JPH03232276A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH03232276A JPH03232276A JP2029315A JP2931590A JPH03232276A JP H03232276 A JPH03232276 A JP H03232276A JP 2029315 A JP2029315 A JP 2029315A JP 2931590 A JP2931590 A JP 2931590A JP H03232276 A JPH03232276 A JP H03232276A
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
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- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 abstract description 7
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- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 2
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
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- Signal Processing (AREA)
- Television Signal Processing For Recording (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (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]
この発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特にU
字形トレンチを有する半導体層表面に形成されたいわゆ
るU−MOSFET等のように縦方向チャネルを有する
電界効果トランジスタのチャネル抵抗低減に関するもの
である。
字形トレンチを有する半導体層表面に形成されたいわゆ
るU−MOSFET等のように縦方向チャネルを有する
電界効果トランジスタのチャネル抵抗低減に関するもの
である。
第3図は、例えば文献「アイ イー イーイー トラン
ザクションズ エレクトリカル デバイス((BEE
Transactions Electrical D
evice)。
ザクションズ エレクトリカル デバイス((BEE
Transactions Electrical D
evice)。
ED−34(11)、 p、2329.1987 」に
示された従来のNチャネルU−MOSFETを示す断面
図である。
示された従来のNチャネルU−MOSFETを示す断面
図である。
図において、1はN°半導体基板でその上にNエピタキ
シャル層2が形成されている。これらのN゛半導体基板
l及びN−エピタキシャル層2はドレイン領域として働
<、N−エピタキシャル層2上にはPウェル領域3が形
成されている。このPウニルミl域3はN−エピタキシ
ャル層2の表面にエピタキシャル成長させることによっ
て得られる。Pウェル領域3を貫通する形でU字形の溝
が形成され、この溝内にはゲート!!!縁膜8を介して
、例えば高濃度にドープされたポリシリコン9からなる
ゲート電極11が埋め込まれている。
シャル層2が形成されている。これらのN゛半導体基板
l及びN−エピタキシャル層2はドレイン領域として働
<、N−エピタキシャル層2上にはPウェル領域3が形
成されている。このPウニルミl域3はN−エピタキシ
ャル層2の表面にエピタキシャル成長させることによっ
て得られる。Pウェル領域3を貫通する形でU字形の溝
が形成され、この溝内にはゲート!!!縁膜8を介して
、例えば高濃度にドープされたポリシリコン9からなる
ゲート電極11が埋め込まれている。
また上記Pウェル領域3の表面にはN゛ソース領域6が
形成されている。このN゛ソース領域6とN−エピタキ
シャル1i(ドレイン領域)2との間にあり、かつ絶縁
膜8に沿ったPウェル領域3の部分21がチャネル領域
として規定される。N゛ソース領域6及びPウェル領域
3に電気的に接続するように表面−面に金属のソース電
極12が形成され、又、N゛半導体基板(ドレイン領域
)1と電気的に接続するように裏面−面に金属のドレイ
ン電極13が形成されている。
形成されている。このN゛ソース領域6とN−エピタキ
シャル1i(ドレイン領域)2との間にあり、かつ絶縁
膜8に沿ったPウェル領域3の部分21がチャネル領域
として規定される。N゛ソース領域6及びPウェル領域
3に電気的に接続するように表面−面に金属のソース電
極12が形成され、又、N゛半導体基板(ドレイン領域
)1と電気的に接続するように裏面−面に金属のドレイ
ン電極13が形成されている。
次に動作について説明する。
ドレイン端子りが高電位、ソース端子Sが低電位(又は
アース電位)となるように主電圧を印加する。この状態
でゲート端子Gに正のバイアスを印加すると、チャネル
領域21に反転層が形成され、N°ソース領域6からチ
ャネル層21を通ってN−エピタキシャル層(ドレイン
領域)2に電子電流が流れ、トランジスタはオン状態と
なる。
アース電位)となるように主電圧を印加する。この状態
でゲート端子Gに正のバイアスを印加すると、チャネル
領域21に反転層が形成され、N°ソース領域6からチ
ャネル層21を通ってN−エピタキシャル層(ドレイン
領域)2に電子電流が流れ、トランジスタはオン状態と
なる。
ゲート端子Gのバイアスをアースと短絡させるか、又は
負にバイアスすることによりチャネル領域21の反転層
は消滅し、トランジスタはオフ状態となる。
負にバイアスすることによりチャネル領域21の反転層
は消滅し、トランジスタはオフ状態となる。
このようにチャネルが縦方向に形成されるU−MOS
F ETではチャネルが横方向に形成されるD−MOS
FET、つまりチャネル領域を2重拡散(Double
diffusion)により形成した一般的なMOS
F ETと比べて次のような利点がある。
F ETではチャネルが横方向に形成されるD−MOS
FET、つまりチャネル領域を2重拡散(Double
diffusion)により形成した一般的なMOS
F ETと比べて次のような利点がある。
まず、第1にU−MOSFETでは1つのゲート電極5
とその両側のN°ソース領域6を含む1ユニントセルの
表面積がD−MOSFETのそれよりも小さくでき、セ
ルの高集積度化が可能となる。
とその両側のN°ソース領域6を含む1ユニントセルの
表面積がD−MOSFETのそれよりも小さくでき、セ
ルの高集積度化が可能となる。
また、第2にD−MOSFETで問題となるウェル相互
間で生じるJ−FET効果がU−MOSFETではその
構造上、存在しないことにより極めて低いオン抵抗の半
導体装置が得られる。
間で生じるJ−FET効果がU−MOSFETではその
構造上、存在しないことにより極めて低いオン抵抗の半
導体装置が得られる。
[発明が解決しようとする課題]
従来のU−MOS F ETは以上のように構成されて
おり、セルの高密度化が可能なことからオン抵抗を低減
化させることができる利点があるが、高密度化を図るた
めにはより幅の狭い溝を形成する必要があり、従って微
細幅7高アスペクト比のトレンチ技術と埋め込み技術が
要求され、製作上の大きな制約になるなどの問題点があ
った。
おり、セルの高密度化が可能なことからオン抵抗を低減
化させることができる利点があるが、高密度化を図るた
めにはより幅の狭い溝を形成する必要があり、従って微
細幅7高アスペクト比のトレンチ技術と埋め込み技術が
要求され、製作上の大きな制約になるなどの問題点があ
った。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、従来のトレンチ技術を用いたプロセスにより
、−層オン抵抗の低いU −M O5FETを搭載した
半導体装置及びその製造方法を得ることを目的とする。
たもので、従来のトレンチ技術を用いたプロセスにより
、−層オン抵抗の低いU −M O5FETを搭載した
半導体装置及びその製造方法を得ることを目的とする。
この発明に係る半導体装置は、ドレイン領域となるN型
半導体層上に絶縁膜を介してゲート電極を横方向に複数
配設し、該ゲート電橋相互間にゲート絶縁膜を介してP
型ウェル領域を設け、該ウェル領域表面部にN゛型ソー
ス領域を形成し、上記半導体層表面側に該ソース領域と
接続されるようソース電極層を、上記基板裏面側にドレ
イン電8iNを形成しているU−MOSFETにおいて
、縦方向チャネルが形成される上記P型ウェル領域の幅
を0.5μm以下に設定し、オン時には該ウェル領域全
域が反転領域となるようにしたものである。
半導体層上に絶縁膜を介してゲート電極を横方向に複数
配設し、該ゲート電橋相互間にゲート絶縁膜を介してP
型ウェル領域を設け、該ウェル領域表面部にN゛型ソー
ス領域を形成し、上記半導体層表面側に該ソース領域と
接続されるようソース電極層を、上記基板裏面側にドレ
イン電8iNを形成しているU−MOSFETにおいて
、縦方向チャネルが形成される上記P型ウェル領域の幅
を0.5μm以下に設定し、オン時には該ウェル領域全
域が反転領域となるようにしたものである。
また、この発明に係る半導体装置の製造方法は、N型半
導体層上にP型エピタキシャル層を形成した後、該エピ
タキシャル層を選択的に除去して上記N型半導体層に達
する複数の溝を形成する溝形成工程に加えて、隣接する
上記溝間のP型エピタキシャル領域の幅が0.5μm程
度となるまで該溝表面を酸化して酸化膜を形成する工程
と、該酸化膜を除去する工程とを設けたものである。
導体層上にP型エピタキシャル層を形成した後、該エピ
タキシャル層を選択的に除去して上記N型半導体層に達
する複数の溝を形成する溝形成工程に加えて、隣接する
上記溝間のP型エピタキシャル領域の幅が0.5μm程
度となるまで該溝表面を酸化して酸化膜を形成する工程
と、該酸化膜を除去する工程とを設けたものである。
この発明に係る半導体装置においては、ゲート電極に挟
まれ、チャネルが形成されるウェル領域の幅を、0.5
μm以内に設定したから、オン時には該ウェル領域全域
が反転領域となり、オン抵抗を一層低減することができ
る。
まれ、チャネルが形成されるウェル領域の幅を、0.5
μm以内に設定したから、オン時には該ウェル領域全域
が反転領域となり、オン抵抗を一層低減することができ
る。
またこの発明に係る半導体装置の製造方法においては、
従来のtJ−MOSFETの製造プロセスに、ウェル幅
縮小のための酸化膜の形成工程と、該酸化膜の除去工程
とを加えたでけであるため、従来のプロセスフローを大
幅に変更することなく、よりオン抵抗の低い半導体装置
を製造することができる。
従来のtJ−MOSFETの製造プロセスに、ウェル幅
縮小のための酸化膜の形成工程と、該酸化膜の除去工程
とを加えたでけであるため、従来のプロセスフローを大
幅に変更することなく、よりオン抵抗の低い半導体装置
を製造することができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図はこの発明の一実施例によるNチャネルMOSF
ETを示す断面図である0図において、第3図に示す従
来のNチャネルMO3−FETとの相違点はPウェル領
域3aの幅(図中2dで示す)が0.5μm程度に狭く
制御されていることである。
ETを示す断面図である0図において、第3図に示す従
来のNチャネルMO3−FETとの相違点はPウェル領
域3aの幅(図中2dで示す)が0.5μm程度に狭く
制御されていることである。
通常、酸化膜ゲート構造に電圧を印加した場合、その電
界効果は酸化膜直下のSi層までしか及ばないが、酸化
膜ゲート同士が対向して設置されており、かつその間に
挟まれたSi層の幅が十分小さい時、上記Si層内の電
位は一方の酸化膜ゲートの電位に加えて他方の酸化膜ゲ
ートの電位の影響も受けることになるため、上記Si層
全体が反転するようになる。従って、上記Pウェルの幅
2dを0.5μm程度以下にすると、Pウェル領域全体
が反転しやすくなる。Pウェル領域全体が反転した時の
電流は、例えば「アイ イー イープロシーディング(
IEE PROCEEDING)、 Vol、134゜
Pt、 I、 No、6.ディッセンバ−(DECE
MBER) 1987 J開式中、 μ7は電子の移動度 N、″はN−ドレイン層の濃度 No”はNo ドレイン層の濃度 qは単位電荷量 dはPウェル領域の幅の1/2の寸法 2はPウェル領域の奥行き W−はN−ドレイン層の厚さ WoはNo ドレイン層の厚さ ■。はドレインを極の電位 である。
界効果は酸化膜直下のSi層までしか及ばないが、酸化
膜ゲート同士が対向して設置されており、かつその間に
挟まれたSi層の幅が十分小さい時、上記Si層内の電
位は一方の酸化膜ゲートの電位に加えて他方の酸化膜ゲ
ートの電位の影響も受けることになるため、上記Si層
全体が反転するようになる。従って、上記Pウェルの幅
2dを0.5μm程度以下にすると、Pウェル領域全体
が反転しやすくなる。Pウェル領域全体が反転した時の
電流は、例えば「アイ イー イープロシーディング(
IEE PROCEEDING)、 Vol、134゜
Pt、 I、 No、6.ディッセンバ−(DECE
MBER) 1987 J開式中、 μ7は電子の移動度 N、″はN−ドレイン層の濃度 No”はNo ドレイン層の濃度 qは単位電荷量 dはPウェル領域の幅の1/2の寸法 2はPウェル領域の奥行き W−はN−ドレイン層の厚さ WoはNo ドレイン層の厚さ ■。はドレインを極の電位 である。
開式より明らかなようにII、はPウェルの幅2dの半
分dと比例関係になっていることにより、Pウェル全体
が反転する範囲で最もdを大きくしたとき、II、も最
大となり、従ってチャネル抵抗が最も低下するため低オ
ン抵抗化されたNチャネルMOSFETが得られる。
分dと比例関係になっていることにより、Pウェル全体
が反転する範囲で最もdを大きくしたとき、II、も最
大となり、従ってチャネル抵抗が最も低下するため低オ
ン抵抗化されたNチャネルMOSFETが得られる。
次に第1図に示すNチャネルMOSFETの製造手順を
第2図を参照しつつ説明する。
第2図を参照しつつ説明する。
まず第2図(a)に示すように、No半導体基板l上に
N−エピタキシャル層2をエピタキシャル成長する。こ
れらのN°半導体基板l及びN−エピタキシャル層2は
ドレイン領域として働く。エピタキシャル層2の表面に
さらにPエピタキシャル層3をエピタキシャル成長させ
る9 次に第2図[有])に示すように、Pエピタキシャル層
3の表面に酸化膜4を形成し、さらに所定の形状にパタ
ーニングされたレジスト5を形成する。
N−エピタキシャル層2をエピタキシャル成長する。こ
れらのN°半導体基板l及びN−エピタキシャル層2は
ドレイン領域として働く。エピタキシャル層2の表面に
さらにPエピタキシャル層3をエピタキシャル成長させ
る9 次に第2図[有])に示すように、Pエピタキシャル層
3の表面に酸化膜4を形成し、さらに所定の形状にパタ
ーニングされたレジスト5を形成する。
そして矢印に示すようにレジスト5をマスクとしてN型
不純物をPエピタキシャル層3に選択的にイオン注入し
、さらに熱処理を施してN°ソース領域6を形成する。
不純物をPエピタキシャル層3に選択的にイオン注入し
、さらに熱処理を施してN°ソース領域6を形成する。
次に第2図(C)に示すように、酸化膜4をパターニン
グし、パターニングされた酸化膜4をマスクとして異方
性エツチングを行い、Noソース領域6及びPエピタキ
シャル領域3を貫通してN−エピタキシャル層2に達す
るU字形の溝20を掘り込む。結果として残ったPエピ
タキシャル層の部分がPウェル領域3aとなる。
グし、パターニングされた酸化膜4をマスクとして異方
性エツチングを行い、Noソース領域6及びPエピタキ
シャル領域3を貫通してN−エピタキシャル層2に達す
るU字形の溝20を掘り込む。結果として残ったPエピ
タキシャル層の部分がPウェル領域3aとなる。
次に第2図(d)に示すように、表面及び溝20の内面
にわたって厚い酸化膜7を形成し、Pウエル領域3aの
幅が0.5μm程度になるように制御する。
にわたって厚い酸化膜7を形成し、Pウエル領域3aの
幅が0.5μm程度になるように制御する。
次に第2図(e)に示すように、−旦上記酸化膜7を除
去し、改めて酸化膜8を形成する。この酸化膜8は上記
溝20の側面にあってはゲート絶縁膜の役割を果たす。
去し、改めて酸化膜8を形成する。この酸化膜8は上記
溝20の側面にあってはゲート絶縁膜の役割を果たす。
次に第2図げ)に示すように、CVD法などにより、例
えば不純物をドープしたポリシリコン層9を堆積し、上
記溝20を埋め込む。
えば不純物をドープしたポリシリコン層9を堆積し、上
記溝20を埋め込む。
そして第2図(g)に示すように、エッチバック法など
の平坦化技術により表面を平坦化し、溝内のみポリシリ
コン層9を残す、この残されたポリシリコン層9がゲー
ト電極11となる。また熱酸化を行い、表面部分を酸化
膜10で覆う。しかる後、Pウェル領域3aとPエピタ
キシャル層3b上の酸化膜IOを除去し、メタライズ処
理を施して表面にソース1iii12.裏面にドレイン
電極13を形成する。なお、上記溝20を形成した後も
Pウェル領域3aとPエピタキシャル層3bは一体的に
構成されているため、Pエピタキシャル層3bの表面に
形成されたソース電極部分を介してPウェル領域3aは
ソースを極12と接続している。
の平坦化技術により表面を平坦化し、溝内のみポリシリ
コン層9を残す、この残されたポリシリコン層9がゲー
ト電極11となる。また熱酸化を行い、表面部分を酸化
膜10で覆う。しかる後、Pウェル領域3aとPエピタ
キシャル層3b上の酸化膜IOを除去し、メタライズ処
理を施して表面にソース1iii12.裏面にドレイン
電極13を形成する。なお、上記溝20を形成した後も
Pウェル領域3aとPエピタキシャル層3bは一体的に
構成されているため、Pエピタキシャル層3bの表面に
形成されたソース電極部分を介してPウェル領域3aは
ソースを極12と接続している。
以上の工程を経ることにより、第1図に示す構造のNチ
ャネルU−MOSFETを得る。
ャネルU−MOSFETを得る。
このように本実施例装置では、U−MOS F ETの
、ゲート電橋9で挟まれたPウェル領域3aの幅を0.
5μm以下に設定したので、オン動作時には該Pウェル
領域全域が反転することとなり、これにより一層オン抵
抗を低減することができる。
、ゲート電橋9で挟まれたPウェル領域3aの幅を0.
5μm以下に設定したので、オン動作時には該Pウェル
領域全域が反転することとなり、これにより一層オン抵
抗を低減することができる。
また本実施例の製造方法では、従来のプロセスに酸化膜
の形成及びその除去の工程を加えただけであるため、従
来のプロセス・フローを大幅に変更することなく半導体
装置を製造することができる。
の形成及びその除去の工程を加えただけであるため、従
来のプロセス・フローを大幅に変更することなく半導体
装置を製造することができる。
以上のように、この発明に係る半導体装置によれば、ゲ
ート電極に挟まれ、チャネルが形成されるウェル領域の
幅を、0.5μm以内に設定し、オン時には該ウェル領
域全域が反転領域となるようにしたので、オン抵抗を一
層低減することができる。
ート電極に挟まれ、チャネルが形成されるウェル領域の
幅を、0.5μm以内に設定し、オン時には該ウェル領
域全域が反転領域となるようにしたので、オン抵抗を一
層低減することができる。
また、この発明に係る半導体装置の製造方法によれば、
従来のU−MOSFETの形成プロセスに加えて、Pウ
ェル領域の幅を狭めるための酸化膜の形成工程と、該酸
化膜の除去工程とを付加しただけであるため、よりオン
抵抗の低い半導体装置を、従来のプロセスフローを大幅
に変更することなく形成することができる効果がある。
従来のU−MOSFETの形成プロセスに加えて、Pウ
ェル領域の幅を狭めるための酸化膜の形成工程と、該酸
化膜の除去工程とを付加しただけであるため、よりオン
抵抗の低い半導体装置を、従来のプロセスフローを大幅
に変更することなく形成することができる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例による半導体装置の構造を
説明するための断面側面図、第2図(a)〜第2図(g
)は第1図のU−MOSFETの製造手順を示す断面側
面図、第3図は従来のU−・MOSFETの構造を示す
断面側面図である。 図において、1はN″″半導体基板、2はN−エピタキ
シャル層、3.3bはPエピタキシャル層、3aはPウ
ェル領域、4,7,8.10は酸化膜、5はレジスト、
6はN゛ソース領域9は不純物のドープされたポリシリ
コン層、11はゲート電橋、12はソース電極、13は
ドレイン電極、20はトレンチ溝、21はチャネル反転
領域である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
説明するための断面側面図、第2図(a)〜第2図(g
)は第1図のU−MOSFETの製造手順を示す断面側
面図、第3図は従来のU−・MOSFETの構造を示す
断面側面図である。 図において、1はN″″半導体基板、2はN−エピタキ
シャル層、3.3bはPエピタキシャル層、3aはPウ
ェル領域、4,7,8.10は酸化膜、5はレジスト、
6はN゛ソース領域9は不純物のドープされたポリシリ
コン層、11はゲート電橋、12はソース電極、13は
ドレイン電極、20はトレンチ溝、21はチャネル反転
領域である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- (1)第1導電型の半導体層上に絶縁膜を介してゲート
電極を横方向に複数配設し、上記ゲート電極相互間にゲ
ート絶縁膜を介して第2導電型のウェル領域を設け、該
ウェル領域表面部に第1導電型の半導体領域を形成し、
上記半導体層表面側に該第1導電型の半導体領域と接続
されるよう第1の電極層を、裏面側に第2の電極層を形
成している素子構造を有する半導体装置において、 縦方向チャネルが形成される上記ウェル領域の幅を0.
5μm以下に設定し、 オン時には該ウェル領域全域が反転領域となるようにし
たことを特徴とする半導体装置。 - (2)請求項1記載の半導体装置を製造する方法におい
て、 上記第1導電型の半導体層上に第2導電型の半導体層を
形成した後、該第2導電型の半導体層を選択的に除去し
て上記第1導電型半導体層に達する複数の溝を形成する
工程と、 隣接する上記溝間の第2導電型半導体領域の幅が0.5
μm程度となるまで該溝表面を酸化して酸化膜を形成す
る工程と、 該酸化膜を除去した後、上記溝表面を再度酸化してゲー
ト酸化膜を形成し、該溝内にゲート電極を埋め込む工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2029315A JP2859351B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 半導体装置の製造方法 |
US07/640,922 US5303049A (en) | 1990-01-18 | 1991-01-14 | Electronic still camera with enhanced tonal rendition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2029315A JP2859351B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03232276A true JPH03232276A (ja) | 1991-10-16 |
JP2859351B2 JP2859351B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=12272789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2029315A Expired - Lifetime JP2859351B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-02-07 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5303049A (ja) |
JP (1) | JP2859351B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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