JP2001244479A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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Abstract
抵抗が小さく、高耐圧である半導体装置及びその半導体
装置の製造方法を提供することにある。 【解決手段】 ガードリング層をエピタキシャル成長層
の内部に組み込むことで、2段あるいは2段以上のガー
ドリングを配置することで、ガードリング本数を増や
し、高耐圧を維持しながらも、ガードリングに必要な面
積を小さくすることによって、オン抵抗に必要な面積を
大きくすることでオン抵抗を下げる。
Description
の製造方法に関し、特に、オン抵抗が低く、高耐圧で、
チップサイズを小さくできる静電誘導型トランジスタ
(以下、SITと称する)及びSITの製造方法に関す
る。
程の一例を工程順に示したSITの断面図である。尚、
図3(d)の次の工程は図4(a)であり、図4(a)
〜図4(d)はその順に工程が進行していく。
Tの製造工程を説明する。図3(a)に示すエピタキシ
ャル成長層工程では、ドレイン層である不純物密度が1
×10 18cm−3のN+型シリコン基板11の上に不
純物密度が1×1014cm− 3程度のN−の第1のエ
ピタキシャル層12を約50μm程度エピタキシャル成
長させる。
程では、シリコン基板の表面に熱酸化により、SiO2
膜を全面に形成させ、表面上についているSiO2膜に
一般的なフォトリソグラフィ法とエッチング手法によっ
てSiO2膜に開口部を形成せしめ、そのパターンニン
グされたSiO2膜を利用して、リンなどの拡散で形成
されるN+のチャネルストップガードリング13を形成
する。
工程では、上記と同じようにシリコン基板の表面に熱酸
化により、SiO2膜を全面に形成させ、表面上につい
ているSiO2膜に一般的なフォトリソグラフィ法とエ
ッチング手法によってSiO 2に開口部を形成せしめ、
そのパターンニングされたSiO2膜を利用して、ボロ
ンなどの拡散で形成される第1列目のP+ガードリング
14を複数本形成し(例として図では4本である。)、
第1列目のP+ガードリング層が形成される。ここで、
ガードリングの配置は、ガードリングの本数と基板の不
純物密度とガードリングの拡散深さによって最適値が決
定される。
記と同じようにシリコン基板の表面に熱酸化により、S
iO2膜を全面に形成させ、表面上についているSiO
2膜に一般的なフォトリソグラフィ法とエッチング手法
によってSiO2膜に開口部を形成せしめ、そのパター
ンニングされたSiO2膜を利用して、ボロンなどの拡
散でP+のゲート15を形成する。
長工程では、シリコン基板12の表面に1×1015c
m−3などの不純物密度でN−の第2のエピタキシャル
成長層16を約5μm程度形成する。ここで、チャネル
ストップ層13と第1列目のP+ガードリング層4及び
P+ゲート5は第2のエピタキシャル成長層16に埋め
込まれる。
では、レジストや酸化膜などをマスクとしてドライエッ
チングやウエットエッチング手法により第2のエピタキ
シャル成長層16をエッチングしてP+ゲート層の外
周、第1列目のP+ガードリング14が複数本形成され
てなる第1列目のP+ガードリング層、チャネルストッ
プ層13を表面に出す。エッチングにより加工された第
2のエピタキシャル成長層16をエピタキシャル成長層
16′とする。
は、エッチングされたエピタキシャル成長層16′の側
壁、及びP+ゲート層15の外周のみにP+のボロンの
拡散を行う。前記第1列目のP+ガードリング層、及
び、チャネルストップ層13はP +拡散が行われないよ
うに酸化膜等でマスクをしておく。ここで表面に出され
たP+ゲート層をゲート電極層15′とする。
リコン基板の表面に熱酸化により、SiO2膜を全面に
形成させ、表面上についているSiO2膜に一般的なフ
ォトリソグラフィ法とエッチング手法によってSiO2
膜に開口部を形成せしめ、そのパターンニングされたS
iO2膜を利用して、リンなどの拡散でN+のソース1
7を形成する。以上で、従来の埋め込みゲート型ガード
リング方式のSITの概要が完成する。
では、高耐圧にするためにはガードリングの本数を多く
必要とした。また、本数を必要とするため、ある程度の
面積が必要であり、オン抵抗を下げるためには能動領域
の面積を多く取りたい、しかしながら、高耐圧を得るた
めには、ガードリングの本数を増やし、面積を必要とさ
れてきたので、その分、能動領域の面積を削った場合、
その分、オン抵抗的には上昇してしまうという問題があ
った。また、チップサイズを小さくできないという問題
があった。
においては、高耐圧に必要な面積を減らしながらも、高
耐圧を維持しつつ、オン抵抗に必要な能動領域の面積を
増やすことで、オン抵抗の小さく、また高耐圧の半導体
装置及びその半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
導電型のシリコン基板の主表面に該第1導電型のソース
領域及び第2導電型のゲート領域を形成する工程と、前
記第1導電型のドレイン領域を形成する工程からなる半
導体装置の製造方法において、ガードリング層をエピタ
キシャル成長層の内部に組み込むことで、2段あるいは
2段以上のガードリングを配置する事で、ガードリング
本数を増やし、高耐圧を維持しながらも、ガードリング
に必要な面積を小さくすることによって、オン抵抗に必
要な面積を大きくすることでオン抵抗を下げることが出
来る。
周のみに形成されているので、オン抵抗的には上昇しな
い。また、ガードリング間隔は、表面側と埋め込み側で
は形成位置がずれているので、高耐圧に必要なエピタキ
シャル成長の厚みをムダにすることなく、高耐圧を得ら
れる。
維持しつつ、オン抵抗の低い静電誘導型トランジスタを
提供することができる。
を2段以上にすることで、ガードリング本数を減らさず
に、高耐圧に必要な面積を小さくでき、その分能動領域
の面積を増やすことでオン抵抗を小さくできる。又は、
チップサイズを小さくできることが特徴である静電誘導
型トランジスタである。
明のSITの製造工程について説明する。図1及び図2
は、本発明に関わる2段方式ガードリングSITの製造
工程の一例を工程順に示した断面図である。尚、図1
(d)の次の工程は図2(a)であり、図2(a)〜図
2(d)はその順に工程が進行していく。
程では、ドレイン層である不純物密度が1×1018c
m−3のN+型シリコン基板1を準備する。
形成工程では、シリコン基板の表面に熱酸化により、S
iO2膜を全面に形成させ、表面上についているSiO
2膜に一般的なフォトリソグラフィ法とエッチング手法
によってSiO2膜に開口部を形成せしめ、そのパター
ンニングされたSiO2膜を利用して、ボロンの拡散で
形成されるP+の第2列目のP+埋め込みガードリング
8を形成させる。図では、例えば4本とする。
では、シリコン基板1の上に不純物密度が1×1014
cm−3程度のシリコンのN−エピタキシャル成長層2
を約50μmなどとエピタキシャル成長させる。ここで
第2列目のP+埋め込みガードリング8は、N−エピタ
キシャル成長層2の内部に埋め込まれ、P+はN−領域
であるN−エピタキシャル成長層2の方向へ拡散が多く
進み、第2列目のP+埋め込みガードリング8は上方向
へ拡散され、図のような埋め込まれた第2列目のP+埋
め込みガードリング8′となる。ここで、ガードリング
の配置は、ガードリングの本数と基板の不純物密度とガ
ードリングの拡散深さによって最適値が決定される。ま
た、第2列目のP+埋め込みガードリング8′はチップ
の外周のみに形成され、能動領域であるチップの中心付
近には形成されない。
程では、シリコン基板の表面に熱酸化により、SiO2
膜を全面に形成させ、表面上についているSiO2膜に
一般的なフォトリソグラフィ法とエッチング手法によっ
てSiO2膜に開口部を形成せしめ、そのパターンニン
グされたSiO2膜を利用して、リンなどの拡散で形成
されるN+のチャネルストップガードリング層3を形成
する。ここは、従来工程と同じである。
工程では、上記と同じようにシリコン基板の表面に熱酸
化により、SiO2膜を全面に形成させ、表面上につい
ているSiO2膜に一般的なフォトリソグラフィ法とエ
ッチング手法によってSiO 2膜に開口部を形成せし
め、そのパターンニングされたSiO2膜を利用して、
ボロンなどの拡散で形成される第1列目のP+ガードリ
ング4を複数本形成し、(例として図では4本)、第1
列目のP+ガードリング層を形成する。ここで、ガード
リングの配置は、ガードリングの本数と基板の不純物密
度とガードリングの拡散深さによって最適値が決定され
る。ここで、第1列目のP+ガードリング4と第2列目
のP+埋め込みガードリング8′は形成位置が異なる。
のSITが完成する。ここで、図2(a)から図2
(b)までの工程は、図4(a)から図4(c)の工程
と同じなのでその説明は省略する。
ガードリングを用いたときのSITが完成した状態を示
す。
4本入っていたが、図2(c)のように、表面側に4本
また、埋め込み側に4本内蔵され、計8本のガードリン
グが形成される。これによりガードリングの本数が増え
ることにより高耐圧になる。また、GRに使用する面積
は従来の4本分の面積で可能である。逆に耐圧に必要な
ガードリングの本数が8本であれば従来であれば、8本
表面に並べなければならなかったのが、第2列目のガー
ドリングを形成することで約半分の面積で8本並べる事
が出来、チップサイズを小さくできる。又は能動領域の
面積を増やせるのでオン抵抗を小さくできる。
は、Aの範囲で流れるため、2列目の埋め込みガードリ
ングはオン抵抗に寄与しない。
層の厚みは、第1列目のガードリングと第2列目のガー
ドリングを同じ位置に配置した場合は、Bの距離で耐圧
が決まるのに対して、間隔をずらすと、厚みはB及びC
の厚みで決まってくる。抵抗的にはソースからドレイン
までの距離が同じであるので、耐圧を決定ずけるエピタ
キシャル成長層の厚みは、BよりもC及びDの方が厚い
ので高耐圧化が出来る。
の間隔は最適値があり、基本的にはリング間隔は外周に
向かって広がるように配置し、ガードリングの本数が多
いほど、間隔は狭くなっていく。以上の工程を経て、埋
め込み方式ガードリングSITが完成する。
べたが、前記シリコン基板の表面上に複数本の第1列目
のガードリングを形成する工程と、前記シリコン基板の
内部に複数本のガードリングをn列(nは2以上の整数)
形成する工程を含ませたものでもよい。
場合においては、高耐圧に必要な面積を減らしながら
も、高耐圧を維持しつつ、オン抵抗に必要な能動領域の
面積を増やすことにより、オン抵抗の小さく、また高耐
圧の半導体装置及びその半導体装置の製造方法を提供す
ることができる。
ドリング方式SITの前半の工程の一例を説明する断面
図である。
の後半の工程の一例を説明する断面図であって、(a)
は、図1(d)の工程に続く工程で、その後に(b)工
程と(c)工程が続く。
グ方式SITの前半の工程の一例を説明する断面図であ
る。
の工程の一例を説明する断面図であって、(a)は、図
1(d)の工程に続く工程で、その後に(b)〜(d)
工程が続く。
Claims (15)
- 【請求項1】 第1導電型のシリコン基板の主表面に該
第1導電型のソース領域及び第2導電型のゲート領域を
形成する工程と、前記第1導電型のドレイン領域を形成
する工程からなる半導体装置の製造方法において、前記
シリコン基板の表面上に複数本の第1列目のガードリン
グを形成する工程と、前記シリコン基板の内部に複数本
の第2列目のガードリングを形成する工程を含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記第2列目のガードリング形成工程
は、前記シリコン基板の表面にボロンの拡散で形成され
る第2列目のガードリングを形成させた後、前記シリコ
ン基板上にエピタキシャル層を成長させることによっ
て、前記第2列目のガードリングを前記エピタキシャル
層内部に形成させることを特徴とする請求項1記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記第1列目のガードリング形成工程で
は、前記第2列目のガードリング形成工程とチャネルス
トップ形成工程の後、前記エピタキシャル層の表面に前
記第1列目のガードリング及びゲートを形成し、さらに
前記第1列目のガードリングとゲートが形成されたエピ
タキシャル層の表面にエピタキシャル層を成長させた
後、ゲート層の外周、前記第1列目のガードリング層、
及びチャネルストップ層を表面に出すゲート電極掘り出
し工程と、ゲート電極形成工程と、ソース電極形成工程
を経て半導体装置が完成することを特徴とする請求項2
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 第1列目と第2列目以降のガードリング
の間隔が異なることを特徴とする請求項1乃至3のいず
れか一つに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 能動領域の直下にはガードリングが形成
されない事を特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つ
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 第1導電型のシリコン基板の主表面に該
第1導電型のソース領域及び第2導電型のゲート領域を
形成する工程と、前記第1導電型のドレイン領域を形成
する工程からなる半導体装置の製造方法において、前記
シリコン基板の表面上に複数本の第1列目のガードリン
グを形成する工程と、前記シリコン基板の内部に複数本
のガードリングをn列(nは2以上の整数)形成する工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記第1導電型はN型であり、前記第2
導電型はP型であることを特徴とする請求項1乃至6の
いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記第1導電型はP型であり、前記第2
導電型はN型であることを特徴とする請求項1乃至6の
いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 第1導電型のシリコン基板の主表面に該
第1導電型のソース領域及び第2導電型のゲート領域が
形成され、前記基板の裏面には前記第1導電型のドレイ
ン領域が形成されている半導体装置において、第1列目
のガードリングが前記シリコン基板の表面上に形成さ
れ、基板の内部に第2列目のガードリングが形成されて
いることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項10】 第2列目以降のガードリングが基板の
内部に形成されていることを特徴とする請求項9記載の
半導体装置。 - 【請求項11】 第1列目と第2列目以降のガードリン
グの間隔が異なることを特徴とする請求項9又は10記
載の半導体装置。 - 【請求項12】 能動領域の直下にはガードリングが形
成されないことを特徴とする請求項9乃至11のいずれ
か一つに記載の半導体装置。 - 【請求項13】 第1導電型のシリコン基板の主表面に
該第1導電型のソース領域及び第2導電型のゲート領域
が形成され、前記基板の裏面には前記第1導電型のドレ
イン領域が形成されている半導体装置において、第1列
目のガードリングが前記シリコン基板の表面上に形成さ
れ、基板の内部に複数本のガードリングをn列(nは2
以上の整数)形成されていることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項14】 前記第1導電型はN型であり、前記第
2導電型はP型であることを特徴とする請求項9乃至1
3のいずれか一つに記載の半導体装置。 - 【請求項15】 前記第1導電型はP型であり、前記第
2導電型はN型であることを特徴とする請求項9乃至1
3のいずれか一つに記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000053345A JP2001244479A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 半導体装置及びその製造方法 |
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---|---|
JP2001244479A true JP2001244479A (ja) | 2001-09-07 |
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JP2000053345A Pending JP2001244479A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2001244479A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009505394A (ja) * | 2005-08-08 | 2009-02-05 | セミサウス ラボラトリーズ, インコーポレーテッド | 埋込みゲートを有する垂直チャネル接合型電界効果トランジスタおよび製造方法 |
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2000
- 2000-02-29 JP JP2000053345A patent/JP2001244479A/ja active Pending
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