JPH01189174A - 二重拡散型電界効果半導体装置の製法 - Google Patents

二重拡散型電界効果半導体装置の製法

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JPH01189174A
JPH01189174A JP63012827A JP1282788A JPH01189174A JP H01189174 A JPH01189174 A JP H01189174A JP 63012827 A JP63012827 A JP 63012827A JP 1282788 A JP1282788 A JP 1282788A JP H01189174 A JPH01189174 A JP H01189174A
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正彦 鈴村
Takeshi Nobe
武 野辺
Shigeo Akiyama
茂夫 秋山
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
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    • H01L29/66674DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、二重拡散型電界効果半導体装置の製法に関
する。
〔従来の技術〕
二重拡散型電界効果半導体装置のひとつに縦型DMO5
FETがある。縦型DMO3FETは、第4図(e)に
みるように、N型ドレイン領域51の表面にチャンネル
形成用のP型拡散領域52が形成され、同領域52の表
面にソース領域53用のN型拡散領域(N”領域)が形
成されている。一方、チャンネルは両N型領域に挟まれ
たP型拡散領域52の表面域52aに形成されるように
なっており、この表面域52aの上にポリシリコン屡か
らなるゲート電極54が絶縁層55を介して形成されて
いる。51aはドレイン電極であり、53aはソース電
極である。このDMOS FETは、いわゆる二重拡散
技術によりチャンネル長さを短くすることができ、集積
化が容易である等の利点を有する。縦型開O5FETは
、従来、以下のようにして作成されている。
まず、第4図(alにみるように、N型半導体ウェハ5
0表面にゲート電極54と絶縁層55を先に形成してお
いて、ゲート電極54をマスクにして不純物を一点鎖線
で示すように注入し拡散して、第4図中)にみるように
、チャンネル形成用のP型拡散領域52を形成する。つ
いで、第4図(C1にみるように、ソース電極接合個所
をレジスト56で覆い、やはり、ゲート電極54をマス
クにして不純物を一点鎖線で示すようにゲート電極54
の下のウェハ50表面には不純物が達しないように注入
し拡散して、第4図(d)にみるように、ソース領域5
3を形成する。二重に拡散された領域52.53がゲー
ト電極54にセルファラインされ、チャンネル長さの短
縮化等が図られるのである。
一方、0MO5FETのしきい値電圧は、チャンネルと
なる表面域52aのキャリヤ濃度、ゲート電極54材の
仕事関数、絶縁層55の膜厚、界面準位等により定まる
が、通常、所望のしきい値電圧にするために、表面域5
2aのキャリヤ濃度を調整する。この濃度調整は、P型
拡散領域52形成のだめの不純物の注入量をコントロー
ルすることにより行っている。しかし、デイプレッショ
ンタイプ(ノーマリイオンタイプ)の0MO5FETの
場合、実用的な範囲のしきい値電圧とするのにチャンネ
ルとなる表面域52aのキャリヤ濃度を下げる必要があ
るために上記不純物の注入量を少なくするので、P型拡
散領域52全体のキャリヤ濃度(不純物濃度)が低い。
P型拡散領域52全体のキャリヤ濃度が低いと、ソース
・ドレイン間でパンチスルーが起き易く、耐電圧が低下
してしまうという問題があった。十分な耐電圧特性を保
持しつつ、しきい値電圧を適当な範囲に設定することが
容易ではなかったのである。
〔発明が解決しようとする課題〕
この発明は、例えば、デイプレッションタイプの場合に
も、高耐電圧特性を保持しつつ適当な範囲のしきい値電
圧をもつ二重拡散型電界効果半導体装置を容易に得るこ
とのできる製法を提供することを課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
前記課題を解決するため、この発明にかかる二重拡散型
電界効果半導体装置(以下、単に「半導体装置」という
)の製法は、先に形成されたゲート電極をマスクとして
チャンネル形成用の第2導電型拡散領域を形成しておい
てから、ソース領域形成のための第1導電型用の不純物
の注入を前記ゲート電極下におけるチャンネルとなる表
面域に達するようにする。
〔作   用〕
この半導体装置の製法は、ソース領域用の第1導電型の
不純物がチャンネルとなる表面域にも注入される。この
表面域に注入された第1導電型の不純物は深く拡散され
ることなく実質的に開城に留まる。もともとゲート電極
ごしの注入であるために浅く注入されており、注入時点
で最大の熱処理を伴うチャンネル形成用の第2導電型拡
散領域形成が済んでいるとともにソース領域のための不
純物の拡散は比較的浅くてよいからである。したがって
、第2導電型拡散領域ではチャンネルとなる表面域にの
み逆導電型の第1導電型の不純物が選択的に注入される
ことになり、逆タイプの第1導電型の不純物が注入され
た分、同表面域のキャリヤ濃度が低くなる。つまり、チ
ャンネルとなる表面域のキャリヤ濃度を地域のキャリヤ
濃度をそのまま保持した状態で低くできるのである。し
きい値電圧を実用的に適した範囲に設定するために、チ
ャンネルとなる表面域のキャリヤ濃度を低くしても、地
域のキャリヤ濃度は低くならないので、従来のように、
ソース・ドレイン間にパンチスルーが発生しやすくなっ
てしまうという事態が起きない。それだけでなく、この
発明にかかる半導体装置の製法は、チャンネルとなる表
面域への第1導電型の不純物の注入は、ソース領域用の
不純物注入と同時に行われるから、特別に工程を増やす
必要もない。
〔実 施 例〕
以下、この発明にかかる半導体装置の製法を、す図面を
参照しながら詳しく説明する。
第1図(a)〜(f)は、この発明にかかる製法の−例
により、0MO3FETを製造する様子を工程順にあら
れす。
まず、第1図(alにみるように、N型(第1導電型)
半導体ウェハlの表面に、酸化膜(絶縁層)2とポリシ
リコンからなるゲート電極3を設ける。酸化膜2の厚み
は、1000人程度庇上る。ゲート電極3の厚みは、1
000〜2000人程度であり、従庇上厚みである40
00〜5000人よりも薄くなっている。なお、ゲート
電極3の上にはレジスト層4が形成されている。そして
、第1図(a)に−点鎖線で示すように、窓5の明いて
いる個所に不純物(例えば、ボロン〔B〕)をイオン注
入し拡散して、レジスト層4を除去し、51図(blに
みるように、チャンネル形成用のP型(第2導電型)拡
散領域6を形成する。次に、第1図(C)にみるように
、ソース電極接合個所をレジスト層7で覆っておいて、
N型用の不純物(As、あるいは、P)を、第1図(C
1に一点鎖線で示すようにゲート電極下の表面域にも達
するようにイオン注入し拡散して、レジスト層7を除去
し、第1図(d)にみるように、P型拡散領域6の表面
にソース領域用のN型拡散領域(N”領域)8を形成す
る。なお、この拡散の際、P型拡散領域6の不純物も同
時に拡散が進み領域が少し広がることはいうまでもない
。P型拡散領域6の外側はドレイン領域用のN型半導体
領域1′であり、チャンネルは両N型領域1′、8に挟
まれたP型拡散領域6における表面域6aに形成される
その後、第1図(e)にみるように、眉間絶縁層9を形
成し、ついで、ソース電極10、ドレイン電極11を形
成すると、第1図(f)に示した縦型DI’l0SFE
Tが完成する。
上記DMO5FETは、ゲート電極であるポリシリコン
層の厚みが従来より薄いため、ゲート抵抗の増加を伴う
傾向があ′る。ゲート抵抗の増加を防ぐには、ポリシリ
コン層をドープドポリシリコン(N゛ポリシリコン層と
するか、あるいは、ゲート電極を、薄めのポリシリコン
層と高融点金属のシリサイド層の2層構造とする等の方
法をとればよい。
上記N型用の不純物は、P型拡散領域6の表面域6aに
も注入されているが、先に説明したように、同領域6の
他域には広がらず、実質的に表面域6aに留まる。N型
用の不純物は、もともとP型である表面域6aでは逆導
電型の不純物であるから、その分、同表面域6aにおけ
るキャリヤ濃度が低(なる。一方、P型拡散領域6のチ
ャンネルとなる表面域6a以外の他域のキャリヤ濃度は
変化しないから、ドレイン・ソース間でパンチスルーが
起きやすくなるということはない。したがって、高耐電
圧特性の保持を図りながら、N型用の不純物の注入量を
適当に制御してチャンネルとなる表面域6aのキャリヤ
濃度を実用的なしきい値電圧の設定に合わせて低くする
ことができるのである。つまり、第1図(flに示すD
MOS PETを高耐電圧デイプレッションタイプとす
ることができるのである。
なお、イオン注入により半導体領域に注入された不純物
の深さ方向の分布N(x)は、次の式であられされ、第
2図に示すようにガウス分布を示す。
N (x) =Q −e x p A/ (u p)但
し: A=−(x−Rp)”/2ρ2なお、Qはドーズ
量、Rpは投影飛程、ρは投影分散である。
投影飛程Rpと、投影分散ρは、酸化膜(絶縁層)やゲ
ート電極の厚みにより異なるが、第3図にみるように、
注入の際の加速エネルギーにより変化する。したがって
、所望のしきい値電圧に合うようにドーズ量や加速エネ
ルギー等のイオン注入条件を設定すればよい。
この発明は上記の実施例に限らない。半導体装置が、デ
イプレッションタイプでなく、エンハンストメントタイ
ブであってもよい。0MO5FETが、縦型構造でなく
て横型構造であってもよく、半導体装置のP型がN型、
N型がP型と導電型が逆転している構成であってもよい
。また、半導体装置がトランジスタ以外の構成であって
もよい。
〔発明の効果〕
以上述べたように、この発明にかかる半導体装置の製法
は、製造工程を増やすことなく、高耐電圧特性の保持を
図りつつしきい値電圧が十分に実用的な範囲に設定する
ことが容易に行える。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(f)は、この発明にかかる製法の一例
によりDMOS FETを作成するときの様子を工程順
にあられす説明図であって、図(al〜(e)が製造途
中をあられし、図(f)が完成時をあられす。第2図は
、注入された不純物の分布をあられすグラフ、第3図は
、イオン注入の際の加速エネルギーと投影飛程および投
影分散の関係をあられすグラフ、第4図fa)〜(el
は、従来の0MO3FETを作成するときの様子を工程
順にあられす説明図であって、図(al〜(d)が製造
途中をあられし、図(e)が完成時をあられす1′・・
・第1導電型半導体領域  2・・・絶縁層3・・・ゲ
ート電極  6・・・チャンネル形成用の第2導電型拡
散領域  6a・・・チャンネルとなる表面域  8・
・・ソース領域用の第1導電型拡散領域代理人 弁理士
  松 本 武 彦 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1導電型半導体領域の表面にチャンネル形成用の
    第2導電型拡散領域が形成され、同領域の表面にソース
    領域用の第1導電型拡散領域が形成されていて、前記第
    2導電型拡散領域における前記両第1導電型領域に挟ま
    れた表面域にチャンネルが形成されるようになっており
    、前記チャンネルとなる表面域の上にはゲート電極が絶
    縁層を介して形成されている二重拡散型電界効果半導体
    装置を得るにあたり、前記第1導電型半導体領域に前記
    ゲート電極を形成しこのゲート電極をマスクとして前記
    第2導電型拡散領域を形成しておいてから、前記ソース
    領域用の第1導電型拡散領域用の不純物の注入を前記ゲ
    ート電極下におけるチャンネルとなる表面域に達するよ
    うに行うことを特徴とする二重拡散型電界効果半導体装
    置の製法
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