JPH07193238A - 平面型絶縁ゲート電界効果トランジスタの製法 - Google Patents

平面型絶縁ゲート電界効果トランジスタの製法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 充分高いキャリア移動度を有する平面型絶縁
ゲート電界効果トランジスタを得る。 【構成】 半導体基体の第1の主面側に突部を形成する
工程と、この突部の両側部にゲート部を形成する工程
と、この突部および上記両ゲート部を埋め込んで半導体
基体上に全面的に絶縁層を形成する工程と、半導体基体
をの第2の主面側から上記突部を埋め込む絶縁層に達す
る位置まで削除する工程とを採って目的とする平面型絶
縁ゲート電界効果トランジスタを作製する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平面型絶縁ゲート電界
効果トランジスタの製法、特に半導体層のチャネル形成
部に対のゲート部が対向して配置されるいわゆるXMO
Sトランジスタの製法に係わる。
【0002】
【従来の技術】図15にXMOSトランジスタの基本的
構成を示すように、XMOSトランジスタは、チャネル
形成部となる低不純物濃度すなわちp- 型もしくはn-
型、あるいは真性i型の半導体層1を挟んでその上下に
それぞれゲート絶縁層2を介して第1および第2のゲー
ト電極3G1 および3G2 が被着形成されたゲート部が
対向配置されて成る。そして、半導体層1の上述の対の
ゲート部の配置部を挟んでその両側にn型またはp型の
不純物の例えばイオン注入によるソースおよびドレイン
領域4が形成された構成を有する。
【0003】この構造によるトランジスタは、パンチス
ルーが生じないとか、スイッチング特性が良いとか、チ
ャネル領域に不純物を導入しなくても特性の制御が可能
であ理、各ゲート電極3G1 およびG2 に対して独立に
制御電圧を与えられるので、制御上の自由度が大である
という特徴を持つ。
【0004】このXMOSトランジスタにおける上述の
半導体層1は例えばその一部が単結晶基板等に接触する
ようになされ、これより面方向に固相エピタキシャル成
長を行う方法などによって形成されるものであることか
ら、充分に結晶性に優れた半導体層1が形成されず、こ
のため現状では充分に高いキャリア移動度を有するトラ
ンジスタが実現されていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の平面
型絶縁ゲート電界効果トランジスタ、特に対のゲート部
がチャネル形成部を挟んで配置された構成を有するXM
OSトランジスタにおいて、充分高いキャリア移動度を
有し、よりスイッチング特性、周波数特性にすぐれた平
面型絶縁ゲート電界効果トランジスタを得ることができ
るようにする。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の本発明は、半導体
基体の第1の主面側に突部を形成する工程と、この突部
の両側部にゲート部を形成する工程と、この突部および
上記両ゲート部を埋め込んで半導体基体上に全面的に絶
縁層を形成する工程と、半導体基体をの第2の主面側か
ら上記突部を埋め込む絶縁層に達する位置まで削除する
工程とを採って目的とする平面型絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタを作製する。
【0007】第2の本発明は、上述の方法において上記
ゲート部の形成工程前に、マスク部を形成してソースお
よびドレイン領域を形成する工程を採って目的とする平
面型絶縁ゲート電界効果トランジスタを得る。
【0008】第3の本発明は、上述の方法において上記
ゲート部の形成工程後に、ソースおよびドレイン領域を
形成する工程を採って目的とする平面型絶縁ゲート電界
効果トランジスタを得る。
【0009】
【作用】上述の本発明製法によれば、半導体基体自体に
よってトランジスタを形成する半導体層が形成されるこ
とになるので、結晶性にすぐれたしたがってキャリアの
移動度の高い目的とする平面型絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタを形成できる。
【0010】また、上述の本発明によれば、対のゲート
が同時に形成されるので、両者の位置合わせが正確にな
される。
【0011】更に、対のゲートがソースおよびドレイン
領域と同一面側に形成されるので、これらに対する配線
層の配置の自由度が大となり、配線導出も容易となるな
ど集積回路化に極めて有利となる。
【0012】
【実施例】図面を参照して、本発明製法の実施例を説明
する。本発明においては、図1に示すように、例えばS
i単結晶基板よりなる半導体基体11を用意する。そし
て、この基体11の第1の主面側に所要の長さLを有す
る例えば長方形パターンの突部12を形成する工程を採
る。この突部12の形成は、基体11上にこのパターン
にエッチングレイジストをフォトリソグラフィ等によっ
て形成し、RIE(反応性エッチング)等のドライエッ
チングあるいは化学的エッチングを行って突部12の周
囲を所要の深さにエッチングすることによって形成でき
る。
【0013】次に、この突部12の両側部にゲート部を
形成する工程を採る。このため、先ず図2に示すよう
に、基体11の突部12が形成された側の表面、特に突
部12の表面を覆って最終的にゲート絶縁層を構成する
絶縁層13を基体11の表面熱酸化等によって形成す
る。そして、この絶縁層13を介して基体11上に全面
的にフォトレジスト14を塗布する。
【0014】そして、図3に示すように、フォトレジス
ト14に対してパターン露光および現像を行って、突部
12の長さL方向の両端上にそれぞれ開口14W1 およ
び14W2 を穿設する。このフォトレジスト14をマス
クにその開口14W1 および14W2 を通じてn型また
はp型の不純物のイオン注入を行ってソースないしはド
レイン領域15をそれぞれ形成する。
【0015】その後、図4に示すように、フォトレジス
ト14を除去する。この場合、両領域15の間隔Lcは
最終的に得るトランジスタのチャネル長に対応して選定
される。
【0016】次に、図5に示すように、この突部12を
埋め込んで全面的に最終的にゲート電極を構成する導電
層16を例えば不純物がドープされた低比抵抗の多結晶
SiをCVD(化学的気相成長)して形成する。
【0017】図6に示すように、導電層16を突部12
の上面に対して垂直方向にエッチング性を示す異方性エ
ッチングによるいわゆるエッチバックを行って突部12
の外周部に四角環状のパターンに導電層16を残して他
部をエッチング除去する。
【0018】図7にその平面図を示すように、基体11
上にレジスト17を被着形成する。このレジスト17
は、例えばフォトレジストよりなり所定のパターン露光
および現像を行って、四角環状パターンの導電層16の
ソースないしはドレイン領域15間に位置する部分を覆
ってその両側に第1および第2の開口17W1 および1
7W2 が形成されたパターンとする。
【0019】このレジスト17をエッチングマスクとし
て導電層16に対して開口17W1および17W2 を通
じてエッチングをなし、突部12のソースないしはドレ
イン領域15の形成部間の両側面にそれぞれ絶縁層13
を介して残された導電層16によるゲート電極16G1
および16G2 を形成する。その後、図8にその一部を
断面とした平面図を示すように、レジスト17の除去を
行う。図9および図10はそれぞれ図8のA−A線上お
よびB−B線上の断面図を示す。
【0020】このようにして形成されたゲート電極16
1 および16G2 は、その各縁部がソースないしはド
レイン領域15の互いに対向する縁部と一致することが
望ましいが、上述の方法による場合、エッチングマスク
のレジスト17の開口17W 1 および17W2 に位置ず
れが生じて上述した各縁部が一致せずにいわゆるオフセ
ットするおそれがあるときは、レジスト17をマスクと
して再び不純物のイオン注入を先に行ったイオン注入の
エネルギーに比し低い打ち込みエネルギーによるイオン
注入を行って少なくともソースないしはドレイン領域1
5とゲート電極16G1 および16G2 とに間隙が生じ
ることのないようにすることができる。
【0021】また、或る場合は、上述した図3の工程に
おけるソースないしはドレイン領域15の形成を省略し
て、図7のレジスト17の開口17W1 および17W2
を通じてイオン注入を行うことによって多結晶Siによ
る導電層16を通じてソースないしはドレイン領域15
を形成することもできる。あるいは、ゲート電極16G
1 および16G2 の形成後に、すなわち開口17W1
よび17W2 において導電層16が除去された状態でイ
オン注入を行ってソースないしはドレイン領域15を形
成することもできる。
【0022】その後、図11に示すように、両ゲート電
極16G1 および16G2 を有するゲート部を埋め込ん
で半導体基体11上に全面的に例えばTEOS(テトラ
・エチル・オルソシリケート)等の絶縁層20を形成す
る工程を採り、更に例えばこれの上に基体21例えばS
i等の半導体基体を貼り合わせる。
【0023】そして、図12に示すように、図11にお
いて直線aで示す位置まで半導体基体11をその裏面か
らすなわち第2の主面側から例えば化学的機械的研磨に
よる平面研磨を行って突部12すなわち初期の単結晶半
導体基体11の一部をチャネル形成部の半導体層32と
して残して他部を除去する。
【0024】図13に示すように、半導体層32の外部
に露呈した面にSiO2 等の絶縁層22をCVD法、熱
酸化等によって形成する。このようにすると、図14に
その平面図を示すように、半導体層32の両端にソース
ないしはドレイン領域15が形成され、これら領域15
間の半導体層32をチャネル形成部としてその両外側に
それぞれゲート絶縁層13を介して第1および第2のゲ
ート電極16G1 および16G2 が形成された対のゲー
ト部を有する目的とする平面型絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタが構成される。
【0025】上述したように本発明方法によれば、初期
の半導体基体11、すなわち単結晶による半導体層32
によって平面型絶縁ゲート電界効果トランジスタが形成
されるので、キャリアの移動度が大で特性にすぐれた目
的とする平面型絶縁ゲート電界効果トランジスタすなわ
ちXMOSを得ることができる。
【0026】
【発明の効果】上述の本発明製法によれば、半導体基体
自体によってトランジスタを形成する半導体層が形成さ
れることになるので、結晶性にすぐれたしたがってキャ
リアの移動度の高い目的とする平面型絶縁ゲート電界効
果トランジスタを形成できる。
【0027】また、上述の本発明によれば、対のゲート
が同時に形成されるので、両者の位置合わせが正確にな
される。
【0028】更に、対のゲートがソースおよびドレイン
領域と同一面側に形成されるので、これらに対する配線
層の配置の自由度が大となり、配線導出も容易となるな
ど集積回路化に極めて有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明製法の一例の一工程の断面図である。
【図2】本発明製法の一例の一工程の断面図である。
【図3】本発明製法の一例の一工程の断面図である。
【図4】本発明製法の一例の一工程の断面図である。
【図5】本発明製法の一例の一工程の断面図である。
【図6】本発明製法の一例の一工程の断面図である。
【図7】本発明製法の一例の一工程の平面図である。
【図8】本発明製法の一例の一工程の平面図である。
【図9】図8のA−A線上の断面図である。
【図10】図8のB−B線上の断面図である。
【図11】本発明製法の一例の一工程の断面図である。
【図12】本発明製法の一例の一工程の断面図である。
【図13】本発明製法の一例の一工程の断面図である。
【図14】本発明製法の一例の一工程の平面図である。
【図15】XMOSの基本的構成を示す概略断面図であ
る。
【符号の説明】
11 半導体基体 12 突部 13 ゲート絶縁層 15 ソースないしはドレイン領域 16G1 第1のゲート電極 16G2 第2のゲート電極 20 絶縁層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基体の第1の主面側に突部を形成
    する工程と、 該突部の両側部にゲート部を形成する工程と、 該突部および上記両ゲート部を埋め込んで上記半導体基
    体上に全面的に絶縁層を形成する工程と、 上記半導体基体をの第2の主面側から上記突部を埋め込
    む絶縁層に達する位置まで削除する工程とを採ることを
    特徴とする平面型絶縁ゲート電界効果トランジスタの製
    法。
  2. 【請求項2】 上記ゲート部の形成工程前に、マスク部
    を形成してソースおよびドレイン領域を形成する工程を
    採ることを特徴とする請求項1に記載の平面型絶縁ゲー
    ト電界効果トランジスタの製法。
  3. 【請求項3】 上記ゲート部の形成工程後に、ソースお
    よびドレイン領域を形成する工程を採ることを特徴とす
    る請求項1に記載の平面型絶縁ゲート電界効果トランジ
    スタの製法。
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