JPS5852352B2 - 電界効果型トランジスタの製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第１の導電型を有するドレイン（又はソース
）領域としての半導体層内に、その主面側より形成され
た第１の導電型とは逆の第２の導電型を有するゲート領
域としての第１の半導体領域と、上記半導体層に比し低
い比抵抗を有し且つ第１の導電型を有するソース（又は
ドレイン）領域としての第２の半導体領域とを有する電
界効果型トランジスタの製法の改良に関する。

従来の斯種電界効果型トランジスタは、第１図に示す如
く１例えばＮ生型の半導体層１上に配されたドレイン又
はソース領域（以下簡単の為ドレイン領域と称す）とし
てのＮ型の半導体層２内に、その主面側よりゲート領域
としてのＰ型の半導体領域３が環状に形成され、且つ半
導体層２の半導体領域３にて取囲まれた領域内に、ソー
ス領域としてのＮ生型の半導体領域４が形成され、一方
、半導体層２の主面上に絶縁層５が附され、その絶縁層
５の半導体領域３及び４に対応する位置に。

夫々窓６及び７が穿設され、而して、これ等窓６及び７
を通じて半導体領域３及び４に、夫々金属でなる電極８
及び９が附されてなる構成であるを普通とする。

所で、斯る電界効果型トランジスタによれば、半導体層
２及び半導体領域３間のＰＮ接合の空乏層の拡がりを、
半導体層１及び電極８間に外部より与えるバイアス電圧
によって制御することによって、電極９及び半導体層１
間に、半導体領域４、及び半導体層２の半導体領域４下
の領域を通って流れる電流を制御し得るという機能が得
られるものであるが、半導体領域３に、直接、金属でな
る電極８が附されてなる構成を有するので、半導体領域
３の大いさを比較的大きくするを要し、この為、半導体
層２及び半導体領域３間のＰＮ接合容量が比較的大きく
なり、従って上述せる機能が、十分満足し得る高い速度
で得られなかったと共に、半導体領域３及び４間の距離
が犬となって、上述せる機能が効果的に得られないばか
りか、全体の構成が大型化する等の欠点を有していた。

依って、本発明は、上述せる欠点のない、斯種電界効果
型トランジスタを得る為の、新規な製法を提案せんとす
るもので、以下詳述する所より明らかとなるであろう。

先ず、本発明の理解を容易ならしめる為、本発明による
電界効果型トランジスタの製法によって得られる、電界
効果型トランジスタの実施例を第２図及び第３図を伴っ
て述べるに、次の構成を有する。

即ち、第１図の場合と同様に、例えばＮ生型の例えばシ
リコンでなる半導体層１上に配された、ドレイン領域と
してＮ型のシリコンでなる半導体層２内に、その主面側
よりゲート領域としてのＰ型の半導体領域３が環状に形
成され、且つ半導体層２の半導体領域３にて取囲まれた
領域内に、ソース領域としてのＮ生型の半導体領域４が
形成されている。

又、半導体層２の主面側に、例えばＳｉＯ□でなる絶縁
層５が、半導体領域３の半導体領域４側とは反対側の外
縁部の位置より、半導体領域４側とは反対方向に延長し
て附されている。

更に、絶縁層５上に、Ｐ型不純物を含んでいることによ
り導電性を有する、例えば多結晶シリコンでなる多結晶
半導体層１１が、半導体領域３と連結して附されている
。

尚更に、多結晶半導体層１１上に、多結晶半導体が例え
ば熱酸化されて絶縁化されてなる絶縁層１２が、半導体
領域３の半導体領域４側の外縁部及び半導体領域４の半
導体領域３側の外縁部間上に亘る位置から延長して附さ
れている。

又、絶縁層１２上に、Ｎ型不純物を含んでいることによ
り導電性を有する、例えば多結晶シリコンでなる多結晶
半導体層１３が、半導体領域４に連結して附されている
。

更に、絶縁層１２に窓１４が附され、°又、この窓１４
を通じて、多結晶半導体層１１に、金属でなる電極８が
連結され、更に、多結晶半導体層１３上に、金属でなる
電極９が連結されている。

この場合、絶縁層５は、第２図の実施例の場合、第４図
にて後述する所より明らかとなるが、半導体層２上に附
されて得られたものであり、第３図の実施例の場合、第
５図にて後述する所より明らかとなるが、半導体層２の
主面側が酸化されて得られたものである。

以上で１本発明による電界効果型トランジスタの製法に
よって得られる。

電界効果トランジスタの実施例が明らかとなった。

このような構成を有する電界効果型トランジスタによれ
ば、半導体領域３が、多結晶半導体層１１を介して、電
極８に連結されているので、半導体層１及び電極８間に
、外部よりバイアス電圧を与え、これを制御すれば、第
１図の場合と同様に、半導体層２及び半導体領域３間の
ＰＮ接合の空乏層の拡がりが制御され、依って電極９及
び半導体層１間に、半導体領域４、及び半導体層２の半
導体領域４下の領域を通って流れる電流を制御し得ると
いう機能が得られることが明らかである。

然しなから、この場合、半導体領域３が、直接、金属で
なる電極８に連結されていす、多結晶半導体層１１を介
して金属でなる電極８に連結されている。

一方多結晶半導体層１１が、字句どおり層であり、その
層の厚味分が半導体領域３に連結されているので、半導
体領域３が多結晶半導体層１１を介して金属でなる電極
８に連結されているものである。

この為、半導体領域３の半導体層２の主面側に臨む面積
は、十分小で良く、従って、半導体領域３の大いさを十
分小とし得、依って。

この分生導体層２及び半導体領域３間のＰＮ接合容量を
十分小とし得るものである。

従って上述せる機能を、十分満足し得る高い速度で得る
ことが出来るものである。

又、金属でなる電極８が、半導体領域３より延長せる多
結晶半導体層１１に連結しているので、その金属でなる
電極８を容易に得ることが出来るものである。

更に半導体領域３及び４が、多結晶半導体層１１上に延
長している絶縁層１２の厚さのみによって隔たれている
ので、半導体領域３及び４間の間隔が十分小なる値を有
し、従って上述せる機能をより効果的に得ることが出来
ると共に、全体の構成を十分小型密実化し得る等の犬な
る特徴を有するものである。

本発明は、上述せる優れた特徴を有する電界効果型トラ
ンジスタを得る為の、新規な製法を提案せんとするもの
で、先ず、第４図を伴なって、第２図にて上述せる電界
効果型トランジスタの一例を得る為の、本発明による製
法の一例を、第２図との対応部分に同一符号を附して述
べよう。

第４図Ａに示す如く、例えばシリコンでなるＮ生型の半
導体層１上に配された、例えばシリコンでなるＮ型の半
導体層２上に１例えば熱酸化法によって、ＳｉＯ２でな
る絶縁層２１を形成し、その絶縁層２１上に、例えばＳ
ｉ３Ｎ４でなる絶縁層２２及びＰ型不純物を含む例えば
多結晶シリコンでなる多結晶半導体層２３を、それ等の
順に。

例えば熱分解法よって形成し、斯くて、絶縁層２１及び
２２よりなる絶縁層２４上に、多結晶半導体層２３を形
成している構成を得る。

次に、第４図Ｂに示す如く、多結晶半導体層２３に、例
えばホトエツチング法によって、所要の窓２５を穿設し
、斯くて、多結晶半導体層２３から形成された、窓２５
を有する多結晶半導体層２６を得る。

次に、第４図Ｃに示す如く、多結晶半導体層２６をマス
クとする絶縁層２４を構成している絶縁層２２に対する
、例えば熱燐酸液をエッチャントとするエツチング処理
をなし、続いて、絶縁層２４を構成している絶縁層２１
に対する、弗酸液をエッチャントとするエツチング処理
をなして、絶縁層２４から形成された、窓２５に連通し
且つこの窓２５より犬なる窓２７を有する絶縁層２８を
形成する。

次に、第４図りに示す如く１例えば熱分解法によって、
多結晶半導体層２６上、及び窓２５及び２７内に、Ｐ型
不純物を含む、例えば多結晶シリコンでなる多結晶半導
体層２９を形成する。

次に、第４図Ｅに示す如く、多結晶半導体層２９に対す
る例えばイオンミリングによって、多結晶半導体層２９
の、多結晶半導体層２６上の領域の全て及び窓２５内の
全てを除去すると共に。

多結晶半導体層２９の窓２７内の一部を除去して、多結
半導体層２６から形成された、窓２５に対応する窓３１
を有する多結晶半導体層３２と、多結晶半導体層２９の
窓２７内の領域から形成された、窓３１に連通している
窓３３を有する多結晶半導体層３４とを形成し、斯くて
、多結晶半導体層３２及び３４からなる、窓３１及び３
３による窓３５を有する多結晶半導体層３６を得る。

次に、第４図Ｆに示す如く、必要に応じて多結晶半導体
層３６の、所望とせざる周りを、それ自体は公知の手法
によって除去し、その後、例えば８００℃の温度を有す
る湿酸素雰囲気中で、例えば６００分の熱処理をなし、
多結晶半導体層３６の外表面部側の領域を酸化し、その
酸化による絶縁層４０を形成し、斯くて多結晶半導体層
３６の外表面部側の領域から形成された、その外表面部
側の領域の酸化されてなる５ｉ０２でなる絶縁層４０と
、多結晶半導体層３６の外表面部側の領域以外の領域か
ら形成された、多結晶半導体層４１とを得る。

この場合、半導体層２の主面上の窓３５に臨む領域に、
その領域の酸化によるＳｉＯ２でなる絶縁層４２が形成
される。

然し乍ら、その絶縁層４２は、絶縁層４０に比し十分薄
いものとして形成される。

又、この場合、多結晶半導体層４１に含まれているＰ型
不純物が、その多結晶半導体層４１の半導体層２に接し
ている領域から、半導体層２内に導入され、斯くて、半
導体層２内に半導体領域３が形成される。

次に、第４図Ｇに示す如く、例えば弗酸液をエッチャン
トとせるエツチング処理により、絶縁層４２を、半導体
層２上より全く除去する。

この場合、絶縁層４０が、多結晶半導体層４１上より全
く除去されることのない様に、エツチング処理がなされ
るもので、これは、絶縁層４２が絶縁層４０に比し薄く
、且つ絶縁層４０が不純物を含み、この為エツチング速
度が、絶縁層４２に比し速いので、絶縁層４２が半導体
層２上より全く除去されることとなった時点后、直ちに
エツチング処理を終れば良いものである。

又、斯く絶縁層４２を除去して后、例えば砒素のごとき
Ｎ型不純物を含む、例えば多結晶シリコンでなる多結晶
半導体層（図示せず）を、全面に附し、然る后、例えば
これに対するホトエツチング処理をなし、半導体層２の
主面上の、絶縁層４０による窓に臨む領域から、絶縁層
４０上に延長しているＮ型不純物を含む多結晶半導体層
１３を形成し、次に、熱処理をなし、これにより、多結
晶半導体層１３から、半導体層２内に、Ｎ型不純物を導
入せしめ、斯くて半導体層２内に、Ｎ生型の半導体領域
４を形成する。

次に、第４図Ｈに示す如く、例えばホトエツチング法を
用いて、絶縁層４０に窓１４が穿設され、次に、例えば
アルミニウムのごとき金属の蒸着−ホトエツチングによ
って、窓１４を通じて絶縁層４０に連結している金属で
なる電極８と、多結晶半導体層１３上の金属でなる電極
９とを形成し、斯くて第２図にて上述せる目的とする電
界効果型トランジスタを得る。

以上にて、本発明による電界効果型トランジスタの製法
の一例が明らかとなったが、斯る製法によれば、全体と
して簡単な工程で、第２図にて上述せる優れた特徴を有
する電界効果型トランジスタを、容易に得ることが出来
る、大なる特徴を有するものである。

次に第３図にて上述せる電界効果型トランジスタの一例
を得る為の、本発明による製法の一例を第５図を伴なっ
て述べよう。

第５図Ａに示す如く、Ｎ生型の半導体層１上に配された
Ｎ型の半導体層２上に、ＳｉＯ２でなる絶縁層５１と、
Ｓ ｉ３Ｎ４でなる絶縁層５２とによる絶縁層５３と、
ＳｉＯ２でなる絶縁層５４とを積層して形成する。

次に、第５図Ｂに示す如く、絶縁層５４上に、レジスト
材による所定のパターンを有するマスク層５５を形成し
、このマスク層５５をマスクとする絶縁層５４に対する
エツチング処理により、絶縁層５４から形成された、マ
スク層５５より小なるパターンを有する絶縁層５６を形
成する。

次に、第５図Ｃに示す如く、マスク層５５をマスクとす
る、絶縁層５３に対する例えばイオンミリングによって
、絶縁層５３から形成された、マスク層５５と略々同じ
パターンを有する絶縁層５７を形成する。

次に、マスク層５５を絶縁層５６上より除去して后、第
５図りに示す如く、絶縁層５７をマスクとする熱酸化処
理によって、半導体層２の主面側の絶縁層５７にてマス
クされていない領域を酸化して、ＳｉＯ２でなる絶縁層
５を形成し、次に。

絶縁層５７の絶縁層５６にて覆われていない領域をエツ
チング除去し、絶縁層５７から形成された絶縁層６０を
形成するとともに、半導体層２を外部に臨ませる窓５８
を形成する。

次に、第５図Ｅに示す如く、絶縁層５６及び５上、及び
窓５８内に、Ｐ型不純物を含む例えば多結晶シリコンで
なる多結晶半導体層６１を、例えば熱分解法によって形
成する。

次に、第５図Ｆに示す如く、多結晶半導体層６１上にレ
ジスト層６２を塗布する。

この場合。レジスト層６２は、絶縁層５６と対向せる領
域の厚さが他の領域に比し薄く形成されるものである。

次に、第５図Ｇに示す如く、イオンミリングによって、
１／シスト層６２及び多結晶半導体層６１の、絶縁層５
６と対向している領域を除去し、多結晶半導体層６１か
ら形成された。

多結晶半導体層６３を形成する。

この場合、レジスト層６２の絶縁層５６と対向している
領域の厚さが、他の領域に比し薄く、又、多結晶半導体
層６１は、それが多結晶であるので、容易にイオンミリ
ングされる。

このため、多結晶半導体層６３が容易に得られるのもの
である。

尚、図に於いては、レジスト層６２の一部が、絶縁層５
６と対向せざる領域上に於いて、レジスト層６２として
残されている場合が示されている。

次に、第５図Ｈに示す如く、レジスト層６２′及び絶縁
層５６を除去し、又、ホトエツチング処理により、多結
晶半導体層６３の、所要とせざる領域を除去する。

次に、第５図１に示す如く、熱酸化処理によって、多結
晶半導体層６３の外表面部側の領域から形成された、そ
の外表面部側の領域の酸化されて絶縁化されてなる絶縁
層１２と、多結晶半導体層６３の外表面部側の領域以外
の領域から形成された、多結晶半導体層１１とを形成し
、且つ半導体層２内に多結晶半導体層１１から、それに
含まれているＰ型不純物を導入せしめて、半導体層２内
に、Ｐ型半導体領域３を形成する。

次に、第５図Ｊに示す如く、絶縁層６０に対するエツチ
ング処理により、絶縁層６０を除去し、次に、半導体層
２の主面上の絶縁層１２による窓に臨む領域上に、絶縁
層１２上に延長しているＮ型不純物を含む多結晶半導体
層１３を形成し、次に、その多結晶半導体層１３から、
半導体層２内に、Ｎ型不純物を導入せしめて、半導体層
２内Ｎ十型の半導体領域４を形成する。

次に、第５図Ｋに示す如く、絶縁層１２に窓１４を穿設
し１次に、この窓１４を通じて、金属でなる電極８を、
多結晶半導体層１１に連結し、又、多結晶半導体層１３
上に金属でなる電極９を附して、第３図に示す目的とす
る電界効果型トランジスタを得る。

以上にて、本発明による電界効果型トランジスタの製法
の、他の例が明らかとなったが、斯る製法によれば、第
３図にて上述せる電界効果型トランジスタを、全体とし
て簡単な工程で、容易に得ることが出来る犬なる特徴を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電界効果型トランジスタを示す路線的断
面図である。 第２図及び第３図は、夫々、本発明に依る電界効果型ト
ランジスタの製法によって得られる、電界効果トランジ
スタの実施例を示す路線的断面図である。 第４図は第２図に示す電界効果型トランジスタを得る為
の、本発明による製法の実施例を示す、順次の工程に於
ける路線的断面図である。 第５図は、第３図に示す電界効果トランジスタを得る為
の、本発明により製法の実施例を示す、順次の工程に於
ける路線的断面図である。 １．２・・・・・・半導体層、３，４・・・・・・半導
体領域、５・・・・・・絶縁層、８，９・・・・・・金
属でなる電極、１１゜６１．６３・・・・・・多結晶半
導体層、１２．５１〜５４．５６及び５７・・・・・・
絶縁層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の導電型を有するドレイン（又はソース）領域
   としての半導体層の主面上に第１の絶縁層を形成し、且
   つ上記第１の絶縁層上に第１の窓を有する第１の導電型
   とは逆の第２の導電型を与える不純物を含む第１の多結
   晶半導体層を形成する工程と、 上記第１の多結晶半導体層をマスクとする上記第１の絶
   縁層に対するエツチング処理により、上記第１の絶縁層
   から形成された、上記第１の窓に連通し且つ上記第１の
   窓より大なる第２の窓を有する。 第２の絶縁層を形成する工程と、上記第１の多結晶半導
   体層上及び上記第１及び第２の窓内に、第２の導電型を
   与える不純物を含む第２の多結晶半導体層を形成する工
   程と、上記第１及び２の多結晶半導体層に対する除去処
   理により、上記第１の多結晶半導体層から形成された、
   上記第１の窓に対応する第３の窓を有する第３の多結晶
   半導体層と、上記第２の多結晶半導体層の上記第２の窓
   内の領域から形成された、上記第３の窓に連通している
   第４の窓を有する多結晶半導体領域とを形成して、上記
   第３及び第４の窓からなる第５の窓を有する。 上記第３の多結晶半導体層及び上記多結晶半導体領域か
   らなる第５の多結晶半導体層を形成する工程と、 上記第５の多結晶半導体層に対する熱酸化処理により、
   上記第５の多結晶半導体層の外表面部側の領域から形成
   された。 その外表面部側の領域の絶縁化されてなる第３の絶縁層
   と、上記外表面部側の領域以外の領域から形成された、
   第６の多結晶半導体層とを形成し、且つ上記半導体層内
   に、上記第６の多結晶半導体層からそれに含まれている
   第２の導電型を与える不純物を導入せしめて、第２の導
   電型を有するゲート領域としての第１の半導体領域を形
   成する工程と、 上記半導体層内・＼の、上記第３の絶縁層をマスクとす
   る、第１の導電型を与える不純物の導入成理により、上
   記半導体層内に、それに比し低い比低抗を有するソース
   （又はドレイン）領域としての第２の半導体領域を形成
   する工程とを含む事を特徴とする電界効果型トランジス
   タの製法。 ２ 第１の導電型を有するドレイ７（又はソース）領域
   としての半導体層の主面上に、第１の絶縁層及び第５の
   絶縁層を積層して形成する工程と、上記第５の絶縁層上
   に所定のパターンを有するマスク層を形成し、上記第５
   及び第４の絶縁層に対する上記マスク層をマスクとせる
   除去処理により、上記第５の絶縁層から形成された、上
   記マスク層のパターンより小なるパターンを有する第６
   の絶縁層と、上記第４の絶縁層から形成された、上記マ
   スク層のパターンと略々等しいパターンを有する第７の
   絶縁層とを形成する工程と、上記マスク層を除去して后
   の上記半導体層に対する第７の絶縁層をマスクとする酸
   化処理により。 上記半導体層の主面側に、第１の絶縁層を形成し、次に
   、上記第７の絶縁層に対する上記第６の絶縁層をマスク
   とするエツチング処理により、上記第７の絶縁層から形
   成された、その上記第６の絶縁層下の領域でなる第８の
   絶縁層を形成するとともに、上記半導体層を外部に望ま
   せる第６の窓を形成する工程と、 上記第１及び第６の絶縁層上及び上記第６の窓内に、第
   １の導電型とは逆の第２の導電型を与える不純物を含む
   第７の多結晶半導体層を形成する工程と、 上記第７の多結晶半導体層に対する除去処理により、上
   記第７の多結晶半導体層から形成された、その上記第６
   の絶縁層上の領域の除去されてなる第８の多結晶半導体
   層を形成し、次に、上記第６の絶縁層を除去する工程と
   、 上記第３の多結晶半導体層に対する熱酸化処理により、
   上記第８の多結晶半導体層の外表面部側の領域から形成
   された、その外表面部側の領域の絶縁化されてなる第２
   の絶縁層と、上記外表面部側の領域以外の領域から形成
   された、第９の多結晶半導体層とを形成し、且つ上記半
   導体層内に、上記第９の多結晶半導体層からそれに含ま
   れている第２の導電型を与える不純物を導入せしめて、
   第２の導電型を有するゲート領域としての第１の半導体
   領域を形成する工程と、 上記第８の絶縁層を除去して后、上記半導体層内への、
   上琴第２の絶縁層をマスクとする。 第１の導電型を与える不純物の導入処理により、上記半
   導体層内に、それに比し低い比抵抗を有するソース（又
   はドレイン）領域としての第２の半導体領域を形成する
   工程とを含む事を特徴とする電界効果型トランジスタの
   製法。