JPH0654811B2 - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタの製造方法

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JPH0654811B2
JPH0654811B2 JP59039253A JP3925384A JPH0654811B2 JP H0654811 B2 JPH0654811 B2 JP H0654811B2 JP 59039253 A JP59039253 A JP 59039253A JP 3925384 A JP3925384 A JP 3925384A JP H0654811 B2 JPH0654811 B2 JP H0654811B2
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博記 長崎
彰夫 嶋野
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松下電子工業株式会社
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体基板表面に対して垂直方面に電流を通じ
る電界効果トランジスタの製造方法に関形シリコン層3
に接触して設けられたソース電極、8はn形シリコン基
板1に接触して設けられたドレイン電極である。以上の
ように構成された従来のv溝形NチャンネルMOSFE
Tの製造工程について説明する。
まずn形シリコン基板1に不純物拡散もしくはエピタキ
シャル成長により、第1図aに示すようにp形シリコン
層2とn形シリコン層3を形成する。次に第1図bのよ
うにn形シリコン層3側よりn形シリコン基板1に到達
するv字形の溝を形成する。次にこのシリコン基板を酸
化し第1図cに示すようにシリコン酸化膜4を形成し更
にシリコン酸化膜4上に多結晶シリコン膜を形成したの
ち、多結晶シリコン膜5に不純物を拡散し低抵抗多結晶
シリコン膜6とする。その後、第1図eのように、v溝
部だけ残して他の低抵抗多結晶シリコン膜6をエッチン
グした後、第1図fのようにシリコン酸化膜4のまどあ
けを行う。この時、裏面のシリコン酸化膜4も同時に除
去される。最後に第1図gのようにソース電極7とドレ
イン電極8とを形成し、v溝形シリコンゲートMOSF
ETを完成する。
しかしながら上記のような方法ではn形シリコン基板1
とドレイン電極8とのオーミック接触が完全にとれず、
その接触抵抗が大きくなるためMOSFETが導通時の
ドレイン−ソース間抵抗(以下オン低抗と呼ぶ。)が増
大するという欠点を有していた。このためドレイン電極
における接触抵抗を低下させ、その結果オン抵抗を抵減
する電界効果トランジスタの製造方法の開発が望まれて
いた。
発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、オン抵抗を低減することので
きる電界効果トランジスタの製造方法を提供するもので
ある。
発明の構成 この目的を達成するために本発明の電界効果トランジス
タの製造方法は、半導体基板を酸化し酸化膜の上に半導
体膜を付着させ、片面の半導体膜と酸化膜を順次除去
し、露出した半導体基板と他面の半導体膜に同時に不純
物を拡散させた後、各電極を形成することから構成され
ている。この溝成によって半導体膜の電気抵抗を低下さ
せると同時にドレイン電極側の半導体基板表面に高濃度
不純物拡散層を形成しオーミック接触が容易に形成され
るようになる。従って、半導体基板とドレイン電極との
接触抵抗が低下し、MOSFETのオン抵抗が低減され
ることとなる。
実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。第2図は本発明の一実施例における電界効果ト
ランジスタの製造方法としてv溝形シリコンゲートNチ
ャンネルMOSFETの製造工程を示すものである。第
2図において、1はn形シリコン基板、2はp形シリコ
ン層、3はn形シリコン層、4はシリコン酸化膜、5は
多結晶シリコン膜、6は低抵抗多結晶シリコン膜、7は
ソース電極、8はドレイン電極で、以上は第1図の構成
と同じものであり、9はn形シリコン基板1に不純物を
拡散して形成された高濃度n形拡散層である。
以上のように構成されたv溝形NチャンネルMOSFE
Tの製造工程について以下に説明する。
まず面方位(100)比抵抗10mΩcmのn形シリコン
基板に比抵抗1Ωcm、厚さ10μmのn形エピタキシャ
ル層を成長させ、これに硼素および砒素をイオン注入・
拡散して第2図aに示すようにp形シリコン層2とn形
シリコン層3を形成し更にn形シリコン層3の上にシリ
コン酸化膜4を形成する。次に結晶軸(110)に平行
な矩形にシリコン酸化膜4を開孔し、飽和アンモニア水
を用いてシリコンを異方性エッチングし第1図bのよう
なシリコン基板1にまで到達するv字形溝を形成した。
その後シリコン基板を熱酸化してv溝部に酸化膜4を生
成させ、続けて減圧CVD法により多結晶シリコン膜5
を成長させた。この時第2図cのようにv字形溝と反対
の面にも酸化膜4と多結晶シリコン膜5が成長する。次
にシリコン基板のv字形溝を有する面をフォトレジスト
で覆い、シリコン基板裏面の多結晶シリコン膜5および
シリコン酸化膜4を除去した後フォトレジストを除去し
た。その後フォスフィン(PH)ガスと酸素ガスを流
した拡散炉の中で多結晶シリコン層5とシリコン基板裏
面にリンを不純物として導入した。これにより第2図e
のように数オームのシート抵抗を有する多結晶シリコン
膜6と高濃度n形拡散層9が形成される。次にv溝部分
以外の多結晶シリコン膜6をエッチング除去し、ソース
端子取り出し部のシリコン酸化膜4を開孔した。最後に
ソース電極7をアルミニウムで形成し、裏面のリン拡散
層9にクロム−ニッケルを付着させてドレイン電極8を
形成し第2図gに示すv溝形シリコンゲートNチャンネ
ルMOSFETを完成させた。
以下、本発明の製造方法により製作されたv溝形MOS
FETと、第1図に示した従来の製造方法により製作さ
れたv溝形MOSFETのドレイン静特性について説明
する。
従来方法で製作されたFETのドレイン静特性には第3
図のようにドレイン電圧の低い領域で凹形非線形のドレ
イン電流−電圧特性が見られるが、この原因はシリコン
基板(不純物濃度2×1018cm-3)とドレイン電極であ
るクロムとの接触がオーミック接触とならず整流性を有
するためである。本発明による製造方法で製作されたF
ETではリン拡散層(不純物濃度1×1019cm-3)とク
ロムのオーミック接触が容易に形成されるため、第4図
に示すようにゲート・ソース間電圧が高いときのドレイ
ン電流−電圧特性はほぼ直線となる。ゲート・ソース間
電圧10V、ドレイン電流1Aのときのオン抵抗は従来
例では0.25Ωであったのに対し、本発明による製造方法
で製作されたFETでは0.15Ωであり大幅なオン抵抗の
低減が見られた。
以上のように本実施例によれば、ゲート酸化膜と多結晶
シリコン膜を形成したのち、ドレイン電極側の多結晶シ
リコン膜と酸化膜を除去し、多結晶シリコン膜にリンを
拡散させると同時にドレイン電極側のシリコン基板にも
リンを拡散させることにより、ドレイン電極との接触抵
抗を下げてMOSFETのオン抵抗を低くすることがで
きる。
以下、本発明の他の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。第5図は本発明の他の実施例における電界
効果トランジスタの製造方法として二重拡散形シリコン
ゲートNチャンネルMOSFETの製造工程を示すもの
である。第5図において1はn形シリコン基板、2はp
形シリコン層、3はn形シリコン層、4はシリコン酸化
膜、5は多結晶シリコン膜、6は低抵抗多結晶シリコン
膜、7はソース電極、8はドレイン電極、9は高濃度n
形拡散層であり、以上第2図の構成と同じものである。
以上のように構成された二重拡散形シリコンゲートNチ
ャンネルMOSFETの製造工程について以下に説明す
る。用いたシリコン基板1は第1の実施例同様面方位
(100)比抵抗10mΩcmのn形シリコン基板に比抵
抗1Ωcm、厚さ10μmのn形エピタキシャル層を成長
させたものである。これをまず熱酸化して1000Åの
シリコン酸化膜4を形成し更に減圧CVD法により多結
晶シリコン膜5を成長させた。この時第5図aのように
シリコン基板1の両面にシリコン酸化膜4と多結晶シリ
コン膜が成長するため、エピタキシャル層側の面をフォ
トレジストで覆い反対側の多結晶シリコン膜5およびシ
リコン酸化膜4を除去した後フォトレジストを除去し
た。次にフォスフィン(PH)ガスと酸素ガスを流し
た拡散炉の中で多結晶シリコン層5とシリコン基板裏面
に同時にリンを不純物として導入した。これにより第5
図cに示すように数オームのシート抵抗を有する低抵抗
多結晶シリコン膜6と高濃度n形拡散層9が形成され
る。次に第5図dのように低抵抗多結晶シリコン膜6と
シリコン酸化膜4をゲート形状にパターニングし、多結
晶シリコン膜6をマスクにして硼素および砒素を連続し
てイオン注入した。その後不純物拡散・酸化してシリコ
ン酸化膜4を表面に得ると共に、硼素と砒素のシリコン
中における拡散速度の違いからp形シリコン層2とn形
シリコン層3が形成され第5図eに示すようになる。最
後にソース端子取り出し部のシリコン酸化膜4を開孔し
アルミニウムでソース電極7を形成し、裏面のリン拡散
層9にはクロム−ニッケルを付着させてドレイン電極8
とし、第5図fに示す二重拡散形シリコンゲートNチャ
ンネルMOSFETを完成させた。
以上のように製作された二重拡散形MOSFETにおい
ても、第1の実施例同様の効果が見られ、ドレイン電極
側にリンを拡散させない従来の製造方法で製作されたM
OSFETに比べ、40%近いオン抵抗の低減が実現さ
れた。
以上のように本実施例によれば、ゲート酸化膜と多結晶
シリコン膜を形成したのちドレイン電極側の多結晶シリ
コン膜と酸化膜を除去し、多結晶シリコン膜とドレイン
電極側シリコン基板に同時にリンを拡散させることによ
り、ドレイン電極とシリコン基板との接触抵抗を下げM
OSFETのオン抵抗を低くすることができる。
なお、本実施例ではシリコン基板裏面をドレイン電極と
したが、シリコン基板裏面がソース電極となる構造でも
本発明の効果は十分に発揮される。
発明の効果 以上のように本発明は、半導体基板を酸化し、その上に
半導体膜を付着させ、片面の半導体膜と酸化膜を除去し
たのち、露出した半導体基板面と他面の半導体膜に同時
に不純物を拡散させ、半導体膜をゲート電極とし、半導
体基板面に電極を形成することにより、この電極におけ
る接触抵抗の低減をはかりMOSFETのオン抵抗を低
下させることができ、その実用的効果は大なるものがあ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜gは従来のv溝形NチャンネルMOSFET
の製造工程断面図、第2図a〜gは本発明の一実施例に
おけるv溝形NチャンネルMOSFETの製造工程断面
図、第3図は従来のv溝形NチャンネルMOSFETの
ドレイン静特性図、第4図は本発明のv溝形Nチャンネ
ルMOSFETのドレイン静特性図、第5図a〜fは本
発明の他の実施例における二重拡散形NチャンネルMO
SFETの製造工程である。 1……n形シリコン基板、2……p形シリコン層、3…
…n形シリコン層、4……シリコン酸化膜、5……多結
晶シリコン膜、6……リンを含む多結晶シリコン膜、7
……ソース電極、8……ドレイン電極、9……高濃度リ
ン拡散層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板の両面を酸化する工程と、前記
    半導体基板に生成した酸化膜の上に半導体膜を付着させ
    る工程と、前記半導体基板の一方の主面の前記半導体膜
    および前記酸化膜を除去する工程と、前記一方の主面の
    前記半導体基板と、他方の主面の前記半導体膜に同時に
    不純物を拡散させる工程と、前記一方の主面の前記半導
    体基板表面に導体膜を付着させる工程を備えたことを特
    徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】半導体基板がn形シリコン基板であり、半
    導体膜が多結晶シリコン膜であり、不純物がリンである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電界効果
    トランジスタの製造方法。
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