JPH02189979A - 静電誘導型スイッチング素子及びその製造方法 - Google Patents
静電誘導型スイッチング素子及びその製造方法Info
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- JPH02189979A JPH02189979A JP901489A JP901489A JPH02189979A JP H02189979 A JPH02189979 A JP H02189979A JP 901489 A JP901489 A JP 901489A JP 901489 A JP901489 A JP 901489A JP H02189979 A JPH02189979 A JP H02189979A
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Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (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。
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〕
この発明は半導体基板中に埋込まれたゲート領域を有す
る静電誘導型スイッチング素子及びその製造り法に関す
るものぐある。
る静電誘導型スイッチング素子及びその製造り法に関す
るものぐある。
第5図は静電誘導型トランジスタ(以下、[S11ヘラ
ンジスタ」という。)、静電誘導型サイリスク(以下、
rSIザイリスタ1という。)等の、従来の埋込みゲー
ト構造の静電誘導型スイツヂング素子(以下、「Sl素
子」という。)のゲート構造を示す断面図である。同図
に示すように、r)基板1の」二層部に選択的不純物拡
散によりpゲート領域5 (5a、5b)が形成されて
いる。
ンジスタ」という。)、静電誘導型サイリスク(以下、
rSIザイリスタ1という。)等の、従来の埋込みゲー
ト構造の静電誘導型スイツヂング素子(以下、「Sl素
子」という。)のゲート構造を示す断面図である。同図
に示すように、r)基板1の」二層部に選択的不純物拡
散によりpゲート領域5 (5a、5b)が形成されて
いる。
n−基板1の領域1a上にはn丁ピタキシャル層2が形
成され、p4ゲート領域5aを埋込んでいる。したがっ
て、p+ゲグー領域5間のn 基板1及びnエピタキシ
ャル層2がチャネル領域8となっている。
成され、p4ゲート領域5aを埋込んでいる。したがっ
て、p+ゲグー領域5間のn 基板1及びnエピタキシ
ャル層2がチャネル領域8となっている。
p4ゲート領hilt 5 b 十、に【まグー1−メ
タル電極3が形成されている。またnエピタキシャル層
2十はn+カソード領域4が形成され、n1カソード領
域4上にはカソードメタル電極6が形成されている。な
J3、ゲートメタル電極3とn Elピタキシャル層2
.n4カソード領j或4及びカソードメタル電極6とは
nエピタキシャル層2及びn1カソード領域4の端部に
形成された絶縁膜7により絶縁されている。また各p+
ゲグー領[5は図示とは異なる断面で形成された不純物
拡散層によりつながっている。
タル電極3が形成されている。またnエピタキシャル層
2十はn+カソード領域4が形成され、n1カソード領
域4上にはカソードメタル電極6が形成されている。な
J3、ゲートメタル電極3とn Elピタキシャル層2
.n4カソード領j或4及びカソードメタル電極6とは
nエピタキシャル層2及びn1カソード領域4の端部に
形成された絶縁膜7により絶縁されている。また各p+
ゲグー領[5は図示とは異なる断面で形成された不純物
拡散層によりつながっている。
第6図は表面ゲート構造の81素子のゲート構造を示す
断面図である。同図に示すように、「1基板1上層部に
選択的不純物拡散によりp+ゲ1へ領[5が深く形成さ
れている。また、p4ゲー1へ領域5間のn−基板1の
上層部に選択的不純物拡散によりn″カソード領域4が
p+ゲグー領域5より浅く形成されている。したがって
、p1ゲ1〜領域5間の、n4カソード領域4が形成さ
れていない深い箇所がチャネル領域8となる。
断面図である。同図に示すように、「1基板1上層部に
選択的不純物拡散によりp+ゲ1へ領[5が深く形成さ
れている。また、p4ゲー1へ領域5間のn−基板1の
上層部に選択的不純物拡散によりn″カソード領域4が
p+ゲグー領域5より浅く形成されている。したがって
、p1ゲ1〜領域5間の、n4カソード領域4が形成さ
れていない深い箇所がチャネル領域8となる。
p+ゲグーへ領Vi5上にはグー]へメタル電極3が、
n4カソード領域4上にはカソードメタル電8A6がそ
れぞれ形成され、これらの電極3.4は絶縁膜7により
絶縁されている。
n4カソード領域4上にはカソードメタル電8A6がそ
れぞれ形成され、これらの電極3.4は絶縁膜7により
絶縁されている。
第7図は凹溝ゲート構造のSl素子のゲート構造を示す
断面図である。同図に示ずJ:うにn 基板1には多数
の凹溝が形成されている。これらの凹渦トには、溝底部
Jζり不純物を拡散することで1r1られるpFゲグー
領域5が形成されている。
断面図である。同図に示ずJ:うにn 基板1には多数
の凹溝が形成されている。これらの凹渦トには、溝底部
Jζり不純物を拡散することで1r1られるpFゲグー
領域5が形成されている。
方、凸部上層部には不純物拡散によりn+カッド領域4
が形成されている。したがって、p11ゲート領域5が
チャネル領域8となる。
が形成されている。したがって、p11ゲート領域5が
チャネル領域8となる。
また、p1ゲー1へ領域5上にはゲートメタル電極3が
、n1カソード領域4上にはカソードメタル電極6が形
成されており、ゲートメタル電極3とカソードメタル電
極6とは、凹凸段差部に形成された絶縁膜7により絶縁
されている。
、n1カソード領域4上にはカソードメタル電極6が形
成されており、ゲートメタル電極3とカソードメタル電
極6とは、凹凸段差部に形成された絶縁膜7により絶縁
されている。
なお、第7図のゲートメタル電極3は配線として機能す
るbのであるが、ゲートメタル電極3を形成せずゲート
不純物拡散層すなわちp+ゲグー領域5自身をゲート配
線とする構造がとられることもある。
るbのであるが、ゲートメタル電極3を形成せずゲート
不純物拡散層すなわちp+ゲグー領域5自身をゲート配
線とする構造がとられることもある。
第5図〜第7図に示した構成のSl素子がノマリオン型
の場合において、ゲートメタル電極3どカソードメタル
電極6との間で逆バイアスがかかるようにそれぞれの電
極3.6に電圧を印加すると、チャネル領域8のピンチ
オフによりチャネル領域8を流れる主゛市流は阻止され
、同時にグー1へメタル電極3より過剰の少数キャリヤ
が引出され、Sl素子はオフ状態となる。一方、グー1
へ。
の場合において、ゲートメタル電極3どカソードメタル
電極6との間で逆バイアスがかかるようにそれぞれの電
極3.6に電圧を印加すると、チャネル領域8のピンチ
オフによりチャネル領域8を流れる主゛市流は阻止され
、同時にグー1へメタル電極3より過剰の少数キャリヤ
が引出され、Sl素子はオフ状態となる。一方、グー1
へ。
カソード間にOあるいは正のバイアスを印加するとチャ
ネル領域8のピンチオフが解()てチャネル領l1il
i8に主電流が流れ、81索子はオン状rNとなる。
ネル領域8のピンチオフが解()てチャネル領l1il
i8に主電流が流れ、81索子はオン状rNとなる。
上記したように動作するSl素子のオン、7Iフに関係
する特性は、ゲート構造による依存性が大きい。例えば
、少数キャリー7の速い引き出しを行い、高速のターン
オフを達成するためには、p1ゲート領域5の抵抗はで
きるだけ低くする必要がある。
する特性は、ゲート構造による依存性が大きい。例えば
、少数キャリー7の速い引き出しを行い、高速のターン
オフを達成するためには、p1ゲート領域5の抵抗はで
きるだけ低くする必要がある。
また、ターンオフの高速性及び丙1止できる電流量の大
きさはゲート、カソード間の逆耐圧(どれだ(ブ逆バイ
アスをか1〕られるか)に依存するため、ゲート、カソ
ード間の高逆耐圧性も要求される。
きさはゲート、カソード間の逆耐圧(どれだ(ブ逆バイ
アスをか1〕られるか)に依存するため、ゲート、カソ
ード間の高逆耐圧性も要求される。
一方、主電流はチャネル領域8を流れることから、オン
、オフ特性の向上には、不純物拡散によるp″ゲグー領
bA5の形成時に決定するチャネル幅及びチャネル長を
精密に]ント]コールする必要性がある。
、オフ特性の向上には、不純物拡散によるp″ゲグー領
bA5の形成時に決定するチャネル幅及びチャネル長を
精密に]ント]コールする必要性がある。
上記しICスイッヂング特竹の向−1−の外、オン電圧
を低くするために、チャネル数の増大が望まれ、ゲート
構造の微細化が要求されている。
を低くするために、チャネル数の増大が望まれ、ゲート
構造の微細化が要求されている。
〔発明が解決しようどする課題)
従来のSl素子は以1−のように、主に、埋込みゲート
構造1表面ゲート構造、凹溝ゲート構造の3種類がある
。
構造1表面ゲート構造、凹溝ゲート構造の3種類がある
。
第5図で示した埋込みゲート構造のSl素子はp+ゲグ
ー領域5が埋込まれているため、グー1へ。
ー領域5が埋込まれているため、グー1へ。
カソード間の逆耐圧を高くどれる利点があり、またその
構造上、圧接形のパッケージングに右利である。
構造上、圧接形のパッケージングに右利である。
しかしながら、nエピタキシャル層2の形成時における
、欠陥の発生及び地下の高濃度なp″ゲグー領域5から
のオートドープを抑制しなければならず、品質のよいn
エピタキシャル層2の形成は難しい。したがって、第6
図、第7図で示した表面ゲート構造、凹凸溝グーI−構
造のように「)基板1のみで形成される場合に比べ、チ
ャネル領域8の不純物濃度ブ【]フJ)イルが悪くなる
という問題点があった。また、nエピタ4−シVル層2
の形成時におけるp1ゲート領域5からの不純物の浮き
上がり等によってチャネル領域8のチャネル幅、チャネ
ル長を精度よく形成することが難しいという問題点があ
った。
、欠陥の発生及び地下の高濃度なp″ゲグー領域5から
のオートドープを抑制しなければならず、品質のよいn
エピタキシャル層2の形成は難しい。したがって、第6
図、第7図で示した表面ゲート構造、凹凸溝グーI−構
造のように「)基板1のみで形成される場合に比べ、チ
ャネル領域8の不純物濃度ブ【]フJ)イルが悪くなる
という問題点があった。また、nエピタ4−シVル層2
の形成時におけるp1ゲート領域5からの不純物の浮き
上がり等によってチャネル領域8のチャネル幅、チャネ
ル長を精度よく形成することが難しいという問題点があ
った。
一方、第6図で示した表面ゲート構造のS【素子は製造
が容易であるという利点がある。しかしながら、p+ゲ
グー領域すが「)基板1表面に形成されており、n−基
板1表面のpn接合部に電界集中が起こりやすく、逆耐
圧を高く設定することが困難である。このため、ターン
オフ時に阻止できる電流量が大きくとれないという問題
点があった。
が容易であるという利点がある。しかしながら、p+ゲ
グー領域すが「)基板1表面に形成されており、n−基
板1表面のpn接合部に電界集中が起こりやすく、逆耐
圧を高く設定することが困難である。このため、ターン
オフ時に阻止できる電流量が大きくとれないという問題
点があった。
また、第7図で示した凹溝ゲート構造のSl素子は、凹
溝底部からの不純物拡散により、p4ゲト領域5を形成
するため、埋込みゲートMIJ造の81素子同様、深い
所にp+ケグ−〜領145が形成でき、逆耐圧を高くと
れる利点がある。
溝底部からの不純物拡散により、p4ゲト領域5を形成
するため、埋込みゲートMIJ造の81素子同様、深い
所にp+ケグ−〜領145が形成でき、逆耐圧を高くと
れる利点がある。
このS1索子のp1ゲート領域E5の形成は、凹溝形成
後、通常のイオン注入、または高温での不純物を含むガ
スによるドーピングにより行っていた。このp+ゲグー
領域5の形成■程では、グト、カソード間の逆耐圧を向
上させるために、凹溝側面方向へp型の不純物が拡散し
ないようにする必要がある。このため、p+ゲグー領域
5の形成に高濃度な不純物拡散を行う場合は、予め側面
のエツチングを大ぎくし、凹凸溝の幅を大きくとり、不
純物の凹部側面への拡散を防IIニジなければならず、
微細化には不適となる。逆に言えば、微細化を図る場合
には、p“ゲート領域5の不純物温度を高くできないと
いう問題点があった。
後、通常のイオン注入、または高温での不純物を含むガ
スによるドーピングにより行っていた。このp+ゲグー
領域5の形成■程では、グト、カソード間の逆耐圧を向
上させるために、凹溝側面方向へp型の不純物が拡散し
ないようにする必要がある。このため、p+ゲグー領域
5の形成に高濃度な不純物拡散を行う場合は、予め側面
のエツチングを大ぎくし、凹凸溝の幅を大きくとり、不
純物の凹部側面への拡散を防IIニジなければならず、
微細化には不適となる。逆に言えば、微細化を図る場合
には、p“ゲート領域5の不純物温度を高くできないと
いう問題点があった。
また、ゲートメタル電極3.カソードメタル電極6間の
短絡を防ぐ目的からも、十分な凹溝の幅を必要どするた
め、ゲートパターン、カソードパターンの微細化が困難
であるという問題点があった。さらに、凹溝ゲート構造
のSl素子は基本的に表面配線構造であり、このSl素
子を、圧接形の素子に適用するのは、十分な絶縁距離1
を保てなくなる恐れがあり、不適当である。前述したよ
うに、この構造で、ゲートメタル電極3にJ:る配線を
行わない構成のものもあるが、この場合、ブト抵抗を十
分小さくできないという別の問題点が生じてしまう。
短絡を防ぐ目的からも、十分な凹溝の幅を必要どするた
め、ゲートパターン、カソードパターンの微細化が困難
であるという問題点があった。さらに、凹溝ゲート構造
のSl素子は基本的に表面配線構造であり、このSl素
子を、圧接形の素子に適用するのは、十分な絶縁距離1
を保てなくなる恐れがあり、不適当である。前述したよ
うに、この構造で、ゲートメタル電極3にJ:る配線を
行わない構成のものもあるが、この場合、ブト抵抗を十
分小さくできないという別の問題点が生じてしまう。
この発明は一1記のような問題点を解決り−るためにな
されたもので、ゲート、カソード間の逆耐圧性に優れ、
全チ11ネル領域を半導体基板を用いて形成でき、該チ
ャネル領域のチャネル長、チャネル幅が精度良く形成で
き、ゲート抵抗が低く、微細化に適した静電誘S型スイ
ッヂング素子を1qることを目的とする。
されたもので、ゲート、カソード間の逆耐圧性に優れ、
全チ11ネル領域を半導体基板を用いて形成でき、該チ
ャネル領域のチャネル長、チャネル幅が精度良く形成で
き、ゲート抵抗が低く、微細化に適した静電誘S型スイ
ッヂング素子を1qることを目的とする。
(課題を解決するための手段)
この発明にかかる静電誘導型スイッヂング素子は、第1
および第2の主面を有する第1の導電型の半導体基板と
、前記半導体基根内に埋込まれた第2の導電型の不純物
を含むポリシリコンおよび該ポリシリコンの周囲に形成
された第2の導電ハリの拡散層より成るゲート領域とを
備え、該グー]・領域間の前記半導体基板の部分はチャ
ネル領域として規定され、前記チャネル領域上方の前記
第1の主面上に形成された第1の導電型の第1主電極領
域と、前記第2の主面上に形成された第1あるいは第2
の導電型の第2主電極領域とを備えている。
および第2の主面を有する第1の導電型の半導体基板と
、前記半導体基根内に埋込まれた第2の導電型の不純物
を含むポリシリコンおよび該ポリシリコンの周囲に形成
された第2の導電ハリの拡散層より成るゲート領域とを
備え、該グー]・領域間の前記半導体基板の部分はチャ
ネル領域として規定され、前記チャネル領域上方の前記
第1の主面上に形成された第1の導電型の第1主電極領
域と、前記第2の主面上に形成された第1あるいは第2
の導電型の第2主電極領域とを備えている。
一方、この発明にかかる静電誘導型スイツヂング素子の
製造方法は、第1および第2の主面を有する第1の導電
型の半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板の前
記第1の主面にに、第1の導電型の第1主電極領域を形
成する工程と、前記第1主電極領域おJ:び前記半導体
基板を選択的に除去し1〜レンヂを形成づる工程と、前
記l−レンチの底部に、第2の導電型の不純物を含むポ
リシリコンを形成する二[稈と、前記ポリシリコンを拡
散源として前記第2の導電型の不純物を拡散し、前記ポ
リシリコンの周囲に拡散層を形成する工程とを備え、前
記拡散層は前記ポリシリコンとともにゲート領域を形成
しており、前記半導体基板の前記第2の主面上に、第1
あるいは第2の導電型の第2の主電極領域を形成する工
程をさらに備えている。
製造方法は、第1および第2の主面を有する第1の導電
型の半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板の前
記第1の主面にに、第1の導電型の第1主電極領域を形
成する工程と、前記第1主電極領域おJ:び前記半導体
基板を選択的に除去し1〜レンヂを形成づる工程と、前
記l−レンチの底部に、第2の導電型の不純物を含むポ
リシリコンを形成する二[稈と、前記ポリシリコンを拡
散源として前記第2の導電型の不純物を拡散し、前記ポ
リシリコンの周囲に拡散層を形成する工程とを備え、前
記拡散層は前記ポリシリコンとともにゲート領域を形成
しており、前記半導体基板の前記第2の主面上に、第1
あるいは第2の導電型の第2の主電極領域を形成する工
程をさらに備えている。
〔作用]
この発明におりるゲート領域は、半導体基板内に埋込ま
れた第2の導電型の不純物を含むポリシリコンと、この
ポリシリコンを拡散源とした拡散に−こり形成可能な拡
散層とからなるため、このゲト領域間の半導体基板の部
分に形成されるチャネル領域は、高精度に形成できる。
れた第2の導電型の不純物を含むポリシリコンと、この
ポリシリコンを拡散源とした拡散に−こり形成可能な拡
散層とからなるため、このゲト領域間の半導体基板の部
分に形成されるチャネル領域は、高精度に形成できる。
第1図 (a)〜(9)は各々この発明の一実施例て゛
あるSI素子の製造方法を示寸断面図である。以ト、同
図を参照しつつ、その製造方法を説明づる。
あるSI素子の製造方法を示寸断面図である。以ト、同
図を参照しつつ、その製造方法を説明づる。
まず、n−基板11十−全面に不純物拡散によりn+カ
ソード領域12を形成し、さらに、このn4カソード領
域12上に酸化膜13を熱酸化法により形成する。そし
て、酸化膜13上にレジストを塗布し、その後レジスト
をパター三ングする。
ソード領域12を形成し、さらに、このn4カソード領
域12上に酸化膜13を熱酸化法により形成する。そし
て、酸化膜13上にレジストを塗布し、その後レジスト
をパター三ングする。
そして、このレジストをマスクとしてn+カソード領1
ti12と酸化膜13とを選択的にエツチングする。さ
らに同図(a)に示すように、同じレジメ]〜をマスク
とじ−C1n−基板11に対し異方性工ッチングを施し
、トレンチ14を形成する。
ti12と酸化膜13とを選択的にエツチングする。さ
らに同図(a)に示すように、同じレジメ]〜をマスク
とじ−C1n−基板11に対し異方性工ッチングを施し
、トレンチ14を形成する。
次にトレンチ14中に高濃度のp型の不純物を含む、い
わゆるドープドポリシリコン1;うを、同図(b)に示
すように埋込む。さらに、表面を平坦化しIc後、ドー
プドポリシリコン15を含むn基板1上全面に熱酸化膜
16を形成する。このとき、同時に、ポリシリコン15
を拡散源とした熱拡散により、p+拡散層17がポリシ
リコン15外周に形成される。
わゆるドープドポリシリコン1;うを、同図(b)に示
すように埋込む。さらに、表面を平坦化しIc後、ドー
プドポリシリコン15を含むn基板1上全面に熱酸化膜
16を形成する。このとき、同時に、ポリシリコン15
を拡散源とした熱拡散により、p+拡散層17がポリシ
リコン15外周に形成される。
そして、酸化膜16−Lにレジスト18を塗布し、ドー
プドポリシリコン15の上層部を含み、さらに2・〜3
μ瓦広い領域でレジスト18をバタングする。その後、
このレジスト18をマスクとしてエツチングを施し、同
図(C)に示す」:うに、ドープドポリシリコン15の
上面よりざらに広い開口部19を形成する。
プドポリシリコン15の上層部を含み、さらに2・〜3
μ瓦広い領域でレジスト18をバタングする。その後、
このレジスト18をマスクとしてエツチングを施し、同
図(C)に示す」:うに、ドープドポリシリコン15の
上面よりざらに広い開口部19を形成する。
さらに、レジス1−18をマスクとして、ドープドポリ
シリコン15.n+カソード領域12及びp+拡散層1
7に対し異方性エツチングを施し、ドープポリシリコン
15の上面より広い開口とトレンチ14より浅い深さと
を有するトレンチ20を形成する。その結果、同図(d
)に示すように、トレンチ20の深さまでのドープドポ
リシリコン15、p+拡散層17は除去されることにな
る。
シリコン15.n+カソード領域12及びp+拡散層1
7に対し異方性エツチングを施し、ドープポリシリコン
15の上面より広い開口とトレンチ14より浅い深さと
を有するトレンチ20を形成する。その結果、同図(d
)に示すように、トレンチ20の深さまでのドープドポ
リシリコン15、p+拡散層17は除去されることにな
る。
次にトレンチ20を含むn”M&11表面全体を熱酸化
法を施し、酸化膜21で覆う。さらに、熱処理によりド
ープドポリシリコン15を拡散源どした不純物拡散によ
り、同図(e)に示すにうに、p4ゲート領域22を形
成づる。このとぎ、同時に、所望のチャネル幅、チャネ
ル長を有するチャネル領t#i23が形成される。
法を施し、酸化膜21で覆う。さらに、熱処理によりド
ープドポリシリコン15を拡散源どした不純物拡散によ
り、同図(e)に示すにうに、p4ゲート領域22を形
成づる。このとぎ、同時に、所望のチャネル幅、チャネ
ル長を有するチャネル領t#i23が形成される。
そして、トレンチ20中にCVD法等により絶縁物24
を埋込み、同図(f)に示すように表面を平坦化する。
を埋込み、同図(f)に示すように表面を平坦化する。
ざらに、n+カソード領域12上の酸化膜21を選択的
にエツチングし、n+カソード領域12の表面を露出さ
せ、カソードコンタクト領域12aを形成づ′る。その
後、同図((+)に示すようにカソードコンタクト領域
12aを介してn+カソード領域12に電気的に接続さ
れるカソードメタル電極25を形成する。その結果、こ
の実施例におりるSl素子のゲート、カソード領域は完
成する。そしU、n−jl板11の裏面に不純物拡散に
より )アノード領域27を形成しp17ノード領域2
7上にアノードメタル電極28を形成づると、第2図で
示づようなS I ’jイリスタが完成する。またp1
アノード領域27をn4アノード領域に置き換えるとS
Iトランジスタとなる。
にエツチングし、n+カソード領域12の表面を露出さ
せ、カソードコンタクト領域12aを形成づ′る。その
後、同図((+)に示すようにカソードコンタクト領域
12aを介してn+カソード領域12に電気的に接続さ
れるカソードメタル電極25を形成する。その結果、こ
の実施例におりるSl素子のゲート、カソード領域は完
成する。そしU、n−jl板11の裏面に不純物拡散に
より )アノード領域27を形成しp17ノード領域2
7上にアノードメタル電極28を形成づると、第2図で
示づようなS I ’jイリスタが完成する。またp1
アノード領域27をn4アノード領域に置き換えるとS
Iトランジスタとなる。
第3図はこの実施例のSl素子の平面図である。
なお、同図において、29は図示しない不純物拡散層に
よりp+ゲグー領域22ど電気的に接続されているゲー
トコンタクh領域であり、このゲトコンタクト領1M2
9上にゲートメタル電極30が形成されている。また、
31は絶縁+1uであり、カソードメタル電極25の下
部に形成されている、。
よりp+ゲグー領域22ど電気的に接続されているゲー
トコンタクh領域であり、このゲトコンタクト領1M2
9上にゲートメタル電極30が形成されている。また、
31は絶縁+1uであり、カソードメタル電極25の下
部に形成されている、。
この平面図の1−1断面が第1図の断面図に相当する。
このように、本実施例のSl素子のp ゲート領hii
22はn 基板11中に形成されたドープドポリシリコ
ン15を拡散源とした熱拡散により形成されている。こ
のため、以下に述べるように寸法精度が向上する。
22はn 基板11中に形成されたドープドポリシリコ
ン15を拡散源とした熱拡散により形成されている。こ
のため、以下に述べるように寸法精度が向上する。
まず、p ゲート領域22の厚み制御は、pゲート領域
22の不純物濃度を高くする場合においてもドープドポ
リシリコン15の不純物濃度を高くすることで容易に行
えるようになった。したがって、トレンチ14.トレン
チ14間の間隔を10〜20μmに設定すれば、p型の
不純物を含んだドープドポリシリコン15を拡散源とし
た熱拡散にJ:すp4ゲート領域22− p+ゲグー領
域22間のチャネル幅dは2〜5μmの幅(ノーマリオ
ン形のSl素子では最適な幅)で精度良く形成できる。
22の不純物濃度を高くする場合においてもドープドポ
リシリコン15の不純物濃度を高くすることで容易に行
えるようになった。したがって、トレンチ14.トレン
チ14間の間隔を10〜20μmに設定すれば、p型の
不純物を含んだドープドポリシリコン15を拡散源とし
た熱拡散にJ:すp4ゲート領域22− p+ゲグー領
域22間のチャネル幅dは2〜5μmの幅(ノーマリオ
ン形のSl素子では最適な幅)で精度良く形成できる。
ところで、一般的なSl素子では、ゲート電圧に対づ−
るそのゲート電圧で阻止可能な定電圧の比(ブロッキン
グゲイン)μは、次の(1)式で決定する。
るそのゲート電圧で阻止可能な定電圧の比(ブロッキン
グゲイン)μは、次の(1)式で決定する。
2 ・・・(1)
μ0c−LxLGA/d
なお、dはチャネル幅(第1図(g)参照)、i−はチ
ャネル長(第1図(0)参照)、1.、oAはオフ状態
でゲートからアノードに延びる空乏層の厚みである。こ
のブロッキングゲインμが高い程、大電力用途に適づ”
ることになる。
ャネル長(第1図(0)参照)、1.、oAはオフ状態
でゲートからアノードに延びる空乏層の厚みである。こ
のブロッキングゲインμが高い程、大電力用途に適づ”
ることになる。
チャネル長1−は、最終的に残るドープドポリシリコン
15の深さによって決まる。したがって、トレンチ1/
1.20の深さを適当に設定づれば、所望のチャネル長
1−を得ることができる。例えば素子電圧が1000V
、ブロッキングゲインμが160〜200程度の大電力
用途のSl素子では、5μm程度のチャネル長りが要求
される。
15の深さによって決まる。したがって、トレンチ1/
1.20の深さを適当に設定づれば、所望のチャネル長
1−を得ることができる。例えば素子電圧が1000V
、ブロッキングゲインμが160〜200程度の大電力
用途のSl素子では、5μm程度のチャネル長りが要求
される。
また、ゲート、カソード間逆耐圧性は、p1ゲト領域2
2の形成される深さ、つまりトレンチ24の深さにも依
存する。例えばn−基板11の不純物濃度がI X 1
0 ”’/cm3以下であれば、トレンチ24の深さが
7〜8μmで100V程度の逆耐圧が得られる。つまり
、1ヘレンヂ24の深さを適当に設定することで十分な
逆耐圧を得ることができる。
2の形成される深さ、つまりトレンチ24の深さにも依
存する。例えばn−基板11の不純物濃度がI X 1
0 ”’/cm3以下であれば、トレンチ24の深さが
7〜8μmで100V程度の逆耐圧が得られる。つまり
、1ヘレンヂ24の深さを適当に設定することで十分な
逆耐圧を得ることができる。
一方、トレンチ14の幅は、p1ゲー1〜領域22の抵
抗値に関係し、ゲートからの引出し電流の大きい大電力
用のSl素子では、p1ゲート領域22の不純物濃度が
10 ”□ 1020/cm3のどぎ、5〜10μm
は必要となる。したがって、前述したように、トレンチ
14の間隔は10〜15μ肌程度であるため、1つのゲ
ート領域と1つのカット領域を1コ−ニットどずれば、
15〜25μmの幅で1ユニツトが形成でき、例えば第
5図で示した従来のSl素子に比べて2へ・3倍以上の
微細化が可能となる。
抗値に関係し、ゲートからの引出し電流の大きい大電力
用のSl素子では、p1ゲート領域22の不純物濃度が
10 ”□ 1020/cm3のどぎ、5〜10μm
は必要となる。したがって、前述したように、トレンチ
14の間隔は10〜15μ肌程度であるため、1つのゲ
ート領域と1つのカット領域を1コ−ニットどずれば、
15〜25μmの幅で1ユニツトが形成でき、例えば第
5図で示した従来のSl素子に比べて2へ・3倍以上の
微細化が可能となる。
次に、Sl素子のp+ゲグー領域22をn 基板11中
に形成されたドープドポリシリコン15を拡散源とした
熱拡散により形成したことによる電気特性の向−Lにつ
いてのべる。
に形成されたドープドポリシリコン15を拡散源とした
熱拡散により形成したことによる電気特性の向−Lにつ
いてのべる。
まず、チャネル領域全体を、丁ピタキシャル層によらず
、nJi板11のみで形成できるため、第5図C示し1
=従来のSl素子のJ、うにチャネル領域の不純物濃度
プロファイルが悪化すること【よない1.その結果、安
定したスイッチング特性、」分なゲート.カソード間の
逆耐圧性及び改善されたブI]ツ4−ング特性を高精度
で得ることができる。
、nJi板11のみで形成できるため、第5図C示し1
=従来のSl素子のJ、うにチャネル領域の不純物濃度
プロファイルが悪化すること【よない1.その結果、安
定したスイッチング特性、」分なゲート.カソード間の
逆耐圧性及び改善されたブI]ツ4−ング特性を高精度
で得ることができる。
さらに、ドープドポリシリコン15自体が高濃度の不純
物を含/υでおり、グー1−抵抗値を大幅に低減できる
ため、高速なスイッチング特性が得られるとともに、タ
ーンオフ時に過剰な少数キャリアの引出しが確実に行え
る。
物を含/υでおり、グー1−抵抗値を大幅に低減できる
ため、高速なスイッチング特性が得られるとともに、タ
ーンオフ時に過剰な少数キャリアの引出しが確実に行え
る。
また、絶縁物24をトレンチ20に埋込むため、ゲート
、カソード間のpn接合による接合容量が減り、ターン
オン、ターンオフの高速化にも右利になる。以上が電気
特性の向上である。
、カソード間のpn接合による接合容量が減り、ターン
オン、ターンオフの高速化にも右利になる。以上が電気
特性の向上である。
さらに、完成したSl素子は絶縁層24により平坦化さ
れているため、第5図で示した従来の埋込みゲート構造
のSl素子同様に、圧接形の素子としても用いることが
できる。
れているため、第5図で示した従来の埋込みゲート構造
のSl素子同様に、圧接形の素子としても用いることが
できる。
第4図 (a)〜(h)は各々この発明の他の実施例で
あるSl素子の製造方法を示J−断面図ぐある。
あるSl素子の製造方法を示J−断面図ぐある。
以下、同図を参照しつつ、その製造方法を説明する。
まず、nl板11上全面にn1カソード領域12を形成
し、さらに、このn4カソード領域12上に酸化膜13
を熱酸化法により形成する。そして、酸化膜13十にレ
ジス;へ塗布し、イの後レジスI〜をパターニングする
。その後、このレジス1へをマスクとしてn4カソード
領域12と酸化膜13とを選択的にエツチングし、さら
に同図(a)に示すように、同じレジメ]〜をマスクと
して、n基板1に対し貸方層エツチングを施しi〜レン
チ14を形成する。
し、さらに、このn4カソード領域12上に酸化膜13
を熱酸化法により形成する。そして、酸化膜13十にレ
ジス;へ塗布し、イの後レジスI〜をパターニングする
。その後、このレジス1へをマスクとしてn4カソード
領域12と酸化膜13とを選択的にエツチングし、さら
に同図(a)に示すように、同じレジメ]〜をマスクと
して、n基板1に対し貸方層エツチングを施しi〜レン
チ14を形成する。
次に1へレンチ14中に高濃度の不純物を含むドードポ
リシリコン15を、同図(b)に示すように埋込む。さ
らに、表面を平坦化した後、ドープドポリシリ−1ン1
5を含むn−Ui板11−ト全面に熱酸化膜16を形成
する。このとぎ、同時にドープドポリシリコン15を拡
散源とした熱拡散にJ:す、ρ1拡散層17がドープド
ポリシリ−]コン5の外周に形成される。
リシリコン15を、同図(b)に示すように埋込む。さ
らに、表面を平坦化した後、ドープドポリシリ−1ン1
5を含むn−Ui板11−ト全面に熱酸化膜16を形成
する。このとぎ、同時にドープドポリシリコン15を拡
散源とした熱拡散にJ:す、ρ1拡散層17がドープド
ポリシリ−]コン5の外周に形成される。
ぞして、酸化膜16上にレジ]・ス18を塗布し、ドー
プドポリシリコン15の上面を含み、さらに2〜3μm
広い領域にレジスト18をパターニングし、このレジス
ト18をマスクとしてエツチングを施し、同図(C)に
示すように、ドープドポリシリコン15の上面よりさら
に広い開口部19を形成する。
プドポリシリコン15の上面を含み、さらに2〜3μm
広い領域にレジスト18をパターニングし、このレジス
ト18をマスクとしてエツチングを施し、同図(C)に
示すように、ドープドポリシリコン15の上面よりさら
に広い開口部19を形成する。
次に、レジメ1〜18をマスクとして、ドープドポリシ
リコン15.n+カソード領域12及びp“拡散層17
に対し、テーパーエツチングを施し、ドープドポリシリ
コン15の上面より開口が大きく、底部がドープドポリ
シリコン15の上面程度で、トレンチ14より浅いトレ
ンチ20を形成づる。その結果、同図(d)に示すよう
に、トレンチ20の深さまでのポリシリコン15.p”
拡散層17はほぼ除去されることになる。
リコン15.n+カソード領域12及びp“拡散層17
に対し、テーパーエツチングを施し、ドープドポリシリ
コン15の上面より開口が大きく、底部がドープドポリ
シリコン15の上面程度で、トレンチ14より浅いトレ
ンチ20を形成づる。その結果、同図(d)に示すよう
に、トレンチ20の深さまでのポリシリコン15.p”
拡散層17はほぼ除去されることになる。
次にトレンチ20を含むn−基基板1面熱酸化法により
酸化膜21で覆う。ざらに、熱処理によりドープドポリ
シリコン15を拡散源とした、不純物拡散により、同図
(e)に示すように、p4ゲート領域22を形成する1
,このとぎ、同時に所望のチャネル幅,ヂ17ネル長を
有するチャネル領域23が形成される。
酸化膜21で覆う。ざらに、熱処理によりドープドポリ
シリコン15を拡散源とした、不純物拡散により、同図
(e)に示すように、p4ゲート領域22を形成する1
,このとぎ、同時に所望のチャネル幅,ヂ17ネル長を
有するチャネル領域23が形成される。
その後、ポリシリコン15表面を、エツチング等により
露出させ、同図(f)に示ずにうに、ポリシリ:コン1
5の露出部上にメタルシリサイド等の導電層26を形成
する。このとき、トレンチ20が7−パー状に形成され
ているので、S電層をトレンチ20を含むn−基板1全
面に形成後エツチングを行う等ににり容易にポリシリコ
ン15の露出表面上、つまりトレンチ20の底部に導電
層26を形成できる。
露出させ、同図(f)に示ずにうに、ポリシリ:コン1
5の露出部上にメタルシリサイド等の導電層26を形成
する。このとき、トレンチ20が7−パー状に形成され
ているので、S電層をトレンチ20を含むn−基板1全
面に形成後エツチングを行う等ににり容易にポリシリコ
ン15の露出表面上、つまりトレンチ20の底部に導電
層26を形成できる。
そして、1ヘレンヂ20中の導電層26十にCVD法等
により絶縁物24を埋込み、同図(0)に示すように表
面を平坦化する。さらに、n カッド領域12圭の酸化
膜21を選択的にエツチングし、カソード領域12の表
面を露出させ、カソードコンタクト領域12aを形成す
る。その後、同図(if)に示すように、カソードコン
タク1〜領域12aを介しでn1カソード領域12に電
気的に接続されるカソードメタル電極25を形成し、伯
の実施例におけるSl素子のゲート、カソード領域は完
成する。
により絶縁物24を埋込み、同図(0)に示すように表
面を平坦化する。さらに、n カッド領域12圭の酸化
膜21を選択的にエツチングし、カソード領域12の表
面を露出させ、カソードコンタクト領域12aを形成す
る。その後、同図(if)に示すように、カソードコン
タク1〜領域12aを介しでn1カソード領域12に電
気的に接続されるカソードメタル電極25を形成し、伯
の実施例におけるSl素子のゲート、カソード領域は完
成する。
このSl素子は、第1図〜第3図で示した実施例のSl
素子の効果に加え、さらにゲート抵抗を低減づ−ること
ができる効果がある。
素子の効果に加え、さらにゲート抵抗を低減づ−ること
ができる効果がある。
なお、これらの実施例では、Stサイリスタや5ll−
ランジスタのゲートz−H6に関し−(述べたが、ジャ
ンクション「F T 、パーミアブルベースl−ランラ
スタのグー]へ構造にも適用可能Cある。つまり、本明
細書にJ3りる静電誘導型スイッチング素子とは、電流
制御機構が静電誘導によって行われる全てのスイッチン
グ素子を包含している。
ランジスタのゲートz−H6に関し−(述べたが、ジャ
ンクション「F T 、パーミアブルベースl−ランラ
スタのグー]へ構造にも適用可能Cある。つまり、本明
細書にJ3りる静電誘導型スイッチング素子とは、電流
制御機構が静電誘導によって行われる全てのスイッチン
グ素子を包含している。
また、これらの実施例でCよ、主に大電力用のSl索子
について述べたが弱電力用のSl索子のICにも適用す
ることができるのは勿論である。
について述べたが弱電力用のSl索子のICにも適用す
ることができるのは勿論である。
〔発明の効果)
以上説明したように、この発明によれば、ブト領域は、
半導体基板内に埋込まれlご第2の導電型の不純物を含
むポリシリコンと、このポリシリコンを拡散源とした拡
散により形成可能な拡散層とからなるため、逆耐圧性に
優れ、全ヂ17ネル領域を半導体基板を用いて形成でき
、該チャネル領域のチャネル長、ヂトネル幅が精度良く
形成できる。さらに、ゲート抵抗がイルくなるとどもに
、微細化に適づるという効果がある。
半導体基板内に埋込まれlご第2の導電型の不純物を含
むポリシリコンと、このポリシリコンを拡散源とした拡
散により形成可能な拡散層とからなるため、逆耐圧性に
優れ、全ヂ17ネル領域を半導体基板を用いて形成でき
、該チャネル領域のチャネル長、ヂトネル幅が精度良く
形成できる。さらに、ゲート抵抗がイルくなるとどもに
、微細化に適づるという効果がある。
第1図はこの発明の一実施例であるSl索子の製造方法
を丞す断面図、第2図はSlザイリスタの断面図、第3
図は第1図の実施例のSl素子の平面図、第4図はこの
発明の他の実施例であるS1素子の製造方法を示す断面
図、第5図は従来の埋込みグー1゛・構造のSl素子を
示す断面図、第6図は従来の平面構造のSl索子を示覆
−断面図、第7図は従来の凹)14ゲート構造のS[素
子を示J断面図である。 図において、12はn+カソード領域、15はドープド
ポリシリコン、22はp4ゲー]・領域、23はチャネ
ル領域である。 なA3、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
を丞す断面図、第2図はSlザイリスタの断面図、第3
図は第1図の実施例のSl素子の平面図、第4図はこの
発明の他の実施例であるS1素子の製造方法を示す断面
図、第5図は従来の埋込みグー1゛・構造のSl素子を
示す断面図、第6図は従来の平面構造のSl索子を示覆
−断面図、第7図は従来の凹)14ゲート構造のS[素
子を示J断面図である。 図において、12はn+カソード領域、15はドープド
ポリシリコン、22はp4ゲー]・領域、23はチャネ
ル領域である。 なA3、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- (1)第1および第2の主面を有する第1の導電型の半
導体基板と、 前記半導体基板内に埋込まれた第2の導電型の不純物を
含むポリシリコンおよび該ポリシリコンの周囲に形成さ
れた第2の導電型の拡散層より成るゲート領域とを備え
、該ゲート領域間の前記半導体基板の部分はチャネル領
域として規定され、前記チャネル領域上方の前記第1の
主面上に形成された第1の導電型の第1主電極領域と、
前記第2の主面上に形成された第1あるいは第2の導電
型の第2主電極領域とを備える静電誘導型スイッチング
素子。 - (2)第1および第2の主面を有する第1の導電型の半
導体基板を準備する工程と、 前記半導体基板の前記第1の主面上に、第1の導電型の
第1主電極領域を形成する工程と、前記第1主電極領域
および前記半導体基板を選択的に除去しトレンチを形成
する工程と、 前記トレンチの底部に、第2の導電型の不純物を含むポ
リシリコンを形成する工程と、 前記ポリシリコンを拡散源として前記第2の導電型の不
純物を拡散し、前記ポリシリコンの周囲に拡散層を形成
する工程とを備え、前記拡散層は前記ポリシリコンとと
もにゲート領域を形成しており、 前記半導体基板の前記第2の主面上に、第1あるいは第
2の導電型の第2の主電極領域を形成する工程をさらに
備える静電誘導型スイッチング素子の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1009014A JP2686125B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 静電誘導型スイッチング素子及びその製造方法 |
US07/518,300 US5143859A (en) | 1989-01-18 | 1990-05-02 | Method of manufacturing a static induction type switching device |
US07/854,096 US5264381A (en) | 1989-01-18 | 1992-03-19 | Method of manufacturing a static induction type switching device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1009014A JP2686125B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 静電誘導型スイッチング素子及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02189979A true JPH02189979A (ja) | 1990-07-25 |
JP2686125B2 JP2686125B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=11708800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1009014A Expired - Lifetime JP2686125B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 静電誘導型スイッチング素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2686125B2 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5382182A (en) * | 1976-12-27 | 1978-07-20 | Handotai Kenkyu Shinkokai | Fet transistor circuit and semiconductor ic |
JPS53147469A (en) * | 1977-05-27 | 1978-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Vertical field effect transistor and production of the same |
JPS5488781A (en) * | 1977-12-26 | 1979-07-14 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Transistor logic of electrostatic induction type |
JPS60170977A (ja) * | 1984-02-16 | 1985-09-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-01-18 JP JP1009014A patent/JP2686125B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5382182A (en) * | 1976-12-27 | 1978-07-20 | Handotai Kenkyu Shinkokai | Fet transistor circuit and semiconductor ic |
JPS53147469A (en) * | 1977-05-27 | 1978-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Vertical field effect transistor and production of the same |
JPS5488781A (en) * | 1977-12-26 | 1979-07-14 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Transistor logic of electrostatic induction type |
JPS60170977A (ja) * | 1984-02-16 | 1985-09-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2686125B2 (ja) | 1997-12-08 |
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