JPS5911684A - Forming method for buried gate of semiconductor device - Google Patents

Forming method for buried gate of semiconductor device

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JPS5911684A
JPS5911684A JP57120460A JP12046082A JPS5911684A JP S5911684 A JPS5911684 A JP S5911684A JP 57120460 A JP57120460 A JP 57120460A JP 12046082 A JP12046082 A JP 12046082A JP S5911684 A JPS5911684 A JP S5911684A
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JP
Japan
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gate
concentration
epitaxial growth
layer
diffusion
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JP57120460A
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Japanese (ja)
Inventor
Kimihiro Muraoka
公裕 村岡
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Toyo Denki Seizo KK
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Denki Seizo KK
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/012Manufacture or treatment of static induction transistors [SIT], e.g. permeable base transistors [PBT]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/80FETs having rectifying junction gate electrodes

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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は静電誘導形サイリスタやゲートターンオフサイ
リスタ等の半導体装置、特に埋込みゲートを有する埋込
みゲート方式半導体装置の埋込みゲート形成法に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a buried gate in a semiconductor device such as a static induction thyristor or a gate turn-off thyristor, and particularly in a buried gate type semiconductor device having a buried gate.

埋込みゲート方式半導体装置においては、埋込みゲート
を介して電気信号の伝播が行われるためにゲートの抵抗
値が小さい程早いスイッチング速度を得られることが公
知であり、いかにしてゲートの抵抗値を小さくするかが
重要な課題となっている◇そして、埋込みゲート方式半
導体装置における埋込みゲートの形成法として、 (菫)  拡散法でゲートを形成したのちこの面に対し
てエピタキシャル成長を施し埋込みゲートを形成するり (2)  シリコン基板(以下単に基板という)表面に
凹状の切込み溝を設け、この切込み溝内をエピタキシャ
ル成長で埋めてゲートを形成する。その後ゲート面上に
エピタキシャル成長を施して埋込みゲートを形成する。
In a buried gate type semiconductor device, it is well known that the lower the gate resistance value, the faster the switching speed can be obtained because electric signals are propagated through the buried gate. ◇The method for forming a buried gate in a buried gate type semiconductor device is to form a gate using a diffusion method and then perform epitaxial growth on this surface to form a buried gate. (2) A concave cut groove is provided on the surface of a silicon substrate (hereinafter simply referred to as a substrate), and the inside of the cut groove is filled with epitaxial growth to form a gate. Thereafter, epitaxial growth is performed on the gate surface to form a buried gate.

の2つの方法が主流である。The following two methods are mainstream.

第1図は拡散法を用いて埋込みゲートを形成する概念を
示す半導体装置の縦方向断面説明図であり、ここで具体
的な説明の便宜上基板はN形、ゲートはP形の態様とす
る0すなわち、第1図(a)において1は基板、2は酸
化膜、3は酸化膜2に選択的に開けられた窓であり、第
1図(b)にて4は窓3よりP形不純物を拡散して形成
せしめられたゲートである。また第1図(C)にてゲー
ト4が形成されたのちに酸化膜2を除去した状態が示さ
れる。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a semiconductor device illustrating the concept of forming a buried gate using a diffusion method. For convenience of detailed explanation, the substrate is assumed to be N-type and the gate is assumed to be P-type. That is, in FIG. 1(a), 1 is a substrate, 2 is an oxide film, 3 is a window selectively opened in the oxide film 2, and in FIG. 1(b), 4 is a P-type impurity from window 3. This is a gate formed by diffusing . Further, FIG. 1C shows a state in which the oxide film 2 is removed after the gate 4 is formed.

さらに第1図(d)はゲート4を形成した面にエピタキ
シャル成長法により1形シリコン単結晶層5を形成した
状態を示している。ここに、CHは電流の通路となるチ
ャンネル領域である0 かようにして、ゲート4を拡散法で形成する際にゲート
抵抗を小さくするためには必然的にゲート拡散時P形不
純物の表面濃度を高める必要が生じる。しかしながらこ
のことはつぎのような弊害をもたらすものになってしま
う0例えば、Pゲートの拡散不純物原子としては酸化膜
に対してマスク効果がありかつ高い表面濃度が得られる
ことからボロンが広く用いられるところであるが、P形
不純物のボロンを高濃度で拡散したゲート拡散面へ不純
物濃度が10′4〜10” (atoms/cc)オー
ダーと低い1形シリコン単結晶層をエピタキシャル成長
させる化、その成長時に挾いゲート間隔で設計される隣
合ったPゲート同志が短絡する現象、いわゆるエピタキ
シャル成長時のオートドープ現象を発生してチャンネル
領域の閉鎖を引起こすことになる0力)くの如く、拡散
法でゲートを形成する場合ゲート抵抗を犠牲にしてもチ
ャンネル閉鎖を防止する必要が生じ、このことは埋込み
ゲートを有する半導体装置の製作にあって好ましい姿と
は言い難いものとなっていた0 第2図は第1図と同様にしてエピタキシャル成長法によ
るものを示すもので、6は切込み溝、2はエピタキシャ
ル成長層である。すなわち、第2図(a) 1ctdい
て1′は基板、2′は酸化膜であり、切込み溝6は基板
1′に切込まれた溝であってこれは酸化膜2′を利用し
て湿式または乾式のエツチングを施すこきにより容易j
こ形成可能である。丈た第2図(b)は、第2図(、)
に示される酸化膜2′を除去したのちに切込み溝6を有
する面に対してP形のエピタキシャル成長を施すことに
よってゲート4′を形成し、さらにはP形エピタキシャ
ル成長層2を形成させた状態を示している。またP形エ
ピタキシャル成長層2面をミラー研磨することにより第
2図(c)の如く示されるものとなる。その後ゲート4
′を形成した面に1形シリコン単結晶層5′を成長させ
ることによって埋込みゲートが完成されて第2図(d)
のように示される。
Further, FIG. 1(d) shows a state in which a type 1 silicon single crystal layer 5 is formed by epitaxial growth on the surface where the gate 4 is formed. Here, CH is a channel region that serves as a current path.In order to reduce the gate resistance when forming the gate 4 by the diffusion method, it is necessary to increase the surface concentration of P-type impurities during gate diffusion. It becomes necessary to increase the However, this brings about the following disadvantages. For example, boron is widely used as a diffusion impurity atom for the P gate because it has a masking effect on the oxide film and can obtain a high surface concentration. However, a type 1 silicon single crystal layer with a low impurity concentration on the order of 10'4 to 10'' (atoms/cc) is epitaxially grown on the gate diffusion surface where boron, a P type impurity, is diffused at a high concentration, and it is necessary to A phenomenon in which adjacent P gates designed with a large gate spacing are short-circuited, a so-called autodoping phenomenon during epitaxial growth, which causes closure of the channel region. When forming a buried gate, it becomes necessary to prevent channel closure even at the expense of gate resistance, which is not a desirable situation when manufacturing a semiconductor device with a buried gate. In the same way as in Fig. 1, the epitaxial growth method is shown, where 6 is a cut groove and 2 is an epitaxial growth layer.That is, Fig. 2(a) 1ctd, 1' is a substrate, 2' is an oxide film, and 2' is an oxide film. The cut groove 6 is a groove cut into the substrate 1', and this can be easily done by performing wet or dry etching using the oxide film 2'.
This can be formed. Figure 2 (b) is the length of Figure 2 (,)
After removing the oxide film 2' shown in FIG. ing. Further, by mirror-polishing the two surfaces of the P-type epitaxial growth layer, it becomes as shown in FIG. 2(c). then gate 4
A buried gate is completed by growing a type 1 silicon single crystal layer 5' on the surface on which the gate is formed, as shown in FIG. 2(d).
It is shown as follows.

かくの如きエピタキシャル成長法による場合、ゲート4
′内の不純物濃度の分布は一様なためゲート抵抗を小さ
くすることができる。例えば、このゲート4′の不純物
濃度と第1図により形成したゲート4の表面不純物濃度
が同じであると仮定するならば、ゲート抵抗は拡散法に
比較してエピタキシャル法が(115)〜(1/10 
)程度に小さくなる〇この理由は拡散法では不純物濃度
分布が表面から底部へ指数函数的iこ減少されるものと
なるにある。
When using such an epitaxial growth method, the gate 4
Since the impurity concentration distribution within ' is uniform, the gate resistance can be reduced. For example, assuming that the impurity concentration of this gate 4' is the same as the surface impurity concentration of the gate 4 formed according to FIG. 1, the gate resistance will be (115) to (115) /10
) The reason for this is that in the diffusion method, the impurity concentration distribution decreases exponentially from the surface to the bottom.

したがって、ゲート抵抗を小さくする観点からみればエ
ピタキシャル法による形成法は有利である0しかるに、
エピタキシャル成長法によるものは、例示の如く切込ま
れた部分にエピタキシャル成長を施すため、基板とゲー
ト界面の結晶性が良好でないためにゲート接合のリーク
電流の増大をきたすなど逆方向特性が悪く、一様な濃度
を高めるものとすれば埋込みエピタキシャル成長時にチ
ャンネルの閉鎖をまねく等の欠点を有する。それゆえ商
業的規模で生産する上では満足できる方法とは言えなか
った。
Therefore, from the viewpoint of reducing gate resistance, the epitaxial formation method is advantageous.However,
In the epitaxial growth method, epitaxial growth is performed on the cut portion as shown in the example, so the crystallinity of the interface between the substrate and the gate is not good, resulting in an increase in leakage current at the gate junction, resulting in poor reverse direction characteristics and uniform growth. If the concentration is increased, there are drawbacks such as channel closure during buried epitaxial growth. Therefore, it could not be said to be a satisfactory method for production on a commercial scale.

本発明は上述したような問題点を解消するためなされた
もので、拡散法とエピタキシャル成長法を格別に併用し
て特にエピタキシャル成長法を巧みに効用せしめた新規
なゲート形成法を提供せんとするものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a new gate formation method in which a diffusion method and an epitaxial growth method are used in combination to make the epitaxial growth method particularly effective. be.

第3図は本発明による一例の概念を示すもので、図中第
1図および第2図と同符号のものは同じ構酸部分もしく
は同じ機能を有する部分を示す0ここに、第3図は本発
明の基本技術思想の理解を容易にするため前述の第1図
および第2図に類して表し、さらには以下具体的な数値
を用いて詳細説明することにする。
FIG. 3 shows the concept of an example according to the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIGS. In order to facilitate understanding of the basic technical idea of the present invention, the present invention will be expressed in a manner similar to the above-mentioned FIGS. 1 and 2, and will be explained in detail below using specific numerical values.

すなわち、第3図(a) 、 (b)は比抵抗100(
ΩCrn)。
That is, Fig. 3(a) and (b) have a specific resistance of 100 (
ΩCrn).

厚み250(μm)のN形の基板1,1′、厚み2(a
m)を有する酸化膜2.2′、酸化膜2に選択的に開け
られた幅20(μfn)を有する窓3、窓3を利用して
深さ15(μfn)の切込み溝6を形成したものを示し
ている。ここで、かような切込み#I6は第2図説明の
如く容易に形成できる。また、第3図(C1にて、基板
1′、酸化膜2“および切込み溝6′において第3図(
b)に凹状に示される切込み溝6部分の内面ヘボロンを
用いてP形不純物のボロンより表面濃度が(I X 1
0” ) (atoms/cc )で深さが(3〜5)
(、am)のP形拡散N7を形成した状態な示している
。かかるものは、切込み溝6′の内面が拡散法で形成さ
れるためゲート接合の逆方向耐圧をハードな特性のもの
とし得る。さらに、第3図(d)1こてボロン拡散後に
酸化膜2“をボロンの拡散深さ分だけホトレジスト技術
を採用して除去せしめその酸化膜表面積部分が削減され
た酸化膜2″′を形成した状態を示し、第3図(e)は
切込み溝6′をP形不純物のボロンのドープからP形エ
ピタキシャル層で埋めエピタキシャル成長時酸化膜21
面上にもP形エピタキシャル成長層2′が成長した状態
を示している。ここに、4′はゲートである。さらにま
た、第3図(1)のように形成後に酸化膜2′#とP形
エピタキシャル成長層2′をミラー研磨で除去して第3
図(f)の如き形状に仕上げることができ、そののちこ
の研磨面にゲートを埋込むため濃度10′4〜10 ”
 (atoms/cc )を有する1形シリコン単結晶
層5′が15〜20(μfFりの厚みに形成されて第3
図(g)のものとすることができる。
N-type substrates 1 and 1' with a thickness of 250 (μm) and a thickness of 2 (a
An oxide film 2.2' having a width of 2.2' m), a window 3 having a width of 20 (μfn) selectively opened in the oxide film 2, and a cut groove 6 having a depth of 15 (μfn) using the window 3 were formed. showing something. Here, such an incision #I6 can be easily formed as explained in FIG. In addition, FIG.
Using the inner surface of the groove 6 shown in b), the surface concentration is (I x 1
0”) (atoms/cc) and depth (3~5)
(, am) shows a state in which a P-type diffusion N7 is formed. In this case, since the inner surface of the cut groove 6' is formed by a diffusion method, the reverse breakdown voltage of the gate junction can be made to have a hard characteristic. Furthermore, as shown in FIG. 3(d), after boron is diffused using a trowel, the oxide film 2'' is removed by the depth of the boron diffusion using photoresist technology to form an oxide film 2'' with a reduced surface area of the oxide film. FIG. 3(e) shows a state in which the cut groove 6' is filled with a P-type epitaxial layer doped with boron as a P-type impurity and the oxide film 21 is grown during epitaxial growth.
A state in which a P-type epitaxial growth layer 2' has grown also on the surface is shown. Here, 4' is a gate. Furthermore, as shown in FIG. 3(1), after the formation, the oxide film 2'# and the P-type epitaxial growth layer 2' are removed by mirror polishing, and the third
It is possible to finish the shape as shown in figure (f), and after that, in order to embed the gate in this polished surface, the concentration is 10'4 to 10''.
(atoms/cc) is formed to a thickness of about 15 to 20 μfF.
It can be the one shown in Figure (g).

かくの如く第3図に示すものは、特に第3図(d)に示
されるように基板1′に切込み溝6′を設けた凹状面内
側にP形不純物のボロンが拡散されて第3図(f)に示
す如きP膨拡散層7を形成し、さらにこの切込み溝6′
部分をP形のエピタキシャル層で埋めるようにしたもの
であって、その2段階のP形不純物濃度に差をもつ本発
明の特長を有するものである。すなわち、これを具体的
に記述するならば、拡散法で形成されたP膨拡散層7は
表面濃度が(I X 10” ) (atoms/cc
 )であり、この表面濃度を有する凹状底部より四塩化
硅素にボロンをドープしてボロン濃度が(lXl0”)
(atoms/cc)オーダーのP形エピタキシャル成
長層を10(μflt)成長させる。さらに連続してこ
の上にボロン濃度が(I X 10I?) (atom
s/cc )オーダーのP形エピタキシャル成長層を5
〜7(μff1)成長させる。したがって、深さ15(
μfn)に凹状に切込まれた切込みtPI6部分が埋ま
ることになり、拡散法とエピタキシャル成長法を格別に
用いてゲート4#領域を第3図(g)の如く形成するこ
とができる。
As shown in FIG. 3, boron as a P-type impurity is diffused inside the concave surface of the substrate 1' having cut grooves 6', as shown in FIG. 3(d). A P expansion diffusion layer 7 as shown in (f) is formed, and this cut groove 6'
The portion is filled with a P-type epitaxial layer, and has the feature of the present invention that the P-type impurity concentration is different between the two stages. That is, to describe this specifically, the P swelling diffusion layer 7 formed by the diffusion method has a surface concentration of (I x 10") (atoms/cc
), and silicon tetrachloride is doped with boron from the concave bottom having this surface concentration, and the boron concentration is (lXl0'').
A P-type epitaxial growth layer of (atoms/cc) order is grown for 10 (μflt). Continuously, the boron concentration (I x 10I?) (atom
s/cc) order P-type epitaxial growth layer.
Grow ~7 (μff1). Therefore, depth 15 (
The portion of the notch tPI6 cut in a concave shape in μfn) is filled in, and the gate 4# region can be formed as shown in FIG. 3(g) by using a diffusion method and an epitaxial growth method.

これらの関係をさらに第4図〜第6図を参照して説明す
る。ここに、第4図はゲートが埋込まれる前のゲート表
面から厚み方向深さすなわち第3図(f)に示す(X−
X)の縦方向距離における不純物濃度の分布を表わすも
のであり、第5図は第3図(f)に示す(x’−x’)
のゲート領域の表面濃度分布を表わすものであり、第6
図はエピタキシャル成長時におけるP形不純物の濃度変
化の時間的推移を表わすものであり、これら第4図〜第
6図の縦軸をlog目盛で示している。
These relationships will be further explained with reference to FIGS. 4 to 6. Here, FIG. 4 shows the depth in the thickness direction from the gate surface before the gate is buried, that is, the depth shown in FIG. 3(f) (X-
Figure 5 represents the distribution of impurity concentration in the vertical distance of
It represents the surface concentration distribution of the gate region of
The figures show the time course of changes in the concentration of P-type impurities during epitaxial growth, and the vertical axes of these Figures 4 to 6 are shown on a log scale.

かかる第4図〜第6図中まず第4図において、前述した
ように2段階の濃度分布を有するP形エピタキシャル成
長層部分はその上面側が表面濃度が(I X 10” 
) (atoms/cc )オーダーを有するP層。
First, in FIG. 4 among FIGS. 4 to 6, the P-type epitaxial growth layer portion having a two-stage concentration distribution as described above has a surface concentration of (I x 10") on the upper surface side.
) P layer with (atoms/cc) order.

このP層より内側が(I X 10” ) (atom
s/cc )オーダーを有するP+層からなり、これI
こ接して表面濃度(IXIO”)(atoms/cc)
で拡散形成されたP+層層に連なるものであって、かく
の如くPゲート部分においてはその上面側力)ら底面側
に向って増加するような低濃度#L、中濃中域度域よび
高濃度域Hを構成する分布を有することが示されるもの
となる0また、第5図はゲート4#領域の表面露出部の
濃度分布を示すものであって、表面濃度(IXIO”)
(atoms/cc )の拡散法で形成したP膨拡散層
7およびエピタキシャル法で形成した表面濃度(ixi
o”)(atoms/ce)を有するゲート4#の部分
にて、その拡散法化よる表面濃度が(5X10”)(a
toms/cc)オーダーに低下したものとなることが
示される。この理由は、第3図(e) 、 (d)の酸
化膜2#、 2Mに示される如くに酸化膜2″をボロン
で形成したp++層のP膨拡散層7の深さ分だけ表面積
部分を削減させたことが大きな要因である。つまり、P
膨拡散層7は、第3図(d)の凹状の角のA部分がエピ
タキシャル成長時P++層表面から著しくP形不純物が
蒸発するため、その他の場所に比較して表面濃度が急激
に減少するものとなる。これの様子は例えば第6図の如
く示される。また、かくの如きエピタキシャル成長前に
(I X 10” ) (atoms/cc )を有し
ていたものが成長後(5X 10” ) (atoms
/cc )に減少しているこきが実験によっても得るこ
とができた。特にかように表面濃度の高いP++層の表
面露出部の濃度を低く抑えるように工夫を施したことは
、本発明のゲート形成法にあって注目すべき点である。
The inside of this P layer is (I x 10”) (atom
s/cc), which consists of a P+ layer with order I
Surface concentration (IXIO”) (atoms/cc)
It is connected to the P+ layer formed by diffusion in the P gate region, and as shown above, in the P gate part, the low concentration #L, medium concentration medium range, and 5 shows the concentration distribution of the surface exposed part of the gate 4# region, and the surface concentration (IXIO")
(atoms/cc) diffusion layer 7 formed by the diffusion method and the surface concentration (ixi
o”)(atoms/ce), the surface concentration due to the diffusion method is (5X10”)(a
toms/cc) order. The reason for this is that, as shown in the oxide films 2# and 2M in FIGS. 3(e) and 3(d), the surface area of the oxide film 2'' is equal to the depth of the P diffusion layer 7 of the p++ layer formed of boron. A major factor is the reduction in P.
In the swelling diffusion layer 7, the P type impurity evaporates significantly from the surface of the P++ layer during epitaxial growth at the concave corner A in FIG. 3(d), so the surface concentration decreases rapidly compared to other locations. becomes. This situation is shown, for example, in FIG. Furthermore, what had (I
/cc) could also be obtained experimentally. Particularly noteworthy in the gate forming method of the present invention is that the concentration of the exposed surface portion of the P++ layer, which has such a high surface concentration, is kept low.

かようにして、Pゲートの表面露出部の濃度が低くその
内側に高い濃度をもたせた3つの濃度分布を有するもの
とすることができる。
In this way, it is possible to have three concentration distributions in which the surface exposed portion of the P gate has a low concentration and the inside thereof has a high concentration.

さらにまた、前記第4図および第5図に示す如き濃度分
布の機能より、埋込みゲートを有する半導体装置の製造
上および特性上つぎに列挙するような大きなメリットを
もたらすものとなる0(1)  製造面より (1−1)  表面に露出したPゲートの濃度が10″
(atoms/cc)オーダーと低いのでゲート埋込み
のために引続いて行われるゲートと反対の導電形を有し
て濃度が10′4〜10”(atoms/cc)を有す
る1形エピタキシャル層の成長時にオートドープ現象が
発生し難く、チャンネルの閉鎖を確実に防止でき歩留り
を大巾Iこ高めることが可能になる。
Furthermore, the function of the concentration distribution as shown in FIGS. 4 and 5 provides the following great advantages in terms of manufacturing and characteristics of a semiconductor device having a buried gate. From the surface (1-1) The concentration of P gate exposed on the surface is 10''
Growth of a type 1 epitaxial layer having a conductivity type opposite to that of the gate and having a concentration of 10'4 to 10'' (atoms/cc) is subsequently performed for gate burying. At times, the autodoping phenomenon is difficult to occur, and channel closure can be reliably prevented and yields can be greatly increased.

(1−2)Pゲートの中心部が10” (atoms/
cc)オーダーと高濃度エピタキシャル成長層で形成さ
れるため、ゲート抵抗が小さくゲート取出し電極間距離
を大巾にのばすことが可能になって、取出し電極数を低
減できさらには作業工程の簡素化をもたらす0 (2)  特性面より (2−1)  ゲート接合は拡散法で形成されるために
逆方向特性に優れリーク電流が小さい。
(1-2) The center of the P gate is 10” (atoms/
cc) Formed with high-concentration epitaxial growth layers, the gate resistance is low and the distance between the gate lead-out electrodes can be widened, reducing the number of lead-out electrodes and simplifying the work process. 0 (2) From the characteristics aspect (2-1) Since the gate junction is formed by a diffusion method, it has excellent reverse characteristics and a small leakage current.

(2−2)  動特性決定の要因となるチャンネルに接
する場所のゲート抵抗値が小さいので早いスイッチング
特性が得られる。
(2-2) Fast switching characteristics can be obtained because the gate resistance value in contact with the channel, which is a factor in determining dynamic characteristics, is small.

(2−3)  前記取出し電極数を大巾に低減可能なた
め、例えばこの面積増加分だけ素子の熱抵抗を減少でき
る。
(2-3) Since the number of lead-out electrodes can be greatly reduced, for example, the thermal resistance of the element can be reduced by this increased area.

以上説明した如く本発明によれば、拡散法とエピタキシ
ャル成長層に2段階の濃度分布をもたらすようにエピタ
キシャル成長法を併用し、埋込みを行うゲートと反対の
導電形層に接するゲートの濃度を低くしゲート中心部の
濃度を高くすることにより、種々の利点を有して効用し
得る産業的価値の高い埋込みゲートの形成法を提供でき
る。
As explained above, according to the present invention, the diffusion method and the epitaxial growth method are used together to provide a two-stage concentration distribution in the epitaxially grown layer, and the concentration of the gate in contact with the conductivity type layer opposite to that of the gate to be buried is lowered. By increasing the concentration in the central region, it is possible to provide a method of forming a buried gate with various advantages and useful industrial value.

なお本説明はN形の基板のPゲート構造のものによった
が、P形を用いた基板の1形ゲート構造のものであって
も本発明が同一に適用できることは勿論である。
Although this explanation has been based on a P-gate structure with an N-type substrate, it goes without saying that the present invention is equally applicable to a type-1 gate structure with a P-type substrate.

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

第1図、第2図は従来方式の拡散法、エピタキシャル成
長法を用いて埋込みゲートを形成する概念を示す半導体
装置の縦方向断面説明図、第3図は第1図および第2図
に類して表した本発明による一例の概念を示す縦方向断
面説明図であるO第4図、第5図および第6図は第3図
の説明のため示した濃度分布図と濃度変化の時間的推移
を示す図である。 1 、1’、 1’・・・・・・シリコン基板(基板)
、2.2’。 2′、2”・・・・・酸化膜、4.4’、4’・・・・
・・ゲート、5゜5′、5“・・・・・・1形シリコン
単結晶層、 6 、6’・・・・・切込み溝、7・・・
・・・P膨拡散層、L・・・・・・低濃度域、M・・・
・・中濃度域、H・・・・・高濃度域。 特許出願人 東洋電機製造株式会社 代表者 土 井   厚 第t  +W (C) 第2図 (C) 第 31シ ー崎1fl 第 4 図 5、嵯オ兜距離 手続補正書(自発) 昭和57年8月2ノ日 特許庁長官 殿 1、事件の表示 昭和57年特許Wi第120460号 4 発明の名称 半導体装置の埋込ろゲート形成法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 郵便番号 104 東京都中央区八重洲二丁目7番2号 4、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲Jおよび「発明の詳細な説明
の欄 5、補正の内容 (1)  明細書の特許請求の範囲を別紙の通りに補正
する。 (2)明細書第4頁第17行〜第18行「同様にしてエ
ピタキシャル成長法によるものを示すもので、」を[同
様な態様でエピタキシャル成長法によるゲート形成を示
すもので、」に補正する。 (3)同第6頁第9行目「 ・・・・、一様な濃度を高
める」を「・・・、他方、エピタキシャル成長層を一様
な濃度で高める」に補正する。 (4)同第8頁第4行〜第5行[ボロンのドープから」
を「ボロンをドープした」に補正する。 特許請求の範囲 (1)  1m込みゲート方式半導体装置を生成する方
法において、埋込みゲートを形成するに際してシリコン
−板に凹状の切込み溝を設けるとともに、その凹状の切
込み溝を拡散法きエピタキシャル成長法を用いることに
より凹状切込み溝の縦方向断面が上面11Thら底面側
に向って増加するような3つの濃度分布を有する如く前
記シリコン基板と反対の導電形をもつシリコン単結晶で
満たしてゲートを形成せしめ、この上にシリコン基板と
同じ導電形のシリコン単結晶を積むようにしたことを特
徴とする半導体装置の埋込みゲート形成法。 (2)前記凹状切込み溝の縦方向断面の底部を拡散法に
より高い表面濃度の拡散層を設け、かつこの拡散層の上
にエピタキシャル成長法により中濃度層を設けるととも
1こ、凹状切込み溝の縦方向断面の上層部をエピタキシ
ャル成長法で低111度層を設けるようにした特許請求
の範囲第(1)項記載の半導体装置の埋込みゲート形成
法。
1 and 2 are longitudinal cross-sectional explanatory diagrams of a semiconductor device showing the concept of forming a buried gate using the conventional diffusion method and epitaxial growth method, and FIG. 3 is similar to FIGS. 1 and 2. FIGS. 4, 5, and 6 are longitudinal cross-sectional explanatory diagrams showing the concept of an example of the present invention as shown in FIG. FIG. 1, 1', 1'...Silicon substrate (substrate)
, 2.2'. 2', 2''...Oxide film, 4.4', 4'...
...Gate, 5゜5', 5"...1 type silicon single crystal layer, 6, 6'... Cut groove, 7...
... P swelling diffusion layer, L ... low concentration area, M ...
...Medium concentration range, H...High concentration range. Patent applicant Toyo Denki Seizo Co., Ltd. Representative Atsushi Doi No. t +W (C) Fig. 2 (C) No. 31 Shisaki 1fl Fig. 5, Sakio Kabuto distance procedure amendment (voluntary) August 1980 Commissioner of the Japan Patent Office on the 2nd, Mr. 1, Indication of the case 1988 Patent Wi No. 120460 4 Name of the invention Method for forming buried gates in semiconductor devices 3 Person making the amendment Relationship to the case Patent applicant postal code 104 Tokyo Yaesu 2-7-2-4, Chuo-ku, Tokyo, “Claims J” and “Detailed Description of the Invention” Column 5, Contents of the Amendment (1) of the specification to be amended. (2) On page 4 of the specification, lines 17 to 18, "indicates that the gate is formed by the epitaxial growth method in the same manner" is changed to "indicates that the gate is formed by the epitaxial growth method in the same manner". ,” is corrected. (3) On page 6, line 9 of the same document, "...increase the concentration uniformly" is corrected to "...on the other hand, increase the concentration in the epitaxially grown layer uniformly." (4) Page 8, lines 4-5 [From boron dope]
is corrected to "doped with boron." Claims (1) In a method for producing a 1m deep gate type semiconductor device, when forming a buried gate, a concave cut groove is provided in a silicon plate, and the concave cut groove is formed using a diffusion epitaxial growth method. By filling the concave groove with a silicon single crystal having a conductivity type opposite to that of the silicon substrate so as to have three concentration distributions such that the vertical cross section thereof increases from the top surface 11Th toward the bottom surface, a gate is formed; A buried gate forming method for a semiconductor device, characterized in that a silicon single crystal having the same conductivity type as a silicon substrate is stacked thereon. (2) By providing a diffusion layer with a high surface concentration at the bottom of the vertical cross section of the recessed groove by a diffusion method, and by forming a medium concentration layer on this diffusion layer by an epitaxial growth method, 1. A buried gate forming method for a semiconductor device according to claim 1, wherein a low 111 degree layer is formed in the upper layer of the vertical cross section by epitaxial growth.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)埋込みゲート方式半導体装置を生成する方法にお
いて、埋込みゲートを形成するに際してシリコン基板に
凹状の切込み溝を設けるとともに、その凹状の切込み溝
を拡散法とエピタキシャル成長法を用いることにより凹
状切込み溝の縦方向断面が上面側から底面側に向って増
加するような3つの濃度分布を有する如く前記シリコン
基板と反対の導電形をもつシリコン単結晶で満たしてゲ
ートを形成せしめ、この上にシリコン基板と同じ導電形
のシリコン単結晶を積むようにしたことを特徴とする半
導体装置の埋込みゲート形成法◇(2)  前記凹状切
込み溝の縦方向断面の底部を拡散法により高い表面濃度
の拡散層を設けかつこの拡散層の上にエピタキシャル成
長法により中濃度層を設けるとともに、凹状切込ろ溝の
縦方向断面の上層部をエピタキシャル成長法で低濃度層
を設けるようにした特許請求の範囲第(1)項記載の半
導体装置の埋込みゲート形成法。
(1) In a method for producing a buried gate type semiconductor device, a concave notch is provided in a silicon substrate when forming a buried gate, and the concave notch is formed by using a diffusion method and an epitaxial growth method. A gate is formed by filling a silicon single crystal with a conductivity type opposite to that of the silicon substrate so that the vertical cross section has three concentration distributions increasing from the top surface side to the bottom surface side, and a silicon substrate and a silicon substrate are formed on the silicon single crystal. A buried gate forming method for a semiconductor device characterized in that silicon single crystals of the same conductivity type are stacked◇(2) A diffusion layer with a high surface concentration is provided at the bottom of the vertical cross section of the recessed groove by a diffusion method. Claim (1) states that a medium concentration layer is formed on the diffusion layer by epitaxial growth, and a low concentration layer is formed in the upper layer of the longitudinal section of the concave groove by epitaxial growth. buried gate formation method for semiconductor devices.
JP57120460A 1982-07-13 1982-07-13 Forming method for buried gate of semiconductor device Pending JPS5911684A (en)

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