JPH10173178A - Manufacture of vertical field-effect transistor - Google Patents

Manufacture of vertical field-effect transistor

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JPH10173178A
JPH10173178A JP33061096A JP33061096A JPH10173178A JP H10173178 A JPH10173178 A JP H10173178A JP 33061096 A JP33061096 A JP 33061096A JP 33061096 A JP33061096 A JP 33061096A JP H10173178 A JPH10173178 A JP H10173178A
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film
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effect transistor
oxide film
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Masami Sawada
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the resistance of a FET when operating it, by implanting ions into the whole or one portion of a region to be a recessed portion which is present on a semiconductor substrate with successively laminated oxide and nitride films thereon, and by oxidizing the region through using the nitride film as an anti-oxidation film, and further, by so forming the recessed portion as for the oxidized film to bite into the semiconductor substrate. SOLUTION: Growing an oxide film 11 on the surface of an epitaxial layer 2 formed on a semiconductor substrate 1 of a FET, a nitride film 12 is laminated thereon. Patterning the nitride film 12, a resist 13 is applied to the remaining nitride film 12 after removing the unnecessary nitride film 12. Further, an ion- implantation is performed using the resist 13 as a mask to form a high- concentration layer 21 in place of the semiconductor substrate 1. Then, after the removal of the resist 13, a LOCOS oxide film 14 is formed in the place. At this time, making one portion of the LOCOS oxide film 14 bite into the epitaxial layer 2 via the high-concentration layer 21, a deep recessed portion (C) is formed. Thereby, the resistance of the FET when operating it can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、縦型電界効果トラ
ンジスタの製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a vertical field effect transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の縦型電界効果トランジスタは図9
に示されるように、不純物濃度が1020cm-3で厚さ1
00〜300μmのn+型シリコン基板1に、不純物濃
度が1016cm-3程度で厚さ7μm前後のn-型エピタ
キシャル層2が成長形成された半導体基板を用い、該半
導体基板上に12μm程度のユニセットセルが形成され
た構造となっていた。
2. Description of the Related Art A conventional vertical field effect transistor is shown in FIG.
As shown in the figure, the impurity concentration is 10 20 cm -3 and the thickness is 1
A semiconductor substrate in which an n -type epitaxial layer 2 having an impurity concentration of about 10 16 cm −3 and a thickness of about 7 μm is grown and formed on an n + -type silicon substrate 1 of 100 to 300 μm, and about 12 μm on the semiconductor substrate In which a uniset cell was formed.

【0003】図9に示された従来の縦型電界効果トラン
ジスタにおけるユニットセルの構造について説明する
と、半導体基板のうちユニットセルが形成される主表面
にU溝がLOCOS酸化膜を用いて形成され、この酸化
膜をマスクとして自己整合的な二重拡散により接合深さ
が3μm程度のP型ベース層3と、接合深さが1μm程
度のn+型ソース層4とが形成され、P型ベース層3及
びn+型ソース層4により前記U溝の側壁部にチャネル
が設定される。
The structure of a unit cell in the conventional vertical field effect transistor shown in FIG. 9 will be described. A U-groove is formed using a LOCOS oxide film on a main surface of a semiconductor substrate on which a unit cell is formed. Using this oxide film as a mask, a P-type base layer 3 having a junction depth of about 3 μm and an n + -type source layer 4 having a junction depth of about 1 μm are formed by self-aligned double diffusion. A channel is set on the side wall of the U groove by the n + -type source layer 4 and the n + -type source layer 4.

【0004】二重拡散後にLOCOS酸化膜は除去さ
れ、U溝の内壁には、厚さが60mm程度のゲート酸化
膜が形成され、さらにU溝を含めて半導体基板上には、
厚さが400mm程度のポリシリコン(ゲート電極)
6、厚さが1μm程度のBPSGからなる層間絶縁膜7
が積層形成され、さらにP型ベース層3の中央部表面に
接合深さが0.5μm程度のP+型ベースコンタクトが
形成され、層間絶縁膜7上に形成された電極8とn+
ソース層4およびP+型ベース層3がコンタクト穴を介
してオーミック接触されていた。また半導体基板の裏面
には、オーミック接触するようにした図示しないドレイ
ン電極が形成されていた。
After the double diffusion, the LOCOS oxide film is removed, a gate oxide film having a thickness of about 60 mm is formed on the inner wall of the U-groove, and further, on the semiconductor substrate including the U-groove,
Polysilicon with a thickness of about 400mm (gate electrode)
6. Interlayer insulating film made of BPSG having a thickness of about 1 μm
And a P + -type base contact having a junction depth of about 0.5 μm is formed on the center surface of the P-type base layer 3. The electrode 8 formed on the interlayer insulating film 7 and the n + -type source The layer 4 and the P + type base layer 3 were in ohmic contact via the contact holes. On the back surface of the semiconductor substrate, a drain electrode (not shown) was formed so as to make ohmic contact.

【0005】次に、図9に示された従来の縦型電界効果
トランジスタの製造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the conventional vertical field effect transistor shown in FIG. 9 will be described.

【0006】前記ユニットセルの主表面に60mm程度
のフィールド酸化膜を形成した後、セル部中央にP型拡
散層を形成し、その主表面に窒化シリコン膜を約200
0nm堆積し、その窒化シリコン膜を<011>方向に
垂直及び平行になるようにパターニングして格子状の開
口パターンを開口する。
After a field oxide film of about 60 mm is formed on the main surface of the unit cell, a P-type diffusion layer is formed at the center of the cell portion, and a silicon nitride film is formed on the main surface by a thickness of about 200 nm.
0 nm is deposited, and the silicon nitride film is patterned so as to be perpendicular and parallel to the <011> direction to form a lattice-shaped opening pattern.

【0007】次に、窒化シリコン膜をマスクとしてフィ
ールド酸化膜をエッチングし、続いて等方的にケミカル
ドライエッチングしてU溝となる凹陥部を形成する。
Next, the field oxide film is etched using the silicon nitride film as a mask, and then isotropically chemically dry-etched to form a concave portion serving as a U groove.

【0008】次に、窒化シリコン膜をマスクとして、U
溝となる凹陥部の部分を熱酸化する。これは、LOCO
S酸化であり、LOCOS酸化により生じる酸化膜がn
-型エピタキシャル層2に食込んでU溝が形成され、か
つU溝の形状が確定する。このとき、ケミカルドライエ
ッチング工程で形成された屈曲部(図6(b)参照)
は、U溝の側面に残る。このとき、U溝の側面のチャネ
ル形成部の面方位が(111)に近い面となるように、
ケミカルドライエッチングの条件とLOCOS酸化の条
件とが選択される。
Next, using the silicon nitride film as a mask, U
The portion of the concave portion that becomes the groove is thermally oxidized. This is LOCO
S oxidation, and the oxide film generated by LOCOS oxidation has n
The U-groove is formed by penetrating into the-type epitaxial layer 2, and the shape of the U-groove is determined. At this time, the bent portion formed in the chemical dry etching step (see FIG. 6B)
Remains on the side of the U-groove. At this time, the surface orientation of the channel forming portion on the side surface of the U groove is a surface close to (111),
The condition of chemical dry etching and the condition of LOCOS oxidation are selected.

【0009】次に、LOCOS酸化膜をマスクとして自
己整合的にボロンイオン注入を行い、接合深さ3μm程
度まで熱拡散し、P型ベース領域を形成した後、リソグ
ラフィー技術によりレジストとLOCOS酸化膜をマス
クとしてリンイオン注入し、接合深さ0.5〜1.0μ
mに熱拡散しn+型ソース層4を形成する。
Next, boron ions are implanted in a self-aligned manner using the LOCOS oxide film as a mask, thermally diffused to a junction depth of about 3 μm to form a P-type base region, and then a resist and a LOCOS oxide film are formed by lithography. Phosphorus ion implantation as a mask, junction depth 0.5-1.0μ
m is diffused to form an n + -type source layer 4.

【0010】この熱拡散により得られる接合深さは、前
記エッチング時に形成された前記選択酸化後までU溝の
側面に残った屈曲部Bよりも深く設定される。次に、L
OCOS酸化膜をエッチングし厚さ60nm程度のゲー
ト酸化を行い、400nm程度のポリシリコンを堆積
し、パターニングしてゲート電極6が形成される。
The junction depth obtained by the thermal diffusion is set to be deeper than the bent portion B remaining on the side surface of the U groove until after the selective oxidation formed at the time of the etching. Next, L
The gate electrode 6 is formed by etching the OCOS oxide film and performing gate oxidation with a thickness of about 60 nm, depositing polysilicon with a thickness of about 400 nm, and patterning.

【0011】次に、パターニングしたレジストをマスク
としてP+ベースコンタクトを形成し、層間絶縁膜7を
成長させた後、コンタクトを開口し、アルミからなるソ
ース電極が形成され、一方、半導体基板の裏面には、T
i/Ni/Auからなるドレイン電極が形成される。
Next, a P + base contact is formed using the patterned resist as a mask, an interlayer insulating film 7 is grown, a contact is opened, and a source electrode made of aluminum is formed. Has a T
A drain electrode made of i / Ni / Au is formed.

【0012】図9に示された縦型電界効果トランジスタ
では、屈曲部Bよりも深い位置にチャネルが形成させる
ようにソース層を形成するため、屈曲部Bで電子の流れ
が乱されることが防止され、これによって動作時の抵抗
が低減される。
In the vertical field-effect transistor shown in FIG. 9, since the source layer is formed so that the channel is formed at a position deeper than the bent portion B, the flow of electrons may be disturbed at the bent portion B. Is prevented, which reduces the resistance during operation.

【0013】また図10は、LOCOS酸化を用いない
でU溝を使用した縦型電界効果トランジスタを示すもの
である。図10に示される縦型電界効果トランジスタ
は、不純物濃度が1020cm-3程度のN+型半導体基板
1に、不純物濃度が1〜3×1016cm-3で厚さが5μ
m程度のn-型エピタキシャル層2が成長された半導体
基板が用いられている。この半導体基板に、ボロンイオ
ン注入とアニールにより深さ約2.5μmのPベース領
域3が形成され、その後RIEにてトレンチが形成され
る。約2000Åのゲート酸化膜5がトレンチの内壁に
形成された後にポリシリコン6が成長され、リン拡散し
た後にエッチバックを行い、その後n+ソース領域4が
形成され、層間絶縁膜7,電極8が形成され、縦型電界
効果トランジスタとして完成する。
FIG. 10 shows a vertical field effect transistor using a U-groove without using LOCOS oxidation. The vertical field-effect transistor shown in FIG. 10 has an impurity concentration of 1 to 3 × 10 16 cm −3 and a thickness of 5 μm on an N + type semiconductor substrate 1 having an impurity concentration of about 10 20 cm −3.
A semiconductor substrate on which an n - type epitaxial layer 2 of about m is grown is used. In this semiconductor substrate, a P base region 3 having a depth of about 2.5 μm is formed by boron ion implantation and annealing, and then a trench is formed by RIE. Polysilicon 6 is grown after a gate oxide film 5 of about 2000.degree. Is formed on the inner wall of the trench, etched back after phosphorus diffusion, an n.sup. + Source region 4 is formed, and an interlayer insulating film 7 and an electrode 8 are formed. Formed to complete as a vertical field effect transistor.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図9及
び図10に示された従来の縦型電界効果トランジスタで
は、第1の問題点として、移動度が小さくなり、その結
果、動作時の抵抗が大きくなるという問題があった。
However, in the conventional vertical field effect transistor shown in FIGS. 9 and 10, the first problem is that the mobility is reduced, and as a result, the resistance during operation is reduced. There was a problem of becoming larger.

【0015】その理由は、溝形成時にドライエッチング
を使用することにより、シリコン基板中に欠陥が導入さ
れるためであり、またLOCOS酸化を利用した場合
は、欠陥が除去できる可能性はあるが、その厚さ等に制
約があるためである。
The reason for this is that defects are introduced into the silicon substrate by using dry etching at the time of forming the grooves. In the case where LOCOS oxidation is used, there is a possibility that the defects can be removed. This is because there are restrictions on the thickness and the like.

【0016】また、第2の問題点として、ソース領域を
深く形成する必要があり、その結果、寄生容量が大きく
なってしまうという問題があった。
Further, as a second problem, it is necessary to form the source region deeply, and as a result, there is a problem that the parasitic capacitance becomes large.

【0017】その理由は、U溝の側面に存在する屈曲部
より深くソース領域を形成する必要があるためである。
The reason is that it is necessary to form the source region deeper than the bent portion existing on the side surface of the U groove.

【0018】本発明の目的は、U溝を有する縦型電界効
果トランジスタにおいて、動作時の抵抗(オン抵抗)の
低減を実現しつつ、寄生容量の低い縦型電界効果トラン
ジスタの製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a vertical field effect transistor having a low parasitic capacitance while realizing a reduction in resistance (on-resistance) during operation in a vertical field effect transistor having a U groove. It is in.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る縦型電界効果トランジスタの製造方法
は、膜形成工程と、イオン注入工程と、凹陥部形成工程
とを有する縦型電界効果トランジスタの製造方法であっ
て、縦型電界効果トランジスタは、第一導電型の半導体
基板内に第二導電型のベース領域を有し、該ベース領域
内に第一導電型のソース領域を有し、近接するセルのベ
ース領域,ソース領域に跨るように凹陥部が形成され、
該凹陥部にチャネルが形成され、この領域をオーバラッ
プするように覆った絶縁膜上に電極を被着し、該電極と
前記ベース領域の一部及びソース領域の一部を接続した
構造のものであり、膜形成工程とイオン注入工程と凹陥
部形成工程とは、セル部の凹陥部を形成するものであ
り、膜形成工程は、半導体基板の表面上に酸化膜,窒化
膜を順次積層形成する処理であり、イオン注入工程は、
半導体基板上の凹陥部となる領域の全てあるいは一部に
イオンを注入する処理であり、凹陥部形成工程は、前記
窒化膜を酸化防止膜とし、酸化を行い、その酸化膜を半
導体基板に食込ませて前記凹陥部を形成する処理であ
る。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a vertical field effect transistor according to the present invention comprises a vertical electric field transistor having a film forming step, an ion implantation step, and a recess forming step. A method of manufacturing an effect transistor, comprising: a vertical field-effect transistor having a base region of a second conductivity type in a semiconductor substrate of a first conductivity type, and having a source region of the first conductivity type in the base region. A recess is formed so as to straddle the base region and the source region of the adjacent cell,
A channel is formed in the recess, an electrode is applied on an insulating film covering this region so as to overlap, and the electrode is connected to a part of the base region and a part of the source region. The film forming step, the ion implantation step, and the concave part forming step are for forming a concave part of the cell part. The film forming step includes sequentially forming an oxide film and a nitride film on the surface of the semiconductor substrate. The ion implantation step is
This is a process of implanting ions into all or a part of a region to be a concave portion on the semiconductor substrate. In the concave portion forming step, the nitride film is used as an antioxidant film, oxidation is performed, and the oxide film is etched on the semiconductor substrate. This is a process for forming the recessed portion.

【0020】[0020]

【作用】半導体基板の一部にイオン注入し不純物濃度を
制御することにより、その後のLOCOS酸化の形状
(凹陥部の形状)を制御し、かつ電流経路の抵抗をも制
御する。
By controlling the impurity concentration by ion-implanting a part of the semiconductor substrate, the shape of the subsequent LOCOS oxidation (the shape of the concave portion) is controlled, and the resistance of the current path is also controlled.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】(実施形態1)図1に示す本発明に係る縦
型電界効果トランジスタの製造方法は基本的構成とし
て、膜形成工程と、イオン注入工程と、凹陥部形成工程
とを有する縦型電界効果トランジスタの製造方法であ
り、縦型電界効果トランジスタは、第一導電型の半導体
基板1,2内に第二導電型のベース領域3を有し、ベー
ス領域3内に第一導電型のソース領域4を有し、近接す
るセルのベース領域3,ソース領域15に跨るように凹
陥部Cが形成され、凹陥部Cにチャネルが形成され、こ
の領域をオーバラップするように覆った絶縁膜7上に電
極8を被着し、電極8とベース領域15の一部及びソー
ス領域4の一部を接続した構造になっている。膜形成工
程とイオン注入工程と凹陥部形成工程とは、セル部の凹
陥部を形成するものであり、半導体基板1,2の表面上
に酸化膜,窒化膜を順次積層形成する膜形成工程を行な
い、次に、半導体基板1,2上の凹陥部Cとなる領域の
全てあるいは一部にイオンを注入するイオン注入工程を
行ない、さらに、前記窒化膜を酸化防止膜とし、酸化を
行い、その酸化膜を半導体基板に食込ませて前記凹陥部
を形成する凹陥部形成工程を行なうものである。
(Embodiment 1) A method for manufacturing a vertical field effect transistor according to the present invention shown in FIG. 1 has, as a basic configuration, a vertical field effect transistor having a film forming step, an ion implantation step, and a concave part forming step. This is a method of manufacturing an effect transistor, wherein the vertical field effect transistor has a base region 3 of a second conductivity type in semiconductor substrates 1 and 2 of a first conductivity type and a source region of a first conductivity type in the base region 3. An insulating film 7 having a region 4 is formed so as to extend over the base region 3 and the source region 15 of the adjacent cell, a channel is formed in the recess C, and this region is covered so as to overlap. An electrode 8 is attached thereon, and the electrode 8 is connected to a part of the base region 15 and a part of the source region 4. The film forming step, the ion implantation step, and the concave part forming step are for forming a concave part of the cell part. Next, an ion implantation step of implanting ions into all or a part of the region to be the recess C on the semiconductor substrates 1 and 2 is performed, and further, the nitride film is used as an antioxidant film, and oxidation is performed. The step of forming a concave portion for forming the concave portion by etching an oxide film into the semiconductor substrate is performed.

【0023】本発明の実施形態1に係る縦型電界効果ト
ランジスタの製造方法では、N+型半導体基板1にN-
エピタキシャル層2を形成した半導体基板を用い、該半
導体基板の主面上に〜10μm程度のユニットセルを構
成している。
In the method of manufacturing a vertical field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention, a semiconductor substrate having an N type epitaxial layer 2 formed on an N + type semiconductor substrate 1 is used, and a semiconductor substrate is formed on a main surface of the semiconductor substrate. A unit cell of about 10 to 10 μm is formed.

【0024】さらに本発明の実施形態1において、半導
体基板上にU溝を形成するには、半導体基板の主面上に
酸化膜,窒化膜を積層形成し、U溝となる領域の全て、
或いは一部にイオン注入を行い、その後のLOCOS酸
化による増速酸化の効果により、LOCOS酸化膜を半
導体基板の主面に食い込ませて凹陥部Cを設け、凹陥部
CをU溝として用いている。
Further, in the first embodiment of the present invention, in order to form a U-groove on a semiconductor substrate, an oxide film and a nitride film are formed on the main surface of the semiconductor substrate by lamination, and all the regions to be U-grooves are formed.
Alternatively, ion implantation is performed on a part of the semiconductor substrate, and the LOCOS oxide film is cut into the main surface of the semiconductor substrate by the effect of accelerated oxidation by LOCOS oxidation to form a recess C, and the recess C is used as a U groove. .

【0025】次に酸化膜をマスクとして自己整合的な二
重拡散によりP型ベース層3ならびにN+型ソース層4
を形成し、U溝Cの側壁部にチャネルを設定する。
Next, the P-type base layer 3 and the N + -type source layer 4 are formed by self-aligned double diffusion using the oxide film as a mask.
Is formed, and a channel is set on the side wall of the U groove C.

【0026】二重拡散後にLOCOS酸化膜を除去し、
ゲート酸化膜5を形成し、ポリシリコン6からなるゲー
ト電極を形成する。
After the double diffusion, the LOCOS oxide film is removed,
A gate oxide film 5 is formed, and a gate electrode made of polysilicon 6 is formed.

【0027】その後、絶縁膜(BPSG)7を形成し、
+ソース領域4の一部、P型ベース領域15の一部に
対応する絶縁膜7の領域を開口し、アルミ等の電極8を
被着してソース電極とし、半導体基板の裏面には、ドレ
イン電極を形成する。ここで、凹陥部Cとなる領域の全
て、あるいは一部にイオン注入を行うことにより、増速
酸化により通常よりも深く無欠陥なSi層にユニットセ
ル(デバイス)を形成することができ、さらに、トラン
ジスタ動作時の抵抗を低減することが可能となるととも
に、低容量化に寄与することが可能となる。
Thereafter, an insulating film (BPSG) 7 is formed,
A region of the insulating film 7 corresponding to a part of the N + source region 4 and a part of the P-type base region 15 is opened, and an electrode 8 made of aluminum or the like is deposited as a source electrode. A drain electrode is formed. Here, by ion-implanting all or a part of the region to be the concave portion C, a unit cell (device) can be formed in a deeper and defect-free Si layer than usual by accelerated oxidation. In addition, it becomes possible to reduce the resistance during the operation of the transistor and to contribute to the reduction of the capacity.

【0028】通常の縦型電界効果トランジスタでは、オ
ン抵抗(動作時の抵抗)は図2(a)に示すように、N
+ソース領域4,チャネル10,ベース・ベース間(ジ
ャンクションFET抵抗),N-エピタキシャル層2,
+半導体基板1がそれぞれ有している抵抗値の和で表
わされる。U溝Cを形成すると、ベース・ベース間の抵
抗が基本的になくなり、オン抵抗を低減することができ
る。
In a normal vertical field-effect transistor, the on-resistance (resistance during operation) is equal to N as shown in FIG.
+ Source region 4, channel 10, base-base (junction FET resistance), N - epitaxial layer 2,
It is represented by the sum of the resistance values of the N + semiconductor substrate 1. When the U groove C is formed, the resistance between the base and the base is basically eliminated, and the on-resistance can be reduced.

【0029】図2(b)に示すU溝を有する縦型電界効
果トランジスタ(本発明)のチャネルに注目すると、チ
ャネル抵抗は、一般的に下式で表わすことが知られてい
る。 Rch=(L/W)・μC6X(VG−VT) ここに、L;チャネル長,W;チャネル幅,μ;移動
度,C6X;容量,VG;ゲート電圧,VT;ゲートしきい
値電圧をそれぞれ示す。
Focusing on the channel of the vertical field-effect transistor having the U-shaped groove shown in FIG. 2B (the present invention), it is known that the channel resistance is generally represented by the following equation. Rch = (L / W) · μC 6X (V G -V T) here, L; channel length, W; channel width, mu; mobility, C 6X; volume, V G; gate voltage, V T; Gate The respective threshold voltages are shown.

【0030】もし、図6(b)に示すようにチャネル部
に屈曲部Bが存在したり、或いはドライエッチによる欠
陥が半導体基板に残存している場合は、表面でのキャリ
アの散乱による移動度μが著しく低下することによって
Rchが大きくなり、その結果、オン抵抗が大きくなっ
てしまう。
If a bent portion B exists in the channel portion as shown in FIG. 6B or a defect due to dry etching remains in the semiconductor substrate, the mobility due to carrier scattering on the surface is increased. When the value of μ remarkably decreases, Rch increases, and as a result, the on-resistance increases.

【0031】本発明によれば、イオン注入された領域が
増速酸化され、図6(a)に示すようにU溝Cの内壁に
屈曲部が存在することはなく、しかも図2(a)及び図
6(a)に示すようにU溝Cを深く形成することがで
き、ジャンクションFET抵抗を削除することができ
る。さらにイオン注入によるダメージ層は、LOCOS
酸化の際に全て酸化され、半導体基板表面上は無欠陥と
なり、かつエピタキシャル抵抗も低減できるため、低オ
ン抵抗化が可能となる。
According to the present invention, the ion-implanted region is subjected to accelerated oxidation, so that there is no bent portion on the inner wall of the U groove C as shown in FIG. As shown in FIG. 6A, the U-shaped groove C can be formed deeply, and the junction FET resistance can be eliminated. Furthermore, the layer damaged by ion implantation is LOCOS
All are oxidized at the time of oxidation, and there is no defect on the surface of the semiconductor substrate, and the epitaxial resistance can be reduced, so that a low on-resistance can be achieved.

【0032】また屈曲部は生じないため、散乱層のシャ
ロー化、特にN+ソース領域のシャロー化が可能とな
り、寄生容量の低減も可能となる。
Since no bent portion is formed, the scattering layer can be made shallow, especially the N + source region can be made shallow, and the parasitic capacitance can be reduced.

【0033】(実施例1)次に、本発明の実施例1につ
いて図面を参照して説明する。Asが約2×1019cm
-3ドープされた半導体基板1にPが約2×1016cm-3
ドープされたN-エピタキシャル層2を約5μm成長さ
せた半導体基板を用いる。
(Embodiment 1) Next, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. As is about 2 × 10 19 cm
P is about 2 × 10 16 cm −3 in the -3 doped semiconductor substrate 1.
A semiconductor substrate on which a doped N - epitaxial layer 2 is grown by about 5 μm is used.

【0034】図3(a)に示すように、まず約500Å
の酸化膜11をN-エピタキシャル層2上に成長させ、
次いで約1000Åの窒化膜12を酸化膜11上に積層
形成し、窒化膜12をリソグラフィー技術によりパター
ニングし、不要な窒化膜をドライエッチングにて除去し
た後、残った窒化膜12上にレジスト13を塗布し、レ
ジスト13をマスク(セルフアライン)としてAs又は
Pを1×1014〜1×1015cm-2イオン注入を行い、
半導体基板の一部に高濃度層21を形成する。
First, as shown in FIG.
Oxide film 11 is grown on N epitaxial layer 2,
Next, a nitride film 12 of about 1000 ° is laminated on the oxide film 11, the nitride film 12 is patterned by lithography, and unnecessary nitride films are removed by dry etching. Applying, As or P is ion-implanted at 1 × 10 14 to 1 × 10 15 cm −2 using the resist 13 as a mask (self-alignment),
The high concentration layer 21 is formed on a part of the semiconductor substrate.

【0035】次に図3(b)に示すように、レジスト1
3を除去した後に、1100℃以上の温度で0.5〜
1.0μm程度のLOCOS酸化膜14を形成する。こ
のとき、半導体基板においてイオン注入がされない領域
と比較してイオン注入を行った領域では、LOCOS酸
化による増速酸化の効果により、LOCOS酸化膜14
が上下方向に成長し、LOCOS酸化膜14の一部は、
高濃度層21を介してN-エピタキシャル層2内に食い
込んで深い凹陥部Cが形成される。またイオン注入され
た領域には、全て酸化膜が埋め尽されているため、半導
体基板内にはダメージは残存していない。
Next, as shown in FIG.
3 after removal of 0.5 at a temperature of 1100 ° C. or higher.
A LOCOS oxide film 14 of about 1.0 μm is formed. At this time, in the region where the ion implantation is performed as compared with the region where the ion implantation is not performed in the semiconductor substrate, the LOCOS oxide film 14 is formed due to the effect of the accelerated oxidation by the LOCOS oxidation.
Grows vertically, and a part of the LOCOS oxide film 14
A deep recess C is formed by digging into N epitaxial layer 2 through high concentration layer 21. Since the oxide film is completely filled in the ion-implanted region, no damage remains in the semiconductor substrate.

【0036】次に図4(a)に示すようにLOCOS酸
化膜14を自己整合的に利用して、Pベース領域3を拡
散深さが約1.2μmとなるように形成し、さらにリソ
グラフィー技術を利用してP+ベース領域15を形成し
た後、N+ソース領域4を深さ0.4μm以下に設定す
る。なお、本発明では、LOCOS酸化膜14が下方に
楔状に成長し、LOCOS酸化膜14による凹陥部C
(U溝)の側壁は、テーパ状に整形され、凹陥部C(U
溝)の側壁には屈曲部がないため、N+層ソース領域4
を浅く形成することができる。
Next, as shown in FIG. 4A, the P base region 3 is formed so as to have a diffusion depth of about 1.2 μm by using the LOCOS oxide film 14 in a self-aligned manner, After forming the P + base region 15 by utilizing the above, the N + source region 4 is set to a depth of 0.4 μm or less. In the present invention, the LOCOS oxide film 14 grows in a wedge shape downward, and the concave portion C formed by the LOCOS oxide film 14 is formed.
The side wall of the (U groove) is shaped into a tapered shape, and the concave portion C (U
Since the side wall of the groove has no bent portion, the N + layer source region 4
Can be formed shallowly.

【0037】次に図4(b)に示すように、LOCOS
酸化膜14をウェットエッチして完全に除去した後に残
ったU溝Cの内壁に約500Åのゲート酸化膜5を形成
し、次に約5000Åのポリシリコン6をゲート酸化膜
5上に堆積した後、ゲート抵抗を下げるためのリン拡散
を行い、リソグラフィー技術によってポリシリコン6及
びゲート酸化膜5をパターニングする。
Next, as shown in FIG.
After the oxide film 14 has been completely removed by wet etching, a gate oxide film 5 of about 500 ° is formed on the inner wall of the U groove C, and then polysilicon 5000 of about 5000 ° is deposited on the gate oxide film 5. Then, phosphorus is diffused to reduce the gate resistance, and the polysilicon 6 and the gate oxide film 5 are patterned by lithography.

【0038】次に図5に示すように、約1μmのBPS
G膜(絶縁膜)7をポリシリコン6上に形成した後、P
+ベース領域(Pベース領域3の一部)15,N+ソース
領域4を同一のコンタクト部で開口し、アルミ等の電極
8をスパッタ法により約4μm堆積してソース電極を形
成し、その後、基板1の裏面にAu/Ni/Ag系のメ
タルを被着し、ドレイン電極9を形成する。
Next, as shown in FIG.
After forming a G film (insulating film) 7 on the polysilicon 6,
The + base region (part of the P base region 3) 15 and the N + source region 4 are opened at the same contact portion, and an electrode 8 of aluminum or the like is deposited by about 4 μm by sputtering to form a source electrode. An Au / Ni / Ag-based metal is deposited on the back surface of the substrate 1 to form a drain electrode 9.

【0039】図6(a)に示すように本実施例によれ
ば、ドライエッチングによるダメージによって生ずるR
onの増大を防止しつつ、かつエピタキシャル層の一部
に高濃度層があるため、この領域での抵抗が小さくな
り、結果として約20%のオン抵抗の低減が可能とな
る。
According to the present embodiment, as shown in FIG. 6A, R
Since the increase of on is prevented and the high concentration layer is part of the epitaxial layer, the resistance in this region is reduced, and as a result, the on-resistance can be reduced by about 20%.

【0040】また、図6(b)のようにU溝Cに屈曲部
Bが存在しないため、N+ソース領域の拡散深さを浅く
することができるため、ゲート電極をなすポリシリコン
とN+ソース領域との重なり部分の面積を小さくするこ
とが可能となり、約30%の容量を低減することが可能
となる。
Since the bent portion B does not exist in the U groove C as shown in FIG. 6B, the diffusion depth of the N + source region can be reduced, so that the polysilicon forming the gate electrode and N + The area of the overlapping portion with the source region can be reduced, and the capacity can be reduced by about 30%.

【0041】(実施形態2)次に、本発明の実施形態2
について図7及び図8を参照して説明する。本発明の実
施形態2では、P+型半導体基板16上にP-エピタキシ
ャル層17を有する半導体基板を用い、この半導体基板
の主面上に〜10μm程度のユニットセルを構成したも
のである。
(Embodiment 2) Next, Embodiment 2 of the present invention.
Will be described with reference to FIGS. 7 and 8. In the second embodiment of the present invention, a semiconductor substrate having a P epitaxial layer 17 on a P + type semiconductor substrate 16 is used, and a unit cell of about 10 μm is formed on a main surface of the semiconductor substrate.

【0042】図7(a)に示すように、まず約500Å
の酸化膜11をP-エピタキシャル層17上に成長さ
せ、次いで約1000Åの窒化膜12を酸化膜11上に
積層形成し、リソグラフィー技術によりパターニングし
た後に不要な窒化膜12をドライエッチングにて除去
し、酸化膜11をマスクとしてAs又はPを半導体基板
にイオン注入し、低濃度層22を形成する。
As shown in FIG. 7A, first, about 500 °
Oxide film 11 is grown on the P epitaxial layer 17, then a nitride film 12 of about 1000 ° is formed on the oxide film 11, and after being patterned by lithography, the unnecessary nitride film 12 is removed by dry etching. Then, As or P is ion-implanted into the semiconductor substrate using the oxide film 11 as a mask to form the low concentration layer 22.

【0043】次に図7(b)に示すように、再度酸化膜
11の開口部より窒化膜12を広くパターニングし、か
つ不要な窒化膜12をエッチングした後、1100℃以
上のLOCOS酸化を行い、LOCOS酸化膜14を増
速成長させる。LOCOS膜14の増速成長によりU溝
Cを形成する点は、実施形態1と同じである。
Next, as shown in FIG. 7B, the nitride film 12 is again patterned widely from the opening of the oxide film 11 and unnecessary nitride film 12 is etched, and then LOCOS oxidation at 1100 ° C. or more is performed. LOCOS oxide film 14 is grown at a high speed. The point that the U groove C is formed by increasing the growth rate of the LOCOS film 14 is the same as in the first embodiment.

【0044】前記工程において、リソグラフィー技術に
よらず、フッ酸等でウェットエッチし、下部の酸化膜1
1をサイドエッチしてもよい。
In the above process, the lower oxide film 1 is wet-etched with hydrofluoric acid or the like regardless of the lithography technique.
1 may be side-etched.

【0045】次に図8(a)に示すように、Nベース領
域20,N+ベース領域18,P+ソース領域19を順次
形成する。
Next, as shown in FIG. 8A, an N base region 20, an N + base region 18, and a P + source region 19 are sequentially formed.

【0046】次に図8(b)に示すように、LOCOS
酸化膜14をウェットエッチした後、約500Åのゲー
ト酸化膜5を形成し、次に約5000Åのポリシリコン
6を堆積した後に、ゲート抵抗を下げるためポリシリコ
ン6をP型化し、リソグラフィー技術によりパターニン
グする。この後の工程は、実施形態1と同一である。
Next, as shown in FIG.
After the oxide film 14 is wet-etched, a gate oxide film 5 of about 500 ° is formed, and then a polysilicon 6 of about 5000 ° is deposited. Then, the polysilicon 6 is p-typed to reduce the gate resistance, and is patterned by lithography. I do. Subsequent steps are the same as in the first embodiment.

【0047】図7及び図8に示した本発明の実施形態2
によれば、実施形態1と比較してエピタキシャル層の一
部に高濃度層が形成されないが、その他の効果は、実施
形態1と同一である。
Embodiment 2 of the present invention shown in FIGS. 7 and 8
According to the first embodiment, a high concentration layer is not formed in a part of the epitaxial layer as compared with the first embodiment, but the other effects are the same as those of the first embodiment.

【0048】さらに本発明の実施形態2によれば、、ゲ
ート電極直下の一部(U溝Cの下部の一部)にP-層が
形成されるため、さらに低容量化を図ることができ、ま
た電流経路には、直接低濃度層は影響しないため、オン
抵抗の上昇をなくすることができるという利点が在る。
Further, according to the second embodiment of the present invention, since the P layer is formed in a part immediately below the gate electrode (a part of the lower part of the U-shaped groove C), the capacity can be further reduced. In addition, since the low-concentration layer does not directly affect the current path, there is an advantage that an increase in on-resistance can be eliminated.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、縦
型電界効果トランジスタのオン抵抗を小さくできる。そ
の理由は、セルの凹陥部(U溝)に屈曲部が存在せず、
しかもドライエッチングによる半導体基板のダメージ等
を防止することができるためであり、さらにエピタキシ
ャル層の一部に高濃度層があるためである。
As described above, according to the present invention, the on-resistance of the vertical field effect transistor can be reduced. The reason is that there is no bent part in the concave part (U groove) of the cell,
Moreover, this is because damage to the semiconductor substrate and the like due to dry etching can be prevented, and a high concentration layer exists in a part of the epitaxial layer.

【0050】さらに、縦型電界効果トランジスタの寄生
容量を低減できる。その理由は、セルの凹陥部(U溝)
に屈曲部がなく、拡散層を浅く形成することできるため
であり、さらに電流経路以外のエピタキシャル層の一部
を低濃度化しているためである。
Further, the parasitic capacitance of the vertical field effect transistor can be reduced. The reason is the concave part of the cell (U groove)
This is because there is no bent portion and the diffusion layer can be formed shallowly, and furthermore, the concentration of a part of the epitaxial layer other than the current path is reduced.

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

【図1】(a)は、本発明の実施形態1に係る縦型電界
効果トランジスタを示す平面図、(b)は、(a)のA
−A’線断面図である。
FIG. 1A is a plan view showing a vertical field effect transistor according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
It is a sectional view taken on line -A '.

【図2】(a)は、従来例に係る縦型電界効果トランジ
スタの動作を示す断面図、(b)は、本発明の実施形態
1に係る縦型電界効果トランジスタの動作を示す断面図
である。
2A is a cross-sectional view illustrating an operation of a vertical field-effect transistor according to a conventional example, and FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating an operation of the vertical field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention. is there.

【図3】本発明の実施例1に係る縦型電界効果トランジ
スタの製造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view illustrating a method of manufacturing the vertical field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図4】本発明の実施例1に係る縦型電界効果トランジ
スタの製造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the vertical field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図5】本発明の実施例1に係る縦型電界効果トランジ
スタの製造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view illustrating a method of manufacturing the vertical field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図6】(a)は、本発明の実施形態1に係る縦型電界
効果トランジスタの特徴を示す断面図、(b)は、従来
例に係る縦型電界効果トランジスタの特徴を示す断面図
である。
FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating characteristics of a vertical field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating characteristics of a vertical field-effect transistor according to a conventional example. is there.

【図7】本発明の実施形態2に係る縦型電界効果トラン
ジスタの製造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the vertical field-effect transistor according to Embodiment 2 of the present invention in the order of steps.

【図8】本発明の実施形態2に係る縦型電界効果トラン
ジスタの製造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the vertical field-effect transistor according to Embodiment 2 of the present invention in the order of steps.

【図9】従来例に係る縦型電界効果トランジスタの断面
図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a vertical field-effect transistor according to a conventional example.

【図10】従来例に係る縦型電界効果トランジスタの断
面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a vertical field-effect transistor according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 N+型半導体基板 2 N-型エピタキシャル層 3 Pベース領域 4 N+型ソース領域 5 ゲート酸化膜 6 ポリシリコン(ゲート電極) 7 BPSG(絶縁膜) 8 電極 9 ドレイン電極 10 チャネル 11 酸化膜 12 窒化膜 13 レジスト 14 LOCOS酸化膜 15 P+ベース領域 16 P+型半導体基板 17 P-型エピタキシャル層 18 N+ベース層 19 P+ソース層 20 Nベース層 21 高濃度層 22 低濃度層1 N + -type semiconductor substrate 2 N - -type epitaxial layer 3 P base region 4 N + -type source region 5 a gate oxide film 6 of polysilicon (gate electrode) 7 BPSG (insulating film) 8 electrode 9 drain electrode 10 channel 11 oxide film 12 Nitride film 13 resist 14 LOCOS oxide film 15 P + base region 16 P + type semiconductor substrate 17 P type epitaxial layer 18 N + base layer 19 P + source layer 20 N base layer 21 high concentration layer 22 low concentration layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 膜形成工程と、イオン注入工程と、凹陥
部形成工程とを有する縦型電界効果トランジスタの製造
方法であって、 縦型電界効果トランジスタは、第一導電型の半導体基板
内に第二導電型のベース領域を有し、該ベース領域内に
第一導電型のソース領域を有し、近接するセルのベース
領域,ソース領域に跨るように凹陥部が形成され、該凹
陥部にチャネルが形成され、この領域をオーバラップす
るように覆った絶縁膜上に電極を被着し、該電極と前記
ベース領域の一部及びソース領域の一部を接続した構造
のものであり、 膜形成工程とイオン注入工程と凹陥部形成工程とは、セ
ル部の凹陥部を形成するものであり、 膜形成工程は、半導体基板の表面上に酸化膜,窒化膜を
順次積層形成する処理であり、 イオン注入工程は、半導体基板上の凹陥部となる領域の
全てあるいは一部にイオンを注入する処理であり、 凹陥部形成工程は、前記窒化膜を酸化防止膜とし、酸化
を行い、その酸化膜を半導体基板に食込ませて前記凹陥
部を形成する処理であることを特徴とする縦型電界効果
トランジスタの製造方法。
1. A method of manufacturing a vertical field effect transistor having a film forming step, an ion implantation step, and a recess forming step, wherein the vertical field effect transistor is provided in a semiconductor substrate of a first conductivity type. A base region of the second conductivity type, a source region of the first conductivity type in the base region, and a recess formed over the base region and the source region of an adjacent cell; A channel is formed, an electrode is deposited on an insulating film covering the region so as to overlap the region, and the electrode is connected to a part of the base region and a part of the source region. The forming step, the ion implantation step, and the concave part forming step are for forming a concave part in the cell part. The film forming step is a processing for sequentially forming an oxide film and a nitride film on the surface of the semiconductor substrate. The ion implantation process is a semiconductor This is a process of implanting ions into all or a part of a region to be a concave portion on the plate. In the concave portion forming step, the nitride film is used as an antioxidant film, oxidation is performed, and the oxide film is etched into the semiconductor substrate. A method of manufacturing a vertical field-effect transistor, wherein the method comprises forming the recess.
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