JPS621267B2 - - Google Patents

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JPS621267B2
JPS621267B2 JP54164988A JP16498879A JPS621267B2 JP S621267 B2 JPS621267 B2 JP S621267B2 JP 54164988 A JP54164988 A JP 54164988A JP 16498879 A JP16498879 A JP 16498879A JP S621267 B2 JPS621267 B2 JP S621267B2
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JP
Japan
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groove
mask pattern
oxidation
layer
film
Prior art date
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Application number
JP54164988A
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English (en)
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JPS5687367A (en
Inventor
Takashi Matsumoto
Kunihiko Wada
Tsutomu Ogawa
Nobuo Sasaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5687367A publication Critical patent/JPS5687367A/ja
Publication of JPS621267B2 publication Critical patent/JPS621267B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H10D62/13Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
    • H10D62/149Source or drain regions of field-effect devices
    • H10D62/151Source or drain regions of field-effect devices of IGFETs 

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、詳しく
はV溝形状の動作領域を有する半導体装置に於
て、V溝周辺部に狭い幅の不純物導入領域が配設
せしめられる半導体装置の製造方法に関するもの
である。
電界効果型半導体装置の一つであるV−
MOSFETは、例えばN型シリコン基板上に、例
えばエピタキシヤル成長法等によつて形成された
P型層(及び該P型層上に形成されたP-型層)
更に該P型層(P-型層)上に形成されたN型領
域(層)が基体とされ、該N型領域からP型層
(P-型層)を貫通してN型基板に至る深さのV字
状溝を有する。そして該V字状溝内表面に絶縁膜
を介してゲート電極が配設され、前記N型基板を
ソース(又はドレイン)、N型領域をドレイン
(又はソース)として構成され、前記絶縁膜下の
P型層(P-型層)をチヤネル領域として動作す
る。
論理回路及びメモリー等の半導体集積回路装置
に於ては、演算速度の向上、トランジスタの専有
面積と性能の比率の向上、或るいは集積度の向上
等をはかるために前記VMOSFETが用いられ
る。そしてこのVMOSFETが上記性能を充分に
満足せしめるためには、例えば共通ソース型
VMOSFETに於てはV溝開口部の全周辺部にド
レイン層が形成されていることが好ましいが、こ
のドレイン層の幅は必らずしも広い幅である必要
はない。
然しながら従来のV−MOSFETの製造方法に
於ては、まず〔110〕面を有するN+型シリコン
(Si)基板1上に、エピタキシヤル成長等の方法
によりP型シリコン層2及びその上層のP-型シ
リコン層3からなる動作層が形成されてなるシリ
コン基板を準備し、前記P-型Si層3に窒化シリ
コン(Si3N4)膜(図示せず)をマスクとしてイオ
ン注入法及び選択酸化膜によりチヤンネル・カツ
ト層4及び素子分離絶縁層5を形成する。
次いで第1図bに示すように素子分離絶縁層5
で規定されたトランジスタ形成領域6内に露出し
ているP-型Si層3のV溝形成領域7を、再び窒
化シリコン膜なるV溝整合パターン7′で覆つて
後、該P-型Si層3にN型不純物を導入し、次い
で該基板を熱酸化してP-型Si層3にN+型ドレイ
ン領域(層)8及びその表面の二酸化シリコン
(SiO2)膜9を形成させる。
次いで前記V溝形成領域7のV溝整合パターン
7を除去し、該基板を水酸化カリウム(KOH)
等のアルカリ水溶液からなるシリコンの異方性エ
ツチング液で処理し、第1図cに示すように前記
V溝形成領域7にP-型Si層3及びP型Si層2を貫
いてソース層であるN+型基板1に達するシリコ
ン単結晶〔111〕面に囲まれたV溝10を形成す
る。
次いで、第1図dに示すように前記V溝10の
内面に熱酸化により二酸化シリコン(SiO2)より
なるゲート絶縁膜11を形成させて後、該ゲート
絶縁膜11上に例えばポリシリコン等からなるゲ
ート電極12を形成させるという工程からなる方
法がとられていた。
なお、当該NチヤンネルV−MOSFETのソー
ス電極はN+型基板1下面全面に形成され(図示
せず)、ドレイン電極はドレイン領域8を覆う
SiO2膜9に選択的に窓開きがなされて金属の被
着、パターニングが行なわれて形成される(図示
せず)。
このような方法にあつては、フオトマスクの位
置合わせ精度の関係から、ドレイン領域の寸法を
V溝の開口部の全周囲に4〜5〔μm〕以上の余
裕を取つて形成せしめねばならなかつた。従つて
例えばV溝開口部の幅が10〔μm〕程度のVMOS
トランジスタに於てはドレイン層の幅は20〔μ
m〕程度の寸法になり、前記半導体集積回路等に
於いてその集積度向上が妨げられるという問題が
あつた。
本発明は上記問題点に鑑みV溝開口部の周辺に
形成せしめる不純物導入層の幅を極めて狭く抑え
ることができるV溝形状の動作領域を有する半導
体装置の製造方法を提供するものである。
即ち本発明はV溝形状の動作領域を有する半導
体装置の製造方法に於て、半導体基板上に第1の
耐酸化膜によりV溝マスクパターン及び電極窓マ
スクパターンを形成する工程、次いで該V溝マス
クパターン及び電極窓マスクパターン上に耐酸化
膜とはエツチング液を異にする絶縁層を被着する
工程、次いで該基板上に第2の耐酸化膜を被着す
る工程、次に該第2の耐酸化膜を選択的に形成し
て、前記V溝マスクパターン及び電極窓マスクパ
ターンを含む基板上に素子領域整合パターンを形
成する工程、次いで該基板上に前記素子領域整合
パターンを用いて素子分離絶縁層を形成する工
程、次いで前記第2の耐酸化膜のエツチング除去
を行い、此の際同時に前記V溝マスクパターンの
第1の耐酸化膜をサイドエツチしてV溝整合パタ
ーンとする工程、次いで第1の耐酸化膜上の前記
絶縁層を除去して第1の耐酸化膜からなるV溝整
合パターン及び電極窓マスクパターンを表出せし
める工程、次いで半導体基板表面に選択的に不純
物の導入を行う工程、次いで前記第1の耐酸化膜
を除去して少なくともV溝の形成を行う工程を有
することを特徴する。
以下本発明を図示実施例により詳細に説明す
る。
即ち第2図a乃至hは本発明の方法をVMOSト
ランジスタの製造に適用する際の一実施例の工程
説明用断面図で第3図はV溝マスクパターン素子
領域整合パターン及びV溝開口部形状の関係を示
す上面模式図である。
本発明の方法を用いて共通ソース方式のNチヤ
ネルMOSFETを形成するに際しては、先ず第2
図aに示すようにN+シリコン(Si)基板1上に
エピタキシヤル成長等の方法によりP+型Si層2
及びP-型Si層3,を順次形成せしめた後、熱酸
化によりP-型Si層3上に約500〔Å〕程度の第1
の二酸化シリコン(SiO2)膜4を形成し、更にそ
の上にCVD等の方法により約1000〔Å〕程度の
厚さの第1の窒化シリコン(Si3N4)膜5を堆積さ
せる。
次いでフオトリソグラフイにより該第1の
Si3N4膜5を選択的に除去して後、CVD等の方法
により500〜1000〔Å〕程度の厚さの絶縁膜例え
ば第2のSiO2膜を被着せしめ第2図bに示すよ
うに前記第1のSiO2膜4上に表面に第2のSiO2
膜6を有する第1のSi3N4膜5からなるV溝マス
クパターン7及び電極窓マスクパターン8を形成
する。なお第3図に示すように上記V溝マスクパ
ターン7は例えば幅10〔μm〕を有する斜めの点
線を附した素子領域整合パターン即ちドレイン形
成領域整合パターン9の三辺方向で約1〜2〔μ
m〕程度はさみ出した約14〔μm〕程度の一辺を
有する正方形に形成せしめられ、又電極窓マスク
パターン8はドレイン形成領域9の幅内に含まれ
る例えば5〔μm〕程度の一辺を有する正方形に
形成せしめられる。
次に該基板上にCVD法等により約1000〔Å〕
程度の耐酸化性を有する第2のSi3N4膜10を堆
積して後フオトリソグラフイにより選択エツチン
グを行い、第2図cに示すように前記V溝マスク
パターン7及び電極窓マスクパターン8を含む基
板上に第2のSi3N4膜10からなる素子領域整合
パターン即ちドレイン形成領域整合パターン9を
形成せしめる。なお該素子領域整合パターン即ち
ドレイン領域整合パターン9と前記V溝マスクパ
ターン7及び電極窓マスクパターン8の大きさ及
び位置の関係は第3図の通りである。
次に前記第2のSi3N4膜のフオトリソグラフイ
の際に形成した素子領域整合パターン9上のフオ
トレジスト層11をそのままにして該基板を全面
エツチングして前記V溝マスクパターン7の素子
領域整合パターン9からはみ出している部分の第
2のSiO2膜6を除去して後該基板を例えば熱燐
酸(H3PO4)等で処理して前記V溝マスクパター
ンのはみ出し部の第1のSi3N4膜5を除去し、続
いて該基板を再びHF系の液でエツチングし、フ
オトレジスト層を除去して第2図dに示すように
電極窓マスクパターン8を内部に包含し、V溝マ
スクパターン7と三方向の端面がそろつている素
子領域整合パターン9を有し、該素子領域整合パ
ターン9に覆われていないP-型Si層3が露出し
た基板を形成せしめる。
次に該基板面に硼素B等のP型不純物イオン注
入法等により導入して後、該基板をウエツト酸素
(O2)中等で加熱して、耐酸化膜のSi3N4膜からな
る素子領域整合パターンに覆われていないP-
Si層3にP+チヤネル・カツト層12及びSiO2
らなる絶縁分離層13を形成させる。
次に該基板を熱H3PO4等で処理して、第2図f
に示すように第2のSi3N4膜10からなる素子領
域整合パターン即ちドレイン形成領域整合パター
ン9をエツチング除去し、此の際同時に該パター
ンの下層にあるV溝マスクパターン7の三方向の
端面に露出している第1のSi3N4膜5を0.5〜1
〔μm〕程度サンドエツチしてV溝整合パターン
14を形成せしめる。なお第3図に示すように斜
線を附した該被サイドエツチ領域15はその三辺
方向で前記ドレイン形成領域整合パターン9の周
縁部との間に例えば0.5〜1〔μm〕の幅で形成
される。又電極窓マスクパターン8は前記第2の
SiO2膜6で覆われているので変形しない。
次に該基板をHF系の液により処理して、V溝
整合パターン14及び電極マスクパターン8表面
の第2のSiO2膜6と、前記V溝整合パターン1
4及び電極マスクパターン8に覆われていない素
子領域の第2のSiO2膜6及び第1のSiO2膜4を
除去して後、該基板面にイオン注入或るいは熱拡
散等の方法により砒素(As)等のN型不純物を
導入する。然る後熱酸化を行つて第2図gに示す
ようにV溝整合パターン14の周辺部の前記被サ
イドエツチ領域15に狭い幅で露出せしめられて
いるP-型Si層3を含むドレイン形成領域(第3
図9′)に、例えば約2000〜3000〔Å〕程度の
N+Si層からなるドレイン層16及び16′とその
上層に約5000〔Å〕程度の厚いSiO2膜17を形
成せしめる。
次いで該基板を熱H3PO4等により処理して基板
上の第1のSi3N4膜5により形成されているV溝
整合パターン14及び電極窓マスクパターン8を
除去して後第2図hに示すように前記電極窓マス
クパターンによつて形成された電極形成領域18
上をフオトレジスト層11で覆つて後、前記V溝
整合パターンによつて形成されたV溝形成領域1
9上の第1のSiO2層をHF系の液で除去して後、
水酸化カリウム(KOH)等のアルカリ水溶液か
らなる異方性エツチング液を用いて上記V溝形成
領域19にN+型基板1に達するV溝20を形成
せしめる。このようにして形成させた例えば一辺
が約10〔μm〕の正方形の開口部を有するV溝2
0に於ては前記のように開口部の三辺方向の周辺
部には0.5〜1〔μm〕程度の極めて狭い幅のド
レイン層16′を形成せしめることができる。
そして該V溝形成を完了せしめた後該基板上の
フオトレジスト層を除去し、該基板をHF系の液
で全面エツチングして電極形成領域の第1の
SiO2膜及びV溝エツチングの際のオーバーハン
グにより生じたV溝開口部周縁部のSiO2膜の突
起を除去して後通常行われる方法によりV溝内へ
のゲートSiO2膜の形成、ポリシリコン・ゲート
の形成、ドレイン電極形領域N+型コンタクト層
の成形及び同時にポリシリコンゲートへのN型不
純物の導入、アルミニウム(Al)等からなる金
属配線層の形成等を行つて共通ソース方式のNチ
ヤネルV−MOSを形成せしめる(図示せず)。
上記実施例に於ては本発明をNチヤネルMOS
トランジスタの製造に適用する場合について説明
したが、本発明の方法はPチヤネルMOSトラン
ジスタの製造にも適用することができる。
以上説明したように本発明の方法によればV−
MOSFETを形成せしめる際に、V溝形成用マス
クパターンのサイド・エツチング及びこれに続く
不純物の導入によりドレイン層はV溝開口部周辺
に極めて狭い幅で形成せしめることができる。し
たがつて、V−MOSFETの形成領域を小さく抑
えることができ、高速論理回路、メモリー等の半
導体集積回路の集積度向上に対して極めて有効で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図a乃至dは従来の製造方法を示す工程断
面図、第2図a乃至hは本発明の一実施例の工程
説明用断面図、第3図はV溝マスクパターン、素
子領域整合パターン及びV溝開口部形状の関係を
示す上面図である。 第2図及び第3図に於て、1はN+シリコン基
板、2はP+シリコン層、3はP-シリコン層、4
は第1の二酸化シリコン膜、5は第1の窒化シリ
コン膜、6は第2の二酸化シリコン膜、7はV溝
マスクパターン、8は電極マスクパターン、9は
素子領域整合パターン即ちドレイン領域整合パタ
ーン、9′はドレイン形成領域、10は第2の窒
化シリコン膜、11はフオトレジスト層、12は
P+チヤネルカツト層、13は絶縁分離層、14
はV溝整合パターン、15はサイドエツチ領域、
16はドレイン層、16′は狭い幅のドレイン
層、17は二酸化シリコン膜、18は電極形成領
域、19はV溝形成領域、20はV溝。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板上に第1の耐酸化膜によりV溝マ
    スクパターン及び電極窓マスクパターンを形成す
    る工程、次いで該V溝マスクパターン及び電極窓
    マスクパターン上に耐酸化膜とはエツチング液を
    異にする絶縁層を被着する工程、次いて該基板上
    に第2の耐酸化膜を被着する工程、次に該第2の
    耐酸化膜を選択的に形成して、前記V溝マスクパ
    ターン及び電極窓マスクパターンを含む基板上に
    素子領域整合パターンを形成する工程、次いで該
    基板上に前記素子領域整合パターンを用いて素子
    分離絶縁層を形成する工程、次いで前記第2の耐
    酸化膜をエツチング除去するとともに前記V溝マ
    スクパターンの第1の耐酸化膜をサイドエツチし
    てV溝整合パターンとする工程、次いで第1の耐
    酸化膜上の前記絶縁層を除去して第1の耐酸化膜
    からなるV溝整合パターン及び電極窓マスクパタ
    ーンを表出せしめる工程、次いで半導体基板表面
    に、選択的に不純物の導入を行う工程、次いで前
    記第1の耐酸化膜を除去して少なくともV溝の形
    成を行う工程を有することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
JP16498879A 1979-12-19 1979-12-19 Manufacture of semiconductor device Granted JPS5687367A (en)

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