JPH05251709A - Mos-fet for power having source-base short-circuitting part and producing method therefor - Google Patents

Mos-fet for power having source-base short-circuitting part and producing method therefor

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JPH05251709A
JPH05251709A JP4321066A JP32106692A JPH05251709A JP H05251709 A JPH05251709 A JP H05251709A JP 4321066 A JP4321066 A JP 4321066A JP 32106692 A JP32106692 A JP 32106692A JP H05251709 A JPH05251709 A JP H05251709A
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source
diffusion
insulating layer
conductivity type
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Robert P Love
ロバート・ポール・ラブ
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Abstract

PURPOSE: To form a source-base short-circuitting part for preventing a parasitic bipolar transistor from being turned on, regarding an MOS-FET for power produced by double diffusion technology. CONSTITUTION: An ohmic short-circuitting part, which is formed under the main surface of a semiconductor wafer, between a 1st diffusion (base) region 76 and a 2nd diffusion (source) region 88 is extended from the main surface through the 2nd diffusion region into the 1st diffusion region and formed from a metal electrode 102 in ohmic contact with the both regions. Preferably, the metal electrode is installed inside a V-shaped groove 106 which is, formed through the 2nd region to the 1st region.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の背景】本発明は二重拡散技術によって製造され
る電力用の金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ
(MOS−FET)に関するものである。更に詳しく言
えば本発明は、最少数のマスキング工程を用いてかかる
トランジスタを製造する方法、かかるトランジスタの製
造に際してソース層とベース層との間にオーム短絡部を
形成する方法、およびそのようにして製造されたトラン
ジスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to power metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOS-FETs) manufactured by the double diffusion technique. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing such a transistor using a minimal number of masking steps, a method of forming an ohmic short between a source layer and a base layer in manufacturing such a transistor, and thus Regarding manufactured transistors.

【0002】一般的に言うと、公知の電力用MOS−F
ETは単一のシリコン半導体ウェーハ上に形成された多
数(実際には数千)のユニットセルから成っている。そ
の場合、各素子の寸法は300ミル(7.6mm)平方程
度であり、また各素子中のあらゆるセルは電気的に並列
接続されている。各セルの幅は通例5〜50ミクロンで
ある。後記に一層詳しく説明されるごとく、電力用MO
S−FETを製造するための公知方法の一例として二重
拡散技術があるが、この方法では先ず最初にたとえばN
形半導体材料から成る共通ドレイン領域が用意される。
かかるドレイン領域の内部に第1の拡散工程によってベ
ース領域が形成され、次いで第2の拡散工程によってベ
ース領域の内部に完全に包含されるようにソース領域が
形成される。ドレイン領域がN形である場合、第1の拡
散工程ではアクセプタ不純物の使用によってP形のベー
ス領域が形成され、また第2の拡散工程ではドナ不純物
の使用によってN+ 形のソース領域が形成される。
Generally speaking, the known power MOS-F is known.
The ET consists of many (thousands in practice) unit cells formed on a single silicon semiconductor wafer. In that case, the dimensions of each element are on the order of 300 mils (7.6 mm) square, and every cell in each element is electrically connected in parallel. The width of each cell is typically 5 to 50 microns. As described in more detail below, power MO
An example of a known method for manufacturing S-FETs is the double diffusion technique, which first involves, for example, N
A common drain region of a shaped semiconductor material is provided.
A base region is formed inside the drain region by a first diffusion process, and then a source region is formed so as to be completely included in the base region by a second diffusion process. When the drain region is N-type, a P-type base region is formed by using the acceptor impurity in the first diffusion process, and an N + -type source region is formed by using the donor impurity in the second diffusion process. It

【0003】電力用MOS−FET構造物におけるソー
ス、ベースおよびドレイン領域は、寄生バイポーラトラ
ンジスタのエミッタ、ベースおよびコレクタにそれぞれ
相当している。公知の通り、電力用MOS−FETの動
作中にかかる寄生バイポーラトランジスタがターンオン
すると、電力用MOS−FETの阻止電圧およびdV/
dt定格値が実質的に低下する。従って、電力用MOS
−FETの動作中における寄生バイポーラトランジスタ
のターンオンを防止するため、ソースおよびベース領域
を成す層同士をオーム接触手段によって短絡するのが通
例である。
The source, base and drain regions in the power MOS-FET structure correspond to the emitter, base and collector of the parasitic bipolar transistor, respectively. As is known, when such a parasitic bipolar transistor is turned on during the operation of the power MOS-FET, the blocking voltage of the power MOS-FET and dV /
The dt rated value is substantially reduced. Therefore, power MOS
In order to prevent the turn-on of the parasitic bipolar transistor during operation of the FET, it is customary to short the layers forming the source and base regions together by ohmic contact means.

【0004】現在製造されている公知の電力用MOS−
FETの構造に基づけば最高6回のマスキング工程が要
求されるのであって、有用な素子を得るためにはその内
の何回かについて高い精度の位置合せを行う必要があ
る。特に、ソース・ベース間短絡部を形成する際には、
第1および第2の拡散工程間においてベース領域の一部
の表面区域上に選択的なマスキングを施して拡散障壁を
形成することにより、次のソース拡散用の不純物がかか
る区域のベース領域内に侵入することが防止される。そ
の後、ソース電極用の金属被膜を設置すけば、かかるソ
ース電極の一部がベース領域の予めマスクされた区域に
対してもオーム接触を作ることになる。
Known power MOS-types currently manufactured.
Since up to 6 masking steps are required based on the structure of the FET, it is necessary to perform highly accurate alignment for several times in order to obtain a useful device. Especially when forming the source-base short circuit,
By selectively masking over a surface area of a portion of the base region between the first and second diffusion steps to form a diffusion barrier, impurities for the next source diffusion are formed in the base region of such area. Intrusion is prevented. Subsequent application of a metal coating for the source electrode will cause some of the source electrode to make ohmic contact also to the pre-masked area of the base region.

【0005】このような公知の電力用MOS−FET製
造技術においては、ソース・ベース間短絡部を形成する
ためのマスクパターンを特別の製造工程において正確に
位置合せしなければならない上、オン状態において導電
性に寄与することのない短絡部がMOS−FETの各ユ
ニットセルの表面区域の相当部分を占めることにもな
る。
In such a known power MOS-FET manufacturing technique, the mask pattern for forming the source-base short-circuit portion must be accurately aligned in a special manufacturing process, and in the ON state. The short circuit portion which does not contribute to the conductivity also occupies a considerable portion of the surface area of each unit cell of the MOS-FET.

【0006】[0006]

【発明の概要】さて本発明の目的の1つは、最少数のマ
スキング工程を用いて製造し得る二重拡散形の電力用M
OS−FETを提供することにある。また、従来のマス
キング操作によって製造されるMOS−FETおよび本
発明のマスキング操作によって製造されるMOS−FE
Tのいずれに関しても有用な、二重拡散形の電力用MO
S−FETにおいて一体化されたソース・ベース間短絡
部を形成する方法を提供することも本発明の目的の1つ
である。
SUMMARY OF THE INVENTION One of the objects of the present invention is to provide a double diffused power M which can be manufactured using a minimum number of masking steps.
To provide an OS-FET. Also, the MOS-FET manufactured by the conventional masking operation and the MOS-FE manufactured by the masking operation of the present invention.
Double-spread power MO useful for any of T
It is also an object of the present invention to provide a method of forming an integrated source-base short in an S-FET.

【0007】本発明の一側面に従って簡単に述べれば、
一導電形(たとえばN形)のドレイン領域を含みかつ主
面を有する半導体基板上に形成されたユニットセルから
成る二重拡散形の電力用MOS−FETが提供される。
通例は他方の主面上において、金属被膜から成るドレイ
ン端子がドレイン領域に対して電気的に接続されてい
る。ベース領域を構成するため、ドレイン領域内には反
対の導電形(この場合にはP形)を示す第1の領域が形
成されている。かかる第1の領域は有限の横方向広がり
を示し、かつ主面内に終端する外周を有している。ま
た、ソース領域を構成するため、ベース領域の内部に完
全に包含されるようにして前記の一導電形(この場合に
はN形)を示す第2の領域が形成され、その横方向広が
りおよび深さはベース領域の場合より小さくなってい
る。かかる第2の領域は主面内に終端しかつベース領域
の外周の内側に離隔して位置する外周を有している結
果、主面内においてベース領域は共にN形半導体材料か
ら成るソース領域とドレイン領域との間に反対導電形
(この場合にはP形)の帯状部として存在することにな
る。第2の領域に対してはソース端子が電気的に接続さ
れている。主面上には第1の領域の帯状部を少なくとも
横方向に覆うように導電性のゲート電極およびゲート絶
縁層が形成され、またゲート電極に対してはゲート端子
が電気的に接続されている。最後に、主面の下方におい
て第1の領域(ベース領域)と第2の領域(ソース領
域)との間にオーム短絡部が形成されている。
Briefly in accordance with one aspect of the present invention,
A double-diffused power MOS-FET including a unit cell formed on a semiconductor substrate including a drain region of one conductivity type (for example, N type) and having a main surface is provided.
On the other main surface, the drain terminal, which is usually made of a metal film, is electrically connected to the drain region. To form the base region, a first region having an opposite conductivity type (P type in this case) is formed in the drain region. Such a first region exhibits a finite lateral extent and has an outer periphery terminating in the main surface. Further, in order to form the source region, the second region showing the one conductivity type (N type in this case) is formed so as to be completely included in the inside of the base region. The depth is smaller than in the base region. The second region has an outer periphery that terminates in the main surface and is spaced apart inside the outer periphery of the base region. As a result, the base region and the source region that are both made of an N-type semiconductor material are formed in the main surface. It exists as a strip of the opposite conductivity type (P type in this case) with the drain region. The source terminal is electrically connected to the second region. A conductive gate electrode and a gate insulating layer are formed on the main surface so as to cover at least the band-shaped portion of the first region in the lateral direction, and a gate terminal is electrically connected to the gate electrode. .. Finally, an ohmic short circuit portion is formed below the main surface between the first region (base region) and the second region (source region).

【0008】本発明の一実施態様に従えば、ソース端子
はソース領域の上に設置された好ましくはアルミニウム
の金属領域から成り、そしてベース領域とソース領域と
の間のオーム短絡部はソース端子用の金属電極から第2
の領域を貫通して部分的に第1の領域内まで伸びる少な
くとも1つのマイクロアロイ(microalloy)
スパイクから成る。かかるマイクロアロイ・スパイク
は、金属電極を設置した後の半導体基板を適当な条件下
で加熱することによって形成される。
According to one embodiment of the invention, the source terminal comprises a metal region, preferably aluminum, overlying the source region, and the ohmic short between the base region and the source region is for the source terminal. From the metal electrode of the second
At least one microalloy extending partially through the region of the first region and into the first region
Composed of spikes. Such a microalloy spike is formed by heating the semiconductor substrate after installing the metal electrode under appropriate conditions.

【0009】別の実施態様に従えば、ソース領域および
ベース領域の優先エッチングによってV形溝が形成され
る。かかるV形溝はソース領域を貫通し、そしてその底
部は部分的にベース領域内まで伸びている。V形溝内に
はソース領域を覆うように金属電極が設置されてソース
領域およびベース領域の両方とオーム接触し、それによ
ってソース端子およびオーム短絡部の両者が構成され
る。
According to another embodiment, the V-groove is formed by preferential etching of the source and base regions. Such a V-shaped groove extends through the source region and its bottom partly extends into the base region. A metal electrode is installed in the V-shaped groove so as to cover the source region and makes ohmic contact with both the source region and the base region, thereby forming both the source terminal and the ohmic short circuit portion.

【0010】以上の記載および以下の詳細な説明からわ
かる通り、本発明に基づく一体化されたソース・ベース
間短絡部の形成方法およびそれによって形成された短絡
部は、自己整合性の実現および最少数のマスキング工程
の使用によってMOS−FETの全体的構造および製造
方法を簡易化するという点で極めて有意義である。本発
明の別の側面に従って簡単に述べれば、二重拡散形電力
用MOS−FETの製造方法が提供される。かかる方法
においては、先ず最初に、一導電形(たとえばN形)の
ドレイン領域を含みかつ主面を有するシリコン半導体ウ
ェーハ基板が用意される。次に、第1の絶縁層(または
ゲート絶縁層)、導電性のゲート電極層(たとえば高濃
度の不純物を添加したN+ 形の多結晶質シリコン層)、
第2の絶縁層および第3の絶縁層が主面上に相次いで形
成され、その結果として第3の絶縁層が最上部に位置す
ることになる。
As can be seen from the above description and the following detailed description, the method of forming an integrated source-base short circuit according to the present invention and the short circuit formed thereby realize the self-alignment and the maximum. It is of great significance in that it simplifies the overall structure and manufacturing method of a MOS-FET by using a small number of masking steps. Briefly stated in accordance with another aspect of the invention, a method of making a double diffused power MOS-FET is provided. In such a method, first, a silicon semiconductor wafer substrate including a drain region of one conductivity type (for example, N type) and having a main surface is prepared. Next, a first insulating layer (or a gate insulating layer), a conductive gate electrode layer (for example, a high-concentration impurity-doped N + -type polycrystalline silicon layer),
A second insulating layer and a third insulating layer are successively formed on the major surface, with the result that the third insulating layer is located at the top.

【0011】ここで重要な点は、全部で3回のマスキン
グ工程しか必要とされないことにある。先ず、最終的に
少なくとも1つのベース領域および少なくとも1つのソ
ース領域を形成するための窓を持った第1のマスクが第
3の絶縁層上に設置される。次に、相次ぐエッチング工
程により、第1のマスクの窓によって限定された開口が
少なくとも第3の絶縁層、第2の絶縁層およびゲート電
極層中に形成される。かかるエッチングに際し、ゲート
電極層はアンダーカットを受ける。その後、第1のマス
クは除去される。
The important point here is that only a total of three masking steps are required. First, a first mask having windows for finally forming at least one base region and at least one source region is placed on the third insulating layer. Next, an opening defined by the window of the first mask is formed in at least the third insulating layer, the second insulating layer and the gate electrode layer by successive etching steps. During such etching, the gate electrode layer is undercut. Then, the first mask is removed.

【0012】次に、2つの不純物導入工程が実施される
が、その際には各種の層中の窓が不純物障壁として役立
つ。詳しく述べれば、第1の不純物導入工程において
は、第1のマスクによって限定された開口を通してドレ
イン領域と反対の導電形を示す第1の領域を形成するの
に適した不純物(たとえばP形半導体材料を生成するた
めのアクセプタ不純物)をドレイン領域内に導入するこ
とによってベース領域が形成される。かかるベース領域
の横方向広がりは、第1のマスクによって限定された開
口の寸法により部分的に決定され、かつまた不純物導入
時間およびその他の工程変数にも依存する。
Next, two impurity introduction steps are carried out, with the windows in the various layers serving as impurity barriers. More specifically, in the first impurity introduction step, an impurity (for example, P-type semiconductor material) suitable for forming a first region having a conductivity type opposite to that of the drain region through the opening defined by the first mask. A base region is formed by introducing an acceptor impurity) for generating a. The lateral extent of such base region is determined in part by the size of the opening defined by the first mask and also depends on the impurity introduction time and other process variables.

【0013】続く第2の不純物導入工程によってソース
領域が形成される。すなわち、やはり第1のマスクによ
って限定された開口を通して、前記の一導電形(この場
合にはN形)を示す第2の領域を形成するのに適した不
純物がベース領域内に導入される。ここで重要なのは、
ベース領域のいかなる部分にも追加の不純物障壁を設置
する必要がないということである。かかるソース領域は
ベース領域の内部に完全に包含されるように形成される
結果、主面内において第1の領域(ベース領域)はソー
ス領域とドレイン領域との間に反対の導電形の帯状部と
して存在することになる。ソース領域の導入に際しては
また、少なくともゲート電極層を貫通する開口の側壁上
に二酸化シリコン層が生成される。
A source region is formed by the subsequent second impurity introduction step. That is, an impurity suitable for forming the second region exhibiting the one conductivity type (N type in this case) is introduced into the base region through the opening also defined by the first mask. The important thing here is
That is, it is not necessary to install an additional impurity barrier on any part of the base region. Since the source region is formed so as to be completely included in the base region, the first region (base region) has a strip portion having an opposite conductivity type between the source region and the drain region in the main surface. Will exist as The introduction of the source region also produces a silicon dioxide layer at least on the sidewalls of the opening through the gate electrode layer.

【0014】次に、第1のマスクによって限定された第
3の絶縁層の開口内にある区域内において、ソース領域
の表面上の絶縁層が平行ビームによって除去される。平
行ビームの使用により、かかるエッチングはゲート電極
層に設けられた開口の側壁上の二酸化シリコン層を除去
することなしに進行する。続く第2のマスキング工程に
より、ソース領域の位置とは異なる素子部分にゲート接
触区域が限定される。第2のマスクの窓を利用したエッ
チングにより、第3の絶縁層および第2の絶縁層が多結
晶質シリコンのゲート電極層に達するまで相次いで除去
される。その後、第2のマスクが除去される。
Next, the insulating layer on the surface of the source region is removed by a parallel beam in the area within the opening of the third insulating layer defined by the first mask. By using a parallel beam, such etching proceeds without removing the silicon dioxide layer on the sidewalls of the opening provided in the gate electrode layer. The subsequent second masking step limits the gate contact area to the device portion different from the location of the source region. The third insulating layer and the second insulating layer are successively removed by etching using the window of the second mask until the gate electrode layer of polycrystalline silicon is reached. Then, the second mask is removed.

【0015】次に、アルミニウムのごとき電極金属をウ
ェーハ上に設置し、それから第3のマスクを用いてパタ
ーン形成を施すことにより、ソース端子およびゲート端
子が形成される。最後に、ベース領域およびソース領域
をそれぞれ構成する第1の領域および第2の領域の間に
オーム短絡部を形成するため、ウェーハを加熱すること
により、金属のソース電極からソース領域を貫通して部
分的にベース領域内まで伸びる少なくとも1つのマイク
ロアロイ・スパイクを形成する。
Next, an electrode metal such as aluminum is placed on the wafer and then patterned using a third mask to form source and gate terminals. Finally, by heating the wafer to form an ohmic short between the first region and the second region, which respectively constitute the base region and the source region, the metal source electrode penetrates the source region. Forming at least one microalloy spike that extends partially into the base region.

【0016】本発明に基づくもう1つの方法によれば、
素子全体は同様にして製造されるが、ソース・ベース間
短絡部を形成するために、優先エッチングを施すことに
よってV形溝を形成した後、ソース領域およびベース領
域の両方とオーム接触するようにしてソース電極材料が
V形溝内に設置されさる。更に詳しく述べれば、ソース
領域の表面上の絶縁層を平行ビームによって除去した
後、第1の領域および第2の領域に優先エッチングを施
すことによってV形溝が形成される。かかるV形溝は、
第2の領域を貫通しかつその底部が部分的に第1の領域
内まで伸びるようなものである。
According to another method according to the invention:
The entire device is manufactured in the same manner, except that a V-shaped groove is formed by performing preferential etching to form a source-base short circuit, and then an ohmic contact is made with both the source region and the base region. Source electrode material is placed in the V-shaped groove. More specifically, the V-shaped groove is formed by removing the insulating layer on the surface of the source region by the parallel beam and then performing preferential etching on the first region and the second region. This V-shaped groove is
It is such that it penetrates the second region and its bottom partly extends into the first region.

【0017】この時点において、ゲート接触区域を限定
する窓を持った第2のマスクが設置され、それから第3
の絶縁層および第2の絶縁層がエッチングにより相次い
で除去される結果、ゲート電極用の開口が形成される。
その後、第2のマスクが除去される。最後に、ウェーハ
上に電極金属を設置し、それから第3のマスクを用いて
パターン形成を施すことにより、ソース電極層およびゲ
ート電極層が形成される。かかるソース電極層はV形溝
内に伸び、そして第2の領域および第1の領域の両方と
オーム接触する。
At this point, a second mask with a window defining the gate contact area was installed, and then a third mask.
The insulating layer and the second insulating layer are successively removed by etching, so that an opening for the gate electrode is formed.
Then, the second mask is removed. Finally, a source electrode layer and a gate electrode layer are formed by depositing an electrode metal on the wafer and then patterning using a third mask. Such a source electrode layer extends into the V-groove and makes ohmic contact with both the second region and the first region.

【0018】本発明に基づくソース・ベース間短絡部の
形成方法は本発明の最少マスキング技術と併用して自己
整合性のチャネルを持った二重拡散形の電力用MOS−
FETを製造する場合に特に有利であるとは言え、その
他の技術によって製造される電力用MOS−FETに対
してかかる方法を適用することも可能である。本発明の
新規な特徴は前記特許請求の範囲中に明確に記載されて
いるとは言え、本発明の構成および内容は添付の図面を
参照しながら以下の詳細な説明を読めば最も良く理解さ
れるはずである。
The method of forming the source-base short-circuited portion according to the present invention is used in combination with the minimum masking technique of the present invention, and is a double diffusion type power MOS-device having a self-aligned channel.
Although particularly advantageous when manufacturing FETs, it is also possible to apply such a method to power MOS-FETs manufactured by other techniques. Although novel features of the invention are set forth in the appended claims, the structure and content of the invention are best understood from the following detailed description when read with the accompanying drawings. Should be.

【0019】[0019]

【従来例の説明】先ず、本発明の理解を一層容易なもの
とするため、従来の二重拡散形電力用MOS−FETの
一例が図1および図2に関連して詳細に説明される。特
に、図1および図2に示された従来のMOS−FET製
造技術では最高6回のマスキング工程が要求されるので
あって、有用な素子を得るためにはその際に高い精度の
位置合せを行うことが必要である点に留意すべきであ
る。
DESCRIPTION OF THE PRIOR ART First, in order to make the present invention easier to understand, an example of a conventional double diffusion type power MOS-FET will be described in detail with reference to FIGS. In particular, the conventional MOS-FET manufacturing technique shown in FIGS. 1 and 2 requires a maximum of 6 masking steps, and in order to obtain a useful element, highly accurate alignment is required at that time. It should be noted that this needs to be done.

【0020】最初に図2に関連して説明すると、完成し
た従来の電力用MOS−FETは単一の半導体ウェーハ
18上に形成された多数(実際には数千)のユニットセ
ル16から成っていて、各素子上のユニットセル同士は
電気的に並列接続されている。かかるユニットセル16
は、N形またはN- 形のシリコン半導体材料から成りか
つ高不純物濃度のN+ 形基板24を介してオーム接触し
た共通の金属電極22を具備する共通のドレイン領域2
0を有している。
Referring first to FIG. 2, the completed conventional power MOS-FET consists of a large number (in practice thousands) of unit cells 16 formed on a single semiconductor wafer 18. Thus, the unit cells on each element are electrically connected in parallel. Such unit cell 16
Is, N-type or N - common drain region having a common metal electrode 22 made of the shape of the silicon semiconductor material and via the N + form a substrate 24 having a high impurity concentration and ohmic contact 2
It has 0.

【0021】ユニットセル16はまた、後述のごとき二
重拡散技術によって形成された個別のソース領域26お
よびベース領域28をも有している。基板表面29にお
いては、各ベース領域28はN形のソース領域26とド
レイン領域20との間にP形半導体材料の帯状部30と
して存在している。金属電極32は素子の大部分を被覆
しており、かつソース領域26およびベース領域28の
両方とオーム接触している。この場合、各ベース領域2
8との接触を容易にするため、半導体ウェーハの表面に
まで達するベース領域28の延長部34が形成されてい
る。かかる延長部34は短絡片と見なすことができるわ
けで、それは必然的に一定の表面区域を占めることにな
る。このように金属電極32は、共通のソース電極とし
てばかりでなく所要のソース・ベース間短絡部としても
役立つのである。
The unit cell 16 also has individual source regions 26 and base regions 28 formed by the double diffusion technique described below. On the substrate surface 29, each base region 28 is present as a strip 30 of P-type semiconductor material between the N-type source region 26 and the drain region 20. Metal electrode 32 covers most of the device and is in ohmic contact with both source region 26 and base region 28. In this case, each base area 2
An extension 34 of the base region 28 reaching the surface of the semiconductor wafer is formed to facilitate contact with the semiconductor wafer 8. Such an extension 34 can be regarded as a short piece, which necessarily occupies a certain surface area. Thus, the metal electrode 32 serves not only as a common source electrode but also as a required source-base short-circuit portion.

【0022】電界効果トランジスタのエンハンスメント
形動作を可能にするチャネルを作るため、ゲート絶縁層
38によって隔離された導電性のゲート電極36が少な
くともベース領域28を成すP形半導体材料の帯状部3
0の上に横方向に重なるように半導体ウェーハ18の表
面29上に配置されている。金属ゲート電極を具備した
MOS−FETも多いとは言え、製造上の都合から電力
用MOS−FETでは高濃度の不純物添加によって高い
導電率を有する多結晶質シリコン層をゲート電極として
使用するのが通例である。この場合にもMOS−FET
という名称は保存される。図2の断面図からは明らかで
ないが、ゲート電極材料の複数個のセグメント36は孔
のあいた単一の層で構成され、従って互いに電気的に接
続されている。
A strip 3 of P-type semiconductor material in which a conductive gate electrode 36 separated by a gate insulating layer 38 forms at least a base region 28 in order to create a channel which enables an enhancement-type operation of the field-effect transistor.
0 is arranged on the surface 29 of the semiconductor wafer 18 so as to overlap in the lateral direction. Although many MOS-FETs are provided with a metal gate electrode, in the case of a power MOS-FET, a polycrystalline silicon layer having a high conductivity due to addition of a high concentration of impurities is used as a gate electrode for the sake of manufacturing convenience. It is customary. Also in this case, MOS-FET
Is saved. Although not apparent from the cross-sectional view of FIG. 2, the plurality of segments 36 of gate electrode material are comprised of a single perforated layer and are therefore electrically connected to each other.

【0023】ゲート電極セグメント36の上面は、適当
な絶縁材(たとえば二酸化シリコン層40および窒化シ
リコン層42)によって保護されている。ゲート端子用
としてゲート接触窓44が形成され、かつこの窓を通し
てゲート電極材料(36)とオーム接触するように金属
被膜46が設置されている。完成した素子の上面は、ソ
ース・ベース用の金属被膜32とゲート用の金属被膜4
6との間の絶縁ギャップ48を除けば金属被膜でほぼ完
全に覆われている。
The top surface of gate electrode segment 36 is protected by a suitable insulating material (eg, silicon dioxide layer 40 and silicon nitride layer 42). A gate contact window 44 is formed for the gate terminal, and a metal coating 46 is placed through the window to make ohmic contact with the gate electrode material (36). The upper surface of the completed device has a metal film 32 for the source / base and a metal film 4 for the gate.
It is almost completely covered with a metal coating, except for the insulating gap 48 between it and 6.

【0024】多数のユニットセル16が形成されてい
て、その数は前述のごとく数千にも上る。ここでは特に
平面図を示さないが、各種の適当な配列が知られてい
る。たとえば、個々のセル16は密集した六角形パター
ン、正方形、または長方形のストリップを成すように配
列されることがある。数千のユニットセル16が存在す
るとは言っても、ゲート接触窓44はほんの僅かしか形
成されない。流れるゲート電流が比較的少ないため、互
いに接続されたゲート電極に対して極めて低い抵抗が要
求されることはない。
A large number of unit cells 16 are formed, and the number thereof is several thousands as described above. No particular plan view is shown here, but various suitable arrangements are known. For example, the individual cells 16 may be arranged in a dense hexagonal pattern, square, or rectangular strip. Even though there are thousands of unit cells 16, only a few gate contact windows 44 are formed. Since the gate current flowing is relatively small, extremely low resistance is not required for the gate electrodes connected to each other.

【0025】動作について述べれば、各ユニットセル1
6は通常では非導通状態にあって、比較的高い耐圧を有
している。ゲート端子用の金属被膜46を介してゲート
電極36に正の電圧を印加すると、ゲート絶縁層38を
介してベース領域28内に広がる電界が生じ、それによ
ってゲート電極36および絶縁層38の下方に位置する
表面29の直下に薄いN形の導電性チャネルが誘起され
る。公知の通り、ゲート電圧が高くなるほどかかる導電
性チャネルは厚くなり、従って流れる動作電流は多くな
る。電流はソース領域26とドレイン領域20との間の
表面29近くを水平に流れ、次いでドレイン領域20お
よび基板24中を垂直に流れて金属電極22に達する。
In terms of operation, each unit cell 1
6 is normally in a non-conductive state and has a relatively high breakdown voltage. When a positive voltage is applied to the gate electrode 36 via the metal film 46 for the gate terminal, an electric field spreading in the base region 28 via the gate insulating layer 38 is generated, whereby the electric field below the gate electrode 36 and the insulating layer 38 is generated. A thin N-type conductive channel is induced just below the located surface 29. As is known, the higher the gate voltage, the thicker the conductive channel, and therefore the higher the operating current that flows. Current flows horizontally near surface 29 between source region 26 and drain region 20 and then vertically through drain region 20 and substrate 24 to reach metal electrode 22.

【0026】次に図1および図2の両方に関連して説明
すると、典型的な従来の製造方法においては、所望の電
圧を支持するのに適した厚さおよび抵抗率を有するN/
+形エピタキシャルウェーハ18が先ず最初に用意さ
れる。詳しく述べれば、ウェーハ18は約15ミル
(0.38mm)の厚さおよび0.01Ω・cm程度の抵抗
率を持ったN+ 形のシリコン基板24を含んでいる。ま
た、ウェーハ18のN形不純物添加部分20は最終的に
電力用MOS−FETの共通ドレイン領域を成すもので
ある。
Referring now to both FIG. 1 and FIG. 2, in a typical conventional manufacturing method, N / having a thickness and resistivity suitable to support the desired voltage.
The N + type epitaxial wafer 18 is first prepared. Specifically, the wafer 18 includes an N + -type silicon substrate 24 having a thickness of about 15 mils (0.38 mm) and a resistivity of the order of 0.01 Ω · cm. The N-type impurity doped portion 20 of the wafer 18 finally forms the common drain region of the power MOS-FET.

【0027】ウェーハ18、更に詳しく言えばドレイン
領域20は主面29を有していて、その上に幾つかの層
が相次いで設置される。すなわち、先ず炉内において酸
素の存在下で加熱することによりドレイン領域20の表
面29上にゲート絶縁層(酸化物層)38が生成され
る。次に、導電率の高いゲート電極36が設置される
が、これはたとえば高濃度のリンを添加したたとえば
1.1ミクロンの多結晶質シリコン層から成り得る。
The wafer 18, and more particularly the drain region 20, has a major surface 29 on which several layers are deposited in succession. That is, first, by heating in the presence of oxygen in the furnace, the gate insulating layer (oxide layer) 38 is formed on the surface 29 of the drain region 20. Next, a highly conductive gate electrode 36 is deposited, which may comprise, for example, a 1.1 micron layer of polycrystalline silicon doped with a high concentration of phosphorus.

【0028】次に、多結晶質シリコン層36上に第2の
二酸化シリコン層40が生成される。場合によっては、
それに続いて窒化シリコン層42が設置される。ウェー
ハ上に一様な表面層が形成された後、ベース領域用P形
不純物拡散の位置を限定するために微細形状のホトレジ
ストマスク(図示せず)が設置され、そして適当なエッ
チング技術により上部の4つの層42,40,36およ
び38がドレイン領域20の表面29に達するまで除去
される。その後、P形のベース領域28を形成するた
め、適当なアクセプタ不純物をドレイン領域20内にた
とえば3ミクロンの深さまで拡散させることから成る第
1の拡散工程が実施される。また、かかるP形不純物拡
散と同時に臨時の酸化物層52がウェーハ表面上に生成
される。
Next, a second silicon dioxide layer 40 is formed on the polycrystalline silicon layer 36. In some cases,
Following that, a silicon nitride layer 42 is applied. After a uniform surface layer is formed on the wafer, a fine-shaped photoresist mask (not shown) is installed to limit the position of the P-type impurity diffusion for the base region, and the top surface is formed by a suitable etching technique. The four layers 42, 40, 36 and 38 are removed until they reach the surface 29 of the drain region 20. Thereafter, to form the P-type base region 28, a first diffusion step is performed which comprises diffusing an appropriate acceptor impurity into the drain region 20 to a depth of, for example, 3 microns. Further, at the same time as the P-type impurity diffusion, a temporary oxide layer 52 is formed on the wafer surface.

【0029】次に、このような従来の方法では、第2の
拡散に先立って酸化物層52の一部から成る拡散障壁が
形成される。そのためには、比較的精密な位置合せを必
要とする微細形状のホトレジストマスク(図示せず)の
使用により、第1の拡散工程に際して生成された酸化物
層52がベース領域の一部分上にのみ残存するようにす
ることが必要である。
Next, in such a conventional method, a diffusion barrier consisting of a portion of the oxide layer 52 is formed prior to the second diffusion. To that end, the use of a finely shaped photoresist mask (not shown) that requires relatively precise alignment causes the oxide layer 52 produced during the first diffusion step to remain on only a portion of the base region. It is necessary to do so.

【0030】ホトレジストマスクの除去後、適当なドナ
不純物をベース領域内に拡散させることから成る第2の
拡散工定が実施され、それによってN+ 形のソース領域
26が形成される。それと同時に、ゲート電極36の側
縁には酸化物リップ54が生成される。次に、ウェーハ
の表面全域にわたって二酸化シリコン層(図示せず)が
設けられ、そして接触区域を限定するための第3のマス
クが設置される。かかる第3のマスクを使用しながら、
P形ベース領域28の延長部34上の酸化物層52およ
びN+ 形ソース領域26上に生成されたばかりの二酸化
シリコン層がエッチングによって除去される。その際に
は層42および40も除去され、それによってゲート接
触窓44が形成される。
After removal of the photoresist mask, a second diffusion step consisting of diffusing the appropriate donor impurities into the base region is performed, thereby forming the N + -type source region 26. At the same time, an oxide lip 54 is formed on the side edge of the gate electrode 36. Next, a silicon dioxide layer (not shown) is provided over the surface of the wafer, and a third mask is applied to define the contact area. While using such a third mask,
The oxide layer 52 on the extension 34 of the P-type base region 28 and the silicon dioxide layer just formed on the N + -type source region 26 are removed by etching. In doing so, layers 42 and 40 are also removed, thereby forming gate contact window 44.

【0031】次に、ウェーハ上に金属(好ましくはアル
ミニウム)を蒸着させ、それから別のマスクを用いてエ
ッチングを施すことにより、ゲート端子46を取巻く絶
縁ギャップ48を除いてユニットセル16のほぼ全域を
覆う金属被膜32および46が設置される。このような
従来の構造に基づけば、ソース電極32がソース領域2
6とオーム接触すると同時に、延長部34を介してP形
のベース領域28ともオーム接触する。このようにし
て、寄生バイポーラトランジスタのターンオンを防止す
るためのソース・ベース間短絡部が形成されるわけであ
る。
Next, metal (preferably aluminum) is vapor-deposited on the wafer, and then etching is performed using another mask to cover almost the entire area of the unit cell 16 except the insulating gap 48 surrounding the gate terminal 46. Overlying metal coatings 32 and 46 are provided. Based on such a conventional structure, the source electrode 32 has the source region 2
6 and ohmic contact with the P-shaped base region 28 via the extension 34 at the same time. In this way, the source-base short-circuit portion for preventing the turn-on of the parasitic bipolar transistor is formed.

【0032】以上の説明からわかる通り、ソース領域と
ベース領域との間に一体形成された短絡部を有する電力
用MOS−FETの従来の製造方法においては、幾つか
のマスキング工程、位置合せおよびソース拡散障壁が要
求されるのである。
As can be seen from the above description, in the conventional manufacturing method of the power MOS-FET having the short-circuit portion integrally formed between the source region and the base region, several masking steps, alignment and source are performed. A diffusion barrier is required.

【0033】[0033]

【本発明の好ましい実施例の説明】残りの図3〜11に
は、本発明に基づく方法およびそれによって製造された
電力用MOS−FETが示されている。先ず図3につい
て説明すれば、一体化されたソース・ベース間短絡部を
有する自己整合性の二重拡散形MOS−FETを本発明
に従って製造するためには、先ず最初にN/N+ 形エピ
タキシャルウェーハ60が用意される。かかるウェーハ
60は高濃度の不純物を添加したN+ 形の基板62およ
びその上にエピタキシャル成長させた一導電形(たとえ
ばN形)のドレイン領域64から成り、かつ主面66を
有している。次に第1の絶縁層(またはゲート絶縁層)
68が形成されるが、これは炉内においてウェーハ60
を酸素の存在下で加熱することにより生成された単一の
二酸化シリコン層から成ることが好ましい。あるいはま
た、たとえば、上記のごとくして生成させた二酸化シリ
コン層とその上に窒化シリコン層を設置したもので第1
の絶縁層68を構成してもよい。その後、導電性のゲー
ト電極層70が設置される。これは、たとえば、1.1
ミクロンの多結晶質シリコン層に高濃度のリンを添加す
ることによって形成された導電率の高いN+ 形層で構成
し得る。このような構造の場合、ゲート電極は実際には
金属から成るわけではないが、電気的に見ればそれと同
等のものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION In the remaining FIGS. 3 to 11, a method according to the invention and a power MOS-FET manufactured thereby are shown. Referring first to FIG. 3, in order to fabricate a self-aligning double-diffused MOS-FET having an integrated source-base short, according to the present invention, first of all, an N / N + type epitaxial is used. A wafer 60 is prepared. Such a wafer 60 is composed of an N + type substrate 62 doped with a high concentration of impurities and a drain region 64 of one conductivity type (for example, N type) epitaxially grown thereon and has a main surface 66. Then the first insulating layer (or gate insulating layer)
68 is formed, which is the wafer 60 in the furnace.
Is preferably composed of a single silicon dioxide layer produced by heating in the presence of oxygen. Alternatively, for example, a silicon dioxide layer formed as described above and a silicon nitride layer formed on the silicon dioxide layer may be used.
The insulating layer 68 may be configured. Then, the conductive gate electrode layer 70 is provided. This is, for example, 1.1
It may consist of a highly conductive N + -type layer formed by adding a high concentration of phosphorus to a micron polycrystalline silicon layer. In the case of such a structure, the gate electrode is not actually made of metal, but is electrically equivalent to that.

【0034】次に、好ましくは単一の二酸化シリコン層
から成る第2の絶縁層72が多結晶質シリコン層70上
に形成される。この第2の絶縁層72は、図9に示され
るような完成後のゲート電極70と完成後のソース電極
102との間を良好に絶縁分離するために6000〜7
000オングストロームの厚さを有するのが通例であ
る。第2の絶縁層72の形成後、好ましくは単一の窒化
シリコン層あるいはたとえば単一の酸化アルミニウム層
から成る第3の絶縁層74が第2の絶縁層72上に設置
される。(第3の絶縁層74の果たす役割については後
述する。)これら4つの層68,70,72および74
は相次いで設置され、しかもウェーハ表面の全域にわた
って存在している。
Next, a second insulating layer 72, preferably a single silicon dioxide layer, is formed on the polycrystalline silicon layer 70. The second insulating layer 72 is formed from 6000 to 7 in order to insulate the gate electrode 70 after completion and the source electrode 102 after completion as shown in FIG.
It typically has a thickness of 000 angstroms. After formation of the second insulating layer 72, a third insulating layer 74, preferably a single silicon nitride layer or, for example, a single aluminum oxide layer, is deposited on the second insulating layer 72. (The role of the third insulating layer 74 will be described later.) These four layers 68, 70, 72 and 74.
Are placed one after another and are present over the entire wafer surface.

【0035】次に、通常のホトレジスト技術に従い、最
終的にソース領域およびベース領域を限定するのに役立
つ窓78を持った第1のマスク77が第3の絶縁層74
上に設置される。この第1のマスク77は比較的微細形
状のマスクであるが、正確な位置合せは不要である。な
ぜなら、これは最初のマスクである上、この時点に至る
までのウェーハはもっぱら一様な層のみから成っている
ためである。特に重要なことは、本発明の方法において
は第1のマスク78が唯一の微細形状マスクである点に
ある。なお、図3には第1のマスク77を設置した直後
のウェーハが示されている。
Next, in accordance with conventional photoresist techniques, a first mask 77 with windows 78 to help ultimately define the source and base regions is removed by a third insulating layer 74.
Installed on top. The first mask 77 is a relatively fine mask, but accurate alignment is not necessary. This is because this is the first mask and the wafers up to this point consist exclusively of uniform layers. Of particular importance is that the first mask 78 is the only fine featured mask in the method of the present invention. It should be noted that FIG. 3 shows the wafer immediately after the first mask 77 is installed.

【0036】次に図4を参照しながら好適な方法を説明
すれば、第3の絶縁層74、第2の絶縁層72、多結晶
質シリコン層(ゲート電極層)70および第1の絶縁層
68がエッチングにより相次いで除去される結果、第1
のマスク77の窓78によって限定される区域内に開口
80,82,84および86がそれぞれ形成される。こ
の場合、ゲート電極層70にはアンダーカットを施すこ
とが必要である。更に詳しく述べれば、第3の絶縁層7
4が単一の窒化シリコン層から成る場合、これはプラズ
マエッチングによって除去される。次いで、第2の絶縁
層72が単一の二酸化シリコン層から成る場合、これは
化学的エッチングによって除去される。次いで、多結晶
質シリコン層70がプラズマエッチングによって除去さ
れるが、この場合のエッチングは後述されるような理由
から多結晶質シリコン層70を横方向に沿って顕著に後
退させるのに十分な時間にわたって継続される。実際に
は、たとえば1.0ミクロン程度のアンダーカットを施
せば十分である。最後に、第1の絶縁層68が単一の二
酸化シリコン層68から成る場合、これは化学的エッチ
ングによって除去される。その後、ホトレジスト層(マ
スク)77を除去すれば、図4に示された状態のウェー
ハが得られる。
Next, referring to FIG. 4, a suitable method will be described. The third insulating layer 74, the second insulating layer 72, the polycrystalline silicon layer (gate electrode layer) 70, and the first insulating layer. As a result of the fact that 68 is successively removed by etching, the first
Openings 80, 82, 84 and 86 are formed in the areas defined by the windows 78 of the mask 77, respectively. In this case, the gate electrode layer 70 needs to be undercut. More specifically, the third insulating layer 7
If 4 consists of a single silicon nitride layer, this is removed by plasma etching. Then, if the second insulating layer 72 comprises a single silicon dioxide layer, it is removed by chemical etching. Next, the polycrystalline silicon layer 70 is removed by plasma etching, but the etching in this case is performed for a time sufficient to cause the polycrystalline silicon layer 70 to recede significantly along the lateral direction for the reason described below. Continued over. In practice, it is sufficient to undercut, for example, about 1.0 micron. Finally, if the first insulating layer 68 comprises a single silicon dioxide layer 68, this is removed by chemical etching. Then, if the photoresist layer (mask) 77 is removed, the wafer in the state shown in FIG. 4 is obtained.

【0037】次に図5を見ると、適当な清浄操作の後、
好ましくは第1の拡散工程によってトランジスタのベー
ス領域76がドレイン領域64内に導入される。更に詳
しく述べれば、反対導電形の領域を形成するのに適した
不純物が第1のマスク77により限定された開口80,
82,84および86を通してドレイン領域64内に拡
散させられる。図示の場合には、アクセプタ不純物を拡
散させることによってベース領域76用のP形半導体材
料が得られる。ベース領域76を形成するための第1の
拡散工程は、たとえば約3ミクロンの深さに達するまで
実施される。ベース領域76の横方向広がりは、第1の
マスク77によって限定された開口80,82,84お
よび86の寸法に部分的に依存すると共に、その他の工
程変数たとえば時間、温度および圧力にも依存する。な
お、ベース領域76は主面66内に終端する外周79を
有している。
Next, referring to FIG. 5, after a suitable cleaning operation,
The base region 76 of the transistor is introduced into the drain region 64, preferably by a first diffusion step. More specifically, the openings 80 defined by the first mask 77 are suitable impurities for forming the opposite conductivity type region,
Diffused into drain region 64 through 82, 84 and 86. In the case shown, the P-type semiconductor material for the base region 76 is obtained by diffusing the acceptor impurities. The first diffusion step to form the base region 76 is performed until a depth of about 3 microns is reached, for example. The lateral extent of the base region 76 depends in part on the dimensions of the openings 80, 82, 84 and 86 defined by the first mask 77 and also on other process variables such as time, temperature and pressure. .. The base region 76 has an outer periphery 79 that terminates in the main surface 66.

【0038】次に、位置合せを伴うマスキング工程を必
要とすることなく、好ましくは第2の拡散工程によって
トランジスタのソース領域88がベース領域76内に導
入される。更に詳しく述べれば、前記一導電形の拡散領
域を形成するのに適した不純物が同じ開口80,82,
84および86を通して導入される。図示の場合には、
ドナ不純物を拡散させることによって不純物濃度の高い
+ 形ソース領域88が形成される。かかる第2の拡散
工程は1.0ミクロン程度の深さに達するまで実施され
る。それによって形成されるソース領域88は第1の拡
散工程によって形成されたベース領域76の内部に完全
に包含されるわけで、前者の深さおよび横方向広がりは
後者の場合より小さい。その結果、主面66内において
は、ベース領域76はソース領域88(N+ 形)とドレ
イン領域64(N- 形)との間に反対導電形(P形)の
帯状部90として存在することになる。
Next, the source region 88 of the transistor is introduced into the base region 76, preferably by a second diffusion step, without the need for a masking step with alignment. More specifically, the same openings 80, 82 and the same impurities suitable for forming the one conductivity type diffusion region are formed.
It is introduced through 84 and 86. In the case shown,
By diffusing the donor impurity, an N + type source region 88 having a high impurity concentration is formed. The second diffusion step is performed until the depth reaches about 1.0 micron. The source region 88 thus formed is completely contained within the base region 76 formed by the first diffusion step, and the depth and lateral extension of the former are smaller than those of the latter. As a result, in the main surface 66, the base region 76 exists between the source region 88 (N + type ) and the drain region 64 (N − type ) as a strip 90 of the opposite conductivity type (P type). become.

【0039】更に、ソース領域88を形成するための第
2の拡散工程中には、ソース領域88の表面上に二酸化
シシリコン層92が生成され、また多結晶質シリコン層
70の側壁84上にも二酸化シリコン層92の延長部9
3が生成される。この段階におけるウェーハは図5に示
されたような状態にある。次に、図6に示されるごと
く、好ましくは反応性イオンエッチング、あるいはたと
えばイオンミリング(ion milling)によっ
てソース領域88の表面上の二酸化シリコン層92(図
5)が除去される。そのためには、シリコンに比べ二酸
化シリコンに対して高い選択率を持った平行ビーム94
が使用される。平行ビーム・イオンエッチング法の一例
に従えば、高周波電源によりウェーハを励振してエッチ
ング用イオンをウェーハ表面に対し垂直に振動させ、そ
れによって指向性効果を得るようにする。平行ビーム9
4による二酸化シリコン層92の除去に際しては、第3
の絶縁層74がMOS−FETの上面を保護するように
作用し、開口80の縁はシャドーマスクを成すことにな
る。平行ビーム94による二酸化シリコン層92の除去
の結果として、多結晶質シリコン層70の側壁84上の
二酸化シリコン層92が除去されることはない。
Further, during the second diffusion step to form the source region 88, a silicon dioxide layer 92 is formed on the surface of the source region 88 and also on the sidewalls 84 of the polycrystalline silicon layer 70. Extension 9 of silicon dioxide layer 92
3 is generated. The wafer at this stage is in the state shown in FIG. Next, as shown in FIG. 6, the silicon dioxide layer 92 (FIG. 5) on the surface of the source region 88 is removed, preferably by reactive ion etching or, for example, ion milling. To do so, a parallel beam 94 with a high selectivity for silicon dioxide over silicon is used.
Is used. According to an example of the parallel beam ion etching method, the wafer is excited by a high frequency power source to oscillate the etching ions perpendicularly to the wafer surface, thereby obtaining a directional effect. Parallel beam 9
When removing the silicon dioxide layer 92 by
Of the insulating layer 74 acts to protect the upper surface of the MOS-FET, and the edge of the opening 80 will form a shadow mask. As a result of the removal of silicon dioxide layer 92 by parallel beam 94, silicon dioxide layer 92 on sidewall 84 of polycrystalline silicon layer 70 is not removed.

【0040】次に、図7に示されるごとく、ゲート接触
窓を規定するための第2のマスク96が設置される。か
かるマスク96を使用しながら、(少なくとも窒化シリ
コンからなる場合には)第3の絶縁層74がプラズマエ
ッチングによって除去され、次いで第2の絶縁層72が
化学的エッチングによって除去される結果、ゲート電極
用の窓として開口98および100が形成される。その
後、第2のマスク96が除去され、そしてウェーハの清
浄操作が行われる。
Next, as shown in FIG. 7, a second mask 96 for defining the gate contact window is installed. Using such a mask 96, the third insulating layer 74 (if at least made of silicon nitride) is removed by plasma etching, and then the second insulating layer 72 is removed by chemical etching, resulting in a gate electrode. Openings 98 and 100 are formed as windows for. Thereafter, the second mask 96 is removed, and the wafer cleaning operation is performed.

【0041】次に、図8に示されるごとく、電極金属
(好ましくはアルミニウム)が好ましくは蒸着によって
素子上に設置され、次いでパターン形成を施すことによ
ってソース電極層(端子)102およびゲート電極層
(端子)103が形成される。本発明の好適な方法にお
いては、かかるパターン形成のために第3のマスクが必
要である。また、基板62の金属被覆によって共通ドレ
イン電極105が設置されるが、この場合にはパターン
形成は不要である。
Next, as shown in FIG. 8, an electrode metal (preferably aluminum) is placed on the device, preferably by vapor deposition, and then patterned to form the source electrode layer (terminal) 102 and the gate electrode layer (terminal). The terminal) 103 is formed. In the preferred method of the present invention, a third mask is required for such pattern formation. Further, the common drain electrode 105 is provided by the metal coating of the substrate 62, but in this case, pattern formation is unnecessary.

【0042】ソース領域88とベース領域76との間に
オーム短絡部を形成するため、素子全体を熱処理するこ
とによって図9に示されるようなマイクロアロイ生成が
実施される。更に詳しく述べれば、ソース領域88を完
全に貫通して部分的にベース領域76内まで伸びるマイ
クロアロイ・スパイク104が生成される。所望の結果
を得るためには、工程変数を正確に選定しなければなら
ないことは言うまでもない。なお、本発明の範囲の限定
ではなく例示を目的として述べれば、厚さが約0.7ミ
クロンより小さいN+ 形ソース領域88の場合、所望の
程度のマイクロアロイを生成させるためには窒素雰囲気
中において45℃で1時間の加熱を行えば十分である。
In order to form an ohmic short circuit between the source region 88 and the base region 76, the entire element is heat treated to produce a microalloy as shown in FIG. More specifically, a microalloy spike 104 is created that extends completely through the source region 88 and partially into the base region 76. It goes without saying that the process variables must be selected correctly to obtain the desired result. It should be noted that, for purposes of illustration and not limitation of the scope of the invention, for an N + type source region 88 having a thickness of less than about 0.7 microns, a nitrogen atmosphere is needed to produce the desired degree of microalloy. It is sufficient to carry out heating at 45 ° C. for 1 hour.

【0043】マイクロアロイ生成のメカニズムを述べれ
ば、ソース領域88およびベース領域76のシリコンが
ソース端子102のアルミニウム中に溶解し、その結果
としてマイクロアロイ・スパイク104が下方へ向って
生成されるのである。マイクロアロイ生成の程度は、幾
つかの変数を制御することによって変化させることがで
きる。かかる変数としては、たとえば、(1)ソース電
極(端子)102として使用される金属の種類(純粋な
アルミニウムまたは任意のアルミニウム−シリコン合
金)、(2)熱処理の温度および時間並びに雰囲気、
(3)基板の結晶配向および表面状態、そして(4)ソ
ースおよひびベース拡散の深さおよび濃度が挙げられ
る。
To describe the mechanism of microalloy formation, the silicon in the source region 88 and the base region 76 dissolves in the aluminum of the source terminal 102, resulting in the microalloy spike 104 being formed downwards. .. The degree of microalloy formation can be varied by controlling several variables. Examples of such variables include (1) the type of metal used for the source electrode (terminal) 102 (pure aluminum or any aluminum-silicon alloy), (2) the temperature and time of heat treatment, and the atmosphere.
(3) substrate crystallographic orientation and surface state, and (4) source and base diffusion depth and concentration.

【0044】このようなマイクロアロイ生成技術によれ
ば、図9からわかる通り、ソース領域88とベース領域
76との間に所要のオーム短絡部が形成されるから、従
来のMOS−FETにおいて必要とされてきた短絡片
(図2)が排除されることになる。その結果、それを形
成するためのマスキング工程が不要となるばかりでな
く、ユニットセルの寸法も削減されることになる。
According to such a micro-alloy generation technique, as can be seen from FIG. 9, a required ohmic short circuit portion is formed between the source region 88 and the base region 76, so that it is necessary in the conventional MOS-FET. The short-circuit piece (FIG. 2) that has been used will be eliminated. As a result, not only the masking step for forming it becomes unnecessary, but also the size of the unit cell is reduced.

【0045】本発明に従えばまた、公知の優先エッチン
グ技術を使用してV形溝を形成することにより電力用M
OS−FET中にソース・ベース間短絡部を形成するた
めの第2の方法も提供される。本発明に基づく第2の方
法においては、途中の段階までは図3〜6に関連して上
記に説明したごとくに加工が行われる。ただし、ウェー
ハ60は<100>の結晶配向を示すように選択され
る。
According to the present invention, the power M is also formed by forming a V-shaped groove using a known preferential etching technique.
A second method is also provided for forming a source-base short in the OS-FET. In the second method according to the present invention, the processing as described above with reference to FIGS. However, the wafer 60 is selected to exhibit a <100> crystallographic orientation.

【0046】前述の図6に続いて図10を参照しながら
説明すれば、ソース領域88およびベース領域76に優
先エッチングを施すことによってV形溝106が形成さ
れる。かかるV形溝106はソース領域88を完全に貫
通し、そしてその底部108は部分的にベース領域76
内まで伸びている。各種の優先エッチング剤が公知であ
るが、本発明の実施に際してはそれらの内の任意のもの
が使用できる。適当なエッチング剤の実例としては、水
酸化カリウムおよびイソプロパノールを約3:1の割合
で混合したものが挙げられる。この混合物は、約60℃
に保った場合、シリコンを毎時5ミクロンの速度で腐食
する。本発明の実施に際しては、その他の結晶配向依存
性エッチング剤を使用することもできる。たとえば、ア
プライド・フィジックス・レターズ(Applied
Physics Letters)第26巻195〜1
98頁(1975年)に収載されたドン・エル・ケンド
ール(Don L.Kendall) の論文「シリコン
中に極めて幅の狭い溝を形成するためのエッチング」中
には適当なエッチング剤が述べられている。
Referring to FIG. 10 following FIG. 6 described above, the V-shaped groove 106 is formed by preferentially etching the source region 88 and the base region 76. Such a V-shaped groove 106 completely penetrates the source region 88 and its bottom 108 is partially in the base region 76.
It extends to the inside. Various preferential etchants are known, but any of them can be used in the practice of the invention. An example of a suitable etchant is potassium hydroxide and isopropanol mixed in a ratio of about 3: 1. This mixture is about 60 ℃
If kept at, corrodes silicon at a rate of 5 microns per hour. Other crystal orientation dependent etchants may be used in the practice of the invention. For example, Applied Physics Letters (Applied)
Physics Letters) Volume 26 195-1
Appropriate etchants are described in Don L. Kendall's article "Etching to Form Extremely Narrow Grooves in Silicon", page 98 (1975). There is.

【0047】本発明に従えば、かかるエッチングのため
にマスキング工程は不要である。なぜなら、図6の平行
ビーム・イオンエッチング工程後においても、前述のご
とくに好ましくは窒化シリコンまたは二酸化シリコンか
ら成る複数の絶縁層が残りの区域を保護しているからで
ある。次に、本発明のかかるV形溝エッチング法に関連
しては図示されていないけれども、図7の場合と同様に
第2のマスク96が設置され、それによってゲート端子
の窓用の開口98および100が形成される。その後、
第2のマスク96は除去される。
According to the invention, no masking step is required for such etching. This is because, even after the parallel beam ion etching step of FIG. 6, a plurality of insulating layers, preferably silicon nitride or silicon dioxide as described above, protect the remaining areas. Then, although not shown in connection with such a V-groove etching method of the present invention, a second mask 96 is placed as in the case of FIG. 7, whereby a gate terminal window opening 98 and 100 is formed. afterwards,
The second mask 96 is removed.

【0048】最後に、図11に示されるごとく、金属被
膜が好ましくは蒸着によって素子上に設置される。次い
で図8に関連して前述したごとくにパターン形成を施す
ことによってソース電極層(端子)およびゲート電極層
(端子)が形成される。V形溝106が存在する結果、
ソース電極102はソース領域88およびベース領域7
6の両方にオーム接触するわけである。
Finally, as shown in FIG. 11, a metal coating is deposited on the device, preferably by vapor deposition. Then, the source electrode layer (terminal) and the gate electrode layer (terminal) are formed by performing pattern formation as described above with reference to FIG. As a result of the presence of the V-shaped groove 106,
The source electrode 102 has a source region 88 and a base region 7.
It makes ohmic contact with both 6's.

【0049】以上、本発明の自己整合技術について説明
したが、電力用MOS−FET中にソース・ベース間短
絡部を形成するための上記技術が図1および図2に関連
して記載された従来方法とほぼ同様なその他の方法に対
しても適用し得ることは言うまでもない。本明細書中に
特定の実施例を例示したが、それ以外にも様々な変形実
施例が可能であることは当業者にとって自明であろう。
たとえば、図9または図11の電力用MOS−FETの
ドレイン領域64内にベース領域76およびソース領域
88のそれぞれを上記のごとき拡散操作ではなくイオン
注入法によって導入すれば、図3の二酸化シリコン層6
8を図4に示されるごとくに除去した後、図5に示され
るごとくに二酸化シリコン層92を設置することが不要
となる。なぜなら、イオン注入法によれば二酸化シリコ
ン層68を貫通して適当な不純物をドレイン領域64内
に導入することができるからである。また、上記の電力
用MOS−FETのソース電極およびドレイン電極は上
記のごとき蒸着技術ではなくスパッタリング技術によっ
て設置することもできる。このように、本発明の精神お
よび範囲から逸脱しない限り、かかる変形実施例の全て
が前記特許請求の範囲によって包括されることを了解す
べきである。
The self-alignment technique of the present invention has been described above. The above technique for forming a source-base short circuit in a power MOS-FET has been described above with reference to FIGS. 1 and 2. It goes without saying that the method can be applied to other methods similar to the method. While particular embodiments have been illustrated herein, it will be apparent to those skilled in the art that various other modifications are possible.
For example, if the base region 76 and the source region 88 are introduced into the drain region 64 of the power MOS-FET of FIG. 9 or 11 by the ion implantation method instead of the diffusion operation as described above, the silicon dioxide layer of FIG. 6
After removing 8 as shown in FIG. 4, it becomes unnecessary to apply a silicon dioxide layer 92 as shown in FIG. This is because the ion implantation method can penetrate the silicon dioxide layer 68 and introduce appropriate impurities into the drain region 64. Further, the source electrode and the drain electrode of the power MOS-FET can be provided by the sputtering technique instead of the vapor deposition technique as described above. Thus, it is to be understood that all such variations are encompassed by the appended claims without departing from the spirit and scope of the invention.

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

【図1】ベース短絡片用の拡散障壁がまだ存在している
製造段階を示す従来の二重拡散形電力用MOS−FET
の断面図。
1 is a conventional double-diffused power MOS-FET showing a manufacturing stage in which a diffusion barrier for the base short piece still exists.
Sectional view of.

【図2】実質的に完成した従来の二重拡散形電力用MO
S−FETの断面図。
FIG. 2 Substantially completed conventional double diffused power MO
Sectional drawing of S-FET.

【図3】本発明に従って自己整合性の電力用MOS−F
ETセルを形成するために初期加工を施した後の半導体
ウェーハを示す断面図。
FIG. 3 is a self-aligned power MOS-F according to the present invention.
Sectional drawing which shows the semiconductor wafer after performing an initial process in order to form an ET cell.

【図4】引続いて上部4層をエッチングによって除去し
かつ第1のマスクを取除いた後におけるセルの状態を示
す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of the cell after the upper four layers are subsequently removed by etching and the first mask is removed.

【図5】ベース拡散およびソース拡散を施した後のウェ
ーハを示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a wafer after performing base diffusion and source diffusion.

【図6】ソース領域上に生成した酸化物層を平行ビーム
で除去したところを示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where an oxide layer formed on a source region is removed by a parallel beam.

【図7】第2のマスキング工程およびそれに続くエッチ
ングによってゲート電極を露出させたところを示す断面
図。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state where a gate electrode is exposed by a second masking step and subsequent etching.

【図8】第3のマスキング工程を用いて設置されたソー
ス端子およびゲート端子用の金属被膜を示す断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a metal film for a source terminal and a gate terminal, which is installed by using a third masking step.

【図9】本発明のマイクロアロイ生成技術によって一体
形成されたソース・ベース間短絡部を示す側断面図。
FIG. 9 is a side sectional view showing a source-base short-circuit portion integrally formed by the microalloy generation technique of the present invention.

【図10】本発明の別の実施態様に基づく優先エッチン
グによって形成されたV形溝を示す側断面図。
FIG. 10 is a side sectional view showing a V-shaped groove formed by preferential etching according to another embodiment of the present invention.

【図11】V形溝内に金属被膜を設置することによって
一体形成されたソース・ベース間短絡部を有するセルを
示す側断面図である。
FIG. 11 is a side sectional view showing a cell having a source-base short-circuit portion integrally formed by installing a metal coating in a V-shaped groove.

【符号の説明】 60 ウェーハ 62 基板 64 ドレイン領域 66 主面 68 ゲート絶縁層(第1の絶縁層) 70 ゲート電極層(多結晶質シリコン層) 72 第2の絶縁層 74 第3の絶縁層 76 第1の領域(ベース領域) 77 第1のマスク 78 第1のマスクの窓 79 第1の領域の外周 80 第3の絶縁層の開口 82 第2の絶縁層の開口 84 ゲート電極層の開口 86 第1の絶縁層の開口 88 第2の領域(ソース領域) 90 帯状部 92 二酸化シリコン層 93 延長部 94 平行ビーム 96 第2のマスク 98 第3の絶縁層の開口 100 第2の絶縁層の開口 102 ソース端子 103 ゲート端子 104 マイクロアロイ・スパイク 105 ドレイン端子 106 V形溝 108 底部[Explanation of Codes] 60 Wafer 62 Substrate 64 Drain Region 66 Main Surface 68 Gate Insulating Layer (First Insulating Layer) 70 Gate Electrode Layer (Polycrystalline Silicon Layer) 72 Second Insulating Layer 74 Third Insulating Layer 76 First region (base region) 77 First mask 78 First mask window 79 Outer periphery of first region 80 Opening of third insulating layer 82 Opening of second insulating layer 84 Opening of gate electrode layer 86 Opening of first insulating layer 88 Second region (source region) 90 Band 92 Silicon dioxide layer 93 Extension 94 Parallel beam 96 Second mask 98 Opening of third insulating layer 100 Opening of second insulating layer 102 Source Terminal 103 Gate Terminal 104 Micro Alloy Spike 105 Drain Terminal 106 V-Shaped Groove 108 Bottom

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)一導電形のドレイン領域を含みか
つ主面を有する半導体基板、(b)前記ドレイン領域に
対して電気的に接続されたドレイン端子、(c)前記ド
レイン領域内に形成されてベース領域を構成すると共
に、有限の横方向広がりを示しかつ前記主面内に終端す
る外周を有する反対導電形の第1の拡散領域、(d)前
記第1の拡散領域の内部に完全に包含されかつ前記第1
の拡散領域より小さい横方向広がりおよび深さを有する
ように形成されてソース領域を構成すると共に、前記主
面内に終端しかつ前記第1の拡散領域の前記外周の内側
に離隔して位置する外周を有していて、前記主面内にお
いて前記第1の拡散領域が該ソース領域と前記ドレイン
領域との間に前記反対導電形の帯状部として存在するよ
うにする前記一導電形の第2の拡散領域、(e)前記第
2の拡散領域に対して電気的に接続されたソース端子、
(f)少なくとも前記第1の拡散領域の前記帯状部を覆
うように前記主面上に配置されたゲート絶縁層、(g)
少なくとも前記第1の拡散領域の前記帯状部を横方向に
覆うように前記ゲート絶縁層上に配置された導電性のゲ
ート電極、(h)前記ゲート電極に対して電気的に接続
されたゲート端子、並びに(i)前記主面の下方に形成
された、前記第1の拡散領域と前記第2の拡散領域との
間のオーム短絡部を有し、 また更に、前記第2の拡散領域および前記第1の拡散領
域に優先エッチングを施すことによって形成されかつそ
の底部が部分的に前記第1の拡散領域内まで伸びるV形
溝を含み、前記ソース端子および前記オーム短絡部の両
方が、前記第2の拡散領域を覆うように前記V形溝内に
設置されて前記第2の拡散領域および前記第1の拡散領
域の両方とオーム接触する金属電極によって形成されて
いることを特徴とする二重拡散形電力用MOS−FE
T。
1. A semiconductor substrate including a drain region of one conductivity type and having a main surface, (b) a drain terminal electrically connected to the drain region, and (c) in the drain region. A first diffusion region of opposite conductivity type that is formed to form a base region and that has a finite lateral extent and that has an outer periphery that terminates in the major surface; and (d) inside the first diffusion region. Fully included and said first
Forming a source region having a lateral extent and depth smaller than that of the diffusion region, terminating in the main surface, and being spaced apart inside the outer periphery of the first diffusion region. A second one of the one conductivity type having an outer periphery, wherein the first diffusion region exists as the strip of the opposite conductivity type between the source region and the drain region in the main surface. Diffusion region, (e) a source terminal electrically connected to the second diffusion region,
(F) a gate insulating layer disposed on the main surface so as to cover at least the strip-shaped portion of the first diffusion region, (g)
A conductive gate electrode disposed on the gate insulating layer so as to laterally cover at least the strip portion of the first diffusion region, and (h) a gate terminal electrically connected to the gate electrode. And (i) an ohmic short-circuit portion formed below the main surface, between the first diffusion region and the second diffusion region, and further, the second diffusion region and the second diffusion region. A V-groove formed by preferentially etching the first diffusion region and having a bottom portion partially extending into the first diffusion region, wherein both the source terminal and the ohmic short are provided in the first diffusion region; A double electrode formed in the V-shaped groove so as to cover the second diffusion region and formed by a metal electrode in ohmic contact with both the second diffusion region and the first diffusion region. Diffusion type power MOS -FE
T.
【請求項2】 前記金属電極がアルミニウムから成る請
求項1記載の二重拡散形電力用MOS−FET。
2. The double diffused power MOS-FET according to claim 1, wherein the metal electrode is made of aluminum.
【請求項3】 単一の半導体基板上に形成されかつ互い
に電気的に並列接続された多数のユニットセルを含むよ
うな形式の二重拡散形電力用MOS−FETにおいて、
(a)一導電形の共通ドレイン領域を含みかつ主面を有
する半導体基板、(b)前記ドレイン領域に対して電気
的に接続された共通ドレイン端子、(c)前記ドレイン
領域内に形成されて前記ユニットセルのそれぞれに対応
したベース領域を構成すると共に、各々が有限の横方向
広がりを示しかつ前記主面内に終端する外周を有する反
対導電形の第1の拡散領域群、(d)対応する前記第1
の拡散領域の内部に完全に包含されかつ対応する前記第
1の拡散領域より小さい横方向広がりおよび深さを有す
るように形成されて前記ユニットセルのそれぞれに対応
したソース領域を構成すると共に、各々が前記主面内に
終端しかつ対応する前記第1の拡散領域の前記外周の内
側に離隔して位置する外周を有していて、前記主面内に
おいて対応する前記第1の拡散領域が対応する前記ソー
ス領域と前記ドレイン領域との間に前記反対導電形の帯
状部として存在するようにする前記一導電形の第2の拡
散領域群、(e)前記第2の拡散領域群に対して電気的
に接続された共通ソース端子、(f)少なくとも前記第
1の拡散領域群の前記帯状部を覆うように前記主面上に
配置されたゲート絶縁層、(g)少なくとも前記第1の
拡散領域群の前記帯状部を横方向に覆うように、前記ゲ
ート絶縁層上に配置された導電性の共通ゲート電極、
(h)前記共通ゲート電極に対して電気的に接続された
ゲート端子、並びに(i)前記主面の下方に形成され
た、各々の前記ユニットセルの前記第1の拡散領域と前
記第2の拡散領域との間のオーム短絡部を有し、 また更に、各々の前記第2の拡散領域および前記第1の
拡散領域に優先エッチングを施すことによって形成され
かつその底部が部分的に対応する前記第1の拡散領域内
まで伸びるV形溝を含み、前記共通ソース端子および前
記オーム短絡部の両者が、前記第2の拡散領域を覆うよ
うに前記V形溝内に設置されて前記第2の拡散領域およ
び前記第1の拡散領域の両方とオーム接触する金属電極
によって形成されていることを特徴とする二重拡散形電
力用MOS−FET。
3. A double diffused power MOS-FET of the type including a plurality of unit cells formed on a single semiconductor substrate and electrically connected in parallel to each other,
(A) a semiconductor substrate including a common drain region of one conductivity type and having a main surface, (b) a common drain terminal electrically connected to the drain region, (c) formed in the drain region A first diffusion region group of opposite conductivity type, which forms a base region corresponding to each of the unit cells, and which has a finite lateral expansion and has an outer periphery terminating in the main surface, (d) The first to do
Of the diffusion regions are formed to have a lateral extent and a depth smaller than that of the corresponding first diffusion region, the source region corresponding to each of the unit cells. Has an outer periphery that terminates in the main surface and is spaced apart inside the outer periphery of the corresponding first diffusion region, and the corresponding first diffusion region in the main face corresponds to A second diffusion region group of the one conductivity type, the second diffusion region group of the one conductivity type being present as a strip portion of the opposite conductivity type between the source region and the drain region, (e) with respect to the second diffusion region group, A common source terminal electrically connected, (f) a gate insulating layer arranged on the main surface so as to cover at least the strip of the first diffusion region group, (g) at least the first diffusion Area group above To cover Jo portion laterally, the common gate electrode of the arranged conductive to the gate insulating layer,
(H) a gate terminal electrically connected to the common gate electrode, and (i) the first diffusion region and the second diffusion region of each of the unit cells formed below the main surface. An ohmic short between the diffusion region and the second diffusion region and the first diffusion region, each of which is formed by preferential etching and the bottom of which is partially corresponding. A second V-groove extending into the first diffusion region, wherein both the common source terminal and the ohmic short are installed in the V-groove so as to cover the second diffusion region; A double diffusion type power MOS-FET, which is formed by a metal electrode in ohmic contact with both the diffusion region and the first diffusion region.
【請求項4】 前記金属電極がアルミニウムから成る請
求項3記載の二重拡散形電力用MOS−FET。
4. The double diffused power MOS-FET according to claim 3, wherein the metal electrode is made of aluminum.
【請求項5】 (A)一導電形のドレイン領域を含み、
主面を有し、かつ<100>の結晶配向を示すシリコン
半導体ウェーハ基板を用意し、(B)前記主面上に第1
の絶縁層、導電性のゲート電極層、第2の絶縁層および
第3の絶縁層を相次いで形成し、(C)最終的に少なく
とも1つのベース領域および少なくとも1つのソース領
域を限定するための窓を持った第1のマスクを前記第3
の絶縁層上に設置し、(D)少なくとも前記第3の絶縁
層、前記第2の絶縁層および前記ゲート電極層に相次い
でエッチングを施して前記第1のマスクの前記窓により
限定された区域内に開口を形成すると共に前記ゲート電
極層にはアンダーカットを施し、(E)前記第1のマス
クを除去し、(F)前記第1のマスクによって限定され
た前記開口を通して、反対導電形の領域を形成するのに
適した不純物を前記ドレイン領域内に導入することによ
り、前記第1のマスクによって限定された前記開口の寸
法に部分的に依存する横方向広がりを有するベース領域
を限定する前記反対導電形の第1の領域を形成し、
(G)やはり前記第1のマスクによって限定された前記
開口を通して、前記一導電形の領域を形成するのに適し
た不純物を前記ベース領域内に導入することにより、前
記ベース領域の内部に完全に包含されるようなソース領
域を構成し、そのため前記主面内において前記第1の領
域が前記ソース領域と前記ベース領域との間に前記反対
導電形の帯状部として存在するように前記一導電形の第
2の領域を形成し、(H)少なくとも前記ゲート電極層
を貫通する開口の側壁上に二酸化シリコン層を生成さ
せ、(I)前記ゲート電極層を貫通開口の側壁上の前記
二酸化シリコン層を除去することなく、前記第1のマス
クによって限定された前記第3の絶縁層の開口内にある
区域内において前記ソース領域の表面上の絶縁層を平行
ビームによって除去し、(J)前記第2の領域および前
記第1の領域に優先エッチングを施すことにより、前記
第2の領域を貫通しかつその底部が部分的に前記第1の
領域内まで伸びるようなV形溝を形成し、(K)前記ウ
ェーハの前記ソース領域の位置とは異なる部分上に少な
くとも1つのゲート接触区域を限定するための窓を持っ
た第2のマスクを設置し、(L)前記第3の絶縁層およ
び前記第2の絶縁層に相次いでエッチングを施すことに
より、前記第2のマスクの前記窓によって限定された区
域内に前記ゲート電極層にまで達する開口を形成し、
(M)前記第2のマスクを除去し、次いで(N)前記ウ
ェーハ上に電極金属を設置し、そして第3のマスクを用
いてパターン形成を施すことによりソース端子およびゲ
ート端子を形成し、それによって前記ソース端子が前記
V形溝内に伸びて前記第2の領域および前記第1の領域
の両方とオーム接触するようにした諸工程から成ること
を特徴とする二重拡散形電力用MOS−FETの製造方
法。
5. (A) A drain region of one conductivity type is included,
A silicon semiconductor wafer substrate having a main surface and exhibiting <100> crystal orientation is prepared, and (B) a first surface is provided on the main surface.
For sequentially forming an insulating layer, a conductive gate electrode layer, a second insulating layer and a third insulating layer, and (C) finally defining at least one base region and at least one source region. The first mask having a window is attached to the third mask.
(D) at least the third insulating layer, the second insulating layer and the gate electrode layer are successively etched to form an area defined by the window of the first mask. Forming an opening therein and undercutting the gate electrode layer, (E) removing the first mask, and (F) passing through the opening defined by the first mask and of opposite conductivity type. Introducing an impurity suitable for forming a region into the drain region to define a base region having a lateral extent partially dependent on the size of the opening defined by the first mask. Forming a first region of opposite conductivity type,
(G) By introducing an impurity suitable for forming the region of one conductivity type into the base region through the opening which is also limited by the first mask, the inside of the base region is completely removed. Forming a source region such that it is within said major surface so that said first region is present between said source region and said base region as said opposite conductivity type strip. Forming a second region of (H) forming a silicon dioxide layer on at least the sidewall of the opening penetrating the gate electrode layer, and (I) penetrating the gate electrode layer on the sidewall of the opening. Removing the insulating layer on the surface of the source region in the area within the opening of the third insulating layer defined by the first mask without removing , (J) A V-shape that penetrates the second region and has its bottom partly extending into the first region by preferentially etching the second region and the first region. Forming a groove and (K) installing a second mask having a window to define at least one gate contact area on a portion of the wafer different from the position of the source region; By sequentially etching the third insulating layer and the second insulating layer to form an opening reaching the gate electrode layer in the area defined by the window of the second mask,
(M) removing the second mask, then (N) depositing an electrode metal on the wafer, and patterning with the third mask to form source and gate terminals, which And the source terminal extends into the V-shaped groove to make ohmic contact with both the second region and the first region. Method of manufacturing FET.
【請求項6】 前記第3の絶縁層、前記第2の絶縁層お
よび前記ゲート電極層に相次いでエッチングを施す前記
工程に続いて前記第1の絶縁層がエッチングを施される
請求項5項記載の方法。
6. The first insulating layer is etched following the step of sequentially etching the third insulating layer, the second insulating layer and the gate electrode layer. The method described.
【請求項7】 前記ベース領域内に不純物を導入して第
2の領域を形成する前記工程に続いて前記ソース領域の
表面上に二酸化シリコン層が生成される請求項6項記載
の方法。
7. The method of claim 6, wherein a silicon dioxide layer is formed on the surface of the source region following the step of introducing impurities into the base region to form a second region.
【請求項8】 前記第1の絶縁層が単一の二酸化シリコ
ン層から成る請求項5記載の方法。
8. The method of claim 5, wherein the first insulating layer comprises a single silicon dioxide layer.
【請求項9】 前記第2の絶縁層が単一の二酸化シリコ
ン層から成る請求項5または8記載の方法。
9. The method of claim 5 or 8 wherein said second insulating layer comprises a single silicon dioxide layer.
【請求項10】 前記第3の絶縁層が単一の窒化シリコ
ン層から成る請求項5または8記載の方法。
10. The method according to claim 5, wherein the third insulating layer comprises a single silicon nitride layer.
【請求項11】 平行ビームによって絶縁層を除去する
前記工程が平行ビームを用いた反応性イオンエッチング
によって前記絶縁層を除去することから成る請求項5記
載の方法。
11. The method of claim 5, wherein the step of removing the insulating layer by a parallel beam comprises removing the insulating layer by reactive ion etching with a parallel beam.
【請求項12】 前記ドレイン領域内に不純物を導入し
て第1の領域を形成する前記工程および前記ベース領域
内に不純物を導入して第2の領域を形成する前記工程が
それぞれの不純物を拡散させることから成る請求項5記
載の方法。
12. The step of introducing an impurity into the drain region to form a first region and the step of introducing an impurity into the base region to form a second region diffuses the respective impurities. The method of claim 5, comprising:
【請求項13】 (a)一導電形のドレイン領域を含み
かつ主面を有する半導体基板、(b)前記ドレイン領域
に対して電気的に接続されたドレイン端子、(c)前記
ドレイン領域内に形成されてベース領域を構成すると共
に、有限の横方向広がりを示しかつ前記主面内に終端す
る外周を有する反対導電形の第1の領域、(d)前記第
1の領域の内部に完全に包含されかつ前記第1の領域よ
り小さい横方向広がりおよび深さを有するように形成さ
れてソース領域を構成すると共に、前記主面内に終端し
かつ前記第1の領域の前記外周の内側に離隔して位置す
る外周を有していて、前記主面内において前記第1の領
域が前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に前記反
対導電形の帯状部として存在するようにする前記一導電
形の第2の領域、(e)前記第1の領域の前記帯状部を
少なくとも横方向に覆うように前記主面上に配置された
導電性のゲート電極およびゲート絶縁層、並びに(f)
前記ゲート電極に対して電気的に接続されたゲート端子
の諸要素を含むような形式の二重拡散形電力用MOS−
FETのソース層とベース層との間に短絡部を形成する
方法において、(A)前記ソース領域を覆うように前記
基板上に電極金属を設置することによってソース端子を
形成し、次いで(B)前記基板を加熱することにより、
前記ソース端子から前記第2の領域を貫通して部分的に
前記第1の領域内まで伸びる少なくとも1つのマイクロ
アロイ・スパイクを生成させ、もって前記第1の領域と
前記第2の領域との間にオーム短絡部を形成することを
特徴とする方法。
13. A semiconductor substrate having (a) a drain region of one conductivity type and having a main surface, (b) a drain terminal electrically connected to the drain region, and (c) in the drain region. A first region of opposite conductivity type formed to form a base region and having a finite lateral extent and having an outer periphery terminating in said major surface; (d) completely within said first region. The source region is formed to have a lateral extent and a depth smaller than that of the first region, the source region being included and terminating in the major surface and being spaced apart from the outer periphery of the first region. The one conductivity type having an outer periphery located in the main surface such that the first region exists between the source region and the drain region as a strip of the opposite conductivity type. The second area of, ( e) a conductive gate electrode and a gate insulating layer arranged on the main surface so as to cover at least the band-shaped portion of the first region in the lateral direction, and (f)
Double diffused power MOS of the type including elements of the gate terminal electrically connected to the gate electrode
In a method of forming a short circuit between a source layer and a base layer of an FET, (A) forming a source terminal by placing an electrode metal on the substrate so as to cover the source region, and then (B). By heating the substrate,
Producing at least one microalloy spike extending from the source terminal through the second region and partially into the first region, such that between the first region and the second region A method of forming an ohmic short circuit portion on the substrate.
【請求項14】 前記半導体基板がシリコンから成りか
つ前記ソース端子がアルミニウムから成る請求項13記
載の方法。
14. The method of claim 13, wherein the semiconductor substrate comprises silicon and the source terminal comprises aluminum.
【請求項15】 (a)一導電形のドレイン領域を含
み、主面を有し、かつ<100>の結晶配向を示す半導
体基板、(b)前記ドレイン領域に対して電気的に接続
されたドレイン端子、(c)前記ドレイン領域内に形成
されてベース領域を構成すると共に、有限の横方向広が
りを示しかつ前記主面内に終端する外周を有する反対導
電形の第1の領域、(d)前記第1の領域の内部に完全
に包含されかつ前記第1の領域より小さい横方向広がり
および深さを有するように形成されてソース領域を構成
すると共に、前記主面内に終端しかつ前記第1の領域の
前記外周の内側に離隔して位置する外周を有していて、
前記主面内において前記第1の領域が前記ソース領域と
前記ドレイン領域との間に前記反対導電形の帯状部とし
て存在するようにする前記一導電形の第2の領域、
(e)前記第1の領域の前記帯状部を少なくとも横方向
覆うように前記主面上に配置された導電性のゲート電極
およびゲート絶縁層、並びに(f)前記ゲート電極に対
して電気的に接続されたゲート端子の諸要素を含むよう
な形式の二重拡散形電力用MOS−FETのソース層と
ベース層との間に短絡部を形成する方法において、
(A)前記第2の領域および前記第1の領域に優先エッ
チングを施すことにより、前記第2の領域を貫通しかつ
その底部が部分的に前記第1の領域内まで伸びるような
V形溝を形成し、次いで(B)前記基板上に電極金属を
設置し、そしてマスクを用いてパターン形成を施すこと
によりソース端子およびゲート端子を形成し、それによ
って前記ソース端子が前記V形溝内に伸びて前記第2の
領域および前記第1の領域の両方とオーム接触すること
を特徴とする方法。
15. (a) A semiconductor substrate including a drain region of one conductivity type, having a main surface, and exhibiting <100> crystal orientation, (b) electrically connected to the drain region. A drain terminal, (c) a first region of opposite conductivity type formed in the drain region to form a base region and having a finite lateral extent and having an outer periphery terminating in the major surface; ) Completely contained within said first region and formed to have a lateral extent and depth smaller than said first region to form a source region and terminate in said major surface and said Having a perimeter located separately inside the perimeter of the first region,
A second region of one conductivity type, wherein the first region exists as a strip of the opposite conductivity type between the source region and the drain region in the main surface;
(E) A conductive gate electrode and a gate insulating layer arranged on the main surface so as to cover at least the band-shaped portion of the first region in the lateral direction, and (f) electrically with respect to the gate electrode. In a method of forming a short circuit between a source layer and a base layer of a double diffused power MOS-FET of the type that includes connected gate terminal elements,
(A) A V-shaped groove that penetrates the second region and has its bottom partly extending into the first region by preferentially etching the second region and the first region. And then (B) depositing an electrode metal on the substrate and patterning with a mask to form a source terminal and a gate terminal, whereby the source terminal is placed in the V-shaped groove. A method comprising stretching to make ohmic contact with both the second region and the first region.
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