JPS6346992B2 - - Google Patents
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- JPS6346992B2 JPS6346992B2 JP55104522A JP10452280A JPS6346992B2 JP S6346992 B2 JPS6346992 B2 JP S6346992B2 JP 55104522 A JP55104522 A JP 55104522A JP 10452280 A JP10452280 A JP 10452280A JP S6346992 B2 JPS6346992 B2 JP S6346992B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はオフセツトゲート構造を持つ絶縁ゲー
ト形電界効果トランジスタの製造方法に関する。
本明細書では簡単のため、オフセツトゲートを
OG(offset Gate)、絶縁ゲート形電界効果トラン
ジスタをIGFET、(Insulated Gate Field Effect
Transistor)、オフセツトゲート構造のIGFETを
OG−IGFETと呼ぶ。OGのない通常のIGFETは
バイポーラ形のトランジスタに比べて、素子寸法
が小さい、入力インピーダンスが高い、製造方法
が簡単である、等の優れた特徴があるため、デジ
タルあるいはアナログ等各種の集積回路に広く応
用されている。集積度を増し、大規模集積回路を
実現させるためには、さらに微細化したIGFET、
所謂、HMOSを使用する必要がある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing an insulated gate field effect transistor having an offset gate structure.
In this specification, the offset gate is used for simplicity.
OG (offset gate), insulated gate field effect transistor is called IGFET, (Insulated Gate Field Effect
Transistor), IGFET with offset gate structure
It is called OG-IGFET. Regular IGFETs without OG have superior characteristics compared to bipolar transistors, such as smaller element size, higher input impedance, and simpler manufacturing methods, so they are suitable for various integrated circuits such as digital or analog. Widely applied. In order to increase the degree of integration and realize large-scale integrated circuits, further miniaturized IGFETs,
It is necessary to use a so-called HMOS.
しかし該HMOS−IGFETのドレインとソース
間の破壊電圧、即ち、耐圧は高々10V前後であ
る。またIGFETはデイスプレイ装置用駆動回路
や高耐圧スイツチング回路等、高耐圧素子への応
用も考えられるが、従来の構造ではその耐圧は
高々数十V前後である。従つて、これら大規模集
積回路用の微細化IGFETやデイスプレイ装置用
IGFETの高耐圧化が近年特に要望されるように
なつてきた。周知のようにDSA(Diffusion Self
−alignment)構造のIGFETあるいは第1図に示
したOG−IGFET等が開発され、素子の耐圧は飛
躍的に向上してきた。 However, the breakdown voltage between the drain and source of the HMOS-IGFET, ie, the breakdown voltage, is around 10V at most. IGFETs can also be applied to high voltage elements such as drive circuits for display devices and high voltage switching circuits, but with conventional structures, the voltage resistance is around several tens of volts at most. Therefore, miniaturized IGFETs for these large-scale integrated circuits and display devices
In recent years, there has been a particular demand for higher voltage resistance of IGFETs. As is well known, DSA (Diffusion Self
-alignment) structure or the OG-IGFET shown in Figure 1 have been developed, and the withstand voltage of the device has improved dramatically.
第1図において、1は不純物濃度の低い半導体
基板、2および3はそれぞれ該半導体基板1と異
なる導電形で高い不純物濃度のドレイン領域およ
びソース領域である。 In FIG. 1, 1 is a semiconductor substrate with a low impurity concentration, and 2 and 3 are a drain region and a source region, respectively, which have a conductivity type different from that of the semiconductor substrate 1 and have a high impurity concentration.
4はゲート絶縁膜、5はゲートであり、ゲート
電圧を変えることにより、該ゲート直下で、該ゲ
ート絶縁膜と該半導体基板との境界近榜のチヤネ
ル領域6が反転層を形成し、その電気伝導が制御
される。該チヤネル領域と該ドレイン領域にそれ
ぞれ接するように、半導体層、即ち、OG領域7
が形成されている。該OG領域は該ドレイン領域
や該ソース領域と同じ導電形であるが、不純物濃
度が異なる(通常低い濃度の)半導体層であり、
そのチヤネル方向への長さを8で示す。9および
10はそれぞれドレインおよびゲート領域の電極
である。ゲート5とソース電極10との間に適当
な大きさのゲート電圧を印加して、チヤネル領域
6に反転層を形成する。ドレイン電極9とソース
電極10との間の電位差、即ち、ドレイン電圧が
小さい場合には、ソース領域3よりチヤネル領域
6に注入された荷電担体はさらにOG領域7に流
入し、ドレイン領域2へと流れ込む。この場合
OG領域7はドレイン領域2と全く同じ機能を果
す。 4 is a gate insulating film, 5 is a gate, and by changing the gate voltage, a channel region 6 directly below the gate and near the boundary between the gate insulating film and the semiconductor substrate forms an inversion layer, and the electric current is Conduction is controlled. A semiconductor layer, that is, an OG region 7, is in contact with the channel region and the drain region, respectively.
is formed. The OG region is a semiconductor layer having the same conductivity type as the drain region and the source region, but having a different impurity concentration (usually a low concentration);
Its length in the channel direction is indicated by 8. 9 and 10 are electrodes of the drain and gate regions, respectively. A gate voltage of an appropriate magnitude is applied between the gate 5 and the source electrode 10 to form an inversion layer in the channel region 6. When the potential difference between the drain electrode 9 and the source electrode 10, that is, the drain voltage is small, the charge carriers injected from the source region 3 into the channel region 6 further flow into the OG region 7 and into the drain region 2. Flow into. in this case
OG region 7 performs exactly the same function as drain region 2.
ドレイン電圧が大きくなると、半導体基板1と
OG領域7との接合から広がる空乏層が該OG領
域7内でピンチオフを起す。このため該OG領域
7ではドレイン領域2およびソース領域3方向に
大きな電圧降下が生じ、チヤネル領域6に加わる
実効的な電圧が下がり、該チヤネル領域の破壊電
圧以下に制限することができる。このため、チヤ
ネル領域6は破壊せず高耐圧化が可能となる。 When the drain voltage increases, the semiconductor substrate 1 and
A depletion layer expanding from the junction with the OG region 7 causes pinch-off within the OG region 7. Therefore, a large voltage drop occurs in the OG region 7 in the direction of the drain region 2 and source region 3, and the effective voltage applied to the channel region 6 decreases, making it possible to limit it to below the breakdown voltage of the channel region. For this reason, the channel region 6 is not destroyed and high voltage resistance can be achieved.
このような構成のOG−IGFETは、見かけ上、
半導体基板1がゲート電極として働き、OG領域
7の電気伝導を利御する接合形電界効果トランジ
スタとチヤネル領域6の部分に形成されている
IGFETが直列に接続した回路、即ち、第2図に
示した回路と等価であると見做せる。 The OG-IGFET with such a configuration appears to be
A semiconductor substrate 1 serves as a gate electrode, and is formed in a junction field effect transistor and a channel region 6 that control electrical conduction in an OG region 7.
It can be regarded as equivalent to a circuit in which IGFETs are connected in series, that is, the circuit shown in FIG.
第2図において、11および12はそれぞれ前
記接合形電界効果トランジスタおよび前記
IGFETで、Mは両トランジスタの接続点を示し
ている。従つて、ドレイン電圧が大きくなると、
接合形電界効果トランジスタ11がピンチオフを
起し、IGFET12に加わる電圧、即ち、M点と
S(ソース)端子間の電圧、はそれ以後、ドレイ
ン電圧、即ち、D(ドレイン)端の電圧の上昇に
対してほぼ一定となる。接合形電界効果トランジ
スタ11のピンチオフ電圧を適当に選べば、
IGFET12に加わる電圧を該IGFET12の破壊
電圧以下に選ぶことができる。これはドレイン電
圧の増加を接合形電界効果トランジスタ11が吸
収することによるもので、OG−IGFETの高耐圧
化が可能となる。 In FIG. 2, 11 and 12 are the junction field effect transistor and the junction field effect transistor, respectively.
In the IGFET, M indicates the connection point between both transistors. Therefore, as the drain voltage increases,
The junction field effect transistor 11 causes a pinch-off, and the voltage applied to the IGFET 12, that is, the voltage between the M point and the S (source) terminal, increases as the drain voltage, that is, the voltage at the D (drain) terminal, increases. It remains almost constant. If the pinch-off voltage of the junction field effect transistor 11 is appropriately selected,
The voltage applied to the IGFET 12 can be selected to be below the breakdown voltage of the IGFET 12. This is because the junction field effect transistor 11 absorbs the increase in drain voltage, and it becomes possible to increase the breakdown voltage of the OG-IGFET.
OG領域7(第1図)、即ち、接合形電界効果
トランジスタ11(第2図)に流れる電流は、該
OG領域7がピンチオフを起しているか否かにか
かわらず、OG領域7の不純物量に比例し、OG
領域のチヤネル方向への長さ8に反比例する。従
つて、OG−IGFETの高耐圧化、低オン抵抗化を
達成する目的はもとより、常に所望のデバイス特
性をばらつきなく実現するために、OG領域7の
不純物量やチヤネル方向への長さ8を製造プロセ
スに無関係に一定に保つことが重要である。 The current flowing through the OG region 7 (Fig. 1), that is, the junction field effect transistor 11 (Fig. 2), is
Regardless of whether or not OG region 7 is experiencing pinch-off, it is proportional to the amount of impurities in OG region 7, and OG
It is inversely proportional to the length 8 of the region in the channel direction. Therefore, in addition to achieving high breakdown voltage and low on-resistance of the OG-IGFET, in order to always achieve the desired device characteristics without variation, the amount of impurities in the OG region 7 and the length 8 in the channel direction must be adjusted. It is important to keep it constant regardless of the manufacturing process.
以上第1図、第2図を用いて、チヤネル領域6
とドレイン領域2との間にのみOG領域7を備え
たOG−IGFETを説明した。ゲート5の両側に、
即ち、ゲート5とドレイン領域2との間およびゲ
ート5とソース領域3との間にそれぞれOG領域
を備えたOG−IGFETの等価回路を第3図に示
す。同図において、13はドレイン領域とチヤネ
ル領域間のOG領域に形成される見かけ上の接合
形電界効果トランジスタ、14はチヤネル領域に
形成されるIGFET、15はチヤネル領域とソー
ス領域間のOG領域に形成される見かけ上の接合
形電界効果トランジスタである。該OG−IGFET
は双方向性であるから、その動作、機能は本質的
に第1図あるいは第2図に示したOG−IGFETと
同様であるから、ここではその説明を省略する。 Using FIGS. 1 and 2 above, the channel area 6
An OG-IGFET including the OG region 7 only between the drain region 2 and the drain region 2 has been described. On both sides of gate 5,
That is, FIG. 3 shows an equivalent circuit of an OG-IGFET having OG regions between the gate 5 and the drain region 2 and between the gate 5 and the source region 3, respectively. In the figure, 13 is an apparent junction field effect transistor formed in the OG region between the drain region and the channel region, 14 is the IGFET formed in the channel region, and 15 is the OG region between the channel region and the source region. This is an apparent junction field effect transistor formed. The OG-IGFET
Since it is bidirectional, its operation and function are essentially the same as those of the OG-IGFET shown in FIG. 1 or FIG. 2, so the explanation thereof will be omitted here.
第3図に示したOG−IGFETの従来用いられて
いた製造工程を、半導体基板のチヤネル方向への
断面図第4図aないし第4図eを用いて、説明す
る。第4図aに示したように比較的低濃度の半導
体基板21を準備し、該半導体基板21の表面に
絶縁膜22を形成する。次に第4図bのようにド
レイン領域、OG領域、チヤネル領域、ソース領
域が形成される部分の絶縁膜22を写真食刻技術
により除去した後、露出した半導体基板21の表
面に改めて絶縁膜23を形成する。次に該絶縁膜
23上に高不純物濃度のポリシリコン層等の金属
膜240を形成する。次にゲートおよびゲートバ
スラインとなる部分を残し、写真食刻技術を用
い、該金属膜240を除去すれば、第4図Cのよ
うになる。24は該ゲートで、ゲートバスライン
は図示されていない。次に、半導体基板21と異
なる導電形の不純物を拡散あるいはイオン打ち込
み等で半導体基板21に導入し、半導体層250
をを形成する。該半導体層250の一部が後述す
るOG領域251および252となる。この時、
ゲート24および厚い絶縁膜22が該不純物の選
択マスクとして働く。次いで、ゲート24を含む
半導体基板21の表面に厚い絶縁膜26を形成
し、次に、写真食刻技術を用いて、第4図dに示
すように、ドレイン領域およびゲート領域が形成
される部分の該厚い絶縁膜を除去する。次いで半
導体基板21と異る導電形の高濃度不純物層を該
半導体基板21中に形成し、ドレイン領域27お
よびソース領域28とする。なお該ドレインおよ
びソース領域の不純物濃度はOG領域251およ
び252の不純物濃度に比べ、通常は極めて高
い。ついで、絶縁膜26の除去後、半導体基板2
1の表面に厚い絶縁膜29を第4図eのように形
成し、写真食刻技術により、ドレイン領域27、
ゲート取り出し部(図示しない)、ソース領域2
8を露出する。次に配線用金属膜を蒸着し、再び
写真食刻技術を用いて、ドレイン電極引、ゲート
電極(図示しな)、ソース電極32を形成する。
次いで、図示しないが、さらに保護用絶縁膜を形
成し、次にドレイン電極ゲート電極、ソース電極
が接続されているボンデイングパツドの金属部分
を露出させる。 The conventional manufacturing process of the OG-IGFET shown in FIG. 3 will be explained with reference to FIGS. 4a to 4e, which are cross-sectional views of the semiconductor substrate in the channel direction. As shown in FIG. 4a, a relatively low concentration semiconductor substrate 21 is prepared, and an insulating film 22 is formed on the surface of the semiconductor substrate 21. Next, as shown in FIG. 4b, the portions of the insulating film 22 where the drain region, OG region, channel region, and source region will be formed are removed by photolithography, and then an insulating film is added to the exposed surface of the semiconductor substrate 21. form 23. Next, a metal film 240 such as a polysilicon layer with a high impurity concentration is formed on the insulating film 23. Next, the metal film 240 is removed by photolithography, leaving the portions that will become the gates and gate bus lines, resulting in a structure as shown in FIG. 4C. 24 is the gate, and the gate bus line is not shown. Next, impurities of a conductivity type different from that of the semiconductor substrate 21 are introduced into the semiconductor substrate 21 by diffusion or ion implantation, and the semiconductor layer 250 is
to form. A portion of the semiconductor layer 250 becomes OG regions 251 and 252, which will be described later. At this time,
The gate 24 and the thick insulating film 22 serve as a selective mask for the impurity. Next, a thick insulating film 26 is formed on the surface of the semiconductor substrate 21 including the gate 24, and then, using photolithography, a portion where a drain region and a gate region will be formed is etched as shown in FIG. 4d. The thick insulating film is removed. Next, a high concentration impurity layer of a conductivity type different from that of the semiconductor substrate 21 is formed in the semiconductor substrate 21 to serve as a drain region 27 and a source region 28 . Note that the impurity concentration of the drain and source regions is usually much higher than that of the OG regions 251 and 252. Then, after removing the insulating film 26, the semiconductor substrate 2
A thick insulating film 29 is formed on the surface of the drain region 27, as shown in FIG. 4e, and the drain region 27,
Gate extraction part (not shown), source region 2
Expose 8. Next, a metal film for wiring is deposited, and a drain electrode, a gate electrode (not shown), and a source electrode 32 are formed again using photolithography.
Next, although not shown, a protective insulating film is further formed, and then the metal portion of the bonding pad to which the drain electrode, gate electrode, and source electrode are connected is exposed.
以上、従来の高耐圧化されたOG−IGFETの代
表的な製造工程を述べた。デバイス製造工程中に
生ずるウエハ間あるいはロツト間のデバイス特性
のばらつきを除去することが望ましい。このため
には第1図に示したOG領域7あるいは第4図に
示したOG領域251および252の不純物量や
チヤネル方向への長さを常に一定に保つことが必
要である。該不純物量のばらつきの問題はイオン
打ち込み技術を用いることにより比較的容易に解
決できる。ところが第4図dで示した工程より明
きらかなように、従来の製造方法ではOG領域2
51および525のチヤネル方向への長さはゲー
ト24とドレイン領域27あるいはソース領域2
8の形成するための2つの工程により決定され
る。このため、マスク目合せによる誤差がウエハ
毎に生ずるから、OG領域251および252の
チヤネル方向への長さをウエハ毎に異る値に設定
される。この結果、同一駆動条件のもとでも、従
来の製造方法で作られた該OG−IGFETのドレイ
ン電流、耐圧等諸特性はウエハ毎に異る、という
欠点、即ち、デバイス間のばらつきという重大な
欠点、が生じていた。 The typical manufacturing process for conventional high-voltage OG-IGFETs has been described above. It is desirable to eliminate variations in device characteristics between wafers or between lots that occur during the device manufacturing process. For this purpose, it is necessary to always keep the impurity content and length in the channel direction of the OG region 7 shown in FIG. 1 or the OG regions 251 and 252 shown in FIG. 4 constant. The problem of variations in the amount of impurities can be solved relatively easily by using ion implantation technology. However, as is clear from the process shown in Figure 4d, in the conventional manufacturing method, the OG region 2
The lengths of 51 and 525 in the channel direction are the lengths of gate 24 and drain region 27 or source region 2.
8 is determined by two steps for forming. Therefore, since errors due to mask alignment occur for each wafer, the lengths of the OG regions 251 and 252 in the channel direction are set to different values for each wafer. As a result, even under the same driving conditions, the drain current, breakdown voltage, and other characteristics of the OG-IGFET manufactured using the conventional manufacturing method vary from wafer to wafer, which is a serious disadvantage of device-to-device variation. A shortcoming occurred.
本発明の目的は上記欠点を取り除き、製造条件
に無関係で、かつ、ウエハ間、ロツト間でデバイ
ス特性にばらつきのない高耐圧化されたOG−
IGFETを実現するための製造方法を提供するも
のである。 The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, and to provide a high-voltage OG-3 that is independent of manufacturing conditions and that has consistent device characteristics between wafers and lots.
This provides a manufacturing method for realizing an IGFET.
本発明によれば、ドレイン領域とゲート直下の
チヤネル領域との間、および、該チヤネル領域と
ソース領域との間の半導体基板中に、それぞれ該
ドレイン領域と同一導電形の低濃度不純物半導体
よりなるオフセツトゲート領域を備えた絶縁ゲー
ト電界効果トランジスタにおいて、該ゲートの両
側にそれぞれ該ゲートと同一の金属膜、即ち、第
1の金属膜および第2の金属膜を、該ゲートと同
時に形成し、次いで、該ゲートと第1の金属膜と
の間隙および該ゲートと第2の金属膜との間隙を
絶縁膜や談ゲートと異る金属層等のマスク材料で
カバーした後、該ドレイン領域および該ソース領
域を形成し、次に該マスク材料および該第1およ
び第2の金属膜を順次除した後に、該オフセツト
領域を形成し、該ゲートに対し該オフセツトゲー
ト領域のチヤネル方向への長さを自己整合によつ
て決定することを特徴とする絶縁ゲート形電界効
果トランジスタの製造方法が得られる。 According to the present invention, a low concentration impurity semiconductor of the same conductivity type as the drain region is formed in the semiconductor substrate between the drain region and the channel region directly under the gate, and between the channel region and the source region. In an insulated gate field effect transistor having an offset gate region, metal films identical to the gate, that is, a first metal film and a second metal film, are formed on both sides of the gate at the same time as the gate; Next, after covering the gap between the gate and the first metal film and the gap between the gate and the second metal film with a mask material such as an insulating film or a metal layer different from the gate, the drain region and the second metal film are covered. After forming a source region and then removing the mask material and the first and second metal films in sequence, forming the offset region and adjusting the length of the offset gate region in the channel direction with respect to the gate. There is obtained a method for manufacturing an insulated gate field effect transistor, characterized in that the method is determined by self-alignment.
さらに本発明によればドレイン領域とゲート直
下のチヤネル領域との間の半導体基板中に該ドレ
イン領域と同一導電形の低濃度不純物半導体より
なるオフセツトゲート領域を備えた絶縁ゲート形
電界効果トランジスタにおいて、該ゲートのドレ
イン側に該ゲートと同一の金属膜を該ゲートと同
時に形成し、次いで、該ゲートと該金属膜との間
隙を絶縁膜や該ゲートと異る金属層等のマスク材
料でカバーした後、該ドレイン領域およびソース
領域を形成し、次に該マスク材料および該金属膜
を順次除去した後に、該オフセツト領域を形成
し、該ゲートに対し、該オフセツトゲート領域の
チヤネル方向への長さを自己整合によつて決定す
ることを特徴とする絶縁ゲート形電界効果トラン
ジスタの製造方法が得られる。 Further, according to the present invention, an insulated gate field effect transistor is provided with an offset gate region made of a low concentration impurity semiconductor having the same conductivity type as the drain region in the semiconductor substrate between the drain region and the channel region directly under the gate. , a metal film identical to the gate is formed on the drain side of the gate at the same time as the gate, and then the gap between the gate and the metal film is covered with a mask material such as an insulating film or a metal layer different from the gate. After that, the drain region and the source region are formed, and then the mask material and the metal film are sequentially removed, and then the offset region is formed, and the offset region is formed in the channel direction of the offset gate region with respect to the gate. A method for manufacturing an insulated gate field effect transistor characterized in that the length is determined by self-alignment is obtained.
以下では、本発明による高耐圧OG−IGFETの
製作方法の一実施例を第5図aないし第5図fを
用いて説明する。 An embodiment of the method for manufacturing a high voltage OG-IGFET according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 5a to 5f.
本実施例では一例として、ゲートの両側にOG
領域を有するOG−IGFET(第3図参照)を用い
て説明する。 In this embodiment, as an example, there is an OG on both sides of the gate.
This will be explained using an OG-IGFET (see Fig. 3) having a region.
先ず、第5図aに示すように、比較的低不純物
濃度例えば1×1015/cm3の半導体基板41を準備
し、該半導体基板41の表面に絶縁膜42を形成
する。次に第5図bのようにドレイン領域、OG
領域、チヤネル領域、ソース領域が形成される部
分の絶縁膜42を写真食刻技術により除去した
後、露出した半導体基板41の表面に改めて厚さ
400オングストロームないし1000オングストロー
ムのシリコ酸化膜等の絶縁膜43を形成する。そ
の後、該縁膜43の上に、厚さ約5000オングスト
ロームで高不純物濃度のポリシリコン等の金属膜
44を形成する。 First, as shown in FIG. 5a, a semiconductor substrate 41 having a relatively low impurity concentration, for example, 1×10 15 /cm 3 is prepared, and an insulating film 42 is formed on the surface of the semiconductor substrate 41. As shown in FIG. Next, as shown in Figure 5b, the drain region, OG
After removing the insulating film 42 in the portions where the region, channel region, and source region will be formed by photolithography, a new thickness is applied to the exposed surface of the semiconductor substrate 41.
An insulating film 43 such as a silicon oxide film having a thickness of 400 angstroms to 1000 angstroms is formed. Thereafter, a metal film 44 made of polysilicon or the like with a high impurity concentration is formed on the edge film 43 to a thickness of approximately 5000 angstroms.
次に第5図cのように、ゲート45、第1の金
属膜451、第2の金属層452および図示され
ていないゲートバスラインとされる部分を残し、
写真食刻技術を用い、第5図bに示した金属膜4
4を除去する。 Next, as shown in FIG. 5c, the gate 45, the first metal film 451, the second metal layer 452, and a portion that will be a gate bus line (not shown) are left.
Using photo-etching technology, the metal film 4 shown in FIG. 5b is
Remove 4.
次に該ゲート45、第1の金属膜451、第2
の金属膜452を含む半導体基板41の表面に不
純物選択拡散マスクに用いる絶縁膜を形成し、次
いで、該絶縁膜や該ゲート45と該第1の金属膜
451との間の間隙および該ゲート45と該第2
の金属膜452との間の間隙をおおうように、即
ち、第5図cの46のようになるように、写真食
刻技術により余分な部分を除去する。言いかえれ
ば、該絶縁膜46は第1の金属膜451上ではじ
まり、該2個の間隙およびゲート45をカバー
し、第2の金属膜452の上で終るようにする。
同時にドレイン領域、ソース領域となる部分の半
導体基板41の表面を露出させた後、該半導体基
板41と異る導電形で高濃度、例えば5×1015/
cm3の不純物層、即ち、ドレイン領域47およびソ
ース領域48を形成する。ここで該ドレイン領域
47、該ソース領域48はそれぞれ、第1の金属
膜451および第2の金属膜452に対し、自己
整合する。 Next, the gate 45, the first metal film 451, the second
An insulating film used as an impurity selective diffusion mask is formed on the surface of the semiconductor substrate 41 including the metal film 452, and then the insulating film, the gap between the gate 45 and the first metal film 451, and the gate 45 and the second
The excess portion is removed by photolithography so as to cover the gap with the metal film 452, ie, as shown in 46 in FIG. 5c. In other words, the insulating film 46 starts on the first metal film 451 , covers the two gaps and the gate 45 , and ends on the second metal film 452 .
At the same time, after exposing the surface of the semiconductor substrate 41 that will become the drain region and the source region, a conductivity type different from that of the semiconductor substrate 41 and a high concentration, for example, 5×10 15 /
An impurity layer of cm 3 , ie, a drain region 47 and a source region 48, is formed. Here, the drain region 47 and the source region 48 are self-aligned with the first metal film 451 and the second metal film 452, respectively.
なお前記絶縁膜46はシリコン酸化膜や窒化膜
等の絶縁膜あるいは金属膜45,451,452
上に絶縁膜を介して形成した他のポリシリコン膜
等所望のマスク効果があればいかなる材料であつ
てもよい。該ドレイン領域47、該ソース領域4
8の形成には拡散、イオン打ち込みなど、どのよ
うな方法を用いてもさしつかえない。次に、写真
食刻技術を用い、該絶縁膜46を部分的に除去す
る。 Note that the insulating film 46 is an insulating film such as a silicon oxide film or a nitride film, or a metal film 45, 451, 452.
Any material may be used as long as it has a desired masking effect, such as another polysilicon film formed thereon with an insulating film interposed therebetween. The drain region 47 and the source region 4
Any method, such as diffusion or ion implantation, may be used to form 8. Next, the insulating film 46 is partially removed using photolithography.
即ち、該ゲート45が該絶縁膜で完全にカバー
され、該第1の金属膜451および該第2の金属
膜452が露出するように、該絶縁膜46を除去
する。この結果、第5図dに示す。該ゲート45
は前記絶縁膜(ここではこれを49とする)で完
全に含まれている。次いで露出した第1の金属膜
451と第2の金属膜452を除去した後、該第
1および第2の金属膜451および452直下の
絶縁膜43も除去して、半導体基板41を露出さ
せる。 That is, the insulating film 46 is removed so that the gate 45 is completely covered with the insulating film and the first metal film 451 and the second metal film 452 are exposed. The result is shown in FIG. 5d. The gate 45
is completely included in the insulating film (here, it is referred to as 49). Next, after removing the exposed first metal film 451 and second metal film 452, the insulating film 43 immediately below the first and second metal films 451 and 452 is also removed to expose the semiconductor substrate 41.
なお、該ゲート45と第1の金属膜451との
間隙あるいは該ゲート45と該第2の金属膜45
2との間隙距離が極めて短かく、該絶縁膜49が
第5図dのような一方の間隙ではじまり、他方の
間隙で終らせることが困難な場合、点線491,
492で示したように、該絶縁膜を第1の金属膜
451の左端に極めて近い位置および第2の金属
膜452の右端に極めて近い位置で終らせるよう
にして、点線で示した絶縁膜491および492
直下の両金属膜をオーバエツチングにより除去し
てもかまわない。 Note that the gap between the gate 45 and the first metal film 451 or the gap between the gate 45 and the second metal film 45
If the gap distance with 2 is extremely short and it is difficult for the insulating film 49 to start at one gap and end at the other gap as shown in FIG.
492, the insulating film 491 shown by the dotted line is terminated at a position extremely close to the left end of the first metal film 451 and a position extremely close to the right end of the second metal film 452. and 492
Both metal films directly below may be removed by overetching.
次に露出した半導体基板41に該半導体基板4
1と異なる導電形の不純物をイオン打ち込み等で
導入し、第5図eに示すように、低濃度不純物の
半導体層50,51を形成する。なお前記イオン
打ち込みは該半導体基板41の表面に薄いシリコ
ン酸化膜等の絶縁膜を形成した後に行なつてもよ
い。前記半導体50,51が形成される時、ゲー
ト45および厚い絶縁膜42が該不純物の選択マ
スクとして働くから、該ゲート45直下の半導体
基板41、即ち、チヤネル領域とドレイン領域4
7の間および該チヤネル領域とソース領域47の
間にそれぞれこれを接続する形で、低不純物濃度
の第1のOG領域50および第2のOG領域51
が形成される。この時、第1のOG領域50はゲ
ート45およびドレイン領域47に対し自己整合
し、前述のごとく該ドレイン領域47もゲート4
5に対し自己整合しているから、第1のOG領域
50のチヤネル方向の長さはゲート45に対し自
己整合することになる。同様な理由から、第2の
OG領域51のチヤネル方向への長さをゲート4
5に対し自己整合する。ついで、半導体基板41
の表面に厚い絶縁膜52を第5図fに示したよう
に形成し、写真食刻技術により、該絶縁膜52に
穴を明けドレイン領域47、ゲート取り出し部
(図示しない)、ソース領域48を露出させる。次
に配線用金属膜を蒸着し、再び写真食刻によりド
レイン電極53、ゲート電極(図示しない)、ソ
ース電極54を形成する。次いで、図示しない
が、さらに絶縁膜を形成した後、ドレイン電極、
ゲート電極、ソース電極が接続されているボンデ
イングパツトの金属部分を露出させる。 Next, the semiconductor substrate 4 is placed on the exposed semiconductor substrate 41.
Impurities of a conductivity type different from 1 are introduced by ion implantation or the like to form semiconductor layers 50 and 51 of low concentration impurities, as shown in FIG. 5e. Note that the ion implantation may be performed after forming an insulating film such as a thin silicon oxide film on the surface of the semiconductor substrate 41. When the semiconductors 50 and 51 are formed, since the gate 45 and the thick insulating film 42 act as a selective mask for the impurities, the semiconductor substrate 41 directly under the gate 45, that is, the channel region and the drain region 4,
7 and between the channel region and the source region 47, a first OG region 50 and a second OG region 51 each having a low impurity concentration are connected to each other.
is formed. At this time, the first OG region 50 is self-aligned with the gate 45 and the drain region 47, and as described above, the drain region 47 is also aligned with the gate 45 and the drain region 47.
5, the length of the first OG region 50 in the channel direction is self-aligned with the gate 45. For similar reasons, the second
The length of the OG area 51 in the channel direction is determined by gate 4.
Self-aligned to 5. Next, the semiconductor substrate 41
A thick insulating film 52 is formed on the surface of the insulating film 52 as shown in FIG. expose. Next, a metal film for wiring is deposited, and a drain electrode 53, a gate electrode (not shown), and a source electrode 54 are formed again by photolithography. Next, although not shown, after further forming an insulating film, a drain electrode,
Expose the metal part of the bonding pad to which the gate electrode and source electrode are connected.
以上の説明ではOG領域がゲートの両側に各1
個ずつ設けられた構造のOG−IGFETの製造方法
を説明したが、第1図に示した構造のようにゲー
トの片側一方にのみ形成されるOG−IGFETでも
全く同様な製造方法が適用されることは明らかで
ある。 In the above explanation, the OG area is one on each side of the gate.
Although we have explained the manufacturing method for OG-IGFETs with a structure in which individual gates are provided, the same manufacturing method can also be applied to OG-IGFETs that are formed only on one side of the gate, as in the structure shown in Figure 1. That is clear.
本発明によれば、ゲートの両側に第1および第
2の金属膜をゲートと同時に形成し、該ゲートと
該第1の金属膜の間隙および該ゲートと該第2の
金属膜の間隙をマスク材料、例えば、絶縁膜ある
いは他の金属層等、でおおつた後、半導体基板と
異る導電形の不純物で該半導体基板にドレイン領
域とソース領域を形成すれば、該ドレイン領域お
よびソース領域はゲート、即ち、チヤネル領域と
自己整合する。次に該ゲートのみ残し、第1およ
び第2の金属膜を除去した後、ゲート直下の半導
体基板に形成される該チヤネル領域とドレイン領
域との間および該チヤネル領域とソース領域との
間にそれぞれ第1のOG領域および第2のOG領
域を形成すれば、該第1および第2のOG領域の
一方の端はゲートに対し自己整合し、他の端は該
ゲートと自己整合によつて形成されたドレイン領
域あるいはソース領域とそれぞれ自己整合する。
従つて、前記第1および第2のOG領域のチヤネ
ル方向への長さはゲートに対し自己整合している
ことになる。同様に、第1図に示したようなゲー
トの片側にのみOG領域を有するOG−IGFETの
場合にも、OG領域のチヤネル方向への長さはゲ
ートに対し自己整合する。以上のことからも明き
らかなように、本発明の製造方法を用いることに
より、OG領域のチヤネル方向への長さを常に所
望の設計値と等しくすることができるから、デバ
イス相互間にばらつきがない特性の優れた、歩留
りの高いデバイスを実現できる。 According to the present invention, first and second metal films are formed on both sides of the gate at the same time as the gate, and the gap between the gate and the first metal film and the gap between the gate and the second metal film are masked. If a drain region and a source region are formed in the semiconductor substrate with an impurity of a conductivity type different from that of the semiconductor substrate after being covered with a material such as an insulating film or another metal layer, the drain region and the source region can be formed as a gate. , that is, self-aligned with the channel region. Next, only the gate is left and the first and second metal films are removed, and then between the channel region and the drain region and between the channel region and the source region formed in the semiconductor substrate directly under the gate, respectively. When the first OG region and the second OG region are formed, one end of the first and second OG region is self-aligned with the gate, and the other end is formed by self-alignment with the gate. are self-aligned with the drain region or source region, respectively.
Therefore, the lengths of the first and second OG regions in the channel direction are self-aligned with respect to the gate. Similarly, in the case of an OG-IGFET having an OG region only on one side of the gate as shown in FIG. 1, the length of the OG region in the channel direction is self-aligned with the gate. As is clear from the above, by using the manufacturing method of the present invention, the length of the OG region in the channel direction can always be made equal to the desired design value, so there is no variation between devices. It is possible to realize devices with excellent characteristics and high yields.
さらに本発明によれば、OG領域の長さはゲー
トの端と金属膜のゲートと反対側の端との距離で
設定されるから、OG領域の長さを自由に選択.
設計できる。さらに該ゲートと該金属膜との間隙
距離および金属膜の幅(両者の和がOG領域の長
さである)は加工技術の向上に伴い飛躍的に小さ
くすることができるので、高耐圧大電力用OG−
IGFETのみばかりか、大規模集積回路用の微細
素子として極め有利である。 Furthermore, according to the present invention, the length of the OG region is set by the distance between the edge of the gate and the edge of the metal film on the opposite side of the gate, so the length of the OG region can be freely selected.
Can be designed. Furthermore, the gap distance between the gate and the metal film and the width of the metal film (the sum of the two is the length of the OG region) can be dramatically reduced as processing technology improves, allowing for high voltage and high power consumption. for OG−
It is extremely advantageous not only as an IGFET but also as a fine element for large-scale integrated circuits.
さらに本発明によれば、OG領域の長さがウエ
ハ間で常に一定値となる上、デバイスの特性を決
める他の要素、即ち、OG領域の不純物濃度はイ
オン打ち込み等により極めて正確に決められるか
ら、デバイス設計時に、デバイス特性のばらつき
に対するマージンをあまり考慮する必要がない。
従つて、デバイスのスイツチングスピード、周波
数特性、オフセツト電圧、歪特性等も設計値と等
しいか、あるいはこれらに極めて近い値が得られ
る。同様にゲートの片側にのみOG領域がある場
合も、該OG領域のチヤネル方向への長さは該ゲ
ートに対し自己整合されるから、前述したゲート
の両側にOG領域を備えたOG−IGFETと全く同
様な特徴を示すことが明らかである。 Furthermore, according to the present invention, the length of the OG region is always constant from wafer to wafer, and other factors that determine device characteristics, that is, the impurity concentration of the OG region, can be determined extremely accurately by ion implantation, etc. , there is no need to give much consideration to margins for variations in device characteristics when designing devices.
Therefore, the switching speed, frequency characteristics, offset voltage, distortion characteristics, etc. of the device can be equal to or extremely close to the designed values. Similarly, even if there is an OG region on only one side of the gate, the length of the OG region in the channel direction is self-aligned with the gate, so the OG-IGFET with OG regions on both sides of the gate is It is clear that they exhibit exactly the same characteristics.
なお、以上説明した実施例で用いた絶縁膜厚、
金属膜厚、不純物濃度等は一例であつて、これら
の値に限定されず、任意の値を適宜、自由に選定
することが可能である。絶縁膜、金属膜などに用
いた材質は一例であつて、本発明の機能が達成さ
れるならば、いずれの材質、材料を用いてもかま
わない。また絶縁膜、金属膜あるいは、ドレイ
ン、ソース、OG領域などの不純物半導体層の形
成方法も、上記目的が達成されればいかなる形成
方法をも採用することができる。 Note that the insulating film thickness used in the examples described above,
The metal film thickness, impurity concentration, etc. are just examples, and are not limited to these values, and any values can be freely selected as appropriate. The materials used for the insulating film, metal film, etc. are merely examples, and any material may be used as long as the function of the present invention is achieved. Furthermore, any method of forming an insulating film, a metal film, or an impurity semiconductor layer such as a drain, source, or OG region can be adopted as long as the above object is achieved.
ゲートと第1の金属膜あるいはゲートと第2の
金属膜との間の間隙をおおうために上記実施例で
は絶縁膜を用いたが、該間隙直下の半導体基板に
ドレインおよびソース領域を形成する不純物が導
入されなければ、即ち、マスク効果を発揮すれ
ば、絶縁膜のみならず、金属膜でもどのような材
料をも用いることができる。 In the above embodiments, an insulating film is used to cover the gap between the gate and the first metal film or between the gate and the second metal film, but impurities forming the drain and source regions are added to the semiconductor substrate directly under the gap. If it is not introduced, that is, if it exhibits a masking effect, any material can be used not only for the insulating film but also for the metal film.
写真食刻技術は所望の目的が達成されればドラ
イエツチングやウエツトエツチングに限定されな
い。 Photographic etching techniques are not limited to dry etching or wet etching, provided the desired purpose is achieved.
第1図は高耐圧化されたオフセツトゲート
(OG)構造の絶縁ゲート形電界効果トランジス
タ(IGFET)の構造を示す模式図で、ゲートの
片側にのみOG領域がある場合の一例、第2図は
第1図に示したOG−IGFETの等価回路である。
第3図はゲートの両側にOG領域を持つOG形
IGFETの等価回路である。第4図aないし第4
図eは第3図に示したOG−IGFETを形成するた
めの従来の製造方法を説明するための図である。
第5図aないし第5図fは、本発明の一実施例を
説明するための図でOG−IGFETを形成するため
の製造工程を説明する図である。
図において、1は半導体基板、2はドレイン領
域、3はソース領域、4はゲート絶縁膜、5はゲ
ート、6はチヤネル領域、7はオフセツト領域、
8はオフセツトゲート領域のチヤネル方向への長
さ、9および10はそれぞれドレイン電極および
ゲート電極、11,13,15は接合形電界効果
トランジスタ、12,14は絶縁ゲート形電界効
果トランジスタ、21は半導体基板、22,2
3,26,29は絶縁膜、240,24は金属
膜、251,252は、オフセツトゲート領域、
27はドレイン領域、28はソース領域、31は
ドレイン電極、32はソース電極、41は半導体
基板、42,43,46,49,52は絶縁膜、
44,45,451,452は金属膜、特に45
はゲート、47はドレイン電極、48はソース領
域、50,51はオフセツトゲート領域、53は
ドレイン電極、54はソース電極である。
Figure 1 is a schematic diagram showing the structure of an insulated gate field effect transistor (IGFET) with a high withstand voltage offset gate (OG) structure. is the equivalent circuit of the OG-IGFET shown in FIG.
Figure 3 shows an OG type with OG areas on both sides of the gate.
This is an equivalent circuit of IGFET. Figure 4 a to 4
FIG. e is a diagram for explaining a conventional manufacturing method for forming the OG-IGFET shown in FIG. 3.
FIGS. 5a to 5f are diagrams for explaining one embodiment of the present invention, and are diagrams for explaining the manufacturing process for forming an OG-IGFET. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a drain region, 3 is a source region, 4 is a gate insulating film, 5 is a gate, 6 is a channel region, 7 is an offset region,
8 is the length of the offset gate region in the channel direction, 9 and 10 are a drain electrode and a gate electrode, respectively, 11, 13, and 15 are junction field effect transistors, 12 and 14 are insulated gate field effect transistors, and 21 are insulated gate field effect transistors. semiconductor substrate, 22,2
3, 26, 29 are insulating films, 240, 24 are metal films, 251, 252 are offset gate regions,
27 is a drain region, 28 is a source region, 31 is a drain electrode, 32 is a source electrode, 41 is a semiconductor substrate, 42, 43, 46, 49, 52 are insulating films,
44, 45, 451, 452 are metal films, especially 45
47 is a drain electrode, 48 is a source region, 50 and 51 are offset gate regions, 53 is a drain electrode, and 54 is a source electrode.
Claims (1)
の間、および、該チヤネル領域とソース領域との
間の半導体基板中に、それぞれ該ドレイン領域と
同一導電形の低濃度不純物半導体よりなるオフセ
ツト.ゲート領域を備えた絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタにおいて、該ゲートの両側にそれぞれ
該ゲートと同一の金属膜、即ち、第1の金属膜お
よび第2の金属膜を、該ゲートと同時に形成し、
次いで、該ゲートと第1の金属膜との間隙および
該ゲートと第2の金属膜との間隙を絶縁膜や該ゲ
ートと異なる金属層等のマスク材料でカバーした
後、該ドレイン領域およびソース領域を形成し、
次に該マスク材料および該第1および第2の金属
膜を順次除去した後に、該オフセツト領域を形成
し、該ゲートに対し該オフセツト領域のチヤネル
方向への長さを自己整合によつて決定することを
特徴とする絶縁ゲート形電界効果トランジスタの
製造方法。 2 ドレイン領域とゲート直下のチヤネル領域と
の間の半導体基板中に該ドレイン領域と同一導電
形の低濃度不純物半導体よりなるオフセツトゲー
ト領域を備えた絶縁ゲート形電界効果トランジス
タにおいて、該ゲートのドレイン側に該ゲートと
同一の金属膜を該ゲートと同時に形成し、次い
で、該ゲートと該金属膜との間隙を絶縁膜や該ゲ
ート異る金属層等のマスク材料でカーバーした
後、該ドレイン領域およびソース領域を形成し、
次に該マスク材料および該金属膜を順次除去した
後に、該オフセツト領域を形成し、該ゲートに対
し、該オフセツト領域のチヤネル方向への長さを
自己整合によつて決定することを特徴とする絶縁
ゲート形電界効果トランジスタの製造方法。[Claims] 1. In the semiconductor substrate between the drain region and the channel region directly under the gate, and between the channel region and the source region, from a low concentration impurity semiconductor of the same conductivity type as the drain region, respectively. offset. In an insulated gate field effect transistor having a gate region, metal films identical to the gate, that is, a first metal film and a second metal film, are formed on both sides of the gate at the same time as the gate;
Next, after covering the gap between the gate and the first metal film and the gap between the gate and the second metal film with a mask material such as an insulating film or a metal layer different from the gate, the drain region and the source region are covered. form,
Next, after sequentially removing the mask material and the first and second metal films, the offset region is formed, and the length of the offset region in the channel direction with respect to the gate is determined by self-alignment. A method of manufacturing an insulated gate field effect transistor, characterized in that: 2. In an insulated gate field effect transistor comprising an offset gate region made of a low concentration impurity semiconductor of the same conductivity type as the drain region in a semiconductor substrate between the drain region and a channel region directly under the gate, the drain region of the gate A metal film identical to that of the gate is formed on the side at the same time as the gate, and then, after covering the gap between the gate and the metal film with a mask material such as an insulating film or a metal layer different from the gate, the drain region is and form a source region,
Next, after sequentially removing the mask material and the metal film, the offset region is formed, and the length of the offset region in the channel direction with respect to the gate is determined by self-alignment. A method for manufacturing an insulated gate field effect transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10452280A JPS5730371A (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Manufacture of insulated gate type field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10452280A JPS5730371A (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Manufacture of insulated gate type field effect transistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5730371A JPS5730371A (en) | 1982-02-18 |
| JPS6346992B2 true JPS6346992B2 (en) | 1988-09-20 |
Family
ID=14382817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10452280A Granted JPS5730371A (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Manufacture of insulated gate type field effect transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5730371A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58111372A (en) * | 1981-12-25 | 1983-07-02 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS58146989A (en) * | 1982-02-26 | 1983-09-01 | グローリー工業株式会社 | Discrimination of coin |
| JP2004335990A (en) | 2003-03-10 | 2004-11-25 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | MIS type semiconductor device |
-
1980
- 1980-07-30 JP JP10452280A patent/JPS5730371A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5730371A (en) | 1982-02-18 |
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