JPH01256172A - Manufacture of conductivity modulating mosfet - Google Patents

Manufacture of conductivity modulating mosfet

Info

Publication number
JPH01256172A
JPH01256172A JP8462188A JP8462188A JPH01256172A JP H01256172 A JPH01256172 A JP H01256172A JP 8462188 A JP8462188 A JP 8462188A JP 8462188 A JP8462188 A JP 8462188A JP H01256172 A JPH01256172 A JP H01256172A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
conductivity type
gate
semiconductor layer
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8462188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Kumagai
直樹 熊谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP8462188A priority Critical patent/JPH01256172A/en
Publication of JPH01256172A publication Critical patent/JPH01256172A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • 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
    • H01L29/66234Bipolar junction transistors [BJT]
    • H01L29/66325Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
    • H01L29/66333Vertical insulated gate bipolar transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve positional accuracy, by forming a semiconductor base layer of a first conductivity type on the surface of a semiconductor layer of a second conductivity type, introducing respective dopants for producing a highly doped semiconductor layer of the first conductivity type and a source layer of the second conductivity type into the base layer, and producing these layers simultaneously. CONSTITUTION:A window is opened in a polysilicon layer 8a which is to be a gate. A dopant 20 is introduced by using this polysilicon layer as a mask so that a P-type base layer 4 is formed. Then, a dopant 21 for producing a P<++> layer 5 is introduced. The window in the polysilicon layer 8a is enlarged and a dopant 23 for producing an N<+> source layer 6 is introduced by using the layer 8a as a mask again, The P<++> layer 5 and the N<+> source layer 6 are produced simultaneously by heat treatment. Accordingly, the P<++> layer 5 is formed in a self aligned manner to the edge of a polysilicon gate 8 without deviation as caused by erroneous registering of mask when it is used. Thus, positional accuracy in formation of a device can be improved remarkably.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はたて型の伝導度変調型MOSFET〔以下これ
をI G B T (Insulated Gats 
BipolarTrans is tor)と略称する
)を製造する方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a vertical conductivity modulation type MOSFET [hereinafter referred to as IGBT (Insulated Gats)].
BipolarTrans istor).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図はI GBTの基本的な素子構造を示す断面図で
あり、ここではNチャネル素子について説明する。第3
図においてI GBT素子の主要な構成部は符号:頃に
P″基板1.高抵抗N−層2.P゛ウエル3Pベース層
4.P”高不純物濃度[5゜N゛ソース層6ゲート酸化
膜7.ポリシリコンゲート8.PSG絶縁層9.ソース
電極10.ゲート電極11.ドレイン電極12からなり
、記号Sはソース、Gはゲート+  Dはドレインのそ
れぞれ端子を表わす。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the basic element structure of an IGBT, and an N-channel element will be explained here. Third
In the figure, the main components of the IGBT device are indicated by the symbols: P'' substrate 1. High resistance N-layer 2. P'' well 3 P base layer 4. P'' high impurity concentration [5° N'' source layer 6 gate oxidation Membrane 7. Polysilicon gate8. PSG insulation layer9. Source electrode 10. Gate electrode 11. Consisting of a drain electrode 12, the symbol S represents the source, G represents the gate + D represents the drain terminal, respectively.

第3図のようにI GBTは基本的にはPNPNの4層
構造となっており、次に等価回路で示した第4図を参照
してその動作を説明する。この回路はPNPトランジス
タ13とNPNトランジスタ14が第4図のように接続
されており、抵抗(RP )15を有する。トランジス
タ14は第3図に示したN−層2.P層4.N9層6か
らなるNPN寄生トランジスタに相当する。通常はゲー
ト16で主電流を制御することができるが、抵抗(RP
 )15が大きければトランジスタ140ベースとエミ
ッタ間に一定電流以上の電位差が生じコレクターエミッ
タ間に電流が流れ、トランジスタ14が作動するように
なる。その結果ゲート16を切っても主電流は流れ続け
、遂には素子自体が破壊されることになる。
As shown in FIG. 3, the IGBT basically has a PNPN four-layer structure, and its operation will be explained next with reference to FIG. 4 showing an equivalent circuit. This circuit has a PNP transistor 13 and an NPN transistor 14 connected as shown in FIG. 4, and has a resistor (RP) 15. Transistor 14 is an N-layer 2. shown in FIG. P layer 4. This corresponds to an NPN parasitic transistor consisting of an N9 layer 6. Normally, the main current can be controlled by the gate 16, but the resistor (RP
) 15 is large, a potential difference greater than a certain current occurs between the base and emitter of the transistor 140, a current flows between the collector and emitter, and the transistor 14 is activated. As a result, even if the gate 16 is turned off, the main current continues to flow, eventually destroying the device itself.

この現象をラッチアンプと称しており、I GBTを正
常に作動させるためには、このラッチアップ現象を起こ
させないように素子を作製しなければならない。
This phenomenon is called a latch amplifier, and in order to operate an IGBT normally, an element must be manufactured to prevent this latch-up phenomenon from occurring.

そのため第3図のようにP”層5を形成することにより
、ラッチアップが生ずるのを防止しようとすることが知
られている。P゛層5設ける理由は、第4図における1
5の抵抗R1を減少させ、この抵抗R715の両端に生
ずる電位差を下げ、寄生トランジスタ14のエミッター
ベース間の電圧を低くして寄生トランジスタ14を作動
させないようにするためである。
Therefore, it is known that latch-up can be prevented by forming a P'' layer 5 as shown in FIG. 3.The reason for providing the P'' layer 5 is as shown in FIG.
This is to reduce the potential difference generated across the resistor R715 and lower the voltage between the emitter and base of the parasitic transistor 14, so that the parasitic transistor 14 is not activated.

P”層5の形成について、さらに第5図に第3図の部分
拡大図を示し、ラッチアンプ防止との関連で説明する。
The formation of the P'' layer 5 will be further explained in relation to latch amplifier prevention, with FIG. 5 showing a partially enlarged view of FIG. 3.

第5図はP”層5の一部とその近傍を示した部分拡大図
であり、第3図と共通部分を同一符号で表わしである。
FIG. 5 is a partially enlarged view showing a part of the P'' layer 5 and its vicinity, and parts common to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

第5図において17およびその近傍がチャネル形成部分
であり、電子の流れる方向を実線の矢印18.正孔の流
れを点線の矢印19で示しである。正札が点線の矢印1
9のルートに沿って流れるとき、その抵抗R,によって
前述の電位差を生ずることになる。したがってこの電位
差を低く抑えるためには高濃度のP”層5をできる限り
チャネル部分17に近づけるように形成するのがよい、
第5図の■、■、■、■はそれぞれP”[5のポリシリ
コンゲート8直下における端末位置を比較するために示
したものであり、以下その位置関係の得失について述べ
る。
In FIG. 5, 17 and its vicinity are channel forming portions, and the direction in which electrons flow is indicated by solid arrows 18. The flow of holes is indicated by dotted arrows 19. The correct bill is dotted arrow 1
When the current flows along the route 9, the above-mentioned potential difference is generated due to the resistance R,. Therefore, in order to keep this potential difference low, it is preferable to form the highly doped P'' layer 5 as close to the channel portion 17 as possible.
In FIG. 5, ■, ■, ■, and ■ are shown for the purpose of comparing the terminal positions directly under the polysilicon gate 8 of P''[5, respectively, and the advantages and disadvantages of these positional relationships will be described below.

例えば第5図の■までP″99層5散させるとチャネル
自体を潰してしまうことになり、MOS動作が不可能と
なる。■の位置までしかP”115を拡散しないときは
、正孔19はPJ!I4の抵抗の高い領域を長く通過す
るため電圧降下が大きくなり、したがってラッチアップ
を生じやすい、また通常はP゛ウエル3形成しであるこ
とからも、■の位置までのP”層5の拡散では効果は薄
い、最も効果的なのは■の位置までP″00層5散させ
ることであり、それが理想的であるが、この位置に定め
るための制御が困難である。何らかの原因による位置ず
れが起きやすく、容易に■のような位置まで拡散してし
まう可能性を伴なうので製造プロセス上は安定性に欠け
る0以上のことから、ランチアップ防止のために形成す
るP”JI5のポリシリコンゲート8の下における位置
は■の位置まで拡散形成するのが適当であり、これを実
現するために、通常I GBTを製造する際には、この
P ”lit 5を形成する過程でレジスト等のマスク
を使用するのが現状である。
For example, if the P''99 layer 5 is dispersed up to ■ in Figure 5, the channel itself will be destroyed, making MOS operation impossible.If P''115 is diffused only up to the position of is PJ! Since it passes through the high resistance region of I4 for a long time, the voltage drop becomes large and latch-up is likely to occur.Also, since the P well 3 is normally formed, the diffusion of the P" layer 5 to the position of In this case, the effect is weak.The most effective method is to scatter the P''00 layer 5 to the position (2), which is ideal, but it is difficult to control to set it at this position. It is formed to prevent launch-up because it is unstable in the manufacturing process as it is prone to misalignment due to some reason and can easily spread to the position shown in ■. It is appropriate to form the P"JI5 under the polysilicon gate 8 by diffusion to the position (■). To achieve this, normally when manufacturing an IGBT, this P"lit5 is formed. Currently, a mask such as a resist is used in the process.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前述したように高1度P”層5をできる限り第5図■の
位置に近づけるように形成することがランチアンプ防止
に対する製造上のポイントである。
As mentioned above, the important point in manufacturing for preventing launch amplifier is to form the high 1 degree P'' layer 5 as close to the position shown in FIG. 5 as possible.

したがってその位置決めのためのマスク合わせは極めて
精度よく行なう必要がある0通常N゛ソース層6はポリ
シリコンゲート8をマスクとして不純物のイオン注入に
より形成されるので、ゲートに対してセルファラインと
なり精度は極めて良好である。しかしながらこれとは別
のマスクを用いてP”層5を形成するときには当然ずれ
を保証しておかねばならず、したがって■の位置を意図
するとしても実際にはこれより後退した位置すなわち■
の方向へ近づく位置でマスクを設計しなければならない
。このように従来マスクを用いてP”層5を拡散形成す
ることがら、種々不都合な点が多かった。
Therefore, the mask alignment for its positioning must be performed with extremely high precision. Normally, the N source layer 6 is formed by ion implantation of impurities using the polysilicon gate 8 as a mask, so it becomes a self-alignment line with respect to the gate, and the accuracy is low. Very good. However, when forming the P'' layer 5 using a different mask, it is of course necessary to ensure the misalignment, so even if the position of
The mask must be designed in a position that approaches the direction of Since the P'' layer 5 is formed by diffusion using a conventional mask, there are many disadvantages.

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであ
り、その目的は従来のマスクを用いて高濃度P ”15
を形成する方法に代り、マスクを用いることなくセルフ
ァラインにより高精度に高)1度P ”層5を拡散形成
し、ラフチアツブの発生しにくいI GBTを効率よく
製造する方法を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to remove high concentration P''15 using a conventional mask.
The object of the present invention is to provide a method for efficiently manufacturing an IGBT in which rough lumps are less likely to occur by diffusing the P'' layer 5 once with high precision using self-line without using a mask. .

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明による伝導度変調型MOS F ETは次の手順
にしたがって第1導電型の高不純物濃度半導体層を形成
するものである。
In the conductivity modulated MOSFET according to the present invention, a first conductivity type high impurity concentration semiconductor layer is formed according to the following procedure.

I)第1導電型半導体基板上に第2導電型半導体層、ゲ
ート酸化膜、多結晶半導体層をこの順に形成した積層体
の前記多結晶半導体層を窓明けし、この窓部から不純物
を導入した後熱処理して前記第2導電型半導体層表面に
第1導電型半導体ベース層を形成する。
I) A window is opened in the polycrystalline semiconductor layer of a stacked body in which a second conductivity type semiconductor layer, a gate oxide film, and a polycrystalline semiconductor layer are formed in this order on a first conductivity type semiconductor substrate, and impurities are introduced through this window. After that, a first conductive type semiconductor base layer is formed on the surface of the second conductive type semiconductor layer by heat treatment.

ii )前記多結晶半導体層窓部から前記ベース層に第
1導電型高不純物濃度半導体層を形成する不純物を導入
する。
ii) Introducing an impurity to form a first conductivity type high impurity concentration semiconductor layer into the base layer from the polycrystalline semiconductor layer window.

iii )前記窓部を有する多結晶半導体層に等方性エ
ツチングを施し、その窓部の幅をやや拡げるとともに多
結晶半導体ゲートを形成する。
iii) Isotropically etching the polycrystalline semiconductor layer having the window to slightly widen the window and form a polycrystalline semiconductor gate.

iv )前記拡げられた窓部を有する前記多結晶半導体
ゲートをマスクとし前記ベース層の表面に第2導電型ソ
ース層を形成する不純物を導入する。
iv) Using the polycrystalline semiconductor gate having the expanded window portion as a mask, impurities are introduced into the surface of the base layer to form a second conductivity type source layer.

(v)前記多結晶半導体ゲート上に絶縁層を形成する熱
処理により第1導電型高不純物濃度半導体層と第2導電
型ソース層とを同時に拡散形成する。
(v) A first conductivity type high impurity concentration semiconductor layer and a second conductivity type source layer are simultaneously diffused and formed by heat treatment to form an insulating layer on the polycrystalline semiconductor gate.

〔作用〕[Effect]

前述のごと<IGBTではラッチアップ現象の発生を抑
制するために、Pベース層内に高濃度P”15を設ける
が、その効果を十分に発揮させるにはP”層の形成位置
精度を高めることが必要であり、本発明では従来のレジ
ストマスクを使用す。
As mentioned above, in order to suppress the latch-up phenomenon in IGBTs, a high concentration of P''15 is provided in the P base layer, but in order to fully demonstrate its effect, it is necessary to increase the precision of the formation position of the P'' layer. A conventional resist mask is used in the present invention.

る代りにゲートとなるポリシリコン層を窓明けしてこれ
をマスクとして不純物を導入してまずPベース層を形成
した後、P”層形成のための不純物を導入し、さらにポ
リシリコン層の窓部の幅を拡げて再度このポリシリコン
層をマスクとしてN1ソース層を形成する不純物を導入
してから熱処理によりP”層とN°ソース層を同時に形
成する。
Instead, a window is opened in the polysilicon layer that will become the gate, and impurities are introduced using this as a mask to first form a P base layer, then an impurity is introduced to form a P'' layer, and then a window is opened in the polysilicon layer. After widening the width of the polysilicon layer and introducing impurities to form the N1 source layer using this polysilicon layer as a mask, a P'' layer and an N° source layer are simultaneously formed by heat treatment.

したがって本発明の方法によるP”層の形成はポリシリ
コンゲートのエツジに対してセルファラインとなり、レ
ジストなどのマスクを用いたときの従来のようにマスク
合わせに起因するずれを生じないので形成位置精度の高
いものとなる。
Therefore, the formation of the P'' layer by the method of the present invention forms a self-alignment line with respect to the edge of the polysilicon gate, and there is no shift due to mask alignment as in the conventional method when using a mask such as a resist, so the formation position is accurate. The value will be high.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。 The present invention will be explained below based on examples.

第1図、第2図は本発明のプロセスを順を追って示した
工程図であり、第3図と共通部分に同一符号を用いであ
る。第1図では便宜上ICBTI造プロセスの初期工程
を省略し、ゲート酸化膜とその上にポリシリコン層を形
成した後のプロセスから出発する。まず第1図(a)は
P″基板1上に高抵抗N−層2.ゲート酸化膜7.ゲー
トとなるポリシリコン層8aを符号順に堆積形成したも
のである。第1図(1))はレジストを塗布する通常の
フォトエツチングプロセスによりポリシリコン層8aの
一部を除去し窓明けする。この状態で第1図(C)のよ
うにポリシリコン層8Bをマスクとしてボロンのイオン
注入を行なう、イオン注入を矢印で示し、注入されたボ
ロンを20で表わしである。このイオン注入はI GB
TにおけるMO3部分のチャネルを形成するためであり
、この後のドライブによりイオン注入されたボロン20
は拡散して第1図tdlのようにPヘース層4が形成さ
れる。この過程でポリシリコン層8aの表面に薄い酸化
膜が形成された場合は短時間の全面エツチングを行ない
ゲート酸化膜7を残し、ポリシリコン層88表面の薄い
酸化膜のみを除去する処理を行なう。この後ポリシリコ
ン層8aをマスクとして高不純物濃度P”層を形成する
ためのボロンのイオン注入を行なう工程が第1図Ca+
であり、(C)と同様イオン注入を矢印で示し、注入さ
れたボロンを21で表わす。次にポリシリコン層8aの
エツチングを行なう、このエツチングは酸化膜とポリシ
リコンとの選択比がよく、等方性のエツチングが可能な
エッチャントを用いるのが好ましく、ここではSFaに
よるドライエツチングを施した。その結果第2図(fl
のようにポリシリコン層8aは厚さが減少するとともに
サイドエッチされてポリシリコン層8aの窓幅がやや拡
がる。そしてポリシリコンゲート8が形成される0次い
で第2図[+に示したようにポリシリコンゲート8の窓
となっている部分のゲート酸化膜7を除去した後、レジ
スト22を塗布し、これをマスクとして矢印のごとく砒
素のイオン注入を行なう、23は注入された砒素を表わ
す。砒素23の注入は後述のN゛ソースJi6形成する
ためであり、燐などを用いることもできるが、燐の場合
はボロンと拡散係数がほぼ同じであるから、ボロンを拡
散した後に燐をイオン注入する必要があり、さらにラッ
チアップ防止に対してはN゛ソース層6浅くした方が好
ましく、本発明ではイオン注入時の飛程の短い砒素を用
いる方がよい6次にレジスト22を除去してPSG絶縁
膜9を形成するが、このPSGのりフロー過程で高温熱
処理を行なうことによってイオン注入されたボロン21
と砒素23がこの時に活性化し拡散する。得られた拡散
層は第2図(h)の高不純物1度P”層5およびN゛ソ
ース層6なる。なおこの過程において本実施例ではN0
ソ一ス層6を形成するためにレジスト22をマスクとし
て砒素23のイオン注入を行なっているが、例えば特開
昭6l−2896(i9号公報に記載されているように
、マスクを使用することなくポリシリコンゲート8を開
口しである部分から全面に砒素をイオン注入した後、k
I電極を形成し熱処理してN″層を突き抜ける合金層を
つくることによりP”層5とコンタクトをとる方法を用
いることもできる。
FIGS. 1 and 2 are process diagrams showing the process of the present invention in order, and the same reference numerals are used for parts common to those in FIG. In FIG. 1, the initial steps of the ICBTI fabrication process are omitted for convenience, and the process begins after forming a gate oxide film and a polysilicon layer thereon. First, in FIG. 1(a), a high resistance N- layer 2, a gate oxide film 7, and a polysilicon layer 8a which will become a gate are deposited on a P'' substrate 1 in the order of the numbers shown in FIG. 1(1)). A part of the polysilicon layer 8a is removed by a normal photoetching process in which a resist is applied to open a window.In this state, boron ions are implanted using the polysilicon layer 8B as a mask as shown in FIG. 1(C). , the ion implantation is indicated by an arrow, and the implanted boron is represented by 20. This ion implantation is IGB
This is to form a channel for the MO3 part in T, and the boron 20 ion implanted by the subsequent drive
is diffused to form a P haze layer 4 as shown in FIG. 1 tdl. If a thin oxide film is formed on the surface of the polysilicon layer 8a during this process, the entire surface is etched for a short time to leave the gate oxide film 7 and remove only the thin oxide film on the surface of the polysilicon layer 88. After this, using the polysilicon layer 8a as a mask, a step of implanting boron ions to form a high impurity concentration P'' layer is shown in FIG.
As in (C), the ion implantation is indicated by an arrow, and the implanted boron is indicated by 21. Next, the polysilicon layer 8a is etched. For this etching, it is preferable to use an etchant that has a good selectivity between the oxide film and the polysilicon and is capable of isotropic etching. Here, dry etching using SFa was performed. . The result is shown in Figure 2 (fl
As shown in the figure, the thickness of the polysilicon layer 8a is reduced and the sides are etched, so that the window width of the polysilicon layer 8a is slightly expanded. Then, as shown in FIG. Arsenic ions are implanted using a mask as shown by the arrow, and 23 represents the implanted arsenic. The implantation of arsenic 23 is to form the N source Ji6, which will be described later. Phosphorus or the like can also be used, but since the diffusion coefficient of phosphorus is almost the same as that of boron, ion implantation of phosphorus is performed after boron is diffused. Furthermore, in order to prevent latch-up, it is preferable to make the N source layer 6 shallow, and in the present invention, it is better to use arsenic, which has a short range during ion implantation.6 Next, the resist 22 is removed. A PSG insulating film 9 is formed, and boron 21 is ion-implanted by performing high-temperature heat treatment during the PSG glue flow process.
At this time, arsenic 23 is activated and diffused. The obtained diffusion layers become the highly impurity 1 degree P'' layer 5 and the N source layer 6 as shown in FIG.
In order to form the source layer 6, arsenic 23 is ion-implanted using the resist 22 as a mask. After ion-implanting arsenic into the entire surface of the polysilicon gate 8 from an open area, k
It is also possible to use a method of making contact with the P'' layer 5 by forming an I electrode and heat-treating it to create an alloy layer that penetrates the N'' layer.

イオン注入されたボロン21と砒素23の拡散係数の相
違によってボロン21が砒素23より深く拡散するため
に、第2図(hlのようにN“ソース層6の下までP”
層5が拡散するのであり、これは前述の第4図の抵抗1
5を減少させ、したがってラフチアノブ耐祉の太いI 
GBTが得られるようになる。
Due to the difference in diffusion coefficient between the ion-implanted boron 21 and arsenic 23, the boron 21 diffuses deeper than the arsenic 23.
The layer 5 is diffused, which corresponds to the resistance 1 in FIG.
5 and thus the thick I of the rough chia knob welfare
You will be able to get GBT.

またボロン21は横方向への拡散も砒素23より大きい
ので第1図(elまでのエツチングを行なう前の形状の
ポリシリコン層8aのまま、これをマスクとしてボロン
21と砒素23のイオン注入をすると、拡散のときボロ
ン21はN9ソ一ス層6を超えて横方向に拡散し、Pベ
ース層4のチャネル形成領域を潰してしまう。これに対
して本発明では第2図(flに示したようにボロン21
のイオン注入後、ポリシリコン層8aに等方性エツチン
グを施し、窓部の横方向距離が拡がるように後退させて
いるために第2図fhlのN・ソース116を高不純物
濃度P”Jff15より外側に形成、チャネル形成領域
を確保することができる。この後の工程は第2図(11
に示すように通常と同様に導電性金属の蒸着などにより
、ソース電極10.図示してないゲート電極およびドレ
イン電極をそれぞれ形成して第3図と同じ構造のたて型
の伝導度変調型MOSFETを得ることができる。なお
第1図、第2図の(al〜+11の工程図には説明の便
宜上第3図に示したP゛ウエル3省略しである。
In addition, boron 21 diffuses more in the lateral direction than arsenic 23, so if the polysilicon layer 8a is kept in its original shape before etching to el (see FIG. 1), boron 21 and arsenic 23 are ion-implanted using this as a mask. , during diffusion, boron 21 diffuses laterally beyond the N9 source layer 6, crushing the channel forming region of the P base layer 4.In contrast, in the present invention, Like boron 21
After the ion implantation, the polysilicon layer 8a is subjected to isotropic etching, and the window portion is set back so as to increase the lateral distance, so that the N source 116 in FIG. It is possible to secure the channel formation region by forming the channel on the outside.The subsequent steps are shown in Fig. 2 (11).
As shown in FIG. 1, the source electrode 10. By forming gate electrodes and drain electrodes (not shown), a vertical conductivity modulation MOSFET having the same structure as that shown in FIG. 3 can be obtained. Note that the P well 3 shown in FIG. 3 is omitted from the process diagrams (al to +11) in FIGS. 1 and 2 for convenience of explanation.

またI GBTとパワーMOSFETとは細部の寸法は
異なるが、基本的な素子構造はほとんど同じであり、ド
レイン側にソースと逆導電型のjff Mを付加するか
否かでこれら両者が分けられる。したがって本発明の製
造方法は当然のことながらパワーM OS F E T
に対しても適用可能であり、パワーM OS F’ E
 Tにおけるスイッチング時の寄生トランジスタの動作
による破壊現象をなくし、L負1IiJ耐量を増すとい
う効果がある。
Further, although the detailed dimensions of the IGBT and power MOSFET differ, their basic element structures are almost the same, and they can be differentiated depending on whether or not a jff M of a conductivity type opposite to that of the source is added to the drain side. Therefore, as a matter of course, the manufacturing method of the present invention can be applied to the power MOSFET.
It is also applicable to power M OS F' E
This has the effect of eliminating the destructive phenomenon caused by the operation of the parasitic transistor during switching in T and increasing the L negative 1IiJ tolerance.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

I GBTを製造する際に、ラッチアップ防止の高不純
物4度P”層の形成には従来フォトマスクを用いていた
ために、その形成位置精度が十分でなかったが、本発明
では実施例で述べたように、ポリシリコン層を利用した
セルファラインで形成されるP”層をN゛ソース層層端
端部ぎりぎりまで高精度に近づけることが可能となり、
高ラッチアップ耐量のI GBTが得られる。しかも従
来用いていたフォトマスクが不要となり、このフォトマ
スクのアラインメントなどの面倒な工程を無しで済ませ
ることができるので精度の向上に加えて、製造工程がよ
り単純になるという大きな効果を有する。
When manufacturing IGBTs, a photomask was conventionally used to form a highly impurity 4-degree P'' layer to prevent latch-up, and the formation position accuracy was not sufficient. As mentioned above, it is possible to bring the P'' layer formed by self-line using a polysilicon layer close to the edge of the N source layer with high precision.
An IGBT with high latch-up resistance can be obtained. Furthermore, the conventionally used photomask is no longer required, and troublesome processes such as photomask alignment can be omitted, which has the great effect of not only improving precision but also simplifying the manufacturing process.

さらに従来ラッチアンプ耐量を増すために、チャネルを
形成するPベース層の不純物拡散を深くすると、横方向
への拡散も進み、チャネル抵抗が増加し、これに伴って
オン電圧も高くなるという点でも、本発明ではポリシリ
コン層に等方性エツチングを施して窓部を拡げた後、N
°ソース層を形成する不純物を導入するため、チャネル
長を低減することができ、オン電圧も低くなるという利
点をもっている。またポリシリコン層の等方性エツチン
グを行なうことによってポリシリコンゲートのコーナ一
部の曲率が太き(なり、この上に積層するPSG絶縁膜
などのステップカバレージも良好になるという効果もあ
る。
Furthermore, in order to increase the durability of conventional latch amplifiers, when the impurity diffusion in the P base layer that forms the channel is deepened, lateral diffusion also progresses, increasing the channel resistance and increasing the on-state voltage. In the present invention, after enlarging the window by isotropically etching the polysilicon layer, N
Since impurities are introduced to form the source layer, the channel length can be reduced and the on-state voltage can be lowered. Furthermore, by performing isotropic etching of the polysilicon layer, the curvature of a portion of the corner of the polysilicon gate becomes thicker, which also has the effect of improving step coverage of the PSG insulating film laminated thereon.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図は本発明によるI GBTの製造工程図
、第3図はI GBTの構造断面図、第4図は同じく等
価回路図、第5図は第3図のチャネル形成部近傍の部分
拡大図である。 1:P″基板2:高抵抗N−層、3:P゛ウエル4:P
ベース層、5:P”高不純物濃度層、6:N゛ソース層
7:ゲート酸化膜、8:ポリシリコンゲート、8a:ポ
リシリコン層、9:PSG絶縁膜、lO:ソース電極、
11:ゲート電(]、12ニドレイン電掻、13:PN
P)ランジスタ、14:NPN)ランジスタ、15;抵
抗RP、17:チャネル、18:電子の流れ、19:正
孔の流れ、20゜21:ボロン、22Xレジスト、23
:砒素。 第2図 雫 ヤく 一 ^     −1′ ℃      叫? \1ノ                      
 ζ、/第3図 第4図 第5図
1 and 2 are manufacturing process diagrams of an IGBT according to the present invention, FIG. 3 is a structural sectional view of the IGBT, FIG. 4 is an equivalent circuit diagram, and FIG. 5 is a vicinity of the channel forming part of FIG. 3. FIG. 1: P'' substrate 2: High resistance N-layer, 3: P'' well 4: P
Base layer, 5: P'' high impurity concentration layer, 6: N'' source layer 7: Gate oxide film, 8: Polysilicon gate, 8a: Polysilicon layer, 9: PSG insulating film, lO: Source electrode,
11: Gate electrode (], 12 Nidraine electrode, 13: PN
P) transistor, 14: NPN) transistor, 15; resistor RP, 17: channel, 18: electron flow, 19: hole flow, 20° 21: boron, 22X resist, 23
:arsenic. Figure 2 Shizuku Yakuichi ^ -1' ℃ Scream? \1no
ζ,/Figure 3, Figure 4, Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電型半導体基板と、この基板上に形成され
た高抵抗の第2導電型半導体層と、この半導体層の表面
に拡散形成された第1導電型半導体ベース層と、このベ
ース層直下の前記第2導電型半導体層内に拡散形成され
た第1導電型半導体層と、前記ベース層内に拡散形成さ
れた第2導電型半導体ソース層と、このソース層の直下
に拡散形成された第1導電型の高不純物濃度半導体層と
、前記ベース層と前記ソース層の横方向の不純物拡散距
離の相違により前記第2導電型半導体層の表面に形成さ
れるチャネル領域上にゲート酸化膜を介して形成された
多結晶半導体ゲートと、前記ベース層と前記ソース層の
双方にオーミックコンタクトするソース電極と、このソ
ース電極と絶縁層により絶縁されて前記ゲートに接する
ゲート電極と、前記基板の裏面に形成されたドレイン電
極とを備えてなる伝導度変調型MOSFETを製造する
方法であって、以下の手順により前記第1導電型の高不
純物濃度半導体層を形成することを特徴とする伝導度変
調型MOSFETの製造方法。 (i)第1導電型半導体基板上に第2導電型半導体層、
ゲート酸化膜、多結晶半導体層をこの順に形成した積層
体の前記多結晶半導体層を窓明けし、この窓部から不純
物を導入した後熱処理して前記第2導電型半導体層表面
に第1導電型半導体ベース層を形成する。 (ii)前記多結晶半導体層窓部から前記ベース層に第
1導電型高不純物濃度半導体層を形成する不純物を導入
する。 (iii)前記窓部を有する多結晶半導体層に等方性エ
ッチングを施し、その窓部の幅をやや拡げるとともに多
結晶半導体ゲートを形成する。 (iv)前記拡げられた窓部を有する前記多結晶半導体
ゲートをマスクとし前記ベース層の表面に第2導電型ソ
ース層を形成する不純物を導入する。 (v)前記多結晶半導体ゲート上に絶縁層を形成する熱
処理により第1導電型高不純物濃度半導体層と第2導電
型ソース層とを同時に拡散形成する。
(1) A first conductivity type semiconductor substrate, a high resistance second conductivity type semiconductor layer formed on this substrate, a first conductivity type semiconductor base layer diffused on the surface of this semiconductor layer, and this base a first conductivity type semiconductor layer diffused into the second conductivity type semiconductor layer immediately below the layer; a second conductivity type semiconductor source layer diffused into the base layer; and a second conductivity type semiconductor source layer diffused into the base layer. Gate oxidation is performed on the high impurity concentration semiconductor layer of the first conductivity type and the channel region formed on the surface of the second conductivity type semiconductor layer due to the difference in lateral impurity diffusion distance between the base layer and the source layer. a polycrystalline semiconductor gate formed through a film, a source electrode in ohmic contact with both the base layer and the source layer, a gate electrode insulated from the source electrode by an insulating layer and in contact with the gate, and the substrate. A method of manufacturing a conductivity modulated MOSFET comprising a drain electrode formed on the back surface of a conductivity-modulated MOSFET, the method comprising forming the first conductivity type high impurity concentration semiconductor layer by the following steps. A method for manufacturing a degree modulation type MOSFET. (i) a second conductive type semiconductor layer on the first conductive type semiconductor substrate;
A window is opened in the polycrystalline semiconductor layer of a stacked body in which a gate oxide film and a polycrystalline semiconductor layer are formed in this order, and impurities are introduced through the window, and then heat-treated to form a first conductive layer on the surface of the second conductive type semiconductor layer. form a type semiconductor base layer. (ii) introducing impurities to form a first conductivity type high impurity concentration semiconductor layer into the base layer from the polycrystalline semiconductor layer window portion; (iii) The polycrystalline semiconductor layer having the window portion is subjected to isotropic etching to slightly widen the width of the window portion and form a polycrystalline semiconductor gate. (iv) Using the polycrystalline semiconductor gate having the expanded window portion as a mask, impurities are introduced into the surface of the base layer to form a second conductivity type source layer. (v) A first conductivity type high impurity concentration semiconductor layer and a second conductivity type source layer are simultaneously diffused and formed by heat treatment to form an insulating layer on the polycrystalline semiconductor gate.
JP8462188A 1988-04-06 1988-04-06 Manufacture of conductivity modulating mosfet Pending JPH01256172A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8462188A JPH01256172A (en) 1988-04-06 1988-04-06 Manufacture of conductivity modulating mosfet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8462188A JPH01256172A (en) 1988-04-06 1988-04-06 Manufacture of conductivity modulating mosfet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01256172A true JPH01256172A (en) 1989-10-12

Family

ID=13835756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8462188A Pending JPH01256172A (en) 1988-04-06 1988-04-06 Manufacture of conductivity modulating mosfet

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01256172A (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5816571A (en) * 1981-07-23 1983-01-31 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
JPS6035573A (en) * 1983-08-08 1985-02-23 Hitachi Ltd Manufacture of semiconductor device
JPS61222260A (en) * 1985-03-28 1986-10-02 Toshiba Corp Conductivity-modulation type mosfet

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5816571A (en) * 1981-07-23 1983-01-31 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
JPS6035573A (en) * 1983-08-08 1985-02-23 Hitachi Ltd Manufacture of semiconductor device
JPS61222260A (en) * 1985-03-28 1986-10-02 Toshiba Corp Conductivity-modulation type mosfet

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR930000606B1 (en) Manufacturing method of conductivity modulating typed mosfet
US5163178A (en) Semiconductor device having enhanced impurity concentration profile
US6359318B1 (en) Semiconductor device with DMOS and bi-polar transistors
US5843796A (en) Method of making an insulated gate bipolar transistor with high-energy P+ im
JPH02150037A (en) Manufacture of semiconductor device
US5397905A (en) Power semiconductor device having an insulated gate field effect transistor and a bipolar transistor
JP2002124671A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP3240896B2 (en) MOS type semiconductor device
JPH0465549B2 (en)
JPH01256172A (en) Manufacture of conductivity modulating mosfet
JPH0555594A (en) Vertical field-effect transistor
JP2586395B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2765132B2 (en) Manufacturing method of vertical field effect transistor
JPH0734469B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor
JP3233510B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH03250660A (en) Manufacture of bicmos semiconductor device
JPH0888232A (en) Manufacture of vertical mos semiconductor element
JPH07106337A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH04144237A (en) Manufacture of mos type semiconductor device
JPS63132481A (en) Manufacture of field effect transistor
JPH0734473B2 (en) Method for manufacturing conductivity modulation type MOSFET
JPH0243339B2 (en)
JP2770762B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2002124670A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JPH05121673A (en) Bimos semiconductor device and its manufacture