The method of claim 12, including the step of applying a metallization layer that is exposed and in contact with the first and third regions to short the first and third regions.
【請求項14】前記第1の窓が前記第3の窓と同じ所に
あり、前記第4の窓が前記第2の窓と同じ所にある請求
項13記載の方法。
14. The method of claim 13, wherein the first window is co-located with the third window and the fourth window is co-located with the second window.
【請求項15】前記基板の上に第1の保護層を設ける工
程が、基板の露出面の上に第1の絶縁層を成長させ、該
第1の絶縁層の上にポリシリコン層を沈積し、該ポリシ
リコン層の上に窒化物層を成長させる工程を含む請求項
12記載の方法。
15. The step of providing a first protective layer on the substrate comprises growing a first insulating layer on an exposed surface of the substrate and depositing a polysilicon layer on the first insulating layer. And growing a nitride layer on the polysilicon layer.
12 Method described.
【請求項16】前記第1の窓をあける工程が、前記第1
の保護層を写真製版によってマスクし、その後第1の保
護層のマスクされていない部分をエッチングすることに
よって形成される請求項12記載の方法。
16. The step of opening the first window comprises the step of opening the first window.
13. The method of claim 12, which is formed by photolithographically masking the protective layer of 1. and then etching the unmasked portion of the first protective layer.
【請求項17】前記第1の保護層が第1の絶縁層、ゲー
ト層及び第2の絶縁層で構成され、前記第1の窓をあけ
る工程が、反応性イオン・エッチを用いて前記窒化物
層、前記ゲート層及び前記第1の絶縁層に第1の窓をあ
けることを含む請求項16記載の方法。
17. The first protective layer is composed of a first insulating layer, a gate layer and a second insulating layer, and the step of opening the first window comprises nitriding using reactive ion etching. 17. The method of claim 16 including drilling a first window in the object layer, the gate layer and the first insulating layer.
【請求項18】前記第1の絶縁層が天然の酸化物で構成
される請求項17記載の方法。
18. The method of claim 17, wherein the first insulating layer comprises a native oxide.
【請求項19】前記第2の絶縁層が窒化シリコンで構成
される請求項17記載の方法。
19. The method of claim 17, wherein the second insulating layer comprises silicon nitride.
【請求項20】前記第1の保護層が第1の絶縁層、ゲー
ト電極層及び第2の絶縁層で構成され、前記第2の窓を
あける工程が、前記第2の絶縁層をエッチングして、そ
の中に窓をあけ、第2のエッチを実施して、前記ゲート
電極層に窓をあけ、第3のエッチを実施して前記第1の
絶縁層に窓をあけることを含む請求項12記載の方法。
20. The first protective layer comprises a first insulating layer, a gate electrode layer and a second insulating layer, and the step of opening the second window etches the second insulating layer. And opening a window therein, performing a second etch to open the window in the gate electrode layer, and performing a third etch in the first insulating layer. 12 Method described.
【請求項21】前記第1のドーパントを導入する工程が
拡散によって行なわれる請求項12記載の方法。
21. The method of claim 12, wherein the step of introducing the first dopant is performed by diffusion.
【請求項22】第1のドーパントを導入する工程が打込
みによって行なわれる請求項12記載の方法。
22. The method of claim 12, wherein the step of introducing the first dopant is performed by implantation.
【請求項23】前記基板及び第3の領域が反対導電型で
あり、前記第1及び第2の領域が一方の導電型である請
求項12記載の方法。
23. The method of claim 12, wherein the substrate and the third region are of opposite conductivity type and the first and second regions are of one conductivity type.
【請求項24】前記第2の窓が、前記第1のマスクの外
側にある前記第1の保護層の一部分の上、及び前記第2
の保護層の上にフォトレジスト層を設け、反応性イオン
・エッチを実施して、前記第1の保護層の第2の部分を
除去することによってあけられる請求項12記載の方法。
24. The second window is on the portion of the first protective layer outside the first mask, and the second window.
13. The method of claim 12, wherein the method is opened by providing a photoresist layer over the protective layer of, and performing a reactive ion etch to remove the second portion of the first protective layer.
【請求項25】前記第1及び第2の保護層が差別的にエ
ッチングが出来る請求項12記載の方法。
25. The method of claim 12, wherein the first and second protective layers are differentially etchable.
【請求項26】前記第1の領域が深く拡散され、前記第
2の領域がそれ程深くなく拡散され、前記第3の領域が
浅く拡散されている請求項12記載の方法。
26. The method of claim 12, wherein the first region is deeply diffused, the second region is less deeply diffused, and the third region is shallowly diffused.
【請求項27】半導体装置を製造するセルフアライン方
法に於て、(a)反対導電型の半導体基板を用意し、
(b)該基板の上に第1の保護層を設け、(c)該第1
の保護層に第1の窓をあけて前記基板の第1の部分を露
出し、前記第1の窓は前記第1の保護層の第2の部分並
びにその下にある基板の第2の部分を円周方向に限定し
ており、(d)前記第1の窓を介して一方の導電型のド
ーパントを導入してベース付属領域を設定し、(e)前
記第1の窓に第2の保護層を設け、(f)前記第1の保
護層の第2の部分に第2の窓をあけて前記基板の第2の
部分を露出し、(g)前記第2の窓を介して一方の導電
型のドーパントを導入して中央ベース領域を設定し、
(h)前記第2の窓に第3の保護層を設け、(i)前記
第2の保護層に第3の窓をあけ、(j)該第3の窓を介
してドーパントを導入してソース領域を設定する工程を
含むセルフアライン方法。
27. In a self-aligning method for manufacturing a semiconductor device, (a) preparing a semiconductor substrate of opposite conductivity type,
(B) providing a first protective layer on the substrate, and (c) the first protective layer.
A first window in the protective layer to expose a first portion of the substrate, the first window including a second portion of the first protective layer and a second portion of the underlying substrate. Are limited to the circumferential direction, (d) a dopant of one conductivity type is introduced through the first window to set a base attachment region, and (e) a second region is formed in the first window. A protective layer is provided, (f) a second window is opened in the second portion of the first protective layer to expose the second portion of the substrate, and (g) one of the two is provided through the second window. Introduce a conductivity type dopant to set the central base region,
(H) providing a third protective layer on the second window, (i) opening a third window on the second protective layer, and (j) introducing a dopant through the third window. A self-aligning method including a step of setting a source region.
【請求項28】前記第1の保護層を設ける工程が、第1
の絶縁層を設け、該第1の絶縁層の上にポリシリコン層
を設け、該ポリシリコン層の上に第2の絶縁層を設け、
該第2の絶縁層の上に窒化物層を設ける工程を含む請求
項27記載のセルフアライン方法。
28. The step of providing the first protective layer comprises:
An insulating layer, a polysilicon layer is provided on the first insulating layer, and a second insulating layer is provided on the polysilicon layer.
28. The self-aligning method according to claim 27, further comprising the step of providing a nitride layer on the second insulating layer.
【請求項29】前記第1の窓が、前記第1の保護層を写
真製版によってマスクし、マスクされていない部分を除
去する様に前記第1の保護層をエッチングすることによ
って設定される請求項27記載のセルフアライン方法。
29. The first window is set by masking the first protective layer by photolithography and etching the first protective layer to remove unmasked portions. The self-aligning method according to Item 27.
【請求項30】前記第2の窓が、前記第1の保護層の
内、前記第1の窓の外側にある一部分を写真製版によっ
てマスクすると共に、前記第2の保護層の一部分も写真
製版によってマスクし、前記第1の保護層のマスクされ
ていない部分をエッチングすることによって設定される
請求項27記載のセルフアライン方法。
30. A portion of the first protective layer outside the first window of the second window is masked by photolithography, and a portion of the second protective layer is also formed by photolithography. 28. The self-aligning method according to claim 27, wherein the self-alignment method is performed by masking and etching an unmasked portion of the first protective layer.
【請求項31】第1のドーパントを導入する工程が拡散
方式によって行なわれる請求項27記載のセルフアライン
方法。
31. The self-aligning method according to claim 27, wherein the step of introducing the first dopant is performed by a diffusion method.
【請求項32】第1のドーパントを導入する工程が打込
みによって行なわれる請求項27記載のセルフアライン方
法。
32. The self-aligning method according to claim 27, wherein the step of introducing the first dopant is performed by implantation.
【請求項33】第2の保護層が天然の酸化物で構成され
る請求項27記載のセルフアライン方法。
33. The self-aligning method according to claim 27, wherein the second protective layer is composed of a natural oxide.
【請求項34】第2の保護層が二酸化シリコンで構成さ
れる請求項27記載のセルフアライン方法。
34. The self-aligning method according to claim 27, wherein the second protective layer is composed of silicon dioxide.
【請求項35】前記第3の窓が、前記第1及び第2の保
護層を写真製版によってマスクし、第3の保護層のマス
クされていない部分をエッチングすることによって設定
される請求項27記載のセルフアライン方法。
35. The third window is set by masking the first and second protective layers by photolithography and etching the unmasked portions of the third protective layer. Self-alignment method described.
【請求項36】前記第3の窓に第4の保護層を設け、写
真製版マスクを除去して、前記第2の保護層に窓をあけ
る工程を含む請求項27記載のセルフアライン方法。
36. The self-aligning method according to claim 27, further comprising the step of providing a fourth protective layer on the third window, removing the photolithographic mask, and opening a window on the second protective layer.
【請求項37】前記第3の保護層が酸化物エッチに対し
て抵抗力を持つ請求項27記載のセルフアライン方法。
37. The self-aligned method of claim 27, wherein the third protective layer is resistant to oxide etch.
【請求項38】前記基板及び第3の領域が反対導電型で
あり、前記ベース付属領域及び中心ベース領域が反対導
電型である請求項27記載のセルフアライン方法。
38. The self-aligned method of claim 27, wherein the substrate and the third region are of opposite conductivity type, and the base attachment region and the central base region are of opposite conductivity type.
【請求項39】前記中心ベース領域が前記ベース付属領
域よりも一層大きな深さにドープされている請求項27記
載のセルフアライン方法。
39. The method of claim 27, wherein the central base region is doped to a greater depth than the base attachment region.
【請求項40】前記ソース領域が浅く、強くドープされ
ている請求項27記載のセルフアライン方法。
40. The method of claim 27, wherein the source region is shallow and heavily doped.
【請求項41】主表面を有する半導体基板を用意し、前
記基板表面上に第1の保護層を設け、前記保護層の第1
の部分に内周と外周とを有するとともに前記保護層の第
2の部分を取り囲む第1の窓をあけ、前記第1の窓に対
してセルフアラインした第1のドープ領域を作るために
前記第1の窓から前記基板へ第1のドーパントを導入
し、前記第1の窓に第2の保護層を設けることによって
前記第1の窓を塞ぎ、前記第1の保護層の前記第2の部
分を除去して第2の窓をあけ、前記第1の窓の前記内周
に対してセルフアラインした第3のドープ領域を作るた
めに前記第2の窓から前記基板へ第3のドーパントを導
入する段階を有し、前記第1および第3の領域は1導電
型であり、前記基板は逆導電型であり、前記第2の窓を
あける段階は前記第2の保護層の前記外周を越えて前記
第1の保護層の1部にホトレジスト層を形成し、前記ホ
トレジスト層によって保護されていない前記第1の保護
層の部分をエッチングする段階を含むセルフアラインし
た絶縁ゲート半導体装置を製造する方法。
41. A semiconductor substrate having a main surface is prepared, a first protective layer is provided on the substrate surface, and the first protective layer is formed.
A first window having an inner circumference and an outer circumference in the portion of and surrounding the second portion of the protective layer to form a first doped region self-aligned with the first window. Closing the first window by introducing a first dopant into the substrate from a first window and providing a second protective layer in the first window, and the second portion of the first protective layer. Removing a second window to introduce a third dopant into the substrate from the second window to create a third doped region that is self-aligned to the inner perimeter of the first window. The first and third regions are of one conductivity type, the substrate is of opposite conductivity type, and the step of opening the second window extends beyond the outer periphery of the second protective layer. A photoresist layer on a part of the first protective layer, and the photoresist layer Method of manufacturing an insulated gate semiconductor device in which self-alignment comprises the step of etching the portions of said first protective layer not protected.
【請求項42】前記保護層が打込みによるドーパントの
浸透を実質的に通さない請求項41記載の方法。
42. The method of claim 41, wherein the protective layer is substantially impermeable to dopant penetration by implantation.
【請求項43】前記第1の領域が前記第1の保護層の下
を伸びる請求項41記載の方法。
43. The method of claim 41, wherein the first region extends underneath the first protective layer.
【請求項44】前記第1及び第2の基板領域の一部分と
オーミック接触をするメタライズ層を設ける工程を含む
請求項41記載の方法。
44. The method of claim 41, including the step of providing a metallization layer in ohmic contact with portions of the first and second substrate regions.
【請求項45】前記第1の保護層が絶縁ゲート電極を構
成する請求項41記載の方法。
45. The method of claim 41, wherein the first protective layer comprises an insulated gate electrode.
【請求項46】前記第1の保護層が、前記基板の上に配
置された第1の絶縁層、該第1の絶縁層の上に配置され
たゲート電極、及び該ゲート電極の上に配置された第2
の絶縁層で構成される請求項41記載の方法。
46. The first protective layer is disposed on the substrate, the first insulating layer is disposed on the substrate, the gate electrode is disposed on the first insulating layer, and the gate electrode is disposed on the gate electrode. The second done
42. The method of claim 41, wherein the method comprises an insulating layer of.
【請求項47】前記第1の絶縁層が天然の酸化物で構成
され、前記第2の絶縁層が天然の窒化物で構成され、前
記ゲート電極がポリシリコンで構成される請求項46記載
の方法。
47. The method according to claim 46, wherein the first insulating layer is made of a natural oxide, the second insulating layer is made of a natural nitride, and the gate electrode is made of polysilicon. Method.
【請求項48】前記第1の窓が酸化物を特定するエッチ
を用いてあけられる請求項41記載の方法。
48. The method of claim 41, wherein the first window is opened using an oxide specific etch.
【請求項49】第1の窓を形成する工程がKOHエッチを
用いて行なわれる請求項41記載の方法。
49. The method of claim 41, wherein the step of forming the first window is performed using a KOH etch.
【請求項50】第2の窓を形成する工程が反応性イオン
・エッチを用いて行なわれる請求項41記載の方法。
50. The method of claim 41, wherein the step of forming the second window is performed using a reactive ion etch.
【請求項51】第1の窓をあける工程が、前記第1の保
護層の表面に写真製版によってマスクを設定し、その
後、第1の保護層のマスクされていない領域をエッチン
グによって除くことを含む請求項41記載の方法。
51. The step of opening a first window comprises setting a mask on the surface of the first protective layer by photolithography and then etching away the unmasked regions of the first protective layer. 42. The method of claim 41, including.
【請求項52】セルフアライン半導体装置を製造する方
法に於て、(a)半導体基板を用意し、(b)該基板の
上に第1の保護層を設け、(c)該第1の保護層の第1
の部分に第1の窓をあけて前記基板の第1の部分を露出
し、該第1の窓は前記第1の保護層の第2の部分及びそ
の下にある基板の露出していない第2の部分を円周方向
に限定しており、(d)前記基板の第1の部分と所定の
整合関係を持って第1の領域を形成し、(e)前記基板
の第2の表面部分の中に、前記第1の基板領域と所定の
整合関係を持って第2の基板領域を形成する工程を含
み、前記第1の領域が前記第1の保護層の下を伸びる方
法。
52. In a method of manufacturing a self-aligned semiconductor device, (a) a semiconductor substrate is prepared, (b) a first protective layer is provided on the substrate, and (c) the first protective layer. The first of the layers
To expose a first portion of the substrate at a first portion of the first protective layer, the first window exposing a second portion of the first protective layer and an unexposed first portion of the underlying substrate. 2 is limited to the circumferential direction, (d) the first region is formed in a predetermined matching relationship with the first portion of the substrate, and (e) the second surface portion of the substrate. Forming a second substrate region in a predetermined alignment relationship with the first substrate region, wherein the first region extends under the first protective layer.
【請求項53】セルフアライン半導体装置を製造する方
法に於て、(a)半導体基板を用意し、(b)該基板の
上に第1の保護層を設け、(c)該第1の保護層の第1
の部分に第1の窓をあけて基板の第1の部分を露出し、
該第1の窓は前記第1の保護層の第2の部分及びその下
にある基板の露出していない第2の部分を円周方向に限
定しており、(d)前記基板の第1の表面部分の中に所
定の整合関係を持って第1及び第2のドープ領域を形成
し、(e)前記基板の第2の部分の中に、前記第1及び
第2のドープ領域と所定の整合関係を持って第3図のド
ープ領域を形成する工程を含み、前記第1の窓が前記基
板を3つの別々の領域、即ち、前記第1の窓の下にある
第1の領域、前記第1の保護層の第2の部分の下にある
第2の領域、及び前記第1の保護層の内、前記第1の窓
の外側にある一部分の下にある第3の領域に分割する方
法。
53. In a method of manufacturing a self-aligned semiconductor device, (a) a semiconductor substrate is prepared, (b) a first protective layer is provided on the substrate, and (c) the first protective layer. The first of the layers
Expose a first portion of the substrate by opening a first window in
The first window circumferentially defines a second portion of the first protective layer and an unexposed second portion of the underlying substrate, (d) the first portion of the substrate. First and second doped regions are formed in a surface portion of the substrate with a predetermined matching relationship, and (e) a predetermined portion with the first and second doped regions is formed in the second portion of the substrate. Forming the doped region of FIG. 3 in a matching relationship of ## EQU1 ## wherein the first window causes the substrate to be in three separate regions, namely a first region below the first window, A second region below a second portion of the first protective layer and a third region below a portion of the first protective layer outside the first window. how to.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0277135A (en) * 1988-09-13 1990-03-16 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
EP0769811A1 (en) * 1995-10-19 1997-04-23 Consorzio per la Ricerca sulla Microelettronica nel Mezzogiorno - CoRiMMe Method of fabricating self aligned DMOS devices
JP5514726B2 (en) * 2008-08-26 2014-06-04 本田技研工業株式会社 Junction type semiconductor device and manufacturing method thereof
CN111999632B (en) * 2019-05-27 2023-02-03 合肥晶合集成电路股份有限公司 How to obtain PN junction samples

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4443931A (en) * 1982-06-28 1984-04-24 General Electric Company Method of fabricating a semiconductor device with a base region having a deep portion
US4417385A (en) * 1982-08-09 1983-11-29 General Electric Company Processes for manufacturing insulated-gate semiconductor devices with integral shorts
US4466176A (en) * 1982-08-09 1984-08-21 General Electric Company Process for manufacturing insulated-gate semiconductor devices with integral shorts

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