JP5425142B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
まず、図1〜図4を参照して本発明の実施形態1の液体吐出装置用の半導体装置について詳細に説明する。
本発明の実施形態2による液体吐出装置用の半導体装置の基本構成は、上述した実施形態1と同じである。両者の主たる相違点は、ドレイン領域8、9の位置とその形成工程である。
ドレイン領域の耐電圧を更に向上させることが望まれる場合には、図1、2に示したように、ドレイン領域8、9の端部をゲート電極の端部から離して形成することも好ましいものであり、特に後述する方法による半導体装置はフォトリソグラフィーの工程数を増やすことなく製造できるものである。
図8の(a)〜(g)を参照して、本発明の実施形態4による半導体装置の製造工程について説明する。この形態の特徴は、ゲート電極4のドレイン側がゲート絶縁膜より厚い絶縁膜上に設けられている点にある。
分離領域の形成工程にて、フィールド酸化膜221で形成できるので、工程の追加を必要とせずに構成できるのでとても有効である。
図9は、本発明の実施形態5による半導体装置の製造方法を説明するための図であり、ここでは、半導体装置の製造方法を、図6の(a)〜(d)の工程を経た後から説明する。
図1〜9に示した本発明の各実施形態の製造方法により製造された半導体装置を、例えばインクジェット記録ヘッドのような液体吐出装置に組込んだ場合のその記録ヘッドの一部分の断面構造の一例を図10に示す。ここで、1は単結晶シリコンからなるp型の半導体基体である。2はn型のウエル領域、4はゲート電極、6はp型のベース領域、7はn型のソース領域、8はn型のドレイン領域であり、これらでMIS(金属絶縁半導体)型電界効果トランジスタ30を形成している様子を模式的に示しているが、前述したように、各トランジスタ(又はセグメント)間には専用の素子分離領域を配することなくアレイ状に配列することが好ましいものである。
本発明の実施形態7による半導体装置は、複数個の絶縁ゲート型電界効果トランジスタで構成されるトランジスタアレイを備えた半導体装置において、前記トランジスタのそれぞれは、第1導電型の半導体基体1の一主表面に設けられた第2導電型の第1の半導体領域22と、該第1の半導体領域を分離するように設けられた第1導電型の第2の半導体領域29と、前記第2の半導体領域に内包されるように形成された、該第2の半導体領域より不純物濃度の高い第1導電型の第3の半導体領域26と、該第3の半導体領域の表面に設けられた第2導電型のソース領域7と、前記第1の半導体領域の表面に設けられた第2導電型のドレイン領域8とを有することを特徴とするものである。
本発明の実施形態8による液体吐出装置用の半導体装置の基本構成は、上述した実施形態7と同じである。両者の異なる点は、ドレイン領域8の位置とその形成工程である。
図19は、本発明の他の実施形態による半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。図19において、29はp型のウエル領域、4はゲート電極、26はp型のベース領域、7はn型のソース領域、8はn型の第一のドレイン領域、9はn型の第二のドレイン領域、211はフォトレジストマスクである。
図20(a)〜(f)は、本発明の実施形態10による半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
い絶縁膜としてのフィールド酸化膜221とを所望の位置に配置する。
図21は、本発明の実施形態の他の製造工程を説明するための断面図である。図21において、22はn型のウエル領域、26はp型のベース領域、7はn型のソース領域、211はフォトレジストマスク、232はチャネルドープ層、233はチャネル領域である。
図22は、以上説明した本発明の各実施形態7〜11による半導体装置を電気熱変換素子駆動用半導体装置として用いた記録ヘッドの一部分を示す模式的な断面図である。図22において、1はp型の単結晶シリコンからなる半導体基体である。29はp型のウエル領域、22はn型のウエル領域、8はn型のドレイン領域、26はp型のベース領域、7はn型のソース領域、4はゲート電極であり、これらでMIS型電界効果トランジスタを用いた電気熱変換素子駆動用半導体装置930を形成している。817は蓄熱層となる酸化シリコンなどの絶縁層、818は発熱抵抗層、819は配線、および820は保護層であり、以上で記録ヘッドの基体940を形成している。ここでは850が発熱部となり、吐出口860からインクが吐出される。また、天板870は基体940と協働して液路880を画成している。
本発明の実施形態13による半導体装置の製造方法は、複数個の絶縁ゲート型電界効果トランジスタがアレイ状に配されてなる半導体装置の製造方法において、第一導電型の半導体基体の一主表面に第二導電型のウエル領域を形成する工程と、前記ウエル領域上にゲート酸化膜を形成する工程と、前記ゲート酸化膜上に複数のゲート電極を形成する工程と、ソース領域形成側に隣接する二つのゲート電極をマスクとして、該ゲート電極間に、第一導電型の不純物を前記半導体基体を回転させつつ前記半導体基体の法線方向に対して一定角度傾けて不純物をイオン打ち込みし、拡散させて第一導電型の半導体領域を形成する工程と、前記二つのゲート電極をマスクとして前記半導体領域上に第二導電型のソース領域を、前記半導体領域を挟んで配された二つの前記ウエル領域上にそれぞれ第二導電型のドレイン領域を、前記半導体基体を回転させつつ前記半導体基体の法線方向に対して一定角度傾けて不純物をイオン打ち込みすることにより形成する工程と、を有するものである。
向に回転させながら行うと、マスクに対して均一にイオン打ち込みでき、隣接する2つのMIS型電界効果トランジスタの実効チャネル長は同一又はほぼ同一となる。
図30(a)〜(e)は、本実施形態による半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。本形態は、概略、複数個の絶縁ゲート型電界効果トランジスタがアレイ状に配されてなる半導体装置の製造方法において、第1導電型の半導体基体1の一主表面に第2導電型の第1の半導体領域2を形成する工程(図30(a))と、前記第1の半導体領域上にゲート絶縁膜203を形成する工程(図30(b))と、前記ゲート絶縁膜上に複数のゲート電極4を形成する工程(図30(b))と、隣接する二つのゲート電極をマスクとして、該ゲート電極間に、第1導電型の不純物を前記半導体基体を回転させつつ前記半導体基体の法線方向に対して一定角度傾けて不純物を打ち込んだ後、拡散させて第1導電型の第2の半導体領域6を形成する工程(図30(c)、(d))と、前記二つのゲート電極をマスクとして前記第2の半導体領域上に第2導電型のソース領域を、前記第2の半導体領域を挟んで配された二つの前記第1の半導体領域上にそれぞれ第2導電型のドレイン領域を、前記半導体基体を回転させつつ前記半導体基体の法線方向に対して一定角度傾けて不純物をイオン打ち込みすることにより形成する工程(図30(e))と、を有することを特徴とするものである。以下詳述する。
図31(a)〜(f)は、本実施形態による半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。本実施形態の半導体装置の製造方法は、概略、複数個の絶縁ゲート型電界効果トランジスタがアレイ状に配されてなる半導体装置の製造方法において、第一導電型の半導体基体1の一主表面に第二導電型のウエル領域2を形成する工程(図31(a))と、前記ウエル領域上に選択的にフィールド絶縁膜221を形成する工程(図31(b))と、前記ウエル領域上にゲート絶縁膜203を形成する工程(図31(b))と、前記ゲート絶縁膜と前記フィールド絶縁膜上にゲート電極4を形成する工程(図31(c))と、ソース領域形成側に隣接する二つのゲート電極をマスクとして、該ゲート電極間に、第一導電型の不純物を前記半導体基体を回転させつつ前記半導体基体の法線方向に対して一定角度傾けて不純物をイオン打ち込みし、拡散して第一導電型の半導体領域6を形成する工程(図31(d、e))と、前記二つのゲート電極をマスクとして前記半導体領域上に第二導電型のソース領域7を、前記フィールド絶縁膜をマスクとして前記半導体領域を挟んで配された二つの前記ウエル領域上にそれぞれ第二導電型のドレイン領域8、9を、前記半導体基体を回転させつつ前記半導体基体の法線方向に対して一定角度傾けて不純物をイオン打ち込みすることにより形成する工程(図31(f))と、を有するものである。以下詳述する。
本実施形態の半導体装置は、複数個の絶縁ゲート型電界効果トランジスタがアレイ状に配されてなる半導体装置において、前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、一主表面の面方位が低次の面方位に対し傾き(たとえばθ=4度)を有する第一導電型の半導体基体に設けられた第二導電型の第一の半導体領域と、前記第一の半導体領域を分離するように設けられた前記第一の半導体領域より高濃度の第一導電型の第二の半導体領域と、前記第二の半導体領域に設けられた第二導電型のソース領域と、前記第一の半導体領域に設けられた第二導電型のドレイン領域を有するものである。
本発明の液体吐出装置の一例としてインクジェットプリンタの例を挙げて説明する。
2,22 n型ウエル領域
4 ゲート電極
6,26 p型ベース領域
7 n型ソース領域
8,9 n型ドレイン領域
10 ベース電極取出し用拡散層
11 コンタクト
12 ソース電極
13 ドレイン電極
29 p型ウエル領域
203 ゲート絶縁膜
205 不純物層
211 フォトレジストマスク
221 フィールド絶縁膜
232 チャネルドープ層
233 チャネル
Claims (9)
- 複数個の第1導電型の第1絶縁ゲート型電界効果トランジスタを含む信号処理回路と、複数個の電気熱変換体と、前記複数個の電気熱変換体に電流を流すための複数個のスイッチ素子とを有し、個々の前記スイッチ素子は、第2導電型の2つの第2絶縁ゲート型電界効果トランジスタを含み、個々の前記スイッチ素子の前記2つの第2絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、第2導電型のドレイン領域を共有し、かつ、相互に対称な構造を有する、半導体装置の製造方法において、
半導体基体に第2導電型の第1の半導体領域を形成する工程と、
前記半導体基体の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の上に前記2つの第2絶縁ゲート型電界効果トランジスタのそれぞれのゲート電極を形成する工程と、
前記第1の半導体領域に選択的に第1導電型の不純物をドーピングする工程と、
前記不純物を拡散させて前記第2絶縁ゲート型電界効果トランジスタのチャネル領域となる第1導電型の第2の半導体領域を形成する工程と、
前記第1の半導体領域に、前記ゲート電極からオフセットさせて第2導電型の前記ドレイン領域を形成する工程と、
前記第2の半導体領域に、前記ゲート電極に対して自己整合的に前記2つの前記第2絶縁ゲート型電界効果トランジスタのそれぞれの第2導電型のソース領域を形成する工程と、
前記第2の半導体領域に第1導電型の第3の半導体領域を形成すると同時に、前記第1導電型の第1絶縁ゲート型電界効果トランジスタの拡散層を形成する工程と、を含み、
前記ドレイン領域を形成する前記工程では、前記半導体基体を回転させながら前記第1の半導体領域に不純物を打ち込む、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記半導体基体の上にフィールド絶縁膜を形成する工程をさらに含み、
前記ゲート電極は、一端が前記ゲート絶縁膜の上で終端し、別の一端が前記フィールド絶縁膜の上で終端するように形成され、
前記フィールド絶縁膜を形成する前記工程を、前記第1の半導体領域を形成する前記工程よりも後に行う
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記フィールド絶縁膜を形成する前記工程の前に、前記半導体基体の上にパッド絶縁膜を形成する工程と、
前記フィールド絶縁膜を形成する前記工程の後に、前記パッド絶縁膜を除去する工程と、をさらに含み、
前記パッド絶縁膜を除去する前記工程の後に、前記ゲート絶縁膜を形成する前記工程を行い、
前記ゲート絶縁膜を形成する前記工程の後に、前記ゲート電極を形成する前記工程を行う
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記ゲート電極を形成する前記工程の前に、前記半導体基体の上にフィールド絶縁膜を形成する工程をさらに含み、
前記ゲート電極を形成する前記工程では、前記ゲート電極の一端が前記ゲート絶縁膜の上で終端し、前記ゲート電極の別の一端が前記フィールド絶縁膜の上で終端するように前記ゲート電極を形成し、
前記ドレイン領域を形成する前記工程では、前記フィールド絶縁膜をマスクとして用いて、前記ゲート電極からオフセットさせて前記ドレイン領域を形成する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記フィールド絶縁膜を形成する前記工程を、前記第1の半導体領域を形成する前記工程よりも後に行う
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記ドレイン領域を形成する前記工程では、フォトリソグラフィーによりパターニングしたレジストマスクを用いて、前記ゲート電極からオフセットさせて前記ドレイン領域を形成する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の半導体領域を形成する前記工程では、前記第2の半導体領域が前記半導体基体に達し前記第2の半導体領域によって前記第1の半導体領域が分離されるように、前記第2の半導体領域が形成されることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ドーピングする工程は、前記第1の半導体領域を形成する工程の後に行われ、
前記第1の半導体領域の不純物濃度は、前記第2の半導体領域の不純物濃度より低い
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第3の半導体領域は、前記ソース領域の形成後に、前記ソース領域を貫通するように形成される
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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