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JP2800753B2 - Method for manufacturing junction field effect transistor - Google Patents
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JP2800753B2 - Method for manufacturing junction field effect transistor - Google Patents

Method for manufacturing junction field effect transistor

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JP2800753B2
JP2800753B2 JP8013864A JP1386496A JP2800753B2 JP 2800753 B2 JP2800753 B2 JP 2800753B2 JP 8013864 A JP8013864 A JP 8013864A JP 1386496 A JP1386496 A JP 1386496A JP 2800753 B2 JP2800753 B2 JP 2800753B2
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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】本発明は接合型電界効果トラ
ンジスタ(JFET)の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a junction field effect transistor (JFET).

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばプレーナ型からなるnチャネル型
JFETは、当初、例えば1019cm-3台の不純物濃度
のp+ 型シリコン基板の表面上に例えば1016cm-3
の不純物濃度のn型シリコン・エピタキシャル層が設け
られたnオンp+ 構造のシリコン基体に形成されてい
た。n型シリコン・エピタキシャル層の表面の素子形成
領域を除いた領域にはこのn型シリコン・エピタキシャ
ル層の表面からp+ 型シリコン基板に達するp型ガード
・リング拡散領域が設けられており、n型シリコン・エ
ピタキシャル層の表面の素子形成領域に設けられたp+
型ゲート拡散領域は素子形成領域を分断する姿態を有し
てp型ガード・リング拡散領域(およびp+型シリコン
基板)に接続されていた。p+ 型ゲート拡散領域により
分断されたn型シリコン・エピタキシャル層の表面の素
子形成領域には、それぞれp型ガード・リング拡散領域
およびp+ 型ゲート拡散領域から離れた領域にn+ 型ソ
ース拡散領域とn+ 型ドレイン拡散領域とが設けられて
いた。この構造のJFETでは(p+ 型ゲート拡散領域
はp+ 型シリコン基板に達しておらず)、p+ 型ゲート
拡散領域の底面とp+ 型シリコン基板の表面との間隔が
チャネルの厚さ(=d)を規定している。
N-channel type JFET consisting Related Art For example planar initially, for example, 10 19 cm -3 units n of the p + -type silicon impurity concentration of -3 eg 10 16 cm on the surface of the substrate impurity concentration of Was formed on a silicon substrate having an n-on p + structure provided with a silicon epitaxial layer. A p-type guard ring diffusion region extending from the surface of the n-type silicon epitaxial layer to the p + -type silicon substrate is provided in a region excluding the element formation region on the surface of the n-type silicon epitaxial layer. P + provided in the element formation region on the surface of the silicon epitaxial layer
The gate diffusion region was connected to the p-type guard ring diffusion region (and the p + -type silicon substrate) in such a manner as to divide the element formation region. p + -type gate in the element formation region of the surface of the n-type silicon epitaxial layer separated by the diffusion region, n + -type source diffusion in the areas away from the p-type guard ring diffusion region and the p + -type gate diffusion region, respectively A region and an n + -type drain diffusion region were provided. In the JFET having this structure (the p + -type gate diffusion region does not reach the p + -type silicon substrate), the distance between the bottom surface of the p + -type gate diffusion region and the surface of the p + -type silicon substrate is determined by the channel thickness ( = D).

【0003】上記構造のシリコン基体に形成されたJF
ETでは、例えばp+ 型シリコン基板が4インチ程度の
ウェハからなるとき、電気特性のばらつきから換算した
チャネルの厚さdのばらつきは±10%程度になる。本
出願人はこのばらつきを±5%程度に低減する方法を、
特開昭63−51677号公報として先に出願(198
6年8月20日)した。JFETの製造工程の断面模式
図である図6と製造工程の不純物プロファイルの概要を
示す図である図7とを参照すると、この特許公開公報に
提示したJFETは以下のような製造工程により形成さ
れる。
A JF formed on a silicon substrate having the above structure
In ET, for example, when the p + -type silicon substrate is formed of a wafer of about 4 inches, the variation of the channel thickness d calculated from the variation of the electrical characteristics is about ± 10%. The present applicant has proposed a method for reducing this variation to about ± 5%.
It was previously filed as Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-51677 (198
August 20, 2006). Referring to FIG. 6 which is a schematic cross-sectional view of the manufacturing process of the JFET and FIG. 7 which is a diagram schematically showing the impurity profile of the manufacturing process, the JFET presented in this patent publication is formed by the following manufacturing process. You.

【0004】まず、不純物濃度N1,3 (例えば1019
-3台)のp+ 型シリコン基板31が用意される〔図6
(a),図7(a)〕。このp+ 型シリコン基板31の
表面上に、不純物濃度N2,3 (例えば1×1015cm-3
程度)のp型シリコン層32が設けられる。このp型シ
リコン層32の厚さはX1,3 である〔図6(b),図7
(b)〕。なお上記特許公開公報では、このp型シリコ
ン層32の形成方法は特定されていない。
First, an impurity concentration N 1,3 (for example, 10 19 c
m −3 ) p + type silicon substrates 31 [FIG.
(A), FIG. 7 (a)]. An impurity concentration N 2,3 (for example, 1 × 10 15 cm −3) is formed on the surface of the p + type silicon substrate 31.
) P-type silicon layer 32 is provided. The thickness of the p-type silicon layer 32 is X1,3 [FIG. 6 (b), FIG.
(B)]. Note that the method of forming the p-type silicon layer 32 is not specified in the above patent publication.

【0005】次に、n型不純物のイオン注入により、p
型シリコン層32の表面の素子形成領域に不純物濃度が
3,3 (例えば5×1015cm-3程度)のn型拡散領域
33を形成する。n型拡散領域33の接合の深さはX
2,3 (〈X1,3 )である。このn型拡散領域33の形成
に伴なって、p型シリコン層32はn型拡散領域33お
よびp+ 型シリコン基板31に挟まれたp型シリコン層
32aaと、p型ガード・リング(拡散)領域として機
能するp型シリコン層32abとになる〔図6(c),
図7(c)〕。
[0005] Next, by ion implantation of an n-type impurity,
An n-type diffusion region 33 having an impurity concentration of N 3,3 (for example, about 5 × 10 15 cm −3 ) is formed in an element formation region on the surface of the type silicon layer 32. The junction depth of the n-type diffusion region 33 is X
2,3 (<X 1,3 ). With the formation of the n-type diffusion region 33, the p-type silicon layer 32 becomes a p-type silicon layer 32aa sandwiched between the n-type diffusion region 33 and the p + -type silicon substrate 31, and a p-type guard ring (diffusion). The p-type silicon layer 32ab functions as a region [FIG. 6 (c),
FIG. 7 (c)].

【0006】p型シリコン層32ab並びにn型拡散領
域33の表面上を覆う絶縁膜35を形成した後、公知の
フォトリソグラフィ技術と公知の不純物導入技術とによ
り、不純物濃度がN4,3 (例えば1019cm-3台),接
合の深さがX3,3 (〈X2,3)のp+ 型ゲート拡散領域
36が、n型拡散領域33の表面の所定の領域に形成さ
れる。p+ 型ゲート拡散領域36表面の両端部はp型シ
リコン層32ab表面に接続され、p+ 型ゲート拡散領
域36はp型シリコン層32abを介してp+型シリコ
ン基板31に接続される。チャネルの厚さは、d=X
2,3 −X3,3 となる。さらに公知のフォトリソグラフィ
技術と公知の不純物導入技術とにより、n+ 型ソース拡
散領域37Aおよびn+ 型ドレイン拡散領域37Bが、
n型拡散領域33の表面の(p型シリコン層32ab表
面並びにp+ 型ゲート拡散領域36表面からそれぞれ隔
てられた)それぞれ所定の領域に形成される。これら一
連のイオン注入により、n型拡散領域33はn型拡散領
域33aになる。続いて、n+ 型ソース拡散領域37A
およびn+ 型ドレイン拡散領域37Bに達する開口部が
絶縁膜35に形成され、さらにこれらの開口部を介して
それぞれn+ 型ソース拡散領域37Aおよびn+ 型ドレ
イン拡散領域37Bに接続される金属配線38Aおよび
金属配線38Bが形成される〔図6(d),図7
(d)〕。
After forming an insulating film 35 covering the surfaces of the p-type silicon layer 32ab and the n-type diffusion region 33, the impurity concentration is set to N 4,3 (for example, by a known photolithography technique and a known impurity introduction technique). 10 19 cm -3 units), the junction depth is the p + -type gate diffusion region 36 of the X 3,3 (<X 2,3) are formed in a predetermined region of the surface of the n-type diffusion region 33. both end portions of the p + -type gate diffusion region 36 surface is connected to the p-type silicon layer 32ab surface, p + -type gate diffusion region 36 is connected to the p + -type silicon substrate 31 through the p-type silicon layer 32ab. The thickness of the channel is d = X
The 2,3 -X 3,3. Further, by the known photolithography technology and the known impurity introduction technology, the n + -type source diffusion region 37A and the n + -type drain diffusion region 37B are formed.
It is formed in a predetermined region on the surface of the n-type diffusion region 33 (each separated from the surface of the p-type silicon layer 32ab and the surface of the p + -type gate diffusion region 36). By these series of ion implantation, the n-type diffusion region 33 becomes the n-type diffusion region 33a. Subsequently, the n + type source diffusion region 37A
And an opening reaching the n + -type drain diffusion region 37B is formed in the insulating film 35, and a metal wiring connected to the n + -type source diffusion region 37A and the n + -type drain diffusion region 37B via these openings, respectively. 38A and the metal wiring 38B are formed [FIG. 6 (d), FIG.
(D)].

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記特許公開公報で
は、p+ 型シリコン基板の表面上にn型シリコン・エピ
タキシャル層を設けたnオンp+ 構造のシリコン基体に
形成された当初の例えばnチャネル型JFETのチャネ
ルの厚さdのばらつきがn型シリコン・エピタキシャル
層の膜厚のばらつきに帰因するという前提に立ち、p+
型シリコン基板31の表面を覆うp型シリコン層32の
表面にイオン注入によりn型拡散領域33を形成してチ
ャネルの厚さdのばらつきを低減している。上記前提の
妥当性(後述する)は別として、上記特許公開公報のJ
FETは結果としては目的を達成している。
According to the above-mentioned patent publication, an initial n-channel silicon substrate having an n-on p + structure in which an n-type silicon epitaxial layer is provided on the surface of a p + -type silicon substrate, for example, has an n-channel structure. On the assumption that the variation in the thickness d of the channel of the JFET is attributed to the variation in the thickness of the n-type silicon epitaxial layer, p +
An n-type diffusion region 33 is formed by ion implantation on the surface of a p-type silicon layer 32 covering the surface of the type silicon substrate 31 to reduce variations in channel thickness d. Apart from the validity of the above premise (described later), J
FETs have achieved their goals as a result.

【0008】しかしながら上記特許公開公報のJFET
では、nチャネル型のJFETを例にとると、JFET
の素子形成領域となるn型拡散領域33の形成がp型シ
リコン層32表面へのイオン注入によることから、n型
拡散領域33の不純物濃度N3,3 はp型シリコン層32
(p型シリコン層32aa,p型シリコン層32ab)
の不純物濃度N2,3 より高い値となり、p型ガード・リ
ング拡散領域として機能するp型シリコン層32abを
介してp+ 型シリコン基板31に電気的に接続されるp
+ 型ゲート拡散領域36の実効的なゲート抵抗が相対的
に高くなる。このため、p+ 型ゲート拡散領域36側か
らのn型拡散領域33への空乏層の伸びに遅延が生じや
するなる。さらに、(上部ゲートとなる)p+ 型ゲート
拡散領域36の不純物濃度N4,3 に比べて(下部ゲート
となる)p型シリコン層32aaの不純物濃度N2,3
極めて低く,n型拡散領域33の不純物濃度N3,3 より
低いため、p型シリコン層32aa側からのn型拡散領
域33への空乏層の伸びがp+ 型ゲート拡散領域36側
からのn型拡散領域33への空乏層の伸びに比べて抑制
されることになり、その結果ピンチ・オフ電圧VP の設
計精度の確保が容易ではなくなる。さらにまた、ピンチ
・オフ電圧の絶対値|VP |の小さなJFETの製造が
容易ではなくなり、設計の自由度が抑制されることにな
る。
[0008] However, the JFET disclosed in the above patent publication
Then, taking an n-channel type JFET as an example, JFET
Is formed by ion implantation into the surface of the p-type silicon layer 32, the impurity concentration N 3,3 of the n-type diffusion region 33 is
(P-type silicon layer 32aa, p-type silicon layer 32ab)
Becomes higher than the impurity concentration N 2,3 of, p which is electrically connected to the p + -type silicon substrate 31 through the p-type silicon layer 32ab that functions as a p-type guard ring diffusion region
The effective gate resistance of the + type gate diffusion region 36 becomes relatively high. Therefore, a delay is likely to occur in the extension of the depletion layer from the p + -type gate diffusion region 36 side to the n-type diffusion region 33. Further, the impurity concentration N 2,3 of the p-type silicon layer 32aa (which becomes the lower gate) is extremely lower than the impurity concentration N 4,3 of the p + -type gate diffusion region 36 (which becomes the upper gate). Since the impurity concentration of the region 33 is lower than the impurity concentration N 3,3, the extension of the depletion layer from the p-type silicon layer 32aa to the n-type diffusion region 33 increases from the p + -type gate diffusion region 36 to the n-type diffusion region 33. would be suppressed as compared to the extension of the depletion layer, the result is secure design accuracy of the pinch-off voltage V P is not easy. Furthermore, it is not easy to manufacture a JFET having a small absolute value | V P | of the pinch-off voltage, and the degree of freedom in design is suppressed.

【0009】したがって本発明の目的は、電気特性のば
らつきの少ないJFETの製造方法を提供することにあ
る。さらに本発明の目的は、ピンチ・オフ電圧VP に係
わる設計の自由度および精度を確保し,ゲート抵抗の増
大を抑制するとともに、チャネルの厚さのばらつきを低
減できるJFETの製造方法を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a JFET having less variation in electrical characteristics . Further object of the present invention is to ensure the flexibility and accuracy of design related to the pinch-off voltage V P, while suppressing an increase in the gate resistance, to provide a method of manufacturing a JFET capable of reducing variations in the thickness of the channel It is in.

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のJFETの製造
方法の第1の態様は、第1の不純物濃度を有する一導電
型のシリコン基板の表面上に、この第1の不純物濃度よ
り低い第2の不純物濃度を有する一導電型の第1のシリ
コン・エピタキシャル層を形成する工程と、上記第1の
シリコン・エピタキシャル層の表面上に、上記第2の不
純物濃度より低い第3の不純物濃度を有する逆導電型の
第2のシリコン・エピタキシャル層を、低温エピタキシ
ャル成長法により形成する工程と、上記第2のシリコン
・エピタキシャル層の表面の素子形成領域を除いた領域
に、上記第1のシリコン・エピタキシャル層に接続され
る一導電型のガード・リング拡散領域を形成する工程
と、上記素子形成領域の所定の領域に、上記第1のシリ
コン・エピタキシャル層の表面と所要の間隔を有し,上
記ガード・リング拡散領域に接続される一導電型のゲー
ト拡散領域を形成する工程と、上記素子形成領域の上記
ゲート拡散領域を除いた所定の領域に、逆導電型のソー
ス拡散領域およびドレイン拡散領域を形成する工程とを
有している。
According to a first aspect of a method of manufacturing a JFET of the present invention, a first conductive type silicon substrate having a first impurity concentration is formed on a surface of a silicon substrate having a first impurity concentration. Forming a first silicon epitaxial layer of one conductivity type having an impurity concentration of 2; and forming a third impurity concentration lower than the second impurity concentration on the surface of the first silicon epitaxial layer. Forming a second silicon epitaxial layer of the opposite conductivity type by a low-temperature epitaxial growth method; and forming the first silicon epitaxial layer in a region excluding an element formation region on the surface of the second silicon epitaxial layer. Forming a guard ring diffusion region of one conductivity type connected to the layer; and forming the first silicon epitaxial layer in a predetermined region of the element formation region. Forming a one-conductivity-type gate diffusion region having a required distance from the surface of the layer and connected to the guard ring diffusion region; and forming a gate diffusion region in the element formation region excluding the gate diffusion region. Forming source and drain diffusion regions of the opposite conductivity type.

【0013】また、本発明のJFETの製造方法の第2
の態様は、第1の不純物濃度を有する一導電型のシリコ
ン基板の表面に、この第1の不純物濃度より低い第2の
不純物濃度を有する一導電型拡散層を、逆導電型不純物
の導入により形成する工程と、上記一導電型拡散層の表
面上に、上記第2の不純物濃度より低い第3の不純物濃
度を有する逆導電型のシリコン・エピタキシャル層を、
低温エピタキシャル成長法により形成する工程と、上記
シリコン・エピタキシャル層の表面の素子形成領域を除
いた領域に、上記一導電型拡散層に接続される一導電型
のガード・リング拡散領域を形成する工程と、上記素子
形成領域の所定の領域に、上記一導電型拡散層の表面と
所要の間隔を有し,上記ガード・リング拡散領域に接続
される一導電型のゲート拡散領域を形成する工程と、上
記素子形成領域の上記ゲート拡散領域を除いた所定の領
域に、逆導電型のソース拡散領域およびドレイン拡散領
域を形成する工程とを有している。
Further, the second aspect of the method for manufacturing a JFET of the present invention is as follows.
According to an aspect of the present invention, a one-conductivity-type diffusion layer having a second impurity concentration lower than the first impurity concentration is formed on a surface of a one-conductivity-type silicon substrate having a first impurity concentration by introducing an opposite-conductivity-type impurity. Forming a reverse conductivity type silicon epitaxial layer having a third impurity concentration lower than the second impurity concentration on the surface of the one conductivity type diffusion layer;
A step of forming by a low-temperature epitaxial growth method, and a step of forming a one-conductivity-type guard ring diffusion region connected to the one-conductivity-type diffusion layer in a region excluding an element formation region on the surface of the silicon epitaxial layer. Forming a one-conductivity-type gate diffusion region in a predetermined region of the element-forming region, which has a predetermined distance from the surface of the one-conductivity-type diffusion layer and is connected to the guard ring diffusion region; Forming a source diffusion region and a drain diffusion region of the opposite conductivity type in a predetermined region of the element formation region excluding the gate diffusion region.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】まず、本発明の実施の形態の説明
に先だって、本発明に至る技術的検討の経過を説明して
おく。上記特開昭63−51677号公報のJFETの
不具合の原因は、一導電型シリコン層の不純物濃度より
逆導電型拡散領域の不純物濃度の方が高いことにある。
熱拡散もしくはイオン注入により、一導電型シリコン層
の表面にこの不純物濃度より低い不純物濃度を有する逆
導電型拡散領域を形成することは困難である。次に、チ
ャネルの厚さのばらつきを上記特許公開公報では何故解
決できたか(という上記特許公開公報の利点)について
考察する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description of embodiments of the present invention, the progress of technical studies leading to the present invention will be described. The cause of the problem of the JFET disclosed in JP-A-63-51677 is that the impurity concentration of the opposite conductivity type diffusion region is higher than the impurity concentration of the one conductivity type silicon layer.
It is difficult to form a reverse conductivity type diffusion region having an impurity concentration lower than this impurity concentration on the surface of the one conductivity type silicon layer by thermal diffusion or ion implantation. Next, the reason why the variation in the thickness of the channel can be solved in the above-mentioned patent publication (the advantage of the above-mentioned patent publication) will be considered.

【0015】上記特許公開公報の出願(1986年8月
20日)時では、シリコン・エピタキシャル層は現時点
で言う(1000℃以上の)高温エピタキシャル成長法
により形成されていた。具体的にはジ・クロル・シラン
(SiH2 Cl2 ),トリ・クロル・シラン(SiHC
3 )もしくはテトラ・クロル・シラン(SiCl4
を原料ガスとし、水素(H2 )ガスを反応兼キャリア・
ガスとしていた。これらの高温エピタキシャル成長法で
は、シリコン・エピタキシャル層の成長速度は原料ガス
の流量により律速されており、このため同一ウェハ内で
の膜厚分布のばらつきも確かに大きかった。そのため、
当初の高濃度の一導電型シリコン基板の表面上に低濃度
の逆導電型シリコン・エピタキシャル層を設けたシリコ
ン基体のこの逆導電型シリコン・エピタキシャル層の膜
厚と、高濃度の一導電型シリコン基板を覆う低濃度の一
導電型シリコン層の表面に素子形成領域として(イオン
注入により)形成された上記特許公開公報による低濃度
(一導電型シリコン層より高濃度でかつこの一導電型シ
リコン基板より低濃度)の逆導電型拡散領域の接合の深
さとを比較すると、この逆導電型拡散領域の接合の深さ
のばらつきの方が逆導電型シリコン・エピタキシャル層
の膜厚のばらつきよりより小さくなる。
At the time of filing of the above-mentioned patent publication (August 20, 1986), the silicon epitaxial layer was formed by a high-temperature epitaxial growth method (at a temperature of 1000 ° C. or more) which is presently known. Specifically, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), trichlorosilane (SiHC
l 3 ) or tetrachlorosilane (SiCl 4 )
Using hydrogen (H 2 ) gas as the reaction and carrier
Had gas. In these high-temperature epitaxial growth methods, the growth rate of the silicon epitaxial layer is limited by the flow rate of the raw material gas, and thus the film thickness distribution within the same wafer is certainly large. for that reason,
The thickness of the reverse conductivity type silicon epitaxial layer of the silicon substrate in which the low concentration reverse conductivity type silicon epitaxial layer is provided on the surface of the original high concentration one conductivity type silicon substrate, and the high concentration one conductivity type silicon The low-concentration (higher than the one-conductivity-type silicon layer and the one-conductivity-type silicon substrate) according to the above-mentioned patent publication formed as an element formation region (by ion implantation) on the surface of the low-concentration one-conductivity-type silicon layer covering the substrate Comparing with the junction depth of the lower conductivity type diffusion region, the variation of the junction depth of the opposite conductivity type diffusion region is smaller than the variation of the thickness of the opposite conductivity type silicon epitaxial layer. Become.

【0016】本発明者の考えでは、上記特許公開公報に
よるJFETにおけるチャネルの厚さのばらつきの低減
が単に形成時の上記逆導電型拡散領域の接合の深さのば
らつきの優位性のみではない。当初のJFETは、高濃
度の一導電型ゲート拡散領域と高濃度の一導電型シリコ
ン基板との間には、低濃度の逆導電型シリコン・エピタ
キシャル層のみが存在する。これに対して上記特許公開
公報のJFETは、高濃度の一導電型ゲート拡散領域と
高濃度の一導電型シリコン基板との間には、低濃度の逆
導電型拡散領域と低濃度の一導電型シリコン層とが介在
する。この構造上の相違により、JFETの形成に伴な
う熱処理における高濃度の一導電型シリコン基板からの
上記低濃度の逆導電型シリコン・エピタキシャル層と上
記低濃度の逆導電型拡散領域とへの一導電型不純物のオ
ート・ドーピングに着目すると、上記低濃度の逆導電型
拡散領域へのオート・ドーピングの方が少なくなる。す
なわち、JFETの形成に伴なう熱処理においても、チ
ャネルの厚さのばらつきに対しては上記特許公開公報の
JFETの方が有利である。
According to the inventor's idea, the reduction in the variation in the channel thickness in the JFET according to the above-mentioned patent publication is not merely the superiority of the variation in the junction depth of the opposite conductivity type diffusion region during formation. In the original JFET, only the low-concentration opposite-conductivity-type silicon epitaxial layer exists between the high-concentration one-conductivity-type gate diffusion region and the high-concentration one-conductivity-type silicon substrate. On the other hand, the JFET disclosed in the above patent publication has a low-concentration reverse-conductivity-type diffusion region and a low-concentration one-conductivity-type diffusion region between a high-concentration one-conductivity-type gate diffusion region and a high-concentration one-conductivity-type silicon substrate. Mold silicon layer. Due to this structural difference, the low-concentration reverse-conductivity-type silicon epitaxial layer and the low-concentration reverse-conductivity-type diffusion region from the high-concentration one-conductivity-type silicon substrate in the heat treatment accompanying the formation of the JFET are formed. Focusing on the auto-doping of one conductivity type impurity, the auto-doping of the low-concentration reverse conductivity type diffusion region is smaller. That is, even in the heat treatment accompanying the formation of the JFET, the JFET of the above-mentioned patent publication is more advantageous with respect to the variation in the thickness of the channel.

【0017】次に、本発明について図面を参照して説明
する。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0018】JFETの断面模式図である図1(a)と
このJFETの深さ方向の不純物プロファイルの概要を
示す図である図1(b)とを参照すると、本発明の第1
の実施の形態によるJFETは、nチャネル型JFET
であり、以下のような構造になっている。
Referring to FIG. 1A, which is a schematic cross-sectional view of a JFET, and FIG. 1B, which schematically shows an impurity profile in the depth direction of the JFET, a first embodiment of the present invention will be described.
The JFET according to the embodiment is an n-channel type JFET.
And has the following structure.

【0019】本第1の実施の形態のシリコン基体は、p
+ 型シリコン基板と、このp+ 型シリコン基板の表面を
覆う(p+ 型シリコン基板より低濃度の)p型の第1の
シリコン・エピタキシャル層と、この第1のシリコン・
エピタキシャル層の表面を覆う(第1のシリコン・エピ
タキシャル層より低濃度の)n型の第2のシリコン・エ
ピタキシャル層とから構成されている。不純物濃度N
1,1 (例えば1019cm-3台)のp+ 型シリコン基板1
1の表面は、残置された第1のシリコン・エピタキシャ
ル層である不純物濃度N2,1 (例えば1017cm-3台)
のp型シリコン・エピタキシャル層12aにより覆われ
ている。p型シリコン・エピタキシャル層12aの膜厚
(=X1a,1−X2,1 )は、1μm程度である。p型シリ
コン・エピタキシャル層12aの表面は、残置された第
2のシリコン・エピタキシャル層であり,かつ素子形成
領域となる不純物濃度N3,1 (例えば1016cm-3台)
のn型シリコン・エピタキシャル層13aにより覆われ
ている。n型シリコン・エピタキシャル層13aの形成
方法の詳細については後述するが、低温エピタキシャル
成長法であることが好ましい。なお、製造方法に関わる
ことではあるが、n型シリコン・エピタキシャル層13
aの膜厚(=X2,1 )は5μm程度であり、低温エピタ
キシャル成長法により形成されることから、JFETの
完成時点でのX2,1 のばらつきは例えば±5%程度にす
ることが可能である。
The silicon substrate according to the first embodiment has p
+ -Type silicon substrate, and the p + -type silicon covering the surface of the substrate (p + -type silicon substrate than the low concentration) p-type first silicon epitaxial layer, silicon the first
An n-type second silicon epitaxial layer (having a lower concentration than the first silicon epitaxial layer) covering the surface of the epitaxial layer. Impurity concentration N
1,1 (for example, 10 19 cm -3 units) p + type silicon substrate 1
The surface of No. 1 has an impurity concentration N 2,1 (for example, on the order of 10 17 cm −3 ) which is the remaining first silicon epitaxial layer.
Is covered with the p-type silicon epitaxial layer 12a. The thickness (= X 1a, 1 −X 2,1 ) of the p-type silicon epitaxial layer 12a is about 1 μm. The surface of the p-type silicon epitaxial layer 12a is the remaining second silicon epitaxial layer, and the impurity concentration N 3,1 (for example, 10 16 cm −3 units) serving as an element formation region.
Is covered with the n-type silicon epitaxial layer 13a. Although the details of the method of forming the n-type silicon epitaxial layer 13a will be described later, a low-temperature epitaxial growth method is preferable. Although it is related to the manufacturing method, the n-type silicon epitaxial layer 13
The thickness of a (= X 2,1 ) is about 5 μm and is formed by low-temperature epitaxial growth, so that the variation of X 2,1 at the time of completion of the JFET can be, for example, about ± 5%. It is.

【0020】n型シリコン・エピタキシャル層13aの
周囲は、例えば1017cm-3台の不純物濃度のp型ガー
ド・リング拡散領域14により囲まれている。p型ガー
ド・リング拡散領域14の表面の高さとn型シリコン・
エピタキシャル層13aの表面の高さとは概ね一致して
いる。p型ガード・リング拡散領域14底面は、p型シ
リコン・エピタキシャル層12aに達しているが、これ
に限定されるものではなく、p+ 型シリコン基板11の
表面に直接に達していてもよい。n型シリコン・エピタ
キシャル層13aおよびp型ガード・リング拡散領域1
4の表面は、例えば熱酸化によるシリコン酸化膜からな
る絶縁膜15により覆われている。n型シリコン・エピ
タキシャル層13aの表面には、不純物濃度N4,1 (例
えば1019cm-3台)のp+ 型ゲート拡散領域16と、
+ 型ソース拡散領域17Aと、n+ 型ドレイン拡散領
域17Bとが設けられている。p+ 型ゲート拡散領域1
6の接合の深さ(=X3,1 )は例えば2μm程度であ
り、本第1の実施の形態のチャネルの厚さd(=X2,1
−X3,1 )は例えば3μm程度である。p+ 型ゲート拡
散領域16等の直上の絶縁膜15の膜厚(図示は省略す
るが)は1μm程度であり、他の部分の絶縁膜15の膜
厚は1.5μm程度である。n+ 型ソース拡散領域17
Aとn+ 型ドレイン拡散領域17Bとに達する開口部が
絶縁膜15に設けられ、金属配線18Aと金属配線18
Bとがそれぞれこれらの開口部を介してn+ 型ソース拡
散領域17Aとn+ 型ドレイン拡散領域17Bとに接続
されている。
The periphery of the n-type silicon epitaxial layer 13a is surrounded by a p-type guard ring diffusion region 14 having an impurity concentration of, for example, about 10 17 cm −3 . The height of the surface of the p-type guard ring diffusion region 14 and the n-type silicon
The height of the surface of the epitaxial layer 13a substantially coincides with the height of the surface. The bottom surface of the p-type guard ring diffusion region 14 reaches the p-type silicon epitaxial layer 12a, but is not limited to this, and may directly reach the surface of the p + -type silicon substrate 11. n-type silicon epitaxial layer 13a and p-type guard ring diffusion region 1
4 is covered with an insulating film 15 made of, for example, a silicon oxide film formed by thermal oxidation. On the surface of the n-type silicon epitaxial layer 13a, ap + -type gate diffusion region 16 having an impurity concentration of N 4,1 (for example, about 10 19 cm −3 ) is provided.
An n + -type source diffusion region 17A and an n + -type drain diffusion region 17B are provided. p + type gate diffusion region 1
The junction depth of 6 (= X 3,1 ) is, for example, about 2 μm, and the channel thickness d (= X 2,1 ) of the first embodiment.
−X 3,1 ) is, for example, about 3 μm. The thickness (not shown) of the insulating film 15 immediately above the p + -type gate diffusion region 16 and the like is about 1 μm, and the thickness of the insulating film 15 in other parts is about 1.5 μm. N + type source diffusion region 17
An opening reaching A and the n + type drain diffusion region 17B is provided in the insulating film 15, and the metal wiring 18A and the metal wiring 18 are formed.
B are connected to the n + -type source diffusion region 17A and the n + -type drain diffusion region 17B via these openings.

【0021】本第1の実施の形態のJFETでは、素子
形成領域となるn型シリコン・エピタキシャル層13a
の不純物濃度の設定がこれの下地をなすp型シリコン・
エピタキシャル層12aの不純物濃度に制約されること
なく行なえることから、N3,1 〈N2,1 とすることは容
易である。また、N3,1 より高い不純物濃度(N2,1
対しては独立に制定できる)のp型ガード・リング拡散
領域14を設けることも容易である。これらのことか
ら、本第1の実施の形態によるJFETは、ピンチ・オ
フ電圧VP に係わる設計の自由度および精度を確保し,
ゲート抵抗の増大を抑制することが容易になる。なお、
チャネルの厚さのばらつきの抑制は製造方法に係わるこ
とである故、次に述べる製造方法の項で説明する。
In the JFET of the first embodiment, the n-type silicon epitaxial layer 13a serving as an element formation region
The setting of the impurity concentration of p-type silicon
Since it can be performed without being restricted by the impurity concentration of the epitaxial layer 12a, it is easy to satisfy N 3,1 <N 2,1 . It is also easy to provide the p-type guard ring diffusion region 14 having an impurity concentration higher than N 3,1 (which can be independently set for N 2,1 ). From these facts, JFET according the first embodiment, to ensure the flexibility and accuracy of design related to the pinch-off voltage V P,
It becomes easy to suppress an increase in gate resistance. In addition,
Since the suppression of the variation in channel thickness is related to the manufacturing method, it will be described in the section of the manufacturing method described below.

【0022】JFETの主要製造工程の断面模式図であ
る図2と、このJFETの主要製造工程での深さ方向の
不純物プロファイルの概要を示す図である図3と、図1
とを併せて参照すると、上記第1の実施の形態のJFE
Tは、以下のとおりに形成される。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main manufacturing process of a JFET, FIG. 3 is a diagram showing an outline of an impurity profile in a depth direction in the main manufacturing process of the JFET, and FIG.
When the JFE of the first embodiment is referred to,
T is formed as follows.

【0023】まず、不純物濃度N1,1 (例えば1019
-3台)のp+ 型シリコン基板11が用意される〔図2
(a),図3(a)〕。このp+ 型シリコン基板11の
表面上に、不純物濃度がN2,1 (例えば1017cm
-3台),膜厚がX1,1 (例えば1μm程度)のp型シリ
コン・エピタキシャル層12が形成される。p型シリコ
ン・エピタキシャル層12はこのp型シリコン・エピタ
キシャル層12の表面上に形成されるn型シリコン・エ
ピタキシャル層へのp+ 型シリコン基板11からのp型
不純物のオート・ドーピングの緩和,抑制をするために
も必要であることから、それに必要な間隔と濃度勾配と
の要求からp型シリコン・エピタキシャル層12の不純
物濃度と膜厚との設定がなされる。さらにこのp型シリ
コン・エピタキシャル層12の一部は下部ゲートとして
機能することから、n型シリコン・エピタキシャル層側
への空乏層の伸びが支障なく行なわれるようにこのp型
シリコン・エピタキシャル層12の不純物濃度の設定が
行なわれる。このp型シリコン・エピタキシャル層12
の形成方法は、このp型シリコン・エピタキシャル層1
2に対する膜厚の精度要求が厳しくないことから、高温
エピタキシャル成長法でも低温エピタキシャル成長法で
もよい。また、本第1の実施の形態におけるこの後の熱
処理工程を勘案しても、p+ 型シリコン基板11からの
オート・ドーピングを緩和,抑制するためのp型シリコ
ン・エピタキシャル層12の膜厚のしては1μm程度あ
れば充分である〔図2(b),図3(b)〕。
First, the impurity concentration N 1,1 (for example, 10 19 c
m −3 ) p + type silicon substrates 11 are prepared [FIG.
(A), FIG. 3 (a)]. An impurity concentration of N 2,1 (for example, 10 17 cm) is formed on the surface of the p + type silicon substrate 11.
-3), thickness p type silicon epitaxial layer 12 of the X 1, 1 (for example, about 1 [mu] m) is formed. The p-type silicon epitaxial layer 12 relaxes and suppresses auto-doping of p-type impurities from the p + -type silicon substrate 11 into the n-type silicon epitaxial layer formed on the surface of the p-type silicon epitaxial layer 12. Therefore, the impurity concentration and the film thickness of the p-type silicon epitaxial layer 12 are set based on the required intervals and concentration gradients required for the above. Further, since a part of the p-type silicon epitaxial layer 12 functions as a lower gate, the p-type silicon epitaxial layer 12 is formed so that the depletion layer extends toward the n-type silicon epitaxial layer without any trouble. The setting of the impurity concentration is performed. This p-type silicon epitaxial layer 12
The method of forming the p-type silicon epitaxial layer 1
Since the accuracy of the film thickness is not strict for 2, the high-temperature epitaxial growth method or the low-temperature epitaxial growth method may be used. Also, taking into account the subsequent heat treatment step in the first embodiment, the thickness of the p-type silicon epitaxial layer 12 for relaxing and suppressing the auto doping from the p + -type silicon substrate 11 is reduced. For example, about 1 μm is sufficient [FIGS. 2 (b) and 3 (b)].

【0024】次に、p型シリコン・エピタキシャル層1
2の表面上に、低温エピタキシャル成長法により、不純
物濃度がN3,1 (例えば1016cm-3台),膜厚がX
2,1 (例えば5μm程度)のn型シリコン・エピタキシ
ャル層13が形成される。ここで、X1,1 =X1a,1−X
2,1 である〔図2(c),図3(c)〕。
Next, the p-type silicon epitaxial layer 1
On the surface of No. 2, the impurity concentration is N 3,1 (for example, on the order of 10 16 cm −3 ) and the film thickness is X by low-temperature epitaxial growth.
2,1 (eg, about 5 μm) n-type silicon epitaxial layers 13 are formed. Here, X 1,1 = X 1a, 1 −X
2,1 [FIGS. 2 (c) and 3 (c)].

【0025】低温エピタキシャル成長法がジ・シラン
(Si2 6 )を原料ガスとし,ホスフィン(PH3
をドーピング・ガスとし,ヘリウム(He)ガスあるい
はアルゴン(Ar)ガスをキャリア・ガスとした枚葉型
の減圧気相成長法(LPCVD)であり、成長温度が量
産に適した700℃程度であるならば、例えばp+ 型シ
リコン基板11が4インチのウェハからなるとき、ウェ
ハ内でのn型シリコン・エピタキシャル層13の膜厚の
ばらつきは±2%程度になる。なおこのとき、n型シリ
コン・エピタキシャル層13の量産性を無視して成膜速
度を低くし,650℃程度で成膜するならば、ウェハ内
でのn型シリコン・エピタキシャル層13の膜厚のばら
つきは±1%程度になる。また、モノ・シラン(SiH
4 )を原料ガスに用いた場合、成長温度は50℃程度高
くはなるが、低温エピタキシャル成長法が可能である。
低温エピタキシャル成長法によるシリコン・エピタキシ
ャル膜の膜厚のウェハ内でのばらつきが低いのは、この
成長法では成長速度がウェハ表面(近傍)でのSi2
6 からの水素の離脱により律速されるためであり、成膜
時のウェハ内の温度分布の均一性が重要になる。
The low temperature epitaxial growth method uses disilane (Si 2 H 6 ) as a source gas and phosphine (PH 3 ).
Is a single-wafer-type LPCVD using helium (He) gas or argon (Ar) gas as a carrier gas, and the growth temperature is about 700 ° C. suitable for mass production. Then, for example, when the p + -type silicon substrate 11 is formed of a 4-inch wafer, the thickness variation of the n-type silicon epitaxial layer 13 in the wafer is about ± 2%. At this time, if the film formation rate is lowered while ignoring mass productivity of the n-type silicon epitaxial layer 13 and the film is formed at about 650 ° C., the thickness of the n-type silicon epitaxial layer 13 in the wafer is reduced. The variation is about ± 1%. In addition, monosilane (SiH
When 4 ) is used as a source gas, the growth temperature is about 50 ° C. higher, but a low-temperature epitaxial growth method is possible.
The low variation in the thickness of the silicon epitaxial film in the wafer by the low-temperature epitaxial growth method is because the growth rate in this growth method is such that Si 2 H on the wafer surface (near)
This is because the rate is determined by the release of hydrogen from 6 , and uniformity of the temperature distribution in the wafer during film formation becomes important.

【0026】熱酸化によるn型シリコン・エピタキシャ
ル層13の表面への所要の膜厚のシリコン酸化膜(図に
明示せず)の形成,n型シリコン・エピタキシャル層1
3の素子形成予定領域上を覆うフォトレジスト膜をマス
クにしたこのシリコン酸化膜のエッチング,1060℃
程度でのボロンの熱拡散,1100℃程度でのボロンの
押し込み等が行なわれ、p型ガード・リング拡散領域1
4が形成される。このとき、p型ガード・リング拡散領
域14の不純物濃度は1017cm-3台である。このp型
ガード・リング拡散領域14の形成により素子形成領域
となるn型シリコン・エピタキシャル層13aが残置さ
れ、さらに、p型ガード・リング拡散領域14の底面は
残置されたp型シリコン・エピタキシャル層12aに接
続される。
Formation of a silicon oxide film (not shown in the figure) of a required thickness on the surface of n-type silicon epitaxial layer 13 by thermal oxidation, n-type silicon epitaxial layer 1
Etching of this silicon oxide film using a photoresist film covering a region where an element is to be formed in No. 3 at 1060 ° C.
Thermal diffusion of boron at a temperature of about 1,100 ° C., etc. are performed, and a p-type guard ring diffusion region 1 is formed.
4 are formed. At this time, the impurity concentration of the p-type guard ring diffusion region 14 is on the order of 10 17 cm −3 . The formation of the p-type guard ring diffusion region 14 leaves an n-type silicon epitaxial layer 13a to be an element formation region, and the bottom surface of the p-type guard ring diffusion region 14 leaves the remaining p-type silicon epitaxial layer. 12a.

【0027】再度、熱酸化等が行なわれ、全面に1μm
程度の膜厚のシリコン酸化膜からなる絶縁膜15が形成
され、p+ 型ゲート拡散領域が形成される部分に開口部
を有するフォトレジスト膜をマスクにしてこのシリコン
酸化膜がエッチングされ、このフォトレジスト膜が除去
され、熱酸化によりこの開口部に膜厚20〜30nm程
度のシリコン酸化膜が形成された後、50keV,7.
0×1014cm-2の条件のもとでのボロンのイオン注入
と1000℃程度でのボロンの押し込みとが行なわれ、
例えば1019 -3台の不純物濃度N4,1 と、例えば2
μm程度の接合の深さ(X3,1 )とを有するp+ 型ゲー
ト拡散領域16が形成される。再度熱酸化が行なわれ、
絶縁膜15の膜厚はp+ 型ゲート拡散領域16直上で1
μm程度,他の部分で1.5μm程度となる。同様の方
法により、n+ 型ソース拡散領域17Aとn+ 型ドレイ
ン拡散領域17Bとが形成され、絶縁膜にこれらに達す
る開口部が形成され、これらn+ 型ソース拡散領域17
Aおよびn+ 型ドレイン拡散領域17Bにそれぞれ接続
される金属配線18Aおよび金属配線18Bとが形成さ
れる〔図1(a),(b)〕。
Again, thermal oxidation or the like is performed to
An insulating film 15 made of a silicon oxide film having a thickness of about 30 nm is formed, and this silicon oxide film is etched using a photoresist film having an opening at a portion where a p + -type gate diffusion region is formed as a mask. After the resist film is removed and a silicon oxide film having a thickness of about 20 to 30 nm is formed in this opening by thermal oxidation, 50 keV, 7.
The boron ion implantation under the condition of 0 × 10 14 cm −2 and the implantation of boron at about 1000 ° C. are performed.
For example a 10 19 c m -3 units impurity concentration N 4, 1 of, for example 2
A p + -type gate diffusion region 16 having a junction depth (X 3,1 ) of about μm is formed. Thermal oxidation is performed again,
The thickness of the insulating film 15 is 1 just above the p + -type gate diffusion region 16.
μm, and about 1.5 μm in other parts. By the same method, an n + -type source diffusion region 17A and an n + -type drain diffusion region 17B are formed, an opening reaching the insulating film is formed, and these n + -type source diffusion regions 17A and 17B are formed.
A metal wiring 18A and a metal wiring 18B connected to the A and n + type drain diffusion regions 17B, respectively, are formed (FIGS. 1A and 1B).

【0028】本第1の実施の形態では、n型シリコン・
エピタキシャル層13の膜厚のばらつきが±2%程度の
とき、この段階でのチャネルの厚さd(=X2,1 −X
3,1 )のばらつきは±5%程度に抑えられる。
In the first embodiment, n-type silicon
When the variation in the thickness of the epitaxial layer 13 is about ± 2%, the channel thickness d (= X 2,1 −X
The variation in ( 3,1 ) is suppressed to about ± 5%.

【0029】上記第1の実施の形態において、N1,1
2,1 〉N3,1 の関係を満たすならば、上述の数値限定
されるものではない。なお、第1の実施の形態はnチャ
ネル型JFETを例に説明を行なったが、本第1の実施
の形態をpチャネル型JFETに適用することもでき
る。
In the first embodiment, N 1,1 >
If the relationship of N 2,1 > N 3,1 is satisfied, the numerical values described above are not limited. Although the first embodiment has been described using an n-channel JFET as an example, the first embodiment can be applied to a p-channel JFET.

【0030】JFETの製造工程の断面模式図である図
4と、このJFETの製造工程での深さ方向の不純物プ
ロファイルの概要を示す図である図5とを参照すると、
本発明の第2の実施の形態のJFETもnチャネル型J
FETであり、上記第1の実施の形態のJFETとの主
要な相違点はそれが形成されるシリコン基体の構造にあ
り、本実施の形態によるJFETは以下のように形成さ
れる。
Referring to FIG. 4 which is a schematic cross-sectional view of the manufacturing process of the JFET, and FIG. 5 which is a diagram schematically showing the impurity profile in the depth direction in the manufacturing process of the JFET.
The JFET according to the second embodiment of the present invention is also an n-channel type JFET.
The main difference between the JFET of the first embodiment and the JFET of the first embodiment lies in the structure of the silicon substrate on which the JFET is formed. The JFET according to the present embodiment is formed as follows.

【0031】まず、不純物濃度N1,2 (例えば1019
-3台)のp+ 型シリコン基板21が用意される〔図4
(a),図5(a)〕。このp+ 型シリコン基板21の
表面に、50keV,1×1012cm-2の条件での燐の
イオン注入等が行なわれ、不純物濃度がN2,2 (例えば
1017cm-3台),接合の深さがX1,2 (例えば1μm
程度)のp型拡散層29が形成される。これによりp+
型シリコン基板21はp+ 型シリコン基板21aになる
〔図4(b),図5(b)〕。
First, the impurity concentration N 1,2 (for example, 10 19 c
m −3 ) p + type silicon substrates 21 are prepared [FIG.
(A), FIG. 5 (a)]. Phosphorus ion implantation or the like is performed on the surface of the p + -type silicon substrate 21 under the conditions of 50 keV and 1 × 10 12 cm −2 , and the impurity concentration is N 2,2 (for example, 10 17 cm −3 ). The junction depth is X 1,2 (for example, 1 μm
) P-type diffusion layer 29 is formed. This gives p +
The type silicon substrate 21 becomes the p + type silicon substrate 21a (FIGS. 4B and 5B).

【0032】次に、p型拡散層29の表面上に、上記第
1の実施の形態と同様の低温エピタキシャル成長法によ
り、不純物濃度がN3,2 (例えば1016cm-3台),膜
厚がX2,2 (例えば5μm程度)のn型シリコン・エピ
タキシャル層23が形成され、本第2の実施の形態のシ
リコン基体の形成が終了する。ここで、X1,2 =X1a,2
−X2,2 である〔図4(c),図5(c)〕。
Next, on the surface of the p-type diffusion layer 29, an impurity concentration of N 3,2 (for example, on the order of 10 16 cm −3 ) and a film thickness is formed by the same low-temperature epitaxial growth method as in the first embodiment. Is formed, and an n-type silicon epitaxial layer 23 of X 2,2 (for example, about 5 μm) is formed, and the formation of the silicon substrate of the second embodiment is completed. Here, X 1,2 = X 1a, 2
−X 2,2 [FIGS. 4 (c) and 5 (c)].

【0033】熱酸化によるn型シリコン・エピタキシャ
ル層23の表面への所要の膜厚のシリコン酸化膜(図に
明示せず)の形成,n型シリコン・エピタキシャル層2
3の素子形成予定領域上を覆うフォトレジスト膜をマス
クにしたこのシリコン酸化膜のエッチング,ボロンの熱
拡散および押し込み等が行なわれ、p型ガード・リング
拡散領域24が形成される。このとき、p型ガード・リ
ング拡散領域24の不純物濃度は1017cm-3台であ
る。このp型ガード・リング拡散領域24の形成により
素子形成領域となるn型シリコン・エピタキシャル層2
3aが残置され、さらに、p型ガード・リング拡散領域
24の底面は残置されたp型拡散層29aに接続され
る。
Formation of a silicon oxide film (not explicitly shown) of a required thickness on the surface of n-type silicon epitaxial layer 23 by thermal oxidation, n-type silicon epitaxial layer 2
The p-type guard ring diffusion region 24 is formed by etching the silicon oxide film using the photoresist film covering the region where the device is to be formed as a mask, and performing thermal diffusion and indentation of boron. At this time, the impurity concentration of the p-type guard ring diffusion region 24 is on the order of 10 17 cm −3 . By forming the p-type guard ring diffusion region 24, the n-type silicon epitaxial layer 2 which becomes an element formation region
3a is left, and the bottom surface of the p-type guard ring diffusion region 24 is connected to the remaining p-type diffusion layer 29a.

【0034】再度、熱酸化等が行なわれ、全面に1μm
程度の膜厚のシリコン酸化膜からなる絶縁膜25が形成
され、p+ 型ゲート拡散領域が形成される部分に開口部
を有するフォトレジスト膜をマスクにしてこのシリコン
酸化膜がエッチングされ、このフォトレジスト膜が除去
され、熱酸化によりこの開口部に膜厚20〜30nm程
度のシリコン酸化膜が形成された後、50keV,7.
0×1014cm-2の条件のもとでのボロンのイオン注入
と1000℃程度でのボロンの押し込みとが行なわれ、
例えば1019 -3台の不純物濃度N4,2 と、例えば2
μm程度の接合の深さ(X3,2 )とを有するp+ 型ゲー
ト拡散領域26が形成される。再度熱酸化が行なわれ、
絶縁膜25の膜厚はp+ 型ゲート拡散領域26直上で1
μm程度,他の部分で1.5μm程度となる。同様の方
法により、n+ 型ソース拡散領域27Aとn+ 型ドレイ
ン拡散領域27Bとが形成され、絶縁膜にこれらに達す
る開口部が形成され、これらn+ 型ソース拡散領域27
Aおよびn+ 型ドレイン拡散領域27Bにそれぞれ接続
される金属配線28Aおよび金属配線28Bとが形成さ
れる〔図4(d),図5(d)〕。
Again, thermal oxidation or the like is performed to
An insulating film 25 made of a silicon oxide film having a film thickness of about 30 nm is formed, and the silicon oxide film is etched using a photoresist film having an opening at a portion where a p + -type gate diffusion region is formed as a mask. After the resist film is removed and a silicon oxide film having a thickness of about 20 to 30 nm is formed in this opening by thermal oxidation, 50 keV, 7.
The boron ion implantation under the condition of 0 × 10 14 cm −2 and the implantation of boron at about 1000 ° C. are performed.
For example a 10 19 c m -3 units of the impurity concentration N 4, 2, for example 2
A p + -type gate diffusion region 26 having a junction depth (X 3,2 ) of about μm is formed. Thermal oxidation is performed again,
The thickness of the insulating film 25 is 1 immediately above the p + type gate diffusion region 26.
μm, and about 1.5 μm in other parts. In the same manner, an n + -type source diffusion region 27A and an n + -type drain diffusion region 27B are formed, an opening reaching the insulating film is formed, and these n + -type source diffusion regions 27A and 27B are formed.
A metal wiring 28A and a metal wiring 28B connected to the A and n + -type drain diffusion regions 27B, respectively, are formed (FIGS. 4D and 5D).

【0035】上記第2の実施の形態は上記第1の実施の
形態の有する効果を有しており、上記第1の実施の形態
に比べて本第2の実施の形態の方がシリコン基体の形成
が容易である。
The second embodiment has the effects of the first embodiment, and the second embodiment has a silicon substrate compared to the first embodiment. Easy to form.

【0036】上記第2の実施の形態においても、
1,2 〉N2,2 〉N3,2 の関係を満たすなば、上述の数
値限定されるものではない。なお、第2の実施の形態も
nチャネル型JFETを例に説明を行なったが、本第2
の実施の形態をpチャネル型JFETに適用することが
できる。
Also in the second embodiment,
The numerical values are not limited as long as the relationship of N 1,2 > N 2,2 > N 3,2 is satisfied. Although the second embodiment has been described by taking an n-channel JFET as an example, the second embodiment
Can be applied to a p-channel JFET.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように本発明のJFET
は、高濃度の一導電型のシリコン基板と、このシリコン
基板に積層された低濃度の一導電型のシリコン層と、こ
の一導電型のシリコン層に積層されたさらに低濃度の逆
導電型のシリコン層とからなるシリコン基体に設けられ
ている。さらにこの逆導電型のシリコン層は低温エピタ
キシャル成長法により形成されている。さらにまた、本
発明のJFETは、所要の不純物濃度を有し,逆導電型
シリコン層の表面から少なくとも一導電型のシリコン層
に達する一導電型のガード・リング拡散領域を有してい
る。
As described above, the JFET of the present invention is
Is a high-concentration one-conductivity-type silicon substrate, a low-concentration one-conductivity-type silicon layer laminated on the silicon substrate, and a lower-concentration opposite-conductivity-type silicon layer laminated on the one-conductivity-type silicon layer. It is provided on a silicon substrate composed of a silicon layer. Further, the silicon layer of the opposite conductivity type is formed by a low-temperature epitaxial growth method. Furthermore, the JFET of the present invention has a required impurity concentration, and has a one-conductivity-type guard ring diffusion region that reaches at least one-conductivity-type silicon layer from the surface of the opposite-conductivity-type silicon layer.

【0038】このような構造および製造方法から、本発
明のJFETは、電気特性のばらつきを低減し、さら
に、ピンチ・オフ電圧に係わる設計の自由度および精度
を確保し,ゲート抵抗の増大を抑制するとともに、チャ
ネルの厚さのばらつきを低減することが容易になる。
With such a structure and a manufacturing method, the JFET of the present invention reduces variation in electric characteristics , furthermore, secures the degree of freedom and accuracy of design related to pinch-off voltage and suppresses an increase in gate resistance. In addition, it becomes easy to reduce the variation in the thickness of the channel.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態のJFETの断面模
式図および不純物プロファイルの概要を示す図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a JFET according to a first embodiment of the present invention and a diagram showing an outline of an impurity profile.

【図2】上記第1の実施の形態の主要製造工程の断面模
式図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main manufacturing process of the first embodiment.

【図3】上記第1の実施の形態の主要製造工程の不純物
プロファイルの概要を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an outline of an impurity profile in a main manufacturing process of the first embodiment.

【図4】本発明の第2の実施の形態のJFETの製造工
程の断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing step of a JFET according to a second embodiment of the present invention.

【図5】上記第2の実施の形態の製造工程の不純物プロ
ファイルの概要を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an outline of an impurity profile in a manufacturing process according to the second embodiment.

【図6】従来のJFETの製造工程の断面模式図であ
る。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a conventional JFET manufacturing process.

【図7】上記従来のJFETの製造工程の不純物プロフ
ァイルの概要を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an outline of an impurity profile in a manufacturing process of the conventional JFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21,21a,31 p+ 型シリコン基板 12,12a p型シリコン・エピタキシャル層 13,13a,23,23a n型シリコン・エピタ
キシャル層 14,24 p型ガード・リング拡散領域 15,25,35 絶縁膜 16,26,36 p+ 型ゲート拡散領域 17A,27A,37A n+ 型ソース拡散領域 17B,27B,37B n+ 型ドレイン拡散領域 18A,18B,28A,28B,38A,38B
金属配線 29,29a p型拡散層 32,32aa,32ab p型シリコン層 33,33a n型拡散領域
11, 21, 21a, 31 p + type silicon substrate 12, 12a p-type silicon epitaxial layer 13, 13a, 23, 23a n-type silicon epitaxial layer 14, 24 p-type guard ring diffusion region 15, 25, 35 Insulation Films 16, 26, 36 p + -type gate diffusion regions 17A, 27A, 37A n + -type source diffusion regions 17B, 27B, 37B n + -type drain diffusion regions 18A, 18B, 28A, 28B, 38A, 38B
Metal wiring 29, 29a p-type diffusion layer 32, 32aa, 32ab p-type silicon layer 33, 33an n-type diffusion region

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1の不純物濃度を有する一導電型のシ
リコン基板の表面上に、該第1の不純物濃度より低い第
2の不純物濃度を有する一導電型の第1のシリコン・エ
ピタキシャル層を形成する工程と、 前記第1のシリコン・エピタキシャル層の表面上に、前
記第2の不純物濃度より低い第3の不純物濃度を有する
逆導電型の第2のシリコン・エピタキシャル層を、低温
エピタキシャル成長法により形成する工程と、 前記第2のシリコン・エピタキシャル層の表面の素子形
成領域を除いた領域に、前記第1のシリコン・エピタキ
シャル層に接続される一導電型のガード・リング拡散領
域を形成する工程と、 前記素子形成領域の所定の領域に、前記第1のシリコン
・エピタキシャル層の表面と所要の間隔を有し,前記ガ
ード・リング拡散領域に接続される一導電型のゲート拡
散領域を形成する工程と、 前記素子形成領域の前記ゲート拡散領域を除いた所定の
領域に、逆導電型のソース拡散領域およびドレイン拡散
領域を形成する工程とを有することを特徴とする接合型
電界効果トランジスタの製造方法。
A first conductivity type silicon epitaxial layer having a second impurity concentration lower than the first impurity concentration on a surface of a one conductivity type silicon substrate having a first impurity concentration; Forming a second conductivity type second silicon epitaxial layer having a third impurity concentration lower than the second impurity concentration on the surface of the first silicon epitaxial layer by a low-temperature epitaxial growth method. Forming a one-conductivity type guard ring diffusion region connected to the first silicon epitaxial layer in a region excluding an element formation region on the surface of the second silicon epitaxial layer. A predetermined region of the element formation region has a required distance from the surface of the first silicon epitaxial layer, and the guard ring diffusion region has Forming a one conductivity type gate diffusion region to be connected; and forming a reverse conductivity type source diffusion region and a drain diffusion region in a predetermined region excluding the gate diffusion region in the element formation region. A method for manufacturing a junction type field effect transistor, comprising:
【請求項2】 第1の不純物濃度を有する一導電型のシ
リコン基板の表面に、該第1の不純物濃度より低い第2
の不純物濃度を有する一導電型拡散層を、逆導電型不純
物の導入により形成する工程と、 前記一導電型拡散層の表面上に、前記第2の不純物濃度
より低い第3の不純物濃度を有する逆導電型のシリコン
・エピタキシャル層を、低温エピタキシャル成長法によ
り形成する工程と、 前記シリコン・エピタキシャル層の表面の素子形成領域
を除いた領域に、前記一導電型拡散層に接続される一導
電型のガード・リング拡散領域を形成する工程と、 前記素子形成領域の所定の領域に、前記一導電型拡散層
の表面と所要の間隔を有し,前記ガード・リング拡散領
域に接続される一導電型のゲート拡散領域を形成する工
程と、 前記素子形成領域の前記ゲート拡散領域を除いた所定の
領域に、逆導電型のソース拡散領域およびドレイン拡散
領域を形成する工程とを有することを特徴とする接合型
電界効果トランジスタの製造方法。
2. A method according to claim 1, wherein the first conductivity type silicon substrate having a first impurity concentration has a second conductivity lower than the first impurity concentration.
Forming a one-conductivity-type diffused layer having an impurity concentration of: by introducing an opposite-conductivity-type impurity; and having a third impurity concentration lower than the second impurity concentration on a surface of the one-conductivity-type diffusion layer. Forming a silicon epitaxial layer of the opposite conductivity type by a low-temperature epitaxial growth method; and, in a region excluding an element forming region on the surface of the silicon epitaxial layer, a one conductivity type connected to the one conductivity type diffusion layer. A step of forming a guard ring diffusion region; and a step of forming a guard ring diffusion region in a predetermined region of the element formation region, having a required distance from the surface of the one conductivity type diffusion layer and being connected to the guard ring diffusion region. Forming a gate diffusion region, and forming a source diffusion region and a drain diffusion region of a reverse conductivity type in a predetermined region of the element formation region excluding the gate diffusion region. And a method of manufacturing a junction field-effect transistor.
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