JPS59214263A - 二重拡散形絶縁ゲ−ト電界効果トランジスタ - Google Patents

二重拡散形絶縁ゲ−ト電界効果トランジスタ

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JPS59214263A
JPS59214263A JP58087560A JP8756083A JPS59214263A JP S59214263 A JPS59214263 A JP S59214263A JP 58087560 A JP58087560 A JP 58087560A JP 8756083 A JP8756083 A JP 8756083A JP S59214263 A JPS59214263 A JP S59214263A
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JP
Japan
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base region
region
polycrystalline
electrode
film
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Application number
JP58087560A
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English (en)
Inventor
Tamotsu Ohata
大畑 有
Hirohito Tanabe
田辺 博仁
Yukinobu Miwa
三輪 行信
Yoshihito Nakayama
中山 善仁
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs

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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、従来よりも高速動作か可能C′且つ電力消
費の少ない二重拡散形MOSト]二丁(D−M OS 
F E −1−)及びその製造方法に関りるもの(・あ
る。
[発明の技術的青貝] 従来のシリコンゲルトのNチャンネル二重拡散形絶縁ゲ
ート電界効果1〜ランジスタ(以下には1)−MOSF
ETと略記する)のソース電極部は、たとえば第1図の
ごとき構造どなっていた。 同図にJ3いて、1は半導
体基板の高濃度N型層、2は]−ビタキシャル成長で形
成された低i度N型導電層から成るトレイン領域、3は
ID型のチ↑lンネル部ベース領域、4はヂ11ンネル
部ベース領域3のうちのソース電極コンタクト用高濃度
領域、5はN型のソース領域、6はゲート絶縁膜、7は
、ゲート電極となる多結晶3i膜、8は層間絶縁膜、9
はA1等のソース配線金属電極である。
一方、これとは別に第2図のこときA1ゲート構造のソ
ース電極コンタクト部を右するD−M OS F E 
1−もある。 第2図において、10は配線分1履1用
のSiO3膜、9′はアルミゲートであり、他の符罵は
第1図に示【・た部分と同一部分をボしている。
第1図及び第2図のごとき構造を有する従来のD−MO
8FE’lのソース電極コンタクト部は、たとえば第1
図のD−M OS F E Tの場合、第3図に示Jよ
うな製造方法によって形成されていいlこ 。
すなわら、第3図(a )に示すようにN4型層1及び
N−型のドレイン領[2を有する半導体基(反の表面に
形成したSiO2膜11膜間112を形成した後、該開
口12内に露出した半導体基板にP型不純物を拡散させ
て高濃度のP型導電領域13を形成さぼる。
次に半導体基板の表面を酸化して該p l導電領域13
の上にSiO2膜14全14させた[第3図(b)参照
J後、該5102膜14を残して他の5i02膜11(
酸化して厚くなっている)をエツチングして取り除く[
第3図(C)参照]。
次いで第3図(d )に示づように、半導体基板を再び
酸化することにより該基板上にSiO2から成るゲート
絶縁膜6を生成させた後、該グー1〜絶縁膜6の上に多
結晶S1膜7をMf積させC1該S i O2膜14ど
グー1〜絶縁膜6どを多結晶S1膜7′c被覆する。
次に、5in2膜14の周囲の多結晶S1膜とゲート絶
縁膜とを取り除いて開口部15を形成した後[第3図(
C)参照]、該開口部内に露出したN型の半導体基板に
P型不純物をイオン注入りる。 そして、イオン注入後
にアニールを行うことにより第3図(f)に示すように
、Si ○、躾14の直下位置を中心として環状の開口
部15の外側へ広がるP型のチャンネル部ベース領域3
が形成される。 このチャンネル部ベース領域3は、第
3図(「)に示すように810.膜14の直下位置にあ
る中心部4の不純物温度と拡散深さが大きくなっている
続いて、開口部15内に露出したチレンネル部ベース領
域3にN型不純物をイオン注入した後、アニールすると
第3図(f)の如く、開口部の西下にN型の浅い拡散深
さのソース領域5が形成される。
以上の工程の後、多結晶Si膜7の上にCVD法等1こ
よつ(SiO2かうなる層間絶縁膜8(第1図参照)を
形成した後、該層間絶縁膜8のパターニングを行うこと
により5102膜14を取り除ぎ、更にソース配線電極
9を同様な方法で該層間絶縁膜8上に形成させることに
よって第1図のごとき構造が11ノられる。
一万、第2図の構造の従来のアルミグー1〜のD−M 
OS l−F丁は前記方法とほとんど同じ工程で製造さ
れるか、層間絶縁膜と多結晶3i膜がないので、前記方
法とは僅かに異なる工程で製造される。 ずなわら、前
記方法にa5いて多結晶S1膜の形成二1稈と層間絶縁
膜の形成工程とが省かれた方法C製造される。
[青用技術の問題点J 第1図及び第2図のごとぎ構造のD−MOSトLE 1
’においては、チャンネル部ベース領域3の中心部4(
ソース配線金属部とのコンタクト部)とドレイン領域2
との間のPN接合による奇生ダイオード16(第4図参
照)がゲートGに対して並列に形成されてa3す、この
奇生ダイオード16が101゛本体の動作速度を抑制す
るとともに電力消費を大ぎくする原因となっているのr
、Fr=−+の性能向上を図るためには奇生ダイオード
の高速化と電力消費の低減化を図ることが必要である。
具体的には、この奇生ダイオード16の順バイアス降下
電J、f V pと逆回復時間t l’l’とを小さく
りることが前記のごときD−MOSFETの高速化及び
消費電力の低減化を可能にづ−ることになる。
そしで、VF及びし、を小さくりるためには奇生ダイオ
ード16の]−)層の不純物側Iなわらチ17ンネル部
ベース領域3の中心部4にJ5ける不純物温度を低くす
るとともにP層の厚さりなわちチVンネル部ベース領域
3の中心部4の拡散深さを小さくづることが必要である
しかしながら、第1図及び第2図のごとき構造のD−M
OSFETにおいては、ソース配線金属電極9をチャン
ネル部ベース領域3に直接にオ−ミンク接触さける必要
上、チャンネル部ベース領域の中心部4にa5りる不純
物濃度を高くするととムに拡散深さ−し他の部分よりも
深くなるように形成しなければならぬため、奇生ダイオ
ードのVF及びt4.、がか人ぎくなり、従って高速動
作ができぬ上、電力消費も大ぎいという問題点があった
また、従来の製造方法には前記のごとき問題点を有する
FIE丁が製造されるということばかりでなく、工稈数
が長いという問題点もあった。
[発明の目的] この発明の目的は前記問題点を解決し、従来よりも高速
化かつ電力損失の少ない、D−MO8FEI−を提供J
ることである。
[発明の概要] この発明によるD−MOSFETは、特許請求の範囲に
記載したように、チャンネル部ベース領域のソース配線
コンタクト部においてソース配線金属電極が多結晶3i
からなるオーム性電極を介して該チ1/ンネル部ベース
領域に電気的に接続されるとともに、該オーム性電極直
下の該チャンネル部ベース領域の拡散深さ及び不純物濃
度が該チャンネル部ベース領域の他の場所のそれよりも
小さくなるように形成されていることを特徴と1゛る。
このような構成を有する、本発明のD−MO8F E 
Tにおいては寄生ダイオードの順バイj/ス降下電圧V
Fと逆回復時間t07.とが小さくなるため、従来の1
) −M OS F E Tよりも高)朱で電力消費の
少ない素子が提供される。
また、本発明の実施態様としてグー1〜電極が多結晶シ
リコンからなるシリコングートコ重拡散形絶縁ゲート電
界効果トランジスタを挙げることができ、この実7Il
!lずぶ様によれば、ゲート電極と同時にチlIンネル
部ベース領域のソース配線コンタク1〜とチνンネルが
形成できるという利点がある。
また、本発明のD −M OS F E Tは、奇生ダ
イオードの4=ヤリア蓄積量が減少しかつ逆漏れ電流が
減少し、その結果、従来方法よりも短縮した工程で製造
することができる。 すなわち、本発明方法では半導体
基板上に形成した絶縁膜を全面剥離せずに最後まで残し
て使用するので・製造工程中の安定度が向上し且つ全工
程数を短縮できる。
(発明の実施例] 以下に第5図を参照して本発明のD−MOS):El−
の−実魚例について説明する。 なお、第5図において
第1図及び第2図と同一符号で表示され!ζ部分は、第
1図及び第2図に示した公知のF E−rの構成部分と
同一部分である。
り)5図に示す本発明のD −M OS F E Tに
おいては、公知のF E Tにおける問題点を除くため
に、チャンネル部ベース領域3の中心部4(すなわちソ
ース配線電極どの=jンタクト部)における不純物濃j
良が該チャンネル部ベース領域3の他の部分の不純物濃
度より5低くなっており、ま’IC%該中心部4の拡散
深さが該チ17ンネル部ベース領域3の他の部分にお(
)る拡散深さよりも浅くなっていることを特徴とりる。
 また、該中心部4の表面上にはl:) 319不純物
の注入によって低抵抗化された多結晶S1ブロツク17
がオーム性電極として形成され、該多結晶3iブロツク
17を介してソース配線金属電極9が該チャンネル部ベ
ース領域3の中心部4に電気的に接続されている。
従ってこのような構成においては、チ17ンネル部ベー
ス領域3のソース電極コンタク1〜部にa3りる不純物
’IA度及び拡散深さが該領域の他の部分のそれよりも
小さくなっているので、奇生ダイオードのP層にお【プ
る層厚が減少づるとともに藷P層にお()る不純物濃度
も低減されている。 その結果、ドレイン領域2からソ
ース配線金属電極9に抜()るキャリアに対する電位障
壁が低くなつ−C奇生ダイオードにおけるキャリア蓄積
量が低下りるので奇生ダイオードが高速化されるととも
に逆漏れ電流IRも減少して消費゛電力が低減される。
第6図は、第5図のシリコンゲートD−MO8F E 
Tの製造方法の一例を各工程毎に断面で表示した図であ
り、以下に本発明の方法の一例を第6図(a)乃至第6
図(e )を参照して説明づる。
本発明の方法では、まず、第6図(a )に示1ように
ドレイン領域2の上に形成したゲート絶縁膜6に開口1
8を形成する。 次いで該開口18及びゲート絶縁膜6
の上に、多結晶S’1JIe7をCV l)法によって
堆積させた後、第6図(b)に示すように、該多結晶S
i膜7を開口18の周囲に治って環状にエツチングして
開口19を形成すると同時に間口18の上に多結晶3i
膜7の一部ぐある多結晶3iブ[コック17を残ず。 
次に開口19の外側の多結晶3i膜7の上をレジストパ
ターン(図示Uず)で覆って後、多結晶3iブロツク1
7にP型不純物をイオン注入すると同時に、開口19内
に露出したゲート絶縁膜6を通して半導体基板の表面に
[〕型不純物をイオン注入する。
そしCイオン汀人後に半導体基板をアニールすることに
より、多結晶3iブロツク17中の注入イオンを半導体
基板内に熱拡散させるとともに開口19内の半導体基板
表面に注入されCいる不純物イオンを更に基板内に拡散
させると第6図(C)に示ずJ、うにゲート絶縁膜6の
開口18の直下位置にjJ3 &jる不純物濃度及び拡
散深さが他の部分におりるそれよりも小さくなったP型
のチャンネル部ベース領域3が形成される。 この時、
多結晶3iブロツク17もP型不純物の注入によって導
電化され、低抵抗のオーム性電極に変換きれる。
次に多結晶Siブロック17の表面をレジストパターン
(図示Vず)で被覆した後、聞(」19の外側の多結晶
3i膜7と開口19内にN型不純物をイオン注入し且つ
アニールすることにJ、す、第6図(d )に示すよう
に、開口19の直下のデー1?ンネル部ベース領域3内
にN型のソース領域5が形成される。 そして、この不
純物イオン注入により多結晶S1膜7は低抵抗のゲート
配線に変換される。
以上の工程を終了後、多結晶S1膜7及び多結晶ブL)
ツク17の上にSiO2から成る絶縁膜を形成した後、
これをパターニングして第6図(e )の如く、多結晶
$1膜7の端部を被覆する層間絶縁11518を形成し
、最後に該層間絶縁膜と多結晶Siブロック17の上に
ソース配線金属電極9を形成して第5図のごとき構造の
ソース配線電極コンタク1〜部が得られる。
なJ5、前記実施例ではチトンネル部ベース領域3上に
多結晶$1ブロック17を形成する場合のみを示したが
、多結晶3iブロツク17の代りに高融点シリサイドか
ら成るブロックを形成させてもよい1. また、絶縁膜
として3i02のほかに窒化3i膜等を用いてもよい。
[発明の効果〕 以上に説明したように、この発明のD−MOSFETに
d3い−Cは、チャンネル部ベース領域のソース電極コ
ンタクト部において該チャンネル部ペース領域の不純物
濃度及び拡散深さが他の場所にくらべて小さくなるよう
に形成されているので、ドレイン領域からソース配線電
極へ通過しようとづるキャリアに対重る電′位障壁が低
くなり、その結果、奇生ダイオードのVFが低くなり、
また、キ17リア蓄積行1が低ドして奇生ダイオードの
 し。
が減少りるとともに逆バイアス印加時の逆漏れ電?71
tb減少して電力消費が少なくなっている。 従って、
この発明によれば、従来の同型の電界効果1〜フンジス
タにくらべて高速で且つ消費電力の少ない二手拡散形絶
縁ゲート電界効果トランジスタが提供される。
まIL Nこの発明によれば、特にホット明のシリコン
グー1〜D −M OS F E Tによれば、従来の
同形のD−MOSFETよりも短縮した工程−(・製造
りることができる。。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来の二重拡散形MO8F E 1
の断面図、第3図は第1図のFEI−を製造りる)ζめ
の従来り法を示した断面図、第4図は第1図及び第2図
のM OS F E Tの等価回路図、第5図は本発明
の二重拡散形M OS F E Tの断面図、第6図は
第5図のM S F E 1−の製造7’j仏を示’W
fI面図である。 1・・・N型層、 2・・・ドレイン領域、 3・・・
ヂ11ンネル部ベース領域、 5・・・ソース領域、 
6・・・グー1〜絶縁膜、 7・・・多結晶Silφ、
8・・・層間絶縁膜、 9・・・ソース配線金属電極、
  10・・・ 。 SiO3MTA、  11・・・5i02膜、 13・
・・P型導電領域、 14・・・5i02膜、 16・
・・奇生ダイオード、 17・・・多結晶3iブロツク
。 1図 第2図 15図 つ    j         4   b第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 チャンネル部ベース領域のソース配線コンタク1一
    部においてソース配線金属電極が多結晶3iから成るオ
    ーム性電極を介して該チャンネル部ベース領域に電気的
    に接続されるとどもに、該A−ム性電極直下の位置にお
    【ノる該ヂi/ンネル部ベース領域の不純物濃度および
    拡散深さが該チャンネル部ベース領域の他の部分の不純
    物)農度及び拡散深さよりも小さくなっていることを特
    徴とする二重拡散形絶縁グー1〜電界効果トランジスタ
    。 2 グーl−電極が多結晶シリコンからなる特許請求の
    範囲第1項記載の二重拡散形絶縁グー1〜電界効果トラ
    ンジスタ。
JP58087560A 1983-05-20 1983-05-20 二重拡散形絶縁ゲ−ト電界効果トランジスタ Pending JPS59214263A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63299279A (ja) * 1987-05-29 1988-12-06 Nissan Motor Co Ltd 縦形mosfet
JPH0320453U (ja) * 1989-07-11 1991-02-28
JPH03238871A (ja) * 1990-02-15 1991-10-24 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法

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