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JP2000312009A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

Info

Publication number
JP2000312009A
JP2000312009A JP11120109A JP12010999A JP2000312009A JP 2000312009 A JP2000312009 A JP 2000312009A JP 11120109 A JP11120109 A JP 11120109A JP 12010999 A JP12010999 A JP 12010999A JP 2000312009 A JP2000312009 A JP 2000312009A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
epitaxial growth
silicon
impurity concentration
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11120109A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumiaki Obonai
文昭 小保内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Priority to JP11120109A priority Critical patent/JP2000312009A/en
Publication of JP2000312009A publication Critical patent/JP2000312009A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having low on-resistance and improved breakdown voltage characteristic, and to provide the manufacturing method of the semiconductor device. SOLUTION: This semiconductor device is provided with a first silicon epitaxially grown layer 2, having an impurity density lower than that of a silicon substrate 1, is formed on a one-conductive type high impurity density silicon substrate 1, a second epitaxially grown layer 9 having low impurity density, is formed on the first silicon epitaxially grown layer 2, and a source layer 8 and a gate layer 9 are formed on the second silicon epitaxially grown layer 9.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電誘導型トラン
ジスタ(以下、SITと称する)あるいは静電効果型ト
ランジスタなどの半導体装置、およびその製造方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device such as an electrostatic induction transistor (hereinafter, referred to as SIT) or an electrostatic effect transistor, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体装置の中で、表面ゲート型
SITの製造工程を図3、図4により説明する。
2. Description of the Related Art A manufacturing process of a surface gate type SIT in a conventional semiconductor device will be described with reference to FIGS.

【0003】図3(a)に、シリコン基板11にシリコ
ンエピタキシャル成長層を形成する工程を示す。ドレイ
ン層である不純物密度が1×1018cm−3のN
シリコン基板11のうえに、不純物密度(N型)が1×
1014cm−3のシリコンエピタキシャル成長層21
を50μm成長させる。
FIG. 3A shows a step of forming a silicon epitaxial growth layer on a silicon substrate 11. The impurity density (N type) is 1 × on the N + type silicon substrate 11 having the impurity density of 1 × 10 18 cm −3 as the drain layer.
10 14 cm −3 silicon epitaxial growth layer 21
Is grown to 50 μm.

【0004】図3(b)に、SiO膜によるマスク形
成工程を示す。シリコンエピタキシャル成長層21の表
面に熱酸化により、SiO膜を全面に約7000オン
グストロームと厚めに形成させる。その後、シリコンエ
ピタキシャル成長層21の表面上に形成されたSiO
膜に、一般的なフォトリソグラフィ法とエッチング手法
によって、開口部を形成し、SiO膜3eを形成す
る。
FIG. 3B shows a mask forming process using a SiO 2 film. The surface of the silicon epitaxial growth layer 21 is thermally oxidized to form a SiO 2 film as thick as about 7000 Å on the entire surface. Then, the SiO 2 formed on the surface of the silicon epitaxial growth layer 21 is formed.
An opening is formed in the film by a general photolithography method and an etching method, and an SiO 2 film 3e is formed.

【0005】図3(c)に、シリコンピット製造工程を
示す。リアクティブ・イオン・エッチング法(RIE法
と称する)により、SiO膜をマスクとして、シリコ
ン基板11をRIE法により、垂直方向に2μm所定の
厚さだけエッチングして、シリコンピット41を形成す
る。
FIG. 3C shows a silicon pit manufacturing process. The silicon substrate 11 is etched by a predetermined thickness of 2 μm in the vertical direction by a reactive ion etching method (referred to as an RIE method) using the SiO 2 film as a mask to form a silicon pit 41.

【0006】ここで、マスクとなったSiO膜の厚み
は、7000オングストロームから5000オングスト
ロームに減り、図3(c)に示すごとく、SiO膜3
fとなる。
[0006] Here, the thickness of the SiO 2 film as a mask is reduced from 7000 angstroms to 5000 angstroms, as shown in FIG. 3 (c), the SiO 2 film 3
f.

【0007】図3(d)に、熱酸化膜形成工程を示す。
基板全体を酸素雰囲気中で加熱し、熱酸化させることに
より、シリコンエピタキシャル成長層21の表面全体に
3000オングストロームのSiO膜31cが形成さ
れる。また、ここで、すでに形成されていたSiO
の厚みは5000オングストロームであったが、800
0オングストロームとなり、SiO膜3gとなる。
FIG. 3D shows a step of forming a thermal oxide film.
By heating the entire substrate in an oxygen atmosphere and performing thermal oxidation, a 3000 Å SiO 2 film 31 c is formed on the entire surface of the silicon epitaxial growth layer 21. Here, the thickness of the already formed SiO 2 film was 5000 Å, but 800
0 Å and 3 g of SiO 2 film.

【0008】図3(e)に、RIE法によるエッチング
工程を示す。シリコンエピタキシャル成長層21の表面
全体に、RIE法を用いてSiO膜をエッチングす
る。RIE法によるエッチングは、印可する電界方向に
沿って直進性が強いために、RIEの電界方向の垂直な
面のSiO膜のみがエッチングされるので、SiO
膜31cのうち、シリコンピット41の底の部分に対応
するSiO膜がエッチングされる。
FIG. 3E shows an etching process by the RIE method. The SiO 2 film is etched over the entire surface of the silicon epitaxial growth layer 21 by using the RIE method. Etching by RIE method, due to the strong directionality along the direction of the electric field to be applied, since only the SiO 2 film in a plane perpendicular to the electric field direction of the RIE is etched, SiO 2
In the film 31c, the SiO 2 film corresponding to the bottom portion of the silicon pit 41 is etched.

【0009】そこで、SiO膜に対して、3000オ
ングストロームのエッチングを行えば、SiO膜3g
の厚みは8000オングストロームから5000オング
ストロームとなり、SiO膜3hとなり、シリコンピ
ット41の側壁のSiO膜は3000オングストロー
ムはエッチングされず、一方、シリコンピット4の底の
部分のSiO膜は、全部エッチングにより無くなり、
シリコンが表面に現れる。最終的に、SiO膜として
は、SiO膜3hとSiO膜31dが形成される。
[0009] Therefore, with respect to the SiO 2 film, by performing the etching of 3000 angstroms, SiO 2 film 3g
Has a thickness of 8000 Å to 5,000 Å, and becomes a SiO 2 film 3 h. The SiO 2 film on the side wall of the silicon pit 41 is not etched by 3000 Å, while the SiO 2 film at the bottom of the silicon pit 4 is entirely etched. Lost by
Silicon appears on the surface. Finally, as the SiO 2 film, the SiO 2 film 3h and the SiO 2 film 31d are formed.

【0010】図3(f)に、ゲート層形成工程を示す。
CVD法により、シリコンピタキシャル成長層21の表
面全体にノンドープのポリシリコン層51aを形成し、
ついで、3塩化硼素(BCl)を用いた硼素の熱拡散
を施すことにより、P形の不純物を熱拡散し、ノンドー
プのポリシリコン層51aは、Pのポリシリコン層に
なり、さらに熱拡散を続けると、シリコンピット41の
底の部分にPのゲート層61が形成される。
FIG. 3F shows a gate layer forming step.
A non-doped polysilicon layer 51a is formed on the entire surface of the silicon epitaxial growth layer 21 by a CVD method,
Then, P-type impurities are thermally diffused by performing thermal diffusion of boron using boron trichloride (BCl 3 ), and the non-doped polysilicon layer 51a becomes a P + polysilicon layer and further thermally diffused. Is continued, a P + gate layer 61 is formed at the bottom of the silicon pit 41.

【0011】図3(g)に、ポリシリコン配線工程を示
す。レジスト塗布後、フォトリソグラフィ法により、パ
ターンを形成してから、Pのポリシリコン層に対して
ウエットエッチングを施して、不要な部分のPのポリ
シリコン層を除去し、最終的に、図示するようなP
ポリシリコン層51bを形成する。
FIG. 3G shows a polysilicon wiring step. After the resist is applied, a pattern is formed by photolithography, and then the P + polysilicon layer is subjected to wet etching to remove unnecessary portions of the P + polysilicon layer. A P + polysilicon layer 51b is formed as shown in FIG.

【0012】図4は、図3(g)以後の工程の説明図で
ある。図4(a)に、レジストによるマスク形成工程で
ある。Nのソース層を形成するために、フォトリソグ
ラフィ法により、レジスト71を形成する。次に、レジ
スト71をマスクとしてSiO膜3gをRIE法でエ
ッチングを行い、SiO膜3gに開孔部を開ける。
FIG. 4 is an explanatory view of the steps subsequent to FIG. 3 (g). FIG. 4A shows a mask forming process using a resist. In order to form an N + source layer, a resist 71 is formed by a photolithography method. Next, the SiO 2 film 3g is etched by the RIE method using the resist 71 as a mask, and an opening is formed in the SiO 2 film 3g.

【0013】図4(b)に、Nソ−ス層の形成工程を
示す。レジスト71をマスクにして、燐がドープ源とな
る(例えばPF)ガスを用い、イオン注入法により、
シリコンエピタキシャル成長層21に燐を注入し、N
ソース層81を形成する。
FIG. 4B shows a process of forming an N + source layer. Using the resist 71 as a mask and a gas serving as a doping source of phosphorus (for example, PF 5 ), an ion implantation method is used.
Phosphorus is implanted into the silicon epitaxial growth layer 21 and N +
A source layer 81 is formed.

【0014】図4(c)に示すレジスト除去工程では、
レジスト71をレジスト除去装置に除去する。これによ
り、従来の、表面ゲート型のSIT101が完成する。
実際は、以後、メタル配線やパシベイション膜を形成
し、SITを製作する(図示せず)。
In the resist removing step shown in FIG.
The resist 71 is removed by a resist removing device. Thereby, the conventional surface-gate type SIT 101 is completed.
Actually, thereafter, a metal wiring and a passivation film are formed, and an SIT is manufactured (not shown).

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】従来の表面ゲート形S
ITでは、高耐圧にするためには、シリコンエピタキシ
ャル成長層の不純物密度を小さくしなければならない
が、エピタキシャル成長層の不純物密度を小さくする
と、他の特性であるオン抵抗が大きくなるという欠点が
あった。即ち、従来の表面ゲート型SITでは、耐圧特
性を改善し、かつ、オン抵抗を下げることが困難であっ
た。
The conventional surface gate type S
In IT, in order to increase the breakdown voltage, the impurity density of the silicon epitaxial growth layer must be reduced. However, when the impurity density of the epitaxial growth layer is reduced, there is a disadvantage that on-resistance, which is another characteristic, increases. That is, in the conventional surface gate type SIT, it has been difficult to improve the breakdown voltage characteristics and reduce the on-resistance.

【0016】従って、本発明は、オン抵抗を下げると共
に、耐圧特性も改善した半導体装置およびその製造方法
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a reduced on-resistance and improved withstand voltage characteristics, and a method of manufacturing the same.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、一導電型のシ
リコン基板の主表面に該シリコン基板と同一導電型のソ
ース領域及び逆導電型のゲート領域が形成され、前記シ
リコン基板の裏面には前記シリコン基板と同一導電型の
ドレイン領域が形成されている表面ゲート型静電誘導型
トランジスタの製造方法において、第1のシリコンエピ
タキシャル成長層と、第2のシリコンエピタキシャル成
長層を形成し、高耐圧を得るために必要な基板の厚みを
1層目のエピタキシャル成長層で形成する。一方、表面
の電界集中を緩和するために、第2のシリコンエピタキ
シャル成長層の基板濃度は、低くすることで高耐圧を実
現する。
According to the present invention, a source region and a gate region of the same conductivity type as a silicon substrate are formed on a main surface of a silicon substrate of one conductivity type, and a back surface of the silicon substrate is formed on the back surface of the silicon substrate. Forming a first silicon epitaxial growth layer and a second silicon epitaxial growth layer in a method of manufacturing a surface gate type static induction transistor in which a drain region of the same conductivity type as that of the silicon substrate is formed; The thickness of the substrate required to obtain the first epitaxial growth layer is formed. On the other hand, in order to reduce the electric field concentration on the surface, a high withstand voltage is realized by reducing the substrate concentration of the second silicon epitaxial growth layer.

【0018】さらに、第2のシリコンエピタキシャル成
長層にシリコンピットを形成する。また第2のシリコン
エピタキシャル成長層の不純物密度は低いので、空乏層
が広がりやすく、ポテンシャルバリヤーの高さを大きく
でき、耐圧特性を改善し、阻止電圧を大きくできる。さ
らに、第1のシリコンエピタキシャル成長層では、不純
物密度が比較的大きいので、オン抵抗は小さくできる。
Further, silicon pits are formed in the second silicon epitaxial growth layer. Further, since the impurity density of the second silicon epitaxial growth layer is low, the depletion layer is easily spread, the height of the potential barrier can be increased, the withstand voltage characteristics can be improved, and the blocking voltage can be increased. Furthermore, in the first silicon epitaxial growth layer, the on-resistance can be reduced because the impurity density is relatively high.

【0019】また、第2のシリコンエピタキシャル成長
層は、不純物濃度は小さいが、厚みが薄いので、その結
果、オン抵抗の増大は最小限ですむ半導体装置が提供で
きる。
Further, since the second silicon epitaxial growth layer has a low impurity concentration but a small thickness, it is possible to provide a semiconductor device in which increase in on-resistance is minimized.

【0020】即ち、本発明は、一導電型のシリコン基板
の表面に、該シリコン基板と同一導電型の第1のシリコ
ンエピタキシャル成長層と第2のシリコンエピタキシャ
ル成長層が形成された半導体装置において、前記一導電
型のシリコン基板は、高不純物濃度シリコン基板であっ
て、該シリコン基板よりも不純物濃度を低くした第1の
シリコンエピタキシャル成長層が形成され、前記第1の
シリコンエピタキシャル成長層の上に、さらに不純物濃
度を低くした第2のエピタキシャル成長層が形成されて
いて、第2のシリコンエピタキシャル成長層内に、ソー
ス層とゲート層を形成した半導体装置である。
That is, the present invention relates to a semiconductor device in which a first silicon epitaxial growth layer and a second silicon epitaxial growth layer having the same conductivity type as a silicon substrate are formed on the surface of a silicon substrate of one conductivity type. The conductive silicon substrate is a silicon substrate having a high impurity concentration, a first silicon epitaxial growth layer having an impurity concentration lower than that of the silicon substrate is formed, and an impurity concentration is further formed on the first silicon epitaxial growth layer. A semiconductor device in which a second epitaxial growth layer having a reduced thickness is formed, and a source layer and a gate layer are formed in the second silicon epitaxial growth layer.

【0021】また、本発明は、前記の半導体装置におい
て、第2のシリコンエピタキシャル成長層にシリコンピ
ットが形成されており、前記シリコンピットの底部にゲ
ート層が形成された半導体装置である。
According to the present invention, there is provided the semiconductor device described above, wherein a silicon pit is formed in the second silicon epitaxial growth layer, and a gate layer is formed at the bottom of the silicon pit.

【0022】また、本発明は、前記半導体装置におい
て、シリコン基板の不純物濃度は1×1018cm−3
から2×1018cm−3の範囲とし、第1のシリコン
エピタキシャル成長層の不純物濃度は1×1015cm
−3から2×1015cm−3の範囲とし、第2のシリ
コンエピタキシャル成長層の不純物濃度は1×1013
cm−3から2×1013cm−3の範囲とする半導体
装置である。
According to the present invention, in the semiconductor device, the impurity concentration of the silicon substrate is 1 × 10 18 cm −3.
To 2 × 10 18 cm −3 , and the impurity concentration of the first silicon epitaxial growth layer is 1 × 10 15 cm −3.
−3 to 2 × 10 15 cm −3 , and the impurity concentration of the second silicon epitaxial growth layer is 1 × 10 13 cm −3.
The semiconductor device has a range from cm −3 to 2 × 10 13 cm −3 .

【0023】また、本発明は、前記半導体装置におい
て、ゲート層近傍の領域は、表面側から縦方向にて、逆
導電型の高不純物濃度の層、ー導電型の低不純物濃度の
層、ー導電型層の不純物濃度の層の順番に形成されてた
半導体装置である。
Further, in the semiconductor device according to the present invention, in the semiconductor device, the region near the gate layer is a layer having a high conductivity concentration of a reverse conductivity type, a layer having a low impurity concentration of a conductivity type, and This is a semiconductor device formed in the order of layers having the impurity concentration of the conductivity type layer.

【0024】また、本発明は、一導電型のシリコン基板
の表面に、該シリコン基板と同一導電型の第1のシリコ
ンエピタキシャル成長層と第2のシリコンエピタキシャ
ル成長層を形成する半導体装置の製造方法であって、前
記一導電型のシリコン基板は、高不純物濃度シリコン基
板であって、該シリコン基板よりも不純物濃度を低くし
た第1のシリコンエピタキシャル成長層を形成し、前記
第1のシリコンエピタキシャル成長層の上に、さらに不
純物濃度を低くした第2のエピタキシャル成長層を形成
し、前記第2のシリコンエピタキシャル成長層内に、ソ
ース層とゲート層を形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法である。
The present invention also relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a first silicon epitaxial growth layer and a second silicon epitaxial growth layer of the same conductivity type as a silicon substrate are formed on the surface of a silicon substrate of one conductivity type. The one-conductivity-type silicon substrate is a high-impurity-concentration silicon substrate, and forms a first silicon epitaxial growth layer having an impurity concentration lower than that of the silicon substrate, and is formed on the first silicon epitaxial growth layer. And forming a second epitaxial growth layer having a further lower impurity concentration, and forming a source layer and a gate layer in the second silicon epitaxial growth layer.

【0025】また、本発明は、前記半導体装置の製造方
法において、第2のシリコンエピタキシャル成長層にシ
リコンピットが形成し、前記シリコンピットの底部にゲ
ート層を形成する半導体装置の製造方法である。
Further, the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device, wherein a silicon pit is formed in the second silicon epitaxial growth layer and a gate layer is formed at the bottom of the silicon pit.

【0026】また、本発明は、前記半導体装置の製造方
法において、シリコン基板の不純物濃度を1×1018
cm−3から2×1018cm−3の範囲とし、第1の
シリコンエピタキシャル成長層の不純物濃度を1×10
15cm−3から2×10 cm−3の範囲とし、第
2のシリコンエピタキシャル成長層の不純物濃度を1×
1013cm−3から2×1013cm−3の範囲とす
る半導体装置の製造方法である。
According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the impurity concentration of the silicon substrate may be 1 × 10 18.
cm −3 to 2 × 10 18 cm −3 , and the impurity concentration of the first silicon epitaxial growth layer is 1 × 10 18
From 15 cm -3 in the range of 2 × 10 1 5 cm -3, 1 × impurity concentration of the second silicon epitaxial layer
This is a method for manufacturing a semiconductor device in a range from 10 13 cm −3 to 2 × 10 13 cm −3 .

【0027】また、本発明は、前記半導体装置の製造方
法において、ゲート層近傍の領域を、表面側から縦方向
にて、逆導電型の高不純物濃度の層、ー導電型の低不純
物濃度の層、ー導電型層の不純物濃度の層の順番に形成
する半導体装置の製造方法である。
Further, according to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the region near the gate layer may be formed in the vertical direction from the surface side in a layer having a high impurity concentration of a reverse conductivity type and a layer having a low impurity concentration of a negative conductivity type. This is a method for manufacturing a semiconductor device in which a layer and a layer having an impurity concentration of a conductivity type layer are formed in this order.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による半導体
装置およびその製造方法について、以下実施例を用いて
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described below with reference to examples.

【0029】[0029]

【実施例】本発明の実施の形態による半導体装置につい
て、その製造方法の説明図を、図1および 図2に示
す。ここで、半導体装置としては、表面ゲート型SIT
を例としている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 and 2 are explanatory views of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Here, as the semiconductor device, a surface gate type SIT
Is taken as an example.

【0030】図1(a)は、シリコン基板1に、第1の
シリコンエピタキシャル成長層2を形成する工程であ
る。不純物濃度が1×1018cm−3から2×10
18cm −3範囲のN型のシリコン基板1のうえに、
不純物濃度が1×1015cm から2×1015
−3の範囲の、N型の第1のシリコンエピタキシャル
成長層2を、厚み30μm成長させる。ここで、シリコ
ン基板1は、ドレイン層として利用され、不純物濃度が
1×1018cm−3以下であると、比抵抗が高い値と
なり、また、不純物濃度が2×1018cm−3以上で
あると、比抵抗が低い値となり、ドレイン層として不適
切となる。また、第1のシリコンエピタキシャル成長層
2の不純物濃度が、1×1015cm−3以下である
と、比抵抗が所定の内部抵抗を得るための比抵抗範囲よ
り高い方へずれ、不純物濃度が2×10 15cm−3
上であると、比抵抗が低い値へずれてしまう。
FIG. 1A shows that a first silicon substrate 1 is
Forming a silicon epitaxial growth layer 2
You. Impurity concentration is 1 × 1018cm-3From 2 × 10
18cm -3Range N+On the silicon substrate 1 of the mold,
Impurity concentration is 1 × 10Fifteencm 3From 2 × 10Fifteenc
m-3N-type first silicon epitaxial in the range
The growth layer 2 is grown to a thickness of 30 μm. Where silico
Substrate 1 is used as a drain layer and has an impurity concentration of
1 × 1018cm-3If it is below, the specific resistance will be high and
And the impurity concentration is 2 × 1018cm-3Above
If it is, the specific resistance will be low, making it unsuitable for the drain layer.
It becomes out of date. Also, a first silicon epitaxial growth layer
2 is 1 × 10Fifteencm-3Is below
And the specific resistance is within the specific resistance range for obtaining the predetermined internal resistance.
Higher, the impurity concentration is 2 × 10 Fifteencm-3Less than
If it is above, the specific resistance is shifted to a low value.

【0031】図1(b)は、第2のシリコンエピタキシ
ャル成長層9を形成する工程を示す。第1のシリコンエ
ピタキシャル成長層2である不純物濃度が、1×10
15cm−3から2×1015cm−3の範囲のN型シ
リコンエピタキシャル成長層のうえに、不純物濃度が1
×1013cm−3から2×1013cm−3の範囲の
型の第2のシリコンエピタキシャル成長層9を、3
μm成長させる。
FIG. 1B shows a step of forming the second silicon epitaxial growth layer 9. The impurity concentration of the first silicon epitaxial growth layer 2 is 1 × 10
An N-type silicon epitaxial growth layer in the range of 15 cm −3 to 2 × 10 15 cm −3 and an impurity concentration of 1
The N -type second silicon epitaxial growth layer 9 in the range of × 10 13 cm −3 to 2 × 10 13 cm −3 is
grow by μm.

【0032】図1(c)は、SiO膜によるマスク形
成工程を示す。第2のシリコンエピタキシャル成長層9
の表面に熱酸化により、SiO膜を全面に7000オ
ングストロームの厚さに形成させる。その後、第2のシ
リコンエピタキシャル成長層9の表面上に形成されたS
iO膜に、一般的なフォトリソグラフィ法とエッチン
グ手法によって、SiO膜に開口部を形成せしめ、S
iO膜3aを形成する。
FIG. 1C shows a mask forming step using an SiO 2 film. Second silicon epitaxial growth layer 9
A SiO 2 film is formed to a thickness of 7000 angstroms on the entire surface by thermal oxidation. Thereafter, S formed on the surface of the second silicon epitaxial growth layer 9 is formed.
An opening is formed in the SiO 2 film by a general photolithography method and an etching method in the iO 2 film.
An iO 2 film 3a is formed.

【0033】図1(d)は、シリコンピット形成工程で
ある。RIE法によりSiO膜3aをマスクとして、
シリコン基板1を垂直方向に2μmの所定の厚さだけエ
ッチングし、シリコンピット4を形成する。ここで、シ
リコンピット4の深さは、第1のシリコンエピタキシャ
ル成長層2まで到達しないように形成する。ここで、マ
スクとなったSiO膜の厚みは、7000オングスト
ロームから5000オングストロームに減り、若干薄く
なり、SiO膜3dとなる。
FIG. 1D shows a silicon pit forming step. Using the SiO 2 film 3a as a mask by the RIE method,
The silicon substrate 1 is vertically etched by a predetermined thickness of 2 μm to form a silicon pit 4. Here, the depth of the silicon pit 4 is formed so as not to reach the first silicon epitaxial growth layer 2. Here, the thickness of the SiO 2 film serving as the mask is reduced from 7000 Å to 5000 Å, and is slightly reduced to become the SiO 2 film 3d.

【0034】図1(e)から図1(k)までの工程は、
従来例での図3(d)から図3(g)に示す工程と同じ
である。従って、ここでは、詳細な説明は省略する。従
来と同様の方法にて、ゲート層6が形成されることとな
る。
The steps from FIG. 1 (e) to FIG. 1 (k)
This is the same as the steps shown in FIGS. 3D to 3G in the conventional example. Therefore, a detailed description is omitted here. The gate layer 6 is formed by the same method as in the related art.

【0035】図2は、本発明の実施の形態による半導体
装置の製造方法で、先の図1(h)からの続きの工程の
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view of a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, which is a continuation of the step shown in FIG. 1 (h).

【0036】図2(a)は、レジストによるマスク形成
工程を示す。Nのソ−ス層を形成するために、フォト
リソグラフィ法によりレジスト7を形成する。次に、レ
ジスト7をマスクとしてSiO膜3dをRIE法でエ
ッチングし、SiO膜3dに開孔部を開ける。
FIG. 2A shows a mask forming step using a resist. In order to form an N + source layer, a resist 7 is formed by a photolithography method. Next, using the resist 7 as a mask, the SiO 2 film 3d is etched by RIE, and an opening is formed in the SiO 2 film 3d.

【0037】図2(b)は、Nソ−ス層の形成工程を
示す。レジスト7をマスクにして、燐がドープ源となる
(例えばPF)ガスを用い、イオン注入法により、第
2のシリコンエピタキシャル成長層9に燐を注入し、N
ソース層8を形成する。
FIG. 2B shows a process of forming an N + source layer. Using the resist 7 as a mask, phosphorus is implanted into the second silicon epitaxial growth layer 9 by ion implantation using a gas serving as a doping source of phosphorus (for example, PF 5 ).
+ Source layer 8 is formed.

【0038】図2(c)は、レジスト除去工程を示す。
レジスト7をレジスト除去装置に除去する。これによ
り、本発明による半導体装置、表面ゲート型のSIT1
00が完成する。
FIG. 2C shows a resist removing step.
The resist 7 is removed by a resist removing device. Thereby, the semiconductor device according to the present invention, the surface gate type SIT1
00 is completed.

【0039】図2(d)は、前記表面ゲート型のSIT
において、ゲートの周辺でのチャネルの空乏層10の状
態を示す図である。
FIG. 2D shows the surface gate type SIT.
FIG. 3 is a diagram showing a state of a channel depletion layer 10 around a gate in FIG.

【0040】ゲート層の近傍のチャネルの空乏層10
は、主要部分は、第2のシリコンエピタキシャル成長層
9の中で形成され、第2のシリコンエピタキシャル成長
層9は、不純物濃度が1×1013cm−3から2×1
13cm−3の範囲で低いために、比抵抗が高くなっ
ており、ゲ−ト・ソ−ス間に逆バイアスを加えると、チ
ャネルの空乏層10は大きく広がる傾向にある。そのた
めに、ゲート・ソース間のポテンシャル障壁の高さは大
きくなり、ソース・ドレイン間の電流を阻止するよう
な、高耐圧特性になる。ここで、第2のシリコンエピタ
キシャル成長層9の不純物濃度が1×1013cm−3
以下であると、比抵抗が所定の高耐圧特性を得るための
比抵抗範囲よりも高い方へずれ、また、不純物濃度が2
×1013cm−3以上であると、比抵抗が低い方へず
れてしまう。
The channel depletion layer 10 near the gate layer
The main portion is formed in the second silicon epitaxial growth layer 9, and the second silicon epitaxial growth layer 9 has an impurity concentration of 1 × 10 13 cm −3 to 2 × 1
Since the resistivity is low in the range of 0 13 cm -3 , the specific resistance is high, and when a reverse bias is applied between the gate and the source, the depletion layer 10 of the channel tends to greatly expand. As a result, the height of the potential barrier between the gate and the source is increased, and high withstand voltage characteristics such as blocking current between the source and the drain are obtained. Here, the impurity concentration of the second silicon epitaxial growth layer 9 is 1 × 10 13 cm −3.
If it is less than or equal to, the specific resistance shifts to a higher value than the specific resistance range for obtaining a predetermined high withstand voltage characteristic, and the impurity concentration becomes 2 or less.
If it is × 10 13 cm −3 or more, the specific resistance is shifted to a lower one.

【0041】逆に、ゲート・ソース間に順方向の電流を
流し込むと、チャネルの空乏層10は縮まり、ポテンシ
ャルバリアーの高さは小さくなり、ソース・ドレイン間
の電流は、流れやすくなる、又はオン抵抗が減少する傾
向にある。
Conversely, when a forward current flows between the gate and the source, the depletion layer 10 of the channel shrinks, the height of the potential barrier decreases, and the current between the source and the drain flows more easily or the ON state decreases. Resistance tends to decrease.

【0042】この構造であれば、ゲート層のみの不純物
濃度が低いため、オン抵抗が小さくでき、また、高耐圧
特性にできる。
With this structure, since the impurity concentration of only the gate layer is low, the on-resistance can be reduced, and the high withstand voltage characteristics can be achieved.

【0043】また、ゲート・ドレイン間の耐圧を考える
と、プレーナー構造であるので、表面の不純物濃度が低
い方が高耐圧にできる。ここでは、第2のシリコンエピ
タキシャル成長層9が表面であり、その第2のシリコン
エピタキシャル成長層9の不純物濃度は低いので、高耐
圧化ができる。
In consideration of the breakdown voltage between the gate and the drain, the lower the impurity concentration on the surface, the higher the breakdown voltage because of the planar structure. Here, the second silicon epitaxial growth layer 9 is the surface, and since the impurity concentration of the second silicon epitaxial growth layer 9 is low, the withstand voltage can be increased.

【0044】このような工程を組めば、オン抵抗が小さ
く、阻止特性が優れた高耐圧の表面型SITが完成す
る。
By combining such steps, a high breakdown voltage surface type SIT having a small on-resistance and excellent blocking characteristics is completed.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上、本発明によれば、オン抵抗を下げ
ると共に、耐圧特性も改善した半導体装置およびその製
造方法を提供できるものである。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having a reduced on-resistance and improved withstand voltage characteristics and a method of manufacturing the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態による半導体装置の製造工
程の説明図。図1(a)は、第1のシリコンエピタキシ
ャル成長層を形成する工程を示す図、図1(b)は、第
2のシリコンエピタキシャル成長層を形成する工程を示
す図、図1(c)は、SiO膜によるマスク形成工程
を示す図、 図1(d)は、シリコンピットの形成工程
を示す図、図1(e)は熱酸化膜形成工程を示す図、図
1(f)は、RIE法によるエッチング工程を示す図、
図1(g)は、ゲート層形成工程を示す図、図1(h)
は、ポリシリコン配線工程を示す図。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a view showing a step of forming a first silicon epitaxial growth layer, FIG. 1B is a view showing a step of forming a second silicon epitaxial growth layer, and FIG. shows a mask forming step by 2 film, FIG. 1 (d) shows the step of forming the silicon pits, Fig 1 (e) is a diagram showing a thermal oxide film formation step, and 1 (f) show the subimages, RIE method FIG.
FIG. 1G is a diagram showing a gate layer forming step, and FIG.
9 is a diagram showing a polysilicon wiring step.

【図2】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法で、図1から続きの工程を示す図。図2(a)は、レ
ジストによるマスク形成工程を示す図、図2(b)は、
ソース層形成工程を示す図、図2(c)は、レジスト除
去工程を示す図、図2(d)はゲート層の近傍の空乏層
の状態を示す図。
FIG. 2 is a view showing a step subsequent to FIG. 1 in the method of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention; FIG. 2A is a view showing a mask forming step using a resist, and FIG.
FIG. 2C is a diagram illustrating a source layer forming process, FIG. 2C is a diagram illustrating a resist removing process, and FIG. 2D is a diagram illustrating a state of a depletion layer near a gate layer.

【図3】従来の半導体装置の製造方法を示す図、図3
(a)は、シリコンエピタキシャル成長層を形成する工
程を示す図、図3(b)は、SiO膜によるマスク形
成工程を示す図、図3(c)は、シリコンピットの形成
工程を示す図、図3(d)は熱酸化膜形成工程を示す
図、図3(e)は、RIE法によるエッチング工程を示
す図、図3(f)は、ゲート層形成工程を示す図、図3
(g)は、ポリシリコン配線工程を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device, and FIG.
FIG. 3A is a diagram illustrating a process of forming a silicon epitaxial growth layer, FIG. 3B is a diagram illustrating a mask forming process using a SiO 2 film, FIG. 3C is a diagram illustrating a process of forming a silicon pit, FIG. 3D is a view showing a thermal oxide film forming step, FIG. 3E is a view showing an etching step by RIE, FIG. 3F is a view showing a gate layer forming step,
(G) is a figure which shows the polysilicon wiring process.

【図4】 従来の半導体装置の製造方法で、
図3から続きの工程を示す図。 図4(a)は、レジス
トによるマスク形成工程を示す図、図4(b)は、ソー
ス層形成工程を示す図、図4(c)は、レジスト除去工
程を示す図。
FIG. 4 shows a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
FIG. 4 is a view showing a step that follows the step in FIG. 3; 4A is a view showing a mask forming step using a resist, FIG. 4B is a view showing a source layer forming step, and FIG. 4C is a view showing a resist removing step.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 (N)シリコン基板 2 (N)第1のシリコンエピタキシャル成長層 9 (N)第2のシリコンエピタキシャル成長層 21 (N)シリコンエピタキシャル成長層 3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3h
SiO膜 31a,31b,31c,31d SiO膜 4,41 シリコンピット 5a,51a (ノンドープの)ポリシリコン層 5b,51b (P)ポリシリコン層 6,61 (P+)ゲ−ト層 7,71 レジスト 8,81 (N+)ソ−ス層 10 チャネルの空乏層 100,101 表面ゲート型SIT
1,11 (N + ) silicon substrate 2 (N ) first silicon epitaxial growth layer 9 (N ) second silicon epitaxial growth layer 21 (N ) silicon epitaxial growth layer 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f , 3g, 3h
SiO 2 films 31a, 31b, 31c, 31d SiO 2 films 4,41 Silicon pits 5a, 51a (Non-doped) polysilicon layers 5b, 51b (P + ) polysilicon layers 6,61 (P +) gate layers 7 , 71 resist 8, 81 (N +) source layer 10 channel depletion layer 100, 101 surface gate type SIT

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型のシリコン基板の表面に、該シ
リコン基板と同一導電型の第1のシリコンエピタキシャ
ル成長層と第2のシリコンエピタキシャル成長層が形成
された半導体装置において、前記一導電型のシリコン基
板は、高不純物濃度シリコン基板であって、該シリコン
基板よりも不純物濃度を低くした第1のシリコンエピタ
キシャル成長層が形成され、前記第1のシリコンエピタ
キシャル成長層の上に、さらに不純物濃度を低くした第
2のエピタキシャル成長層が形成されていて、第2のシ
リコンエピタキシャル成長層内に、ソース層とゲート層
を形成したことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device in which a first silicon epitaxial growth layer and a second silicon epitaxial growth layer of the same conductivity type as a silicon substrate are formed on a surface of a silicon substrate of one conductivity type, The substrate is a silicon substrate having a high impurity concentration, a first silicon epitaxial growth layer having a lower impurity concentration than the silicon substrate is formed, and a first silicon epitaxial growth layer having a lower impurity concentration is further formed on the first silicon epitaxial growth layer. A semiconductor device, wherein two epitaxial growth layers are formed, and a source layer and a gate layer are formed in the second silicon epitaxial growth layer.
【請求項2】 前記の半導体装置において、第2のシリ
コンエピタキシャル成長層にシリコンピットが形成され
ており、前記シリコンピットの底部にゲート層が形成さ
れたことを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a silicon pit is formed in the second silicon epitaxial growth layer, and a gate layer is formed at a bottom of the silicon pit.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載の半導体装
置において、シリコン基板の不純物濃度は1×1018
cm−3から2×1018cm−3の範囲とし、第1の
シリコンエピタキシャル成長層の不純物濃度は1×10
15cm−3から2×1015cm−3の範囲とし、第
2のシリコンエピタキシャル成長層の不純物濃度は1×
1013cm−3から2×1013cm−3の範囲とす
ることを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon substrate has an impurity concentration of 1 × 10 18.
cm −3 to 2 × 10 18 cm −3 , and the impurity concentration of the first silicon epitaxial growth layer is 1 × 10 18
The range is from 15 cm −3 to 2 × 10 15 cm −3 , and the impurity concentration of the second silicon epitaxial growth layer is 1 ×
A semiconductor device having a range of 10 13 cm −3 to 2 × 10 13 cm −3 .
【請求項4】 請求項1ないし請求項3いずれかに記載
の半導体装置において、ゲート層近傍の領域は、表面側
から縦方向にて、逆導電型の高不純物濃度の層、ー導電
型の低不純物濃度の層、ー導電型層の不純物濃度の層の
順番に形成されていることを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the region near the gate layer is a layer having a high impurity concentration of an opposite conductivity type in a vertical direction from the surface side, A semiconductor device comprising: a layer having a low impurity concentration; and a layer having an impurity concentration of a conductivity type layer.
【請求項5】 一導電型のシリコン基板の表面に、該シ
リコン基板と同一導電型の第1のシリコンエピタキシャ
ル成長層と第2のシリコンエピタキシャル成長層を形成
する半導体装置の製造方法であって、前記一導電型のシ
リコン基板は、高不純物濃度シリコン基板であって、該
シリコン基板よりも不純物濃度を低くした第1のシリコ
ンエピタキシャル成長層を形成し、前記第1のシリコン
エピタキシャル成長層の上に、さらに不純物濃度を低く
した第2のエピタキシャル成長層を形成し、前記第2の
シリコンエピタキシャル成長層内に、ソース層とゲート
層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a first silicon epitaxial growth layer and a second silicon epitaxial growth layer of the same conductivity type as a silicon substrate on a surface of a silicon substrate of one conductivity type. The conductive type silicon substrate is a high impurity concentration silicon substrate, in which a first silicon epitaxial growth layer having an impurity concentration lower than that of the silicon substrate is formed, and an impurity concentration is further formed on the first silicon epitaxial growth layer. Forming a second epitaxial growth layer having a reduced thickness, and forming a source layer and a gate layer in the second silicon epitaxial growth layer.
【請求項6】 請求項5記載の半導体装置の製造方法に
おいて、第2のシリコンエピタキシャル成長層にシリコ
ンピットが形成されており、前記シリコンピットの底部
にゲート層が形成されたことを特徴とする半導体装置。
6. The method according to claim 5, wherein a silicon pit is formed in the second silicon epitaxial growth layer, and a gate layer is formed at a bottom of the silicon pit. apparatus.
【請求項7】 請求項5または請求項6に記載の半導体
装置の製造方法において、主基板の不純物濃度を1×1
18cm−3から2×1018cm−3の範囲とし、
第1のシリコンエピタキシャル成長層の不純物濃度を1
×1015cm−3 から 2×1015cm−3の範
囲とし、第2のシリコンエピタキシャル成長層の不純物
濃度を1×1013cm−3から2×1013cm−3
の範囲とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the impurity concentration of the main substrate is 1 × 1.
0 18 cm −3 to 2 × 10 18 cm −3 ,
The impurity concentration of the first silicon epitaxial growth layer is set to 1
The range is from × 10 15 cm −3 to 2 × 10 15 cm −3 , and the impurity concentration of the second silicon epitaxial growth layer is from 1 × 10 13 cm −3 to 2 × 10 13 cm −3.
A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項8】 請求項5ないし請求項7のいずれかに記
載の半導体装置の製造方法において、ゲート層近傍の領
域を、表面側から縦方向にて、逆導電型の高不純物濃度
の層、ー導電型の低不純物濃度の層、ー導電型層の不純
物濃度の層の順番に形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the region near the gate layer is formed in a vertical direction from the surface side to a layer of a high conductivity concentration of a reverse conductivity type, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a conductive type layer having a low impurity concentration; and forming a conductive type layer having an impurity concentration in this order.
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