JPS61171162A - バイポーラmis・fetの製造方法 - Google Patents

バイポーラmis・fetの製造方法

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JPS61171162A
JPS61171162A JP1292185A JP1292185A JPS61171162A JP S61171162 A JPS61171162 A JP S61171162A JP 1292185 A JP1292185 A JP 1292185A JP 1292185 A JP1292185 A JP 1292185A JP S61171162 A JPS61171162 A JP S61171162A
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groove
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semiconductor
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Koichi Yamada
耕一 山田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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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
    • H01L29/02Semiconductor 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

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】 〔技術分野〕 この発明は、半導体装置に使用する半導体基板の製造方
法に関し、特にバイポーラMIS (絶縁ゲート型)・
FETに使用するのに好適な半導体基板の製造方法に関
する。
〔背景技術〕
従来の縦型のMis−FETでは、キャリヤ(電子又は
正孔のいずれか片側)はソース領域からゲート電圧の制
御によって形成されるチャンネル部分を通過してドレイ
ン領域に流入するのであるが、従来のものより電流密度
が高く、伝達コンダクタンスの大きいMIS−FETの
出現が望まれていた。
この要望に応じて、電子および正孔の両方をキャリヤと
して利用し、伝達コンダクタンスの向上をはかるために
、バイポーラ縦型MIS−FETを開発した。このバイ
ポーラ縦型MIS−FETの一例の概略断面図である第
1図に基ずいて以下に説明する。(この例はn−チャン
ネル型である第1図において、1はソース電極、2はド
レイン電極、3はゲート絶縁膜、4はゲート電極、5は
N′″層(N型半導体高濃度不純物層)、6は絶縁層、
7はP層(P型半導体層)、8はN一層(N型半導体低
濃度不純物層)、9はN層(N型半導体層)、lOは2
1層(P型半導体高濃度不純物層)である。
このMIS−FETの制御動作は次のように行ねれる。
ソース電極1およびドレイン電極2間に駆動用の電圧を
印加し、ゲート電極4に制御電圧を附勢してゲート絶縁
膜3近傍の2層7領域にチャンネルを形成すると、N′
″層5内の多数キャリアである電子と20層10内の多
数キャリアであ     Jる正孔とが径路11を通っ
て流れ、制御信号電圧が消勢されるとチャンネルが消滅
して電流が流れなくなる。このようにこのMIS−FE
Tでは電子と正孔の両方のキャリアを利用するバイポー
ラ型となっているため従前のユニポーラMIS−FET
よりも電流密度が高く伝達コンダクタンスを向上させる
ことができる。
しかしながら、この構成においても径路11以外の径路
12を流れるリーク電流は伝達コンダクタンスの低下を
招くとともに、N0層5.P層7、N一層8. N層9
.および20層1oで形成される寄生サイリスタを導通
させラッチアップ現象を招(という問題のあることがわ
かった。
〔発明の目的〕
この発明は上述の問題を解消すべく、伝達コンダクタン
スを高め、寄生サイリスタのラッチアップ現象を効果的
に阻止できる半導体装置の作成を実現する半導体基板の
製造方法を提供することを目的とする。
〔発明の開示〕
前述の目的を達成するためのこの発明の要旨とするとこ
ろは、表面側に凹溝を有する構造の半導体基板の製造方
法において、前記凹溝の表面側側面には前記基板とは逆
の導電型半導体高濃度不純物層が形成されるとともに底
面側内面には前記半導体基板層が露出形成される工程を
含むことを特徴とする半導体基板の製造方法であり、こ
の第1の発明の工程に加えて、前記基板表面に、前記高
濃度不純物層と接続される基板とは逆の導電型半導体高
濃度不純物層をさらに形成する工程とを含むことを特徴
とする半導体基板の製造方法であり、さらには先の第1
の発明の工程に加えて、前記基板表面に、前記高濃度不
純物層と接続される前記基板とは逆の導電型半導体高濃
度不純物層をさらに形成するとともに前記両耳濃度不純
物層下面側に接続しかつ前記凹溝とは接しない前記基板
と同じ導電型半導体高濃度不純物層を形成する工程とを
含むことを特徴とする半導体基板の製造方法である。
この発明方法で製造される半導体基板を使って半導体装
置を作る場合には、凹溝の表面側側面に設けられた半導
体基板(例えばP型)層の厚み方向に伸延突出した基板
とは逆の導電型半導体高濃度不純物層(例えばN0層)
をソース領域として利用し、凹溝の底面側内面に露出形
成された半導体基板の近傍をチャンネル形成する領域と
して利用すれば電流はN9層の先端部分だけに集中する
ので所望の効果を奏する半導体装置を実現できる次に、
この発明方法の一実施例を利用する半導体基板の加工製
造を、発明の要部工程を中心として説明した第2図、第
3図および第4図に即して以下に詳述する。
まず、最初にP型半導体基板16の上に絶縁膜15を形
成したあとに、第2図(alに示すようにフォトリソグ
ラフィ法により絶縁膜15の一部を除去し窓部15′を
形成する。そしてこの窓部15′を通して反応性イオン
エツチング法により窓部15′の下に矩形状の溝(矩形
状に限らずU字形状のような凹溝でもよい)15“を形
成し、第2図(b)に示すようにこの溝の内面に拡散法
により基板とは逆の導電型の高濃度のN0不純物拡散層
17を形成する。その後再び反応性イオンエツチング法
により、溝15“の底部を深窪する。
そうすると、第2図(C)に示すように先の拡散層17
は、その底部は失われ、結果として深くなった溝15“
の基板表面側側面に基板とは逆の導電型の高濃度不純物
層のN0層5bが残置形成され、凹溝の底面側内面には
再びP型半導体層面が露出する。
次に、第2図(d)に示すようにゲート絶縁膜3のため
の酸化膜を形成しさらにその上に第2図(e)に示すよ
うにゲート電極4用の多結晶シリコン膜をCVD法で形
成する。そして第2図(f)に示すようにこの多結晶シ
リコン膜の不要部分をエツチングにより除去し、続いて
絶縁層6用のPSG (Phosph  5ilica
te  Glass )膜19をその上からCVD法を
用いて形成する。さらに第り図(a)に示すようにPS
G膜19および酸化膜の一部を取り除いてイオン注入用
の窓部20を形成する、+b−c、:o窓部ヵ、い3・
 <bia>イオ7.8・     J(ボロン)イオ
ンを同時に注入し、熱拡散する。
このようにふたつの種類のイオンを同時にイオン注入す
ると工程が短縮できて非常に便利である。
両者の拡散係数の違いにより、B4″イオンはAs9イ
オンよりも深く注入され、その結果第3図中)に示すよ
うにN0層5aが先に形成されたN′″層5bに接続し
た状態で基板の表面層に形成され、その直下にはP″″
層13が形成される。そしてさらに第3図(C)に示し
たように、ソース電極1としてAIにSLを入れたAl
−5層合金層を蒸着する。(なお、N′″層5aが凹溝
の基板表面側側面に形成された基板とは逆の導電型半導
体高濃度不純物層に接続される基板とは逆の半導体高濃
度不純物層に相当し、29層13が前記の両耳濃度不純
物層下面側に接続しかつ凹溝壁には接しない基板と同じ
導電型半導体高濃度不純物層に相当する。
そして、最終的には、第4図に概略断面図を示したバイ
ポーラMis−FETが作られる。
第4図から明らかなように、N4″5a、5bで形成さ
れるソース領域はゲート絶縁膜3に接しつつ深さ方向に
伸延突出している。それと同時にソース領域先端のゲー
ト絶縁膜近傍以外の部分の直下のP層領域は、高濃度不
純物の29層13になっている。従って動作状態では、
ソース領域を通働きをするとともに、N′″層5a、5
bの直下領域は20層13があるために抵抗値が低下し
ており、N0層5a、5bと20層13の接合にかかる
順方向電圧の上昇を防ぐ働きをする。従ってこの構成モ
は伝達コンダクタンスの向上がはかれるとともに寄生サ
イリスタの導通によるラッチアップ現象を阻止すること
ができる。
なお、上述の第4図の例ではP′″層13が形成されて
いるがこのP4″層13が形成されていなくても先に述
べたN0層5bの先端への電流の集中傾向でもって所望
とする効果を達成することもでき、またN″″層5aを
設けずN′″層5bだけでソース領域を形成するように
してもよいことはいうまでもない。
さらに、上に述べた例でP型とN型を全く逆にした構成
も同一の効果を奏する。また第2図から第4図の実施例
中では膜層の形成に際し、各種の方法および材料を具体
名を挙げて例示したが、同じ特性を有するもの、同じ作
用をするものであれば実施例に具体名を挙げたものに限
られない。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、この発明は半導体基板の凹溝の表
面側側面には基板とは逆の導電型半導体高濃度不純物層
を形成するとともに底面側内面には半導体基板層が露出
形成する工程を含む半導体基板の製造方法により、従前
に比べて伝達コンダクタンスの向上、寄生サイリスタの
導通によるラッチアップの防止の効果のある半導体装置
を実現できるためこの発明方法を実用に供した場合の効
果は極めて大きい。
〔参考〕
なお、第5図には、第1図に図示した形のバイポーラM
IS−FETの構成例のソース領域であるN4層5の真
下にP4″層13を設けただけのものである。この発明
を用いたときほどではないがこの第5図の構成(図面の
下部の詳細構造は省略しであるが第1図と同様の構造で
ある)のバイポーラMIS−FETもN+膜層・20層
13の間の接合にかかる順方向電圧の上昇を抑止する働
きはあるため、第1図のMIS−FETと比較した場合
には一定のラッチアップ防止効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、バイポーラ縦型MIS−FETの一例の概略
断面図、第2図、第3図および第4図はこの発明方法の
一実施例を利用する半導体基板の加工製造を発明の要部
工程を中心に説明した図、第5図はバイポーラ縦型Mi
s−FETの他の−   ゛例概略断面図である。 1・・・ソース電極 2・・・ドレイン電極 3・・・
ゲート絶縁11i  4・・・ゲート電極 5.5a、
5b・・・N0層 6・・・絶縁層 7・・・2層 8
・・・N一層 9・・・N層 10.13・・・20層
 16・・・P型半導体基板代理人 弁理士  松 本
 武 彦 第1図 J  411  12         2第2図 (a) (d) (f) 第3閃 CC) 第4図 is図 ]領萌体甫正書(自発 1、事件の表示 例60年特霞蕗012921号 3、補正をする者 羽生との酬系     特許出願人 任   所   大阪府門真市大字門真1048番地名
 称(583)松下電工株式会社 代表者  (tJIm役藤井貞 夫 4、代理人 /1イ′:、r’p%−・−1゛ 6、補正の対象 明細書 7、補正の内容 (1)  明細書第3頁第13行に「片側」とあるを、
「片方」と訂正する。 (2)明細書第4頁第3行に「−例の」とあるを、「−
例を」と訂正する。 (3)明細書第4頁第3行に「基すいて」とあるを、「
基づいて」と訂正する。 (4)明細書第5頁第15行に「作成」とあるを、「作
製」と訂正する。 (5)明細書第8頁第15行にr Phosph Jと
あるを、rPhospho Jと訂正する。 (6)明細書第9頁第4行に「注入」とあるを、「拡散
」と訂正する。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面側に凹溝を有する構造の半導体基板の製造方
    法において、前記凹溝の表面側側面には前記基板とは逆
    の導電型半導体高濃度不純物層が形成されるとともに底
    面側内面には前記半導体基板層が露出形成される工程を
    含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
  2. (2)半導体基板層が露出形成された凹溝は、逆導電型
    高濃度不純物層が内面に形成された溝の底部をさらに深
    穿して設けるようにしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の半導体の製造方法。
  3. (3)表面側に凹溝を有する構造の半導体基板の製造方
    法において、前記凹溝の表面側側面には前記基板とは逆
    の導電型半導体高濃度不純物層が形成されるとともに底
    面側内面には前記半導体基板層が露出形成される工程と
    、前記基板表面に、前記高濃度不純物層と接続される基
    板とは逆の導電型半導体高濃度不純物層をさらに形成す
    る工程とを含むことを特徴とする半導体基板の製造方法
  4. (4)半導体基板層が露出形成された凹溝は、逆導電型
    高濃度不純物層が内面に形成された溝の底部をさらに深
    穿して設けるようにしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第3項記載の半導体基板の製造方法。
  5. (5)表面側に凹溝を有する構造の半導体基板の製造方
    法において、前記凹溝の表面側側面には前記基板とは逆
    の導電型半導体高濃度不純物層が形成されるとともに底
    面側内面には前記半導体基板層が露出形成される工程と
    、前記基板表面に、前記高濃度不純物層と接続される前
    記基板とは逆の導電型半導体高濃度不純物層をさらに形
    成するとともに前記両高濃度不純物層下面側に接続しか
    つ前記凹溝壁とは接しない前記基板と同じ導電型半導体
    高濃度不純物層を形成する工程とを含むことを特徴とす
    る半導体基板の製造方法。
  6. (6)半導体基板層が露出形成された凹溝は、逆導電型
    高濃度不純物層が内面に形成された溝の底部をさらに深
    穿して設けるようにしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第5項記載の半導体基板の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63224260A (ja) * 1987-03-12 1988-09-19 Nippon Denso Co Ltd 導電変調型mosfet
US5057443A (en) * 1988-06-29 1991-10-15 Texas Instruments Incorporated Method for fabricating a trench bipolar transistor
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JP2003017699A (ja) * 2001-06-29 2003-01-17 Toshiba Corp 半導体素子及びその製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5638835A (en) * 1979-09-07 1981-04-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor device

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