JPS61104672A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS61104672A
JPS61104672A JP59225885A JP22588584A JPS61104672A JP S61104672 A JPS61104672 A JP S61104672A JP 59225885 A JP59225885 A JP 59225885A JP 22588584 A JP22588584 A JP 22588584A JP S61104672 A JPS61104672 A JP S61104672A
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gate
mask
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イシユトヴアン・バールシヨニ
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/012Manufacture or treatment of static induction transistors [SIT], e.g. permeable base transistors [PBT]
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/202FETs having static field-induced regions, e.g. static-induction transistors [SIT] or permeable base transistors [PBT]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/17Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
    • H10D62/343Gate regions of field-effect devices having PN junction gates

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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野] 本発明は切込ゲート構造を有する半導体装置の製造方法
特に静電誘導トランジスタ(以下、STTと略す)また
は縦型電界1−ランジスタ(以下、縦型1・゛口゛ど略
す)の製j告方法に関する。 [先行技術の説明] 11η来のS T Tのグー1〜構造には、第3図に示
すように、ゲート領j或3が表面主型1が4(ソースま
たはド1ツイン)と同一下面に形成されているブ1ノナ
ー型と、第4図に示すように、グー1〜部]3が高抵抗
エピタキシャル層(チャネル領域)12内に完全に埋め
込まjl、でいる押込グー1−型とがある。なお、第3
図にtン(づる]は゛1こ導体基板、2は高抵抗エピタ
キシャル層(チャネル領域)、5はグー1−1電極、6
はソース(またはドレイン)l電極、7は絶縁層を示す
。 また、第4図における11は半導体ji4:板(ドレイ
ンまたはソース)、14ば表面主電極(ソースまたはド
レイン)、15はグー1−Aρ電棲、]6はソース(ま
たはドレイン)AQ主電極17ば埋込ゲート接続部、1
8は絶縁層を示す。 第3図のプレナー型STTの場合、他のブレナー型素子
(バイポーラ、MOS等)同様微細化、集積化が可能で
あり、その高速性を利用したロジンクIC等に適用され
ている。しかし、構造的にゲート領域3と表面主電極4
間の距m「が小さくしか取れず、または重なって形成さ
れたりするため、この接合での耐圧は低く、接合リーク
電流も比較的に大きい値となり、回路の動作マージン、
安全性、消費電力等の面で問題がある。 一方、第4図の埋込デー1へ型STTの場合は、各埋込
ゲート部13が高温てのエピタキシャル成長中につなが
ってしまわぬように十分距離を取る必要があるため、微
細化、集積化が困難であり、パワートランジスタのよう
な+1体素子に用いられている。 また、デー1へ部13と表面主電極14間の容量が大き
いため高速動作が難しいという欠点を有する。 −上記のプレナー型および埋込ゲート型STTの短所を
克服するものどじて、第5図に示す切込デー1〜型ST
Tが提案されている。こればド1メインまたはソースと
なる半導体基板31−1−に高抵抗エピタキシャル層(
チャネル領域)32を形成したのち、切込エツチングし
て底部に不純物添加を行なってデー1へ領域33を形成
すると共に、デー1〜間のエピタキシャル層32表面に
は表面主電極(ソースまたはドレイン)領域34を形成
したのち、表面を絶縁層35で被うとJ(に、デー1〜
領域331表面主電(うλ領域34に接続するデー1−
1!阻極3G、ソース(またはドレイン)電極37を形
成したものである。この切込デー1〜型SrTによれば
、構造的にデー1〜領域33と表面主型tIiii34
との距離が1−分ど扛るので、この接合の耐圧も1・分
11“11<、か−」、接合リーク電流も低く抑えるこ
とができる。加えるに、主電極31ど34間のチャネル
領域32に対するデー1−領域33の位置に。 ある程度的自由度があるので、プレツー−型に比べ大き
な電圧増幅率71を持つように設計できるというメリッ
1へtノある。 しかし、この切込デー1−構造の場合には、切込エツチ
ングした後の数μの段差の低部へのデー1一部パターン
形成が難しく、即ち、感光性樹脂フォ1ヘレジスト(通
常厚み1μin程度)を均一・に凸凹表面にコーディン
グすること自体が困鉗である。これを避
【づるためには
非常に繁雑な手段を取る必要があり、これらの理由によ
り実用fヒは殆んどされていなかった。 [発明の目的コ 本発明は、」二記先行技術の問題点を克服し、容易に切
込デー1〜構造を形成できる半導体装置の製造方法を提
供することを目的とする。 [発明の概要] このため、本発明は切込ゲート型半導体装置の製造方法
において、適当なパターンをマスクとして等方性エツチ
ングのサイドエツチングを利用して切込部を形成後、上
記の同一マスクを用いてイオン注入により開口部から不
純物を添加しデー1−を形成するようにしたことを特徴
としている。 即ち、本発明では切込ゲート構造の5IT(または縦型
FET)の製造工程、特にゲート部の形成において、第
1図に示すように以下の3つの工程を有することを特徴
としている。なお、第1図において、41は半導体基板
、42は高抵抗エピタキシャル層、43はゲート領域、
44は表面主電極、45は切込部。 46はマスクを示す。第1の工程は、同図(a)に示す
ように、ゲート切込エツチングのマスクおよびデー1−
形成イオン注入のマスクとなる所望のパターンを半導体
基板上に形成する工程である。第2の工程は、同図(b
)に示すように、上記のパターンをマスクとしてデー1
−形成用切込エツチングを行なう。 この際、横方向エツチング(サイドエツチング)を利用
して、第1の工程で形成されるマスクパターン開1]よ
り、一定寸法広く半導体基板に凹部を形成する工程であ
る。第3の工程は、同図(c)に示すように、第1の工
程で形成したパターンの少なくとも一部、即ち表面主電
極(ソースまたはドレイン)を挟むデー1〜部端を決め
るパターンを用いて、イオン注入法により選択的に半導
体基板に不純物を添加することに依り、デーj−領域を
形成する。「稈である。 [発明の実施例] 本発明の一実施例に係る切込デー1〜型STTの製造方
法を第2図(a)〜(+<)により説明する。 同図(a) : 10’ 8c+n  ”以上の不純物
濃度のn+Si基板50」−に3〜10μm厚で不純物
濃度10” cm  ’以外のn−高抵抗エピタキシャ
ル層51を形成する。フォ1へエツチングにより所定の
パターンに加工したSjo 2膜52をマスクとしてC
CI)4やCCQ2F2ガスを用いた反応性イオンエツ
チング(RIE)により、n  −n+界面より深い所
までSi基板50に溝切りエツチングを施す。この場合
、エツチングの異方性1こより横方向エツチングの殆ん
どない垂直な溝形成が成される。 同図(b)二次に、S】02膜52を除去し、反ノ5ム
性イオンエツチング(RTE)による欠陥を洗浄により
除去した後、熱酸化により、表面に5102膜53を生
成させ、STTを形成する部分のみフォ1−エツチング
により除去する。 同図(c) : CVDにより0.3〜1p+u厚のノ
ンドープポリS1膜54を形成し、パターニングしたフ
yrt〜レジスト層55をマスクとしてAs+をイオン
注入し、所望の部分にドーピング領域54Aを設ける。 同図(d)二次に、フォトレジス1一層55を除去し、
熱酸化により、1000八以下の薄い5j02膜56を
形成後、cvnにより0.2〜0.5μm厚の5jsN
4膜57を形成し、溝切り部を完全に充填する。そして
、次の同図(e)に示す工程において、Sjの等方性エ
ツチングにより5−FTのゲート領域を形成するだめの
開11部をフォ1−エツチングにより設(づる。 ただし、ここで同図(d−])は(”、r0311F−
H20溶液等による湿式エツチング用に必要な開[]部
の構造を示す。一方、同図(d−2)はCVrlSjo
 258を追加することにより、CF4ガスを用いたs
lの等方性プラズマエツチング、または同図(a)で示
した工程で用いたC(:Q4やCCQ2F2ガスによる
異方性5jRT)j才tよび等方性S」プラズマエツチ
ングの組合せに対して、十分エツチングの選択比をとれ
るようにしたものである。この場合、より深い切込みゲ
ートが形成されるほか、横方向エツチングが制御される
ため、より精密なエツチングが可能となる。 同図(e)二等方性湿式またはSjプラズマエツチンク
により所望の切込デー1へ形状に加]−
【ハ5i3N4
1f情57のオーバーハング57A構造を形成する。 次のイオン注入のチャネリング防止のための薄い熱酸化
膜53′ をりj述部に形成後、B+を50〜100K
lでIn” −IO” cm  ”イオン注入しデー1
−=7− 59を形成する。このとき5j3Na膜57のオーバー
ハング57A形状のマスクにより切込部底部にのみゲー
ト59が形成される。 同図(f):フォトエッチングにより、中央のSi 3
N a膜57のみツー1rt−レジス1−により被覆し
。 これをマスクとしてCF4 112の混合ガス、および
、CCUaまたはCCρF2ガスを用いたRIEにより
、他の513N<膜57、ノンドープポリSi膜54、
および、5102膜56を完全に除去し、再度熱酸化に
より100OA以下の薄いパッドSin 2膜53を形
成する。 このときの加熱によりドーピング領域54AからはAs
がエピタキシャル層5】に拡散し、SITソース部61
が形成される。然る後に、B+のイオン注入により、プ
レナー構造ゲート60を形成し、切込ゲート部59と接
続させる。ここで、Si 3N 4膜57のオーバーハ
ング57AによりSTTソース部61とグー1一部59
が互いに離れたままの状態を保って形成されることにな
る。 同図(g):中央のSi s N 4膜57を除去した
のち、更に、ドライブイン拡散、および、熱酸化を行な
って、グー1一部59およびソース部61を所定の寸法
に仕上げ、最終的なSIT構造を得る。然る後に、通常
の方法により4000〜7000人のリンガラス(PS
G)62をcvnにより形成、平坦化のためのりフロー
を行なった後、コンタクI・ホールを開口し、AQ等に
より電極配線63を行なう。 この方法によれば、従来のプレナー構造、埋込デーh構
造に比べて同等か、それ以上の精度をもって切込グー1
−型STTを製造することが極めて容易にできるように
なる。更には、表面主電極部とグー1一部が自己整合(
セルファライン)的に形成することができることから、
素子間の特性のばらつきも極めて小さく抑えることがで
きる。また、−に記の方法によりゲート部pn接合の深
さを浅く抑えることが可能となることから、 SITの
グー1一部を受光部として用いるSTTフォトトランジ
スタ、STTイメージセン勺においては、通常のものよ
り数倍の短波長感度(λ≦500r+m)が得られ、光
センサへの応用どしての工業的価値も高いものが得られ
る。 尚、上記実施例では、nチャネル5TT(Sj)のみに
d及したが、PチャネルST丁また縦型ト王Tにも、更
に他のIn−V族ゝIL導体等にも応用できることはn
゛う迄もない。 [発明の効果] 以−11説明したように本発明によれば、ブレナー構造
および埋込グー1〜構造半導体装置の短所を克服する切
込グー1−構造の半導体装置を極く簡11′LL製)告
することができる、ようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(c)は本発明の概要を示す′l′、導
体装置の製造に稈説明1ツ1、第2図(a)−(g)l
;1本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工程説明
図、第3図〜第5図は従来例を説明するための図であっ
て、第13図はプレーナ型STT’の模式的断面図、第
4図は埋込デー1−q2srrの模式的断面図、第5図
は切込デー1−型S’rTの模式的断面図である。 41 ・・ 半導体基板、42  ・・高lI(抗エピ
タキシャル層、43   グー1−領域、44   表
面ト電(41,45明込部、46   マスク。 〜I+− 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  切込ゲート構造を有する半導体装置の製造方法におい
    て、所定の材質でかつ所定の形状を持つ薄膜パターンを
    半導体基板上に形成する第1の工程と、その薄膜パター
    ンをエッチング・マスクとして、パターン中の間隙より
    少なくとも広い形状の凹部を半導体基板にエッチングに
    より形成する第2の工程と、前記薄膜パターンの少なく
    とも一部をマスクとして用い、前記第2の工程で形成し
    た凹部の底部を含む領域にイオン注入法により、不純物
    を添加しゲート領域を形成する第3の工程とを有するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP59225885A 1984-10-29 1984-10-29 静電誘導トランジスタの製造方法 Expired - Lifetime JPH0652793B2 (ja)

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NL (1) NL8502953A (ja)

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