JPS6184867A - Igfetの製造方法 - Google Patents

Igfetの製造方法

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JPS6184867A
JPS6184867A JP60214398A JP21439885A JPS6184867A JP S6184867 A JPS6184867 A JP S6184867A JP 60214398 A JP60214398 A JP 60214398A JP 21439885 A JP21439885 A JP 21439885A JP S6184867 A JPS6184867 A JP S6184867A
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JP
Japan
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substrate
region
source
junction
drain
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JP60214398A
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English (en)
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ロレンス アラン グツドマン
ジヨン パトリツク ラツセル
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RCA Corp
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RCA Corp
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Publication date
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/66Vertical DMOS [VDMOS] FETs
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D12/00Bipolar devices controlled by the field effect, e.g. insulated-gate bipolar transistors [IGBT]
    • H10D12/01Manufacture or treatment
    • H10D12/031Manufacture or treatment of IGBTs
    • H10D12/032Manufacture or treatment of IGBTs of vertical IGBTs
    • HELECTRICITY
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    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D12/00Bipolar devices controlled by the field effect, e.g. insulated-gate bipolar transistors [IGBT]
    • H10D12/411Insulated-gate bipolar transistors [IGBT]
    • H10D12/441Vertical IGBTs
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D64/20Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions 
    • H10D64/23Electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. sources, drains, anodes or cathodes
    • H10D64/251Source or drain electrodes for field-effect devices
    • H10D64/252Source or drain electrodes for field-effect devices for vertical or pseudo-vertical devices
    • H10D64/2527Source or drain electrodes for field-effect devices for vertical or pseudo-vertical devices for vertical devices wherein the source or drain electrodes are recessed in semiconductor bodies

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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (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】 〔発明の背景〕 この発明は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(
以下MO8FETと称する)のような絶縁ゲート電界効
果トランジスタ(以下IGFETと称する)に関する。
すなわち、この発明は半導体ウェハの一方の面にソース
およびゲート電極が配置され、反対側の面にドレン電極
が配置された縦型MO8FFI:TK閃し、特に導電度
変調FET(以下C0MFETと称する)のような縦型
2重拡散MO8FET (以下VDMO8、!:称する
>K。
関する。
VDMO8装置は交互に導電型が変るソース、基体、ド
レンの各領域を半導体ウェハ内に直列に配置したもので
、その基体領域はウエハ面に隣接して配置され、ソース
およびドレン領域はウエハ表面の基体領域にチャンネル
領域の長さと幅を画定するように設けられている。V 
D IVI OSという用語はこの装置の製造方法に由
来しており、その方法は、半導体ウエハ面にドレン領域
を設け、そのドレン領域の一部にマスク開孔を介して基
体領域用ドーグ剤とソース領域用ドープ剤を通常順次拡
散する各段階からなる。
ウェハ表面にはチャンネル領域に跨って絶縁ゲート電極
が設けられ、装置の動作中にこれに特定の聞直電圧より
大きな電圧を印加すると、チャンネル領域のウェハ表面
に隣接する部分における基体の導電型が反転し、これに
よってソース領域とドレン領域の間にfB子または正孔
、E流を流す反転チャンネルと称するものが形成される
。従って、装置の動作はゲートに印加される電圧によっ
て電子まだは正孔の流れが選択的に変調される→÷中゛
     −ユニポーラ 型のものとして説明される。通常のVDMO8の構造お
よび処理についてのこれ以上の細部は米国特許第4.1
45.700号および第4 、072 、975号の各
明細書に記載されている。
C0MFETはVDMO3装置の変形で、ドレン領域に
隣接してこれと反対の導電型の第4番目の半導体領域を
含んでいる。この第4番目の半導体領域は、陽極領域と
称することもあり、装置の動作中電荷キャリヤの供給源
となってこれに隣接するドレン領域の導電度を変調する
働らきをする。
C0MFET装置の大きな特徴の1っけ同じ構造の3層
VDMO8FETに比して動作抵抗が極めて低いことで
ある。C0MFETの構造の詳細は米国特許第4,36
4,073号の明細書に記・載されている。
MO3F’ETの3層ソース/基体/ドレンt→14造
には本来寄生npnまたはpnpバイポーラトランジス
タが備わっていて、ソース/基体/ドレンQのMOSF
ETの構造はエミッタ/ベース/コレクタ型の寄生バイ
ポーラ構造に対応する。MOSFETの動作中にエミッ
タ、ベース間p n 接合が順バイアスされると、寄生
バイポーラトランジスタが導通するが、これはMOSF
ETの性能に有害のため、寄生バイポーラトランジスタ
の利得を下げるだめの種々の努力が払われてきた。この
努力の1例は上記米国特許第4 、072 、975号
明細書の他特願昭60−34285号の明、細部にも記
載されている。
C0MFETにおいて寄生パイボーラトラノジスタの利
得を下げることは、寄生npnpまたはpnpnサイリ
スタのラッチアップを防ぐためソース/基体/ドレン型
バイポーラトランジスタの利得と陽極/ドレン/基体型
寄生バイポーラトランジスタの利得の和を1未満に維持
する必要がある点で特に重要である。もしラッチアップ
が生じるとゲート制御が失なわれて装置はもはやC0M
FETとして動作しなくなる。
この発明はこのC0MFETにおけるラッチアップの発
生を抑制すると共に3層V D M OS装置における
寄生バイポーラトランジスタの影響ヲ減じるためになさ
れたものである。
〔発明の概要〕
寄生バイポーラ効果を減じだIGFETはその 。
表面に第1の導電型のドレン領域を有する半導体ウェハ
を含み、その表面の一部から内部に第2の導電型の基体
領域を拡散して、基体/ドレンpn接合を形成した後、
その基゛体領域の境界内にウェハ表面から第1の導電型
のソース領域を拡散してその表面から所定の深さに沈ん
だソース/基体pn接合を形成する。このソース/基体
pn接合は基体/ドレンpn接合から離れてウェハ表面
の基体領域内にチャンネル領域を画定する。このウェハ
表面上に所定の深さのソース/基体pn接合と接触する
アルミニウム層が形成され、ソース/基体pn接合が装
置の動作時に順バイアスされるのを防いでいる。
〔推奨実施例の詳細な説明〕
図に示すように、この発明を含むV D M OS装置
10は例えば3層MO8FETまたは4ノラCOMFE
Tである。説明を明確にするだめ、この発明をNチャン
ネルVDMO3装置に実施しだ場合を引用するが、全て
の導電型を反転してpチャンネルV D M OS装置
を形成することもできることを理解されたい。この装置
10は第1および第2の主表面14.16を持つ半導体
ウエハ12を含み、その第2の主表面16の全面に比較
的高導電度のn型まだはp型の領域18が配置されてい
る。領域18は3層+ nチャンネルMOSFETではn型材料から成り、ドレ
ン領域と呼ばれるが、nチャンネルCQ M FETで
はp型材料から成り、陽極領域と呼ばれる。
nチャンネルC0MFET構造では、図に点線で示すよ
うに陽極領域18上にn型ドレン領域20が付加され、
そのn型ドレン領域20に隣接して、或いは領域20が
ないときは比較的高導電度の領域18に隣接して、第1
の主表面14の方向に拡るn−型延長ドし7頑域22が
ある。
第1の主表面14からウェハ12内にp−型基体領域2
4が拡ってn−型延長ドレン領域22との境界に基体/
ドレノpn接合26を形成している。推奨実施例では、
基体領域24を主表面140選ばれた部分からウェハ内
に拡散させて、その基体/ドレンpn接合26が6角形
または4角形のような正多角形の形で主表面14と交わ
るようにしである。その基体領域24の境界内の第1の
主表面14からウェハ12内に+ n型ソース領域28が拡がり、基体領域24との境界で
ソース/基体pn接合30を形成している。このソース
/基体pn接合30は、第1の主表面14で基体/ドレ
ンpn接合26から離れてその主表面14で基体24内
にチャンネル領域32の長さと幅を画定している。ソー
ス領域28の形状は一般に環状であるが円形ではない。
ソース/基体pn接合30の外部は、基体/ドレンpn
接合26と同様の正多角形の形状で主表面14と交わっ
ている。環状ソース領域28によって包囲された基体領
域24の中央部には、その主表面14からp型相補基体
碩域34が入り込んでいる。
チャンネル領域32上の第1の表面14には、その上の
ゲート絶縁物36とさらにその上のゲート電極38とを
含む絶縁ゲート電極が配置されている。ゲート絶縁物3
6は一般に厚さ約500〜2000人のノリコン酸化物
から成り、ゲート電@38は一般にドーグされた多結晶
シリコンから成る。このゲート電極38上にはこれをそ
の上層から電気的に絶縁するために燐珪酸ガラス、硼珪
酸ガラスまたは燐硼珪酸ガラスのような珪ポガラスを一
般に含む絶縁層40が被覆されている。この絶縁層40
上にはアルミニウムのソース電極42が被覆され、第1
の主表面14に接触してソース領域28および基体領域
24との接触を形成している。第2の主表面16上の高
導電  ・度碩域18にはドレン電極44が接触してい
る。
この発明の方法では、アルミニウムのソース電極42を
これがウェハ12内に少なくともソース/基体pn接合
30の深さまで進入してp型の基体領域24に接触する
ようにすることが肝要である。このアルミニウムの進入
部図中に43で示されている。
このアルミニウムの進入現象の詳細は米国特許第3.6
09,470号明細書に記載されている。この発明では
アルミニウムがチャンネル領域32に有害な影響を与え
ずにできるだけ大きな面積でソース/基体pn接合を貫
通してこれに接触することが望ましい。進入の深さが最
適の場合、このアルミニウム進入部43はソース/基体
pn接合30を貫通するが、基体領域24内には余り進
入しない。
アルミニウム進入部は、ソース電極42の被着中または
彼着装に装置を熱処理することによって形成される。推
奨実施例では、アルミニウムのソース成極42が蒸着や
スパツタリングのような通常の蒸着手段によって被着さ
れだ後約400〜450℃で約15分ないし1時間熱処
理され、これによって主表面14から約0.5〜1.5
μm入り込んだアルミニウム進入部43が形成される。
1 、5 fmがこの熱処理によるほぼ最大の進入距離
であるので、装置の他の処理によってソース/基体pn
接合30の主表面14からの深さが絶対に1.5μm未
満になるようにしなければならない。この推奨実施例で
は、ソース/基体pn接合30の深さは1μm未満がよ
く、約0.5μm未満が最適である。これはソース領域
の深さが1μm以上ある通常の装置に比較して浅いが、
この比較的浅いソース/基体pn接合の深さを制御でき
るようにするにはソース領域28用のn型ドープ剤とし
て砒素を用いることが望ま゛しい。砒素に代えて燐をn
型ソースドープ剤に用いることもできるが、拡散を1μ
m以下に制御するのが困難になる。
この装置10の製造において、絶縁ゲート電画は、11
主表面14にソース領域28と基本領域24の位la決
めをするマスクの動きをする。一般に絶縁ゲート電極は
孔あき層の形をしており、基体領域とソース領域のドー
プ剤がこの開孔を介してウェハ12内に導入される。こ
の絶縁ゲート電極の開孔を図に符号46で示す。この発
明の進入部形成効果を最大にするという観点から見ると
、第1主表面14上のソース電極42の接触領域は、チ
ャンネル領域32からできるだけ離れた点でソース/基
体pn接合30の上に来る必要がある。これによって上
述の熱処理後アルミニウム進入部43が接触するソース
/基本pn接合30の面積が最大になる。
さらに、この発明を実施するときはp型の基体領域24
のドープ剤濃度を調節してソース領域28の比較的浅い
拡散に対して装置の闇値電圧を補償する必要がある。す
なわち、ソース領域を比較的浅くする拡散では、横方向
の拡散距離も比較的短かくなる。閾値電圧(すなわち反
転チャンネルが形成されている所の電圧)は、チャンネ
ル領域32に隣接するソース/基体pn接合30のキャ
リヤ濃度によって制御されるので、ソース/基体pn接
合30の基体領域24内のp型ドープ剤濃度はソース領
域28のn型ドーグ剤の横方向拡散距離の減少と均衡す
るように減じる必要がある。
アルミニウム進入部43はVDMO3装置10のnpn
型ソース/基体/ドレ/構造に対応する寄生バイポーラ
トランジスタの順方向−流利得αを効果的に減少させる
。この発明を含む装置をアルミニウム進入部を設けない
装置と比較すると、進入部を設けない装置でばαが約0
.9であるが、典型的な進入部を設けた装置ではαが0
.25以下となることが観測され、COM F E T
にこの発明を実施するとアルミニウム進入部がランチア
ンプ電流を100倍までも増加させることが観測された
さらに、この発明の方法では、アルミニウム進入部43
が基体領域24とソース/基体pn接合の双方に接触を
形成してp型基体領域24をソース電槙42に接続する
ため、p型の補充用基体領域34の必要がなくなること
もある。さらにまたこの発明の方法では、ソース領域2
8を環状とする必要がないため、これをさらに簡単な形
にすることもできる。
アルミニウム進入部43はソース/基体pn接合30の
深さに入り込んでいるので、基体領域24を第1主表面
14でソース電極に接続するための補充領域34の必要
もなくなる。
最後に、この発明をVDMO8装置について説明したが
、IGFETと同様に横型MO8装置にも容易に適用し
得ることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
図はこの発明を宮むVDMO8の断面図である。 12・・・ウェハ、14・・・ウエハ1面、22・・・
ドレン、24・・・基体、26・・・基体/ドレンpn
接合、28・・・ソース、30・・・ソース/基体pn
接合、32・・・チャンネル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体ウェハの表面に隣接して第1の導電型のド
    レン領域を設ける段階と、その表面の一部から上記ウェ
    ハ内に第2の導電型の基体領域を拡散して基体/ドレン
    pn接合を形成する段階と、上記基体領域の境界内に第
    1の導電型のソース領域を拡散して上記ウェハの表面か
    ら所定の深さに沈み、上記基体/ドレン接合から離れて
    そのウエハ表面の上記基体領域内にチャンネル領域を限
    定するソース/基体pn接合を形成する段階と、上記ウ
    ェハ表面に上記所定の深さの上記ソース/基体接合に接
    触するアルミニウム層を形成して、装置の動作中に上記
    ソース/基体pn接合が順バイアスされるのを防ぐよう
    にする段階とを含むIGFETの製造方法。
JP60214398A 1984-09-27 1985-09-26 Igfetの製造方法 Pending JPS6184867A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US65510984A 1984-09-27 1984-09-27
US655109 1996-05-29

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JPS6184867A true JPS6184867A (ja) 1986-04-30

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FR (1) FR2570880A1 (ja)
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