JPS63312665A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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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】 本発明は、エンハンスメントモードの絶縁ゲート電界効
果トランジスタとディブリーションモードの絶縁ゲート
電界効果トランジスタとを有する半導体装置を製造する
方法に関するものである。
エンハンスメントおよびディプリーションモードの絶縁
ゲート電界効果トランジスタを有する半導体装置は、1
986年の会報アイ・イー・イー・イー・インダストリ
アル・アプリケーションズ・ソサイエティ・アニュアル
・ミーティング・バート1 (IEEE Indust
ry Applications 5ociety A
nnualMeeting Part 1 )の第42
9〜433頁における“スマート・SIPMOS・アン
・インテリジェント電力スイッチ(Smart −SI
PMOS −an intelligent powe
rswitch)”と題する論文に記載されている。こ
の論文の題名に示されているように、上述した半導体装
置はインテリジェント電力(パワー)スイッチ、すなわ
ち1つ以上の電力半導体素子が同一の半導体本体内或い
は上に論理素子として設けられ回路中の電力半導体素子
および負荷の動作をスイッチで制御およびモニタする半
導体装置である。
このようなインテリジェント電力スイ・ソチは例えば、
自動車や工業上の制御分野においてライト、電動機等を
制御する高電位側スイッチとして用いることができる。
従って、例えば、このようなインテリジェント電力スイ
ッチは簡単な母線系や中央制御装置と組合せて車両のワ
イヤリングルーム(tniring loom)の代り
に用いることができる。
このような場合、インテリジェント電力スイッチに対す
る電力供給は車両のバッテリにより行なわれる。
前記の論文に記載されたインテリジェント電力スイッチ
は電力スイッチを構成するバーティカル電力)10SF
ETと、電力スイッチの動作を制御するとともに故障検
出、例えば過電圧或いは過大温度問題の検出を行なうC
MOS回路とを具えている。このCMOS回路は低電圧
相補ラテラル絶縁ゲート電界効果トランジスタ(IGF
ET)と、高電圧PおよびNチャネルエンハンスメント
IGFETと高電圧ディプリーションモードIGFET
とを有している。
本発明の目的は、特にインテリジェント電力スイッチの
製造に限定されないがこれを製造するのに適したエンハ
ンスメントおよびディプリーションモードIGFET 
、例えば高電圧エンハンスメントおよびディプリーショ
ンモードIGFHTを有する半導体装置を製造する方法
を提供せんとするにある。
本発明方法は、エンハンスメントモードの絶縁ゲート電
界効果トランジスタとディプリーションモードの絶縁ゲ
ート電界効果トランジスタとを有する半導体装置を製造
するに当り、エンハンスメントモードおよびディプリー
ションモードに対し絶縁ゲート電界効果トランジスタを
形成するための半導体本体の所定の表面に隣接する一導
電型の第1 pff域と、前記の所定の表面に隣接する
反対導電型の第2領域と、前記の所定の表面に隣接し、
前記の第2領域により囲まれたソース領域と、前記の所
定の表面に隣接し、前記のソース領域の方向に延在する
比較的低ドーピングとするドレイン延長領域を有する一
導電型のドレイン領域とに不純物を導入し、前記の所定
の表面の第1区域上に前記の第2領域の一方の第1補助
領域のチャネル領域を覆う第1絶縁ゲートを設けるとと
もに前記の所定の表面の第2区域上に前記の第2領域の
他方の第1補助領域のチャネル領域を覆う第2絶縁ゲー
トを設け、各ソース領域およびこれに関連するドレイン
領域間をそれぞれゲート接続しうるようにしてあり、前
記の第2領域および比較的低ドーピングとするドレイン
延長領域を形成するために導入する不純物が前記の第1
区域および第2区域に与えられる相対的ドーズ量をマス
クを用いて独立して制御して前記の第1区域に隣接して
反対導電型のチャネル領域を形成するとともに前記の第
2区域に隣接して一導電型のチャネル領域を形成するこ
とを特徴とする。
本発明を用いた方法によれば、第1および第2区域に与
える不純物の相対的ドーズ量を個別に或いは独立して制
御するマスク手段を用いることにより処理工程数を、1
種類のIGFETを形成するのに必要とする処理工程数
よりも増大させることなく或いはそれ程増大させずにエ
ンハンスメントおよびディプリーションモードの絶縁ゲ
ート電界効果トランジスタ(IGFET)を同一半導体
本体上に同時に設けることができるようになる。
不純物は、関連の第1補助領域から延在する各第2領域
の第2補助領域を形成するように導入することができ、
各IGFETの比較的低ドーピングとするドレイン延長
領域およびドレイン領域を第2補助領域内に設けてエン
ハンスメントおよびディプリーションモードのIGFE
Tを第1領域から分離するようにすることができる。第
2補助領域およびドレイン延長領域は双方共関連のpn
接合の逆降服電圧を高める作用をすることができ、ラテ
ラルIGPETを、例えばバーティカル電力MO5FE
Tが同一半導体本体内に設けられており、第1領域が上
記の電力MO5PETのドレイン領域をも形成している
インテリジェント電力スイッチの一部をこれらラテラル
IGFETが構成している場合に生じるおそれのあるよ
うな高逆電圧に耐えるようにしうる。
比較的低ドーピングとするドレイン延長領域を形成する
ための不純物に対し前記の第1および第2区域の双方を
露出させ、各第2領域の第1補助領域を形成するための
不純物を2回以上の工程で導入し、前記の所定の表面の
第2区域を第1工程後にマスクすることにより、前記の
第1および第2区域が受ける不純物の相対的ドーズ量を
独立的に制御することができる。
このようにすることにより、比較的簡単に、第1補助領
域を形成する不純物を第2区域が受けるドーズ量と、比
較的低いドーピングとするドレイン延長領域を形成する
不純物を第2区域が受けるドーズ量との組合せにより一
導電型のチャネル領域を形成し、一方、第1補助領域を
形成する不純物(この不純物は第2区域に与えられない
)の2回目の導入により反対導電型のチャネル領域を第
1区域に隣接して形成するようになる。エンハンスメン
トモードのIGFETのしきい値電圧は第2工程での不
純物のドーズ量を調整することにより調整しうる。これ
に加えて或いはその代りに、各第2領域の第2補助領域
を形成する不純物を2回以上の工程で導入し、第1工程
後所定の表面の第2区域をマスクすることにより、或い
は各絶縁ゲート電界効果トランジスタの比較的低ドーピ
ングとするドレイン延長領域を形成する不純物を2回以
上の工程で導入し、第1工程後に第1区域をマスクする
ことにより、或いはこれらの双方を行なうことにより相
対的ドーズ量を制御することができる。
このような方法を用いることにより、エンハンスメント
モードがディプリーションモードのいずれのIGFET
を必要とするかにかかわらず、比較的低ドーピングとす
るドレイン延長領域および第2領域の第2補助領域(こ
れらの双方は後述するRESURF6N域とすることが
できる)の特性を最適にすることができるとともに、I
GFETの種類を、単に導入する不純物のドーズの回数
により決定しうるようになる。更に、絶縁ゲートをマス
クとして用い、ソースおよび第1補助領域が絶縁ゲート
の縁部に自動的に整列(位置決め)されるようにする場
合、IGFETをエンハンスメントモードかティブリー
ジョンモードのいずれのIGFETにするかどうかを制
御するこの特定の方法はいかなる臨界的な整列工程をも
含まない。
第1および第2区域が受ける不純物の相対的なドーズ量
は、エンハンスメントIGFETのチャネル領域を設け
る区域を、比較的低ドーピングとするドレイン延長領域
を形成する不純物の導入中の全体に亘ってマスクするこ
とにより独立的に制御することができる。このような構
成では、比較的低ドーピングとするドレイン延長領域を
形成するために導入する不純物が、エンハンスメントモ
ードのIGFETのチャネル区域を形成する必要のある
第1区域に隣接する区域(ディプリーションモードのI
GFETのチャネル区域を形成する必要がある区域では
ない)に入るのを防止される。この場合、比較的低ドー
ピングとするドレイン延長領域は幾何学的に制御する必
要があるだけである為、比較的低ドーピングとするドレ
イン延長領域および前述した第2補助領域がREStl
RF領域である場合にこれら領域の特性を、所望の設計
にとって且つ第1補助領域を形成するのに導入する不純
物のドーズにとって最適にすることができる。この方法
は、各第2領域の第1および第2の双方またはいずれか
一方の補助領域を形成する不純物の導入の前述した2工
程方法と組合せて用いることができること勿論である。
本発明方法の実施例では、各絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタに対し、比較的低ドーピングとするドレイン延長
領域上に比較的厚肉の絶縁層を且つチャネル領域上に比
較的薄肉の絶縁層をそれぞれ画成し、これら絶縁層上に
導電材料を堆積することによりそれぞれの絶縁ゲートを
設け、比較的厚肉の絶縁層上に延在する導電材料がドレ
イン領域に対するフィールドプレートを構成するように
しうる。
エンハンスメントおよびディプリーションモードの[G
FETのドレイン領域を設ける不純物は、所定の表面上
に絶縁ゲートを設けた後に、各ドレイン延長領域を被覆
する比較的厚肉の絶縁層を通るそれぞれの窓を画成して
不純物をドレイン領域形成のために導入しうるようにし
た後に絶縁ゲートをマスクとして用いて導入することが
できる。しかし、この技術によれば良好な縁部を比較的
厚肉の絶縁層に設けることができ、これにより各ドレイ
ン領域を導電層中の関連の窓に対して自己整列させるこ
とができるとともに、他の絶縁層および金属化物による
後の良好な被覆を可能にするも、反応性イオンによる腐
食技術は時間がかかるとともに掻めて高価な技術である
為、大量生産にはそれほど適していない。従って、反応
性イオンによる腐食の代りにとして、各ドレイン延長領
域を被覆する比較的厚肉の絶縁層を通るそれぞれの窓を
画成する工程は、各絶縁ゲート電界効果トランジスタに
対し、絶縁層の比較的厚肉の領域上の導電層に窓をあけ
、この導電層の窓を経て絶8i層を等方性腐食して絶縁
層の比較的厚肉の領域に窓を形成し、これにより絶縁層
中の窓の縁部から張り出す導電層の部分を残し、導電層
を選択的に腐食して絶縁層中の窓の縁部から張り出す導
電層の部分を除去することを含んでおり、次に絶縁ゲー
トをマスクとして用いて不純物を導入してエンハンスメ
ントおよびディプリーションモードの絶縁ゲート電界効
果トランジスタのドレイン領域を形成する。比較的厚肉
の絶縁層は湿式腐食処理により腐食することができ、導
電層の張り出し部分はプラズマ腐食技術を用いて選択的
に腐食除去することができる。
本発明方法の実施例では、各IGFETに対して、第2
領域の第1補助領域の、比較的深く高ドーピングとする
中央領域を形成するための反対導電型の不純物を導入す
るようにすることができる。
このような比較的深い領域を設ける場合、比較的低ドー
ピングとするドレイン延長領域(および存在するなら第
2領域の第2補助領域)を不純物注入/拡散工程の最後
の工程として設けなければ、これら領域の特性を正確に
制御することが困難となるおそれがあり、これら領域を
上記の最後の工程で設けると、必ずすべての拡散処理が
終了した後に絶縁ゲートを設ける必要があり、正確なチ
ャネル長を得る自己整列の使用が全く不可能となる。
しかし、このような自己整列技術を用いる必要がある場
合には、本発明方法の実施例では、各絶縁ゲート電界効
果トランジスタに対し、前記の第2領域の第1補助領域
の、比較的深(て高ドーピングとする中央領域を形成す
るために反対導電型の不純物を導入し、この導入された
不純物を半導体本体内に部分的に拡散させ、比較的低ド
ーピングとするドレイン延長領域を設けるための不純物
を導入し、次に酸化雰囲気中で半導体本体を加熱して、
導入されている不純物を半導体本体内に拡散させ、これ
により比較的深(高ドーピングされた中央領域と、比較
的低ドーピングされたドレイン延長領域とを形成すると
ともに比較的肉厚の絶縁材料を所定の表面上に成長させ
るようにすることができる。前記の加熱はまず最初に乾
式酸化雰囲気中で、次に湿式酸化雰囲気中で行なうこと
ができる。このような方法によれば、比較的低ドーピン
グとするドレイン延長領域(および存在すれば第2領域
の第2補助領域)の特性を良好に制御することができ、
更に、比較的低ドーピングとするドレイン延長領域(お
よび存在すれば前記の第2補助領域)を形成する不純物
を絶縁ゲートを設ける前に導入し、次に第1補助領域お
よびソース領域を、絶縁ゲートをマスクとして用いた適
切な不鈍物の導入により形成し、第1補助領域およびソ
ース領域を絶縁ゲートに対し整列させる自己整列技術を
用いうるようになる。
本発明方法の実施例では、絶縁ゲート電界効果トランジ
スタの1つ或いは各々に対し、第2領域中に不純物を導
入して、前記の所定の表面に隣接するとともに前記の第
2領域によりソース領域から離間された前記の一導電型
の他の領域を形成し、この他の領域と絶縁ゲートとの間
の電気接続を行ない、前記のソース領域を第2領域に短
絡させ、絶縁ゲート電界効果トランジスタのゲートおよ
びソース間にツェナーダイオードを形成するようにする
ことができる。前記の他の領域を形成する不純物はソー
ス領域を形成する不純物と同時に導入することができる
バーティカル絶縁ゲート電界効果トランジスタ、例えば
電力MO5FETは、前記の所定の表面の第3区域内に
不純物を導入して前記の所定の表面に隣接する反対導電
型の本体領域とこの本体領域内の前記の一導電型のソー
ス領域とを形成し、本体領域のチャネル領域或いは第1
補助領域を被覆する絶縁ゲートを形成し、前記のソース
領域および第1補助領域間をゲート接続するようにする
ことにより、エンハンスメントおよびディプリーション
モードの絶縁ゲート電界効果トランジスタと同時に設け
ることができる。
また本発明は、半導体本体を有するラテラル絶縁ゲート
電界効果トランジスタにも関するものであり、このトラ
ンジスタは、前記の半導体本体がこの半導体本体の所定
の表面に隣接する一導電型の第1領域と、前記の所定の
表面に隣接する反対導電型の第2領域とを具えており、
この第2領域は第1補助領域と、この第1補助領域から
離れる方向に延在する比較的低ドーピングとした第2補
助領域とを有し、前記の半導体本体は更に、前記の所定
の表面に隣接し且つ前記の第1補助領域により囲まれた
一導電型のソース領域と、このソース領域から離間して
前記の所定の表面に隣接し且つ前記の第2補助領域によ
り囲まれた一導電型のドレイン領域と、前記の第2領域
の比較的低ドーピングとした第2補助領域内で前記のソ
ース領域の方向に延在し且つ前記の所定の表面に隣接す
る比較的低ドーピングとしたドレイン延長領域と、前記
の第1補助領域のチャネル領域を被覆し、前記のソース
およびドレイン領域間をゲート接続する絶縁ゲートとを
具えていることを特徴とする。
前記の第1補助領域、ソース領域およびドレイン領域は
、絶縁ゲートに対して自己整列させることができる。ソ
ース領域は環状としてドレイン領域を囲むようにするこ
とができる。絶縁ゲートは、チャネル領域を被覆する比
較的薄肉の絶縁層と、比較的低ドーピングとしたドレイ
ン延長領域を越えてドレイン領域まで延在する比較的厚
肉の絶縁層と、これら絶縁層上に延在する導電層とを有
するようにしうる。
比較的低ドーピングとしたドレイン延長領域および第2
補助領域は、IGFETを高逆電圧に耐えうるようにし
、これにより特にこの[GPETをインテリジェント電
力スイッチに用いるのに適したものとするとともに、I
GFETのしきい値電圧を前述したように制御せしめう
るようにするために設けられているものである。
本発明トランジスタの実施例では、前記の所定の表面に
隣接し且つ前記のソース領域から離間して前記の第2領
域内に一導電型の他の領域が設けられており、前記のソ
ース領域は前記の第2領域に短絡され、絶縁ゲートと前
記の他の領域との間に電気接続が行われ、絶縁ゲートと
前記の第2領域との間にツェナーダイオードを形成して
いるようにすることができる。
図面につき本発明を説明する。
図面は線図的なものであり、実際のものに正比例して描
いていないことに注意すべきである。特に、層或いは領
域の厚さに関するある寸法は誇張してあり、他の寸法は
これに比べて縮小しである。
また、各図全体に亘り同一の或いは類似の部分には同一
符号を付しである。
第7図を参照するに、この第7図には、エンハンスメン
トおよびディプリーションモードの双方のラテラル絶縁
ゲート電界効果トランジスタが設けられた本発明の実施
例の半導体装置が示されている。エンハンスメントモー
ドの絶縁ゲート電界効果トランジスタ(IGFET) 
1は第7図の左側に、ディプリーションモードのIGF
ET 2は第2図の右側に示しである。この第7図には
これら2つのIGPET 1および2の各々の一部分の
みを示してあり、これらIGFET 1および2は第7
図においてそれぞれ破線AおよびBによって示す軸線を
中心として対称的となっていることに注意すべきである
第7図に示す半導体装置は一導電型、本例ではn導電型
とした半導体本体3を有している。この半導体本体3は
高ドーピングされたn型基板4a上に設けられた低ドー
ピングのエピタキシアル層4を具えている。
第7図の左側を参照するに、エンハンスメントモードの
IGFET 1は半導体本体の所定の表面3aに到達し
ている反対導電型(本例ではp型)の第2領域5を有し
ており、この第2領域5は、前述したように構造が軸線
Aを中心として対称的である為に、エピタキシアル層4
とpn接合を形成して後に説明する理由でエピタキシア
ル層4からIGFETlを分離するようにしたウェルを
構成している。
この第2°領域すなわちウェル5は、平面図で見た場合
に環状でウェルの外周縁を構成する外側のすなわち第1
の補助領域7aと、比較的低ドーピングとした第2のす
なわち中央の補助領域8とを有している。ここで用いた
言葉“°環状”とは例えば、円、楕円、方形成いはその
他の多角形の環状を含むものであり、平面図で上方から
所定の表面3a上を見た場合の外側補助領域7aの形状
は半導体装置の所望形状により決定される。
外側補助領域7aは比較的浅い領域であり、これより高
ドーピングの比較的深い領域7bは比較的浅い外側補助
領域7aの中央に配置され、この外側補助領域7aと相
俟って本体領域7a、 7bを構成している。
外側補助領域7aの内周縁7’ aに隣接して延在する
中央補助領域8は、pn接合6にまたがる逆バイアス電
圧がこのρn接合6の降服電圧に達する前のIGFET
の動作中この中央補助領域8の自由電荷が完全に空乏化
される程度に充分に低ドーピングで充分に薄肉である。
従って、中央補助領域8は逆バイアスされたpn接合6
の空乏領域を横方向に(すなわち表面3aに沿って)広
げる作用をし、従って所定の表面3aにおける電界を減
少させ、これによりpn接合6の降服電圧を高める。こ
のような領域はRESURF(REduced 5UR
face Fieid ;表面電界減少)領域として知
られており、例えばフィリップス社の技術誌“フィリッ
プス・ジャーナル・オブ・リサーチ(Philips 
Journal of Re5earch)νol。
35、Nα1.1980”の第1〜13頁に詳細に説明
されている。この技術誌に記載されているように、RE
SURFjJf域として機能させるためには、この領域
の厚さくすなわち深さ)d(cm)とドーピング濃度N
(原子・cm−”)との積Ndを2X10”原子・cm
−2程度とする必要がある。
一導電型(本例ではn゛型:ここに+は比較的高いドー
ピングを表わす)のソース領域9は、所定の表面3aに
隣接する本体領域7a、 7b内に設けられ、この本体
領域とpn接合9aを形成している。第7図に示すよう
に、ソース領域9は比較的浅い外側補助領域7aの内周
縁7′aの方向にずれており、比較的深い高ドーピング
領域7b内に延在している。
−導電型(本例ではn゛型)のドレイン領域10も同様
に所定の表面3aに隣接して中央補助領域8内に設けら
れ、ソース領域9から離間されている。
本例では前述したようにIGFET 1は軸線Aを中心
として対称的である為、ソース領域9は環状的であり、
ドレイン領域10を囲んでいる。
所定の表面3aに隣接する一導電型の低ドーピングされ
た領域11はドレイン領域10をソース領域9の方向に
延長させる延長領域を構成する。この低ドーピングされ
たドレイン延長領域11は、IGFETlをドレイン領
域10と基板4aとの間の高電圧のみならずソース領域
9とドレイン領域lOとの間の高電圧にも耐えるように
しうる他のRESURF?fl域を構成する。第7図に
示すように、ドレイン領域10は低ドーピングのドレイ
ン延長領域ll内に完全に入っており、この領域11は
第2領域5の中央補助領域8とでpn接合11aを形成
している。
絶縁ゲー目2は所定の表面3aの第1区域31aの上方
にあり、この絶縁ゲート12の下側の比較的浅い外側補
助領域7aがチャネル領域13を形成し、このチャネル
領域13は絶縁ゲート12に供給される信号による制御
の下でソース領域9およびドレイン領域10間をゲート
接続する。絶縁ゲート12は例えば二酸化珪素より成る
比較的薄肉の絶縁層14と、その上の例えばドーピング
された多結晶珪素より成る導電性のゲート層15とより
成っている。しかしこの導電性のゲート層15は金属層
或いは金属珪化物或いは上述した層の2つ以上の複合体
とすることもできる。
第7図に示すように、この導電性のゲート層15は比較
的厚肉の絶縁層14a上まで段状に持上がってフィール
ドプレート16を形成しており、このフィールドプレー
トは低ドーピングのドレイン延長領域11と相俟って、
IGFET 1がソース領域9とドレイン領域10との
間およびドレイン領域10と基板4aとの間の高電圧に
耐えるようにするのに役立つ。
第7図に示すように、第2碩域5の外周縁7″aも同様
に比較的薄肉の絶!!IWx4で被覆し、この絶縁層状
に導電性のゲート層15を設けることができる。この場
合も、図示していないが、導電性のゲート層15を比較
的厚肉の絶縁層上まで段状に持上げ、IGFETの周縁
に対するフィールドプレートを構成するようにすること
ができる。
導電性のゲートN15上には二酸化珪素の他の絶縁層1
7が延在している。所定の表面3a上には金属化物、例
えばアルミニウムを設け、ソース領域9およびドレイン
領域10のそれぞれに対し電気接点18および19を形
成するとともに、絶縁層17にあけた窓(図示せず)を
経て導電性のゲートN15に対する電気接点(図示せず
)を形成するようにする。
後に説明する理由で、所定の表面3aとは反対側の基板
4aの表面3b上にも金属化物20を設けることもでき
る。
第7図の右側に示すディプリーションモードのIGFE
T 2は、このディプリーションモードのトランジスタ
2の所定の表面3aの第2区域31bに隣接するチャネ
ル領域13′のドーピングが、−導電型(本例の場合n
型)であるという点でエンハンスメントモードのIGF
ET 1と異なっており、従って、ディプリーションモ
ードのIGFET 2はゲート信号が供給されてチャネ
ルをピンチ・オフさせるまで常規オン状態にあり、一方
エンハンスメントモードのIGPET  1のチャネル
領域13は反対導電型(本例の場合p型)であり、従っ
てIGI’ET 1は適切なゲート信号が供給されて表
面反転チャネルを形成するまで常規オフ状態にある。こ
の事実は、第7図において常規オフ(ノーマルオフ)す
なわちエンハンスメントモードのIGFET 1のチャ
ネル領域13を破線で、常規オン(ノーマルオン)すな
わちディプリーションモードのIGFET 2のチャネ
ル領域13′を実線で示すことにより表している。
ラテラルIGFET 1および2の各々のチャネル領域
13.13’のドーピングは後に説明するように、第2
領域5の中央補助領域8および外側補助領域7aと低ド
ーピングのドレイン延長領域11とを形成するために導
入される不純物が所定の表面3aの第1区域31aおよ
び第2区域31bに与えられる相対的な割合を制御する
ことにより決定される。
次に、第1区域31aおよび第2区域31bのドーピン
グを制御する一方法を示すラテラルIGFET  1お
よび2を製造する本発明による方法の第1実施例を第1
〜7図につき説明する。
第1図を参照するに、代表的に1〜5Ω・cmの固有抵
抗を有する低ドーピングのn型車結晶エピタキシアル層
4を高ドーピングのn型単結晶珪素基板4a上に設ける
清浄処理をして表面の汚染を除去し、二酸化珪素の保護
層を熱成長させた後、p型不純物を適切なマスクを用い
て所定の表面3aを介して半導体本体内に局部的に注入
し、半導体本体内3に部分的に拡散させ、2つのp型領
域71bを形成し、これらの領域が後の処理後に2つの
IGFET lおよび2の比較的深い領域7bを形成す
る。本例では、使用したP型不純物を、45KeVの注
入エネルギーおよび5X10”原子・cut−”のドー
ズ量の硼素とし、これら不純物は、半導体本体を不活性
、例えば窒素雰囲気中で約1分間約900 ’Cの温度
に加熱することにより半導体本体内に部分的にドライブ
イン拡散される。
次にn型不純物を適切なマスクを用いて所定の表面3a
を経て半導体本体内に注入し、次にn型不純物を適切な
他のマスクを経て注入し、これらによりそれぞれ領域8
1および111を形成し、これら領域が後の処理後に第
2領域5の中央補助領域8および低ドーピングのドレイ
ン延長領域11を形成するようにする。本例では、使用
したn型不純物を、170KeVの注入エネルギーおよ
び2X10”〜10xlQI2のドーズ量とした硼素と
し、一方、n型不純物を、170KeVの注入エネルギ
ーおよびlXl0”〜5X10”原子・cm−”のドー
ズ量とした砒素とした。
次に半導体本体を加熱することにより、導入されている
不純物を半導体本体内に拡散させる。この加熱は酸化用
の雰囲気中で行い、第1図に示すように拡散と同時に二
酸化珪素より成る比較的厚肉の層140が所定の表面3
a上に成長されるようにする。この特定の例では、半導
体本体を酸化用の雰囲気中で255分間1100°Cに
加熱し、約0.8 pm(800人)の厚さの比較的厚
肉の酸化物すなわちフィールド酸化物の層を形成する。
酸化用の雰囲気中の加熱処理は乾燥酸素雰囲気中の第1
加熱工程と、湿潤酸素雰囲気中での次の湿潤酸化工程と
を存する。
乾式および湿式酸化工程の相対的持続時間はドライブイ
ン拡散にそれ程影響を及ぼさず、第2領域5の中央補助
領域8および低ドーピングのドレイン延長領域11を形
成するのに導入する不純物のドーズ量を調整し、湿式お
よび乾式酸化工程の相対的持続時間を調整することによ
り、中央補助領域8および低ドーピングのドレイン延長
領域11に対する所望のプロフィールに悪影響を及ぼさ
ずに比較的厚肉の酸化物或いはフィールド酸化物の層を
所望厚さに成長せしめうる。例えば、硼素のドーズ量を
8×10′2原子・cm −”とし、砒素のドーズ量を
3X10”原子・14とした場合、乾式酸化工程を例え
ば145分、湿式酸化工程を105分間継続せしめうる
次に第2図を参照するに、次にフィールド酸化物すなわ
ち比較的厚肉の絶縁層を、通常の写真食刻技術および腐
食技術を用いてパターン化すなわち画成し、比較的厚肉
の絶縁層14aを画成する。
次に所定の表面3a上にゲート酸化物の比較的薄肉の絶
縁層を成長させる。
次に、絶縁層14.14a上に導電層15.16を構成
する多結晶珪素を堆積し、これに通常のようにして例え
ば砒素をドーピングして必要な導電性を得る。次に、通
常の写真食刻および腐食技術を用いて、このドーピング
された多結晶珪素層をパターン化すなわち画成し、第2
図に示す絶縁ゲート12の構造を得る。
絶縁ゲート12の構造をマスクとして用いることにより
、n型不純物、本例では硼素を半導体本体3内に注入し
、エンハンスメントおよびディプリーションモードのI
GFET 1および2の第2領域の比較的浅い外側補助
領域7aを形成する。本例では、第2.3および4図に
よって示されているように、n型不純物の注入を2段階
で行う。第1段階では、第1ドーズ量の不純物(第2図
に矢印Xで示す)を、絶縁ゲー目2の構造をマスクとし
て用いるだけで注入し、これら不純物が、エンハンスメ
ントおよびディプリーションモードのIGFETの双方
の比較的浅い外側補助領域7aを形成するように導入さ
れるようにする。
次に、第4図に示すように、本体領域7a、 7bの露
出区域24上に適切なマスク23を設け、この区域を他
の不純物に対し保護する。例えば、露出区域は比較的厚
肉に堆積した酸化物層によって保護しうる。次に、第2
ドーズ量のn型不純物を第4図に示すように所定の表面
3aに向け、第4図の左側に示す構造のみの第2領域5
の外側補助領域7a内のn型不純物の濃度を高めるよう
にする。
n型不純物の第1および第2ドーズ量は、第1ドーズ量
のみではチャネル領域13および13′を優勢的にp型
とするのには不充分であり、2つのドーズ量を合わせて
充分となるように選択する。従って、第1区域31aは
第1および第2の双方の注入工程中露出されている為、
第1区域31aに隣接してp型チャネル領域13が得ら
れ、−力筒2区域31bはマスク23により第2注入工
程に対し保護されている為、第2区域31bに隣接して
n型チャネル領域13′が得られる。この特定例では、
第1および第2注入工程の双方を180KeVの注入エ
ネルギーおよび5X10”原子・C「−2のドーズ量の
硼素を用いて行いうる。しかし第2注入工程は、チャネ
ル領域13のp型ドーピングを調整するように、従って
エンハンスメントモードIGFE7 1のしきい値電圧
を調整するようにして調整しうる。
このような方法を用いることにより、第2領域5の中央
補助領域8および低ドーピングのドレイン延長領域11
の特性をエンハンスメントおよびディプリーション特性
とともに最適化しうる。更に、2回のp型注入工程のい
ずれも位置決めにおいて臨界的でない(双方共絶縁ゲー
ト12の構造に対し自己整列されている)為、この方法
は比較的簡単であり、製造中の位置決め公差に影響を及
ぼさない。
マスク23は第22型注入工程後に除去し、次に比較的
厚肉の絶8iJH14aに窓25をあけてドレイン領域
10を形成するだめの不純物を導入しうるようにする必
要がある。第5図に示すように、この窓25の形成は、
絶縁ゲート12の構造の画成中に多結晶珪素層15.1
6に第1開口窓26をあけておき、第5図に示す比較的
厚肉の絶縁層14aを通って窓25を腐食する反応性の
イオン腐食技術を用いることにより達成しうる。
窓25をあけてから、所定の表面上にマスクを設けて本
体領域7a、 7bのうち、ソース領域を必要としない
区域を保護し、n型不純物、本例の場合80KeVの注
入エネルギーおよび4X10”原子・cm −”のドー
ズ量の砒素を、絶縁ゲート12の構造をマスクとして用
いて所定の表面内に注入し、エンハンスメントおよびデ
ィプリーションモードのIGPETIおよび2のソース
およびドレイン領域9およびlOを形成する。
次に、本例では二酸化珪素とした他の絶縁層I7を所定
の表面3a上に堆積する。次に、この絶縁層17に窓を
あけ、金属化物、例えばアルミニウムを第7図に示すよ
うに堆積し、IGFET 1および2のソース接点18
およびドレイン接点19とゲート接点(図示せず)とを
形成する。ソース接点金属化物は絶縁層17上を外方に
向けて延在し、本体領域7a+7bの外側周!!7“a
を越え、フィールドプレート18aを構成するようにす
る。図示していないが、ゲート多結晶珪素!15.16
も同様に外側周縁7”aを越えて外方に延在させて比較
的厚肉の絶縁材料上まで到達せしめ、二重のフィールド
プレート構造を得るようにすることができる。金属化物
20は前述したように基板4aの表面3b上に設けるこ
とができる。
第5および6図につき前述した反応性のイオン腐食技術
を用いることにより比較的厚肉の各絶縁層14aに良好
な縁部14′aを設け、それぞれのドレイン領域10を
多結晶珪素層15.16中の窓26に対し自己整列させ
うるとともに、他の絶縁層17による後の良好な被覆お
よびドレイン接点19に対する金属化を可能にするも、
反応性イオン腐食技術は時間を浪費するとともに極めて
高価なものである為、多量生産は特に適していない。多
量生産の点からは湿式腐食技術が好ましい。しかし、こ
のような湿式腐食技術には、特に、比較的厚肉の絶縁層
14aを窓26を経て等方性の湿式腐食を行うと多結晶
珪素を張り出させるバック或いはアンダーエツチングが
生じるという問題がある。このような張り出しは著しく
不所望なことである。その理由は、後に設ける絶縁層自
体が実際上前記の張り出しを囲むように折り返されるお
それがあり、これにより絶縁層中に空所を生ぜしめるば
かりか、(多結晶珪素の張り出しを追従する)鋭利な屈
曲部を有する表面上に後にアルミニウムが堆積され、こ
の屈曲部でアルミニウムの細条が破損されるおそれがあ
る為である。しかし本発明者は、上述した問題を無くし
、従って前述した異方性の反応イオン腐食処理に代わる
ものとして用いることのできる湿式腐食処理を開発した
比較的厚肉の絶縁N14aを経て窓25を腐食形成する
方法の変形例を第8〜IO図に示す。この場合一方のI
GI7ETを形成しであるが、同じ問題が、形成すべき
他方のIGFETに対しても当てはまること勿論である
第8図に示すように、まず最初に光耐食マスクおよびプ
ラズマ腐食処理のような多結晶珪素腐食処理を用いて多
結晶珪素層15.16に窓26をあける。
本例では、使用するプラズマ腐食処理を、電子技術で用
いられるようなバレルリアクタ内で行うことができる。
使用するプラズマは約400トル(5,3X 10’P
a)の圧力とした四弗化炭素プラズマ(約8%の酸素を
含む)とすることができる。窓26は通常絶縁ゲート1
2の構造を画成する際にあけられ、比較的厚肉の絶縁層
14aは第2領域5の比較的浅い外側領域7aを形成す
る後の不純物注入工程から下側の珪素を保護する。次に
、多結晶珪素層上にマスク27を設ける。このマスク2
7は主として絶縁ゲート12の構造を保護するのに必要
とする為、窓26に対するマスク27の位置決めは必要
でなく、図示するようにマスク27における孔は窓26
よりも可成り大きくしうる。次に絶縁材料14aを、例
えば緩衝1(Fを用いて窓26を介して所望厚さまで湿
式腐食し、これにより絶縁材料の例えば1000人の薄
肉128を残し、この薄肉層28により窓26内で表面
3aを被覆してこの表面3aを保護する。
第8図に示すように、湿式腐食は比較的厚肉の絶縁層1
4aのバックエツチング或いはアンダーエツチングを生
ぜしめ、これにより多結晶珪素の張り出し部29を生ぜ
しめ、この張り出し部29は、これが残っていると、段
付表面上に設けるべき後の絶縁層17および金属化物1
9の双方をこの張り出し部の下方に鋭角に折り返してし
まう。
重要なことは、後に設けるドレイン領域を多結晶珪素層
中の窓の縁部に整列させ、関連の低ドーピングのドレイ
ン延長領域11の完全性を保つことである。従って、絶
縁材料14aを前述したように湿式腐食した後、プラズ
マ腐食処理のような選択腐食処理を用いて多結晶珪素の
張り出し部29を除去することができる(しかしこのよ
うにすると、多結晶珪素層の厚さを減少させ、この多結
晶珪素層が窓26の方向に先細となるおそれがあるとと
もに、窓26の最終寸法が正確に制御されないおそれも
ある)。例えば、残存する張り出し部29は約8%の酸
素を含む四弗化炭素プラズマを用い約400トル(5,
3X 10’Pa)の圧力とした通常のバレルリアクタ
内で腐食除去しうる。次に最終的な短時間の湿式腐食工
程を行って、プラズマ腐食中窓25内の表面3aを保護
していた薄肉絶縁層28を除去するとともに窓25の縁
部14’ aを平滑化することができる。
したがって、上述した方法によれば、通常の簡単な湿式
腐食技術を用いた場合に生じるであろう問題を生じるこ
とのない比較的廉価で迅速な処理を用いて比較的厚肉の
絶縁層14aに窓をあけることができる。代表的には、
比較的厚肉の絶縁層を約8000人の厚さとした場合、
上述した処理では、窓25をあけるための約16分の湿
式腐食と、その次の張り出し部29を除去するための約
3分のプラズマ腐食と、絶縁Jli28を除去するため
の最終的な短時間の約20秒の湿式腐食とを用いうる。
第8〜10図につき上述した方法の変形例としては、比
較的浅い外側補助領域7aを形成する不純物の導入後に
窓26をあけることができ、この場合、多結晶珪素層中
に窓26を形成するプラズマ腐食技術に対しホトレジス
トマスクを用いる。次に依然として残存しているホトレ
ジストマスクを用いて絶縁材料114aを湿式腐食し、
またこの場合も多結晶珪素の張り出し部29を除去する
のにプラズマ腐食処理を用いることができる。この方法
の場合、多結晶珪素層15.16の上側面がホトレジス
トマスクにより保護されたままである為、張り出し部2
9の除去中窓26の周りの多結晶珪素層15.16の薄
肉化を減少せしめうるという利点が得られる。代表的な
処理では、ホトレジストマスクを通すプラズマ腐食を約
8.5分の持続時間とし、次の湿式腐食工程を約16分
の持続時間とし、最終的なプラズマ腐食処理を約3分の
持続時間としうる。
上述した構成では、第1区域31aおよび第2区域31
bに与える不純物の相対的ドーズ量は、各第2領域5の
外側補助領域7aを形成する不純物を2回或いはそれ以
上の工程で導入し、第1工程後に所定の表面の第2区域
31bをマスクすることにより独立的に制御する。しか
し、ドーピングはN387a、8および11のいずれか
1つ或いは2つ或いは3つすべてを形成するのに導入す
る不純物を第1区域31aおよび第2区域31bに与え
る相対的ドーズ量を制御することにより制御することが
できる。
第11および12図は、第1区域31aおよび第2区域
31bに与える不純物の相対的ドーズ量を、マスク手段
を用いて独立的に制御する本発明による方法の第2の実
施例における工程を示す。
これら第11および12図は、第1図に示す工程の前、
すなわち導入された不純物を部分的にドライブイン拡散
させるとともにこれと同時に比較的厚肉の絶縁層140
を形成するために酸化雰囲気中で半導体本体を加熱する
工程の前の工程を示す。
第11および12図は単に線図的に示すものであり、不
純物注入した領域或いは不純物注入し且つ部分的に拡散
した領域の種々の深さおよび寸法は、注入エネルギー、
ドーズ量、拡散温度および時間のような種々の変数に依
存すること勿論である。従って、第11および12図に
おける領域の相対的寸法は、例えば第1図に比べて、単
に、拡散特に同時ドライブイン拡散やフィールド酸化物
の形成を含む他の処理が第12図に示す工程と第1図に
示す工程との間で行われるということを示しているにす
ぎないことを考慮すべきである。
第11図に示す工程では、p型不純物が所定の表面3a
を経て局部的に注入され且つ部分的にドライブイン拡散
されて2つのp型予備領域71′bを形成してあり、こ
れらの領域71′bは後に領域71bを、最終的に比較
的深い高ドーピングされた領域7bを形成する領域であ
る。中央補助領域8を形成するためのp型不純物も予備
領域81′で線図的に示すように注入されており、この
領域81′ は後の処理後に領域81を、最終的に中央
補助領域8を形成する領域である。この変形方法によれ
ば、低ドーピングのドレイン延長領域11を形成する不
純物を2工程で導入する。従って、第11図に矢印Yで
示すように、第1ドーズ量のn型不純物、本例では砒素
を、エンハンスメントおよびディプリーションの双方の
モードのIGFET 1および2が形成される所定の表
面3a内に注入し、このn型不純物を第1区域31aお
よび第2区域31bの双方に与える。
この注入を第11図に予Hj ’p74域111′で示
しである。
次に第12図に示すように、エンハンスメントモードI
GPET 1を形成する所定の表面の区域240を適切
なマスク230、例えば比較的厚肉の堆積酸化物層によ
って被覆してこの区域240を他の注入に対して保護す
る。次に、n型不純物、本例では砒素の第2の注入を行
い、ディプリーションモードIGFETを形成する区域
にn型不純物の少なくとも1回の他のドーズを与え、予
備領域111′よりも多くドーピングされた予(II?
IN域111#を形成する。
次に本発明による方法の第2実施例は、マスク230の
除去後、本例で比較的浅い外側補助領域7aを形成する
のに1回のp型不純物のドーズを用い従って第4図に示
す工程を省略しうるという点を除いて、第1〜10図に
つき前述したように進行される。
比較的低ドーピングのドレイン延長領域11を形成する
ためのn型不純物の第1および第2ドーズは以下のよう
に選択する。すなわち、第1ドーズのみが行われる第1
区域31aでは、外側補助領域7aを形成するP型不純
物の後の導入がn型導電性の材料をオーバードーピング
してp導電型のチャネル領域13を形成し、一方、n型
不純物の双方のドーズが行われる第2区域31bにおい
ては外側補助領域7aを形成するために導入されるp型
不純物のドーズがオーバードーピングを生ぜしめるのに
不充分であり、チャネル領域13′がn型に維持され、
ディプリーションモードTGPE72を形成せしめうる
ようにする。中央補助領域8を形成するのに用いる不純
物のドーズを、170KeVの注入エネルギーを有する
約8X10”原子・cl”のドーズ量で行い、外側補助
領域7aを形成するのに用いる不純物のドーズを、約1
80KeVの注入エネルギーを有する硼素の約1×10
1″原子・C1n −”のドーズ量で行う場合、低ドー
ピングのドレイン延長領域11を形成するためのn型不
純物の第1ドーズは170KeVの2〜3 XIO”砒
素原子・cmIのドーズ量で行い、第2ドーズは170
KeVの4〜5X10”砒素原子・Cf1l−”のドー
ズ量で行うことができる。
比較的低ドーピングのドレイン延長領域11を形成する
ためのこの不純物導入制御は外側補助領域7aを形成す
るための不純物の導入制御に加えて或いはこの導入制御
の代わりに行うことができる。
この代わりに或いはこれに加えて、第2領域5の中央補
助領域8を形成するための不純物を2回或いはそれ以上
の工程で導入し、第1工程後に第2区域31bをマスキ
ングすることによりドーピング制御を行うことができる
。低ドーピングのドレイン延長領域11を形成するため
の不純物を2回或いはそれ以上の工程で導入する代わり
として、エンハンスメントIGFETのチャネル領域1
3ヲ、ドレイン延長領域11を形成するための不純物の
導入処理全体中マスクするようにすることができる。し
かし、このようにすると、ドレイン延長領域11に後に
絶縁ゲートを設けるのに用いるマスクの位置決めを注意
深く行う必要があり、このマスクの位置決めが通常の製
造誤差に影響を受けるようになる。
いずれの場合にも、相対的ドーズはp型チャネル領域1
3がIGFET  1に対し形成され、n型チャネル領
域13′がIGFET 2に対し形成されるようにする
上述したエンハンスメントおよびディプリーションモー
ドのラテラル絶縁ゲート電界効果トランジスタlおよび
2は、半導体素子のみが半導体本体3内或いは上に形成
されたものとすることができる。しかし、エンハンスメ
ントおよびディプリーションの双方またはいずれか一方
のモードの絶縁ゲート電界効果トランジスタ1および2
を1つよりも多く同時に半導体本体内に形成することが
できる。また本発明の方法を用いてディプリーション型
或いはエンハンスメント型のいずれかのIGFETを1
個以上製造することができ、本発明の方法は一方の種類
のトランジスタの製造から他方の種類のトランジスタの
製造への切換えを比較的簡単且つ容易に行いうるという
利点を有する。
エンハンスメントおよびディプリーションモードのIG
FET 1および2を有する半導体本体内或いは上に1
つ以上の他の半導体素子を製造しうる。
例えば1つ以上の高電力半導体素子を同じ半導体本体3
に設け、1つ以上の低電圧論理型半導体素子がいわゆる
インテリジェント電力スイッチを、すなわち高電力半導
体装置の動作を制御する論理回路が同じ半導体本体内に
或いは上に設けられ、ライト、電動機等への電力供給を
中央制御回路からの論理信号による制御の下で制御する
のに用いうるようになっている半導体装置を形成しうる
ようにしうる。例えば簡単な母線システムや上述したイ
ンテリジェント電力スイッチを、車両に電力を分配する
のに用いられている従来の装置の代わりに用いることが
できる。
本発明の方法によれば、バーティカル型の電力MO5F
ETを同じ半導体本体3に設けることができるという特
別な利点を有する。
第13図は、電力MO5FET 50の形態のバーティ
カル絶縁ゲート電界効果トランジスタを前述した1つ以
上のエンハンスメントおよび/またはディプリーション
モードのラテラルIGFET  1および2と一緒に集
積化した半導体装置の一部分を示す。図面を簡単にする
ために、第13図には一方のラテラルIGFET 、す
なわちエンハンスメントラテラルIGFE71の一部分
のみを示しである。
バーティカル電力MOSFETと称するのは、ソースお
よびドレイン接点が半導体本体の上下両面に配置され、
電流の流れが半導体本体を垂直方向に生じる為である。
このようなバーティカル電力?l0SFETは通常共通
ドレイン領域を有する何百個もの並列接続MO5FET
セルから成っており、図面を簡単にするために第13図
にはバーティカル電力MOSFET 50の小部分のみ
を示しである。
第13図に示すように、バーティカル電力MO3FET
50の1つセルはn型半導体本体3内に形成された反対
導電型の本体領域57 (57a 、 57b)より成
っている。この本体領域57は比較的深く比較的高いド
ーピングの領域57bとその周囲の比較的浅い外側領域
57aとを有している。−導電型(本例ではn型)のソ
ース領域59は本体領域57内で所定の表面に隣接して
設けられており、この本体領域57のチャネル領域51
3の上方には絶縁ゲート512の構造体が設けられ、ド
レイン領域に対するゲート接続を行うようになっており
、ドレイン接点は前述した金属化物20により形成され
ている。
上述したところから明らかなように、バーティカル電力
MO3PETは、適切なマスクの変更を行うことにより
前述した方法を用いてラテラル絶縁ゲートIGFET 
1および2と同時に製造することができる。従って、比
較的深い領域57bに導入する不純物は比較的深い領域
7bを形成する不純物と同時に導入でき、領域8および
11を形成する不純物の導入中はMOSPETを形成す
る所定表面3aの区域31cをマスクしておく。絶縁ゲ
ート512の構造も同様に絶縁ゲート12の構造と同時
に形成でき、比較的浅い領域57aおよびソース領域5
9を形成する不純物も同様に絶縁ゲート512の構造を
マスクとして用いて、比較的浅い外側補助領域7aおよ
びソース領域9を形成する不純物と同時に導入すること
ができ、電力MOSFETのゲート512の構造は窓2
5をあける際にマスクにより保護する。
上述したところから明らかなように、低ドーピングのド
レイン延長領域11を形成する不純物の導入中区域31
cをマスクするということは、電力MOSPII!T 
50のチャネル領域513にエンハンスメントモードの
ラテラルIGFETよりも一層高いp型のドーピングが
行われ、このチャネル領域513が上述のラテラルIG
FB↑よりも高いしきい値電圧を有するということを意
味する。このようにすることが望ましくない場合には、
低ドーピングのドレイン延長領域11を形成するために
導入される不純物に領域31cをさらし、電力MOSF
ET 50のしきい値電圧を減少させることができる。
電力MO5FII!T 50に対するソース金属化物5
18およびゲート金属化物(図示せず)は、絶縁層17
に必要な窓をあけた後に金属を堆積し、次にこの堆積金
属を適切にパターン化することによりIGFET 1お
よび2のソース金属化物18、ドレイン金属化物19お
よびゲート金属化物(図示せず)と同時に設けることが
できる。
当業者にとって明らかなように、MOSFET 50の
各ソース領域59は関連の本体領域57に短絡させて、
寄生バイポーラ作用を抑止するようにする必要がある。
この短絡は、例えば本体領域57の中央部分が所定表面
3aまで延在するようにソース領域の不純物注入に対す
るマスクを形成することにより、或いは第13図に示す
ように、適切な写真食刻および腐食処理を用いてソース
領域59の中央部分を腐食除去して、ソース金属化物5
18を形成するための金属を堆積する前に本体領域57
の中央部分を露出させることにより達成しうる。
導電性のゲート層15.16の縁部はまっすぐな垂直と
して示しであるが、特にいかなる電力MOSFETのゲ
ート層の縁部はシーメンス・フォルシャンゲス・ラント
・エントビイクルングス・ベリヒテ・プント(Sie信
ens Forschungs und Enturi
cklungsBerichte Bd、) 9 (1
980) Nr 4の第192頁に記載されているよう
な技術を用いて傾斜させるか或いは先細とすることがで
きる。
平面図で見た際の種々の領域の幾何学的形状は円形成い
は隅部を丸めた方形(正方形または長方形)或いはその
他の適切な形状にすることができるも、これらのすべて
の領域は同じ形状にするのが便利である。従って、例え
ば、方形セル(すなわち隅部を丸めた方形の外形の本体
領域およびソース領域)のチェッカーボード型のパター
ンを有する電力MO3FETを望む場合には、IGFE
T H域は、方形(隅部を丸めた)フレーム形状を有す
る補助領域7およびソース領域9と同様な外形すなわち
幾何学的形状を有するようにする必要がある。
比較的深い領域57bはバーティカル電力MO3FET
50のオン抵抗(導通時の抵抗)を減少させるのに望ま
しいが、比較的深い領域7bはラテラルIGFETlお
よび2から省略し、各第2領域5の外側補助領域7が比
較的浅い領域7aのみを以て構成されるようにすること
ができる。しかし、比較的深い領域7bを設ける場合、
比較的深い領域57b或いは7bを導入する上述した方
法には、精密な制御を必要とする第2 ’pM域の低ド
ーピイグ中央補助領域8および低ドーピングドレイン延
長領域11を通常のような最終拡散工程としてではなく
製造処理の開始近くで導入せしめうるという利点がある
。このようにすることは特に、ソース領域9および比較
的浅い外側補助領域7aを(存在する場合にはソース領
域59および領域57bをも)絶縁ゲート12の構造に
対しく存在する場合には絶縁ゲート512の構造に対し
ても)自己整列させることができ、従ってチャネルの長
さを正確に画成し、従って短くすることができるという
点で有利である。しかし、本発明の・−例の方法は、低
ドーピング領域8および11を最終の拡散/法人工程と
して導入し次に絶縁ゲート構造を形成する場合に用いる
ことができる。
しかしこのような非整列方法を用いた場合には整列(位
置決め)誤差によりチャネル長、従ってオン抵抗が大き
くなる。
上述した構成では、エンハンスメントおよびディプリー
ションモードのIGFETは、集積化された電力MOS
FET 50のドレインを例えば車両の正電源端子に接
続する必要があるインテリジェント電力スイッチに用い
るように設計した高電圧ラテラルIGFf!Tであり、
IGFETは、バッテリ電圧に等しい或いはほぼ等しい
電圧がインテリジェント電力スイッチの動作中IGFE
Tの両端間に存在するようにバッテリの電源端子間に接
続される。このような場合、エンハンスメントおよびデ
ィプリーションモードのIGFET’は高電圧に耐えう
るようにする必要があり、従ってソース領域9(或いは
上述した導電型が逆の場合にはドレイン領域10)およ
び基板3が正の電源電圧にあり、ドレイン領域10(或
いは上述した導電型が逆の場合ソース領域9)が負の電
源電圧(通常接地電圧)にある場合に生じるおそれのあ
る高逆電圧にIGFETが耐えうるようにするために、
低ドーピングされた領域すなわちRESURFSJW域
8を設けており、IGFETがオフ状態にあり基板3が
正のバッテリ電源電圧にある場合に生じる高逆電圧にI
GFETが耐えうるようにするために、低ドーピングさ
れた領域すなわちRESUR1gfi域11が設けられ
ている。バッテリの電源端子間の電圧差は通常12V或
いは24Vであるが、IGFETはスパイク電圧に耐え
うるようにする必要があり、従ってこのような使用に対
しては高い逆電圧、例えば50Vまでの逆電圧に耐えう
るように設計されている。
低ドーピングされた領域すなわちRESURF領域8お
よび11に加えて、高電圧ラテラルIGFII!Tは電
力MO3FETのものに類似するフィールドレリーフ端
縁終端系(field relief edge te
rmination system)を有する必要があ
る。適切ないかなる端縁終端系をも用いることができ、
選択する端縁終端系は装置の所望の降服電圧に依存する
。例えば、比較的深い領域7bおよび57bと同時に形
成する1つ以上のフィールドレリーフ環状領域(図示せ
ず)によって電力MOSFET 50の能動装置区域を
囲むようにすることができる。多結晶ゲート層は比較的
厚肉の絶縁層の延長部14′a上まで外方に向けて延在
させてフィールドプレート効果を得るようにでき、ソー
ス金属化物も同様に絶縁JW17上で外方に延在させて
フィールドプレート効果を得るようにしうる。ラテラル
IGFETの各々は電力MOSFBT 50と同様なフ
ィールドプレート構造を有するようにしうる。
上述したところから明らかなように、フィールドレリー
フ用の縁部終端系を構成するフィールドプレート系の必
要性はインテリジェント電力スイッチの電力MOSFE
T素子および高電圧ラテラルIGFETに対してのみな
らず、IGPET (第14a図)のゲート−ソース電
圧を制御し且つ制限するツェナーダイオードD1のよう
な他の必要な素子にも当てはまる。
このようなダイオードの各々を半導体本体内に個別に形
成する場合には、可成りの量のスペースがフィールドプ
レート系により占められてしまう。
1つの解決策は、すべてのツェナーダイオードを1つの
分離ウェル内に組み込むことであるが、このようにする
ことは後の配線パターンを考慮した場合に経済的でない
。従って、本発明者はこのようなツェナーダイオードを
前述したラテラル高電圧IGFETに導入する方法を発
明したものであり、この方法は前述した方法をほんのわ
ずか変更するだけで用いることができ、その構造は第7
図に示す変更していないラテラル高電圧IGFETと同
様な寸法にしうる。
第14図はこのような変更したラテラル高電圧IGFE
T 1 ’を示す。この構造は第13図と比べれば明ら
かなように、ソース領域を形成するための不鈍物を導入
する際に用いるマスクを変更し、第2領域5の比較的浅
い外側補助領域7a内に一導電型の他の領域60を設け
、この他の領域60がソース領域9から分離されている
という点で変更されている。図示のようにこの他の領域
60は、通常のようにソース領域9に短絡されている比
較的浅い外側補助領域7aとでツェナーダイオードDi
を構成している。外側補助領域7aは第14図において
右側の方向に延在させてこの他の領域60を収容するよ
うにしうる。
必要とする他の変更は、絶縁層17に窓をあける際の処
理と、領域60に接点61を設けるためのその後の堆積
金属化物のパターン化のみである。この接点61はIG
FETのゲート金属化物(図示せず)に接続するか或い
はこの金属化物と一体にする。この接続或いは一体化は
第14図には図示していない。
ラテラルIGFETは必ずしも高電圧素子とする必要は
ない。耐高電圧性を必要としない場合には、領域11を
ドレイン領域10の低ドーピング延長領域すなわちドリ
フト領域とすることができ、必ずしもRESURFji
JT域とする必要がな(、また領域8はIGFETを基
板から分離する分離ウェルの一部を単に構成するだけに
でき、このような分離を必要としない場合には領域8を
、いかなるフィールドプレート構造ができるように省略
できる。
前述した導電型は逆にすることができること勿論であり
、半導体本体は珪素以外の材料を以て構成することもで
きる。更に、設けられている場合の電力MO5FETは
いかなる他の種類のMOSゲート電力装置と置き換える
ことができる。
上述したところから当業者にとって他の変形も行えるこ
と明らかである。このような変形には半導体装置の設計
および製造で既に知られている他の構造を導入すること
ができ、これらの他の構造は前述した構造の代わりに或
いはこれに加えて用いることができる。特許請求の範囲
の記載は形式的なものであって、上述した種々の変更を
も含むものとして解釈すべきものである。
【図面の簡単な説明】
第1〜7図は、高電圧のラテラルエンハンスメントおよ
びディプリーションIGFETを形成する本発明による
方法の第1実施例における種々の工程を説明するための
半導体本体を一部を切欠して示す線図的断面図、 第8〜10図は、第1〜7図に示す本発明方法の変形例
を説明するための半導体本体の一部を示す線図的断面図
、 第11および12図は、高電圧ラテラルエンハンスメン
トおよびディプリーションIGFETを形成する本発明
による方法の第2実施例における工程を示す線図的断面
図、 第13図は、ラテラル絶縁ゲートトランジスタとバーテ
ィカル絶縁ゲートトランジスタとを有し、本発明による
方法により製造した半導体装置を一部を切欠して示す線
図的断面図、 第14図は、ツェナーダイオードを含めた変形ラテラル
高電圧IGFETを示す線図的断面図、第14a図は、
第14図の変形IGFETの回路構成を示す線図である
。 1・・・エンハンスメントモード絶縁ゲートトランジス
タ 2°°°デイプリーシヨンモード絶縁ゲートトランジス
タ 3・・・半導体本体     4・・・エピタキシアル
層4a・・・基板        5・・・第2領域(
ウェル)6、9a、 lla −pn接合 7a・・・外側(第1)補助領域 7′a・・・7aの内周縁   7″a・・・外周縁7
b・・・高ドーピング領域 8・・・中央(第2)補助領域

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、エンハンスメントモードの絶縁ゲート電界効果トラ
    ンジスタとディプリーションモードの絶縁ゲート電界効
    果トランジスタとを有する半導体装置を製造するに当り
    、エンハンスメントモードおよびディプリーションモー
    ドに対し絶縁ゲート電界効果トランジスタを形成するた
    めの半導体本体の所定の表面に隣接する一導電型の第1
    領域と、前記の所定の表面に隣接する反対導電型の第2
    領域と、前記の所定の表面に隣接し、前記の第2領域に
    より囲まれたソース領域と、前記の所定の表面に隣接し
    、前記のソース領域の方向に延在する比較的低ドーピン
    グとするドレイン延長領域を有する一導電型のドレイン
    領域とに不純物を導入し、前記の所定の表面の第1区域
    上に前記の第2領域の一方の第1補助領域のチャネル領
    域を覆う第1絶縁ゲートを設けるとともに前記の所定の
    表面の第2区域上に前記の第2領域の他方の第1補助領
    域のチャネル領域を覆う第2絶縁ゲートを設け、各ソー
    ス領域およびこれに関連するドレイン領域間をそれぞれ
    ゲート接続しうるようにしてあり、前記の第2領域およ
    び比較的低ドーピングとするドレイン延長領域を形成す
    るために導入する不純物が前記の第1区域および第2区
    域に与えられる相対的ドーズ量をマスクを用いて独立し
    て制御して前記の第1区域に隣接して反対導電型のチャ
    ネル領域を形成するとともに前記の第2区域に隣接して
    一導電型のチャネル領域を形成することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。 2、請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    比較的低ドーピングとするドレイン延長領域を形成する
    ための不純物に対し前記の第1および第2区域の双方を
    露出させ、各第2領域の第1補助領域を形成するための
    不純物を2回以上の工程で導入し、前記の所定の表面の
    第2区域を第1工程後にマスクすることにより、前記の
    第1および第2区域が受ける不純物の相対的ドーズ量を
    独立的に制御することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。 3、請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、エンハンスメントモードおよびディプリーショ
    ンモードの絶縁ゲート電界効果トランジスタに対し、前
    記の第1補助領域から延在する第2領域の他の第2補助
    領域を形成するための不純物を導入し、第2領域の前記
    の第2補助領域内に比較的低ドーピングとするドレイン
    延長領域およびドレイン領域を設けることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。 4、請求項3に記載の半導体装置の製造方法において、
    各第2領域の前記の第2補助領域を形成するための不純
    物を2回以上の工程で導入し、第1工程後に前記の所定
    の表面の前記の第2区域をマスクすることにより、前記
    の第1および第2区域が受ける不純物の相対的ドーズ量
    を独立的に制御することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。 5、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置の
    製造方法において、各絶縁ゲート電界効果トランジスタ
    の比較的低ドピーングとするドレイン延長領域を形成す
    るための不純物を2回以上の工程で導入し、第1工程後
    に前記の所定の表面の前記の第1区域をマスクすること
    により、前記の第1および第2区域が受ける不純物の相
    対的ドーズ量を独立的に制御することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。 6、請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体装置の
    製造方法において比較的低ドーピングとするドレイン延
    長領域を形成するための不純物の導入中の全体に亘って
    、エンハンスメント絶縁ゲート電界効果トランジスタの
    チャネル領域を設ける区域をマスクすることにより、前
    記の第1および第2区域が受ける不純物の相対的ドーズ
    量を独立的に制御することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。 7、請求項1〜6のいずれか一項に記載の半導体装置の
    製造方法において、各絶縁ゲート電界効果トランジスタ
    に対し、比較的低ドーピングとするドレイン延長領域上
    に比較的厚肉の絶縁層を且つチャネル領域上に比較的薄
    肉の絶縁層をそれぞれ画成し、これら絶縁層上に導電材
    料を堆積することによりそれぞれの絶縁ゲートを設ける
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 8、請求項7に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記の所定の表面上に絶縁ゲートを設けた後に、エンハ
    ンスメントおよびディプリーションモードの各絶縁ゲー
    トトランジスタに対し、絶縁層の比較的厚肉の領域上の
    導電層に窓をあけ、この導電層の窓を経て絶縁層を等方
    性腐食して絶縁層の比較的厚肉な領域に窓をあけ、これ
    により絶縁層中の窓の縁部から張り出す導電層の部分を
    残し、導電層を選択的に腐食して絶縁層中の窓の縁部か
    ら張り出している前記の部分を除去し、次に絶縁ゲート
    をマスクとして用いて不純物を導入してエンハンスメン
    トおよびディプリーションモードの絶縁ゲート電界効果
    トランジスタのドレイン領域を形成することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。 9、請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、
    比較的厚肉の絶縁層を湿式腐食してこの比較的厚肉の絶
    縁層に窓を形成し、次に導電層をプラズマ腐食して比較
    的厚肉の絶縁層中の各窓の縁部から張り出す導電材料を
    除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。 10、請求項7〜9のいずれか一項に記載の半導体装置
    の製造方法において、各絶縁ゲート電界効果トランジス
    タに対し、前記の第2領域の第1補助領域の、比較的深
    くて高ドーピングとする中央領域を形成するために反対
    導電型の不純物を導入し、この導入された不純物を半導
    体本体内に部分的に拡散させ、比較的低ドーピングとす
    るドレイン延長領域を設けるための不純物を導入し、次
    に酸化雰囲気中で半導体本体を加熱して、導入されてい
    る不純物を半導体本体内に拡散させ、これにより比較的
    深く高ドーピングされた中央領域と、比較的低ドーピン
    グされたドレイン延長領域とを形成するとともに比較的
    肉厚の絶縁材料を所定の表面上に成長させることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。 11、請求項10に記載の半導体装置の製造方法におい
    て、半導体本体を最初に乾式酸化雰囲気中で、次に湿式
    酸化雰囲気中で加熱することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。12、請求項1〜11のいずれか一項に記載
    の半導体装置の製造方法において、絶縁ゲート電界効果
    トランジスタの1つ或いは各々に対し、第2領域中に不
    純物を導入して、前記の所定の表面に隣接するとともに
    前記の第2領域によりソース領域から離間された前記の
    一導電型の他の領域を形成し、この他の領域と絶縁ゲー
    トとの間の電気接続を行ない、前記のソース領域を第2
    領域に短絡させ、絶縁ゲート電界効果トランジスタのゲ
    ートおよびソース間にツェナーダイオードを形成するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。 13、請求項1〜12のいずれか一項に記載の半導体装
    置の製造方法において、これら請求項1〜12のいずれ
    か一項に記載の方法を用いて前記の所定の表面の第3区
    域内に不純物を導入して前記の所定の表面に隣接する反
    対導電型の本体領域とこの本体領域内の前記の一導電型
    のソース領域とを形成し、本体領域のチャネル領域或い
    は第1補助領域を被覆する絶縁ゲートを形成し、前記の
    ソース領域および第1補助領域間をゲート接続するよう
    にすることにより、エンハンスメントおよびディプリー
    ションモードの絶縁ゲート電界効果トランジスタと同時
    にバーティカル絶縁ゲート電界効果トランジスタを設け
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 14、半導体本体を有するラテラル絶縁ゲート電界効果
    トランジスタにおいて、前記の半導体本体がこの半導体
    本体の所定の表面に隣接する一導電型の第1領域と、前
    記の所定の表面に隣接する反対導電型の第2領域とを具
    えており、この第2領域は第1補助領域と、この第1補
    助領域から離れる方向に延在する比較的低ドーピングと
    した第2補助領域とを有し、前記の半導体本体は更に、
    前記の所定の表面に隣接し且つ前記の第1補助領域によ
    り囲まれた一導電型のソース領域と、このソース領域か
    ら離間して前記の所定の表面に隣接し且つ前記の第2補
    助領域により囲まれた一導電型のドレイン領域と、前記
    の第2領域の比較的低ドーピングとした第2補助領域内
    で前記のソース領域の方向に延在し且つ前記の所定の表
    面に隣接する比較的低ドーピングとしたドレイン延長領
    域と、前記の第1補助領域のチャネル領域を被覆し、前
    記のソースおよびドレイン領域間をゲート接続する絶縁
    ゲートとを具えていることを特徴とするラテラル絶縁ゲ
    ート電界効果トランジスタ。 15、請求項14に記載のラテラル絶縁ゲート電界効果
    トランジスタにおいて、第1補助領域とソース領域と、
    ドレイン領域とが絶縁ゲートに対して自己整列されてい
    ることを特徴とするラテラル絶縁ゲート電界効果トラン
    ジスタ。 16、請求項14または15に記載のラテラル絶縁ゲー
    ト電界効果トランジスタにおいて、前記の所定の表面に
    隣接し且つ前記のソース領域から離間して前記の第2領
    域内に一導電型の他の領域が設けられており、前記のソ
    ース領域は前記の第2領域に短絡され、絶縁ゲートと前
    記の他の領域との間に電気接続が行われ、絶縁ゲートと
    前記の第2領域との間にツェナーダイオードを形成して
    いることを特徴とするラテラル絶縁ゲート電界効果トラ
    ンジスタ。
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