JPS63114173A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS63114173A
JPS63114173A JP61258557A JP25855786A JPS63114173A JP S63114173 A JPS63114173 A JP S63114173A JP 61258557 A JP61258557 A JP 61258557A JP 25855786 A JP25855786 A JP 25855786A JP S63114173 A JPS63114173 A JP S63114173A
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insulating film
trench
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Toshiyuki Iwabuchi
岩渕 俊之
Toshiyuki Ochiai
利幸 落合
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Oki Electric Industry Co Ltd
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に埋
込みゲート型MO8(Metal OxideSem1
conductor ) FET (電界効果トランジ
スタ)に関するものである。
(従来の技術) MOSFETのチャネル長を短くしていくと、しきい値
電圧の低下や、リーク電流の発生(短チヤネル効果)と
いう問題が生じる。このため、チャネルの不純物濃度を
上げたシ、ソース、ドレイン領域のイオン注入層を浅く
形成し、横方向の空乏層の伸びを抑えなければならない
これを解決するためソース、ドレイン領域ノ接合をほぼ
ゼロにした埋込みゲート型MO8FETが文献電子通信
学会技術研究報告Vo1.86、Al 39、p59〜
64に開示されている。この製造方法を第4図を用いて
説明する。まず第4図(a)に示すように、Si基板1
01を用いて通常の選択酸化法によって素子分離を行っ
た(図示せず)後、n型不純物のA8ヲイオン注入し、
ソース、ドレイン領域102を形成する。そして、第4
図(b)に示すようにCVD (化学気相成長)法によ
ってSiO2膜103を堆積した上へレジストパターン
104を形成スる。次に、第4図(c)に示すようにレ
ジス) z?ターン104をマスクにC■Sio2膜1
03をRIE(反応性イオンエツチング)法によりエツ
チングし、L/シスl−104を除去した後、CVD 
S i O2膜103をマスクとしてn型不純物層10
2をエツチングする。次に第4図(d)に示すように、
81表面に熱酸化法によってケ0−ト酸化膜105を形
成した後、第4図(、)に示すように、2すSiゲート
電極106を形成する。次に、層間絶縁膜107を形成
した後、必要な部分にコンタクトの穴明けを行い、最後
にAt電極108を形成すると第4図(f)に示すよう
になる。
以上説明したような製造方法によって、ゲート電極とソ
ース、ドレイン領域の拡散深さがほぼ等しい、すなわち
、見かけ上極めて浅い接合を有する埋込みゲート型MO
8FETができあがる。この埋込みデート型MO8FE
Tはソース、ドレイン領域の拡散を特別に浅くする必要
がなく、見かけの接合深さをほぼゼロにすることができ
る。このため、ソース、ドレイン領域の空乏層がチャネ
ル側へ張り出しにくくなっており、短チヤネル効果のな
いMOSFETを形成することができる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような埋込みr−ト型MO8FET
では、ゲート電極のパターンニングにおいて、精度のよ
いマスク合せの工程が必要であり、また埋込ゲート部の
Stエツチング深さとソース、ドレイン領域の不純物注
入深さを等しくすることで見かけ上の接合深さをゼロと
する構成であるため両者の制御が非常に難しく、例えば
、エツチング深さが注入深さより浅くなってしまえばソ
ース、ドレイン間は電気的にショートしてしまうという
問題点があった。
さらに、見かけ上のソース、ドレイン領域の接合深さを
ゼロとしであるが、埋込r−)電極部とドレイン領域と
の接点における空乏領域で電界の集中が発生し、この強
電界領域に発生するホットキャリヤによって相互コンダ
クタンス(f!m)等の素子特性の劣化が生じるという
問題点があった。
本発明は以上の問題点を除去し、ゲート電極がセルファ
ラインで形成できタート部のSiエツチングに精密な制
御を必要としないという簡易な製造方法で、しかもドレ
イン領域の一部にのみ電界が集中せず、高い信頼性をも
った半導体装置を提供することを目的とする。
(問題点を解決するだめの手段) 本発明は前記問題点を解決するために、埋込ゲート型M
O8FETにおいて、溝を有する半導体基板に、この溝
の底面および側面に形成された絶縁膜と、この溝を縁ど
るように基板上に形成された絶縁壁と、 前記絶縁膜と前記絶縁壁とによって囲まれて形成された
ゲート電極と、 前記溝とほぼ同一深さであって前記溝付近で他の部分よ
り浅い深さで前記基板内に形成されたソースおよびドレ
イン領域とを設けたものであり、その製造方法として、
まず、半導体基板上に第1絶縁膜を積層し、前記第1絶
縁膜の所定領域を除去した後、表面に、前記第1絶縁膜
に対して選択除去可能な第2絶縁膜を積層する。次に、
表面より異方性エツチングを行うことにより前記第1絶
縁膜の側壁以外の第2絶縁膜を除去し、前記第1絶縁膜
及び前記側壁をマスクとして前記基板をエツチングする
ことにより溝を形成する。次に、前記溝の側面および底
面に酸化膜を形成し、表面よりデート電極となる導電膜
を積層した後、前記導電膜を平坦にエツチング除去す′
ることにより前記側壁と前記酸化膜とに囲まれたゲート
電極を形成する。次に、前記第1絶縁膜を除去した後、
表面から前記溝とほぼ同一深さに不純物イオンを注入し
熱処理することにより、ソースおよびドレイン領域を形
成するものである。
(作用) 以上、説明したように本発明によれば、ゲート絶縁膜お
よび絶縁性の側壁に囲まれたゲート電極をエッチパック
によりセルファラインで形成できるのでマスク合せの工
程が不要となり、しかもマスク合せのための余裕をとる
必要がなく微細化を促進することができる。また、ソー
ス、ドレイン領域のイオン注入をゲート電極および側壁
をマスクとじてセルファラインで行うことができるので
、容易に制御性よくソース、ドレイン領域を形成するこ
とができる。また、ソース、ドレイン領域のイオン注入
は側壁の外側から入るため、その拡散層は溝付近で湾曲
しており1局部的な電界集中が生じないため高い信頼性
が得られる。
(実施例) 第1図は本発明実施例の埋込ケ9−ト型MO8FETの
断面図、第2図(A)〜(0は第1図に示した埋込ゲー
ト型MO8FETの製造方法を説明するだめの断面図で
あり、第3図は本発明実施例の埋込ゲート型MO8FE
Tの電位分布図である。以下、図面に沿って詳細に説明
する。
第1図において11はシリコン基板、12は絶縁性の側
壁、13はゲート絶縁膜、14はy−ト電極、15は不
純物をイオン注入した低抵抗層、16は中間絶縁膜、1
7はオーミック接触をなす金属電極である。
本実施例の製造方法を第2図を用いて説明する。
まず第1図(Nに示すようにシリコン基板11上へ第1
の絶縁膜、例えば酸化膜21を化学気相成長(CVD 
)法で0.4μm程度厚さに全面へ堆積した後、埋込デ
ート用の溝を形成する部分21aを除去した後、第2の
絶縁膜、例えば窒化膜22をCVD法などで0.3μm
程度厚さに全面に堆積する。
その後全面をRIE (反応性イオンエツチング)等に
より異方性エツチングすると酸化膜21の段差部に側壁
12が形成でき、第2図(B)に示すように、この酸化
膜21と側壁12をマスクにシリコン基板11をエツチ
ングして溝23を作成する。
次に第2図(C)に示すように、溝の底面および側面に
熱酸化法によってゲート酸化膜13を作製し、デート電
極となるデート電極用膜24を全面に堆積する。このケ
9−ト電極用膜24は、例えばポリシリコンを堆積した
後、不純物をドーピングすることによって低抵抗化すれ
ばよい。そしてこのデート電極用膜24上へレジスト(
図示せず)を平坦に全面塗布し、その後レジストとデー
ト電極用膜24が等しいエツチング速度となるような条
件、例えば不活性Arガスを用いたスパッタエツチング
やイオンエツチングで全面を平坦にエツチング(エッチ
パック)し、酸化膜21が露出した時にエツチングを停
止すると溝の部分のゲート電極用膜24のみが第2図(
D)のように残り、ゲート電極14を形成することがで
きる。次に、酸化膜21を除去した後、第2図(匂に示
すように、全面に不純物のイオン注入を行うと、デート
電極14および側壁12以外にイオンが注入され、熱処
理を行うことによってソース、ドレイン領域となる低抵
抗層15が形成できる。このとき、側壁12の直下のシ
リコン基板1)へは直接イオンが注入されないが、拡散
の回り込みによって低抵抗層15が形成される。最後に
第2図(巧に示すように、中間絶縁膜16を堆積し、コ
ンタクトの孔明けを行い、オーミック接触をなす金属電
極17を形成して完成する。
以上のように、本発明の実施例によれば、ゲート電極1
4の形成はエッチバンクによりセルファラインで行うた
め、マスク合せの工程が不要となυ、しかもマスク合せ
のための余裕をとる必要かなく微細化を促進することが
できる。また、ソース、ドレイン領域となる低抵抗層1
5を形成するためのイオン注入をデート電極14および
側壁12をマスクに行うことができるため、セルファラ
インとなり、しかも従来の通常工程と全く同じであるた
め、その制御も非常に容易である。さらに、これら低抵
抗層15のイオン注入は側壁12の外側から入るため、
低抵抗層15は溝23付近で湾曲しており、局部的な電
界集中が生じないため高い信頼性が得られる。
第3図(入及び(Blはそれぞれ本発明の実施例による
MOSFET及び従来のMOSFETにおける電位分布
を図示したものである。これからみてもドレイン領域の
低抵抗層付近で電界が集中していないことがわかる。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明によれば、チャネル長
の短い高信頼性の半導体装置を容易に形成することがで
き、大規模集積回路装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の埋込ゲート型MO8FETの断
面図、第2図(A)〜(0は第1図に示した埋込ケ0−
ト型MOSFETの製造方法を説明するための断面図で
あり、第3図(A)及び(B)は本発明実施例及び従来
の埋込f−)型MO8FETの電位分布図、第4図(a
)〜(f)は従来の埋込ゲート型MO8FETの断面図
である。 11・・・シリコン基板、12・・・側壁、13・・・
ケ9−ト絶縁膜、14・・・デート電極、15・・・低
抵抗層、16・・・中間絶縁膜、17・・・金属電極、
2ノ・・・酸化膜、22・・・窒化膜、23・・・溝、
24・・・デート電極用膜。 特許 出 願人 沖電気工業株式会社 本発明莢熊例、MO5FETの電1狂分布図第3図 本発■バ大旋イ列め埋込7−ト型 第2図 MOS FETの哨狛■

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)溝を有する半導体基板と、 該溝の底面および側面に形成された絶縁膜と、該溝を縁
    どるように該基板上に形成された絶縁壁と、 前記絶縁膜と前記絶縁壁とによって囲まれて形成された
    ゲート電極と、 前記溝とほぼ同一深さであって前記溝付近で他の部分よ
    り浅い深さで前記基板内に形成されたソースおよびドレ
    イン領域とを備えてなることを特徴とする半導体装置。 2)半導体基板上に第1絶縁膜を積層する工程と、 前記第1絶縁膜の所定領域を除去する工程と、表面に、
    前記第1絶縁膜に対して選択除去可能な第2絶縁膜を積
    層する工程と、 表面より異方性エッチングを行うことにより前記第1絶
    縁膜の側壁以外の第2絶縁膜を除去する工程と、 前記第1絶縁膜及び前記側壁をマスクとして前記基板を
    エッチングすることにより溝を形成する工程と、 前記溝の側面および底面に酸化膜を形成する工程と、 表面よりゲート電極となる導電膜を積層する工程と、 前記導電膜を平坦にエッチング除去することにより前記
    側壁と前記酸化膜とに囲まれたゲート電極を形成する工
    程と、 前記第1絶縁膜を除去した後、表面から前記溝とほぼ同
    一深さに不純物イオンを注入し熱処理することによりソ
    ースおよびドレイン領域を形成する工程とを備えてなる
    半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6627950B1 (en) 1988-12-27 2003-09-30 Siliconix, Incorporated Trench DMOS power transistor with field-shaping body profile and three-dimensional geometry
US6828195B2 (en) 1997-11-14 2004-12-07 Fairchild Semiconductor Corporation Method of manufacturing a trench transistor having a heavy body region

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JPS57115871A (en) * 1980-11-24 1982-07-19 Western Electric Co Method of producing semiconductor device

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