JPH044756B2 - - Google Patents

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JPH044756B2
JPH044756B2 JP27675486A JP27675486A JPH044756B2 JP H044756 B2 JPH044756 B2 JP H044756B2 JP 27675486 A JP27675486 A JP 27675486A JP 27675486 A JP27675486 A JP 27675486A JP H044756 B2 JPH044756 B2 JP H044756B2
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gate
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は高速スイツチングの行える切り込み
型絶縁ゲート静電誘導トランジスタ及び高速、低
消費電力の切り込み型絶縁ゲート静電誘導トラン
ジスタ集積回路の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a notched insulated gate static induction transistor capable of high-speed switching and a method for manufacturing a notched insulated gate static induction transistor integrated circuit with high speed and low power consumption. .

(従来技術) 従来から高周波増幅や集積回路用に絶縁ゲート
型トランジスタが用いられているが、駆動能力が
小さいという欠点を有している。現在、このよう
な絶縁ゲート型トランジスタの欠点を克服し高速
化を計る手段として、短チヤネル化が積極的に進
められており、本発明者の一人から、絶縁ゲート
静電誘導トランジスタ(例えば、特願昭52−1756
号)や、切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジ
スタ(例えば、特願昭52−13707号)が提案され
ている。
(Prior Art) Insulated gate transistors have been used for high frequency amplification and integrated circuits, but they have the drawback of low driving capability. Currently, as a means of overcoming the drawbacks of such insulated gate transistors and increasing their speed, shortening the channel is being actively promoted. Gansho 52-1756
(No.) and a notched insulated gate static induction transistor (for example, Japanese Patent Application No. 13707/1982) have been proposed.

絶縁ゲート静電誘導トランジスタはドレイン電
界の効果がソースにまで及ぶように設計され、半
導体・絶縁膜界面のみならず基板中をも電流が流
れるために、不飽和型電流電圧特性を有し、駆動
能力が大きいなどの特徴を持つ。特に、切り込み
型絶縁ゲート静電誘導トランジスタはチヤネルが
半導体基板の深さ方向に形成されるために、チヤ
ネル長やゲート長の制御性がよく、短チヤネル化
に適している。従つて、駆動能力が大きくでき、
また、寄生容量も減らせるために高速トランジス
タや高速、低消費電力の集積回路として勝れた性
能を発揮する。
Insulated gate static induction transistors are designed so that the effect of the drain electric field extends to the source, and because current flows not only at the semiconductor/insulating film interface but also through the substrate, it has unsaturated current-voltage characteristics, making it difficult to drive. It has characteristics such as great ability. In particular, in the notch type insulated gate static induction transistor, since the channel is formed in the depth direction of the semiconductor substrate, the channel length and gate length can be easily controlled, and it is suitable for shortening the channel. Therefore, the driving capacity can be increased,
Additionally, because parasitic capacitance can be reduced, it exhibits superior performance as a high-speed transistor or a high-speed, low-power integrated circuit.

この切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジス
タの公知の製造工程の一例を第5図を参照して説
明する。
An example of a known manufacturing process for this notched insulated gate static induction transistor will be described with reference to FIG.

第5図aドレインとして使用する半導体基板5
1上にチヤネルとなるエピタキシヤル層52を成
長させ、熱拡散もしくはイオン注入によりチヤネ
ル不純物を導入した後、半導体基板主表面の一部
に異方性プラズマエツチング等によりU字型溝を
形成する。
FIG. 5a Semiconductor substrate 5 used as a drain
After growing an epitaxial layer 52 to become a channel on 1 and introducing channel impurities by thermal diffusion or ion implantation, a U-shaped groove is formed in a part of the main surface of the semiconductor substrate by anisotropic plasma etching or the like.

第5図b通常のフオトリソグラフイ技術と選択
酸化法を用いて、フイールド酸化膜53を形成す
るとともに、U字型溝の側壁を含んだ半導体基板
表面の一部に窓明けを行い、ゲート酸化膜54を
形成する。
FIG. 5b: Using ordinary photolithography technology and selective oxidation, a field oxide film 53 is formed, and a window is opened in a part of the semiconductor substrate surface including the sidewalls of the U-shaped groove, and the gate oxide is oxidized. A film 54 is formed.

第5図cゲート電極となる多結晶シリコン55
をU字型溝側壁も含み半導体基板表面全面に堆積
させ、通常のフオトリソグラフイ技術によつてU
字型溝側壁のゲート酸化膜上に残るようにエツチ
ングした後、熱拡散やイオン注入によりソース領
域56を形成する。
Fig. 5c Polycrystalline silicon 55 which becomes the gate electrode
is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate, including the side walls of the U-shaped groove, and then
After etching is performed so as to remain on the gate oxide film on the sidewalls of the trench, a source region 56 is formed by thermal diffusion or ion implantation.

第5図dパツシベーシヨン膜57をU字型溝側
壁も含み半導体基板表面全面に堆積してコンタク
ト孔をあけ、半導体基板反対表面にドレイン電極
51′を、半導体基板表面にゲート電極55′及び
ソース電極56′をそれぞれ形成する。
FIG. 5d A passivation film 57 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate including the side walls of the U-shaped groove, a contact hole is formed, a drain electrode 51' is formed on the opposite surface of the semiconductor substrate, and a gate electrode 55' and a source electrode are formed on the surface of the semiconductor substrate. 56' respectively.

上記のドレイン領域51、ソース領域56の不
純物密度はそれぞれ1018〜1021cm-3程度である。
勿論、導電型はP型でもN型でもよく、上記説明
とは逆に51をソース領域、56をドレイン領域
としてもよい。チヤネル領域52の不純物密度は
1012〜1016cm-3程度であり、その導電型は前記ド
レイン領域及びソース領域と同一でも反対でもよ
く、多層構造であつてもよい。しかし、少なくと
もその動作領域の一部において、ドレイン領域か
ら拡がつた空乏層がソース領域に到達しなければ
ならず、この要求を満たすようにその不純物密度
が、U字型溝の深さとともに決定される。また、
ゲート酸化膜54の膜厚は100〜1000Å程度に設
定され、ゲート電極には普通、多結晶シリコン等
が用いられ、1000Å〜1μm程度に設定される。こ
の図に示したような従来の切り込み型絶縁ゲート
静電誘導トランジスタは本来半導体基板に対して
深さ方向に形成されるために、成膜の制度でトラ
ンジスタの寸法を制御でき、短チヤネルの高速ト
ランジスタには非常に適している。
The impurity density of the drain region 51 and the source region 56 is about 10 18 to 10 21 cm −3 , respectively.
Of course, the conductivity type may be P type or N type, and contrary to the above description, 51 may be a source region and 56 may be a drain region. The impurity density of the channel region 52 is
The conductivity type thereof may be the same as or opposite to that of the drain region and source region, and may have a multilayer structure. However, at least in a part of the operating region, the depletion layer extending from the drain region must reach the source region, and to meet this requirement, the impurity density is determined together with the depth of the U-shaped trench. be done. Also,
The thickness of the gate oxide film 54 is set to about 100 to 1000 Å, and polycrystalline silicon or the like is usually used for the gate electrode, and the thickness is set to about 1000 Å to 1 μm. The conventional notch-type insulated gate static induction transistor shown in this figure is originally formed in the depth direction of the semiconductor substrate, so the dimensions of the transistor can be controlled by the precision of the film formation, and short-channel high-speed Very suitable for transistors.

(この発明が解決しようとする問題点) しかし、従来の切り込み型絶縁ゲート静電誘導
トランジスタの製造方法では、通常のフオトリソ
グラフイ技術を用いているために、マスク合せの
ための余裕を必要とし、ゲート電極55をU字型
溝の側壁にのみ形成することが難しかつた。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the conventional manufacturing method for notched insulated gate static induction transistors uses normal photolithography technology, which requires a margin for mask alignment. However, it was difficult to form the gate electrode 55 only on the side walls of the U-shaped groove.

例えば、第6図に第5図の製造工程に対応する
従来の切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジス
タの平面構造例を示す。同図中の61がU字型溝
側壁、62が選択酸化による窓、63が多結晶半
導体のゲート電極であり、64及び65がそれぞ
れドレイン・コンクタト孔及びゲート・コンタク
ト孔、66及び67がそれぞれドレイン電極及び
ゲート電極である。同図中のB−B′断面が第5
図dに示されている。同図中の1b及び1cが第5
図の工程(b)及び(c)のフオトリソグラフイに対する
マスク合せ余裕であり、通常0.1〜2μm程度に設
定される。
For example, FIG. 6 shows an example of a planar structure of a conventional notched insulated gate static induction transistor corresponding to the manufacturing process shown in FIG. In the figure, 61 is a side wall of a U-shaped trench, 62 is a window formed by selective oxidation, 63 is a polycrystalline semiconductor gate electrode, 64 and 65 are a drain contact hole and a gate contact hole, respectively, and 66 and 67 are respectively They are a drain electrode and a gate electrode. The BB' cross section in the same figure is the 5th section.
Shown in Figure d. 1 b and 1 c in the same figure are the 5th
This is the mask alignment margin for photolithography in steps (b) and (c) in the figure, and is usually set to about 0.1 to 2 μm.

マスク合せ余裕1cが異なるトランジスタのド
レイン電流−ドレイン電圧特性の一例を第7図a
〜cに示す。この場合は、チヤネル長約0.5μm、
チヤネル不純物ドーズ量約1.5×1013cm-2、ゲート
酸化膜厚約250Åに設計されており、マスク合せ
余裕1cが(a)は0μm、(b)、(c)はそれぞれ1μm、
2μmである。同図aの場合は不飽和型電流電圧特
性を示し、駆動能力も大きく、切り込み型絶縁ゲ
ート静電誘導トランジスタの特性がよく現われて
いるが、歩止まりが悪いという欠点を生じる。一
方、同図b,cの場合には、マスク合せ余裕に相
当する部分が平面型トランジスタと同様の動作を
するために、実効的なチヤネル長が長くなり駆動
能力を劣化させる。
Figure 7a shows an example of the drain current-drain voltage characteristics of transistors with different mask alignment margins 1c .
Shown in ~c. In this case, the channel length is approximately 0.5μm,
The channel impurity dose is approximately 1.5×10 13 cm -2 , the gate oxide film thickness is approximately 250 Å, and the mask alignment margin 1c is 0 μm for (a), 1 μm for each of (b) and (c),
It is 2μm. The case shown in FIG. 5A exhibits unsaturated current-voltage characteristics, has a large driving capability, and exhibits well the characteristics of a notched insulated gate static induction transistor, but has the drawback of poor yield. On the other hand, in the cases of b and c in the same figure, since the portion corresponding to the mask alignment margin operates similarly to a planar transistor, the effective channel length becomes longer and the driving ability deteriorates.

この発明の目的は、前記の切り込み型絶縁ゲー
ト静電誘導トランジスタの製造方法の欠点を除
き、U字型溝の側壁にのみ自己整合的にゲート酸
化膜及びゲート電極を形成でき、再現性や信頼性
を高めた切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジ
スタの製造方法を得ようとするものである。
An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the above-mentioned method for manufacturing a notched insulated gate static induction transistor, to form a gate oxide film and a gate electrode in a self-aligned manner only on the side walls of a U-shaped trench, and to improve reproducibility and reliability. The present invention aims to provide a method for manufacturing a notched insulated gate static induction transistor with improved properties.

(問題を解決するための手段) この発明の切り込み型絶縁ゲート静電誘導トラ
ンジスタおよびその集積回路の製造方法において
は、ドレインまたはソースとなる半導体基板の表
面にU字型溝を形成する異方性エツチング工程、
フオトリソグラフイ技術と選択酸化法を用いて、
上記U字型溝側壁を含む半導体基板表面の所定位
置にフイールド酸化膜及びゲート酸化膜を形成す
る工程、上記U字型溝側壁のゲート酸化膜上にゲ
ート電極を形成する工程、上記半導体基板表面に
ソースまたはドレイン領域を形成する工程、ドレ
イン、ゲート電極を上記半導体基板の表面に、ま
た、ソース電極を単体トランジスタにおいては上
記半導体基板の反対表面に、集積回路ではその表
面に、それぞれ所定の位置に形成する工程からな
る切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタの
製造方法において、上記フイールド酸化膜とゲー
ト酸化膜を形成する工程が、選択酸化のマスク材
を上記U字型溝側壁を含む上記半導体基板表面全
面に堆積させる工程、後にゲート酸化膜を形成さ
せる上記U字型溝側壁の部分、及びこれと僅かの
間〓を有するソースまたはドレインとなる領域を
除いて上記マスク材を除去する工程、上記残され
たマスク材をマスクとして選択酸化法によつてフ
イールド酸化膜を形成する工程、上記マスク材を
除去し、上記選択酸化により窓あけされた部分に
ゲート酸化膜を形成する工程からなることを特徴
とする。
(Means for Solving the Problem) In the notched insulated gate static induction transistor of the present invention and the method for manufacturing its integrated circuit, an anisotropic method is employed in which a U-shaped groove is formed on the surface of a semiconductor substrate serving as a drain or a source. etching process,
Using photolithography technology and selective oxidation method,
forming a field oxide film and a gate oxide film at predetermined positions on the surface of the semiconductor substrate including the side walls of the U-shaped trench; forming a gate electrode on the gate oxide film on the side walls of the U-shaped trench; Step of forming a source or drain region on the surface of the semiconductor substrate, the drain and gate electrodes are placed on the surface of the semiconductor substrate, and the source electrode is placed on the opposite surface of the semiconductor substrate in a single transistor, and on the surface of the semiconductor substrate in an integrated circuit. In the method for manufacturing a notch-type insulated gate static induction transistor, the step of forming the field oxide film and the gate oxide film applies selective oxidation mask material to the semiconductor substrate including the U-shaped groove sidewalls. a step of depositing the mask material over the entire surface; a step of removing the mask material except for a portion of the side wall of the U-shaped groove on which a gate oxide film will later be formed, and a region that will become a source or drain having a slight distance therefrom; The method consists of a step of forming a field oxide film by selective oxidation using the remaining mask material as a mask, and a step of removing the mask material and forming a gate oxide film in the area opened by the selective oxidation. Features.

さらに、前記選択酸化のマスク材の形成方法と
して、マスク材にシリコン窒化膜を用い、該シリ
コン窒化膜上に堆積された多結晶シリコン膜を異
方性エツチングによつて前記U字型溝の側壁に自
己整合的に残し、これをマスクとして前記シリコ
ン窒化膜のマスクを形成する工程を有することを
特徴とする。
Furthermore, as a method for forming the mask material for selective oxidation, a silicon nitride film is used as the mask material, and a polycrystalline silicon film deposited on the silicon nitride film is etched on the side walls of the U-shaped groove by anisotropic etching. The silicon nitride film is left in a self-aligned manner and is used as a mask to form a mask of the silicon nitride film.

これによつてマスク合せ工程等のバラツキに影
響されることなく、ゲート酸化膜及びゲート電極
を形成でき、再現性や信頼性を向上させることが
出来る。
Thereby, the gate oxide film and the gate electrode can be formed without being affected by variations in the mask alignment process, etc., and reproducibility and reliability can be improved.

(実施例) 以下この発明を実施例によつて詳細に説明す
る。
(Examples) The present invention will be explained in detail below using examples.

第1図は、この発明の切り込み型絶縁ゲート静
電誘導の製造工程の一実施例を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of the manufacturing process of the notched insulated gate electrostatic induction according to the present invention.

第1図aドレインとして使用する半導体基板1
1上にチヤネルとなるエピタキシヤル層12を成
長させ、熱拡散もしくはイオン注入によりチヤネ
ル不純物を導入した後、半導体基板主表面の一部
に異方性プラズマエツチング等によりU字型溝を
形成する。
Figure 1a Semiconductor substrate 1 used as a drain
After growing an epitaxial layer 12 to become a channel on 1 and introducing channel impurities by thermal diffusion or ion implantation, a U-shaped groove is formed in a part of the main surface of the semiconductor substrate by anisotropic plasma etching or the like.

同図b選択酸化のマスク材13をU字型溝側壁
も含み半導体基板表面全面に堆積させ、通常のフ
オトリソグラフイ技術と異方性プラズマエツチン
グを組み合わせることによつて、半導体基板主表
面のソースとする領域とU字型溝側壁のゲートと
する領域にマスク材を残す。
Figure b: A selective oxidation mask material 13 is deposited over the entire surface of the semiconductor substrate, including the side walls of the U-shaped groove, and by combining ordinary photolithography and anisotropic plasma etching, the source material on the main surface of the semiconductor substrate is etched. Mask material is left in the area to be used as the gate and in the area on the side wall of the U-shaped groove to be used as the gate.

同図c選択酸化法を用いて、フイールド酸化膜
15を形成するとともに、半導体基板主表面のソ
ースとする領域とU字型溝側壁のゲートとする領
域に窓開けを行い、ゲート酸化膜14を形成す
る。
In addition to forming a field oxide film 15 using the selective oxidation method shown in FIG. Form.

同図dゲート電極となる多結晶シリコン16を
U字型溝側壁も含み半導体基板表面全体に堆積さ
せ、通常のフオトリソグラフイ技術によつてU字
型溝側壁のゲート酸化膜14上に残るようにエツ
チングした後、熱拡散やイオン注入によりソース
領域17を形成する。
Figure d: Polycrystalline silicon 16, which will become the gate electrode, is deposited over the entire surface of the semiconductor substrate, including the side walls of the U-shaped trench, and is deposited on the gate oxide film 14 on the side walls of the U-shaped trench using ordinary photolithography technology. After etching, a source region 17 is formed by thermal diffusion or ion implantation.

同図eパツシベーシヨン膜18をU字型溝側壁
も含み半導体基板表面全面に堆積してコンタクト
孔をあけ、半導体基板反対表面にドレイン電極1
1′を、半導体基板表面にゲート電極16′及びソ
ース電極17′をそれぞれ形成する。
In the same figure, a passivation film 18 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate including the side walls of the U-shaped groove, a contact hole is formed, and a drain electrode 1 is formed on the opposite surface of the semiconductor substrate.
1', a gate electrode 16' and a source electrode 17' are formed on the surface of the semiconductor substrate, respectively.

このとき、ドレイン領域11、ソース領域17
の不純物密度はそれぞれ1018〜1021cm-3程度であ
る。勿論、導電型はP型でもN型でもよく、11
をソース領域、17をドレイン領域としてもよ
い。チヤネル領域12の不純物密度は1012〜1016
cm-3程度であり、その導電型は前記のドレイン領
域11及びソース領域17と同一でも反対でも差
し支えなく、多層構造になつていてもよい。しか
し、少なくともその作動領域の一部において、ド
レイン領域から拡がつた空乏層がソース領域に到
達するようにその不純物密度がU字型溝の深さと
ともに決定される。また、ゲート酸化膜14の膜
厚は100〜1000Å程度に設定される。
At this time, the drain region 11, the source region 17
The impurity density of each is about 10 18 to 10 21 cm -3 . Of course, the conductivity type may be P type or N type, and 11
may be used as a source region and 17 as a drain region. The impurity density of the channel region 12 is 10 12 to 10 16
cm -3 and its conductivity type may be the same as or opposite to the drain region 11 and source region 17, and may have a multilayer structure. However, at least in a part of the active region, the impurity density is determined together with the depth of the U-shaped trench so that the depletion layer extending from the drain region reaches the source region. Further, the thickness of the gate oxide film 14 is set to about 100 to 1000 Å.

この製造工程によれば、素子の特性に最も影響
を与えるゲート酸化膜をU字型溝側壁にのみ自己
整合的に形成できるため、再現性、信頼性よく、
第7図aのような素子特性を持つた切り込み絶縁
ゲート静電誘導トランジスタを得ることができ
る。
According to this manufacturing process, the gate oxide film, which has the greatest effect on the characteristics of the device, can be formed in a self-aligned manner only on the side walls of the U-shaped trench, resulting in high reproducibility and reliability.
A notch insulated gate static induction transistor having device characteristics as shown in FIG. 7a can be obtained.

第2図に第1図bに示すマスク材13の形成工
程をさらに詳細に示す。
FIG. 2 shows in more detail the process of forming the mask material 13 shown in FIG. 1b.

第2図aドレインとして使用する半導体基板2
1上にチヤネルとなるエピタキシヤル層22を成
長させ、熱拡散もしくはイオン注入によりチヤネ
ル不純物を導入した後、半導体基板表面の一部に
異方性プラズマエツチング等によりU字型溝を形
成する。
Figure 2a Semiconductor substrate 2 used as a drain
After growing an epitaxial layer 22 to become a channel on the semiconductor substrate 1 and introducing channel impurities by thermal diffusion or ion implantation, a U-shaped groove is formed in a part of the semiconductor substrate surface by anisotropic plasma etching or the like.

同図b選択酸化のマスク材となるシリコン窒化
膜23と、シリコン窒化膜23をパターンする際
のマスク材となる多結晶シリコン24を連続して
CVD法等を用いてU字型溝側壁も含み半導体基
板表面全面に堆積させる。
Figure b: Silicon nitride film 23, which serves as a mask material for selective oxidation, and polycrystalline silicon 24, which serves as a mask material when patterning silicon nitride film 23, are successively deposited.
It is deposited over the entire surface of the semiconductor substrate, including the side walls of the U-shaped groove, using a CVD method or the like.

同図c通常のフオトリソグラフイ技術と異方性
プラズマエツチングを組み合わせることによつ
て、半導体基板主表面のソースとする領域とU字
型溝側壁のゲートとする領域に多結晶シリコン2
4を残す。多結晶シリコン24の異方性プラズマ
エツチングは例えばPCl3を用いて0.1Torr程度の
ガス圧で可能である。
Figure c: By combining ordinary photolithography technology and anisotropic plasma etching, polycrystalline silicon 2 is formed on the source region on the main surface of the semiconductor substrate and the gate region on the side wall of the U-shaped trench.
Leave 4. Anisotropic plasma etching of the polycrystalline silicon 24 is possible using, for example, PCl 3 at a gas pressure of about 0.1 Torr.

同図d多結晶半導体24をマスク材として選択
酸化のマスク材となるシリコン窒化膜23をエツ
チングする。
FIG. 4D: Using the polycrystalline semiconductor 24 as a mask material, the silicon nitride film 23, which will serve as a mask material for selective oxidation, is etched.

このような工程により、選択酸化のマスク材で
あるシリコン窒化膜を自己整合的にU字型側壁に
のみ形成できる。もちろん、シリコン窒化膜を直
接異方性エツチングすることも可能であるが、こ
の方法によれば、シリコン窒化膜のエツチングを
リン酸ボイル等のウエツトエツチングで行うこと
ができ、ダメージの入らないエツチングを行うこ
とが出来る。
Through such a process, the silicon nitride film, which is a mask material for selective oxidation, can be formed only on the U-shaped sidewalls in a self-aligned manner. Of course, it is also possible to perform anisotropic etching directly on the silicon nitride film, but according to this method, the silicon nitride film can be etched by wet etching using phosphoric acid boiling, etc., and is etched without causing damage. can be done.

第1図、第2図の製造工程に対応する切り込み
型絶縁ゲート静電誘導トランジスタの平面構造の
一例を第3図に示す。同図中、31はU字型溝側
壁、32は素子領域となる選択酸化による窓、3
3は多結晶半導体のゲート電極、34及び35は
それぞれドレイン・コンタクト孔及びゲート・コ
ンタクト孔であり、36及び37がそれぞれドレ
イン電極及びゲート電極である。同図中のA−
A′断面が第1図eに示されている。同図中のId
第1図示の工程(d)フオトリソグラフイに対するマ
スク合せ余裕であり、通常0.1μm〜2μm程度に設
定されるが、この部分は厚いフイールド酸化膜で
あるため、ゲート電極と重なつていても素子特性
には大きな影響を及ぼさない。
FIG. 3 shows an example of a planar structure of a notched insulated gate static induction transistor corresponding to the manufacturing process shown in FIGS. 1 and 2. In the figure, 31 is a side wall of a U-shaped trench, 32 is a window formed by selective oxidation that becomes an element region, and 3
3 is a gate electrode of a polycrystalline semiconductor, 34 and 35 are a drain contact hole and a gate contact hole, respectively, and 36 and 37 are a drain electrode and a gate electrode, respectively. A- in the same figure
Section A' is shown in FIG. 1e. I d in the figure is the mask alignment margin for the photolithography step (d) shown in the first diagram, and is usually set to about 0.1 μm to 2 μm, but since this part is a thick field oxide film, the gate electrode Even if they overlap, it does not have a major effect on the device characteristics.

この切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジス
タを相補型絶縁ゲート集積回路に応用した場合の
1ゲートの断面構造の一例を第4図に示す。同図
中の40は半導体基板であり、その主表面の一部
にU字型の溝が設けられている。また41はN+
ドレイン領域、42はP+ドレイン領域、43は
N+ソース領域、44はP+ソース領域で、それぞ
れ1018〜1021cm-3程度の不純物密度を有する。4
5はPチヤネル領域、46はNチヤネル領域でそ
れぞれ1012〜1016cm-3程度の不純物密度を有し、
少なくともその動作領域の一部において前記ドレ
イン領域から拡がつた空乏層が前記ソース領域に
到達するようにその不純物密度が前記U字型溝の
深さとともに決定される。47は酸化膜等のゲー
ト絶縁膜で、100〜1000Å程度の膜厚を有し、4
7′はゲート電極、48はフイールド酸化膜であ
る。また、49はPチヤネルとNチヤネルを分離
するためのPウエルである。ゲート電極47′が
論理入力、ドレイン電極41′,42′が論理出力
であり、ソース電極は図示されていないが紙面垂
直方向にずれた部分の半導体基板表面に形成さ
れ、電源電圧が加えられる。
FIG. 4 shows an example of the cross-sectional structure of one gate when this notched insulated gate static induction transistor is applied to a complementary insulated gate integrated circuit. 40 in the same figure is a semiconductor substrate, and a U-shaped groove is provided in a part of its main surface. Also 41 is N +
Drain region, 42 is P + drain region, 43 is
The N + source region and 44 are P + source regions, each having an impurity density of about 10 18 to 10 21 cm −3 . 4
5 is a P channel region, and 46 is an N channel region, each having an impurity density of about 10 12 to 10 16 cm -3 ,
The impurity density is determined together with the depth of the U-shaped groove so that a depletion layer extending from the drain region reaches the source region in at least a part of the active region. 47 is a gate insulating film such as an oxide film, which has a thickness of about 100 to 1000 Å;
7' is a gate electrode, and 48 is a field oxide film. Further, 49 is a P well for separating the P channel and the N channel. The gate electrode 47' is a logic input, the drain electrodes 41' and 42' are logic outputs, and a source electrode, not shown, is formed on the surface of the semiconductor substrate at a portion shifted in the direction perpendicular to the plane of the paper, and a power supply voltage is applied thereto.

このような集積回路においても、基板側の構造
を除いては第1図に示した製造工程とほぼ同様に
製造でき、再現性、信頼性よく高速かつ低消費電
力の相補型絶縁ゲート集積回路を提供することが
できる。例えば、第4図に示した相補型絶縁ゲー
ト集積回路のリング発振器で430psecの伝播遅延
時間が10mWの消費電力のときに得られている。
Such integrated circuits can be manufactured using almost the same manufacturing process as shown in Figure 1, except for the structure on the substrate side, and can be used to create complementary insulated gate integrated circuits that are reproducible, reliable, high speed, and have low power consumption. can be provided. For example, in the ring oscillator of the complementary insulated gate integrated circuit shown in FIG. 4, a propagation delay time of 430 psec is obtained at a power consumption of 10 mW.

(発明の効果) 上記のように、この発明によれば、従来の切り
込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタの製造工
程の欠点を改良し、U字型溝の側壁にのみ自己整
合的にゲート酸化膜及びゲート電極を形成するこ
とができ、したがつて、高速スイツチングの行え
る切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタや
高速・低消費電力の切り込み型絶縁ゲート静電誘
導トランジスタ集積回路を再現性、信頼性よく製
造することができ、その工業的価値は極めて大き
いものである。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the drawbacks of the manufacturing process of the conventional notch type insulated gate static induction transistor are improved, and the gate oxide film is formed in a self-aligned manner only on the sidewalls of the U-shaped trench. Therefore, it is possible to form notched insulated gate static induction transistors capable of high-speed switching and notched insulated gate static induction transistor integrated circuits with high speed and low power consumption with high reproducibility and reliability. It can be produced and its industrial value is extremely large.

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

第1図はこの発明の切り込み型絶縁ゲート静電
誘導トランジスタの製造方法の1実施例を示す製
造工程の説明図、第2図はそのマスク材形成工程
の詳細説明図、第3図はこの発明の切り込み型絶
縁ゲート静電誘導トランジスタの平面構造を示す
平面図、第4図はこの発明の切り込み型絶縁ゲー
ト静電誘導トランジスタ集積回路の一実施例を示
す断面図、第5図は従来の切り込み型絶縁ゲート
静電誘導トランジスタの製造方法の1例を示す製
造工程の説明図、第6図はその切り込み型絶縁ゲ
ート静電誘導トランジスタの平面構造を示す平面
図、第7図は従来の切り込み型絶縁ゲート静電誘
導トランジスタのドレイン電流−ドレイン電圧特
性の一例を示す特性図である。 11,21,40,51:半導体基板(ドレイ
ン領域)、12,22,45,46,52:チヤ
ネル領域、13,23,24:マスク材、15,
48,53:フイールド酸化膜、14,47,5
4:ゲート絶縁膜、16,33,55:ゲート電
極、11′,36,51′:ドレイン電極、17,
43,44,56:ソース領域、17′,56′:
ソース電極、18,57:パツシベーシヨン膜、
31:U字型溝側壁、32:素子領域窓、49:
分離層。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the manufacturing process showing one embodiment of the method for manufacturing a notched insulated gate static induction transistor of the present invention, FIG. 2 is a detailed explanatory diagram of the mask material forming process, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the manufacturing method of the invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an embodiment of the notched insulated gate static induction transistor integrated circuit of the present invention, and FIG. 5 is a conventional notched insulated gate static induction transistor integrated circuit. An explanatory diagram of a manufacturing process showing an example of a method for manufacturing an insulated gate static induction transistor, FIG. 6 is a plan view showing the planar structure of the notched insulated gate static induction transistor, and FIG. 7 is a conventional notched insulated gate static induction transistor. FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of drain current-drain voltage characteristics of an insulated gate static induction transistor. 11, 21, 40, 51: semiconductor substrate (drain region), 12, 22, 45, 46, 52: channel region, 13, 23, 24: mask material, 15,
48, 53: Field oxide film, 14, 47, 5
4: Gate insulating film, 16, 33, 55: Gate electrode, 11', 36, 51': Drain electrode, 17,
43, 44, 56: source area, 17', 56':
Source electrode, 18, 57: Passivation film,
31: U-shaped groove side wall, 32: Element area window, 49:
Separation layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ドレインまたはソースとなる半導体基板の表
面にU字型溝を形成する異方性エツチング工程、
フオトリソグラフイ技術と選択酸化法を用いて、
上記U字型溝側壁を含む半導体基板表面の所定位
置にフイールド酸化膜及びゲート酸化膜を形成す
る工程、上記U字型溝側壁のゲート酸化膜上にゲ
ート電極を形成する工程、上記半導体基板表面に
ソースまたはドレイン領域を形成する工程、ドレ
イン、ゲート及びソース電極をそれぞれ所定の位
置に形成する工程からなる切り込み型絶縁ゲート
静電誘導トランジスタの製造方法において、 上記フイールド酸化膜とゲート酸化膜を形成す
る工程が、選択酸化のマスク材を上記U字型溝側
壁を含む上記半導体基板表面全面に堆積させる工
程、後にゲート酸化膜を形成させる上記U字型溝
側壁の部分、及びこれと僅かの間〓を有するソー
スまたはドレインとなる領域を除いて上記マスク
材を除去する工程、上記残されたマスク材をマス
クとして選択酸化法によつてフイールド酸化膜を
形成する工程、上記マスク材を除去し、上記選択
酸化により窓あけされた部分にゲート酸化膜を形
成する工程からなることを特徴とする製造方法。 2 上記選択酸化のマスク材としてシリコン窒化
膜を用い、該シリコン窒化膜上に堆積された多結
晶シリコン膜を異方性エツチングによつて、上記
U字型溝の側壁に自己整合的に残し、これをマス
クとして上記シリコン窒化膜のマスクを形成する
工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1
項の切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジスタ
の製造方法。 3 半導体基板上に多数の切り込み型絶縁ゲート
静電誘導トランジスタを上記方法により集積形成
することを特徴とする特許請求の範囲第1項或は
第2項の切り込み型絶縁ゲート静電誘導トランジ
スタの製造方法。
[Claims] 1. An anisotropic etching process for forming a U-shaped groove on the surface of a semiconductor substrate that will become a drain or source;
Using photolithography technology and selective oxidation method,
forming a field oxide film and a gate oxide film at predetermined positions on the surface of the semiconductor substrate including the side walls of the U-shaped trench; forming a gate electrode on the gate oxide film on the side walls of the U-shaped trench; Forming the field oxide film and the gate oxide film in a method for manufacturing a notch-type insulated gate static induction transistor, comprising a step of forming a source or drain region in a region, and a step of forming a drain, gate, and source electrode at predetermined positions, respectively. The step of depositing a mask material for selective oxidation on the entire surface of the semiconductor substrate including the sidewalls of the U-shaped trench, the portion of the sidewall of the U-shaped trench on which a gate oxide film will later be formed, and a small distance therebetween. a step of removing the mask material except for a region that will become a source or a drain having 〓, a step of forming a field oxide film by a selective oxidation method using the remaining mask material as a mask, removing the mask material, A manufacturing method comprising the step of forming a gate oxide film in the portion opened by the selective oxidation. 2. Using a silicon nitride film as a mask material for the selective oxidation, the polycrystalline silicon film deposited on the silicon nitride film is left in a self-aligned manner on the side wall of the U-shaped groove by anisotropic etching; Claim 1, further comprising the step of forming a mask of the silicon nitride film using this as a mask.
A method for manufacturing a notch-type insulated gate static induction transistor. 3. Manufacturing a notched insulated gate static induction transistor according to claim 1 or 2, characterized in that a large number of notched insulated gate static induction transistors are integrally formed on a semiconductor substrate by the above method. Method.
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