JPH09232333A - 接合型電界効果トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

接合型電界効果トランジスタ及びその製造方法

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JPH09232333A
JPH09232333A JP4138796A JP4138796A JPH09232333A JP H09232333 A JPH09232333 A JP H09232333A JP 4138796 A JP4138796 A JP 4138796A JP 4138796 A JP4138796 A JP 4138796A JP H09232333 A JPH09232333 A JP H09232333A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】飽和ドレイン電流のばらつきの少ないJ−FE
T及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】N型半導体領域2の表面部にループ状にP
型領域3を設けてゲート領域とする。チャネル領域9の
寸法,不純物濃度できまる飽和ドレイン電流IDSS はN
+ 型半導体基体1近くの不純物濃度やN型半導体領域2
の厚さにほぼ無関係に定まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は接合型電界効果トラ
ンジスタ(J−FET)及びその製造方法に関し、特に
ドレイン電流がドレイン・ソース間電圧に対して飽和特
性を示すJ−FET及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4に従来のこの種のJ−FETの主要
部を示す。
【0003】この従来のJ−FETについてその製造工
程に沿って説明すると、シリコンでなるP+ 型半導体基
体11上にN型シリコン膜(N型領域13)をエピタキ
シャル成長させた半導体基体を用意し、ガードリング
(P型半導体領域12)を形成し、ゲート領域(P型領
域14、P型半導体領域12に接続されている)を形成
する。次に、N+ 型領域15,16を形成し、N+ 型領
域15,16及びP+ 型半導体基体11裏面にそれぞれ
オーム性接触をなすソース電極18、ドレイン電極19
及びゲート電極を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来のJ−FET
の飽和ドレイン電流IDSS (ゲート・ソース間電圧は
0)はゲート領域(14)とP+ 型半導体基板11の間
のN型領域13(チャネル領域)の厚さd及び不純物濃
度Nに依存している。この厚さdはエピタキシャル層の
厚さがウェーハ内で不均一であることによってばらつ
く。エピタキシャル成長時及びP型半導体領域12等を
形成するための熱工程においてP+ 型半導体基板11か
ら不純物が拡散することによるP+ 領域のせり上がりが
あるので不純物濃度Nは深さ方向に不均一な分布を有し
ている。従って、ロット内における飽和ドレイン電流の
平均値を細く制御しなければ歩留りが悪くなる。そのた
め、P型領域14の形成を終ったところでピンチオフ電
圧(飽和ドレイン電流と相関がありその目安となる)を
測定し、その測定結果に応じて1100℃程度の押込拡
散を行なって所望の飽和ドレイン電流IDSS が得られる
ようにしている。この押込拡散により厚さdだけでなく
不純物濃度Nも変化してしまうので一度の押込拡散で所
望の結果を得ることは難しく、IDSS 測定と押込拡散を
それぞれ複数回行なわなければならないという問題点が
あった。なお、面積が50μm径程度のウェーハプロー
バの探針を接触できる大きさのP型領域を有するチェッ
ク素子をウェーハ内に複数個設けておいてそのチップ素
子のパンチスルー電圧を測定している。
【0005】従って本発明の目的は、飽和ドレイン電流
DSS のばらつきが少なくその調節が容易なJ−FET
及びその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の接合型電界効果
トランジスタは、表面部に第1導電型半導体領域を有す
る高濃度第1導電型半導体基体の表面に第1導電型半導
体領域を形成してなる半導体基板と、前記第1導電型半
導体領域の表面部に形成された高濃度第1導電型ソース
領域と、前記第1導電型半導体領域の表面部に前記高濃
度第1導電型ソース領域とその底面の中央部を除き接合
し前記高濃度第1導電型ソース領域より深くに達して設
けられた第2導電型領域と、前記高濃度第1導電型半導
体基体、高濃度第1導電型ソース領域及び前記第2導電
型領域とそれぞれオーム性接触をなすドレイン電極、ソ
ース電極及びゲート電極とを含み、ドレイン・ソース間
電圧に対してドレイン電流に飽和特性をもたせたという
ものである。
【0007】第1導電型半導体領域の不純物濃度を一定
とすると、飽和ドレイン電流IDSSはゲート領域である
第2導電型領域と接合していない高濃度第1導電型領域
の底面及びゲート領域で区画されるチャネル領域の寸法
に主として依存し、ゲート領域下部の第1導電型半導体
領域の厚さや不純物濃度には強く依存しない。
【0008】又、本発明の接合型電界効果トランジスタ
の製造方法は、高濃度第1導電型半導体基体の表面に第
1導電型半導体領域をエピタキシャル成長させる工程
と、前記第1導電型半導体領域の表面部に第2導電型領
域を形成することによって所定幅のチャネル領域を区画
する工程と、前記チャネル領域とその両側の前記第2導
電型領域にかけてこれより浅い高濃度第1導電型ソース
領域を形成する工程と、前記高濃度第1導電型半導体基
板の裏面、高濃度第1導電型ソース領域及び第2導電型
領域にそれぞれオーム性接触をなすドレイン電極、ソー
ス電極及びゲート電極を形成する工程とを含みドレイン
・ソース間電圧に対してドレイン電流に飽和特性をもた
せたというものである。
【0009】チャネル領域を形成した後高濃度第1導電
型ソース領域を形成する前にウェーハ状態においてピン
チオフ電圧を測定して飽和ドレイン電流を推定し熱処理
を追加してチャネル領域寸法に調節を加えるかどうかを
決定することができるが、飽和ドレイン電流はチャネル
領域の寸法に主として依存するので調節が容易である。
【0010】
【発明の実施の形態】図1(a)は本発明の第1の実施
の形態の主要部を示す平面図、図1(b)は図1(a)
のX−X線断面図である。
【0011】この実施の形態はN+ 型半導体基体1(不
純物濃度1×1019cm-3程度のシリコン)の表面にN
型半導体領域2(厚さ5μm、不純物濃度1×1016
1×1017cm-3程度のN型エピタキシャル層)を形成
してなる半導体基板と、N型半導体領域2の表面部に形
成されたN+ ソース領域4(不純物濃度1×1020cm
-3、深さ1μm)と、N型半導体領域2の表面部にN+
型ソース領域4とその底面の中央部を除き接合し前記N
+ 型ソース領域4より深くに達して設けられたループ状
のP型領域3(不純物濃度1×1018cm-3、深さ約3
μm)と、N+型半導体基体1、N+ 型ソース領域4及
びP型領域3とそれぞれオーム性接触をなすドレイン電
極8、ソース電極7及びゲート電極6とを含み、ドレイ
ン・ソース間電圧に対してドレイン電流に飽和特性をも
たせたというものであり、チャネル領域9の寸法aは1
μmである。飽和ドレイン電流IDSS はチャネル領域9
の形状、寸法及び不純物濃度に依存するが、N+ 型半導
体基体から離れたところにあるのでN型半導体領域2の
全体の厚さや熱工程におけるN+ 型半導体基体1からの
不純物の拡散による影響をあまりうけず、従来例に比べ
てばらつきが少なく再現性よく製造できる。
【0012】次にこの実施の形態の製造方法について説
明する。
【0013】まず、図2(a)に示すように、シリコン
でなるN+ 型半導体基体1の表面に厚さ5μmのN型エ
ピタキシャルシリコン層(N型半導体領域2)を形成
し、次に、イオン注入と1000℃程度の熱処理によ
り、図2(b)に示すように、深さ3μmのP型領域3
をループ状に形成する。ループで囲まれたN型半導体領
域2の表面部9(チャネル領域)の幅aは約1μmとす
る。このとき、同時にチェック素子用のP型領域3aを
形成するが、面積以外の寸法(深さ及び9aの幅)は設
計上同一とする。この面積はウェーハプローバの探針を
接触させるため50μm程度にする。次に、ウェーハプ
ローバを使用してチェック素子のピンチオフ電圧を測定
する。このとき、チェック素子上の酸化シリコン膜3
a,9aは除去しておく。ピンチオフ電圧とJ−FET
の飽和ドレイン電流は相関関係があるのでそれを利用し
て所望の飽和ドレイン電流を得るためである。所望のピ
ンチオフ電圧が得られれば次の工程へ移るが、必要に応
じて1100℃程度の熱処理を行なってチャネル領域9
の寸法の調節を行ない、再びピンチオフ電圧を測定す
る。所望のピンチオフ電圧が得られたら、イオン注入法
とランプアニール法とによりN+ 型ソース領域4を形成
する。N+ 型ソース領域4aは必ずしも形成しなくても
よい。続いて、図1に示すように、コンタクトホールC
s ,Cg を形成し、アルミニウム膜などのゲート電極
6,ソース電極7及びドレイン電極8を形成する。次
に、スクライビングにより素子の個片化を行なう。この
とき、前述したP型領域3aを有するチェック素子とも
切り離す。
【0014】チャネル領域9がN+ 型半導体基体1と2
μm程度の寸法Lだけ離れているので、飽和ドレイン電
流IDSS は、N+ 型半導体基体1近傍の不純物濃度の影
響をあまりうけないし、N+ 型ソース領域4の形成にラ
ンプアニールを使用するので不純物の再分布は殆んどな
い。従って、従来例に比較すると、チャネル領域の寸法
調節を行なう以前のパンチスルー電圧のばらつき自体も
少なく、調節の制御性もよいので調整のための測定と熱
処理の回数を少なくすることができる。更に、ガードリ
ングを形成しなくてもよいので工程が簡略であるし、チ
ップサイズを小さくするのに有利である。
【0015】以上の説明では、P型領域3をループ状に
したが、これは必ずしもループ状でなくてもよく、一定
の間隔aをもって並行に一対のP型領域を設けてもよい
のである。
【0016】図3は本発明の第2の実施の形態の主要部
を示す断面図である。
【0017】第1の実施の形態との相違はN型領域10
がチャネル領域に設けられることである。N型領域10
のN型不純物例えばリンの濃度はN型領域2のそれより
高く、P型領域3のP型不純物例えばボロンの濃度より
約1桁低くしておく。N型領域10の形成は、P型領域
3の形成後にイオン注入と活性化処理とによればよい。
ピンチオフ電圧の調節をチャネル領域の寸法ではなく不
純物濃度によって行なうことができる。イオン注入によ
る不純物濃度の制御はエピタキシャル成長時のそれより
ばらつきが小さいので、P型領域3の押込による寸法制
御の回数を更に少なくできる利点がある。
【0018】以上、NチャネルJ−FETについて説明
したがPチャネルJ−FETについても本発明を適用し
うることは明らかなことであろう。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
濃度第1導電型半導体基体の表面に第1導電型領域を形
成してなる半導体基板の前記第1導電型領域の表面部に
形成された第2導電型領域をゲート領域とし、このゲー
ト領域で囲まれた若しくは狭まれた第1導電型領域とチ
ャネル領域とする接合型電界効果トランジスタが得られ
るので、飽和ドレイン電流が第1導電型領域の厚さや高
濃度第1導電型半導体基体近くの不純物濃度に殆んど依
存せず、チャネル領域の寸法と不純物濃度に主として依
存する。従って飽和ドレイン電流のばらつきが少なくな
る、あるいは飽和ドレイン電流のばらつきを補正するた
めの熱処理回数を減らすことができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の主要部を示す平面
図(図1(a))及び図1(a)のX−X線断面図(図
1(b))である。
【図2】第1の実施の形態の製造方法について説明する
ための(a)〜(c)に分図して示す工程順断面図であ
る。
【図3】本発明の第2の実施の形態の主要部を示す断面
図である。
【図4】従来例の主要部を示す断面図である。
【符号の説明】
1 N+ 型半導体基体 2 N型半導体領域 3 P型領域 4 N+ 型ソース領域 5 絶縁膜(酸化シリコン膜) 6 ゲート電極 7 ソース電極 8 ドレイン電極 9 チャネル領域 10 N型領域 11 P+ 型半導体基体 12 P型半導体領域 13 N型領域 14 P型領域 15 N+ 型領域 16 N+ 型領域 17 絶縁膜(酸化シリコン膜) 18 ソース電極 19 ドレイン電極 20 ゲート電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高濃度第1導電型半導体基体の表面に第
    1導電型半導体領域を形成してなる半導体基板と、前記
    第1導電型半導体領域の表面部に形成された高濃度第1
    導電型ソース領域と、前記第1導電型半導体領域の表面
    部に前記高濃度第1導電型ソース領域とその底面の中央
    部を除き接合し前記高濃度第1導電型ソース領域より深
    くに達して設けられた第2導電型領域と、前記高濃度第
    1導電型半導体基体、高濃度第1導電型ソース領域及び
    前記第2導電型領域とそれぞれオーム性接触をなすドレ
    イン電極、ソース電極及びゲート電極とを含み、ドレイ
    ン・ソース間電圧に対してドレイン電流に飽和特性をも
    たせたことを特徴とする接合型電界効果トランジスタ。
  2. 【請求項2】 高濃度第1導電型半導体基体の表面に第
    1導電型半導体領域をエピタキシャル成長させる工程
    と、前記第1導電型半導体領域の表面部に第2導電型領
    域を形成することによって所定幅のチャネル領域を区画
    する工程と、前記チャネル領域とその両側の前記第2導
    電型領域にかけてこれより浅い高濃度第1導電型ソース
    領域を形成する工程と、前記高濃度第1導電型半導体基
    板の裏面高濃度第1導電型ソース領域及び第2導電型領
    域にそれぞれオーム性接触をなすドレイン電極、ソース
    電極及びゲート電極を形成する工程とを含みドレイン・
    ソース間電圧に対してドレイン電流に飽和特性をもたせ
    たことを特徴とする接合型電界効果トランジスタの製造
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007005767A (ja) * 2005-05-23 2007-01-11 Nec Electronics Corp 接合型電界効果トランジスタ及びその製造方法

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JPH0234939A (ja) * 1988-07-25 1990-02-05 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
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