JPH0334468A - 絶縁ゲート型電界効果半導体装置及び製造法 - Google Patents

絶縁ゲート型電界効果半導体装置及び製造法

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JPH0334468A
JPH0334468A JP16669989A JP16669989A JPH0334468A JP H0334468 A JPH0334468 A JP H0334468A JP 16669989 A JP16669989 A JP 16669989A JP 16669989 A JP16669989 A JP 16669989A JP H0334468 A JPH0334468 A JP H0334468A
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JP
Japan
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region
conductivity type
impurity concentration
impurity
insulating film
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JP16669989A
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English (en)
Inventor
Masashi Shioda
昌史 志小田
Takahiro Nagano
隆洋 長野
Masayuki Obayashi
正幸 大林
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Hitachi Ltd
Hitachi Power Semiconductor Device Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Haramachi Electronics Ltd
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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〕 本発明は、絶縁ゲート型電界効果半導体装置とその製造
法に関する。
〔従来の技術〕
従来の絶縁ゲート型電界効果半導体装置の例としては5
例えば特開昭56−73472号公報に記載されている
ような縦型絶縁ゲート型電界効果半導体装置がある。前
記従来例は第2図に示すような構造となっている。第2
図に於いて、1はN◆型半導体基板、2はN−型導電型
層で両者を合わせてドレイン領域、5はN生型導電型層
のソース領域、4はP+型導電型層のウェル領域、6は
P型導電型層のチャネル領域、8はゲート酸化膜、9は
ゲート電極、10はソース電極、11はドレイン電極で
ある。前記装置は、ソース領域5を接地し、ドレイン電
極に正の電圧を印加し、ゲート電極に正の電圧を印加す
ると、ゲート電圧がしきい値電圧以上に印加された時、
ゲート電極9下のチャネル領域6の表面に、反転層が誘
起される。この反転層を通じて、ソース領域5からN−
型導電型層2を経て、N+型半導体基板の表面のドレイ
ン電極に電子電流が流れる。
一般に前記のような装置はゲート酸化膜を挾んでゲート
電極と対向する導電型領域の不純物濃度が低くなると、
しきい値電圧も低くなり感度が向上する。しかし、不純
物濃度が低くなり過ぎると、ソース領域5とドレイン領
域の一部であるN−型導電型層2の間でパンチスルーが
起こり耐圧が低下する。
第2図に示した装置は、導電率の異なる2つの導電型層
P型導電型6と、P+型導電型層4をN−型導電型層2
の表面に形成し、導電率の低いP型導電型層6をゲート
電極の下に配置している。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、通常のパターン形成と通常の拡散によ
り、ゲート酸化膜を挾んでゲート電極と対向するチャネ
ル領域を形成するため、チャネル領域内に於いて表面が
最高不純物濃度の位置であす、深さ方向に対して不純物
濃度が低くなる不純物濃度分布である事を容易に推測で
きる。
この為、しきい値電圧を低くする為にゲート酸化膜を挾
んでゲート電極と対向するチャネル領域の不純物濃度を
低くすると、チャネル領域の表面より深く不純物濃度の
低い位置でソース・ドレイン間領域がパンチスルーを起
こし、ソース・ドレイン間耐圧が低下する。その為、ゲ
ート酸化膜を挾んでゲート電極と対向するチャネル領域
の表面より深い位置でバンチスルーを起こさない程度ま
で不純物濃度を高くすると9表面の不純物濃度はさらに
高くなり、その結果しきい値電圧を低くできないという
問題があった。
本発明の目的は、しきい値電圧を低くしても、ソース・
ドレイン領域間でのバンチスルーを抑制でき、ソース・
ドレイン間耐圧の低下を抑制できる絶縁ゲート型電界効
果半導体装置とその製造法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕 上孔目的を達成するために、絶縁ゲート型電界効果半導
体装置に於いて、ゲート4’l!m膜を挾んでゲート電
極と対向するチャネル領域は、第3図の2に示すように
、従来、最高不純物濃度の位置がチャネル領域の表面に
あったものを、第3図の1に示すように、最高不純物濃
度の位置を、チャネル領域の表面より深く、チャネル領
域の表面不純物濃度を、チャネル領域内の最高不純物濃
度より低い、不純物濃度分布にするようにしたものであ
る。
また、上記目的を達成するために、第1の導電型半導体
基板と同一導電型であり、かつ第1の導電型半導体基板
より低不純物濃度である第1の領域の表面に、第1の領
域を形成する第1の工程と。
前記第1の絶縁膜の所定の位置に、制′S電極を形成す
る第2の工程と、 前記制御電極をマスクにして前記第1の領域の表面に第
1の領域と反対導電型の不純物を導入し。
熱拡散して第2の領域を形成する第3の工程と、前記制
御電極をマスクにして前記第1の領域の表面の一部に、
第1の領域と同一導電型の不純物を導入し、第3の領域
を形成する第4の工程と、前記第2.第3の領域及び制
御電極の表面に、第2の絶縁膜を堆積形成する第5の工
程と、前記第2.第3の領域の表面の第1の絶縁膜と第
2の絶縁膜の一部、及び制御電極の表面に形成した第2
の絶縁膜の一部を、それぞれ選択的に除去して、所定の
位置に電極を形成する第6の工程を含む、絶縁ゲート型
電界効果半導体装置の製造方法において、 前記第3の工程は、イオン打込み法を用いて、第1の領
域と反対導電型の不純物を導入し、少なくとも、前記第
1の領域と反対導電型の不純物は、最高不純物濃度の位
置である投影飛程の位置が前記第1の領域の表面より深
く、かつ熱拡散後の不純物の再分布でも、前記第1の領
域と反対導電型の不純物の最高不純物濃度の位置は、前
記第1の領域の表面より深くなり、また前記制御電極に
よってマスクされている、第1の領域の表面の導電率を
変えない範囲の加速電圧で不純物を導入する工程である
、絶縁ゲート型電界効果半導体装置の製造法により製造
したものである。
〔作用〕
上記手段による絶縁ゲート型電界効果半導体装置では、
ゲート絶縁膜を挾んでゲート電極と対向するチャネル領
域の不純物濃度分布に於いて最高不純物濃度の位置が表
面より内部に深くあり1表面の不純物濃度は最高不純物
濃度より低くなっている。このためチャネル領域表面の
不純物濃度を低くして、しきい値電圧を低くしても、不
純物濃度は、チャネル領域表面より内部に深い位置の一
方が高いからソース・ドレイン領域間のバンチスルーは
抑制される。
従って絶縁ゲート型電界効果半導体装置のしきい値電圧
を低くしてもソース・ドレイン間耐圧の低下を抑制でき
る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第4図によって説明する。
第4図の(a)ないしくd)は本発明の製造方法をNチ
ャンネル縦型パワーMO8に適用した場合の主要段階の
状態で示した断面図である。以下に各工程を示す。
(a)  導電型半導体基板であるN生型Si基板la
上にエピタキシャル成長により前記N十型Si基板1a
と同−同電型であり、がっ低不純物濃度であるN−型S
 i Jjj 2 aを堆積して1a及び2aから成る
ドレイン領域を形成する。次にN−型Si層2aの表面
に熱酸化をしてゲート酸化Si膜8aを例えば560入
程度形成する。その後、多結晶Si膜を例えば3500
Å程度CVD法により堆積する。この後、ホトレジスト
加工技術により、制御電極であるゲート電極9aを形成
する位置にレジスト膜のパターン3を形成し、前記レジ
スト膜パターン3をマスクにして、プラズマエツチング
法により、前記多結晶Si膜を選択的に除去してゲート
電極9aを形成する。
(b)  前記ゲート電極9aとレジスト膜3をマスク
にして選択的にN−型Si層2aの表面から、ドレイン
領域の不純物とは反対導電型の不純物である例えばボロ
ン(B)イオンを加速電圧が200KeVでドーズ量が
2 X 1018exa’″2程度イオン打込みする。
イオン打込み直後のボロン(B)の最高不純物濃度の位
置である投影飛程の位置は表面から約0.5μmの深さ
になる。
次に例えば1100℃で100分程産熱拡散して、前記
イオン打込みしたボロン(B)が前記ゲート電極9aの
下まで十分波がるようにしてP型チャネル領域6aを形
成する。ここで、P型チャネル領域6aに於いてゲート
酸化5ilII8a挾んでゲート電極と対向する領域は
、イオン打込み直後の状態のボロンを拡散源として横方
向拡散によって形成されるので、ゲート酸化Si膜8a
を挾んでゲート電極9aと対向する領域でも最高不純物
濃度の位置は、P型チャネル領域6a表面より深く、表
面の不純物濃度は最高不純物濃度より低くなる。
(C)  ホトレジスト加工技術により、前記P型チャ
ネル領域6の表面の一部にレジスト膜のパターンを形成
し、前記レジスト膜と前記ゲート電wA9aをマスクに
して例えばリン(P)イオンを加速電圧が40KeVで
ドーズ量が5X1011!1113−”程度、N−型S
i層2aの表面からイオン打込みし、N◆型ソース領域
5aを形成する。
続いて再びホトレジスト加工技術により、前記N+型ソ
ース領域5aの表面にレジスト膜のパターンを形威し、
レジスト膜と前記ゲート電極9aをマスクにして例えば
ボロン(B)イオンを加速電圧が20KeVでドーズ量
が2XlO”Cs−”程度イオン打込みし、P型チャネ
ル領域6aの電位引き出し用のP生型S i lfi 
4 aを形成する。
(d)  前記P生型Si層4a、N十型ソース領域5
a及びゲート電極9aの表面に、CVD法により絶縁膜
である例えば酸化Si膜7aを8000人程度堆積して
形成する。その後、ホトレジスト加工技術で形成したレ
ジスト膜をマスクにして、プラズマエツチング法により
、前記N◆型ソース領域5aと前記P生型SiM!I4
aの表面の一部の酸化Si膜7a及び8aと、ゲート電
極の表面の一部の酸化Si膜7aをそれぞれ選択的に除
去して表面を露出させる0次に例えば、An−8i膜を
蒸着させ、ホトレジスト加工技術で形威したレジスト膜
をマスクにして、例えば反応性イオンエツチング法でA
Q−3i膜の一部を除去し、ソース電WA10 aとゲ
ート電極9aの引き出し電極を分離する。さらに、N+
型Si基板1aの表面に、例えばAu1l!I等を蒸着
させて、ドレイン電極11aを形威し、Nチャンネル縦
型パワーMO5FETを得る。
上記の製造方法により得られたNチャンネル縦型パワー
MO5FETを第1図に示す、ソース電極IQaを接地
し、ドレイン電極11aに正の電圧を印加し、ゲート電
?!!9aに正の電圧を印加すると、ゲート電圧がしき
い値電圧以上に印加された時、ゲート電極9aの下のチ
ャネル領域の表面に、反転層が誘起される。この反転層
を通じて、N◆ソース領域5aからN−型Si層2aを
経て、N◆型Si層1a表面のドレイン電極11aに電
子電流が流れる。上記Nチャンネル縦型パワーMO5F
ETでは、チャネル領域の表面不純物濃度が低く1表面
より深い位置に最高不純物濃度が存在する。従って、し
きい値電圧は低くなり、かつソース・ドレイン領域間の
バンチスルーを抑えソース・ドレイン間耐圧の低下を抑
えることができる。
チャネル領域の表面不純物濃度を低く形成できるので、
不純物散乱を抑えられるから、チャネル領域表面での移
動度の低下を抑える効果がある。
また、チャネル領域表面での移動度の低下を抑えられる
ので、ドレイン電流が増大する効果もある。
さらに、ドレイン電流が増大するから、結果として単位
面積あたりのオン抵抗が低くなる効果もある。
なお5本発明は不純物の導電型を反対導電型にして(即
ちPをNに、NをPに)PチャンネルパワーMO5FE
Tに適用しても同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、縦型絶縁ゲート型電界効果半導体装置
のチャネル領域表面不純物濃度が低くな91表面より深
い位置に最高不純物濃度が存在するので、しきい値電圧
を低くしても、ソース・ドレイン領域間でのパンチスル
ーを抑制でき、ソース・ドレイン間耐圧の低下を抑制で
きる効果がある。
また、チャネル領域での不純物濃度を低く形成できるの
で、不純物散乱を抑えられるから、チャネル領域表面で
の移動度の低下も抑えられるので、ドレイン電流を増大
させる効果もある。
さらに、ドレイン電流が増大するから、結果として単位
面積あたりのオン抵抗が低くなる効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は従来装置
の縦断面図、第3図はチャネル領域における従来及び本
発明の不純物濃度分布の概念図、第4図は本発明の一実
施例の製造工程図である。 1 a −N十型Si基板、2 a −N−型Si層、
4a・・・P中型Si層、5a・・・N◆型ソース領域
、6a・・・P型チャネル領域、7a・・・酸化Si膜
。 8a・・・ゲート酸化Si膜、 9a・・・ゲート電極。 第 図 弔 図 第 3 凹

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の導電型半導体基板上に形成した前記第1の導
    電型半導体基板と同一導電型であり、かつ前記第1の導
    電型半導体基板より低不純物濃度である第1の領域、 第1の領域の表面に接する内部に形成された、前記第1
    の領域とは反対導電型である第2の領域、 前記第2の領域の表面に接する内部に形成された、前記
    第1の領域と同一導電型である第3の領域、 前記第1の領域の表面及び、前記第2の領域の表面に第
    1の絶縁膜を介して設けた制御電極、前記第2の領域及
    び前記第3の領域及び前記制御電極の表面に形成した第
    2の絶縁膜、 前記第2の絶縁膜の開口部を通して、前記第2の領域及
    び前記第3の領域の表面の一部に接する電極から成る絶
    縁ゲート型電界効果半導体装置において、 前記第2の領域の最高不純物濃度の位置は、第2の領域
    の表面より深く、表面の不純物濃度は、最高不純物濃度
    より低い第2の領域を有する事を特徴とする絶縁ゲート
    型電界効果半導体装置。 2、第1の導電型半導体基板の上部表面に、前記第1の
    導電型半導体基板と同一導電型であり、かつ第1の導電
    型半導体基板より低不純物濃度である第1の領域の表面
    に、第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、 前記制御電極をマスクにして前記第1の領域の表面に、
    第1の領域と反対導電型の不純物を導入し、熱拡散して
    第2の領域を形成する第3の工程と、 前記制御電極をマスクにして前記第1の領域の表面の一
    部に、第1の領域と同一導電型の不純物を導入し、第3
    の領域を形成する第4の工程と、 前記第2、第3の領域及び制御電極の表面に第2の絶縁
    膜を堆積形成する第5と工程と、前記第2、第3の領域
    の表面の第1の絶縁膜と第2の絶縁膜の一部及び、制御
    電極の表面の、第2の絶縁膜の一部を、それぞれ選択的
    に除去して、所定の位置に電極を形成する第6の工程を
    含む、絶縁ゲート型電界効果半導体装置の製造方法にお
    いて、 前記第3の工程は、イオン打込み法を用いて、第1の領
    域と反対導電型の不純物を導入し、少なくとも、前記第
    1の領域と反対導電型の不純物は、最高不純物濃度の位
    置である投影飛程の位置が前記第1の領域の表面より深
    く、かつ熱拡散後の不純物の再分布でも、前記第1の領
    域と反対導電型の不純物の最高不純物濃度の位置は、前
    記第1の領域の表面より深くなり、また前記制御電極に
    よつてマスクされている、第1の領域に打込まれる事が
    無く、前記第1の領域の表面の導電率を変えない範囲の
    加速電圧で不純物を導入する工程であることを特徴とす
    る、絶縁ゲート型電界効果半導体装置の製造方法。
JP16669989A 1989-06-30 1989-06-30 絶縁ゲート型電界効果半導体装置及び製造法 Pending JPH0334468A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0817848A (ja) * 1994-06-23 1996-01-19 Sgs Thomson Microelettronica Spa Mos型電力装置の製造方法
WO2010110246A1 (ja) * 2009-03-25 2010-09-30 ローム株式会社 半導体装置

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