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JPS63131584A - 切り込み型絶縁ゲ−ト静電誘導トランジスタの製造方法 - Google Patents

切り込み型絶縁ゲ−ト静電誘導トランジスタの製造方法

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Publication number
JPS63131584A
JPS63131584A JP27675586A JP27675586A JPS63131584A JP S63131584 A JPS63131584 A JP S63131584A JP 27675586 A JP27675586 A JP 27675586A JP 27675586 A JP27675586 A JP 27675586A JP S63131584 A JPS63131584 A JP S63131584A
Authority
JP
Japan
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gate electrode
static induction
notched
insulated gate
gate
Prior art date
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Granted
Application number
JP27675586A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03793B2 (ja
Inventor
Junichi Nishizawa
潤一 西澤
Nobuo Takeda
宣生 竹田
Sohe Suzuki
鈴木 壮兵衛
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.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Research Development Corp of Japan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Research Development Corp of Japan filed Critical Research Development Corp of Japan
Priority to JP27675586A priority Critical patent/JPS63131584A/ja
Priority to DE3752273T priority patent/DE3752273T2/de
Priority to EP95114168A priority patent/EP0690513B1/en
Priority to EP93101675A priority patent/EP0547030B1/en
Priority to DE87310185T priority patent/DE3789003T2/de
Priority to DE3752215T priority patent/DE3752215T2/de
Priority to DE3752255T priority patent/DE3752255T2/de
Priority to EP87310185A priority patent/EP0268472B1/en
Priority to EP92101661A priority patent/EP0481965B1/en
Publication of JPS63131584A publication Critical patent/JPS63131584A/ja
Publication of JPH03793B2 publication Critical patent/JPH03793B2/ja
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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) この発明は高速スイッチングの行える切り込み型絶縁ゲ
ート静電誘導トランジスタ及び高速゛、低消費電力の切
り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタ集積回路の製
造方法に関する。
(従来技術) 従来から高周波増幅や集積回路用に絶縁ゲート型トラン
ジスタが用いられているが、駆動能力が小さいという欠
点を有している。現在、このような絶縁ゲート型トラン
ジスタの欠点を克服し高速化を計る手段として、短チヤ
ネル化が積極的に進められており、本発明者の一人から
、絶縁ゲート静電誘導トランジスタ(例えば、特願昭5
2−1756号)や、切り込み型絶縁ゲート静電誘導ト
ランジスタ(例えば、特願昭52−13707号)が提
案されている。
絶縁ゲート静電誘導トランジスタはドレイン電界の効果
がソースにまで及ぶように設計され、半導体・絶縁膜界
面のみならず基板中をも電流が流れるために、不飽和型
電流電圧特性を有し、駆動能力が大きいなどの特徴を持
つ。特に、切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタ
はチャネルが半導体基板の深さ方向に形成されるために
、チャネル長やゲート長の制御性がよく、短チヤネル化
に適している。従って、駆動能力が大きくでき。
また、寄生容量も減らせるために高速トランジスタや高
速、低消費電力の集積回路として勝れた性能を発揮する
この切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタの公知
の製造工程の一例を第4−を参照して説明する。
第4図(a)   ドレインとして使用する半導体基板
41上にチャネルとなるエピタキシャル層42を成長さ
せ、熱拡散もしくはイオン注入によりチャネル不純物を
導入した後、半導体基板主表面の一部に異方性プラズマ
エツチング等によりU字型溝を形成する。
第4図(b)  通常のフォトリソグラフィ技術と選択
酸化法を用いて、フィールド酸化膜43を形成するとと
もに、半導体基板主表面の一部とU字型溝側壁の一部に
窓開けを行い、ゲート酸化膜44を形成する。
第4図(c)  ゲート電極となる多結晶半導体45を
堆積させ、通常のフォトリソグラフィ技術によってU字
型溝側壁のゲート酸化膜上に残るようにエツチングした
後、熱拡散やイオン注入によりソース領域46を形成す
る。
第4図(d)  パッシベーション膜47を堆積してコ
ンタクト孔を開け、ドレイン電極41′、ゲート電極4
5′、およびソース電極46′を形成する。
上記のドレイン領域41、ソース領域46の不純物密度
はそれぞれ1018〜10”CM−’程度である。勿論
、導電型はP型でもN型でもよく、上記説明とは逆に4
1をソース領域、46をドレイン領域としてもよい。チ
ャネル領域42の不純物密度は1012〜10”am−
”程度であり、その導電型は前記ドレイン領域及びソー
ス領域と同一でも反対でもよく、多層構造であってもよ
い。しかし、少なくともその動作領域の一部において、
ドレイン領域から拡がった空乏層がソース領域に到達し
なければならず、この要求を満たすようにその不純物密
度が、U字型溝の深さとともに決定される。
また、ゲート酸化膜44の膜厚は100〜1000八程
度に設定され、ゲート電極には普通、多結晶シリコン等
が用いられ、1000A〜1μ璽程度に設定される。こ
の図に示したような従来の切り込み型絶縁ゲート静電誘
導トランジスタは本来半導体基板に対して深さ方向に形
成されるために、成膜の制度でトランジスタの寸法を制
御でき、短チャネルの高速トランジスタには非常に適し
ている。
(この発明が解決しようとする問題点)しかし、従来の
切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタの製造方法
では1通常のフォトリソグラフィ技術を用いているため
に、マスク合せのための余裕を必要とし、ゲート電極4
5をU字型溝の側壁にのみ形成することが難しかった。
例えば、第5図に第4図の製造工程に対応する従来の切
り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタの平面構造例
を示す、同図中の51がU字型溝側壁、52が選択酸化
による窓、53が多結晶半導体のゲート電極であり、5
4及び55がそれぞれドレイン・コンタクト孔及びゲー
ト・コンタクト孔、56及び57がそれぞれドレイン電
極及びゲート電極である。同図中のB−B’断面が第4
図(d)に示されている。同図中のlb及びlcが第4
図の工程(b)及び(C)のフォトリソグラフィに対す
るマスク合せ余裕であり、通常0.1〜2μm程度に設
定される。
マスク合せ余裕lcが異なるトランジスタのドレイン電
流−ドレイン電圧特性の一例を第6図(a)〜(C)に
示す、この場合は、チャネル長約0.5μm、チャネル
不純物ドーズ量約1.5×10”cm−”、ゲート酸化
膜厚約250八に設計されており、マスク合せ余裕lc
が(a)は0μm、(b)、(c)はそれぞれ1μm、
2μmである。同図(a)の場合は不飽和型電流電圧特
性を示し、駆動能力も大きく、切り込み型絶縁ゲート静
電誘導トランジスタの特性がよく現われているが、歩止
まりが悪いという欠点を生じる。一方、同図(b)(c
)の場合には、マスク合せ余裕に相当する部分が平面型
トランジスタと同様の動作をするために、実効的なチャ
ネル長が長くなり駆動能力を劣化させる。
この発明の目的は、前記の切り込み型絶縁ゲート静電誘
導トランジスタの製造方法の欠点を除き、U字型溝の側
壁にのみ自己整合的にゲート酸化膜及びゲート電極を形
成でき、再現性や信頼性を高めた切り込み型絶縁ゲート
静電誘導トランジスタの製造方法を得ようとするもので
ある。
(問題を解決するための手段) この発明の切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタ
およびその集積回路の製造方法においては、半導体基板
の一主表面にU字型溝を形成するための異方性エツチン
グ工程と、ゲート酸化膜を形成する工程と、前記U字型
溝の側壁にのみ自己整合的にゲート電極を残す工程と、
前記ゲート電極をマスク材として自己整合的にドレイン
領域及びソース領域を形成する工程を有することを特徴
とする。
その結果、マスク合せ工程等のバラツキに影響されるこ
となく、ゲート酸化膜及びゲート電極、さらにはソース
領域及びドレイン領域を形成することが出来る。
(実施例) 以下この発明を実施例によって詳細に説明する。
第1図は、この発明の切り込み型絶縁ゲート静電誘導の
製造工程の一例を示す。
第1図(a)  半導体基板11上にチャネルとなるエ
ピタキシャル層12を成長させ、熱拡散もしくはイオン
注入によりチャネル不純物を導入した後、半導体基板主
表面の一部に異方性プラズマエツチング等によりU字型
溝を形成する。
同図(b)  選択酸化法を用いて、フィールド酸化膜
13を形成するとともに、半導体基板主表面の素子領域
に窓開けを行い、ゲート酸化膜14を形成する。
同図(Q)  ゲート電極となる多結晶半導体15を堆
積させ、異方性プラズマエツチング等によってU字型溝
側壁にのみ自己整合的にゲート電極を形成した後、この
ゲート電極15をマスクとして熱拡散やイオン注入によ
りドレイン領域16及びソース領域17を形成する。
同1m (d)  パッシベーション膜18を堆積して
コンタクト孔を開け、ドレイン電極16′及びソース電
極17′を形成する。
このとき、ドレイン領域16.ソース領域17の不純物
密度はそれぞれ101a〜10”am−”程度である。
勿論、導電型はP型でもN型でもよく。
16をソース領域、17をドレイン領域としてもよい。
チャネル領域12の不純物密度は1012〜10”am
−’程度であり、その導電型は前記のドレイン領域16
及びソース領域17と同一でも反対でも差し支えなく、
多層構造になっていてもよい。
しかし、少なくともその作動領域の一部において、ドレ
イン領域から拡がった空乏層がソース領域に到達するよ
うにその不純物密度がU字型溝の深さとともに決定され
る。また、ゲート酸化膜14の膜厚は100〜1 、0
00A程度に、ゲート電極の膜厚はl。
000八〜1μm程度に設定される。例えば、ゲート電
極として多結晶シリコンを用いることは非常に有効であ
り、0.03τorr−0、2Torr程度の圧力のP
Cl3プラズマエツチングによって異方性エツチングを
行うことが出来る。
この製造工程によれば、素子の特性に最も影響を与える
ゲート酸化膜及びゲート電極をU字型溝側壁にのみ自己
整合的に形成できるため、再現性。
信頼性よく、第6図(、)のような素子特性を持った切
り込み絶縁ゲート静電誘導トランジスタを得ることがで
きる。
第1図の製造工程に対応する切り込み型絶縁ゲート静電
誘導トランジスタの平面構造の一例を第2図に示す。同
図中、21はU字型溝側壁、22は素子領域となる選択
酸化による窓、23は多結晶半導体のゲート酸化膜、2
4.25及び26はそれぞれドレイン・コンタクト孔、
ソース・コンタクト孔、及びゲート・コンタクト孔であ
り、24′、25′及び26′がそれぞれドレイン電極
、ソース電極及びゲート電極である。同図中のA−A’
断面が第1図(d)に示されている。素子領域が全てU
字型溝の側壁に対して自己整合的に形成されているため
に再現性よく切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジス
タを製造出来る。
この切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタを相補
型絶縁ゲート集積回路に応用した場合の1ゲートの断面
構造の一例を第3図に示す。同図中の30は半導体基板
であり、その主表面の一部にU字型の溝が設けられてい
る。また31はN0ドレイン領域、32はP1ドレイン
領域、33はN+ソース領域、34はP1ソース領域で
、それぞれ101a〜1021021a程度の不純物密
度を有する。
35はPチャネル領域、36はNチャネル領域でそれぞ
れ1012〜10”an−’程度の不純物密度を有し、
少なくともその動作領域の一部において前記ドレイン領
域から拡がった空乏層が前記ソース領域に到達するよう
にその不純物密度が前記U字型溝の深さとともに決定さ
れる。37は酸化膜等のゲート絶縁膜で、100〜10
00A程度の膜厚を有し、37′はゲート電極、38は
フィールド酸化膜である。また、39はPチャネルとN
チャネルを分離するためのN型埋込層である。ゲート電
極37′が論理入力、ドレイン電極31′、32′が論
理出力であり、電源電圧はソース電極33′と34′と
の間に加えられる。
このような集積回路においても、基板側の構造を除いて
は第1図に示した製造工程とほぼ同様に製造でき、再現
性、信頼性よく高速かつ低消費電力の相補型絶縁ゲート
集積回路を提供することができる。例えば、第3図に示
した相補型絶縁ゲート集積回路のリング発振器で90p
sscの伝播遅延時間が6.8mWの消費電力のときに
得られている。
(発明の効果) 上記のように、この発明によれば、従来の切り込み型絶
縁ゲート静電誘導トランジスタの製造工程の欠点を改良
し、U字型溝の側壁にのみ自己整合的にゲート酸化膜及
びゲート電極を形成することができ、したがって、高速
スイッチングの行える切り込み型絶縁ゲート静電誘導ト
ランジスタや高速・低消IQ電力の切り払み型絶縁ゲー
ト静電誘導トランジスタ集積回路を再現性、信頼性よく
製造することができ、その工業的価値は極めて大きいも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の切り込み型絶縁ゲート静電誘導トラ
ンジスタの製造方法の1実施例を示す製造工程の説明図
、第2図はこの発明の切り込み型絶縁ゲート静電誘導ト
ランジスタの平面構造を示す平面図、第3図はこの発明
の切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタ集積回路
の一実施例を示す断面図、第4図は従来の切り込み型絶
縁ゲート静電誘導トランジスタの製造方法の1例を示す
製造工程の説明図、第5図はその切り込み型絶縁ゲート
静電誘導トランジスタの平面構造を示す平面図、第6図
は従来の切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタの
ドレイン電流−ドレイン電圧特性の一例を示す特性図で
ある。 11.3o、41:半導体基板 12.35.36.42:チャネル領域13.38.4
3:フィールド酸化膜 14.37.44:ゲート絶縁膜 15.23.45.53:ゲート電極 16.31.32.41ニドレイン領域16’ 、24
’ 、41’ 、56 ニドレイン電極17.33.3
4.46:ソース領域 17’ 、25’ 、46’  :ソース電極18.4
7:パッシベーション膜 21.51:U字型溝側壁 22.52:素子領域窓 39:分離層 出願人代理人 弁理士 佐藤文男 第1図 七                        
II     夕z                
             ll     2:2ご 
                         
  II      り=エ   、1   図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)半導体基板の一主表面にU字型溝を形成するための
    異方性エッチング工程と、ゲート酸化膜を形成する工程
    と、前記U字型溝の側壁にのみ自己整合的にゲート電極
    を残す工程と、前記ゲート電極をマスク材として自己整
    合的にドレイン領域及びソース領域を形成する工程を有
    することを特徴とする切り込み型絶縁ゲート静電誘導ト
    ランジスタの製造方法2)前記ゲート電極材として多結
    晶シリコンを用い、該多結晶シリコンをPCl_3異方
    性プラズマエッチングによって前記U字型溝の側壁に自
    己整合的に形成する工程を含んだことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の切り込み型絶縁ゲート静電誘導
    トランジスタの製造方法 3)半導体基板上に多数の切り込み型絶縁ゲート静電誘
    導トランジスタを前記の方法により集積形成することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項或いは第2項記載の切
    り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタの集積回路の
    製造方法
JP27675586A 1986-11-19 1986-11-21 切り込み型絶縁ゲ−ト静電誘導トランジスタの製造方法 Granted JPS63131584A (ja)

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DE3752273T DE3752273T2 (de) 1986-11-19 1987-11-10 Statische Induktionstransistoren mit isoliertem Gatter in einer eingeschnittenen Stufe und Verfahren zu deren Herstellung
EP95114168A EP0690513B1 (en) 1986-11-19 1987-11-10 Step-cut insulated gate static induction transistors and method of manufacturing the same
DE3752215T DE3752215T2 (de) 1986-11-19 1987-11-18 Verfahren zur Herstellung der Statischen Induktionstransistoren mit isoliertem Gatter in einer eingeschnitteten Stufe
DE87310185T DE3789003T2 (de) 1986-11-19 1987-11-18 Statische Induktionstransistoren mit isoliertem Gatter in einer eingeschnittenen Stufe und Verfahren zu deren Herstellung.
EP93101675A EP0547030B1 (en) 1986-11-19 1987-11-18 Step-cut insulated gate static induction transistors and method of manufacturing the same
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02226772A (ja) * 1989-02-28 1990-09-10 Shiyoudenriyoku Kosoku Tsushin Kenkyusho:Kk 切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタ及びその製造方法
JPH02226773A (ja) * 1989-02-28 1990-09-10 Shiyoudenriyoku Kosoku Tsushin Kenkyusho:Kk 切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタ及びその製造方法
JPH0492473A (ja) * 1990-08-07 1992-03-25 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 縦チャネル型絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の作製方法

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