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JPS5855670B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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JPS5855670B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

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Publication number
JPS5855670B2
JPS5855670B2 JP3565876A JP3565876A JPS5855670B2 JP S5855670 B2 JPS5855670 B2 JP S5855670B2 JP 3565876 A JP3565876 A JP 3565876A JP 3565876 A JP3565876 A JP 3565876A JP S5855670 B2 JPS5855670 B2 JP S5855670B2
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JP
Japan
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layer
forming
conductivity type
thin layer
oxide film
Prior art date
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Expired
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JP3565876A
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Japanese (ja)
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JPS52119189A (en
Inventor
隆 松田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に縦型構造の
電界効果トランジスタに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a field effect transistor having a vertical structure.

通常のバイポーラ型の高周波大電力トランジスタはエミ
ッタをストライブ伏に多数形成し大電力化をはかつてい
るが、バイホーラ型トランジスタは熱暴走しやすく素子
の大電力化は困難である。
Conventional bipolar type high frequency, high power transistors have a large number of emitters arranged in striped form to achieve high power output, but bipolar type transistors are prone to thermal runaway, making it difficult to increase the power output of the device.

一方縦型構造の電界効果トランジスタは熱暴走はなく大
電力素子には適している。
On the other hand, field effect transistors with a vertical structure do not suffer from thermal runaway and are suitable for high-power devices.

従来縦型構造の電界効果トランジスタとしては第1図に
示す様な断面構造の埋め込みゲート構造のもの、または
第2図に示す様な断面構造のゲートを深く拡散しゲート
間をチャンネルとする拡散ゲート構造のものが製造され
ている。
Conventional field effect transistors with a vertical structure include a buried gate structure with a cross-sectional structure as shown in Figure 1, or a diffusion gate with a cross-sectional structure as shown in Figure 2 in which the gate is deeply diffused and a channel is formed between the gates. structures are manufactured.

第1図において、ゲート1は半導体基板2にメツシュ伏
に不純物を拡散したのちエビクキシャル戊長によって半
導体層3を形成して製造される。
In FIG. 1, a gate 1 is manufactured by diffusing impurities into a semiconductor substrate 2 in a mesh-like manner and then forming a semiconductor layer 3 by evixaxial elongation.

そし7て高周波化のためにゲート間隔を狭くしようとす
るとエビクキシャル成長時のオートド−ピンクおよび拡
散によってゲートは拡がってチャンネルを形成しなくな
るた狛にゲート間隔をあまり狭くすることはできない。
If an attempt is made to narrow the gate spacing in order to increase the frequency, the gates will expand due to autodoping and diffusion during evixaxial growth and will no longer form a channel, so the gate spacing cannot be made very narrow.

またゲート抵抗か太きいためにこの構造は低周波大電力
素子としては有用であるが高周波L)]には適していな
い。
Furthermore, since the gate resistance is large, this structure is useful as a low frequency high power device, but is not suitable for high frequency L).

一方第2図に示す拡散ゲート構造はゲート4を拡散で形
成するために接合容量が太きい。
On the other hand, the diffusion gate structure shown in FIG. 2 has a large junction capacitance because the gate 4 is formed by diffusion.

またゲート間の間隔が数1を程度であるために、ゲート
、ソース5間が短絡しないようにソース電極を取り出す
ことが難かしい。
Furthermore, since the distance between the gates is on the order of several 1, it is difficult to take out the source electrodes so as not to short-circuit between the gates and the sources 5.

しかしゲートに金属電極を這わせることができるために
前記埋め込みゲート方式(こ比べると高周波用には適し
ているが、素子の面積の大部分をゲート部分が占めるた
めにこの構造はやはり高周波用大電力素子には適しない
However, because metal electrodes can be placed on the gate, this structure is more suitable for high-frequency applications than the buried gate method. Not suitable for power devices.

本発明は上記従来の縦型電界効果トランジスタの欠点を
改良し高周波大電力化を可能にする自己整合方式による
縦型電界効果トランジス力の製造方法を提供することを
目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a vertical field effect transistor using a self-alignment method, which improves the drawbacks of the conventional vertical field effect transistor and enables high frequency and high power.

次に本発明を一実施例の半導体装置の製造方法につき図
面を参照して工程順に詳細に説明する。
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be explained in detail in the order of steps with reference to the drawings.

第3図において11は比抵抗が0.0150・鼾の(i
oo)p型シリコン基板、12は15Ω・αの比抵抗を
有する厚さ10 llのP型のエピタキシャル層である
In Figure 3, 11 has a specific resistance of 0.0150・snoring (i
oo) P-type silicon substrate, 12 is a P-type epitaxial layer with a thickness of 10 ll and having a resistivity of 15Ω·α.

次にエピタキシャル層上に多結晶シリコン層13をモノ
シランの熱分解により15μ形成した。
Next, a polycrystalline silicon layer 13 having a thickness of 15 μm was formed on the epitaxial layer by thermal decomposition of monosilane.

次にシリコン層13を熱酸化して1000人の層厚にシ
リコン酸化膜14を、さらに積層して1ooo人の層厚
のシリコン窒化膜15を順次形成した。
Next, the silicon layer 13 was thermally oxidized to form a silicon oxide film 14 with a thickness of 1,000 layers, and a silicon nitride film 15 with a thickness of 100 layers was further laminated.

(以降シリコン酸化膜を酸化膜、シリコン窒化膜を窒化
膜と称する)次に第4図に示せ如く周知の写真蝕刻技術
を用いてソース領域に対応する部分の窒化膜15をプラ
ズマエツチングおよび酸化膜をNI(、Fでエツチング
して除去する。
(Hereinafter, the silicon oxide film will be referred to as an oxide film, and the silicon nitride film will be referred to as a nitride film.) Next, as shown in FIG. is removed by etching with NI(,F).

このときストライブ伏のソース領域(第9図におけるS
)のパターンの方向を(111)面との接線方向(第9
図におけるL)に合わせた。
At this time, the striped source region (S in Fig. 9)
) pattern is tangential to the (111) plane (the 9th
Adjusted to L) in the figure.

次に窒化膜15および酸化膜14をマスクとしてポロン
を多結晶シリコン層に拡散し、不純物濃度が1.、5
X 1020個/ ccの拡散層16を形成した。
Next, using the nitride film 15 and the oxide film 14 as masks, poron is diffused into the polycrystalline silicon layer until the impurity concentration is 1. , 5
A diffusion layer 16 of 1020 pieces/cc was formed.

この際多結晶シリコン層の拡散係数は単結晶層に比して
早いためにエピタキシャル層12にはボロンはほとんど
拡散されない。
At this time, since the diffusion coefficient of the polycrystalline silicon layer is faster than that of the single crystal layer, almost no boron is diffused into the epitaxial layer 12.

次に窒化膜15および酸化膜14をマスクとして選択酸
化を行ない酸化膜17を1000℃にて4000人の膜
厚に形成した。
Next, selective oxidation was performed using the nitride film 15 and the oxide film 14 as masks, and an oxide film 17 was formed at 1000° C. to a thickness of 4000 μm.

次に窒化膜15および酸化膜14を除去し、次いで第1
0図に示す如<KOHの5N溶液中で多結晶シリコン層
をエツチングした。
Next, the nitride film 15 and the oxide film 14 are removed, and then the first
The polycrystalline silicon layer was etched in a 5N solution of KOH as shown in FIG.

この際拡散層はエツチング液に対してはほとんどエツチ
ングされない。
At this time, the diffusion layer is hardly etched by the etching solution.

また溝は逆台形法になる。Also, the grooves are inverted trapezoidal.

上記溶液中でエツチングを続はエピタキシャル層を2μ
エツチングして第5図に示す如くなる。
After etching in the above solution, the epitaxial layer was etched by 2 μm.
After etching, it becomes as shown in FIG.

なお、このとき側面は(100)面と547度の角度を
なす。
Note that at this time, the side surface makes an angle of 547 degrees with the (100) plane.

次に第6図に示す如く酸化膜11をマスクとしてリンを
5XIO”個/dイオン注入し、ゲート領域18を形成
した。
Next, as shown in FIG. 6, using the oxide film 11 as a mask, 5XIO''/d ions of phosphorus were implanted to form a gate region 18.

次に酸化膜を除去し、1ooo℃で基板の全面を酸化さ
せ膜厚2000人の新たな酸化膜を形成したCち、基板
に対して垂直方向よりArガスを用いたイオンエツチン
グにより酸化膜の水平部分を除去し、側面部にエツチン
グされない酸化膜19を残し、第7図に示す如くなる。
Next, the oxide film was removed and the entire surface of the substrate was oxidized at 100°C to form a new oxide film with a thickness of 2,000. The horizontal portions are removed, leaving an unetched oxide film 19 on the side surfaces, as shown in FIG.

次にアルミニウムを3000人、クロムを200λ、銅
を500λ順次電子ビーム蒸着してソース電極20、ゲ
ート電極21を形成した。
Next, a source electrode 20 and a gate electrode 21 were formed by sequential electron beam evaporation of 3000 λ of aluminum, 200 λ of chromium, and 500 λ of copper.

このときこれらの電極は逆台形構造のためにソースとゲ
ート部分に自己整合的にパターニングされる。
At this time, these electrodes are patterned in self-alignment with the source and gate portions to form an inverted trapezoidal structure.

銅はのちのめっきを容易にするために蒸着された。Copper was later deposited to facilitate plating.

ソースの島は相互に離れているために接続する必要があ
る。
The source islands are far apart and need to be connected.

このため次に印加電圧1.2vで金めつきを施した。For this reason, gold plating was then applied at an applied voltage of 1.2V.

ゲート層はソース層に比し接合電圧たけ開力r4圧が低
下するため、めっきはソース電極lこ対してのみ行なわ
れる。
Since the junction voltage development force r4 pressure of the gate layer is lower than that of the source layer, plating is performed only on the source electrode.

全層22の厚さは20μであり、ソース間の間隔0.8
μに比して充分大であるために、ソースは相互に接続さ
れる。
The thickness of the entire layer 22 is 20μ, and the spacing between the sources is 0.8
Since it is sufficiently large compared to μ, the sources are interconnected.

次に全体のソース領域に対応した面積のn+のシリコン
片23と22とを熱圧着により接着して第8図に示す如
くなる。
Next, n+ silicon pieces 23 and 22 having an area corresponding to the entire source region are bonded together by thermocompression bonding to form a structure as shown in FIG.

22とシリコン片23は素子の熱抵抗を下げるのに有効
であった。
22 and silicon piece 23 were effective in lowering the thermal resistance of the device.

次に基板にドレイン電極をつけ素子を形成した。Next, a drain electrode was attached to the substrate to form a device.

上記本発明の製造方法によれば、写真蝕刻用のマスクは
1枚でよいたぬにマスクの製造の際にピッチすれおよび
合わせずれを考慮する必要がなく、非常に高密度のパタ
ーンのマスクを使用することができ簡単に高周波大電力
素子を製造することができる顕著な利点がある。
According to the above manufacturing method of the present invention, only one mask is required for photoetching, and there is no need to consider pitch misalignment and misalignment when manufacturing the mask, and a mask with a very high density pattern can be produced. It has the distinct advantage that it can be used and easily fabricated into high-frequency, high-power devices.

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

第1図および第2図はいづれも従来の電界効果トランジ
スタを示す断面図、第3図から第8図までは本発明の一
実施例の製造方法を工程順に示すいづれも断面図、第9
図および第10図は本発明の詳細な説明するための図で
ある。 なお図中同一符号は同一または相当部分を夫々示すもの
とする。 11・・・・・・シリコン基板、13・・・・・・多結
晶シリコン層、14・・・・・・シリコン酸化膜、15
・・・・・・シリコン窒化膜、16・・・・・・拡散層
、18・・・・・・ゲート領域、17.19・・・・・
・シリコン酸化III、20・・・・・・ソース電極、
21・〜・・・・ゲート電極、23・・・・・・シリコ
ン片(共通電極板)。
1 and 2 are both cross-sectional views showing a conventional field effect transistor. FIGS.
Figures 1 and 10 are diagrams for explaining the present invention in detail. Note that the same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts, respectively. 11... Silicon substrate, 13... Polycrystalline silicon layer, 14... Silicon oxide film, 15
... Silicon nitride film, 16 ... Diffusion layer, 18 ... Gate region, 17.19 ...
・Silicon oxide III, 20...source electrode,
21...gate electrode, 23... silicon piece (common electrode plate).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1の導電型の半導体基体のl主面に多結晶半導体
層またはこの基体を陽極化成した半導体層を形成する工
程と、前記半導体層の表面に複数パターン伏の開孔を有
する第1の薄層を形成する工程と、前記薄層をマスクと
して開孔から前記半導体層を貫通する拡散を施して第1
導電型拡散層を形成する工程と、前記第1の薄層をマス
クとして第2の薄層を設けたのも第1の薄層を除去し半
導体層を超えるエツチングを施して第1導電型拡散層を
遊合伏に残す工程と、前記エツチングあとにイオン注入
によって第2導電型層を形成する工程と、前記第2薄層
を除去し全面に酸化膜・を形成じたのち第1導電型拡散
層と第2導電型層の上部の酸化膜にイオンエツチングを
施し露出面を形成する工程と、前記各露出面に蒸着によ
り金属電極を形成する工程と、前記各第1導電型拡散層
上面の金属電極に対して共通電極板を電気的に接続する
工程とを備えてなる半導体装置の製造方法。
1 a step of forming a polycrystalline semiconductor layer or a semiconductor layer obtained by anodizing this substrate on the main surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type; a step of forming a thin layer, and performing diffusion through the semiconductor layer through the opening using the thin layer as a mask;
The process of forming a conductive type diffusion layer and providing a second thin layer using the first thin layer as a mask involves removing the first thin layer and etching beyond the semiconductor layer to form a first conductive type diffusion layer. A step of forming a second conductivity type layer by ion implantation after the etching, and a step of forming a first conductivity type diffusion layer after removing the second thin layer and forming an oxide film on the entire surface. a step of performing ion etching on the oxide film on the top of the second conductivity type layer to form an exposed surface; a step of forming a metal electrode on each of the exposed surfaces by vapor deposition; and a step of forming a metal electrode on the top surface of each of the first conductivity type diffusion layers. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of electrically connecting a common electrode plate to an electrode.
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