JPH07193086A - 接合形電界効果半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

接合形電界効果半導体装置及びその製造方法

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JPH07193086A
JPH07193086A JP32922993A JP32922993A JPH07193086A JP H07193086 A JPH07193086 A JP H07193086A JP 32922993 A JP32922993 A JP 32922993A JP 32922993 A JP32922993 A JP 32922993A JP H07193086 A JPH07193086 A JP H07193086A
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JP
Japan
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type diffusion
conductivity
diffusion layer
type
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JP32922993A
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Inventor
Atsunobu Nakamura
厚信 中村
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 素子分離領域を設けることなく、微細化が容
易でかつ高耐圧の接合形電界効果半導体装置及びその製
造方法を得る。 【構成】 基層としての絶縁層(SiO2 層11)にゲ
ート(p+ 型拡散層14)、ソース(n+ 型拡散層1
2)、及びドレイン(n+ 型拡散層13)を埋め込むと
ともに、これらを覆うようにしてチャネル層(n型Si
層16)を形成する。絶縁層自体が、ゲート・ソース・
ドレイン間を分離する領域分離層として機能するととも
に、他の素子との間を分離する素子間分離層としても機
能する。これにより、従来のような素子分離領域を特別
に設けることなく、素子間分離及び素子内領域分離を行
うことができ、かつ十分大きな耐圧を確保することがで
きる。また、特別の素子分離領域が不要なため、デバイ
スサイズの微小化が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路に係わり、特に
接合形電界効果半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電圧制御型トランジスタとして、いわゆ
る電界効果型トランジスタ(FET)がある。このトラ
ンジスタは、ソース・ドレイン間に存在するチャネルを
移動するキャリアを、ゲートに印加する電圧で制御する
ものであるが、このトランジスタは、他のタイプのトラ
ンジスタに比べて入力インピーダンスが高いため、直・
交流の高入力インピーダンス回路に用いられる他、広い
周波数特性を生かし各種増幅器に広く用いられている。
【0003】FETには、接合型FET(以下、J−F
ETという)、MOS型FET、薄膜FET等の種類が
あるが、ここでは接合型FETについて説明する。
【0004】図5は、従来のnチャネルJ−FETの断
面構造図を表したものである。この図で、p+ 型Si
(シリコン)基板21上には、チャネル部となるn型の
エピタキシャルSi層32が形成されるとともに、他の
エピタキシャルSi層(図示せず)との素子分離のため
のp+ 拡散層33、34が形成されている。エピタキシ
ャルSi層32の表面側には、表面ゲートとなるp+
拡散層37が形成されるとともに、ソースとなるn+
拡散層35とドレインとなるn+ 型拡散層36とが、p
+ 型拡散層37を挟んで形成されている。表面ゲートで
あるp+ 型拡散層37とp+ 型Si基板21とは、側面
部で短絡される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような構成の従来
のJ−FETでは、以下の理由により素子の微細化が困
難であった。
【0006】すなわち、上記構成ではチャネル部を他の
半導体装置から分離するための素子分離拡散層(p+
散層33、34)が必ず必要となり、その分だけJ−F
ETのチップサイズが大きくなる。
【0007】また、図5に示した構造の場合、J−FE
T素子としての耐圧は、主としてエピタキシャルSi層
32の不純物濃度n、及びn+ 型拡散層36とp+ 型S
i基板21との間隔hに依存し、不純物濃度nを高くす
るかあるいは間隔hを大きくすれば耐圧を大きくするこ
とができる。しかしながら、不純物濃度nを大きくする
と、チャネル部の抵抗が高くなるとともに、寄生容量も
大きくなるため、デバイス特性の低下を招くこととな
る。また、間隔hを大きくするためにエピタキシャルS
i層32を厚くすると、ゲートであるp+ 型拡散層37
の下側領域のチャネル幅d(通常1μm)が大きくなっ
てデバイス特性に大きな影響を与えるため、p+ 型拡散
層37の深さを深くして、チャネル幅dを適正値にする
必要がある。ところが、p+ 型拡散層37を深く形成す
ると、この層の横方向の拡散も大きくなってしまう。こ
れを解決すべく、例えば特開昭57−15471号公報
には、ソース・ドレイン拡散層(n+ 型拡散層35、3
6)の深さを小さくすることにより、ゲート(p+ 型拡
散層37)の深さを深くすることなく間隔hを大きくす
る方法が提案されているが、この方法においても、素子
を微細化するにはエピタキシャルSi層32の不純物濃
度nを大きくしなければならならず、結局、上記したよ
うな問題、すなわちチャネル部の抵抗の増大と寄生容量
の増大によりデバイス特性が低下することとなる。
【0008】この発明は、係る課題を解決するためにな
されたもので、素子分離領域を設けることなく、微細化
が容易でかつ高耐圧の接合形電界効果半導体装置及びそ
の製造方法を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る接合形電界効果半導体装置は、(i) 基層としての絶縁
層と、(ii)この絶縁層に埋め込まれ、ゲートとして機能
する高不純物濃度の第1導電型拡散層と、(iii) 第1導
電型拡散層からそれぞれ所定距離を隔てて該第1型導電
拡散層を挟んで前記絶縁層に埋め込まれ、それぞれがソ
ースまたはドレインとして機能する2つの高不純物濃度
の第2導電型拡散層と、(iv)第1導電型拡散層及び前記
2つの第2導電型拡散層を覆って設けられてこれら第1
導電型拡散層と第2導電型拡散層を相互に接続し、チャ
ネル層として機能する低不純物濃度の第2導電型拡散層
と、を具備することを特徴とするものである。
【0010】請求項2記載の発明に係る接合形電界効果
半導体装置の製造方法は、(i) 基層としての絶縁層上に
3つの凹部を形成する工程と、(ii)前記凹部に半導体材
料を充填する工程と、(iii) 3つの凹部のうち中央の凹
部に充填された半導体材料に不純物を注入し、ゲートと
して機能する高不純物濃度の第1導電型拡散層を形成す
る工程と、(iv)3つの凹部のうち両側の2つの凹部に充
填された半導体材料に不純物を注入し、それぞれソース
またはドレインとして機能する高不純物濃度の第2導電
型拡散層を形成する工程と、(v) 第1導電型拡散層及び
前記2つの第2導電型拡散層を覆うようにチャネル層と
して機能する低不純物濃度の第2導電型拡散層を形成す
る工程と、を含むことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】請求項1記載の発明に係る接合形電界効果半導
体装置では、基層としての絶縁層自体が、ゲート(高不
純物濃度の第1導電型拡散層)とソースまたはドレイン
(2つの高不純物濃度の第2導電型拡散層)との間の領
域分離層として機能するとともに、他の素子との間を分
離する素子間分離層としても機能する。一方、これらを
覆うように設けられた低不純物濃度の第2導電型拡散層
は、チャネルとして機能する。
【0012】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【0013】図1は、本発明の一実施例におけるnチャ
ネル型の接合形電界効果トランジスタを表わしたもので
ある。このJ−FETは、基層として絶縁性のSiO2
層11を有する。このSiO2 層11には、ゲートとし
てのp+ 型拡散層14が埋め込まれるとともに、この層
を挟んでソースとしてのn+ 型拡散層12とドレインと
してのn+ 型拡散層13とが埋め込まれている。これら
3つの拡散層及びSiO2 層11上には、これらを覆う
ように、チャネル部を形成するn型Si層16が形成さ
れている。
【0014】このような構成によれば、J−FET素子
を形成する基層自体が絶縁層(SiO2 層11)である
ため、自ずから他の素子との分離が可能であり、従来必
要であった素子分離領域(図5のp+ 拡散層33、3
4)を特別に設けなくても、素子分離耐圧を十分大きく
することができる。
【0015】また、ソース、ドレイン、ゲートとしての
+ 型拡散層12、13、及びp+型拡散層14はすべ
て絶縁性のSiO2 層11で分離されているため、素子
内の各領域間の耐圧も十分大きく確保できる。
【0016】なお、上記各領域のサイズは、SiO2
11のエッチング精度やリソグラフィー工程のアライメ
ント精度等により制限を受けるが、例えば、n+ 型拡散
層12、13及びp+ 型拡散層14の埋め込み深さと各
幅はいずれも1μm程度に、また、ソース・ゲート間隔
及びゲート・ドレイン間隔はいずれも0.5μm程度
に、また、n型Si層15の厚さは0.4μm程度にす
ることが可能である。
【0017】次に、図2、図3とともに、図1のような
構成のJ−FETの製造方法を説明する。
【0018】〔ステップ1〕:SiO2 基板、またはS
i結晶基板上にSiO2 層を形成したウェハを用意して
これを基層としてのSiO2 層11とし、このSiO2
層11に、エッチングにより、ソース、ドレイン、ゲー
トを埋め込むためのトレンチ構造17〜19を形成する
(図2(a))。ここでは、各トレンチの深さと幅を共
に1μm程度とし、相互の間隔が0.5μmとなるよう
にする。
【0019】〔ステップ2〕:ステップ1で形成したS
iO2 層11のトレンチ構造面側にSiをデポジション
形成したのち、エッチバックによりトレンチ構造部以外
のSiを除去する。これにより、トレンチ構造17〜1
9にSiが充填されて3つのSi領域22〜24が形成
される(図2(b))。
【0020】〔ステップ3〕:Si領域22〜24のう
ちゲートとなる中央部のSi領域24(図2(b))の
部分のみを開窓したフォトレジストで表面をマスクし、
ボロンをイオン注入して、ゲートとしてのp+ 型拡散層
14を形成する(図2(c))。
【0021】〔ステップ4〕:ソース及びドレインとな
るSi領域22、23(図2(c))の部分のみを開窓
したフォトレジストで表面をマスクして燐をイオン注入
し、ソース及びドレインとしてのn+ 型拡散層12、1
3を形成する(図3(a))。
【0022】〔ステップ5〕:ステップ2〜4で形成し
たp+ 型拡散層14、n+ 型拡散層12、13、及びS
iO2 層11の表面をすべて覆うようにn型Si層15
をデポジションにより形成する(図3(b))。
【0023】〔ステップ6〕:ステップ5で形成したn
型Si層15のうち、ソース、ゲート、及びドレインを
覆う部分を残し、その他の不要な部分をフォトエッチン
グによるパターニングにより除去し、チャネル部16を
形成する(図3(c))。その後、n+ 型拡散層12、
13、及びp+ 型拡散層14に、それぞれソース、ゲー
ト、及びドレインのコンタクトを設け、配線、層間膜、
パッシベーション膜形成等の工程を行う。
【0024】以上のようなステップにより、図1に示す
ような構成のJ−FETが製造されることとなる。
【0025】なお、本実施例では、ゲートをp+ 型拡散
層、ソース及びドレインをn+ 型拡散層とし、チャネル
層16をn型Si層で構成したnチャネル型を示した
が、このほか、図4に示すように、ゲートをn+ 型拡散
層14′、ソース及びドレインをp+ 型拡散層12′、
13′とし、チャネル層16′をp型Si層とすること
により、pチャネル型の接合形電界効果トランジスタを
構成することも可能である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基層としての絶縁層にゲート、ソース、及びドレインを
埋め込むとともに、チャネル層はこれらの上に形成する
こととしたので、絶縁層自体が、ゲート・ソース・ドレ
イン間を分離する領域分離層として機能するとともに他
の素子との間を分離する素子間分離層としても機能す
る。従って、従来のような素子分離領域を特別に設ける
ことなく、素子間分離及び素子内領域分離を行うことが
でき、かつ十分大きな耐圧を確保することができる。ま
た、特別の素子分離領域が不要なため、デバイスサイズ
の微小化が容易となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における接合形電界効果トラ
ンジスタを示す要部断面図である。
【図2】図1の接合形電界効果トランジスタの製造方法
を示す説明図である。
【図3】図1の接合形電界効果トランジスタの製造方法
を示す図2に続く説明図である。
【図4】本発明の他の実施例における接合形電界効果ト
ランジスタを示す要部断面図である。
【図5】従来の接合形電界効果トランジスタを示す要部
断面図である。
【符号の説明】
11 SiO2 層(絶縁層) 12 n+ 型拡散層(ソース) 13 n+ 型拡散層(ドレイン) 14 p+ 型拡散層(ゲート) 16 n型Si層(チャネル層) 12′ p+ 型拡散層(ソース) 13′ p+ 型拡散層(ドレイン) 14′ n+ 型拡散層(ゲート) 16′ p型Si層(チャネル層)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基層としての絶縁層と、 この絶縁層に埋め込まれ、ゲートとして機能する高不純
    物濃度の第1導電型拡散層と、 前記第1導電型拡散層からそれぞれ所定距離を隔てて該
    第1型導電拡散層を挟んで前記絶縁層に埋め込まれ、そ
    れぞれがソースまたはドレインとして機能する2つの高
    不純物濃度の第2導電型拡散層と、 前記第1導電型拡散層及び前記2つの第2導電型拡散層
    を覆って設けられてこれら第1導電型拡散層と第2導電
    型拡散層を相互に接続し、チャネル層として機能する低
    不純物濃度の第2導電型拡散層と、 を具備することを特徴とする接合形電界効果半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 基層としての絶縁層上に3つの凹部を形
    成する工程と、 前記凹部に半導体材料を充填する工程と、 前記3つの凹部のうち中央の凹部に充填された半導体材
    料に不純物を注入し、ゲートとして機能する高不純物濃
    度の第1導電型拡散層を形成する工程と、 前記3つの凹部のうち両側の2つの凹部に充填された半
    導体材料に不純物を注入し、それぞれソースまたはドレ
    インとして機能する高不純物濃度の第2導電型拡散層を
    形成する工程と、 前記第1導電型拡散層及び前記2つの第2導電型拡散層
    を覆うようにチャネル層として機能する低不純物濃度の
    第2導電型拡散層を形成する工程と、 を含むことを特徴とする接合形電界効果半導体装置の製
    造方法。
JP32922993A 1993-12-27 1993-12-27 接合形電界効果半導体装置及びその製造方法 Pending JPH07193086A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009010433A (ja) * 2008-10-16 2009-01-15 Sumitomo Electric Ind Ltd 横型接合型電界効果トランジスタおよびその製造方法
JP2011134968A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Denso Corp 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
US8921903B2 (en) 2006-12-18 2014-12-30 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Lateral junction field-effect transistor

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