JPH09213712A - 接合型電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

接合型電界効果トランジスタおよびその製造方法

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JPH09213712A
JPH09213712A JP1386496A JP1386496A JPH09213712A JP H09213712 A JPH09213712 A JP H09213712A JP 1386496 A JP1386496 A JP 1386496A JP 1386496 A JP1386496 A JP 1386496A JP H09213712 A JPH09213712 A JP H09213712A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】JFETの電気特性のばらつきを低減する。 【解決手段】p+ 型シリコン基板11の表面上には低濃
度のp型シリコン・エピタキシャル層12aが設けら
れ、p型シリコン・エピタキシャル層12aの表面上に
はさらに低濃度のn型シリコン・エピタキシャル層13
aが設けられている。所要の不純物濃度を有するp型ガ
ード・リング拡散領域14は、n型シリコン・エピタキ
シャル層13aの表面からp型シリコン・エピタキシャ
ル層12aに達している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は接合型電界効果トラ
ンジスタ(JFET)およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばプレーナ型からなるnチャネル型
JFETは、当初、例えば1019cm-3台の不純物濃度
のp+ 型シリコン基板の表面上に例えば1016cm-3台
の不純物濃度のn型シリコン・エピタキシャル層が設け
られたnオンp+ 構造のシリコン基体に形成されてい
た。n型シリコン・エピタキシャル層の表面の素子形成
領域を除いた領域にはこのn型シリコン・エピタキシャ
ル層の表面からp+ 型シリコン基板に達するp型ガード
・リング拡散領域が設けられており、n型シリコン・エ
ピタキシャル層の表面の素子形成領域に設けられたp+
型ゲート拡散領域は素子形成領域を分断する姿態を有し
てp型ガード・リング拡散領域(およびp+型シリコン
基板)に接続されていた。p+ 型ゲート拡散領域により
分断されたn型シリコン・エピタキシャル層の表面の素
子形成領域には、それぞれp型ガード・リング拡散領域
およびp+ 型ゲート拡散領域から離れた領域にn+ 型ソ
ース拡散領域とn+ 型ドレイン拡散領域とが設けられて
いた。この構造のJFETでは(p+ 型ゲート拡散領域
はp+ 型シリコン基板に達しておらず)、p+ 型ゲート
拡散領域の底面とp+ 型シリコン基板の表面との間隔が
チャネルの厚さ(=d)を規定している。
【0003】上記構造のシリコン基体に形成されたJF
ETでは、例えばp+ 型シリコン基板が4インチ程度の
ウェハからなるとき、電気特性のばらつきから換算した
チャネルの厚さdのばらつきは±10%程度になる。本
出願人はこのばらつきを±5%程度に低減する方法を、
特開昭63−51677号公報として先に出願(198
6年8月20日)した。JFETの製造工程の断面模式
図である図6と製造工程の不純物プロファイルの概要を
示す図である図7とを参照すると、この特許公開公報に
提示したJFETは以下のような製造工程により形成さ
れる。
【0004】まず、不純物濃度N1,3 (例えば1019c
m-3台)のp+ 型シリコン基板31が用意される〔図6
(a),図7(a)〕。このp+ 型シリコン基板31の
表面上に、不純物濃度N2,3 (例えば1×1015cm-3
程度)のp型シリコン層32が設けられる。このp型シ
リコン層32の厚さはX1,3 である〔図6(b),図7
(b)〕。なお上記特許公開公報では、このp型シリコ
ン層32の形成方法は特定されていない。
【0005】次に、n型不純物のイオン注入により、p
型シリコン層32の表面の素子形成領域に不純物濃度が
N3,3 (例えば5×1015cm-3程度)のn型拡散領域
33を形成する。n型拡散領域33の接合の深さはX
2,3 (〈X1,3 )である。このn型拡散領域33の形成
に伴なって、p型シリコン層32はn型拡散領域33お
よびp+ 型シリコン基板31に挟まれたp型シリコン層
32aaと、p型ガード・リング(拡散)領域として機
能するp型シリコン層32abとになる〔図6(c),
図7(c)〕。
【0006】p型シリコン層32ab並びにn型拡散領
域33の表面上を覆う絶縁膜35を形成した後、公知の
フォトリソグラフィ技術と公知の不純物導入技術とによ
り、不純物濃度がN4,3 (例えば1019cm-3台),接
合の深さがX3,3 (〈X2,3)のp+ 型ゲート拡散領域
36が、n型拡散領域33の表面の所定の領域に形成さ
れる。p+ 型ゲート拡散領域36表面の両端部はp型シ
リコン層32ab表面に接続され、p+ 型ゲート拡散領
域36はp型シリコン層32abを介してp+型シリコ
ン基板31に接続される。チャネルの厚さは、d=X
2,3 −X3,3 となる。さらに公知のフォトリソグラフィ
技術と公知の不純物導入技術とにより、n+ 型ソース拡
散領域37Aおよびn+ 型ドレイン拡散領域37Bが、
n型拡散領域33の表面の(p型シリコン層32ab表
面並びにp+ 型ゲート拡散領域36表面からそれぞれ隔
てられた)それぞれ所定の領域に形成される。これら一
連のイオン注入により、n型拡散領域33はn型拡散領
域33aになる。続いて、n+ 型ソース拡散領域37A
およびn+ 型ドレイン拡散領域37Bに達する開口部が
絶縁膜35に形成され、さらにこれらの開口部を介して
それぞれn+ 型ソース拡散領域37Aおよびn+ 型ドレ
イン拡散領域37Bに接続される金属配線38Aおよび
金属配線38Bが形成される〔図6(d),図7
(d)〕。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記特許公開公報で
は、p+ 型シリコン基板の表面上にn型シリコン・エピ
タキシャル層を設けたnオンp+ 構造のシリコン基体に
形成された当初の例えばnチャネル型JFETのチャネ
ルの厚さdのばらつきがn型シリコン・エピタキシャル
層の膜厚のばらつきに帰因するという前提に立ち、p+
型シリコン基板31の表面を覆うp型シリコン層32の
表面にイオン注入によりn型拡散領域33を形成してチ
ャネルの厚さdのばらつきを低減している。上記前提の
妥当性(後述する)は別として、上記特許公開公報のJ
FETは結果としては目的を達成している。
【0008】しかしながら上記特許公開公報のJFET
では、nチャネル型のJFETを例にとると、JFET
の素子形成領域となるn型拡散領域33の形成がp型シ
リコン層32表面へのイオン注入によることから、n型
拡散領域33の不純物濃度N3,3 はp型シリコン層32
(p型シリコン層32aa,p型シリコン層32ab)
の不純物濃度N2,3 より高い値となり、p型ガード・リ
ング拡散領域として機能するp型シリコン層32abを
介してp+ 型シリコン基板31に電気的に接続されるp
+ 型ゲート拡散領域36の実効的なゲート抵抗が相対的
に高くなる。このため、p+ 型ゲート拡散領域36側か
らのn型拡散領域33への空乏層の伸びに遅延が生じや
するなる。さらに、(上部ゲートとなる)p+ 型ゲート
拡散領域36の不純物濃度N4,3 に比べて(下部ゲート
となる)p型シリコン層32aaの不純物濃度N2,3 は
極めて低く,n型拡散領域33の不純物濃度N3,3 より
低いため、p型シリコン層32aa側からのn型拡散領
域33への空乏層の伸びがp+ 型ゲート拡散領域36側
からのn型拡散領域33への空乏層の伸びに比べて抑制
されることになり、その結果ピンチ・オフ電圧VP の設
計精度の確保が容易ではなくなる。さらにまた、ピンチ
・オフ電圧の絶対値|VP |の小さなJFETの製造が
容易ではなくなり、設計の自由度が抑制されることにな
る。
【0009】したがって本発明の目的は、電気特定のば
らつきの少ないJFETとその製造方法とを提供するこ
とにある。さらに本発明の目的は、ピンチ・オフ電圧V
P に係わる設計の自由度および精度を確保し,ゲート抵
抗の増大を抑制するとともに、チャネルの厚さのばらつ
きを低減できる構造のJFETとその製造方法とを提供
することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のJFETの第1
の態様は、第1の不純物濃度を有する一導電型のシリコ
ン基板と、上記第1の不純物濃度より低い第2の不純物
濃度を有し,上記シリコン基板の表面を覆う一導電型の
第1のシリコン・エピタキシャル層と、上記第2の不純
物濃度より低い第3の不純物濃度を有し,上記第1のシ
リコン・エピタキシャル層の表面を覆う逆導電型の第2
のシリコン・エピタキシャル層と、上記第1のシリコン
・エピタキシャル層に接続され,上記第2のシリコン・
エピタキシャル層の表面に設けられた一導電型のガード
・リング拡散領域と、上記第1のシリコン・エピタキシ
ャル層の表面と所要の間隔を有し,上記ガード・リング
拡散領域に接続され,上記第2のシリコン・エピタキシ
ャル層の表面に設けられた一導電型のゲート拡散領域
と、上記第2のシリコン・エピタキシャル層の表面に設
けられた逆導電型のソース拡散領域およびドレイン拡散
領域とを有している。
【0011】また、本発明のJFETの第2の態様は、
第1の不純物濃度を有する一導電型のシリコン基板と、
上記第1の不純物濃度より低い第2の不純物濃度を有
し,上記シリコン基板の表面に設けられた一導電型拡散
層と、上記第2の不純物濃度より低い第3の不純物濃度
を有し,上記一導電型拡散層の表面を覆う逆導電型のシ
リコン・エピタキシャル層と、上記一導電型拡散層に接
続され,上記シリコン・エピタキシャル層の表面に設け
られた一導電型のガード・リング拡散領域と、上記一導
電型拡散層の表面と所要の間隔を有し,上記ガード・リ
ング拡散領域に接続され,上記シリコン・エピタキシャ
ル層の表面に設けられた一導電型のゲート拡散領域と、
上記シリコン・エピタキシャル層の表面に設けられた逆
導電型のソース拡散領域およびドレイン拡散領域とを有
している。
【0012】本発明のJFETの製造方法の第1の態様
は、第1の不純物濃度を有する一導電型のシリコン基板
の表面上に、この第1の不純物濃度より低い第2の不純
物濃度を有する一導電型の第1のシリコン・エピタキシ
ャル層を形成する工程と、上記第1のシリコン・エピタ
キシャル層の表面上に、上記第2の不純物濃度より低い
第3の不純物濃度を有する逆導電型の第2のシリコン・
エピタキシャル層を、低温エピタキシャル成長法により
形成する工程と、上記第2のシリコン・エピタキシャル
層の表面の素子形成領域を除いた領域に、上記第1のシ
リコン・エピタキシャル層に接続される一導電型のガー
ド・リング拡散領域を形成する工程と、上記素子形成領
域の所定の領域に、上記第1のシリコン・エピタキシャ
ル層の表面と所要の間隔を有し,上記ガード・リング拡
散領域に接続される一導電型のゲート拡散領域を形成す
る工程と、上記素子形成領域の上記ゲート拡散領域を除
いた所定の領域に、逆導電型のソース拡散領域およびド
レイン拡散領域を形成する工程とを有している。
【0013】また、本発明のJFETの製造方法の第2
の態様は、第1の不純物濃度を有する一導電型のシリコ
ン基板の表面に、この第1の不純物濃度より低い第2の
不純物濃度を有する一導電型拡散層を、逆導電型不純物
の導入により形成する工程と、上記一導電型拡散層の表
面上に、上記第2の不純物濃度より低い第3の不純物濃
度を有する逆導電型のシリコン・エピタキシャル層を、
低温エピタキシャル成長法により形成する工程と、上記
シリコン・エピタキシャル層の表面の素子形成領域を除
いた領域に、上記一導電型拡散層に接続される一導電型
のガード・リング拡散領域を形成する工程と、上記素子
形成領域の所定の領域に、上記一導電型拡散層の表面と
所要の間隔を有し,上記ガード・リング拡散領域に接続
される一導電型のゲート拡散領域を形成する工程と、上
記素子形成領域の上記ゲート拡散領域を除いた所定の領
域に、逆導電型のソース拡散領域およびドレイン拡散領
域を形成する工程とを有している。
【0014】
【発明の実施の形態】まず、本発明の実施の形態の説明
に先だって、本発明に至る技術的検討の経過を説明して
おく。上記特開昭63−51677号公報のJFETの
不具合の原因は、一導電型シリコン層の不純物濃度より
逆導電型拡散領域の不純物濃度の方が高いことにある。
熱拡散もしくはイオン注入により、一導電型シリコン層
の表面にこの不純物濃度より低い不純物濃度を有する逆
導電型拡散領域を形成することは困難である。次に、チ
ャネルの厚さのばらつきを上記特許公開公報では何故解
決できたか(という上記特許公開公報の利点)について
考察する。
【0015】上記特許公開公報の出願(1986年8月
20日)時では、シリコン・エピタキシャル層は現時点
で言う(1000℃以上の)高温エピタキシャル成長法
により形成されていた。具体的にはジ・クロル・シラン
(SiH2 Cl2 ),トリ・クロル・シラン(SiHC
l3 )もしくはテトラ・クロル・シラン(SiCl4)
を原料ガスとし、水素(H2 )ガスを反応兼キャリア・
ガスとしていた。これらの高温エピタキシャル成長法で
は、シリコン・エピタキシャル層の成長速度は原料ガス
の流量により律速されており、このため同一ウェハ内で
の膜厚分布のばらつきも確かに大きかった。そのため、
当初の高濃度の一導電型シリコン基板の表面上に低濃度
の逆導電型シリコン・エピタキシャル層を設けたシリコ
ン基体のこの逆導電型シリコン・エピタキシャル層の膜
厚と、高濃度の一導電型シリコン基板を覆う低濃度の一
導電型シリコン層の表面に素子形成領域として(イオン
注入により)形成された上記特許公開公報による低濃度
(一導電型シリコン層より高濃度でかつこの一導電型シ
リコン基板より低濃度)の逆導電型拡散領域の接合の深
さとを比較すると、この逆導電型拡散領域の接合の深さ
のばらつきの方が逆導電型シリコン・エピタキシャル層
の膜厚のばらつきよりより小さくなる。
【0016】本発明者の考えでは、上記特許公開公報に
よるJFETにおけるチャネルの厚さのばらつきの低減
が単に形成時の上記逆導電型拡散領域の接合の深さのば
らつきの優位性のみではない。当初のJFETは、高濃
度の一導電型ゲート拡散領域と高濃度の一導電型シリコ
ン基板との間には、低濃度の逆導電型シリコン・エピタ
キシャル層のみが存在する。これに対して上記特許公開
公報のJFETは、高濃度の一導電型ゲート拡散領域と
高濃度の一導電型シリコン基板との間には、低濃度の逆
導電型拡散領域と低濃度の一導電型シリコン層とが介在
する。この構造上の相違により、JFETの形成に伴な
う熱処理における高濃度の一導電型シリコン基板からの
上記低濃度の逆導電型シリコン・エピタキシャル層と上
記低濃度の逆導電型拡散領域とへの一導電型不純物のオ
ート・ドーピングに着目すると、上記低濃度の逆導電型
拡散領域へのオート・ドーピングの方が少なくなる。す
なわち、JFETの形成に伴なう熱処理においても、チ
ャネルの厚さのばらつきに対しては上記特許公開公報の
JFETの方が有利である。
【0017】次に、本発明について図面を参照して説明
する。
【0018】JFETの断面模式図である図1(a)と
このJFETの深さ方向の不純物プロファイルの概要を
示す図である図1(b)とを参照すると、本発明の第1
の実施の形態によるJFETは、nチャネル型JFET
であり、以下のような構造になっている。
【0019】本第1の実施の形態のシリコン基体は、p
+ 型シリコン基板と、このp+ 型シリコン基板の表面を
覆う(p+ 型シリコン基板より低濃度の)p型の第1の
シリコン・エピタキシャル層と、この第1のシリコン・
エピタキシャル層の表面を覆う(第1のシリコン・エピ
タキシャル層より低濃度の)n型の第2のシリコン・エ
ピタキシャル層とから構成されている。不純物濃度N
1,1 (例えば1019cm-3台)のp+ 型シリコン基板1
1の表面は、残置された第1のシリコン・エピタキシャ
ル層である不純物濃度N2,1 (例えば1017cm-3台)
のp型シリコン・エピタキシャル層12aにより覆われ
ている。p型シリコン・エピタキシャル層12aの膜厚
(=X1a,1−X2,1 )は、1μm程度である。p型シリ
コン・エピタキシャル層12aの表面は、残置された第
2のシリコン・エピタキシャル層であり,かつ素子形成
領域となる不純物濃度N3,1 (例えば1016cm-3台)
のn型シリコン・エピタキシャル層13aにより覆われ
ている。n型シリコン・エピタキシャル層13aの形成
方法の詳細については後述するが、低温エピタキシャル
成長法であることが好ましい。なお、製造方法に関わる
ことではあるが、n型シリコン・エピタキシャル層13
aの膜厚(=X2,1 )は5μm程度であり、低温エピタ
キシャル成長法により形成されることから、JFETの
完成時点でのX2,1 のばらつきは例えば±5%程度にす
ることが可能である。
【0020】n型シリコン・エピタキシャル層13aの
周囲は、例えば1017cm-3台の不純物濃度のp型ガー
ド・リング拡散領域14により囲まれている。p型ガー
ド・リング拡散領域14の表面の高さとn型シリコン・
エピタキシャル層13aの表面の高さとは概ね一致して
いる。p型ガード・リング拡散領域14底面は、p型シ
リコン・エピタキシャル層12aに達しているが、これ
に限定されるものではなく、p+ 型シリコン基板11の
表面に直接に達していてもよい。n型シリコン・エピタ
キシャル層13aおよびp型ガード・リング拡散領域1
4の表面は、例えば熱酸化によるシリコン酸化膜からな
る絶縁膜15により覆われている。n型シリコン・エピ
タキシャル層13aの表面には、不純物濃度N4,1 (例
えば1019cm-3台)のp+ 型ゲート拡散領域16と、
n+ 型ソース拡散領域17Aと、n+ 型ドレイン拡散領
域17Bとが設けられている。p+ 型ゲート拡散領域1
6の接合の深さ(=X3,1 )は例えば2μm程度であ
り、本第1の実施の形態のチャネルの厚さd(=X2,1
−X3,1 )は例えば3μm程度である。p+ 型ゲート拡
散領域16等の直上の絶縁膜15の膜厚(図示は省略す
るが)は1μm程度であり、他の部分の絶縁膜15の膜
厚は1.5μm程度である。n+ 型ソース拡散領域17
Aとn+ 型ドレイン拡散領域17Bとに達する開口部が
絶縁膜15に設けられ、金属配線18Aと金属配線18
Bとがそれぞれこれらの開口部を介してn+ 型ソース拡
散領域17Aとn+ 型ドレイン拡散領域17Bとに接続
されている。
【0021】本第1の実施の形態のJFETでは、素子
形成領域となるn型シリコン・エピタキシャル層13a
の不純物濃度の設定がこれの下地をなすp型シリコン・
エピタキシャル層12aの不純物濃度に制約されること
なく行なえることから、N3,1 〈N2,1 とすることは容
易である。また、N3,1 より高い不純物濃度(N2,1に
対しては独立に制定できる)のp型ガード・リング拡散
領域14を設けることも容易である。これらのことか
ら、本第1の実施の形態によるJFETは、ピンチ・オ
フ電圧VP に係わる設計の自由度および精度を確保し,
ゲート抵抗の増大を抑制することが容易になる。なお、
チャネルの厚さのばらつきの抑制は製造方法に係わるこ
とである故、次に述べる製造方法の項で説明する。
【0022】JFETの主要製造工程の断面模式図であ
る図2と、このJFETの主要製造工程での深さ方向の
不純物プロファイルの概要を示す図である図3と、図1
とを併せて参照すると、上記第1の実施の形態のJFE
Tは、以下のとおりに形成される。
【0023】まず、不純物濃度N1,1 (例えば1019c
m-3台)のp+ 型シリコン基板11が用意される〔図2
(a),図3(a)〕。このp+ 型シリコン基板11の
表面上に、不純物濃度がN2,1 (例えば1017cm
-3台),膜厚がX1,1 (例えば1μm程度)のp型シリ
コン・エピタキシャル層12が形成される。p型シリコ
ン・エピタキシャル層12はこのp型シリコン・エピタ
キシャル層12の表面上に形成されるn型シリコン・エ
ピタキシャル層へのp+ 型シリコン基板11からのp型
不純物のオート・ドーピングの緩和,抑制をするために
も必要であることから、それに必要な間隔と濃度勾配と
の要求からp型シリコン・エピタキシャル層12の不純
物濃度と膜厚との設定がなされる。さらにこのp型シリ
コン・エピタキシャル層12の一部は下部ゲートとして
機能することから、n型シリコン・エピタキシャル層側
への空乏層の伸びが支障なく行なわれるようにこのp型
シリコン・エピタキシャル層12の不純物濃度の設定が
行なわれる。このp型シリコン・エピタキシャル層12
の形成方法は、このp型シリコン・エピタキシャル層1
2に対する膜厚の精度要求が厳しくないことから、高温
エピタキシャル成長法でも低温エピタキシャル成長法で
もよい。また、本第1の実施の形態におけるこの後の熱
処理工程を勘案しても、p+ 型シリコン基板11からの
オート・ドーピングを緩和,抑制するためのp型シリコ
ン・エピタキシャル層12の膜厚のしては1μm程度あ
れば充分である〔図2(b),図3(b)〕。
【0024】次に、p型シリコン・エピタキシャル層1
2の表面上に、低温エピタキシャル成長法により、不純
物濃度がN3,1 (例えば1016cm-3台),膜厚がX
2,1 (例えば5μm程度)のn型シリコン・エピタキシ
ャル層13が形成される。ここで、X1,1 =X1a,1−X
2,1 である〔図2(c),図3(c)〕。
【0025】低温エピタキシャル成長法がジ・シラン
(Si2 H6 )を原料ガスとし,ホスフィン(PH3 )
をドーピング・ガスとし,ヘリウム(He)ガスあるい
はアルゴン(Ar)ガスをキャリア・ガスとした枚葉型
の減圧気相成長法(LPCVD)であり、成長温度が量
産に適した700℃程度であるならば、例えばp+ 型シ
リコン基板11が4インチのウェハからなるとき、ウェ
ハ内でのn型シリコン・エピタキシャル層13の膜厚の
ばらつきは±2%程度になる。なおこのとき、n型シリ
コン・エピタキシャル層13の量産性を無視して成膜速
度を低くし,650℃程度で成膜するならば、ウェハ内
でのn型シリコン・エピタキシャル層13の膜厚のばら
つきは±1%程度になる。また、モノ・シラン(SiH
4 )を原料ガスに用いた場合、成長温度は50℃程度高
くはなるが、低温エピタキシャル成長法が可能である。
低温エピタキシャル成長法によるシリコン・エピタキシ
ャル膜の膜厚のウェハ内でのばらつきが低いのは、この
成長法では成長速度がウェハ表面(近傍)でのSi2 H
6 からの水素の離脱により律速されるためであり、成膜
時のウェハ内の温度分布の均一性が重要になる。
【0026】熱酸化によるn型シリコン・エピタキシャ
ル層13の表面への所要の膜厚のシリコン酸化膜(図に
明示せず)の形成,n型シリコン・エピタキシャル層1
3の素子形成予定領域上を覆うフォトレジスト膜をマス
クにしたこのシリコン酸化膜のエッチング,1060℃
程度でのボロンの熱拡散,1100℃程度でのボロンの
押し込み等が行なわれ、p型ガード・リング拡散領域1
4が形成される。このとき、p型ガード・リング拡散領
域14の不純物濃度は1017cm-3台である。このp型
ガード・リング拡散領域14の形成により素子形成領域
となるn型シリコン・エピタキシャル層13aが残置さ
れ、さらに、p型ガード・リング拡散領域14の底面は
残置されたp型シリコン・エピタキシャル層12aに接
続される。
【0027】再度、熱酸化等が行なわれ、全面に1μm
程度の膜厚のシリコン酸化膜からなる絶縁膜15が形成
され、p+ 型ゲート拡散領域が形成される部分に開口部
を有するフォトレジスト膜をマスクにしてこのシリコン
酸化膜がエッチングされ、このフォトレジスト膜が除去
され、熱酸化によりこの開口部に膜厚20〜30nm程
度のシリコン酸化膜が形成された後、50keV,7.
0×1014cm-2の条件のもとでのボロンのイオン注入
と1000℃程度でのボロンの押し込みとが行なわれ、
例えば1019cm-3台の不純物濃度N4,1 と、例えば2
μm程度の接合の深さ(X3,1 )とを有するp+ 型ゲー
ト拡散領域16が形成される。再度熱酸化が行なわれ、
絶縁膜15の膜厚はp+ 型ゲート拡散領域16直上で1
μm程度,他の部分で1.5μm程度となる。同様の方
法により、n+ 型ソース拡散領域17Aとn+ 型ドレイ
ン拡散領域17Bとが形成され、絶縁膜にこれらに達す
る開口部が形成され、これらn+ 型ソース拡散領域17
Aおよびn+ 型ドレイン拡散領域17Bにそれぞれ接続
される金属配線18Aおよび金属配線18Bとが形成さ
れる〔図1(a),(b)〕。
【0028】本第1の実施の形態では、n型シリコン・
エピタキシャル層13の膜厚のばらつきが±2%程度の
とき、この段階でのチャネルの厚さd(=X2,1 −X
3,1 )のばらつきは±5%程度に抑えられる。
【0029】上記第1の実施の形態において、N1,1 〉
N2,1 〉N3,1 の関係を満たすならば、上述の数値限定
されるものではない。なお、第1の実施の形態はnチャ
ネル型JFETを例に説明を行なったが、本第1の実施
の形態をpチャネル型JFETに適用することもでき
る。
【0030】JFETの製造工程の断面模式図である図
4と、このJFETの製造工程での深さ方向の不純物プ
ロファイルの概要を示す図である図5とを参照すると、
本発明の第2の実施の形態のJFETもnチャネル型J
FETであり、上記第1の実施の形態のJFETとの主
要な相違点はそれが形成されるシリコン基体の構造にあ
り、本実施の形態によるJFETは以下のように形成さ
れる。
【0031】まず、不純物濃度N1,2 (例えば1019c
m-3台)のp+ 型シリコン基板21が用意される〔図4
(a),図5(a)〕。このp+ 型シリコン基板21の
表面に、50keV,1×1012cm-2の条件での燐の
イオン注入等が行なわれ、不純物濃度がN2,2 (例えば
1017cm-3台),接合の深さがX1,2 (例えば1μm
程度)のp型拡散層29が形成される。これによりp+
型シリコン基板21はp+ 型シリコン基板21aになる
〔図4(b),図5(b)〕。
【0032】次に、p型拡散層29の表面上に、上記第
1の実施の形態と同様の低温エピタキシャル成長法によ
り、不純物濃度がN3,2 (例えば1016cm-3台),膜
厚がX2,2 (例えば5μm程度)のn型シリコン・エピ
タキシャル層23が形成され、本第2の実施の形態のシ
リコン基体の形成が終了する。ここで、X1,2 =X1a,2
−X2,2 である〔図4(c),図5(c)〕。
【0033】熱酸化によるn型シリコン・エピタキシャ
ル層23の表面への所要の膜厚のシリコン酸化膜(図に
明示せず)の形成,n型シリコン・エピタキシャル層2
3の素子形成予定領域上を覆うフォトレジスト膜をマス
クにしたこのシリコン酸化膜のエッチング,ボロンの熱
拡散および押し込み等が行なわれ、p型ガード・リング
拡散領域24が形成される。このとき、p型ガード・リ
ング拡散領域24の不純物濃度は1017cm-3台であ
る。このp型ガード・リング拡散領域24の形成により
素子形成領域となるn型シリコン・エピタキシャル層2
3aが残置され、さらに、p型ガード・リング拡散領域
24の底面は残置されたp型拡散層29aに接続され
る。
【0034】再度、熱酸化等が行なわれ、全面に1μm
程度の膜厚のシリコン酸化膜からなる絶縁膜25が形成
され、p+ 型ゲート拡散領域が形成される部分に開口部
を有するフォトレジスト膜をマスクにしてこのシリコン
酸化膜がエッチングされ、このフォトレジスト膜が除去
され、熱酸化によりこの開口部に膜厚20〜30nm程
度のシリコン酸化膜が形成された後、50keV,7.
0×1014cm-2の条件のもとでのボロンのイオン注入
と1000℃程度でのボロンの押し込みとが行なわれ、
例えば1019cm-3台の不純物濃度N4,2 と、例えば2
μm程度の接合の深さ(X3,2 )とを有するp+ 型ゲー
ト拡散領域26が形成される。再度熱酸化が行なわれ、
絶縁膜25の膜厚はp+ 型ゲート拡散領域26直上で1
μm程度,他の部分で1.5μm程度となる。同様の方
法により、n+ 型ソース拡散領域27Aとn+ 型ドレイ
ン拡散領域27Bとが形成され、絶縁膜にこれらに達す
る開口部が形成され、これらn+ 型ソース拡散領域27
Aおよびn+ 型ドレイン拡散領域27Bにそれぞれ接続
される金属配線28Aおよび金属配線28Bとが形成さ
れる〔図4(d),図5(d)〕。
【0035】上記第2の実施の形態は上記第1の実施の
形態の有する効果を有しており、上記第1の実施の形態
に比べて本第2の実施の形態の方がシリコン基体の形成
が容易である。
【0036】上記第2の実施の形態においても、
N1,2 〉N2,2 〉N3,2 の関係を満たすなば、上述の数
値限定されるものではない。なお、第2の実施の形態も
nチャネル型JFETを例に説明を行なったが、本第2
の実施の形態をpチャネル型JFETに適用することが
できる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明のJFET
は、高濃度の一導電型のシリコン基板と、このシリコン
基板に積層された低濃度の一導電型のシリコン層と、こ
の一導電型のシリコン層に積層されたさらに低濃度の逆
導電型のシリコン層とからなるシリコン基体に設けられ
ている。さらにこの逆導電型のシリコン層は低温エピタ
キシャル成長法により形成されている。さらにまた、本
発明のJFETは、所要の不純物濃度を有し,逆導電型
シリコン層の表面から少なくとも一導電型のシリコン層
に達する一導電型のガード・リング拡散領域を有してい
る。
【0038】このような構造および製造方法から、本発
明のJFETは、電気特定のばらつきを低減し、さら
に、ピンチ・オフ電圧に係わる設計の自由度および精度
を確保し,ゲート抵抗の増大を抑制するとともに、チャ
ネルの厚さのばらつきを低減することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のJFETの断面模
式図および不純物プロファイルの概要を示す図である。
【図2】上記第1の実施の形態の主要製造工程の断面模
式図である。
【図3】上記第1の実施の形態の主要製造工程の不純物
プロファイルの概要を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態のJFETの製造工
程の断面模式図である。
【図5】上記第2の実施の形態の製造工程の不純物プロ
ファイルの概要を示す図である。
【図6】従来のJFETの製造工程の断面模式図であ
る。
【図7】上記従来のJFETの製造工程の不純物プロフ
ァイルの概要を示す図である。
【符号の説明】
11,21,21a,31 p+ 型シリコン基板 12,12a p型シリコン・エピタキシャル層 13,13a,23,23a n型シリコン・エピタ
キシャル層 14,24 p型ガード・リング拡散領域 15,25,35 絶縁膜 16,26,36 p+ 型ゲート拡散領域 17A,27A,37A n+ 型ソース拡散領域 17B,27B,37B n+ 型ドレイン拡散領域 18A,18B,28A,28B,38A,38B
金属配線 29,29a p型拡散層 32,32aa,32ab p型シリコン層 33,33a n型拡散領域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の不純物濃度を有する一導電型のシ
    リコン基板と、 前記第1の不純物濃度より低い第2の不純物濃度を有
    し,前記シリコン基板の表面を覆う一導電型の第1のシ
    リコン・エピタキシャル層と、 前記第2の不純物濃度より低い第3の不純物濃度を有
    し,前記第1のシリコン・エピタキシャル層の表面を覆
    う逆導電型の第2のシリコン・エピタキシャル層と、 前記第1のシリコン・エピタキシャル層に接続され,前
    記第2のシリコン・エピタキシャル層の表面に設けられ
    た一導電型のガード・リング拡散領域と、 前記第1のシリコン・エピタキシャル層の表面と所要の
    間隔を有し,前記ガード・リング拡散領域に接続され,
    前記第2のシリコン・エピタキシャル層の表面に設けら
    れた一導電型のゲート拡散領域と、 前記第2のシリコン・エピタキシャル層の表面に設けら
    れた逆導電型のソース拡散領域およびドレイン拡散領域
    とを有することを特徴とする接合型電界効果トランジス
    タ。
  2. 【請求項2】 第1の不純物濃度を有する一導電型のシ
    リコン基板と、 前記第1の不純物濃度より低い第2の不純物濃度を有
    し,前記シリコン基板の表面に設けられた一導電型拡散
    層と、 前記第2の不純物濃度より低い第3の不純物濃度を有
    し,前記一導電型拡散層の表面を覆う逆導電型のシリコ
    ン・エピタキシャル層と、 前記一導電型拡散層に接続され,前記シリコン・エピタ
    キシャル層の表面に設けられた一導電型のガード・リン
    グ拡散領域と、 前記一導電型拡散層の表面と所要の間隔を有し,前記ガ
    ード・リング拡散領域に接続され,前記シリコン・エピ
    タキシャル層の表面に設けられた一導電型のゲート拡散
    領域と、 前記シリコン・エピタキシャル層の表面に設けられた逆
    導電型のソース拡散領域およびドレイン拡散領域とを有
    することを特徴とする接合型電界効果トランジスタ。
  3. 【請求項3】 第1の不純物濃度を有する一導電型のシ
    リコン基板の表面上に、該第1の不純物濃度より低い第
    2の不純物濃度を有する一導電型の第1のシリコン・エ
    ピタキシャル層を形成する工程と、 前記第1のシリコン・エピタキシャル層の表面上に、前
    記第2の不純物濃度より低い第3の不純物濃度を有する
    逆導電型の第2のシリコン・エピタキシャル層を、低温
    エピタキシャル成長法により形成する工程と、 前記第2のシリコン・エピタキシャル層の表面の素子形
    成領域を除いた領域に、前記第1のシリコン・エピタキ
    シャル層に接続される一導電型のガード・リング拡散領
    域を形成する工程と、 前記素子形成領域の所定の領域に、前記第1のシリコン
    ・エピタキシャル層の表面と所要の間隔を有し,前記ガ
    ード・リング拡散領域に接続される一導電型のゲート拡
    散領域を形成する工程と、 前記素子形成領域の前記ゲート拡散領域を除いた所定の
    領域に、逆導電型のソース拡散領域およびドレイン拡散
    領域を形成する工程とを有することを特徴とする接合型
    電界効果トランジスタの製造方法。
  4. 【請求項4】 第1の不純物濃度を有する一導電型のシ
    リコン基板の表面に、該第1の不純物濃度より低い第2
    の不純物濃度を有する一導電型拡散層を、逆導電型不純
    物の導入により形成する工程と、 前記一導電型拡散層の表面上に、前記第2の不純物濃度
    より低い第3の不純物濃度を有する逆導電型のシリコン
    ・エピタキシャル層を、低温エピタキシャル成長法によ
    り形成する工程と、 前記シリコン・エピタキシャル層の表面の素子形成領域
    を除いた領域に、前記一導電型拡散層に接続される一導
    電型のガード・リング拡散領域を形成する工程と、 前記素子形成領域の所定の領域に、前記一導電型拡散層
    の表面と所要の間隔を有し,前記ガード・リング拡散領
    域に接続される一導電型のゲート拡散領域を形成する工
    程と、 前記素子形成領域の前記ゲート拡散領域を除いた所定の
    領域に、逆導電型のソース拡散領域およびドレイン拡散
    領域を形成する工程とを有することを特徴とする接合型
    電界効果トランジスタの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS5574181A (en) * 1978-11-29 1980-06-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Preparing junction type field effect transistor
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