JPS5832512B2 - Manufacturing method of junction field effect transistor - Google Patents

Manufacturing method of junction field effect transistor

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JPS5832512B2
JPS5832512B2 JP7837276A JP7837276A JPS5832512B2 JP S5832512 B2 JPS5832512 B2 JP S5832512B2 JP 7837276 A JP7837276 A JP 7837276A JP 7837276 A JP7837276 A JP 7837276A JP S5832512 B2 JPS5832512 B2 JP S5832512B2
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diffusion
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region
oxide film
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源四郎 中村
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高周波特性の良好な接合形電界効果トラン
ジスタ(J−FETと略記する)の製造方法の改良に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing a junction field effect transistor (abbreviated as J-FET) having good high frequency characteristics.

このJ−FETの特徴は電圧制御形の素子であり、また
バイポーラ素子と比較して、ドレイン電流の温度特性が
負であるので、熱暴走をおこさず、二次破壊の心配の少
ないことである。
The feature of this J-FET is that it is a voltage-controlled element, and compared to bipolar elements, the temperature characteristics of the drain current are negative, so it does not cause thermal runaway and there is less worry about secondary damage. .

その他、J−FETの利点として、多数キャリヤを利用
しているので、(イ)、キャリヤの蓄積効果がなくスイ
ッチング速度が速い。
Other advantages of the J-FET include (a) since it uses majority carriers, there is no carrier accumulation effect and the switching speed is fast;

(ロ)、キャリヤの飽和速度の近傍で使用できるので、
高周波動作が期待できる。
(b) It can be used near the saturation velocity of the carrier, so
High frequency operation can be expected.

以上のことがよく知られている。The above is well known.

そこで、くし形J−FETを例にとり、その高い電圧増
幅率μ、および相互コンダクタンスgmなどの基本特性
、ならびにその優れたドレイン電流の飽和特性を確保し
つつ、その高周波化および高出力化を図るための必要事
項を、第1図に示す縦断面図で説明する。
Therefore, taking the comb-shaped J-FET as an example, we aim to increase its frequency and output while ensuring its basic characteristics such as high voltage amplification factor μ and mutual conductance gm, as well as its excellent drain current saturation characteristics. The requirements for this will be explained using the longitudinal sectional view shown in FIG.

図において、1は訂形シリコン基板、2はn+形シリコ
ン基板1上に成膜されたn形エピタキシャル成長層(以
下エビ層と略記する)、3はn形エビ層2からなるJ−
FETのドレイン層、4はn形エピ層2上に施されたフ
ィールド酸化膜、5はシリコン窒化膜(Si3N、膜)
またはシリコン酸化膜(SIO2膜)、6はゲート拡散
領域、Iはソース拡散領域、8はアルミニウム(AJ)
膜からなる電極を示す。
In the figure, 1 is a reshaped silicon substrate, 2 is an n-type epitaxial growth layer (hereinafter abbreviated as shrimp layer) formed on the n+ type silicon substrate 1, and 3 is a J- layer consisting of the n-type shrimp layer 2.
The drain layer of the FET, 4 is a field oxide film formed on the n-type epitaxial layer 2, 5 is a silicon nitride film (Si3N, film)
or silicon oxide film (SIO2 film), 6 is gate diffusion region, I is source diffusion region, 8 is aluminum (AJ)
An electrode made of a membrane is shown.

必要事項その− くし形J −F ETのしゃ断層波数fTは、バイポー
ラ素子と同じように、近似的に次式で与えられる。
Necessary matter - The cutoff layer wave number fT of the comb-shaped J-FET is approximately given by the following equation, as in the case of bipolar elements.

TAはキャリヤのチャンネル領域走行時 間、 TBはソースおよびゲート間容量充電時 間、 TOはゲートおよびドレイン間容量充電 時間、 を示す。TA is when the carrier runs in the channel area. while, TB is when charging capacitance between source and gate while, TO is capacitive charging between gate and drain time, shows.

この走行時間TAは、ドレイン層3を形成するエビ層2
を高抵抗にし、高バイアス電圧の条件のもとで、J−F
ETを動作させる場合、このエビ層2の層厚がほぼ完全
に空乏層化するので、キャリヤが飽和速度でこのエビ層
2を通過する時間にほぼ等しくなる。
This running time TA is determined by the shrimp layer 2 forming the drain layer 3.
J-F with high resistance and under the condition of high bias voltage.
When the ET is operated, the thickness of the shrimp layer 2 is almost completely depleted, so that the time taken for carriers to pass through the shrimp layer 2 at a saturation speed is approximately equal to the time.

よって、この走行時間TAを減少させるには、低抵抗エ
ビ層2を使用し、所要ゲートバイアス電圧の条件のもと
で、上記空乏層の広がりを抑制することも一方法ではあ
るが、この低抵抗エビ層2を使用したとき、ピンチオフ
電圧vPが増大するので、良好な二極管形特性を得るに
は、ゲート間間隔W。
Therefore, one way to reduce this transit time TA is to use a low resistance shrimp layer 2 and suppress the expansion of the depletion layer under the required gate bias voltage condition. When using the resistive layer 2, the pinch-off voltage vP increases, so in order to obtain good diode type characteristics, the distance W between the gates must be adjusted.

−〇を縮少する必要がある。- It is necessary to reduce 〇.

このことは、J−FBTの高周波化および高出力化を行
うために、バイポーラトランジスタと同様に、その製造
プロセスとして高ファインパターンを形成する技術の確
立を必要とすることを示している。
This indicates that in order to increase the frequency and output of the J-FBT, it is necessary to establish a technology for forming a highly fine pattern as a manufacturing process, similar to bipolar transistors.

必要事項その二 充電時間TBおよびTOを短縮するには、ゲート拡散層
6およびソース拡散層7をできるだけ浅くかつ高濃度拡
散で形成し、その接合容量およびそのシリーズ抵抗を減
少させる必要がある。
Requirements In order to shorten the charging times TB and TO, it is necessary to form the gate diffusion layer 6 and the source diffusion layer 7 as shallowly as possible and with high concentration diffusion to reduce their junction capacitance and their series resistance.

必要事項その三 高い電圧増幅度μ、および相互コンダクタンスgm、な
らびに優れたドレイン電流の飽和特性を得るには、J−
FETの単位ゲート面積当たりのソース面積を高かめる
、いわゆる高密度、高集積化を図る必要がある。
Requirement No. 3: To obtain high voltage amplification μ, mutual conductance gm, and excellent drain current saturation characteristics, J-
It is necessary to increase the source area per unit gate area of the FET, so-called high density and high integration.

上記J−FETの高周波高出力化を図る必要事項3項目
の製造技術の指向方向は従来の高周波高出力バイポーラ
トランジスタの製造技術の指向方向と同一であるが、J
−FETには、バイポーラトランジスタと異なる問題点
もある。
The direction of the manufacturing technology for the three items necessary to increase the high frequency and high output of the J-FET mentioned above is the same as the direction of the manufacturing technology for the conventional high frequency and high output bipolar transistor.
-FETs also have different problems than bipolar transistors.

すなわち、J−FETの場合、バイポーラトランジスタ
の特性制御に重要な要因であった二重拡散法によるベー
ス幅の制御という困難性はないが、これに反し、バイポ
ーラトランジスタの通常動作時にエミッタ・ベース間耐
圧はあまり必要ではなかったが、JFETの場合、ソー
ス・ゲート間耐圧BVSG Oと、ゲートドレイン間耐
圧BVGDOとの間にほぼ、BVGDO: μBVs
oo、なル相関カアルノテ、上述の高ファインパターン
、高密度、かつ高いソース・ゲート間耐圧を必要とする
という難解な問題点がある。
In other words, in the case of J-FETs, there is no difficulty in controlling the base width using the double diffusion method, which was an important factor in controlling the characteristics of bipolar transistors. Although the breakdown voltage was not so necessary, in the case of JFET, there is approximately BVGDO: μBVs between the source-gate breakdown voltage BVSGO and the gate-drain breakdown voltage BVGDO.
However, there is a difficult problem in that it requires the above-mentioned fine pattern, high density, and high breakdown voltage between source and gate.

ところで、従来の高周波高出力バイポーラトランジスタ
の製造プロセスに必要な高ファインパターンを形成する
技術には、拡散マスクとして用いた酸化膜またはSi3
N4膜とシリコン半導体層との界面をそのままメタライ
ズ処理時のマスク界面として使用するいわゆるウオシド
・エミッタ・プロセス(Washed Emitter
Process )と、ベースおよびエミッタの各コ
ンタクトホールをエミッタ不純物拡散前に同時に高ファ
インパターニングするいわゆる複合マスク方式とがある
By the way, the technology for forming high-fine patterns necessary for the conventional manufacturing process of high-frequency, high-output bipolar transistors involves the use of an oxide film or Si3 used as a diffusion mask.
The so-called Washed Emitter process uses the interface between the N4 film and the silicon semiconductor layer as it is as a mask interface during metallization processing.
There is a so-called composite mask method in which base and emitter contact holes are simultaneously highly finely patterned before emitter impurity diffusion.

そこで、これらのバイポーラトランジスタの製造技術を
用いて高周波高出力J−FETを作成する製造プロセス
を第2図a−dに示す縦断面図で説明する。
A manufacturing process for manufacturing a high frequency, high output J-FET using these bipolar transistor manufacturing techniques will be described with reference to longitudinal sectional views shown in FIGS. 2a to 2d.

第2図aに示す如く、先ず、n+形シリコン基板1上に
n形エピ層2を成長させ、このn形エピ層2上にフィー
ルド酸化膜4を底膜する。
As shown in FIG. 2a, first, an n-type epitaxial layer 2 is grown on an n+-type silicon substrate 1, and a field oxide film 4 is formed on the n-type epitaxial layer 2 as a bottom film.

このフィールド酸化膜4上に、ソースおよびゲート電極
のボンデングパッドが設けられるので、このボンデング
パッドとフィールド酸化膜4とに起因するキャパシタン
スを低減させるためには、この酸化膜4の膜厚は厚い程
よい。
Bonding pads for the source and gate electrodes are provided on the field oxide film 4, so in order to reduce the capacitance caused by the bonding pads and the field oxide film 4, the thickness of the oxide film 4 must be Moderately thick.

一方、このフィールド酸化膜4をソースおよびゲート拡
散領域の形成に必要な不純物を拡散させるときに用いる
マスクの作成に使用するので、このフィールド酸化膜4
の膜厚が厚い場合、このマスク作成時の選択エツチング
によるサイドエツチング量が増大し、高ファインパター
ンのマスク作成が困難となる。
On the other hand, since this field oxide film 4 is used to create a mask used when diffusing impurities necessary for forming source and gate diffusion regions, this field oxide film 4
If the film thickness is large, the amount of side etching due to selective etching during mask creation increases, making it difficult to create a mask with a highly fine pattern.

よって、この相矛盾する二つ条件を勘案して、その膜厚
が所要の値に設定される。
Therefore, taking these two contradictory conditions into consideration, the film thickness is set to a required value.

次に、第2図すに示す如く、複合マスク方式により、上
記フィールド酸化膜4にゲートおよびソースの拡散領域
を形成するに要するそれぞれの不純物を拡散する拡散窓
を作威し、この不純物拡散窓内のn形エピ層2、および
フィールド酸化膜4上にゲート不純物拡散用マスク作成
に要する窒化シリコン膜(Si3N4膜)10、および
このS t 3 N4膜10上にこのSi3N4膜10
のパターニングに用いる化学的気相成長(CVD)法に
よるCVD酸化膜9をそれぞれ成膜する。
Next, as shown in FIG. 2, by using a composite mask method, a diffusion window is created in the field oxide film 4 to diffuse each impurity required to form the gate and source diffusion regions, and this impurity diffusion window A silicon nitride film (Si3N4 film) 10 required for making a mask for gate impurity diffusion is formed on the n-type epitaxial layer 2 and the field oxide film 4, and this Si3N4 film 10 is formed on the S t 3 N4 film 10.
A CVD oxide film 9 is formed by a chemical vapor deposition (CVD) method used for patterning.

更に、第2図Cに示す如く、上記ゲート不純物拡散窓内
のSi3N4膜10、およびCVD酸化膜9をエツチン
グ除去するために、上記ゲート不純物拡散窓より大きな
パターン形状のマスクを用いてCVD酸化膜9およびS
i3N4膜10を除去し、上記ゲート不純物拡散窓から
不純物を拡散してp+形アゲート拡散領域6形成される
Furthermore, as shown in FIG. 2C, in order to remove the Si3N4 film 10 and the CVD oxide film 9 within the gate impurity diffusion window by etching, the CVD oxide film is etched using a mask with a pattern larger than the gate impurity diffusion window. 9 and S
The i3N4 film 10 is removed and impurities are diffused from the gate impurity diffusion window to form a p+ type agate diffusion region 6.

このとき、実効ゲート間間隔wG−Gは、ゲートとソー
スの不純物拡散窓を同時に形成する複合マスクパターニ
ング時のゲート間間隔wG−Gの両側からゲート拡散領
域6の拡散深さにほぼ等しいサイドディフュージョン(
S ide Diffusion )による縮少分△w
G−Gを差し引いたものになる。
At this time, the effective inter-gate interval wG-G is a side diffusion that is approximately equal to the diffusion depth of the gate diffusion region 6 from both sides of the inter-gate interval wG-G during composite mask patterning that simultaneously forms gate and source impurity diffusion windows. (
Reduction △w due to Side Diffusion
It will be minus G-G.

よって、実効ゲート間間隔wG−Gを縮少させるには、
サイドディフュージョンによる縮少分△wG−Gが大き
くなるように、ゲート拡散領域6の拡散深さを深くすれ
ば可能であるが、この場合、この拡散深さが増すにつれ
てゲート拡散領域6の接合容量が増大するとともに、ゲ
ート・ドレイン間耐圧を維持するために、エビ層2の層
厚を厚くする必要が生じ、いずれもJ−FETの高周波
化の方向と相反する。
Therefore, in order to reduce the effective inter-gate spacing wG-G,
It is possible to increase the diffusion depth of the gate diffusion region 6 so that the reduction amount ΔwG−G due to side diffusion increases, but in this case, as the diffusion depth increases, the junction capacitance of the gate diffusion region 6 increases. As the voltage increases, it becomes necessary to increase the thickness of the shrimp layer 2 in order to maintain the gate-drain breakdown voltage, both of which are contrary to the direction of increasing the frequency of J-FETs.

つづいて、第2図dに示す如く、ゲート拡散領域6の形
成と同様に、ソース不純物拡散窓内のSi3N4膜10
およびCVD酸化膜9を除去し、この拡散窓からリンな
どの■族不純物を拡散してn+形ソース拡散領域Iを形
成する。
Subsequently, as shown in FIG. 2d, similarly to the formation of the gate diffusion region 6, the Si3N4 film 10 within the source impurity diffusion window is
Then, the CVD oxide film 9 is removed, and a group III impurity such as phosphorus is diffused from this diffusion window to form an n+ type source diffusion region I.

このソース拡散領域7の接合深さを深くしてサイドディ
フュージョン成分を増大させるように形成すれば、ソー
ス・ゲート間のシリーズ抵抗を減少させて相互コンダク
タンスgmを高めることができるが、このサイドディフ
ュージョン成分が増大するにつれて、ソース拡散領域7
と高濃度ゲート拡散領域6との耐圧が急激に低下するの
で、このような製造プロセスではそのプロセス条件の最
適化を図ることがむずかしいという問題点があり、その
上、先に述べたようにゲート拡散領域6と同様にソース
拡散領域7に高濃度かつ浅い拡散を必要とすJ−FET
の高周波化の方向と相反するという重大な問題点がある
If the junction depth of this source diffusion region 7 is deepened to increase the side diffusion component, the series resistance between the source and gate can be reduced and the mutual conductance gm can be increased. As increases, the source diffusion region 7
Since the withstand voltage between the high concentration gate diffusion region 6 and the high concentration gate diffusion region 6 rapidly decreases, there is a problem in that it is difficult to optimize the process conditions in such a manufacturing process. A J-FET that requires high concentration and shallow diffusion in the source diffusion region 7 as well as the diffusion region 6.
There is a serious problem in that it is contradictory to the direction of higher frequencies.

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、J
−FETの製造過程中に選択酸化法を用いる製造プロセ
スを採用し、その特性の高周波化を図ることを目的とす
る。
This invention was made in view of the above-mentioned problems, and is
- The purpose is to adopt a manufacturing process that uses selective oxidation during the manufacturing process of FET, and to increase the frequency of its characteristics.

以下、この発明によるくし形J−FETの製造方法の一
実施例を第3図a = hについて説明する。
Hereinafter, an embodiment of the method for manufacturing a comb-shaped J-FET according to the present invention will be described with reference to FIG. 3a=h.

第3図aおよびbに示す縦断面図は選択酸化およびゲー
ト不純物拡散工程に用いるマスク作成用Si3N4膜1
0を成膜する第1の工程を示す。
The vertical cross-sectional views shown in FIGS. 3a and 3b are Si3N4 film 1 for making a mask used in the selective oxidation and gate impurity diffusion steps.
The first step of forming a film of 0 is shown.

この工程では、先ず、第3図aに示す如く、n+形シリ
コン基板1上にn形エピ層2を成長させ、このエビ層2
上にフィールド酸化膜4を成膜する。
In this step, first, as shown in FIG. 3a, an n-type epitaxial layer 2 is grown on an n+ type silicon substrate 1, and this shrimp layer 2
A field oxide film 4 is formed thereon.

このフィールド酸化膜4の膜厚は第2図aに述べたと同
様にキャパシタンスおよびサイドエツチング量の軽減を
勘案して設定される。
The thickness of the field oxide film 4 is determined in consideration of reduction in capacitance and side etching amount, as described in FIG. 2a.

次にフィールド酸化膜4の所要箇所に後述の活性ゲート
領域を形成するに要するエビ層2を露出させる開口部を
設ける。
Next, openings are provided at required locations in the field oxide film 4 to expose the strip layer 2 required for forming an active gate region, which will be described later.

続いて第3図すに示すように、この露出エビ層2および
フィールド酸化膜4上にCVD酸化膜9を下敷膜とする
SI3N4膜10をCVD法で成膜する。
Subsequently, as shown in FIG. 3, an SI3N4 film 10 with a CVD oxide film 9 as an underlying film is formed on the exposed shrimp layer 2 and field oxide film 4 by the CVD method.

第3図Cおよびdは、上記Si3N4膜10を用いて、
ゲートコンタクト部領域およびソースコンタクト部領域
を形成するに要するゲート、ソースのマスク11.12
からなる複合マスクを作成する第2の工程を示し、第3
図Cは上記複合マスクの平面図、第3図dは第3図Cに
示すD−D線での縦断面図である。
FIGS. 3C and 3D show that using the Si3N4 film 10,
Gate and source masks required to form the gate contact region and source contact region 11.12
The second step of creating a composite mask consisting of
Figure C is a plan view of the composite mask, and Figure 3d is a longitudinal sectional view taken along the line DD shown in Figure 3C.

この複合マスクを作成する場合は、513N4膜10上
に新たにCVD酸化膜(図示せず)を形成し、このCV
D酸化膜で形成されたマスクを用いるリン酸エツチング
法、またはプラズマエツチング法のいずれかの方法で作
成できる。
When creating this composite mask, a new CVD oxide film (not shown) is formed on the 513N4 film 10, and this CVD oxide film (not shown) is formed on the 513N4 film 10.
It can be formed by either a phosphoric acid etching method using a mask formed of a D oxide film or a plasma etching method.

第3図eに示す縦断面図は第1段階のゲート拡散として
、上記複合マスクを用いてボロンの拡散または低加速エ
ネルギーでボロンイオン注入を行いエビ層2にp+形ボ
ロン拡散層13を形成する第3の工程を示す。
The vertical cross-sectional view shown in FIG. 3e shows the first step of gate diffusion in which a p+ type boron diffusion layer 13 is formed in the shrimp layer 2 by boron diffusion or boron ion implantation with low acceleration energy using the above composite mask. The third step is shown.

この工程において、ボロン拡散層13を拡散法で形成す
る場合、この第1段階のゲート拡散は、このボロン拡散
層13が高濃度かつ浅い接合深さになるように、低温に
おけるボロンデポジション処理のみで良い。
In this process, when the boron diffusion layer 13 is formed by a diffusion method, this first step of gate diffusion is performed only by a boron deposition process at a low temperature so that the boron diffusion layer 13 has a high concentration and a shallow junction depth. That's fine.

このボロンデポジション処理時のボロン濃度分布形態は
、エビ層2の表面近傍高濃度領域においては、その濃度
がボロン固溶度約1×1020/−に近く、補誤差分布
に近似し、エビ層2内低濃度領域においては、ボロン拡
散係数の濃度依存性による影響によって、はぼステップ
分布に近似する。
The boron concentration distribution form during this boron deposition process is that in the high concentration region near the surface of the shrimp layer 2, the concentration is close to the boron solid solubility of about 1 x 1020/- and approximates the complementary error distribution. In the low concentration region within 2, the distribution approximates a step distribution due to the influence of the concentration dependence of the boron diffusion coefficient.

第3図fに示す縦断面図は、ゲート、ソースのマスク1
1.12からなる複合マスクを用いて選択酸化(SOP
)処理を行いソリコン酸化膜14を形成する第4の工程
を示す。
The vertical cross-sectional view shown in FIG. 3f shows gate and source mask 1.
Selective oxidation (SOP) using a composite mask consisting of 1.12
) process to form the solicon oxide film 14 is shown.

ここで、このSOP処理工程でのボロン拡散層13の状
態について説明する。
Here, the state of the boron diffusion layer 13 in this SOP process will be explained.

このSOP処理等のボロン拡散層13のボロン濃度分布
は、シリコンとシリコン酸化膜とのボロン分配系数c3
i/Cs1o2が通常1より小さいので、エビ層2中の
ボロンがシリコン酸化膜14中にアウトディフュージョ
ン(Out Diffusion ) L/て第4図a
のボロン濃度分布図に示すような形状になる。
The boron concentration distribution in the boron diffusion layer 13 after this SOP treatment etc. is based on the boron distribution coefficient c3 between silicon and silicon oxide film.
Since i/Cs1o2 is usually smaller than 1, boron in the shrimp layer 2 is out-diffused into the silicon oxide film 14 as shown in Fig. 4a.
The shape is as shown in the boron concentration distribution map.

図中tsio2はシリコン酸化膜14の膜厚、x−oは
エビ層2とシリコン酸化膜14との界面、XiGはゲー
ト拡散層13の接合深さを示す。
In the figure, tsio2 indicates the thickness of the silicon oxide film 14, x-o indicates the interface between the shrimp layer 2 and the silicon oxide film 14, and XiG indicates the junction depth of the gate diffusion layer 13.

近似的に第4図すのボロン濃度分布図に示すSOP処理
前のエビ層2の表面y−oから、ボロンデポジション時
のステップ分布を持つボロンが酸化処理温度での拡散係
数りと酸化処理時間tとで規定されるDtで再分布した
ものと仮定し、ガウシャン分布になるとすれば、SOP
処理後のゲート拡散層13の接合深さX、。
Approximately, from the surface y-o of the shrimp layer 2 before SOP treatment shown in the boron concentration distribution diagram in Figure 4, boron having a step distribution at the time of boron deposition has a diffusion coefficient at the oxidation treatment temperature and oxidation treatment. SOP
Junction depth X of gate diffusion layer 13 after processing.

は、次式で与えられる。is given by the following equation.

ここに、Qはデポジション時のステップ分布をもつボロ
ンの全濃度、CBはエビ層2中ボロン濃度、mはシリコ
ン酸化膜14の成膜時に反応するエビ層2のシリコン層
厚tsiとこの酸化膜14の膜厚tsio2との比、”
si/ jsi。
Here, Q is the total boron concentration with a step distribution at the time of deposition, CB is the boron concentration in the shrimp layer 2, and m is the silicon layer thickness tsi of the shrimp layer 2 that reacts when forming the silicon oxide film 14 and this oxidation. Ratio to the film thickness tsio2 of the film 14,
si/jsi.

2を示し、通常約0.4の値をもつ。2 and usually has a value of about 0.4.

又、Bは、シリコン酸化膜の膜厚がバラポリツク法則(
Paraboric Law )に従うとしたとき、酸
化温度などの酸化条件によって決まる定数項である。
In addition, B is based on the variation law of the silicon oxide film (
Parabolic Law), it is a constant term determined by oxidation conditions such as oxidation temperature.

この酸化条件を最適化することによって、〔1〕式から
判るように、エビ層2中のゲート拡散層13の接合深さ
XjGを、拡散時間すなわち酸化処理時間に対して、は
ぼ一定に保ちながらシリコン酸化膜14を形成すること
ができる。
By optimizing this oxidation condition, as can be seen from equation [1], the junction depth XjG of the gate diffusion layer 13 in the shrimp layer 2 can be kept almost constant with respect to the diffusion time, that is, the oxidation treatment time. However, the silicon oxide film 14 can be formed.

このシリコン酸化膜14の形成時の横方向成長によって
、実効ゲート間間隔wG Gは縮少されるが、先に述べ
た如くゲート拡散層13の横方向接合深さをほぼ一定に
なし得ることから、SOP処理時間を制御することによ
って、上記実効ゲート間間隔WG−Gを精度よく制御す
ることができる。
Although the effective inter-gate spacing wG is reduced by the lateral growth during the formation of the silicon oxide film 14, the lateral junction depth of the gate diffusion layer 13 can be made almost constant as described above. , by controlling the SOP processing time, the effective inter-gate interval WG-G can be controlled with high precision.

また、SOP処理後のゲート拡散層13のボロン濃度は
、ボロンのシリコン酸化膜14中へのアウトディフュー
ジョン効果によって低下するので、このときのボロン濃
度を、後述するようにソース・ゲート間耐圧とゲート拡
散層シリーズ抵抗との兼ね合いから所要の値になるよう
に制御する必要があるが、この制御も実効ゲート間間隔
WG−Gの制御と同様にSOP処理条件を制御すること
によって行うことができる。
In addition, the boron concentration in the gate diffusion layer 13 after the SOP process decreases due to the out-diffusion effect of boron into the silicon oxide film 14, so the boron concentration at this time is determined by the source-gate breakdown voltage and gate Although it is necessary to control it to a required value in consideration of the diffusion layer series resistance, this control can also be performed by controlling the SOP processing conditions in the same way as controlling the effective inter-gate distance WG-G.

第3図gに示す縦断面図は第2段階のゲート拡散として
、ボロンの高濃度拡散を行いゲートコンタクト部領域1
5を形成する第5の工程を示す。
The vertical cross-sectional view shown in FIG.
5 shows the fifth step of forming 5.

この工程において、先ず、5iaN、膜10およびその
下敷CVD酸化膜9からなるゲートマスク11をエツチ
ング除去し、ゲートコンタクト部領域16を露出させる
In this step, first, the gate mask 11 consisting of the 5iaN film 10 and the underlying CVD oxide film 9 is removed by etching to expose the gate contact region 16.

このエツチング除去方法として、ホトレジストマスクを
用いるプラズマエツチング方法を用いることも可能であ
り、また、新たにCVD酸化膜を薄く全面に成膜し、こ
のCVD酸化膜を用いて上記ゲートマスク11を露出さ
せるように写真製版法でパターニングし、上記CVD酸
化膜からなるマスクを作成し、このマスクを用いてゲー
トマスク11の5i3N4膜10をリン酸エツチング法
で除去し、その下敷CVD酸化膜9はシリコン酸化膜1
4と比較して薄いので、このシリコン酸化膜14をマス
クに用いて軽くエツチングして除去スる方法を用いるこ
ともできる。
As this etching removal method, it is also possible to use a plasma etching method using a photoresist mask.Also, a new thin CVD oxide film is formed on the entire surface, and the gate mask 11 is exposed using this CVD oxide film. A mask made of the above CVD oxide film is created by patterning it by photolithography as shown in FIG. Membrane 1
Since the silicon oxide film 14 is thinner than the silicon oxide film 14, it is also possible to use a method of lightly etching and removing the silicon oxide film 14 using it as a mask.

このゲートコンタクト部領域15を露出させるために用
いるマスクに、第2図Cに述べたと同様に、複合マスク
方式の利点としてオーバーサイズ(0ver S ij
e )マスクが利用できることはいうまでもない。
As described in FIG.
e) It goes without saying that masks can be used.

次に、ゲートコンタクト部領域15の接触抵抗およびゲ
ートシリーズ抵抗を下げるために、第2段階のゲート拡
散として、上記露出コンタクト部領域にボロンの高濃度
拡散処理を行いゲートコンタクト部領域15を形成する
Next, in order to lower the contact resistance and gate series resistance of the gate contact region 15, a high concentration boron diffusion process is performed on the exposed contact region as a second stage of gate diffusion to form the gate contact region 15. .

この第2段階のゲート拡散は、低温におけるボロンデポ
ジション処理であるので、この処理によって、SOP処
理時に最適化制御により形成された実効ゲート間間隔W
O−Oはほとんど影響されるようなことはない。
Since this second stage of gate diffusion is a boron deposition process at a low temperature, this process reduces the effective inter-gate distance W formed by optimization control during the SOP process.
O-O is hardly affected.

また、この第2段階のゲート拡散にボロンイオン注入法
を利用することもできる。
Further, a boron ion implantation method can also be used for this second stage of gate diffusion.

第3図りに示す縦断面図はリンなどのn形不純物を高濃
度拡散処理を行いソースコンタクト部領域16を形成す
る第6の工程を示す。
The vertical cross-sectional view shown in the third figure shows a sixth step in which a source contact region 16 is formed by performing a high concentration diffusion process of n-type impurities such as phosphorus.

この工程は、ゲートコンタクト部領域15の形成工程と
同様に、ソースマスク12をエツチング除去し、露出ソ
ースコンタクト部領域を形成する。
In this step, similarly to the step of forming the gate contact region 15, the source mask 12 is etched away to form an exposed source contact region.

このエツチング除去に使用するマスクを上記ゲートコン
タクト部領域15の形成工程で生成した酸化膜を用いて
作成する場合は、先に述べたゲートマスク11の除去方
法と全く同様である。
When the mask used for this etching removal is made using the oxide film produced in the step of forming the gate contact region 15, the method for removing the gate mask 11 described above is exactly the same.

次に、上記露出ソースコンタクト部領域にリンなどのn
形不純物の高濃度拡散処理を行いソースコンタクト部領
域16を形成する。
Next, the exposed source contact region is filled with n such as phosphorus.
A source contact region 16 is formed by performing a high concentration diffusion process of type impurities.

このとき行う高濃度拡散処理は、J−FETのgm、μ
、およびソース・ゲート間耐圧などの特性を決定する重
要な製造プロセスである。
The high concentration diffusion treatment performed at this time is based on the gm and μ of the J-FET.
This is an important manufacturing process that determines characteristics such as , and source-to-gate breakdown voltage.

このソース・ゲート間耐圧は、先に述べた如く、SOP
処理時に形成されるシリコン酸化膜14下のゲート拡散
層13の不純物濃度によってほぼ決定される。
This source-gate breakdown voltage is, as mentioned earlier, SOP
It is almost determined by the impurity concentration of the gate diffusion layer 13 under the silicon oxide film 14 formed during processing.

J −F BTの高周波化にともなう高ファインパター
ン、および高集積化によって、ソース拡散領域とゲート
拡散領域との接触によるソース・ゲート間耐圧の低下は
ある程度やむを得ないものではあるが、この発明による
方法では、ゲートコンタクト部領域15は高濃度拡散処
理によってゲートコンタクト抵抗、およびゲートシリー
ズ抵抗の低下を行ない得るようにし、かつソースコンタ
クト部領域16とゲート拡散層13との接触部をSOF
処理によるボロンのシリコン酸化膜14へノケッタリン
グ(Ge t ter ing )効果により低濃度化
することができるようになっているので、ソース・ゲー
ト間耐圧を比較的高い値に設定し得る利点がある。
Although it is unavoidable to some extent that the breakdown voltage between the source and gate is reduced due to the contact between the source diffusion region and the gate diffusion region due to the finer patterns and higher integration accompanying the higher frequency of J-F BT, the method according to the present invention In this case, the gate contact region 15 is treated with a high concentration diffusion treatment to reduce the gate contact resistance and the gate series resistance, and the contact portion between the source contact region 16 and the gate diffusion layer 13 is formed using SOF.
Since the boron concentration in the silicon oxide film 14 can be reduced to a low concentration by the gettering effect during the treatment, there is an advantage that the breakdown voltage between the source and the gate can be set to a relatively high value.

このような工程を経て作成されたJ −F ET素子の
ソースコンタクト部、ゲートコンタクト部、およびその
他所要箇所にアルミニウム膜の電極17を設け、J−F
ET素子作成を完了する。
Aluminum film electrodes 17 are provided at the source contact portion, gate contact portion, and other required locations of the J-FET device created through such a process, and the J-FET device is
Complete the ET element creation.

以上詳述したように、この発明ではJ−FETの製造工
程においてゲート拡散領域の形成に選択酸化法を用いる
ので、拡散時間の如何にかかわらず拡散層の深さをほぼ
一定にでき、所望の濃度でかつ浅い拡散領域が得られる
のみでなく、これらの拡散層の深さに対して配慮するこ
となく実効ゲート間間隔を調整できるので、上記実効ゲ
ート間間隔を小さくすることも容易になる。
As detailed above, in the present invention, the selective oxidation method is used to form the gate diffusion region in the J-FET manufacturing process, so the depth of the diffusion layer can be kept almost constant regardless of the diffusion time, and the desired depth can be maintained. Not only can a highly concentrated and shallow diffusion region be obtained, but also the effective inter-gate interval can be adjusted without considering the depth of these diffusion layers, making it easy to reduce the effective inter-gate interval.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のくし形J−FETの一例を示す縦断面図
、第2図a〜dはそれぞれ従来の高周波高出力J −F
ETを作成する製造プロセスを示す縦断面図、第3図
a、bおよびd−hはそれぞれこの発明によるくし形J
−FETの製造方法の一実施例を示す縦断面図、第3図
Cは第3図dに示す縦断面図に対応する平面図、第4図
aおよびbはSOP処理時のボロン濃度分布図である。 図において、1はn+形シリコン基板、2はn形エピタ
キシャル成長層、3はJ−FETのドレイン層、4はフ
ィールド酸化膜、5はシリコン窒化膜またはシリコン酸
化膜、6はゲート拡散領域7はソース拡散領域、8およ
び17は電極、9はCVD酸化膜、10はシリコン窒化
膜、11はゲートマスク、12はソースマスク、13は
ゲート拡散層、14はシリコン酸化膜、15はゲートコ
ンタクト部領域、16はソースコンタクト部領域を示す
。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Figure 1 is a vertical cross-sectional view showing an example of a conventional comb-shaped J-FET, and Figures 2 a to d are respectively conventional high-frequency, high-output J-FETs.
Longitudinal cross-sectional views showing the manufacturing process for making the ET, FIGS.
- A vertical cross-sectional view showing an example of the FET manufacturing method, FIG. 3 C is a plan view corresponding to the vertical cross-sectional view shown in FIG. 3 d, and FIGS. 4 a and b are boron concentration distribution diagrams during SOP treatment. It is. In the figure, 1 is an n+ type silicon substrate, 2 is an n-type epitaxial growth layer, 3 is a J-FET drain layer, 4 is a field oxide film, 5 is a silicon nitride film or silicon oxide film, 6 is a gate diffusion region 7 is a source Diffusion regions, 8 and 17 are electrodes, 9 is a CVD oxide film, 10 is a silicon nitride film, 11 is a gate mask, 12 is a source mask, 13 is a gate diffusion layer, 14 is a silicon oxide film, 15 is a gate contact region, Reference numeral 16 indicates a source contact region. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 高導電度の第1伝導形のシリコン基板の主面上に形
成された第1伝導形のエピタキシャル成長シリコン層の
表面部の互いに離れた第1および第2のゲートコンタク
ト部領域を形成すべき部分上と、上記第1および第2の
ゲートコンタクト部領域間にあってこれらとの間に所定
間隔をおいてソースコンタクト部領域を形成すべき部分
上とに窒化シリコン膜を選択的に形成する第1の工程、
上記窒化シリコン膜をマスクとして上記エピタキシャル
成長シリコン層の表面部の上記第1および第2のゲート
コンタクト部領域と上記ソースコンタクト部領域との間
の部分に第2伝導形の不純物を導入してゲート拡散層と
なるべき高濃度で浅い第2伝導形の高濃度不純物領域を
形成する第2の工程、上記窒化シリコン膜をマスクとし
て選択酸化を施し上記エピタキシャル成長シリコン層の
表面部の上記高濃度不純物領域の上にシリコン酸化膜を
形成するとともに上記シリコン酸化膜の下に押込められ
た上記高濃度不純物領域をゲート拡散層とする第3の工
程、上記エピタキシャル成長シリコン層の表面部の上記
第1および第2のゲートコンタクト部領域の形成部分上
の上記窒化シリコン膜を除去してこれらの部分にそれぞ
れ第2伝導形の不純物を導入して上記ゲート拡散層に連
なる第2伝導形の上記第1および第2のゲートコンタク
ト部領域を選択的に形成する第4の工程、並びに上記エ
ピタキシャル成長シリコン層の表面部の上記ソースコン
タクト部領域の形成部分上の上記窒化シリコン膜を除去
してこの部分に第1伝導形の不純物を導入して第1伝導
形のソースコンタクト部領域を選択的に形成する第5の
工程を備えた接合形電界効果トランジスタの製造方法。 2 第2の工程における高濃度不純物領域をイオン注入
法で形成することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の接合形電界効果トランジスタの製造方法。
[Claims] 1. First and second gate contact portions separated from each other on a surface portion of an epitaxially grown silicon layer of a first conductivity type formed on a main surface of a highly conductive silicon substrate of a first conductivity type. A silicon nitride film is selectively formed on a portion where a region is to be formed and on a portion where a source contact region is to be formed with a predetermined interval between the first and second gate contact regions. A first step of forming
Using the silicon nitride film as a mask, impurities of a second conductivity type are introduced into the surface portion of the epitaxially grown silicon layer between the first and second gate contact regions and the source contact region to diffuse gate diffusion. A second step of forming a shallow high concentration impurity region of the second conductivity type to form a layer, selectively oxidizing the high concentration impurity region on the surface of the epitaxially grown silicon layer using the silicon nitride film as a mask. a third step of forming a silicon oxide film thereon and using the high concentration impurity region pushed under the silicon oxide film as a gate diffusion layer; The silicon nitride film on the portion where the gate contact region is formed is removed and impurities of the second conductivity type are introduced into these portions to form the first and second impurities of the second conductivity type connected to the gate diffusion layer. a fourth step of selectively forming a gate contact region, and removing the silicon nitride film on a portion of the surface portion of the epitaxially grown silicon layer where the source contact region is to be formed, and forming a first conductivity type in this region. A method for manufacturing a junction field effect transistor, comprising a fifth step of selectively forming a source contact region of a first conductivity type by introducing an impurity. 2. The method of manufacturing a junction field effect transistor according to claim 1, wherein the high concentration impurity region in the second step is formed by an ion implantation method.
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