JPS6021571A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPS6021571A
JPS6021571A JP58130066A JP13006683A JPS6021571A JP S6021571 A JPS6021571 A JP S6021571A JP 58130066 A JP58130066 A JP 58130066A JP 13006683 A JP13006683 A JP 13006683A JP S6021571 A JPS6021571 A JP S6021571A
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layer
semiconductor layer
semiconductor
insulating film
film
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Yoshitaka Sasaki
芳高 佐々木
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    • 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
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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〕 本発明は半導体装置、特にMIS型半導体装置及びその
製造方法に関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
MIS型半導体装置のうち、特にMOS FET(絶縁
ゲート型電界効果トランジスタ)は低耐圧。
低電力用デバイスとして良く知られていたが、最近では
高耐圧、大電力設計が可能となり、現在ではパワーデバ
イスとしても使用されるようになった。
次に従来の高制圧パワーMO8FETとして知られてい
るDSA (Diffusition 5elf−AI
 −ignrnent )構造のi” E T (以下
D−MO81”ETと称す)の構造について第1図及び
第2図を参照して説明する。
D−MOS FET は二重拡散によりチャンネルを形
成するもので、格子状のゲー)Poly8i電極5に囲
まれた同一の拡散窓よりチャンネル形成用不純物拡散(
p領域62)と、ソース形成の不純物拡散(n+領域7
)を行っているのが特長である。チャンネル長は9層3
2とn+層7の拡散深さの差で決っているので数ミクロ
ン以下の極めて短いチャンネル長を形成できる。ソース
電極はn+ソース7とチャンネル形成1)層62(一般
的にはオーミックコンタクトの接触抵抗の低減化のため
p+層ろ1)との両方にオーミック接触している。ゲー
ト電極は前述したように格子構造とストライプ構造が一
般的であるが、ここでは格子構造を図示している。n+
基板1がドレイン抵抗であり、重1/n+構造となって
いる。ドレイン電極はチップ裏面に形成されている。尚
、42は酸化膜、4ろはPEG膜、8はAI電極である
。ゲート−ソース間に正の電圧を加え′(チャンネルを
オンさせると、電流は基板より縦方向に流れ、チャンネ
ルを通ってソースに流れ込む。
一般的にM OS ii” E Tは少数キャリヤの蓄
積がないため高速スイッチングが可能で、負の温度特性
のため熱的安定性が高いなど、大電力用素子として長所
を持っている反面、バイポーラトランジスタと比較して
多数キャリア素子であるため高耐圧化に必要な基板抵抗
1−がそのまま飽和電圧の」二重に結びつき同一チップ
面積ではオン抵抗が太き(なるという欠点があった。こ
れを解決するためにはFETの電流通路の抵抗、特にド
レイン抵抗の低減をはかることが必要である。これは、
いかにドレインの面積効率をあげるかということで、微
細加工技術を駆使して最良パターン設計をおこなう必要
がある。これを満足する構造として一般的にはD−MO
S FETが採用されている。そこで、I)−MOS 
FET のチャンネル形成部p+層とソースn+層のオ
ーミックコンタクト部を極力倣細化し、チャンネル周辺
長をいかに長くすることが可能か、等によって素子の性
能が決定される。
そこで、第2図のように、従来のD−MOS F’ET
は、最小デザインルールをJ、とすると、チャンネル周
辺長ろ1とソースn+層7のオーミックコンタクトホー
ルは、3 lx X 5111の大きさを必要とし、フ
ォ) IJソゲラフイーの問題上これ以上の微細化は、
はぼ不可能である。ここで、l!2はゲート多結晶シリ
コン5からのフォトリソグラフィー上、たとえばフォト
マスクの位置合せ余裕等で必要な寸法である。
〔発明の目的〕
本発明は、上記した点に鑑みCなされたもので、ソース
コンタクトホール、特にチャンネル形成部p+層とソー
スn+層のオーミックコンタクトホールの微細化を可能
と]7、該効果で得た余分な面積に有効的にチャンネル
を形成し、あるいはチップ面積な減らして生産性の向上
を可能とするMIS型半導体装置ならびその製造方法を
提供することを目的とするものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明を用いた実施例について述べる。
第6図(al〜(e)に第1実施例を示す。まず、n+
半導体基板1上にn型半導体1M2を形成し、その表面
に一ゲート酸゛化膜41を例えば1000^の厚みに形
成する′ζ第3図(a) )。続いてゲート電極となる
多結晶シリコンパターン5を例えば6000^の厚さで
形成しく第6図(b))、次に酸化膜41を゛除去し、
多結晶シリコン5をマスクにn+層7を形成する。その
後熱処理を施して酸化膜42を例支ば50’O〜101
10^程度の厚さで形成し、その上にCVD法にて、P
8G膜43を例えば80 (:l [I Aの厚さで形
成する(第3図(C))。次に最小デザインルールにて
コンタクトホールを形成するため、酸化膜42とPSG
膜43を開口し、該膜を基準にしてソースn+層あるい
はチャンネル2層62な、例えば微細加工に有効な、ア
ンダーカットの生じないリアクティブイオンエツチング
を行い、それによって生じた溝又は穴H(凹部ともいう
)の周囲のシリコンダメージ層を除去する(第3図(d
))。次に上記溝又は穴Hにボロンイオン注入を行い、
熱処理を施して、チャンネル形成部p+層61を形成し
、AAI電極8を例えば4μmの厚さに形成して完成す
る(第6図(e))。尚、本実施例においては、チャン
ネル形成部のp+層31は、1層62を形成する前にあ
らかじめ形成してもよく、さらに溝又は穴は等方性のエ
ツチングでもよい。又チャンネル形成部のp+層31は
ソース電極A、lとのオーミック抵抗を下げることを目
的としているため、場合によっては無くとも良い。
このようにして形成したD−MOs FETの平面図(
Al形成前)を第4図に示す。
第2実施例を第5図(a)〜(elに示す。第5図(a
)〜(c)までは前記第1実施例と同じである。続いて
、コンタクトホールを開口後、ソースn+層7とチャン
ネル形成部9層31のエツチングを、例えばK Ofr
にて異方性エッチを施し■又はU字状の四部l(を形成
して、A、l電極とのコンタクト面積を広くする(第5
図(山)。続いて、AJ’電極を形成する(第5図(e
))。尚、■又はU字形の四部を形成する手段として、
Kollのみに限らず、例えばドライエッチにて同様の
効果をもたらしめでも良い。
第3実施例を第6図(a)〜(flに示す。第6図(a
t〜(clまでは前記第1実施例の第6図(a)〜(C
,)までと同じである。続いてこの−Fに窒化膜9を、
例えば約6nooX堆積させ、該窒化膜9.PSG膜4
3゜酸化膜42を選択的に開口する。しかる後に、ソー
スn+層7とチャンネル形成部9層62の途中まで異方
性エツチングを施して開口部I−(を形成する(第6図
(d))。次に前記開口部Hからp+ l型不純物を拡
散後、前記開口部を形成しているPSG膜43゜酸化膜
42を選択的にエツチングし、開口部から後退させる(
第6図(e))。続いて窒化膜9を選択的に、例えば1
70°Cの熱リン酸にてエツチング除去後1電極8を形
成する(第6図(f))。尚、本実施例において窒化膜
のかわりにフォトレジスト膜あるいはアルミナ膜、多結
晶シリコン、非晶質シリコン、メタルシリサイド等を用
いてもよく、いわゆるPSG膜や酸化膜とはエツチング
速度あるいはエツチング性質の異なる材料膜であれば物
に指定はしない。
第4実施例を第7図(a)〜(f)に示す。本実施例は
ほぼ前記第3実施例と類似しており、ソー201層7と
チャンネル形成部9層62を四部にエツチングする際例
えば)(OHにて7字あるいはU字状にエツチングする
方法を用いた(第7図(e)参照)。
以上の第1〜第4実施例において、ゲート多結晶シリコ
ン5のかわりにメタルシリサイドあるいは高融点金属等
の導電体膜さらに、PSG膜4ろのかわりに、他のCV
D酸化膜又、p型、p型な全て逆にしても良い。
〔発明の効果〕
以上のように本発明に」:ると、ソースn+層とチャン
ネル形成部9層又はp+層のオーミックコンタクト部は
、第2図と第4図を比較してもわかるように、面積比で
約64%も縮小できる。これは従来のn型半導体層の表
面に形成されたチャンネル形成部9層又はp+層をソー
スn+層から1どのコンタクトホールな形成しているた
め、\\\\\へ\〜(入城(\\(〜へ〜コンタクト
ホールが511に31.の面積な必をとする(M2図参
照)。
しかし本発明によると、最小デザインルールがら上記コ
ンタクトホールは/、 X l、の面積で、縦方向に7
字又はU字状の四部を形成しているため、該凹部の1則
面でチャンネル形成部1)又はp+層とAl1.ソース
n+層とA、lがオーミックコンタクトされているため
極めて小さい面積を必要とするにすぎない。しかもチャ
ンネル形成p十層は、主としてAJとのオーミック抵抗
を減らすために形成された領域だが、従来方法では、1
度フォトグラフイでもって形成していたが、本発明では
コンタクトホールな形成する際に行うフォトリソグラフ
ィーで自己被合的に、例えばイオン注入等で形成できる
ため、工程が簡単化され、これがひいては生産性向上を
はかることにつながる。
第1実施例は、本発明による最も一般的な方法ならびに
構造で、第2実施例はAl膜を微細化のため薄くした場
合のAlの段切れ防止と、極力AJとソースn+層、チ
ャンネル形成部p又はp+層との接触面積を大きくする
ため、凹部にテーパを形成している。さらに第6実施例
と第4実施例は、大電力用としてソースn+層とAlと
の接触面積を自己整合的に大きくするため、コンタクト
開口部の絶縁膜をサイドエッチすることによって可能と
している。以上の点から本発明は、素子の性能に直接影
響を持たないチャンネル形成NSp+層とソースn+層
のオーミックコンタクト部を微細化することを可能とし
、これによってウェハーチップザイズの縮小、チャンネ
ル周辺長の増大、のみならず、プロセスの簡単化、生産
性9歩留りの向上等をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の構造断面図、第2図はその平面図、
第6図(al〜(e)は本発明の一実施例たる製造方法
の工程断面図、第4図はその平面図、第5図(a) 〜
(e)、第6図fa) 〜(fl、第7図(a)〜(f
)は他の実・・・チャンネル形成部のp+型半導体層、
 41・・・ゲート酸化膜、 42・・・シリコン酸化
膜、 43・・・PSG膜、5・・・ゲート多結晶シリ
コン、 6・・・フォトレジスト、7・・・ソースn+
型半導体層、8・・・ソースAI!電極、9・・・シリ
コン窒化膜。 −381− ゛<− く二 E:[醒にネili 、−t−E、 V貫)1.事イ′
1の表示 昭和58(1特R’Ytt5130066号
2、発明の名称 半導体装置及びぞの製造方法3、補正
をする省 事(’lどの関係 特n出願人 4、代理人 5、補正命令の目付 自 発 6、補正の対象 明細書の発明のJiff細な説明の欄
及び回向の簡r1!な説明の欄 76補正の内容 別紙の通り 別 紙 補正の内容 (1)明細書第8ページ第5行に記載の「0層31−1
を「9層32」に訂正する。 (2)同第12ページ第911に記載の「・・・ブヤン
ネル形成部のp中型゛1つ導体層1.1の後にr32・
・・チャンネル形成部0層、−1を加入する。 以 土

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第−導′gt型の第1半導体層の主面に絶縁膜を
    介して半導体又は導電体パターンが形成され、第1半導
    体層中であって、前記絶縁膜を介して前記半導体又は導
    電体パターンと一部が重なる位置に第二導電型の第2半
    導体層が形成され、該第2半導体層中であって、#配給
    縁膜を介して前記半導体又は導電体パターンと一部が重
    なる位置に第一導電型の第6半導体層が形成され、前記
    絶縁膜半導体層の表面からその直下の第2半導体層にか
    けて凹部を形成し、該凹部内において前記電極膜と前記
    第2半導体層とを電気的に接続してなることを特徴とす
    る半導体装置。
  2. (2)前記開口部は、その壁面に段差面が形成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導
    体装置。
  3. (3)第一導電型の第1半導体層上に第1の絶縁膜を形
    成する工程と、その上に半導体あるいは導電体パターン
    を形成する工程と、該パターンをマスクに前記半導体基
    板に第二導電型の第2牛導体層を形成する工程と、前記
    半導体あるいは導電体パターンをマスクに第−導電型の
    第3半導体層を、前記第2半導体層内へ形成する工程と
    、この上に第2の絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜を
    選択的に開口して、該開口部から前記第3半導体層、第
    2半導体層と順にエツチングして凹部を形成する工程と
    、前記絶縁膜開口部の第2絶縁膜の一部を選択的にザイ
    ドエツチすることにより【、絶縁膜開口部を自己整合的
    に広げる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
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