JPH0652793B2 - 静電誘導トランジスタの製造方法 - Google Patents

静電誘導トランジスタの製造方法

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JPH0652793B2
JPH0652793B2 JP59225885A JP22588584A JPH0652793B2 JP H0652793 B2 JPH0652793 B2 JP H0652793B2 JP 59225885 A JP59225885 A JP 59225885A JP 22588584 A JP22588584 A JP 22588584A JP H0652793 B2 JPH0652793 B2 JP H0652793B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は切込ゲート構造を有する静電誘導トランジスタ
(以下、SITと略す)の製造方法に関する。
〔先行技術の説明〕
従来のSITのゲート構造には、第2図に示すように、
ゲート領域3が表面主電極4(ソースまたはドレイン)
と同一平面に形成されているプレナー型と、第3図に示
すように、ゲート部13が高抵抗エピタキシャル層(チ
ャネル領域)12内に完全に埋め込まれている埋込ゲー
ト型とがある。なお、第2図における1は半導体基板、
2は高抵抗エピタキシャル層(チャネル領域)、5はゲ
ートAl電極、6はソース(またはドレイン)Al電
極、7は絶縁層を示す。また、第3図における11は半
導体基板(ドレインまたはソース)、14は表面主電極
(ソースまたはドレイン)、15はゲートAl電極、1
6はソース(またはドレイン)Al電極、17は埋込ゲ
ート接続部、18は絶縁層を示す。
第2図のプレナー型SITの場合、他のプレナー型素子
(バイポーラ,MOS等)同様微細化、集積化が可能で
あり、その高速性を利用したロジックIC等に適用され
ている。しかし、構造的にゲート領域3と表面主電極4
間の距離が小さくしか取れず、または重なって形成され
たりするため、この接合での耐圧は低く、接合リーク電
流も比較的に大きい値となり、回路の動作マージン、安
全性、消費電力等の面で問題がある。
一方、第3図の埋込ゲート型SITの場合は、各埋込ゲ
ート部13が高温でのエピタキシャル成長中につながっ
てしまわぬように十分距離を取る必要があるため、微細
化、集積化が困難であり、パワートランジスタのような
単体素子に用いられている。また、ゲート部13と表面
主電極14間の容量が大きいため高速動作が難しいとい
う欠点を有する。
上記のプレナー型および埋込ゲート型SITの短所を克
服するものとして、第4図に示す切込ゲート型SITが
提案されている。これはドレインまたはソースとなる半
導体基板31上に高抵抗エピタキシャル層(チャネル領
域)32を形成したのち、切込エッチングして底部に不
純物添加を行なってゲート領域33を形成すると共に、
ゲート間のエピタキシャル層32表面には表面主電極
(ソースまたはドレイン)領域34を形成したのち、表
面を絶縁層35で被うと共に、ゲート領域33、表面主
電極領域34に接続するゲートAl電極36、ソース
(またはドレイン)電極37を形成したものである。こ
の切込ゲート型SITによれば、構造的にゲート領域3
3と表面主電極34との距離が十分とれるので、この接
合の耐圧も十分高く、かつ、接合リーク電流も低く抑え
ることができる。加えるに、主電極31と34間のチャ
ネル領域32に対するゲート領域33の位置に、ある程
度の自由度があるので、プレナー型に比べ大きな電圧増
幅率μを持つように設計できるというメリットもある。
しかし、この切込ゲート構造の場合には、切込エッチン
グした後の数μの段差の底部へのゲート部パターン形成
が難しく、即ち、感光性樹脂フォトレジスト(通常厚み
1μm程度)を均一に凸凹表面にコーティングすること
自体が困難である。これを避けるためには非常に繁雑な
手段を取る必要があり、これらの理由により実現化は殆
んどされていなかった。
〔発明の目的〕 本発明は、上記先行技術の問題点を克服し、容易に切込
ゲート構造を形成できる半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、切込ゲート構造を有するSITの製造方法に
おいて、半導体基板表面内部の所定エリアに表面主電極
領域(ソースまたはドレイン)を形成する工程と、この
表面主電極領域近傍のゲート領域を形成すべき位置に所
定の開口部を有する薄膜パターンを形成する工程と、そ
の薄膜パターンをエッチングマスクとして、前記開口部
よりも広い形状で、底部から上部にかけて傾斜部を有す
る凹部を、前記半導体基板にエッチングにより形成する
工程と、前記凹部をオーバーハング状に覆って開口する
前記薄膜パターンをマスクとして、前記凹部の底部にの
みイオン注入法によりゲート領域を形成する工程と、前
記表面主電極領域上の前記薄膜パターンを残し、他の薄
膜パターンを除去した後、イオン注入法により、前記ゲ
ート領域と配線電極とを接続するための導電層を形成す
る工程とを有することを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例に係る切込ゲート型SITの製造方法
を第1図(a)〜(g)により説明する。
同図(a):1018cm-3以上の不純物濃度のn+Si基板5
0上に3〜10μm厚で不純物濃度1014cm-3以外のn-
高抵抗エピタキシャル層51を形成する。フォトエッチ
ングにより所定のパターンに加工したSiO2膜52をマ
スクとしてCCl4やCCl2F2ガスを用いた反応性イオン
エッチング(RIE)により、n-−n+界面より深い所ま
でSi基板50に溝切りエッチングを施す。この場合、
エッチングの異方性により横方向エッチングの殆んどな
い垂直な溝形成が成される。
同図(b):次に、SiO2膜52を除去し、反応性イオ
ンエッチング(RIE)による欠陥を洗浄により除去し
た後、熱酸化により、表面にSiO2膜53を生成させ、
SITを形成する部分のみフォトエッチングにより除去
する。
同図(c):CVDにより0.3〜1μm厚のノンドー
プポリSi膜54を形成し、パターニングしたフォトレ
ジスト層55をマスクとしてAs+をイオン注入し、所望
の部分にドーピング領域54Aを設ける。
同図(d):次に、フォトレジスト層55を除去し、熱
酸化により、1000Å以下の薄いSiO2膜56を形成
後、CVDにより0.2〜0.5μm厚のSi3N4膜57
を形成し、溝切り部を完全に充填する。そして、次の同
図(e)に示す工程において、Siの等方性エッチング
によりSITのゲート領域を形成するための開口部をフ
ォトエッチングにより設ける。
ただし、ここで同図(d−1)はCrO3−HF−H2O溶
液等による湿式エッチング用に必要な開口部の構造を示
す。一方、同図(d−2)はCVDSiO258を追加す
ることにより、CF4ガスを用いたSiの等方性プラズマ
エッチング、または同図(a)で示した工程で用いたC
Cl4やCCl2F2ガスによる異方性SiRIEおよび等方
性Siプラズマエッチングの組合せに対して、十分エッ
チングの選択比をとれるようにしたものである。この場
合、より深い切込ゲートが形成されるほか、横方向エッ
チングが制御されるため、より精密なエッチングが可能
となる。
同図(e):等方性湿式またはSiプラズマエッチング
により所望の切込ゲート形状に加工し、Si3N4膜57の
オーバーハング57A構造を形成する。次のイオン注入
のチャネリング防止のための薄い熱酸化膜53′を切込
部に形成後、B+を50〜100KlVで1014〜1015
cm-2イオン注入しゲート59を形成する。このときSi3
N4膜57のオーバーハング57A形状のマスクにより切
込部底部にのみゲート59が形成される。
同図(f):フォトエッチングにより、中央のSi3N4
57のみフォトレジストにより被覆し、これをマスクと
してCF4−H2の混合ガス、および、CCl4またはCCl2
F2ガスを用いたRIEにより、他のSi3N4膜57、ノン
ドープポリSi膜54、および、SiO2膜56を完全に
除去し、再度熱酸化により1000Å以下の薄いパッド
SiO2膜53を形成する。このときの加熱によりドーピ
ング領域54AからはAsがエピタキシャル層51に拡
散し、SITソース部61が形成される。然る後に、B+
のイオン注入により、電極配線63と接続するための導
電層60を形成して切込ゲート部59に接続させる。こ
こで、Si3N4膜57のオーバーハング57AによりSI
Tソース部61とゲート部59が互いに離れたままの状
態を保って形成されることになる。
同図(g):中央のSi3N4膜57を除去したのち、更
に、ドライブイン拡散、および、熱酸化を行なって、ゲ
ート部59およびソース部61を所定の寸法に仕上げ、
最終的なSIT構造を得る。然る後に、通常の方法によ
り4000〜7000Åのリンガラス(PSG)62を
CVDにより形成、平坦化のためのリフローを行った
後、コンタクトホールを開口し、Al等により電極配線
63を行う。
この方法によれば、従来のプレナー構造、埋込ゲート構
造に比べて同等か、それ以上の精度をもって切込ゲート
型SITを製造することが極めて容易にできるようにな
る。更には、表面主電極部とゲート部が自己整合(セル
フアライン)的に形成することができることから、素子
間の特性のばらつきも極めて小さく抑えることができ
る。また、上記の方法によりゲート部pn接合の深さを
浅く抑えることが可能となることから、SITのゲート
部を受光部として用いるSITフォトトランジスタ、S
ITイメージセンサにおいては、通常のものより数倍の
短波長感度(λ≦500nm)が得られ、光センサへの
応用としての工業的価値も高いものが得られる。
尚、上記実施例では、nチャネルSIT(Si)のみに
言及したが、PチャネルSITにも応用できることは言
う迄もない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、プレナー構造およ
び埋込ゲート構造半導体装置の短所を克服する切欠ゲー
ト構造のSITを極く簡単に製造することができるよう
になる。また、凹部の傾斜した側壁の一部から表面にか
けてイオン注入による導電層を形成して半導体基板内部
に形成されたゲートと電極配線とを接続することによ
り、製造が容易にして平面的な相互接続による集積化が
可能な半導体装置が得られる。また、ゲートの接合の深
さ、密度およびプロフィルを独立に制御し、SITチャ
ネル制御の条件に対し最適化できる。また、ゲートの深
さを制御してフォトSIT用として最適化できる。ま
た、他の任意の平面的Si集積工程と完全に適合化させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(g)は本発明の一実施例に係る半導体
装置の製造工程説明図、、第2図〜第4図は従来例を説
明するための図であって、第2図はプレナー型SITの
模式的断面図、第3図は埋込ゲート型SITの模式的断
面図、第4図は切込ゲート型SITの模式的断面図であ
る。 41…半導体基板、57…Si3N4膜、59…切込ゲート
部、60…導電層、61…ソース部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】切込ゲート構造を有する静電誘導トランジ
    スタの製造方法において、 半導体基板表面内部の所定エリアに表面主電極領域を形
    成する工程と、 この表面主電極領域近傍のゲート領域を形成すべき位置
    に所定の開口部を有する薄膜パターンを形成する工程
    と、 その薄膜パターンをエッチングマスクとして、前記開口
    部よりも広い形状で、底部から上部にかけて傾斜部を有
    する凹部を、前記半導体基板にエッチングにより形成す
    る工程と、 前記凹部をオーバハング状に覆って開口する前記薄膜パ
    ターンをマスクとして、前記凹部の底部にのみイオン注
    入法によりゲート領域を形成する工程と、 前記表面主電極領域上の前記薄膜パターンを残し、他の
    前記薄膜パターンは除去した後、イオン注入後により、
    前記ゲート領域と配線電極とを接続するための導電層を
    形成する工程 とを有することを特徴とする静電誘導トランジスタの製
    造方法。
JP59225885A 1984-10-29 1984-10-29 静電誘導トランジスタの製造方法 Expired - Lifetime JPH0652793B2 (ja)

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NL8502953A NL8502953A (nl) 1984-10-29 1985-10-29 Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting.
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JPS61104672A JPS61104672A (ja) 1986-05-22
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