JPH0689903A - Mos型電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

Mos型電界効果トランジスタの製造方法

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JPH0689903A
JPH0689903A JP4265378A JP26537892A JPH0689903A JP H0689903 A JPH0689903 A JP H0689903A JP 4265378 A JP4265378 A JP 4265378A JP 26537892 A JP26537892 A JP 26537892A JP H0689903 A JPH0689903 A JP H0689903A
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JP
Japan
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type
concentration
layer
breakdown voltage
ion implantation
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JP4265378A
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Nobuo Inami
信夫 稲見
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New Japan Radio Co Ltd
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New Japan Radio Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低コストにて高耐圧及び高電流を確保するた
めの自己分離を行い、またドレインとソース間に濃度勾
配を容易に形成でき、かつ高耐圧化及び高電流化の最適
化を図るようにする。 【構成】 P型基板20の上に、フォトエッチング工程
でゲートポリシリコン34となるゲート電極部23をパ
ターンニングした後、上記ゲート電極部23のフォトレ
ジストを残したまま斜め方向からイオン注入し、ソース
方向へ濃度勾配のある低濃度N型層(イオン注入層)を
形成する。このイオン注入は、60度、45度、30度
等と注入角度を変えて複数回行うことにより、濃度勾配
を容易かつ高密度で設けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMOS型電界効果トラン
ジスタの製造方法、特に高耐圧・大電流が必要となる集
積回路に用いられる拡散型MOS構造のトランジスタの
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、モータドライバ、電源等に使
用されるIC(集積回路)としては、Bip.型ICが
主流であったが、最近ではMOS型、特に高耐圧化に適
したものとしてDMOS(Diffused Metal-Oxide Semic
onductor)が用いられるようになってきた。これは、M
OS型が小数キャリアのライフタイムの問題がなく、B
ip.型ICのように、コレクタのサチレーションの問
題もなく、更に高耐圧を図るためには、拡散型が適して
いるからである。この拡散型のDMOSの中でも、上部
から電極を取り出すことができて、IC化を図る上で都
合がよい横型DMOS(LDMOS)が縦型DMOSよ
りも多く利用される。
【0003】図4には、従来のL(横型)DMOS型F
ETトランジスタでN型エピタキシャル層を基板とした
場合の構成が示されており、これはN型エピタキシャル
層に形成されたP型拡散層によって自己分離をしたもの
である。即ち、図示のN型エピタキシャル基板層1に
は、薄い酸化膜(不図示)を介してゲートポリシリコン
2が形成された後に、当該ゲートポリシリコン2を拡散
マスクとし、チャネル用P型拡散層3が拡散処理によっ
て形成される。その後に、ドレイン側のN型拡散層4、
ソース側のN型拡散層5、基板電極取り出し用P型拡散
層6が形成され、更に絶縁層7を設けた後に、ドレイン
電極8、ソース電極9が形成されている。これによれ
ば、濃度の薄いチャネル用P型拡散層3によって、ドレ
インがソースと分離される。
【0004】図5には、従来のマスクLDMOS型FE
TトランジスタでP型基板とした場合の構成が示されて
おり、図示のP型基板10には、イオンインプラントに
よって低濃度N型層12が形成された後に、薄い酸化膜
を介してゲートポリシリコン13が形成されている。そ
の後に、上記と同様にドレイン側のN型拡散層14、ソ
ース側のN型拡散層15、基板電極取り出し用P型拡散
層16が形成され、更に絶縁層17、ドレイン電極1
8、ソース電極19が形成される。これによれば、低濃
度N型層12によってドレインとソース間が自己分離さ
れることになり、ある程度の高耐圧及び高電流を確保す
ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
MOS型FETトランジスタでは、上記高耐圧及び高電
流を確保するための工程においてコストがかかり、しか
も最適な状態で高耐圧化及び高電流化を図ることができ
ないという問題があった。即ち、図4に示されるLDM
OS型FETトランジスタでは、ドレインをソースから
分離するために、N型エピタキシャル層1の形成やP型
拡散層3のアイソレーション拡散が必要となり、この工
程によってコスト高となる。
【0006】また、図5に示されるマスクLDMOS型
FETトランジスタでは、アライメント精度を利用した
自己分離ができるので、IC化には都合がよいが、高価
なステッパの使用が不可欠であり、更にこの場合は低濃
度N型層12がソース方向へ濃度勾配がなく、充分な高
耐圧及び高電流を確保することができなかった。
【0007】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、低コストにて高耐圧及び
高電流を確保するための自己分離を行い、またドレイン
とソース間に濃度勾配を容易に形成でき、かつ高耐圧化
及び高電流化の最適化を図ることができるMOS型電界
効果トランジスタの製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1請求項の発明に係るMOS型電界効果トランジ
スタの製造方法は、ゲートシリコン(ゲートポリシリコ
ン)をフォトエッチングした後、上記ゲートシリコンの
フォトレジストを残したままゲートシリコンの底部へ向
けて斜め方向からイオン注入し、対極方向へ濃度勾配の
ある低濃度イオン注入層を形成するようにしたことを特
徴とする。
【0009】第2請求項の発明は、上記斜め方向からの
イオン注入を、注入角度を変えて複数回行うようにした
ことを特徴とする。
【0010】
【作用】上記の構成によれば、フォトレジストを残した
例えばゲートポリシリコンの斜め方向からイオンインプ
ラントが行われ、このイオンインプラントは、注入角度
を変えて、例えば水平方向に対して60度、45度、3
0度の傾きで、複数回行うことができる。例えば、P型
基板に適用する場合は低濃度のN型イオン注入層がドレ
イン側に上記斜めイオンインプラントによって形成され
ることになるが、このイオン注入層の形成はドレイン側
に行うのが最適であるが、ソース側で行うようにするこ
ともできる。
【0011】そして、フォトレジストの斜め側からイオ
ン注入が行われると、フォトレジストの厚い部分を通過
するイオンはその濃度が薄くなって基板に到達し、一方
フォトレジストの薄い部分を通過するイオンはその濃度
が低下せずに基板に到達する。この結果、基板にはゲー
トポリシリコンの底部の端部から中央部にかけて濃度が
低くなるイオン注入層が精度よく形成され、濃度勾配が
高密度で付加されることになる。従って、ステッパ等を
用いることなく自己分離ができ、高耐圧及び高電流状態
を容易に確保することが可能となる。
【0012】
【実施例】図1には、実施例に係るMOS型電界効果ト
ランジスタ(FET)の製造方法の主要工程が示され、
図2には最終的に形成された状態が示されており、実施
例はP型基板を用いる場合を説明する。まず、図1
(a)のステップでは、2〜10Ωcm程度の厚さのP
型基板(CMOSのときはP型ウェル)20に、50n
m(500オングストローム)のゲート酸化膜21が形
成される。このゲート酸化膜21は、高耐圧にする場合
は厚めに設定されるが、高電流を優先する場合は薄めに
することが好ましい。
【0013】次の、図1(b)のステップでは、上記ゲ
ート酸化膜21が形成された後に、350nm(200
nm〜500nmが好ましい)のポリシリコン22が形
成(デポジション)され、図1(c)のフォトエッチン
グ工程にてゲート電極部23がパターンニングされる。
そして、従来であればゲート電極部23のフォトレジス
トが除去されるが、本発明ではこのフォトレジストを残
したまま、イオンインプラント工程に移る。
【0014】図1(d)のイオンインプラント工程で
は、まず図示のように水平方向から60度の注入角度
で、リン(P)を200keV〜1000keVのエネ
ルギで1E13(1×1013個/cm2 )程度打ち込む
ことになり、これによってP型基板20に低濃度N型層
(ドレイン層)25が形成される。次に、注入角度を4
5度にし、同様にリン(P)を100keV〜500k
eVのエネルギで1E13程度打ち込み、更に注入角度
を30度にしてリン(P)を100keV〜200ke
Vのエネルギで1E13程度打ち込むことになり、これ
によってP型基板20に上記低濃度N型層25より順に
濃くなる低濃度N型層26(鎖線),27(実線)が形
成される。
【0015】このイオンインプラントでは、フォトレジ
ストを有するゲート電極部(ゲートポリシリコン部)2
3の斜め方向からのイオン打ち込みを行うので、図のよ
うに打ち込まれる位置でイオンの透過距離が異なること
になり、各打ち込みによって形成された低濃度N型層2
5,26,27のそれぞれでは、矢示200の方へ向う
に従って濃度が薄くなる低濃度N型領域が形成される。
しかも、実施例では角度を変えて3回、イオンインプラ
ントを行うので、矢示200の方向で濃度が順に高密度
に変化する低濃度イオン注入層が形成されることにな
る。逆にいえば、上記斜からのイオン注入は所定の角度
から一回行うだけでも、濃度勾配の付加について相当の
効果があり、従って上記イオンインプラントは一回でも
よいし、その回数は求められる耐圧、チャネル長の長さ
等に応じて適宜選択することが好ましい。
【0016】なお、上記ゲート電極部23の厚さは、注
入されるイオンのエネルギとの関係で設定されることに
なり、少なくとも上記低濃度N型層25よりもソース側
の図のQ点にはイオンが到達しない厚さとされる。
【0017】そして、最後に従来と同様に砒素(As)
[リンでもよい]が5E15(5×1015個/cm2
程度打ち込まれ、高濃度N型層28が形成される(もち
ろん拡散処理により拡散層としてもよい)。このとき、
上記砒素がゲート酸化膜21を突き抜けられるように、
イオンインプラント前にゲート酸化膜21を30nm程
度になるようにフッ酸で処理している。また、図2に示
されるように、上記高濃度N型層28と共に、ソース側
にも高濃度N型拡散層30が形成され、更には基板電極
取り出し用P型拡散層31が形成される。
【0018】次に、図1(e)に示されように、ゲート
電極部23のフォトレジストが除去され、最終的なゲー
トポリシリコン34が形成される。そして、この後の工
程は、従来の製造工程と同様であり、図1(f)に示さ
れるように、絶縁層35が形成された後に、図2に示さ
れるように、所定の位置にドレイン電極36、ソース電
極37が形成される。このようにして、実施例ではドレ
インからソースへ向けて(矢示200)順次濃度が低く
なる低濃度N型層25,26,27を形成することがで
きるので、高耐圧及び高電流のFET素子を得ることが
可能となる。しかも、イオン注入層(25,26,2
7)の濃度を高密度で変化させることができるので、短
いチャネル長で高耐圧化及び高電流化を実現できるとい
う利点がある。
【0019】上記のような製造方法は、図3に示される
CMOS(Complementary MOS)に適用することがで
きる。即ち、図3のように、N型シリコン基板38にP
型ウェル39が設けられ、このP型ウェル39に高濃度
N(N+ )型拡散層40,41が拡散形成されると共
に、酸化膜42を介してゲートポリシリコン43が形成
されることによって、NMOSが作られる。一方、N型
シリコン基板38側にはP(P+ )型拡散層44,45
が形成されると共に、酸化膜42を介してゲートポリシ
リコン46が形成されることによって、PMOSが作ら
れる。
【0020】そして、上記NMOSのゲートポリシリコ
ン43のフォトレジストを残したまま(図ではレジスト
が除去されている)、斜め方向からのイオンインプラン
トによって、ドレイン側に上述した製造法と同様にし
て、矢示200の方向に濃度が薄くなる低濃度N型層4
8を形成する。一方、PMOSについてもゲートポリシ
リコン46のフォトレジストを残したまま、矢示201
の方向に濃度が薄くなる低濃度P型層49を形成する。
上記において、NMOS、PMOSのゲートポリシリコ
ン43,46は別々にエッチングすることによって、ポ
リシリコン43,46の上にフォトレジストを容易に残
すことができる。
【0021】このようにして、斜め方向からのイオンイ
ンプラントによって、NMOS、PMOSの両者におい
て自己分離ができ、高耐圧及び高電流用のCMOSを得
ることが可能となる。例えば、実施例の構成を上記図4
のチャネル領域拡散型のDMOSと比較すると、図4の
チャネル用P拡散層3のチャネル部分Aの濃度が濃くな
るのに対して、実施例のチャネル部分の低濃度N型層
(イオン注入層)25,26,27は薄くなるので、キ
ャリアの移動度も大きくなるという利点がある。
【0022】上記実施例では、ドレイン領域に、ソース
方向へ濃度勾配のある低濃度層を形成するようにした
が、同様の考え方でソース領域にドレイン方向へ濃度勾
配がある低濃度層を形成することも可能である。即ち、
図1及び図2に示されるゲートポリシリコン34の左側
からイオンインプラントを行えば、図1及び図2の場合
の構成と対称となる低濃度層をソース領域に形成するこ
とができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、第1請求項の発明
によれば、ゲートシリコンをフォトエッチングした後、
上記ゲートシリコンのフォトレジストを残したままゲー
トシリコンの底部へ向けて斜め方向からイオン注入し、
対極方向へ濃度勾配のある低濃度のイオン打込み層を形
成できるようにしたので、低コストにて自己分離を行
い、かつMOS型FETにおいて最適な高耐圧化及び高
電流化を図ることが可能となる。
【0024】また、第2請求項の発明によれば、角度を
変えた複数回のイオン注入により、濃度勾配を容易に付
けることができ、また高密度の濃度勾配とすることがで
きるので、高耐圧化及び高電流化が効率よく実現され、
チャンネル長を短くすることができるという利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るMOS型電界効果トラン
ジスタ(FET)の製造工程を示す説明図である。
【図2】実施例のMOS型FETの最終的な構成を示す
断面図である。
【図3】実施例においてCMOS型FETに適用した場
合の構成を示す断面図である。
【図4】従来における高耐圧用の横型DMOS型FET
の構成を示す断面図である。
【図5】従来における高耐圧用のマスクLDMOS型F
ETの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 … N型エピタキシャル基板層、 2,13,34,43,46 … ゲートポリシリコ
ン、 3 … チャネル用P拡散層、 8,18,36 … ドレイン電極、 9,19,37 … ソース電極、 12,25,26,27 … 低濃度N型層、 23 … ゲート電極部(フォトレジスト除去前のゲー
トポリシリコン)。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲートシリコンをフォトエッチングした
    後、上記ゲートシリコンのフォトレジストを残したまま
    ゲートシリコンの底部へ向けて斜め方向から所定のイオ
    ンを注入し、対極方向へ濃度勾配のある低濃度イオン注
    入層を形成するようにしたMOS型電界効果トランジス
    タの製造方法。
  2. 【請求項2】 上記斜め方向からのイオン注入は、注入
    角度を変えて複数回行うようにしたことを特徴とする上
    記第1請求項記載のMOS型電界効果トランジスタの製
    造方法。
JP4265378A 1992-09-08 1992-09-08 Mos型電界効果トランジスタの製造方法 Pending JPH0689903A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006279064A (ja) * 1996-01-22 2006-10-12 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2009164651A (ja) * 2009-04-24 2009-07-23 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置
KR100948304B1 (ko) * 2007-12-28 2010-03-17 주식회사 동부하이텍 트랜지스터 제조 방법

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