JP3218599B2 - 接合型電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents
接合型電界効果トランジスタの製造方法Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特にドレイン電流の特性の良い接合型電界
効果トランジスタの製造方法に関する。
方法に関し、特にドレイン電流の特性の良い接合型電界
効果トランジスタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の接合型電界効果トランジ
スタ(以下、「J−FET」ともいう。)は、図3
(a)〜(d)に示すような工程による製造方法が採用
されている。
スタ(以下、「J−FET」ともいう。)は、図3
(a)〜(d)に示すような工程による製造方法が採用
されている。
【0003】この製造方法では半導体基板として、p型
半導体基板1にn型半導体領域2をエピタキシャル成長
させたn/p型エピタキシャルウェハーを用いる。
半導体基板1にn型半導体領域2をエピタキシャル成長
させたn/p型エピタキシャルウェハーを用いる。
【0004】まず、n/p型エピタキシャルウェハーの
n型半導体領域2において、J−FETを形成する領域
に酸化膜4を形成し、その周囲のエピタキシャル領域に
不純物を拡散してp+型半導体領域3を形成する
(a)。
n型半導体領域2において、J−FETを形成する領域
に酸化膜4を形成し、その周囲のエピタキシャル領域に
不純物を拡散してp+型半導体領域3を形成する
(a)。
【0005】次に、前記n/p型エピタキシャルウェハ
ーの表面全体を酸化膜で覆った後、酸化膜4の一部をゲ
ート領域を形成するために除去し、ボロンのイオン注入
又はボロンの拡散を行ってゲート領域7を成長させて形
成する。この成長ゲート領域7は拡散層により前記p+
型半導体領域3を介してp型半導体基板1につなげるよ
に形成する(b)。この際、必要なドレイン電流(以下
「Idss」ともいう。)が得られるように、チェック
パターンで特性をチェックしながら、チャネルの厚さd
をコントロールする。
ーの表面全体を酸化膜で覆った後、酸化膜4の一部をゲ
ート領域を形成するために除去し、ボロンのイオン注入
又はボロンの拡散を行ってゲート領域7を成長させて形
成する。この成長ゲート領域7は拡散層により前記p+
型半導体領域3を介してp型半導体基板1につなげるよ
に形成する(b)。この際、必要なドレイン電流(以下
「Idss」ともいう。)が得られるように、チェック
パターンで特性をチェックしながら、チャネルの厚さd
をコントロールする。
【0006】次に、前記n/p型エピタキシャルウェハ
ーの酸化膜4上の前記ゲート領域7を挟む2つの領域を
ソース及びドレインとするために除去し、この部分にリ
ンの拡散を行ってソース領域5及びドレイン領域6を形
成する(c)。
ーの酸化膜4上の前記ゲート領域7を挟む2つの領域を
ソース及びドレインとするために除去し、この部分にリ
ンの拡散を行ってソース領域5及びドレイン領域6を形
成する(c)。
【0007】この工程では、ソース領域5及びドレイン
領域6の形成のために1000°C前後の熱処理を行い
打ち込んだリンの押し込み処理を行う。
領域6の形成のために1000°C前後の熱処理を行い
打ち込んだリンの押し込み処理を行う。
【0008】そして、形成した前記ソース領域5及びド
レイン領域6上に、アルミ電極8を形成してJ−FET
を製造する(d)。
レイン領域6上に、アルミ電極8を形成してJ−FET
を製造する(d)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、ゲート領域7の形成の際にチャネルの厚さdを所要
の厚さにコントロールしている。しかし、この後ソース
領域5及びドレイン領域6を形成するための1000°
C前後の熱処理を行うことを必要としており、この処理
によりチャネルの厚さdも変化することになるので、所
定のIdssへの的中率が悪いという問題があった。
は、ゲート領域7の形成の際にチャネルの厚さdを所要
の厚さにコントロールしている。しかし、この後ソース
領域5及びドレイン領域6を形成するための1000°
C前後の熱処理を行うことを必要としており、この処理
によりチャネルの厚さdも変化することになるので、所
定のIdssへの的中率が悪いという問題があった。
【0010】また、同様にチャネルの厚さdは、前記熱
処理のばらつきの影響を受けるためウェハー面内のId
ssのばらつきが大きく生じるという問題もあった。
処理のばらつきの影響を受けるためウェハー面内のId
ssのばらつきが大きく生じるという問題もあった。
【0011】(発明の目的)本発明の目的は、接合型電
界効果トランジスタの製造において、必要とするドレイ
ン電流への的中率を向上させること及びウェハー面内の
ドレイン電流のばらつきを低減させることにある。
界効果トランジスタの製造において、必要とするドレイ
ン電流への的中率を向上させること及びウェハー面内の
ドレイン電流のばらつきを低減させることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の接合型電界効果
トランジスタの製造方法は、一主面に一方の導電型であ
るソース領域及びドレイン領域と他方の導電型であるゲ
ート領域を形成する接合型電界効果トランジスタの製造
方法において、イオン注入により一主面にソース領域及
びドレイン領域を形成し、この後ゲート領域をイオン注
入により形成し、熱処理を行なって前記ソース領域及び
ドレイン領域を押し込むとともに前記ゲート領域のチャ
ネルの厚さを1μm乃至3μmにコントロールを行うこ
とを特徴とする。
トランジスタの製造方法は、一主面に一方の導電型であ
るソース領域及びドレイン領域と他方の導電型であるゲ
ート領域を形成する接合型電界効果トランジスタの製造
方法において、イオン注入により一主面にソース領域及
びドレイン領域を形成し、この後ゲート領域をイオン注
入により形成し、熱処理を行なって前記ソース領域及び
ドレイン領域を押し込むとともに前記ゲート領域のチャ
ネルの厚さを1μm乃至3μmにコントロールを行うこ
とを特徴とする。
【0013】より好適には、まずソース領域及びドレイ
ン領域を形成するため、Asのイオン注入(I/I)を
薄い酸化膜を介して行い(図1の(b))、次に、ゲー
ト領域をボロンのイオン注入で形成し、所要のIdss
を得るために、チャネルの厚さdを熱処理でコントロー
ルする(図1の(c))ことを特徴とする。
ン領域を形成するため、Asのイオン注入(I/I)を
薄い酸化膜を介して行い(図1の(b))、次に、ゲー
ト領域をボロンのイオン注入で形成し、所要のIdss
を得るために、チャネルの厚さdを熱処理でコントロー
ルする(図1の(c))ことを特徴とする。
【0014】(作用)J−FETのIdssはチャネル
の厚さdに比例し、また、チャネルの厚さdは高温の熱
処理により変化する。J−FETのIdssの的中率を
向上させ、ウェハー面内のばらつきを低減するために、
高温の熱処理を伴うソース領域及びドレイン領域の形成
をゲート領域の形成の前に行い、ゲート領域の形成後に
高温の熱処理を必要としないような製造工程とする。ソ
ース領域及びドレイン領域の形成の際の不純物として
は、例えばAsのような拡散係数の小さい不純物元素を
用いることによりゲート領域の形成後のチャネルの厚さ
dのコントロール時に、ソース領域及びドレイン領域の
押し込み量の変化を抑制する。
の厚さdに比例し、また、チャネルの厚さdは高温の熱
処理により変化する。J−FETのIdssの的中率を
向上させ、ウェハー面内のばらつきを低減するために、
高温の熱処理を伴うソース領域及びドレイン領域の形成
をゲート領域の形成の前に行い、ゲート領域の形成後に
高温の熱処理を必要としないような製造工程とする。ソ
ース領域及びドレイン領域の形成の際の不純物として
は、例えばAsのような拡散係数の小さい不純物元素を
用いることによりゲート領域の形成後のチャネルの厚さ
dのコントロール時に、ソース領域及びドレイン領域の
押し込み量の変化を抑制する。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の接合型電界効果ト
ランジスタの製造方法の実施の形態について説明する。
ランジスタの製造方法の実施の形態について説明する。
【0016】まず、接合型電界効果トランジスタJ−F
ETのドレイン電流Idssの特性について、半導体構
成の各種条件との関係で示すと次式のとおりである。
ETのドレイン電流Idssの特性について、半導体構
成の各種条件との関係で示すと次式のとおりである。
【0017】
【数1】 ここで、L、Z、dはそれぞれチャネルの長さ、幅、厚
さ、NDはチャネル領域のドナー濃度、μnは電子の移
動度、KSは表面反応速度定数、εoは真空の誘電率、φ
Bはゲート接合の拡散電圧である。
さ、NDはチャネル領域のドナー濃度、μnは電子の移
動度、KSは表面反応速度定数、εoは真空の誘電率、φ
Bはゲート接合の拡散電圧である。
【0018】上式から分かるようにIdssは、Z・d
/Lに比例する。
/Lに比例する。
【0019】このため、チャネルの厚さdのコントロー
ル性を向上させること及び熱処理を少なくしてチャネル
の厚さdのばらつきを低減することがドレイン電流Id
ssの的中率の向上、ばらつきの低減に重要である。
ル性を向上させること及び熱処理を少なくしてチャネル
の厚さdのばらつきを低減することがドレイン電流Id
ssの的中率の向上、ばらつきの低減に重要である。
【0020】図1は、本発明の接合型電界効果トランジ
スタの製造方法の第1の実施の形態を示す図である。同
図を参照すると、本実施の形態では、p型半導体基板1
にn型半導体領域2を約3〜10μmの厚さでエピタキ
シャル成長させたn/p型エピタキシャルウェハーを用
いる。
スタの製造方法の第1の実施の形態を示す図である。同
図を参照すると、本実施の形態では、p型半導体基板1
にn型半導体領域2を約3〜10μmの厚さでエピタキ
シャル成長させたn/p型エピタキシャルウェハーを用
いる。
【0021】n/p型エピタキシャルウェハーのn型半
導体領域2の表面のJ−FETを形成する領域に酸化膜
4を形成し、その周囲のエピタキシャル領域をp+型半
導体領域3とする(a)。この領域3は後述するように
J−FETのゲート領域7とp型半導体基板1とをつな
げるガードリンク領域としての機能を有する。
導体領域2の表面のJ−FETを形成する領域に酸化膜
4を形成し、その周囲のエピタキシャル領域をp+型半
導体領域3とする(a)。この領域3は後述するように
J−FETのゲート領域7とp型半導体基板1とをつな
げるガードリンク領域としての機能を有する。
【0022】次に、前記n/p型エピタキシャルウェハ
ーの前記酸化膜4のソース及びドレインとする領域の酸
化膜をフォトレジストで選択的に除去した後、表面全体
を約500〜1000Åの薄い酸化膜で覆い、該酸化膜
を介してAs(砒素)のイオン注入(注入量約1×10
15/cm2〜1×1016/cm2)を行ってソース領域5
及びドレイン領域6を形成する(b)。
ーの前記酸化膜4のソース及びドレインとする領域の酸
化膜をフォトレジストで選択的に除去した後、表面全体
を約500〜1000Åの薄い酸化膜で覆い、該酸化膜
を介してAs(砒素)のイオン注入(注入量約1×10
15/cm2〜1×1016/cm2)を行ってソース領域5
及びドレイン領域6を形成する(b)。
【0023】ここで、ソース領域5及びドレイン領域6
をAsで形成すると以下の利点を有する。即ち、拡散係
数の小さいAs(1000°Cで約2×10-15cm2/
s)を不純物として選択すると、チャネルの厚さdをコン
トロールする際にソース及びドレイン領域の不純物が押
し込まれて、ソース領域及びドレイン領域と半導体基板
との距離d’が狭くなって耐圧が劣化すること防ぐこと
ができる。
をAsで形成すると以下の利点を有する。即ち、拡散係
数の小さいAs(1000°Cで約2×10-15cm2/
s)を不純物として選択すると、チャネルの厚さdをコン
トロールする際にソース及びドレイン領域の不純物が押
し込まれて、ソース領域及びドレイン領域と半導体基板
との距離d’が狭くなって耐圧が劣化すること防ぐこと
ができる。
【0024】次に、p+型半導体領域であるゲート領域
をボロンのイオン注入(注入量約1×1014/cm2〜
1×1015/cm2)で形成すると共に、所要のIds
sを得るために約1000〜1100℃の温度で熱処理
を行いながら、チャネルの厚さdを所定の厚さ(約1〜
3μm)にコントロールする(c)。ここで、形成され
たゲート領域7はp+型半導体領域3を介してp型半導
体基板1に接続される。
をボロンのイオン注入(注入量約1×1014/cm2〜
1×1015/cm2)で形成すると共に、所要のIds
sを得るために約1000〜1100℃の温度で熱処理
を行いながら、チャネルの厚さdを所定の厚さ(約1〜
3μm)にコントロールする(c)。ここで、形成され
たゲート領域7はp+型半導体領域3を介してp型半導
体基板1に接続される。
【0025】最後に、ソース領域5及びドレイン領域6
の領域上にアルミ電極8を形成する(d)。
の領域上にアルミ電極8を形成する(d)。
【0026】次に、本発明の第2の実施の形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【0027】図2は、本発明の接合型電界効果トランジ
スタの製造方法の第2の実施の形態を示す図である。
スタの製造方法の第2の実施の形態を示す図である。
【0028】まず、図1に示す製造方法と同様に、n/
p型エピタキシャルウェハーに酸化膜4及び後の工程に
おいて形成するJ−FETのゲート領域をp型半導体基
板1につなげるためのp+型半導体領域3を形成する
(a)。
p型エピタキシャルウェハーに酸化膜4及び後の工程に
おいて形成するJ−FETのゲート領域をp型半導体基
板1につなげるためのp+型半導体領域3を形成する
(a)。
【0029】次に、前記n/p型エピタキシャルウェハ
ーの表面全体を薄い酸化膜で覆い、酸化膜4における、
J−FETのソース領域、ドレイン領域及びゲート領域
を形成する領域をフォトレジストで選択的に除去する
(b)。
ーの表面全体を薄い酸化膜で覆い、酸化膜4における、
J−FETのソース領域、ドレイン領域及びゲート領域
を形成する領域をフォトレジストで選択的に除去する
(b)。
【0030】更に、約500〜1000Åの薄い酸化膜
を形成した後、レジスト9をマスクにしてAsのイオン
注入(注入量約1×1015/cm2〜1×1016/c
m2)を行い、ソース領域5及びドレイン領域6を形成
する(c)。
を形成した後、レジスト9をマスクにしてAsのイオン
注入(注入量約1×1015/cm2〜1×1016/c
m2)を行い、ソース領域5及びドレイン領域6を形成
する(c)。
【0031】この後、レジスト9を用いこれをマスクと
した1〜5MeVの高いエネルギーによるボロンのイオ
ン注入(注入量約1×1014/cm2〜1×1015/c
m2)を行い、ゲート領域7を形成し(d)、図1に示
す製造方法と同様に、熱処理によりチャネルの厚さdを
コントロールする(e)。
した1〜5MeVの高いエネルギーによるボロンのイオ
ン注入(注入量約1×1014/cm2〜1×1015/c
m2)を行い、ゲート領域7を形成し(d)、図1に示
す製造方法と同様に、熱処理によりチャネルの厚さdを
コントロールする(e)。
【0032】最後に、ソース領域5及びドレイン領域6
上の酸化膜を除去してアルミ電極8を形成する(f)。
上の酸化膜を除去してアルミ電極8を形成する(f)。
【0033】本実施の形態では、ゲートとソース領域、
ドレイン領域をセルフアラインで形成するため、寸法の
精度が増すとともに、ゲート領域の形成に高エネルギー
イオン注入を用いるため所定のチャネルの厚さdを得る
ための熱処理の時間を短縮でき、チャネルの厚さdのば
らつきをさらに低減できる。
ドレイン領域をセルフアラインで形成するため、寸法の
精度が増すとともに、ゲート領域の形成に高エネルギー
イオン注入を用いるため所定のチャネルの厚さdを得る
ための熱処理の時間を短縮でき、チャネルの厚さdのば
らつきをさらに低減できる。
【0034】以上のように、J−FETのIdssの的
中率を向上させるためには、チャネルの厚さdをコント
ロールした後にこのチャネルの厚さdに影響を与えるよ
うな熱処理を行わないようにし、ゲート領域形成工程の
みでチャネルの厚さを決定できる製造方法を採用するこ
とが有効である。また、ウェハー面内のばらつきを低減
するためにも熱処理を少なくすることが有効である。
中率を向上させるためには、チャネルの厚さdをコント
ロールした後にこのチャネルの厚さdに影響を与えるよ
うな熱処理を行わないようにし、ゲート領域形成工程の
みでチャネルの厚さを決定できる製造方法を採用するこ
とが有効である。また、ウェハー面内のばらつきを低減
するためにも熱処理を少なくすることが有効である。
【0035】以上のように本発明の前記第1及び第2の
実施の形態では、ゲート領域の形成後は高温の熱処理を
行わないようにしているが、設定されたチャネルの厚さ
dに大きな影響を与えないような熱処理を伴う工程を設
けることが可能であることはいうまでもない。
実施の形態では、ゲート領域の形成後は高温の熱処理を
行わないようにしているが、設定されたチャネルの厚さ
dに大きな影響を与えないような熱処理を伴う工程を設
けることが可能であることはいうまでもない。
【0036】なお、前記実施の形態において、ソース領
域及びドレイン領域の形成にAsを使用しているのは、
拡散係数の大きいリン(1000°cで約2×10-14
cm2/s)を使用すると、チャネルの厚さdを1μm
以下にコントロールすると耐圧の劣化を生じることを考
慮したものである。つまり、ゲート領域7の形成の際の
熱処理でソース領域5及びドレイン領域6が深く押し込
まれてソース領域5及びドレイン領域6と半導体基板1
との距離d’が狭くなることによる耐圧劣化を回避する
ものである。
域及びドレイン領域の形成にAsを使用しているのは、
拡散係数の大きいリン(1000°cで約2×10-14
cm2/s)を使用すると、チャネルの厚さdを1μm
以下にコントロールすると耐圧の劣化を生じることを考
慮したものである。つまり、ゲート領域7の形成の際の
熱処理でソース領域5及びドレイン領域6が深く押し込
まれてソース領域5及びドレイン領域6と半導体基板1
との距離d’が狭くなることによる耐圧劣化を回避する
ものである。
【0037】
【発明の効果】本発明の接合型電界効果トランジスタの
製造方法によれば、チャネルの厚さdをコントロールし
た後に高温の熱処理工程を介在する必要がないので、こ
のような熱処理によるばらつきの影響を受けることがな
く、チャネルの厚さdとドレイン電流Idssの相関が
再現性良く得られる。
製造方法によれば、チャネルの厚さdをコントロールし
た後に高温の熱処理工程を介在する必要がないので、こ
のような熱処理によるばらつきの影響を受けることがな
く、チャネルの厚さdとドレイン電流Idssの相関が
再現性良く得られる。
【0038】このため、チャネルの厚さdのコントロー
ル性を向上でき、チャネルの厚さdのばらつきを低減で
きるのでドレイン電流Idssの的中率の向上及びばら
つきの低減が可能となる。
ル性を向上でき、チャネルの厚さdのばらつきを低減で
きるのでドレイン電流Idssの的中率の向上及びばら
つきの低減が可能となる。
【0039】具体的には、従来のJ−FETの製造方法
では40〜70%と悪かったIdssの的中率を70〜
90%に向上させることが可能となる。また、熱処理工
程数を減少して熱処理によるばらつきの影響を低減する
ことにより、Idssのウェハー面内のばらつきを従来
の30%から15%に低減させることが可能となる。
では40〜70%と悪かったIdssの的中率を70〜
90%に向上させることが可能となる。また、熱処理工
程数を減少して熱処理によるばらつきの影響を低減する
ことにより、Idssのウェハー面内のばらつきを従来
の30%から15%に低減させることが可能となる。
【0040】
【図1】本発明の第1の実施の形態の製造方法を説明す
るための接合型電界効果トランジスタの断面図である。
るための接合型電界効果トランジスタの断面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態の製造方法を説明す
るための接合型電界効果トランジスタの断面図である。
るための接合型電界効果トランジスタの断面図である。
【図3】従来の接合型電界効果トランジスタの製造方法
を説明するための接合型電界効果トランジスタの断面図
である。
を説明するための接合型電界効果トランジスタの断面図
である。
1 p型半導体基板 2 n型半導体領域 3 p+型半導体領域 4 酸化膜 5 ソース領域(n+型半導体領域) 6 ドレイン領域(n+型半導体領域) 7 ゲート領域(p+型半導体領域) 8 アルミ電極 9 レジスト d チャネルの厚さ d’ ソース、ドレイン領域と基板との距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/337 H01L 21/265 604 H01L 29/808
Claims (5)
- 【請求項1】 一主面に一方の導電型であるソース領域
及びドレイン領域と他方の導電型であるゲート領域を形
成する接合型電界効果トランジスタの製造方法におい
て、イオン注入により一主面にソース領域及びドレイン
領域を形成し、この後ゲート領域をイオン注入により形
成し、熱処理を行なって前記ソース領域及びドレイン領
域を押し込むとともに前記ゲート領域のチャネルの厚さ
を1μm乃至3μmにコントロールを行うことを特徴と
する接合型電界効果トランジスタの製造方法。 - 【請求項2】 ソース領域及びドレイン領域を形成する
ために注入するイオンとしてAsのイオンを用いること
を特徴とする請求項1記載の接合型電界効果トランジス
タの製造方法。 - 【請求項3】 ゲート領域を形成するために注入するイ
オンとしてボロンのイオンを用いることを特徴とする請
求項1又は2記載の接合型電界効果トランジスタの製造
方法。 - 【請求項4】 高エネルギーのボロンイオン注入を行う
ことを特徴とする請求項3記載の接合型電界効果トラン
ジスタの製造方法。 - 【請求項5】 イオンの注入は一主面に形成した薄い酸
化膜を介して行うことを特徴とする請求項2、3又は4
記載の接合型電界効果トランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31777997A JP3218599B2 (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 接合型電界効果トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31777997A JP3218599B2 (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 接合型電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11145156A JPH11145156A (ja) | 1999-05-28 |
JP3218599B2 true JP3218599B2 (ja) | 2001-10-15 |
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ID=18091967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31777997A Expired - Fee Related JP3218599B2 (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 接合型電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3218599B2 (ja) |
-
1997
- 1997-11-05 JP JP31777997A patent/JP3218599B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH11145156A (ja) | 1999-05-28 |
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