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JP3064341B2 - Semiconductor element - Google Patents
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JP3064341B2 - Semiconductor element - Google Patents

Semiconductor element

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JP3064341B2
JP3064341B2 JP2183914A JP18391490A JP3064341B2 JP 3064341 B2 JP3064341 B2 JP 3064341B2 JP 2183914 A JP2183914 A JP 2183914A JP 18391490 A JP18391490 A JP 18391490A JP 3064341 B2 JP3064341 B2 JP 3064341B2
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gate
type
insulating film
semiconductor
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佐藤  賢一
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体素子、特に接合形電界効果トランジス
タに関し、たとえば、低入力容量の接合形電界効果トラ
ンジスタに適用して有効な技術に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, particularly to a junction field effect transistor, and more particularly to a technique effective when applied to a low input capacitance junction field effect transistor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体素子の一つとして、接合形電界効果トランジス
タ(JFET)が知られている。JFETに関しては、たとえ
ば、日本放送出版協会発行「トランジスタ教室」、昭和
44年12月1日発行、P106〜P114に記載されている。
As one of semiconductor devices, a junction field effect transistor (JFET) is known. Regarding JFET, for example, "Transistor Classroom" published by Japan Broadcasting Publishing Association, Showa
It is described on pages 106 to 114 issued on December 1, 1944.

また、特願昭55−182008号には、バーゲート構造の接
合形電界効果トランジスタが開示されている。このバー
ゲート構造のJFETは、第10図に示されるように、たとえ
ばシリコンからなるp+形基板1の主面に設けられ、かつ
周囲をp+形アイソレーション領域2で囲まれたエピタキ
シャル層からなるn形アイランド3に形成される。この
n形アイランド3は、第11図に示されるように短形とな
っている。そして、このn形アイランド3を3分割する
ように2本の棒状のゲート(G)領域4がn形アイラン
ド3の表層部に設けられている。このゲート領域4は、
第10図に示されるように、n形アイランド3の表層部に
不純物を打ち込んで形成したp+形層によって構成されて
いるとともに、その両端は、第11図に示されるように、
n形アイランド3から外れてp+形アイソレーション領域
2に達している。これにより、ゲート領域4はp+形基板
1と電気的に接続されることになる。また、前記2本の
ゲート領域4の間(内側)には、ドレイン(D)領域5
が設けられているとともに、それぞれのゲート領域4の
外側にはソース(S)領域6が設けられている。これら
ドレイン領域5およびソース領域6は、第10図に示され
るように、前記n形アイランド3の表層部に不純物を打
ち込んで形成したn+形層によって形成される。
Japanese Patent Application No. 55-182008 discloses a junction field effect transistor having a bar gate structure. As shown in FIG. 10, the JFET having the bar gate structure is formed of an epitaxial layer provided on the main surface of a p + type substrate 1 made of, for example, silicon and surrounded by ap + type isolation region 2. The n-type island 3 is formed. The n-type island 3 is short as shown in FIG. Then, two rod-shaped gate (G) regions 4 are provided on the surface layer of the n-type island 3 so as to divide the n-type island 3 into three. This gate region 4
As shown in FIG. 10, the surface layer of the n-type island 3 is constituted by a p + -type layer formed by implanting impurities into the surface, and both ends thereof are formed as shown in FIG.
Deviating from the n-type island 3 and reaching the p + -type isolation region 2. As a result, the gate region 4 is electrically connected to the p + type substrate 1. A drain (D) region 5 is provided between (inside) the two gate regions 4.
Are provided, and a source (S) region 6 is provided outside each gate region 4. As shown in FIG. 10, the drain region 5 and the source region 6 are formed by an n + -type layer formed by implanting impurities into the surface of the n-type island 3.

一方、前記ドレイン領域5上にはドレイン電極7が、
ソース領域6上にはソース電極8が設けられるととも
に、前記p+形基板1の表面には図示しないゲート電極が
設けられている。なお、図中10,11は絶縁膜(酸化膜)
である。
On the other hand, a drain electrode 7 is provided on the drain region 5.
A source electrode 8 is provided on the source region 6, and a gate electrode (not shown) is provided on the surface of the p + type substrate 1. In the figure, 10 and 11 are insulating films (oxide films)
It is.

なお、接合形電界効果トランジスタに関する技術は特
開昭55−74183号公報、特開昭58−215075号公報、特開
昭60−25273号公報、及び特開昭61−101082号公報にも
開示されている。
The technology relating to the junction type field effect transistor is also disclosed in JP-A-55-74183, JP-A-58-215075, JP-A-60-25273, and JP-A-61-101082. ing.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ビデオカメラのプリアンプにはJFETが使用されてい
る。ビデオカメラのプリアンプ用JFETは、ビデオカメラ
プリアンプ用セットの雑音低減のため、低入力容量でか
つ高相互コンダクタンスの特性が要求されている。JFET
の性能指数〔相互コンダクタンス(gm)/入力容量(C
iss)〕を向上させるには、ゲート長(Lg)の短縮が一
番有効な手段である。
JFET is used for the preamplifier of the video camera. JFETs for video camera preamplifiers are required to have low input capacitance and high transconductance characteristics in order to reduce noise in video camera preamplifier sets. JFET
Figure of merit [mutual conductance (g m ) / input capacitance (C
iss )]], the most effective means is to shorten the gate length (L g ).

一方、JFETは前記のように、上部のゲート領域4はp+
形アイソレーション領域2を介してp+形基板1に電気的
に接続されている。前記ゲート領域4は、ホトエッチン
グによる絶縁膜の選択的除去および絶縁膜が除去されて
露出した半導体表面への不純物の拡散処理によって形成
される。しかし、従来の構造では、ゲート長Lgを細くし
ていくと、たとえばゲート長Lgが2μm位からゲートの
端部分の形成にばらつきが生じ、ゲート領域4の端がp+
形アイソレーション領域2に達しない不良が発生すると
いうことが本発明者によってあきらかにされた。すなわ
ち、従来のJFETは、p+形基板1の主面に設けられたエピ
タキシャル層表面に厚い絶縁膜を部分的に形成した後、
この厚い絶縁膜をマスクとしてp+形アイソレーション領
域2を形成してn形アイランド3を形成する。そして、
ゲート領域4の形成にあっては、前記p+形基板1の主面
側に再度絶縁膜を形成した後、ホトレジストを塗布し、
このホトレジスト層を所望パターンに感光させかつ現像
してエッチング用マスクを形成し、このエッチング用マ
スクをマスクとして絶縁膜を選択的に除去する。ところ
で、前記絶縁膜はアイソレーション形成時の絶縁膜が残
留していることから、略アイランドの周囲に沿う部分に
は段差13が発生することになる。このような段差13があ
る絶縁膜上のホトレジスト層は、前記段差部分では厚く
なり、ゲート長Lgが2.0μm以下となると、解像不良
を引き起こしてしまい、ゲートの端に対応する部分での
エッチングができなくなることもある。また、露光時間
を長くすると、露光過多によってゲート長が設計値と異
なって太くなってしまう。
On the other hand, as described above, the JFET has an upper gate region 4 of p +
It is electrically connected to the p + type substrate 1 via the type isolation region 2. The gate region 4 is formed by selectively removing the insulating film by photoetching and diffusing impurities into the semiconductor surface exposed by removing the insulating film. However, in the conventional structure, when the gate length L g is reduced, for example, the gate length L g varies from about 2 μm to the formation of the end portion of the gate, and the end of the gate region 4 becomes p +
The present inventor has clarified that a defect that does not reach the isolation region 2 occurs. That is, in the conventional JFET, after a thick insulating film is partially formed on the surface of the epitaxial layer provided on the main surface of the p + type substrate 1,
Using this thick insulating film as a mask, ap + -type isolation region 2 is formed to form an n-type island 3. And
In forming the gate region 4, after forming an insulating film again on the main surface side of the p + type substrate 1, a photoresist is applied,
The photoresist layer is exposed to a desired pattern and developed to form an etching mask, and the insulating film is selectively removed using the etching mask as a mask. By the way, since the insulating film remains at the time of isolation formation, a step 13 is generated at a portion substantially along the periphery of the island. Photoresist layer on the insulating film which has such a step 13 is becomes thicker at the step portion, the gate length L g is 2.0μm or less, will cause poor resolution, in the portion corresponding to the edge of the gate Etching may not be possible. In addition, if the exposure time is lengthened, the gate length becomes thicker than the designed value due to excessive exposure.

本発明の目的は、半導体基板の主面側に段差が存在す
る構造のJFETにあっても、ゲート長の微細化が達成でき
る接合形電界効果トランジスタを有する半導体素子を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a junction field-effect transistor that can achieve miniaturization of a gate length even in a JFET having a structure in which a step exists on the main surface side of a semiconductor substrate.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴
は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになる
であろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
The outline of a representative invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、本発明のJFETには、半導体基板の表層部に
不純物拡散によって形成されるゲート領域にあっては、
半導体基板の主面側に設けられた絶縁膜の段差部分に対
応するゲート端部分のゲート長が他のゲート部分に比較
して長くなっている。
That is, in the JFET of the present invention, in the gate region formed by impurity diffusion in the surface layer portion of the semiconductor substrate,
The gate length of the gate end portion corresponding to the step portion of the insulating film provided on the main surface side of the semiconductor substrate is longer than other gate portions.

このゲートは、例えば半導体基板の表層部に設けられ
たエピタキシャル層からなるアイランドに形成されると
ともに、その両端をアイランドから外れてアイランドを
取り囲む半導体基板と同じ導電型のアイソレーション領
域内に延在させて当該半導体基板と電気的に接続し、且
つ当該アイランドの周囲に対応する領域を含む部分にお
いてゲート長を他の部分に比較して長くなるように形成
するとよい。また、上記アイランドの表面に設ける絶縁
膜の周囲の段差は、上記ゲートのゲート長が他の部分に
比較して長くなっている領域から外れることなく重ねて
形成するとよい。
This gate is formed, for example, on an island made of an epitaxial layer provided on the surface layer of the semiconductor substrate, and extends both ends of the island into the isolation region of the same conductivity type as the semiconductor substrate surrounding the island. In this case, the gate may be formed so as to be electrically connected to the semiconductor substrate and to have a longer gate length at a portion including a region corresponding to the periphery of the island than at other portions. In addition, the step around the insulating film provided on the surface of the island may be formed so as to overlap without deviating from a region where the gate length of the gate is longer than other portions.

〔作用〕[Action]

上記のように、本発明のJFETは、ゲート長が1μm以
下と短くなっていることから、性能指数が向上する。ま
た、このJFETはゲート長が短くなっているが、絶縁膜の
段差部分に対応するゲートの端部分はゲート長が長い構
造となっていることから、JFETの製造におけるゲート領
域形成時、前記絶縁膜の段差部分に対応する部分のホト
レジスト層が厚くなるようなことがあっても、露光・現
象が確実に行われることから、ゲート領域形成のための
エッチングパターンは確実に形成されるため、ゲートの
端部分が同じ導電型となるアイソレーション領域に電気
的に接続されないような不良は発生しなくなり、歩留り
も向上する。
As described above, since the gate length of the JFET of the present invention is as short as 1 μm or less, the figure of merit is improved. Although the gate length of this JFET is short, the end of the gate corresponding to the step portion of the insulating film has a long gate length. Even if the photoresist layer at the portion corresponding to the step portion of the film becomes thicker, since the exposure and phenomenon are performed reliably, the etching pattern for forming the gate region is reliably formed, so the gate Such that the end portions are not electrically connected to the isolation region having the same conductivity type does not occur, and the yield is improved.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例によるJFETを構成する半導
体素子の要部を示す平面図、第2図は第1図のII−II線
に沿う断面図、第3図は第1図のIII−III線に沿う断面
図、第4図〜第9図は本発明によるJFETの製造各工程に
おける図であって、第4図は半導体基板の一部を示す断
面図、第5図はn形アイランドおよびゲート形成用のエ
ッチングが形成された半導体基板の断面図、第6図は同
じくゲート形成用のエッチングパターンを示す一部の平
面図、第7図はゲート領域が設けられた半導体基板の断
面図、第8図はソース領域およびドレイン領域が形成さ
れた半導体基板の断面図、第9図はソース電極およびド
レイン電極が形成された半導体基板の断面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a main part of a semiconductor device constituting a JFET according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. FIGS. 4 to 9 are cross-sectional views taken along the line III-III. FIGS. 4 to 9 are views showing steps of manufacturing the JFET according to the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the semiconductor substrate. FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate on which a shaped island and an etching for forming a gate are formed, FIG. 6 is a partial plan view showing an etching pattern for forming a gate, and FIG. FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor substrate on which a source region and a drain region are formed, and FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor substrate on which a source electrode and a drain electrode are formed.

本発明による半導体素子、すなわち接合形電界効果ト
ランジスタ(JFET)を有する半導体素子は、第1図およ
び第2図に示されるように、略矩形体となっている。JF
ETは、第2図に示されるように、p+形(第1導電型)の
シリコンからなるp+形基板1と、このp+形基板1の主面
に設けられたn形(第2導電型)のエピタキシャル層12
を利用して形成されている。この例では、p+形基板1自
体をまたはエピタキシャル層12をも含めて半導体基体と
称す。この半導体素子の周囲はp+形アイソレーション領
域2となり、その底はp+形基板1に到達している。した
がって、前記p+形アイソレーション領域2に囲まれた領
域は、p+形アイソレーション領域2やp+形基板1とは逆
導電型となるn形アイランド3を構成することになる。
このn形アイランド3は、第1図において一点鎖線によ
る矩形枠の内側に沿って延在する二点鎖線による枠によ
って囲まれた領域である。なお、第1図では表面のパッ
シベーション膜は省略してある。
A semiconductor device according to the present invention, that is, a semiconductor device having a junction field effect transistor (JFET), has a substantially rectangular shape as shown in FIG. 1 and FIG. JF
As shown in FIG. 2, the ET includes a p + type substrate 1 made of p + type (first conductivity type) silicon and an n type (second type) provided on the main surface of the p + type substrate 1. Conductive type) epitaxial layer 12
It is formed by utilizing. In this example, the p + -type substrate 1 itself or the semiconductor substrate including the epitaxial layer 12 is referred to as a semiconductor substrate. The periphery of this semiconductor element is a p + -type isolation region 2, the bottom of which reaches the p + -type substrate 1. Therefore, a region in which the surrounded by the p + -type isolation region 2 constitutes the n-type island 3 to be opposite conductivity type to the p + -type isolation region 2 and the p + -type substrate 1.
The n-type island 3 is a region surrounded by a frame indicated by a two-dot chain line extending along the inside of a rectangular frame indicated by a chain line in FIG. In FIG. 1, the passivation film on the surface is omitted.

一方、前記n形アイランド3の表層部には、第1図に
示されるように、p+形領域からなる2本の棒状のゲート
(G)領域4が設けられているとともに、両ゲート領域
4の外側にはゲート領域4と平行にソース(S)領域6
が設けられ、さらに2本のゲート領域4の間には1本の
ドレイン(D)領域5が設けられている。前記ドレイン
領域5およびソース領域6はn+形領域からなるととも
に、n形アイランド3の周囲のp+形アイソレーション領
域2に到達することなく、n形アイランド3内に設けら
れているが、前記2本のゲート領域4の両端は、第3図
に示されるように、それぞれn形アイランド3から外れ
てp+形アイソレーション領域2に到達している。
On the other hand, as shown in FIG. 1, two rod-shaped gate (G) regions 4 composed of p + -type regions are provided in the surface layer portion of the n-type island 3, and both gate regions 4 are formed. Outside the source (S) region 6 parallel to the gate region 4.
Are provided, and one drain (D) region 5 is provided between the two gate regions 4. The drain region 5 and the source region 6 are composed of n + -type regions, and are provided in the n-type island 3 without reaching the p + -type isolation region 2 around the n-type island 3. As shown in FIG. 3, both ends of the two gate regions 4 are separated from the n-type island 3 and reach the p + -type isolation region 2.

また、これが本発明の特徴の一つであるが、前記ゲー
ト領域(ゲート)4の端部分、すなわち、n形アイラン
ド3の境およびこのn形アイランド3の境に沿って延在
する第1図に一点鎖線で示される段差13に交差する一定
の長さ域では、ゲート長Lgは長くなっている。この例で
は、ドレイン領域5とソース領域6間に延在するゲート
領域4のゲート長Lgは、性能指数の向上のために、たと
えば1μm以下とするが、ゲート長が長い領域、すなわ
ち、長ゲート部14のゲート長は、ホトリソグラフィにお
けるホトレジスト層の厚さのばらつきに対しても、ゲー
ト領域形成のためのパターニングが確実となる長さが選
ばれ、たとえば、3〜4μmとなっている。
This is one of the features of the present invention. FIG. 1 shows an end portion of the gate region (gate) 4, that is, the boundary between the n-type islands 3 and the boundary between the n-type islands 3. In a certain length region intersecting the step 13 shown by a dashed line, the gate length Lg is longer. In this example, the gate length L g of the gate region 4 extending between the drain region 5 and the source region 6, in order to improve the performance index, for example, a 1μm or less, a region where a gate length is longer, that is, the length The gate length of the gate portion 14 is selected such that the patterning for forming the gate region is ensured even with respect to the variation in the thickness of the photoresist layer in the photolithography, and is, for example, 3 to 4 μm.

他方、前記p+形基板1の主面側、厳密に言うならば、
エピタキシャル層12の表面には絶縁膜15が設けられてい
る。この絶縁膜15は前記n形アイランド3に対応する部
分は厚くなるとともに、p+形アイソレーション領域2に
対応する部分は薄くなり、その境界は4000Å前後の段差
13となっている。また、前記ゲート領域4の表面にも薄
い絶縁膜が延在している。この絶縁膜15が各部でその厚
さが異なるのは、製造工程において数度の絶縁膜が形成
されることによる。また、前記絶縁膜15は部分的に除去
されるとともに、この除去によって露出したドレイン領
域5およびソース領域6上には、アルミニウムからなる
ドレイン電極7およびソース電極8が設けられている。
これらドレイン電極7およびソース電極8は、第1図に
示されるように、p+形アイソレーション領域2上にまで
延在し、かつp+形アイソレーション領域2上では円形の
ボンディングパッド20,21を構成している。また、この
半導体素子の前記ボンディングパッド20,21を除く表面
は絶縁膜からなるパッシベーション膜22で被われてい
る。また、半導体素子の裏面、すなわちp+形基板1の表
面には、Au系電極からなるゲート電極23が設けられてい
る。
On the other hand, the principal surface side of the p + type substrate 1, to be exact,
On the surface of the epitaxial layer 12, an insulating film 15 is provided. The insulating film 15 is thicker at the portion corresponding to the n-type island 3 and thinner at the portion corresponding to the p + -type isolation region 2, and has a boundary of about 4000 °.
It is 13. Also, a thin insulating film extends on the surface of the gate region 4. The reason that the thickness of the insulating film 15 differs in each part is that several degrees of the insulating film are formed in the manufacturing process. The insulating film 15 is partially removed, and a drain electrode 7 and a source electrode 8 made of aluminum are provided on the drain region 5 and the source region 6 exposed by the removal.
These drain electrodes 7 and the source electrode 8, as shown in Figure 1, extend to over the p + -type isolation region 2, and a circular bonding pad 20 and 21 on the p + -type isolation region 2 Is composed. The surface of the semiconductor element other than the bonding pads 20 and 21 is covered with a passivation film 22 made of an insulating film. On the back surface of the semiconductor element, that is, on the surface of the p + type substrate 1, a gate electrode 23 made of an Au-based electrode is provided.

つぎに、第4図〜第9図を参照しながらJFETを有する
半導体素子の製造方法について説明する。なお、説明上
単一の半導体素子部分のみを示す。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device having a JFET will be described with reference to FIGS. Note that only a single semiconductor element portion is shown for explanation.

最初に、第4図に示されるように、厚さ360μm程度
のp+形(第1導電型)のシリコンからなるp+形基板1が
用意される。このp+形基板1はその比抵抗が0.01Ω−cm
となるとともに、その主面(上面)には、1〜4μm程
度の厚さのエピタキシャル層12が形成される。エピタキ
シャル層12は不純物濃度が2×1016cm-3程度のn形層と
なっている。そこで、前記半導体基体の主面側、厳密に
はエピタキシャル層12の表面側に表面酸化およびホトリ
ソグラフィ技術によって部分的に絶縁膜15aを形成す
る。この絶縁膜15aはSiO2膜からなるとともに、6000Å
程度の厚さとなっている。
First, as shown in FIG. 4, ap + type substrate 1 made of p + type (first conductivity type) silicon having a thickness of about 360 μm is prepared. This p + type substrate 1 has a specific resistance of 0.01 Ω-cm
At the same time, an epitaxial layer 12 having a thickness of about 1 to 4 μm is formed on the main surface (upper surface). The epitaxial layer 12 is an n-type layer having an impurity concentration of about 2 × 10 16 cm −3 . Therefore, the insulating film 15a is partially formed on the main surface side of the semiconductor substrate, strictly speaking, on the surface side of the epitaxial layer 12 by surface oxidation and photolithography. This insulating film 15a is made of a SiO 2 film and has a thickness of 6000 mm.
It is about the thickness.

つぎに、第5図に示されるように、不純物としてボロ
ン(B)を高濃度に打込み、前記p+形基板1に達するp+
形のアイソレーション領域2を形成する。この結果、第
5図に示されるように、矩形状のn形アイランド3が形
成される。前記p+形アイソレーション領域2は不純物濃
度が1018cm-3となる。その後、第5図で示すように、p+
形基板1の主面側に酸化膜を形成して、p+形アイソレー
ション領域2の表面をも2000Å程度の絶縁膜15bで被
う。さらに、常用のホトエッチング技術によって前記絶
縁膜15a,15bを選択的に除去し、第6図にも示すように
不純物打込用の孔25を開ける。すなわち、第5図に示さ
れるように、p+形基板1の主面側にホトレジストを塗布
してホトレジスト26を形成し、このホトレジスト26を所
望のパターンに感光(露光)させかつ現像を行う。ま
た、現像後のホトレジスト26をエッチング用マスクとし
て絶縁膜15を選択的にエッチングして、前記孔25を形成
する。そして、このような孔25、換言するならばゲート
用孔パターン25は、前記n形アイランド3を横切るよう
に平行に2本設けられる。
Next, as shown in FIG. 5, implantation of boron (B) a high concentration as an impurity, reaching the p + -type substrate 1 p +
A shaped isolation region 2 is formed. As a result, a rectangular n-type island 3 is formed as shown in FIG. The p + -type isolation region 2 has an impurity concentration of 10 18 cm −3 . Thereafter, as shown in FIG. 5, p +
An oxide film is formed on the main surface side of the substrate 1, and the surface of the p + -type isolation region 2 is also covered with an insulating film 15b of about 2000 °. Further, the insulating films 15a and 15b are selectively removed by a conventional photoetching technique, and holes 25 for implanting impurities are formed as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 5, a photoresist is applied to the main surface of the p + -type substrate 1 to form a photoresist 26, and the photoresist 26 is exposed (exposed) to a desired pattern and developed. The insulating film 15 is selectively etched using the photoresist 26 after development as an etching mask to form the holes 25. Two such holes 25, in other words, gate hole patterns 25 are provided in parallel so as to cross the n-type island 3.

第6図において、この2本のゲート用孔パターン25間
に示される二点鎖線で示される領域は後工程で形成され
るドレイン領域5であり、ゲート用孔パターン25の外側
にそれぞれ描かれている二点鎖線で示される領域は、前
記同様に後工程で形成されるソース領域6である。した
がって、前記ゲート用孔パターン25の幅員方向が略ゲー
ト長に対応するものであり、この例ではゲート用孔パタ
ーン25の幅Laは1μm弱程度となっている。また、JFET
は、ゲートをp+形基板1と電気的に接続する必要がある
ことから、ゲートはn形アイランド3を取り囲むp+形基
板1と同じ導電型となるp+形アイソレーション領域2に
その両端が重なるように形成されている。しかし、前記
ゲート用孔パターン25を同じ幅の状態でn形アイランド
3を外れてp+形アイソレーション領域2上に達するよう
にした場合、前記絶縁膜15における前記15aと前記15bと
の境の段差13は4000Å程度と大きいため、この段差13部
分のホトレジスト層26が厚くなって露光(感光)不足が
生じ、現像してもゲート用孔パターン25の端部分が正確
に形成されなくなる頻度が高くなる。すなわち、パター
ンが細すぎるため、感光不足、現像不足によって絶縁膜
15の底部分がエッチング除去されなくなり、p+形アイソ
レーション領域2の表面を露光させるゲート用孔パター
ン25が形成されなくなる。
In FIG. 6, a region indicated by a two-dot chain line between the two gate hole patterns 25 is a drain region 5 formed in a later step, and is drawn outside the gate hole pattern 25, respectively. The region indicated by the two-dot chain line is the source region 6 formed in a later step as described above. Therefore, the width direction of the gate hole pattern 25 is corresponds to approximately the gate length, the width L a gate hole pattern 25 in this example has a 1μm weak about. Also, JFET
Has its ends it is necessary to connect the gate p + -type substrate 1 and electrically, the gate to the p + -type isolation region 2 having the same conductivity type as p + -type substrate 1 surrounding the n-type island 3 Are formed to overlap. However, when the gate hole pattern 25 is separated from the n-type island 3 and reaches the p + -type isolation region 2 with the same width, the boundary between the 15a and 15b in the insulating film 15 is formed. Since the level difference 13 is as large as about 4000 °, the photoresist layer 26 at the level difference 13 becomes thicker, which causes insufficient exposure (photosensitivity), and the edge portion of the gate hole pattern 25 is often not accurately formed even when developed. Become. In other words, the pattern is too thin, and the insulation film
The bottom portion of 15 is not removed by etching, and the gate hole pattern 25 for exposing the surface of the p + -type isolation region 2 is not formed.

そこで、本発明にあっては、第6図に示されるよう
に、孔25の両端部分を幅広部27としてある。この幅広部
27は前記段差13を横切る領域、すなわち、前記ホトレジ
スト層26が厚くなる長さ域に亘って延在するように設け
られ、幅Lは前記幅Laよりも長くなり、たとえば、3〜
4μmとなっている。これによって、前記段差13近傍で
ホトレジスト層26が厚くなっても、露光,現像によって
形成されたゲート用孔パターン25の両端は確実にp+形ア
イソレーション領域2上に達し、所望領域のp+形アイソ
レーション領域2の表面も正確に露出するようになる。
Accordingly, in the present invention, as shown in FIG. This wide part
Region across said stepped 13 27, i.e., provided so as to extend over the length region the photoresist layer 26 becomes thicker, the width L becomes longer than the width L a, for example, 3
It is 4 μm. Thereby, even if the photoresist layer 26 becomes thick near the step 13, both ends of the gate hole pattern 25 formed by exposure and development surely reach the p + -type isolation region 2, and the p + The surface of the isolation region 2 is also accurately exposed.

つぎに、前記ゲート用孔パターン25の底に厚さ1000Å
の厚さの絶縁膜(熱酸化膜)15Cを形成するとともに、
この絶縁膜15Cを通して不純物としてボロンを打ち込み
(打ち込みエネルギー40KeV)かつアニール処理(1000
℃)して深さが0.3μm程度、幅が1μmとなるp+形層
を形成する。このp+形層はゲート領域4となり、ゲート
長Lgは1μm程度となる。
Next, a thickness of 1000 mm is formed at the bottom of the gate hole pattern 25.
To form an insulating film (thermal oxide film) 15C with a thickness of
Boron is implanted as an impurity through the insulating film 15C (implantation energy 40 KeV) and an annealing treatment (1000
C) to form ap + -type layer having a depth of about 0.3 μm and a width of 1 μm. This p + -type layer becomes the gate region 4 and the gate length L g is about 1 μm.

つぎに、前記p+形基板1の主面側に厚さ5000Å程度の
PSG(リンシリケートガラス)膜28を選択的に形成しか
つこのPSG膜28をマスクとして前記15aを選択的にエッチ
ング除去し、その後、露出したn形アイランド3の表面
に不純物としてリンを打ち込みかつアニール処理してn+
形層を形成する。このn+形層が第6図に示されるよう
な、ドレイン領域5およびソース領域6となる。
Next, on the main surface side of the p + type substrate 1,
A PSG (phosphosilicate glass) film 28 is selectively formed, and the 15a is selectively removed by etching using the PSG film 28 as a mask. Then, phosphorus is implanted as an impurity into the exposed surface of the n-type island 3 and annealed. Processing n +
Form layer is formed. This n + -type layer becomes the drain region 5 and the source region 6 as shown in FIG.

つぎに、前記PSG膜28を除去した後、常用のホトリソ
グラフィによって、前記ドレイン領域5およびうソース
領域6上に1μm程度の厚さのアルミニウムからなるド
レイン電極7およびソース電極8を選択的に形成する。
ドレイン電極7およびソース電極8のパターンは第1図
に示されるような形状となり、それぞれ一部はn形アイ
ランド3上から食み出してp+形アイソレーション領域2
上に延在しかつその延在部分はボンディングパッド20,2
1とされる。
Next, after removing the PSG film 28, a drain electrode 7 and a source electrode 8 made of aluminum having a thickness of about 1 μm are selectively formed on the drain region 5 and the source region 6 by ordinary photolithography. I do.
Pattern of the drain electrode 7 and the source electrode 8 has a shape as shown in FIG. 1, a portion each protrude from the top n-type island 3 p + form isolation regions 2
Extending above and extending to the bonding pads 20,2
It is set to 1.

つぎに、前記ボンディングパッド20,21を除くp+形基
板1の主面側に数千Åの厚さの絶縁膜からなるパッシベ
ーション膜22を形成する。その後、前記p+形基板1の下
面を研磨して全体の厚さを略160μm程度にした後、p+
形基板1の表面(下面)にAu系金属からなるゲート電極
23を形成する。これにより、第2図に示されるような、
接合形電界効果トランジスタを有する半導体素子が製造
される。
Next, a passivation film 22 made of an insulating film having a thickness of several thousand Å is formed on the main surface side of the p + type substrate 1 excluding the bonding pads 20 and 21. Thereafter, the thickness of the entire polishing the lower surface of the p + -type substrate 1 was about approximately 160 .mu.m, p +
Gate electrode made of Au-based metal on the surface (lower surface) of the shaped substrate 1
Form 23. Thereby, as shown in FIG.
A semiconductor device having a junction field effect transistor is manufactured.

このような実施例によれば、つぎのような効果が得ら
れる。
According to such an embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本発明のJFETは、ゲート長を1μm以下と細くす
ることができるので、性能指数の向上を図ることができ
るという効果が得られる。
(1) Since the gate length of the JFET of the present invention can be reduced to 1 μm or less, the effect that the figure of merit can be improved can be obtained.

(2)本発明のJFETは、ゲート長を1μm以下と短くし
たが、アイソレーション領域に重なるゲート端部ではゲ
ート長は長くなる構造となっていることから、その製造
においてゲート端がアイソレーション領域に接触しなく
なるような不良は発生しなくなり、製品の信頼度が向上
するという効果が得られる。
(2) Although the gate length of the JFET of the present invention is reduced to 1 μm or less, the gate length is increased at the gate end overlapping the isolation region. Such a defect that the contact with the semiconductor device does not occur no longer occurs, and the effect of improving the reliability of the product is obtained.

(3)本発明のJFETは、ゲート長を1μm以下と短くし
たが、アイソレーション領域に重なるゲート端部ではゲ
ート長は長くなる構造となっていることから、その製造
においてゲート端がアイソレーション領域に接触しなく
なるような不良は発生しなくなり、製造歩留りが向上
し、製造コストが安価となるという効果が得られる。
(3) Although the gate length of the JFET of the present invention is reduced to 1 μm or less, the gate length is increased at the gate end overlapping the isolation region. Such a defect that the contact with the substrate is not caused no longer occurs, and the effect that the production yield is improved and the production cost is reduced is obtained.

(4)上記(1)〜(3)により、本発明によれば、低
雑音のJFETを安価に製造することができるという相乗効
果が得られる。
(4) According to (1) to (3), according to the present invention, a synergistic effect that a low-noise JFET can be manufactured at low cost is obtained.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the invention. Nor.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である接合形電界効果ト
ランジスタの製造技術に適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではない。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is applied to the manufacturing technique of the junction field effect transistor, which is the application field as the background, has been described, but the invention is not limited thereto.

本発明は少なくとも接合形電界効果トランジスタを組
み込んだIC等にも適用できる。
The present invention can be applied to an IC incorporating at least a junction field effect transistor.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本願において開示される発明にうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

本発明のJFETは、絶縁膜の段差部分に対応するゲート
の端部分を幅広構造とすることによって、アイソレーシ
ョン領域とゲートとの接続を確実にするとともに、ゲー
ト長を1μm以下と短くしているので、性能指数の高い
JFETを再現性良く製造することができる。
In the JFET of the present invention, the connection between the isolation region and the gate is ensured by making the end portion of the gate corresponding to the step portion of the insulating film a wide structure, and the gate length is reduced to 1 μm or less. So high figure of merit
JFET can be manufactured with good reproducibility.

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

第1図は本発明の一実施例によるJFETを構成する半導体
素子の要部を示す平面図、 第2図は第1図のII−II線に沿う断面図、 第3図は第1図のIII−III線に沿う断面図、 第4図は本発明によるJFETの製造に用いる半導体基板の
一部を示す断面図、 第5図は同じくn形アイランドおよびゲート形成用のエ
ッチングが形成された半導体基板の断面図、 第6図は同じくゲート形成用のエッチングパターンを示
す半導体基板の一部の平面図、 第7図は同じくゲート領域が設けられた半導体基板の断
面図、 第8図は同じくソース領域およびドレイン領域が形成さ
れた半導体基板の断面図、 第9図は同じくソース電極およびドレイン電極が形成さ
れた半導体基板の断面図、 第10図は従来のJFETが形成された半導体素子の要部を示
す断面図、 第11図は同じくゲートパターンを示す平面図である。 1……p+形基板、2……p+形アイソレーション領域、3
……n形アイランド、4……ゲート領域、5……ドレイ
ン領域、6……ソース領域、7……ドレイン電極、8…
…ソース電極、10,11……絶縁膜、12……エピタキシャ
ル層、13……段差、14……長ゲート部、15,15a,15b,15c
……絶縁膜、20,21……ボンディングパッド、22……パ
ッシベーション膜、23……ゲート電極、25……孔(ゲー
ト用パターン)、26……ホトレジスト層、27……幅広
部、28……PSG膜。
FIG. 1 is a plan view showing a main part of a semiconductor device constituting a JFET according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a line III-III, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of a semiconductor substrate used for manufacturing a JFET according to the present invention, and FIG. 5 is a semiconductor in which an n-type island and an etching for forming a gate are formed. FIG. 6 is a plan view of a part of the semiconductor substrate also showing an etching pattern for gate formation, FIG. 7 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate also provided with a gate region, and FIG. FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor substrate on which a source electrode and a drain electrode are formed, and FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor element on which a conventional JFET is formed. FIG. 11 is a cross-sectional view Is a plan view showing the door pattern. 1 ... p + type substrate, 2 ... p + type isolation region, 3
... n-type island, 4 ... gate region, 5 ... drain region, 6 ... source region, 7 ... drain electrode, 8 ...
... Source electrode, 10,11 ... Insulating film, 12 ... Epitaxial layer, 13 ... Step, 14 ... Long gate part, 15,15a, 15b, 15c
... insulating film, 20, 21 ... bonding pad, 22 ... passivation film, 23 ... gate electrode, 25 ... hole (pattern for gate), 26 ... photoresist layer, 27 ... wide part, 28 ... PSG membrane.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ソース領域およびドレイン領域を含む第1
導電型の第1領域と、該第1領域に形成された第2導電
型のゲート領域とを含み、上記第1領域の周囲に沿う部
分に絶縁膜の段差を有する電界効果トランジスタを有
し、 上記ゲート領域は、上記絶縁膜の段差を有する部分に対
応する部分のゲート長が他の部分のゲート長より長くな
るように形成されていることを特徴とする半導体素子。
A first region including a source region and a drain region;
A field effect transistor including a first region of a conductivity type and a gate region of a second conductivity type formed in the first region, and having a step of an insulating film in a portion along a periphery of the first region; A semiconductor device, wherein the gate region is formed such that a gate length of a portion corresponding to a portion having a step of the insulating film is longer than a gate length of another portion.
【請求項2】ソース領域およびドレイン領域を含む第1
導電型の第1半導体領域と、該ソース領域と該ドレイン
領域との間に形成された第2導電型のゲート領域とを有
する電界効果トランジスタが第2導電型の第2半導体領
域の表層部に形成され、 上記第1半導体領域と上記第2半導体領域との境界部分
に絶縁膜の段差が形成され、 上記ゲート領域は、上記第1半導体領域から上記第2半
導体領域に延在し、且つ該第1半導体領域において上記
絶縁膜の段差の部分に対応する端部の幅が他の部分の幅
より広くなるように形成されていることを特徴とする半
導体素子。
A first region including a source region and a drain region;
A field effect transistor having a first conductivity type semiconductor region and a second conductivity type gate region formed between the source region and the drain region is formed on a surface layer of the second conductivity type second semiconductor region. A step of an insulating film is formed at a boundary between the first semiconductor region and the second semiconductor region; the gate region extends from the first semiconductor region to the second semiconductor region; A semiconductor element, characterized in that a width of an end portion corresponding to a step portion of the insulating film in the first semiconductor region is wider than a width of another portion.
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