JPS6218766A - 縦形半導体装置の製造方法 - Google Patents

縦形半導体装置の製造方法

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JPS6218766A
JPS6218766A JP60157818A JP15781885A JPS6218766A JP S6218766 A JPS6218766 A JP S6218766A JP 60157818 A JP60157818 A JP 60157818A JP 15781885 A JP15781885 A JP 15781885A JP S6218766 A JPS6218766 A JP S6218766A
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JP
Japan
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film
semiconductor
mask
mask material
psg
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JP60157818A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Sasaki
芳高 佐々木
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TDK Corp
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TDK Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/028Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/0291Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs of vertical DMOS [VDMOS] FETs

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】 産業上の利用分野 本発明は、縦形半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
従来の技術 縦形半導体装置のうち、特にMOS  FET(絶縁ダ
ート型電界効果トランジスタ)は低耐圧、低電力用デバ
イスとして良く知られていたが、最近では高耐圧、大電
力設計が可能となり、現在ではパワーデバイスとしても
使用されるようになった。
次に、従来の高耐圧ノ々ワーMO5FETとして知られ
ているD S A (D目ずusltlon Satず
一^11gnment) [造のFET(以下D−MQ
S  FETと称する)の製造方法について第3図を)
照して説明する。
まず、n千生導体基板1上にn型半導体層2を形成し、
選択的にP土層8を形成し、その表面にダート酸化g5
aを例えば7000にの厚みに形成する(第3図(A)
)。続いて?−)電極となる多結晶シリコンノ!ターン
6aを例えば乙000人の厚さで形成しパターンが形成
されていない部分を開口窓として、ここに−鷹不純物、
例えば♂ロンをイオンインシラし拡散処理を行うことに
より開・口部の下方にν里半導体層4を形成する。この
フ盟半導体層4がチャンネル領域となる部分である。(
第3図(B))。次に、前記開口部の中間部に7オトプ
ロセスによりレジストミツを形成し、これら多結晶シリ
コンノぐターン6aとレジスト膜フが形成されていない
部分の酸化1i5aをエツチングにより除去する(第3
図(C))。次に、イオンインシラによりn十型不純物
、例えばリン又は砒素を形成した後拡散を行うと、p型
チャンネル領域上にn十型半導体層8が形成される。そ
の後、前記マスクツ量ターンを除去することによって第
3図(D)の構造が得られる。その後CVD法にてPS
G膜5Cを例えば5900人の厚さで形成する(第3図
(E))。次に、前記p十型ンース領域上の部分を異方
性のエツチングを行うことにより酸化膜5a及びPSG
膜Scを除去して開口部な形成する。その後、アルミ電
極9を形成して第3図(F)のごとき構造を得る。
発明が解決しようとする問題点 前述したように、従来の縦形半導体装置においては、同
一開口部を用いてチャンネル領域の拡散とソース領域の
拡散を行っているため、次のような問題があった。すな
わち、拡散のスピーrは、縦方向拡散よりも横方向拡散
の方が遅く、また、通常拡散は横方向に行くにしたがっ
て濃度が低くなってくる。チャンネル長が狭くなりすぎ
てソース・ドレイン間の耐圧が充分でなくなったり、チ
ャンネル長がなくなってしまってソース、Pレイン間の
耐圧が零になってしまうのを訪ぐため、また、チャンネ
ル領域の濃度変化による影Jを少なくするため、従来で
は、チャンネル4を深く例えば+−Sμ虱に作り、ンー
ス頌域眉を/μ扉と狭く形成していた。このよ5にチャ
ンネル幅゛を狭くできないということは、相互コンダク
タンス9mを大きくとれないということになり、gmを
大きくとれないのでオン抵抗を低くできないこととスイ
ッチングスピードを向上できないという大きな問題点に
つながる。また、従来ではチャンネル拡赦ノΔは主にイ
オン注入後の拡散処理によっているため中心付近に比べ
て拡散層の先端部の濃度が低くなってしまっている。こ
の種半導体装置のしきい値fiFEVrhはチャンネル
領域で一番高い濃度の所で決まる。チャンネル拡散層内
に形成されるソース領域、例えば、ソースn十型半導体
層がそのチャネル拡散、1の中心から先端部の方へどの
範囲まで拡散形成されるかによって、チャンネル領域で
の一番高い濃度の値が異なってくる。ところが、ソース
n十型半導体層は、前述したように浅い拡散であるため
、その拡散範囲がバラツキやすい。
従って、このようなソースn十型半導体1磯の拡散の不
均一性によって、最終的に形成されるチャンネル領域の
最高濃度値が異なってしまい、しきい値電圧vthのバ
ラツキを生じてしまっていた。
本発明の目的は、前述したような従来の問題点を解消し
た縦形半導体装置の製造方法を提供することである。
問題点を解決するための手段 本発明による縦形半4本装置の製造方法は、第14成型
の半導体基体の主面上に第1絶縁膜を形成する工程と、
該第1絶縁漠の上に半導体膜又は4電体膜を形成する工
程と、該半導体膜又は4−TIE体ヌ上にマスク材を形
成する工程と、該マスク材を74’ターニングする工程
と、前記パターニングされたマスク材をエツチングマス
クとして前記半導体膜又は4′一体膜をエッチングする
ことによりΔターニンクスる工程と、前記Δターニング
されたマスク材をインプランテーションマスクとして前
記第1絶縁膜を通して前記半導体基体へ第2導電盟の不
純物をイオン注入する工程と、前記マスク材を遺灰的に
エツチングしてそのマスク材のパターンエツジを後退さ
せて前記半導体膜又は導電体膜のパターンエツジ部を露
出させる工程と、前記マスク材をインプランテーション
マスクとして前記半導体λ又は導電体膜の露出されたt
J?ターンエツジ部及び第1范a膜を通して第244型
の不純物を前記半導体基体へイオン注入して薦コ導を屓
の第1半導体層を形成する工程と、前記マスク材を除去
する工程と、前記第7絶縁膜を通して前記第1半導体、
・−へ遺灰的に第7導電型の不純物をイオン注入して前
記半導体膜又は導電体膜の露出された4タ一ンエツジ部
の一部分の下に重なるように厖びる第7導電型の第2半
導本jコを形成する工程と、前記半導体膜又は導電体膜
上に第ツ絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜に少
なくとも前記第2半導体層に達する開口部を形成する工
程と、前記開口部を通して前記第2半導体層に接し前記
第2P、縁膜を介して(」1記半導体膜又は半導体膜上
に延びる金属電極膜を形成する工程とを含む。
実施例 次に、添付図面の第1図及び第2図に基づいて本発明の
実施例について本発明をより詳細に説明する。
第1図囚から()Iは、本発明の一実施例としてのD 
S A −M OS  F E Tの製造工程の各状態
を示す砥4#Ifr面図である。
まず、本)A明の製造方法によれば、第1図(〜に示す
よ5に、高濃度n十型半導体基板1上に、これよりも低
濃度で、例えば、比抵抗がg〜/2Ωαで厚さが23〜
30μm程のn型エピタキシャル;Q 2を成長させた
後、例えば、厚さgoon程度の厚さのダート用絶縁膜
である酸化fi5aを表面に形成する。
次に、この上にy−ト電極用多結品シリコン膜6aを約
3000〜’I 00 (7A程度の厚さに形成し、胱
いて、CVD法にて、高濃度リンがドープされているP
SG膜5bを約600θA厚に形成し、厚さ約/μ諷程
度のフォトレジスト膜を用いて選択的に前記PSG膜5
bとダート多結晶シリコンJ5mを等方的にエツチング
し、該エツチング部がオーバーハング状に形成されるよ
うにする。
続いて、7オトレジスNR)aを使ってpfiの不純#
8aをイオン注入した状態を第1図(B)に示している
次に、第1図(C)に示すように、例えば、7%フッ酸
等でPSG設5bだげ選択的にリバースエツチングし、
パターンエツジを後退させて、多結晶シリコンg6mの
パターンエツジ部6 alヲ、8に出すせる。
その後、第1図(D)に示すように、フォトレゾスト膜
?aを除去後、Δターンエツジが後退したPSG膜5b
をマスクに、例えばB+ イオンをドーズ量3×/θ1
5cI!L−2、加速エネルギー730〜200 K@
VでPSG膜Isbのパターンエツジを後退させた時露
出した多結晶シリコン膜6aのエツジ部6 al  及
び酸化膜5aを通過させるようにしてpfi不純物4a
をイオン注入する。この時、PSG膜5bがインプラン
テーションマスクなるため、PSG膜5bの直下のn型
半導体基体z中へはp型不純物4aは注入されない。p
型不純物4aは、多結晶シリコン膜6aの露出したエツ
ジ部6 al  と酸化膜5aを通してn型半導体2へ
注入され、そこに、p型のチャンネル領域となるp捜半
導体層4bが基体2の主面に沿5方向にて濃度勾配なく
形成される。すなわち、PSG膜Sbを選択的にエツチ
ングした後、熱処理を施すことによって、チャネル領域
形成予定部のpm半導体層4bが形成される。この状態
を第1図(E)に示している。
その後、第1図(F)に示すように、酸素ガス雰囲気に
て熱処理を施し、酸化膜5Cを形成し、選択的にフォト
レジスト・9ターン?bを形成し、そして、フォトレジ
ストツクターン7bをマスクに選択的に1例えば、リン
あるいはヒ素等の高濃度、n+型不純物8aをイオン注
入する。
その後、第1図(Qに示すように、フオトレソス)膜7
bを除去後、CVO法にて形成したPSGl[5膜を約
5oooA厚に形成し、パッシベーション膜とし、熱処
理を施して、ソーモロ十型半導体)H8を形成する。
最後に、第1図(Fgに示すように、再度フォトエツチ
ング技術にてコンタクトホールを開口した後、金属電極
膜のうち、例えば、M膜9を約3μm程度、選択的に形
成することによって、列えば、ソース、ドレイン間耐圧
■oss中250〜3sov程度のDSA−MOS  
FETを完成する。第2図は、第7図(四の平面図であ
る。
尚、前述の実施例では、フォトレゾスト膜7aをマスク
に多結晶シリコン膜6aを等方的にエツチングしたので
あるが、本発明は、これに限らず、フォトレゾスト膜〕
aをマスクに多結晶シリコン膜6−を異方的にエツチン
グしてもよい。また、前述の実iJ匁例では、不純物8
aをイオン注入した後にPSG膜5bをリバースエツチ
ングしたのであるが、本発明は、これに限らず、PSG
膜5bをリバースエツチングした後に、不純物3aをイ
オン注入してもよい。
発明の効果 本発明による縦形半導体装置のA遣方法によれば、チャ
ンネル領域4bが主として多結晶シリコン膜6aの露出
したエツジ部6 al  及び酸化膜5aを通してのイ
オンインプランテーショ/によって主として形成される
ので、半導体基体2の主面に沿う方向の]度を一定なも
のとすることができる。従って、ソース領域8の形成と
は無1係に、チャンネル領域4bの長さを可能な限り小
さく作ることができ、相互コンダクタンスgmを太キ(
でき、オン抵抗を低(でき、スイッチングスピードを上
げることができる。また、チャンネル領域4b17Df
i度が一定であるので、ソース領域8の拡散の不均一性
によっても、チャンネル領域4bでの最高濃度値が変わ
ることはないので、しきい値電% vtllのバラツキ
が生じることもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としてのDSA−MOS  
FETの製造工程の各状態を示す概略断面図、第2囚は
、第1図()Oの平面図、第3図は従来のOS^−MO
S  FETの製造工程の各状態を示す概略断面図であ
る。 l・・・・n十皇半4体基板、2・・・・n型エピタキ
シャル/i、4a・・・・p型不純物、4b・・・・・
p型半4体層、5 a、  5 c・・・−酸化膜、5
 b、  5 d、、、。 PSG膜、6a・・・・多結晶シリコン膜、6 al・
、。 露出したエツジ部、?a、7b・・・・フォトレジスト
膜、8・・・・ンースn十型半導体層、9・・・金属シ
極膜。 第3図 4      t  41

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基体の主面上に第1絶縁膜を
    形成する工程と、該第1絶縁膜の上に半導体膜又は導電
    体膜を形成する工程と、該半導体膜又は導電体膜上にマ
    スク材を形成する工程と、該マスク材をパターニングす
    る工程と、前記パターニングされたマスク材をエッチン
    グマスクとして前記半導体膜又は導電体膜をエッチング
    することによりパターニングする工程と、前記パターニ
    ングされたマスク材をインプランテーションマスクとし
    て前記第1絶縁膜を通して前記半導体基体へ第2導電型
    の不純物をイオン注入する工程と、前記マスク材を選択
    的にエッチングしてそのマスク材のパターンエッジを後
    退させて前記半導体膜又は導電体膜のパターンエッジ部
    を露出させる工程と、前記マスク材をインプランテーシ
    ョンマスクとして前記半導体膜又は導電体膜の露出され
    たパターンエッジ部及び第1絶縁膜を通して第2導電型
    の不純物を前記半導体基体へイオン注入して第2導電型
    の第1半導体層を形成する工程と、前記マスク材を除去
    する工程と、前記第1絶縁膜を通して前記第1半導体層
    へ選択的に第1導電型の不純物をイオン注入して前記半
    導体膜又は導電体膜の露出されたパターンエッジ部の一
    部分の下に重なるように延びる第1導電型の第2半導体
    層を形成する工程と、前記半導体膜又は導電体膜上に第
    2絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜に少なくと
    も前記第2半導体層に達する開口部を形成する工程と、
    前記開口部を通して前記第2半導体層に接し前記第2絶
    縁膜を介して前記半導体膜又は導電体膜上に延びる金属
    電極膜を形成する工程とを含むことを特徴とする縦形半
    導体装置の製造方法。
  2. (2)前記マスク材は、PSG膜と該PSG膜の上に形
    成したフォトレジスト膜とからなり、前記マスク材をパ
    ターニングする前記工程は、前記フォトレジスト膜をエ
    ッチングによつてパターニングすることを含み、前記半
    導体膜又は導電体膜をパターニングする前記工程は、前
    記パターニングされたフォトレジスト膜をエッチングマ
    スクとして前記PSG膜及び前記半導体膜又は導電体膜
    をエッチングすることによつて行なわれる特許請求の範
    囲第(1)項記載の縦形半導体装置の製造方法。
  3. (3)前記PSG膜及び前記半導体膜又は導電体膜の前
    記エッチングは、等方的になされる特許請求の範囲第(
    2)項記載の縦形半導体装置の製造方法。
  4. (4)前記PSG膜及び前記半導体膜又は導電体膜の前
    記エッチングは、異方的になされる特許請求の範囲第(
    2)項記載の縦形半導体装置の製造方法。
  5. (5)前記パターニングされたマスク材をインプランテ
    ーションマスクとして前記第1絶縁膜を通して前記半導
    体基体へ第2導電型の不純物をイオン注入する前記工程
    は、前記PSG膜を選択的にエッチングしてそのPSG
    膜のパターンエッジを後退させて前記半導体膜又は導電
    体膜のパターンエッジ部を露出させる前に、前記パター
    ニングされたフォトレジスト膜をインプランテーション
    マスクとして行なわれる特許請求の範囲第(2)項又は
    第(3)項又は第(4)項記載の縦形半導体装置の製造
    方法。
  6. (6)前記パターンニングされたマスク材をインプラン
    テーションマスクとして前記第1絶縁膜を通して前記半
    導体基体へ第2導電型の不純物をイオン注入する前記工
    程は、前記PSG膜を選択的にエッチングしてそのPS
    G膜のパターンエッジを後退させて前記半導体膜又は導
    電体膜のパターンエッジ部を露出させた後に、前記パタ
    ーニングされたフォトレジスト膜をインプランテーショ
    ンマスクとして行なわれる特許請求の範囲第(2)項又
    は第(3)項又は第(4)項記載の縦形半導体装置の製
    造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006173523A (ja) * 2004-12-20 2006-06-29 Nissan Motor Co Ltd 半導体装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006173523A (ja) * 2004-12-20 2006-06-29 Nissan Motor Co Ltd 半導体装置の製造方法

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