DE4042163C2 - Verfahren zur Herstellung einer statischen Induktions-Halbleitervorrichtung mit Split-Gate-Struktur - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer statischen Induktions-Halbleitervorrichtung mit Split-Gate-StrukturInfo
- Publication number
- DE4042163C2 DE4042163C2 DE4042163A DE4042163A DE4042163C2 DE 4042163 C2 DE4042163 C2 DE 4042163C2 DE 4042163 A DE4042163 A DE 4042163A DE 4042163 A DE4042163 A DE 4042163A DE 4042163 C2 DE4042163 C2 DE 4042163C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gate
- groove
- region
- drain region
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 title claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 24
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/01—Manufacture or treatment
- H10D30/012—Manufacture or treatment of static induction transistors [SIT], e.g. permeable base transistors [PBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/01—Manufacture or treatment
- H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
- H10D30/025—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of vertical IGFETs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/202—FETs having static field-induced regions, e.g. static-induction transistors [SIT] or permeable base transistors [PBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/63—Vertical IGFETs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/63—Vertical IGFETs
- H10D30/635—Vertical IGFETs having no inversion channels, e.g. vertical accumulation channel FETs [ACCUFET] or normally-on vertical IGFETs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions
- H10D64/27—Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
- H10D64/311—Gate electrodes for field-effect devices
- H10D64/411—Gate electrodes for field-effect devices for FETs
- H10D64/511—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions
- H10D64/27—Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
- H10D64/311—Gate electrodes for field-effect devices
- H10D64/411—Gate electrodes for field-effect devices for FETs
- H10D64/511—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
- H10D64/517—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the conducting layers
- H10D64/519—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the conducting layers characterised by their top-view geometrical layouts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/05—Etch and refill
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
statischen Induktions-Halbleitervorrichtung mit
Split-Gate-Struktur. Eine statische Induktions-Halbleitervorrichtung
mit Split-Gate-Struktur, welche aus einem Treibergate
und einem Festpotentialgate besteht, ist aus der DE 29 10 566 A1
oder aus der JP 56-50564 A bekannt.
Es sind aus der DE 29 10 566 A1 elektrostatische Induktionstransistoren
mit isoliertem Gate herleitbar, bei denen konventionelle
Sperrschichtgates (junction gates) durch isolierte
Gates ersetzt sind, wie dies in Fig. 4 dargestellt
ist, die einen n--Drainbereich 1 umfassen, n⁺-Sourcebereich
2, Gateelektroden 3, Gateisolierfilme 4 und
Zwischenschichtisolierfilme 5. Der Ausdruck "isoliertes Gate"
bedeutet, daß eine Gateelektrode von einem Gateisolierfilm 4
und Zwischenschichtisolierfilmen 5 bedeckt ist. Der Drainbereich
1 ist ohmisch leitend mit einer Drainelektrode 11
verbunden. Der Drainbereich 1 und die Sourcebereiche 2 sind
von den Gateelektroden 3 jeweils durch die Gateisolierfilme
4 isoliert. Eine Sourceelektrode 22 ist ohmisch mit den Source
bereichen 2 verbunden und außerdem auf den Zwischenschicht
isolierfilmen 5 ausgebildet. Hier wird der Drainbereich zwischen den
beiden benachbarten isolierten Gates als "Kanal" in dem Auf
bau der Vorrichtung bezeichnet, und eine Entfernung zwischen
den beiden isolierten Gates, die mit H bezeichnet ist, wird
als "Kanalbereichsdicke" bezeichnet. Bei dem voranstehenden
Aufbau wird der Strom durch eine Verarmungsschicht abgeschnit
ten, die in der Nähe des isolierten Gates ausgebildet ist.
Allerdings besteht in dem Falle des isolierten Gates, im
Unterschied von dem Sperrschichtgate, eine Grenze für die Brei
te der Verarmungsschicht, die durch Ausbildung der
Inversionsschicht des Minoritätenträgers an der Grenzfläche zwischen dem Kanal und dem iso
lierten Gate ausgebildet wird. Daher gibt es eine Grenze
in bezug auf die Beziehung zwischen der Verunreinigungsatom
konzentration ND innerhalb des Kanalbereiches und der Dicke
H des Kanalbereiches, wie dies durch die folgende Formel aus
gedrückt ist:
wobei q die Elementarladung bezeichnet, ε die dielektrische
Konstante des Halbleiters des Drainbereiches, Φf den abso
luten Wert des Fermi-Potentials des Halbleiters, ausgedrückt
als
wobei k die Boltzmann-Konstante, T die absolute
Temperatur und Ni die spezifische Trägerkonzentration des
Drainbereich-Halbleiters bezeichnen.
Aus der voranstehenden Formel geht hervor, daß die Kanal
bereichsdicke H kleiner sein muß als die entwickelbare Verarmungs
breite eines der isolierten Gates. Wenn H größer wird als die
rechte Seite in der voranstehenden Formel, ist es unmöglich,
den Strom abzuschalten, selbst wenn eine hohe Spannung an das
Gate angelegt wird.
Beispielsweise beträgt im Falle eines Silizium-Halbleiters
die erforderliche Kanalbereichsdicke 4,8 µm oder weniger,
wenn die Verunreinigungsatomkonzentration des Drainbereiches
1×1014 cm-3 ist, und 1,7 µm oder weniger, wenn die Ver
unreinigungsatomkonzentration 1×10¹⁵ cm-3 beträgt. Wenn
in gewissem Maße eine höhere Verunreinigungsatomkonzentration
erforderlich ist, wie im Falle von Vorrichtungen mit niedri
ger Durchbruchspannung, so ist es daher praktisch unmöglich,
einen wie voranstehend beschriebenen Mikroaufbau auszubilden.
Zur Behebung der voranstehend beschriebenen "Begrenzung der
Kanalbereichsdicke" ist aus der JP 62-44698 B2 und aus der zugehörigen JP 55-85069 A
ein "Transistor mit iso
liertem Gate" bekannt, in welchem zusätzliche
Gates mit festem Potential in der Nähe von treibenden, U-
förmigen isolierten Gates vorgesehen sind, um jeweils die
verschiedenen Vorrichtungseigenschaften auf der Grundlage
des Potentials der Gates mit festem Potential zu steuern. Die Festpotential
gates sind von der Art der pn-Sperrschicht-Gates, Schottky-
Gates oder in der Art isolierter Gates anderer Arten.
Fig. 5(A) zeigt einen Vorrichtungsaufbau nach dem Stand der
Technik, bei welchem an der Sourceelektrode 22 befestig
ten Festpotentialgates 6 in Form von Sperrschicht-Gates
ausgebildet sind. Diese Vorrichtung weist einen n--Drain
bereich 1 auf, n⁺-Sourcebereiche 2, Gateelektroden 3, Gate
isolierfilme 4, Zwischenschichtisolierfilme 5, und p-dotierte
Festpotentialgates 6. Eine Drainelektrode 11 ist ohmisch mit dem
Drainbereich 1 verbunden. Der Drainbereich 1 und die Source
bereiche 2 sind von der Gateelektrode (3) durch die Gateisolierfilme 4 isoliert. Die
Sourceelektrode 22 ist elektrisch mit den p-dotierten Festpotential
gates 6 und den Sourcebereichen 2 verbunden. Bei diesem Vor
richtungsaufbau ist es möglich, wenn die Verunreinigungsatom
konzentration des p-dotierten Festpotentialgates 6 hoch ist, da die
eingebaute Verarmungsschicht hauptsächlich in dem n⁻-Drain
bereich 1 ausgebildet wird, den Kanalbereich (den Drain
bereich, der sandwichartig zwischen zwei unterschiedlichen
Gatearten angeordnet ist) elektrisch abzuschalten, abhängig
von der Verarmungsschicht, die von der Gateelektrode ausgebil
det wird, jenseits der durch die voranstehend angegebene For
mel definierten Begrenzung. Die Stromleitung zwischen dem
Drainbereich und dem Sourcebereich kann erhalten werden auf
der Grundlage der Inversionsschicht, die in der Nähe des
isolierten Gates ausgebildet wird.
Darüber hinaus zeigt
Fig. 5(B) eine weitere Vorrichtung, bei welchem jedes Festpotentialgate
mit einem Festpotentialgateanschluß 66 verbunden ist, um an diesen
ein negatives festes Potential anzulegen.
Die in den Fig. 5(A) und 5(B) gezeigten, voranstehend be
schriebenen Festpotentialgates 6 können allgemein ausgebildet werden
durch selektives Injizieren und Diffundieren von Verunreini
gungsionen des p-Typs zwischen die isolierten Gates hinein,
und zwar durch einen Photoprozeß, wie dies in Fig. 5(C) ge
zeigt ist. In Fig. 5(C) bezeichnet die Bezugsziffer 100 einen
Fotolack, und 600 bezeichnet einen Bereich, in welchen
Verunreinigungsatome des p-Typs als Ionen implantiert werden.
Darüber hinaus zeigt Fig. 5(D) eine weitere Vorrichtung, bei
welchem eine Nut in einem bestimmten Bereich zwischen den
beiden isolierten Gates durch einen Photoprozeß ausgebil
det ist, um Verunreinigungsatome des p-Typs in das Innere
der Nut hinein zu diffundieren. Weiterhin ist es ebenfalls
möglich, ein Metall in der Nut zu vergraben, um so einen
Schottky-Übergang zu dem n⁻ -Substrat 1
herzustellen.
Bei den voranstehend genannten Vorrichtungen nach dem Stand der
Technik existieren zwei nachstehend angegebene ernsthafte
Probleme: Das erste Problem betrifft die Streuung des Vor
richtungsschwellenwertes (der Einschaltspannung). Dies bedeu
tet, daß dann, wenn eine Photomaske zur Ausbildung der Festpotential
gates fehlangepaßt ist, der Schwellenwert des Kanalwertes
unterschiedlich wird zwischen den beiden Seiten des Festpotential
gates 6, und daher sind die Eigenschaften der Vorrichtung
nicht gleichmäßig.
Das zweite Problem betrifft die Mustermikrostruktur oder die
Feinstruktur zur Erhöhung der Stromkapazität der Vorrichtung.
Unter Berücksichtigung des ersten Problems ist es erforder
lich, die Kanalbereichsgröße auf einen großen Wert zu setzen,
etwa auf das 5- bis 10-fache der Maskenanpassungspräzision
der Photovorrichtung. Dies ist unverzichtbar, wenn die Steuer
gates durch einen Photoprozeß ausgebildet werden. Wenn bei
spielsweise eine solche Photovorrichtung verwendet wird, daß
die minimale ausbildbare Mustergröße 3 µm beträgt und die An
passungspräzision 0,5 µm beträgt, so ist die minimale Einheit
des Aufbaus der Vorrichtung etwa 6 bis 8 µm, und dies stellt
die Mustergrößenbegrenzung dar.
Wie voranstehend beschrieben wurde, existiert bei dem ersten
Aufbau nach dem Stand der Technik, wie er in Fig. 4
dargestellt ist, eine Begrenzung bezüglich der Kanal
dicke, innerhalb derer der Kanalbereich abgeschnitten werden
kann, so daß es schwierig gewesen ist, einen Aufbau nach die
sem ersten Stand der Technik bei Vorrichtungen mit niedriger
Durchbruchspannung einzusetzen, die eine hohe Verunreini
gungsatomkonzentration in dem Kanalbereich aufweisen.
Zwar ist es bei dem zweiten Aufbau nach dem Stand der Technik,
wie dieser in den Fig. 5(A), 5(B) und 5(D) gezeigt ist mög
lich, das sich bei dem Aufbau nach dem ersten Stand der Tech
nik ergebende Problem zu vermeiden, jedoch existiert hier im
mer noch eine Begrenzung bezüglich der Präzision des Photo
prozesses, und zwar dann, wenn es erforderlich ist, daß die
Mikrostruktur des Musters es gestattet, daß der Schwellenwert
gleichmäßig ist, oder wenn die gesamte Stromkapazität erhöht
werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem
statische Induktions-Halbleitervorrichtungen mit
Split-Gate-Struktur mit geringer Kanalbereichsdicke, geringer
Kennlinienstreuung, geringer Größe und damit hoher Chipstromdichte
hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale
gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch die Anwendung
des Schottky-Übergangs als Festpotentialgate und eines
T-förmigen isolierten Gates aus, das mit Hilfe einer neuen Ätztechnik
als ein Treibergate anstelle des herkömmlichen Gates
hergestellt wird.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann die
Kanaldicke H bis auf ungefähr 0,2 bis 2 µm herunter mit geringer Streuung
gesteuert werden, entsprechend dem Grad der isotropen
Seitenätzung des Substrats. Daher ist es möglich, den Kanal
in einem Substrat mit hoher Verunreinigungsatomkonzentration
auszubilden, wodurch eine Mikrostruktureinheit erhalten wird.
Weiter ist es möglich, wenn die Substrat-Verunreinigungsatom
konzentration niedrig ist, da der dünne Kanal nicht nachtei
lig ist, die Kanaldichte per Einheitsfläche basierend auf ei
nem Mikromuster zu vergrößern, und hierdurch die Stromkapazi
tät zu vergrößern.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend im einzelnen anhand der Zeichnungen
erläutert.
Es zeigen
Fig. 1(A) bis 1(H) Querschnittsansichten mit einer Darstel
lung des Herstellungsverfahrens für eine vertikale
MOS-Halbleitervorrichtung zur Erleichterung der
Erläuterung des Verfah
rens zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen
gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine teilweise Querschnittsansicht mit einer Dar
stellung nur des wesentlichen Abschnitts der ver
tikalen MOS-Halbleitervorrichtung, die in Fig. 1(H)
gezeigt ist;
Fig. 3(A) und 3(B) Energiebanddiagramme des "Kanal"-Bereichs
der vertikalen MOS-Halbleitervorrichtung entlang
der Linie A-A′ in Fig. 2, welche nur zur Erleich
terung der Erläuterung die Leitungsbandlinie zei
gen, wobei Fig. 3(A) den Aus-Zustand und Fig. 3(B)
den Ein-Zustand der Halbleitervorrichtung zeigen;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung ei
ner ersten Halbleitervorrichtung nach dem Stand
der Technik;
Fig. 5(A) eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung ei
ner zweiten Halbleitervorrichtung nach dem Stand
der Technik;
Fig. 5(B) eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung ei
ner ersten Abänderung der zweiten Halbleitervorrichtung
nach dem Stand der Technik;
Fig. 5(C) eine Querschnittsanschicht zum besseren Verständnis
des Verfahrens zur Ausbildung von Steuergates bei
der zweiten Halbleitervorrichtung nach dem Stand
der Technik;
Fig. 5(D) eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung ei
ner zweiten Abänderung der zweiten Halbleitervor
richtung nach dem Stand der Technik.
Fig. 1(A) bis 1(H) zeigen Querschnittsansichten mit einer
Darstellung des Verfahrens zur Herstellung einer vertikalen
MOS-Halbleitervorrichtung unter Verwendung von Akkumulations
schichten nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
Vor der Erläuterung des Herstellungsverfahrens
wird nachstehend der Aufbau und der prin
zipielle Betrieb einer Halbleitervorrichtung beschrieben, wel
che Akkumulationsschichten verwendet.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung des
wesentlichen Abschnitts einer Vorrichtung, die ein n⁻-Sili
ziumsubstrat aufweist.
In Fig. 2 weist die Vorrichtung einen n⁻-Drainbereich 1 auf,
eine Drainelektrode 11, einen n⁺-Sourcebereich 2, ein Metall
22, das über einen Schottky-Übergang mit dem Drainbereich 1 und ohmisch
als eine Sourceelektrode mit dem
Sourcebereich 2 verbunden ist, eine Gateelektrode 3, die aus
Metall oder p⁺-dotiertem Polysilizium gebildet ist,
einen Gateoxidfilm 4 und
einen Zwischenschichtisolierfilm 5.
Weiterhin wird der Bereich "Kanal" dieser Halbleitervorrich
tung genannt, der in sandwichartiger Anordnung zwischen dem
Gateoxidfilm 4 in dem Drainbereich 1 und dem Schottky-
Übergang angeordnet ist. Weiterhin ist die Entfer
nung H, die als "Kanaldicke" bezeichnet wird, zwischen der
isolierten Gateelektrode 3 und dem Schottky-Übergang
kürzer als die Verarmungsschichtdicke.
Diese Vorrichtung wird gespeist durch Erden der Sourceelek
trode 22 und durch Anlegen einer positiven Spannung an die
Drainelektrode 11. Wenn die Gateelektrode 3 geerdet ist,
fließt kein Strom zwischen den Drain- und Sourcebereichen,
da der Kanalbereich sich ändert in den Verarmungszustand in
folge einer Differenz in der Austrittsarbeit zwischen dem
Material der Gateelektrode 3 und dem Kanalbereichshalbleiter und infolge
des Effektes des Schottky-Überganges der Sourceelektrode 22.
Weiterhin fließt ein Strom zwischen dem Source- und Drain
bereich, wenn ein positives Potential an die Gateelektrode 3
angelegt wird, da eine Akkumulationsschicht in der Nähe des
Gateisolierfilms 4 im Kanalbereich ausgebildet wird.
Fig. 3(A) und 3(B) zeigen Bandstrukturen, die entlang der
Linie A-A′ in Fig. 2 aufgenommen sind, und wobei nur die Unterkante
des Leitungsbandes gezeigt ist. In den Figuren
bezeichnet ΦB die Barrierenhöhe des Schottky-Übergangs
zwischen dem Drainbereich 1 und der Sourceelektrode 22, die in
Fig. 2 dargestellt sind. Weiterhin zeigt Fig. 3(A) den Fall,
der erhalten wird, wenn sich die Gatespannung auf 0 Volt be
findet, und Fig. 3(B) zeigt den Fall, der erhalten wird, wenn
ein positives Potential an das Gate angelegt wird, so daß eine
Akkumulationsschicht in der Nähe des isolierten Gates ausge
bildet wird. Wenn die Gatespannung 0 Volt beträgt, so fließen,
wie in Fig. 3(A) gezeigt ist, da sich der Zustand des Kanal
bereiches in einen Verarmungszustand ändert infolge der
Schottky-Barriere und eines Unterschieds der Halbleiteraus
trittsarbeit zwischen dem Gateelektrodenmaterial und dem
Kanalbereich, hierdurch keine Elektronen. Weiterhin fließt,
wenn ein positives Potential an das Gate angelegt wird, Strom
zwischen dem Sourcebereich 2 und dem Drainbereich 1, da eine
Akkumulationsschicht in der Nähe des Gateisolierfilms ausge
bildet wird.
Das Verfahren zur Herstellung der in Fig. 2 gezeigten Halb
leitervorrichtung wird unter Bezug auf die Fig. 1(A) bis 1(H)
beschrieben.
Wie in Fig. 1(A) dargestellt, wird ein Sourcebereich 2 mit
einer hohen n⁺-Verunreinigungskonzentration auf der Ober
fläche des n⁻-Halbleitersubstrats des Drainbereiches 1 mit
einem Epitaxialwachstumsverfahren oder einem Verunreinigungs
atomdiffusionsverfahren ausgebildet. Auf der Oberfläche die
ses Substrats werden in dieser Reihenfolge ein dünner Oxid
film 100, ein Siliziumnitridfilm 101 für LOCOS und ein Oxid
film 102 für einen Ätzschutz hergestellt, und diese dreilagi
gen Filme werden entfernt durch anisotropes Ätzen nur an sol
chen Stellen, an welchen Gateelektroden ausgebildet werden.
Daraufhin wird, wie in Fig. 1(B) dargestellt, der n⁺-Source
bereich 2 ein wenig durch isotropes Ätzen entfernt, um sei
tengeätzte Abschnitte unter den Maskenfilmen auszubilden. Der
Grad dieser Seitenätzung bestimmt die Kanaldicke H bei
dem späteren Verfahren. Der Grad dieser Seitenätzung ist
steuerbar bis herunter auf 0,2 bis 2 µm ohne Streuung durch das beschriebene
Verfahren, wobei der Querschnitt der Nut T-förmig wird.
Dann wird, wie in Fig. 1(C) dargestellt, ein Teil des n⁻-
Drainbereiches 1 tief entfernt durch anisotrope Ätzung unter
Verwendung der Maskenfilme als Maske zur Ausbildung von Nuten
für Gateelektroden. Daraufhin wird die innere Oberfläche der Nut
durch Oxidation und Ätzen ent
fernt. Zu diesem Zeitpunkt kann der freigelegte Abschnitt des
Oxidfilms 100 entfernt werden. Daraufhin wird ein Silizium
nitridfilm 101 unter der Maske entfernt durch Naßätzung in
eine Form, wie sie in Fig. 1(D) gezeigt ist. Daraufhin wird,
wie in Fig. 1(E) dargestellt, ein Gateoxidfilm 4
ausgebildet auf der Oberfläche der Gatenuten; ein p⁺-do
tiertes Polysilizium-Leitungsmaterial 3 wird in jeder Nut
abgelagert, um eine ebene Oberfläche zu erzielen. Dann wird, wie
in Fig. 1(F) gezeigt, die Oberfläche des freigelegten
Polysiliziums oxidiert durch ein LOCOS-Oxidationsverfahren zur
Ausbildung eines Zwischenschichtisolierfilms 5 auf der Ober
fläche des Gatematerials, so daß T-förmige isolierte Gates
erhalten werden. Daraufhin werden, wie
in Fig. 1(G) dargestellt, die verbleibenden Maskenfilme (Sili
ziumnitridfilm 101 und der dünne Oxidfilm 100) auf dem Source
bereich 2 entfernt. Weiterhin wird das Substrat 1
durch anisotropes Ätzen unter Verwendung der T-förmigen isolier
ten Gates 3 als Maske zur Ausbildung beinahe vertikaler Nuten tief entfernt.
Bei diesem Ätzverfahren wird der dünne Bereich unter dem T-
förmigen isolierten Gate 200 jeder Kanalbereich, da das T-
förmige isolierte Gate 200 (Seitenwand) bereits auf der Sei
tenoberfläche jeder Gateelektrode 3 ausgebildet worden ist,
wenn der n⁺-Bereich 2 durch isotropes Ätzen entfernt wird,
um jeden seitlichen geätzten Abschnitt unter dem Oxidfilm
100 auszubilden, wie unter Bezug auf Fig. 1(B) erläutert ist,
wenn das Substrat 1 geätzt wird, um die Steuergateelektrode
22 (dieselbe wie die Sourceelektrode) auszubilden.
Schließlich wird, wie in Fig. 1(H) gezeigt, ein Metall, wel
ches über einen Schottky-Übergang mit dem n⁻-Drainbereich-
Substrat 1 verbunden ist, in den Nuten abgelagert, die durch
Ätzen gebildet wurden. Dieses ohmisch mit dem n⁺-Source
bereich 2 verbundene Metall wird eine Sourceelektrode 22. Die
in Fig. 2 gezeigte Halbleitervorrichtung kann entsprechend
dem voranstehend beschriebenen Verfahren von (A) bis (H) her
gestellt werden.
Wie voranstehend beschrieben wurde, werden
die vertikalen Steuergates ausgebildet wie
folgt: Ein Teil eines Halbleitersubstrats 1 wird durch Ätzen
entfernt unter Verwendung des Maskenmaterials zur Ausbildung
seitengeätzter Abschnitte (Fig. 1(B)); ein T-förmiges isolier
tes Gate wird durch isotropes Ätzen mit derselben Maske ge
bildet (Fig. 1(C)); ein Halbleiterbereich wird auf der Seiten
oberfläche des isolierten Gates und unter dem T-förmigen iso
lierten Gate 200 (Seitenwand) übriggelassen durch Ätzen des
Substrates mit diesem isolierten Gate als Maske (Fig. 1(G));
ein über einen Schottky-Übergang mit dem Substrat verbundenes
Metall wird in der Nut abgelagert, die durch Ätzen des Sub
strats ausgebildet wurde, zur Ausbildung eines Kanalbereichs
in dem Halbleiterbereich auf der Seitenwand des isolierten
Gates (Fig. 1(H)).
Die Kanaldicke H wird bestimmt durch den Grad des seiten
geätzten Abschnitts infolge der isotropen Ätzung, wenn das
isolierte Gate ausgebildet wird. Der Ätzungsbetrag ist etwa
0,2 bis 2 µm ohne Streuung.
Bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik wird dagegen ein Photo
prozeß eingesetzt zur Ausbildung der Sourceelektrode 22. Da
her wächst unvermeidlich die Größe der Aufbaueinheit der Vor
richtung (in Fig. 2 ist eine Halbaufbaueinheit gezeigt) auf
bis zu 7 µm oder mehr an unter Berücksichtigung der Überlap
pung mit dem Gatemuster, unter der Annahme, daß die minimal
ausbildbare Mustergröße der Photovorrichtung 3 µm beträgt.
Bei dem Herstellungsverfahren gemäß der Erfin
dung ist es jedoch möglich, die Vorrichtungsstruktureinheit
bis auf etwa 3 µm herab zu verringern, da die Sourceelektro
de oder die Festpotentialgateelektrode durch ein selbstausrich
tendes Verfahren ausgebildet werden kann. Der voranstehend
beschriebene Vorrichtungsaufbau kann bei Vorrichtungen mit
niedriger Durchbruchspannung mit einem Substrat hoher Ver
unreinigungsatomkonzentration angewendet werden.
Wie voranstehend beschrieben, ist es
möglich, die Kanaldicke in der Größe einer Abmessung
der Herstellungspräzision zu verringern, da die Schottky
verbundenen Elektroden, die bislang durch einen Photoprozeß
hergestellt wurden, nunmehr unter Verwendung der T-förmigen
isolierten Gates mit einem selbstausrichtenden Verfahren aus
gebildet werden.
Claims (1)
- Verfahren zur Herstellung einer statischen Induktions-Halbleitervorrichtung, mit Split-Gate-Struktur mit den Schritten:
- a) Ausbilden eines Sourcebereiches (2) eines ersten Leitungstyps und hoher Verunreinigungskonzentration auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats (1) eines ersten Leitungstyps, welches als Drainbereich dient;
- b) Ausbilden von Maskierungsfilmen (100, 101, 102) auf dem Sourcebereich (2);
- c) Entfernen eines Teils der Maskierungsfilme an den Stellen, wo mindestens eine isolierte Gateelektrode (3) als Treibergate ausgebildet werden soll;
- (d) geringfügiges Entfernen eines Teils des Sourcebereiches (2) durch isotropes Ätzen, wodurch seitengeätzte Abschnitte unter den Maskierungsfilmen ausgebildet werden;
- (e) anisotropes Ätzen bis in den Drainbereich (1) hinein unter Verwendung der Maskierungsfilme als Maske zum Ausbilden einer ersten, im wesentlichen vertikalen Gatenut von T-förmigem Querschnitt;
- (f) Ausbilden eines Gateoxidfilms (4) auf der Oberfläche der Gatenut;
- (g) Ablagern eines leitfähigen Materials in der Gatenut als Gateelektrode (3);
- (h) Ausbilden eines Zwischenschichtisolierfilms (5) auf der Oberfläche des Gatematerials zur Erzielung eines T-förmigen isolierten Gates;
- (i) Entfernen der verbleibenden Maskierungsfilme;
- (j) anisotropes Ätzen bis in das Substrat unter Verwendung des T-förmigen isolierten Gates (3) als Maske zum Ausbilden einer zweiten, im wesentlichen vertikalen Nut, so daß ein schmaler Halbleiterbereich unter der Schulter des T-förmigen isolierten Gates (3) als Kanalbereich wirkt; und
- (k) Ablagern von Metall in der zweiten Nut als eine Sourceelektrode (22), so daß das Metall den Sourcebereich (2) ohmisch kontaktiert und einen Schottky-Übergang mit dem Drainbereich (1) in der zweiten Nut bildet.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1341130A JP2765142B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 半導体装置の製造方法 |
| JP9009690A JP2893835B2 (ja) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4042163A1 DE4042163A1 (de) | 1991-09-12 |
| DE4042163C2 true DE4042163C2 (de) | 1994-12-22 |
Family
ID=26431610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4042163A Expired - Fee Related DE4042163C2 (de) | 1989-12-28 | 1990-12-28 | Verfahren zur Herstellung einer statischen Induktions-Halbleitervorrichtung mit Split-Gate-Struktur |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5132238A (de) |
| DE (1) | DE4042163C2 (de) |
| FR (1) | FR2656737A1 (de) |
| GB (1) | GB2239561B (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004057237B4 (de) * | 2004-11-26 | 2007-02-08 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Herstellen von Kontaktlöchern in einem Halbleiterkörper sowie Transistor mit vertikalem Aufbau |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR950013790B1 (ko) * | 1992-12-02 | 1995-11-16 | 현대전자산업주식회사 | 트렌치 구조를 이용한 불균일 도우핑 채널을 갖는 모스 트랜지스터(mosfet) 및 그 제조 방법 |
| GB9306895D0 (en) * | 1993-04-01 | 1993-05-26 | Philips Electronics Uk Ltd | A method of manufacturing a semiconductor device comprising an insulated gate field effect device |
| US5396085A (en) * | 1993-12-28 | 1995-03-07 | North Carolina State University | Silicon carbide switching device with rectifying-gate |
| US5488236A (en) * | 1994-05-26 | 1996-01-30 | North Carolina State University | Latch-up resistant bipolar transistor with trench IGFET and buried collector |
| KR0149527B1 (ko) * | 1994-06-15 | 1998-10-01 | 김주용 | 반도체 소자의 고전압용 트랜지스터 및 그 제조방법 |
| US5581100A (en) * | 1994-08-30 | 1996-12-03 | International Rectifier Corporation | Trench depletion MOSFET |
| US5583065A (en) * | 1994-11-23 | 1996-12-10 | Sony Corporation | Method of making a MOS semiconductor device |
| US5512517A (en) * | 1995-04-25 | 1996-04-30 | International Business Machines Corporation | Self-aligned gate sidewall spacer in a corrugated FET and method of making same |
| KR0179823B1 (ko) * | 1995-05-13 | 1999-04-15 | 문정환 | 반도체장치의 제조방법 |
| KR0143459B1 (ko) * | 1995-05-22 | 1998-07-01 | 한민구 | 모오스 게이트형 전력 트랜지스터 |
| US5679966A (en) * | 1995-10-05 | 1997-10-21 | North Carolina State University | Depleted base transistor with high forward voltage blocking capability |
| US5998835A (en) * | 1998-02-17 | 1999-12-07 | International Business Machines Corporation | High performance MOSFET device with raised source and drain |
| GB9808237D0 (en) * | 1998-04-17 | 1998-06-17 | Koninkl Philips Electronics Nv | Mnufacture of field-effect semiconductor devices |
| GB9808234D0 (en) * | 1998-04-17 | 1998-06-17 | Koninkl Philips Electronics Nv | Mnufacture of trench-gate semiconductor devices |
| US6614074B2 (en) * | 1998-06-05 | 2003-09-02 | International Business Machines Corporation | Grooved planar DRAM transfer device using buried pocket |
| FR2797094B1 (fr) * | 1999-07-28 | 2001-10-12 | St Microelectronics Sa | Procede de fabrication de composants unipolaires |
| JP4627974B2 (ja) * | 2003-08-01 | 2011-02-09 | セイコーインスツル株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP4565097B2 (ja) * | 2004-04-08 | 2010-10-20 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 二重ゲートmosトランジスタおよび二重ゲートcmosトランジスタ、その製造方法 |
| US8575687B2 (en) * | 2007-05-30 | 2013-11-05 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor switch device |
| WO2008156070A1 (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-24 | Rohm Co., Ltd. | 半導体装置 |
| DE102010046213B3 (de) | 2010-09-21 | 2012-02-09 | Infineon Technologies Austria Ag | Verfahren zur Herstellung eines Strukturelements und Halbleiterbauelement mit einem Strukturelement |
| US8728891B2 (en) | 2010-09-21 | 2014-05-20 | Infineon Technologies Austria Ag | Method for producing contact openings in a semiconductor body and self-aligned contact structures on a semiconductor body |
| DE102012109240B4 (de) * | 2012-07-27 | 2016-05-12 | Infineon Technologies Austria Ag | Verfahren zur Herstellung von Kontaktöffnungen in einem Halbleiterkörper und von selbstjustierten Kontaktstrukturen auf einem Halbleiterkörper |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4364072A (en) * | 1978-03-17 | 1982-12-14 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai | Static induction type semiconductor device with multiple doped layers for potential modification |
| JPS5585069A (en) * | 1978-12-21 | 1980-06-26 | Semiconductor Res Found | Insulating gate type electrostatic induction transistor |
| JPS55108768A (en) * | 1979-02-13 | 1980-08-21 | Semiconductor Res Found | Electrostatic induction thyristor |
| JPS5650564A (en) * | 1979-10-01 | 1981-05-07 | Semiconductor Res Found | Insulated gate type static induction thyristor |
| US4378630A (en) * | 1980-05-05 | 1983-04-05 | International Business Machines Corporation | Process for fabricating a high performance PNP and NPN structure |
| US4324038A (en) * | 1980-11-24 | 1982-04-13 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method of fabricating MOS field effect transistors |
| US4503598A (en) * | 1982-05-20 | 1985-03-12 | Fairchild Camera & Instrument Corporation | Method of fabricating power MOSFET structure utilizing self-aligned diffusion and etching techniques |
| US4636834A (en) * | 1983-12-12 | 1987-01-13 | International Business Machines Corporation | Submicron FET structure and method of making |
| US4826781A (en) * | 1986-03-04 | 1989-05-02 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor device and method of preparation |
| US4835586A (en) * | 1987-09-21 | 1989-05-30 | Siliconix Incorporated | Dual-gate high density fet |
| JPH01220475A (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-04 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ |
| US4994406A (en) * | 1989-11-03 | 1991-02-19 | Motorola Inc. | Method of fabricating semiconductor devices having deep and shallow isolation structures |
-
1990
- 1990-12-20 US US07/631,928 patent/US5132238A/en not_active Ceased
- 1990-12-20 GB GB9027710A patent/GB2239561B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-28 DE DE4042163A patent/DE4042163C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-28 FR FR9016480A patent/FR2656737A1/fr active Pending
-
1994
- 1994-08-12 US US08/288,731 patent/USRE35405E/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004057237B4 (de) * | 2004-11-26 | 2007-02-08 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Herstellen von Kontaktlöchern in einem Halbleiterkörper sowie Transistor mit vertikalem Aufbau |
| US7375029B2 (en) | 2004-11-26 | 2008-05-20 | Infineon Technologies Ag | Method for fabricating contact holes in a semiconductor body and a semiconductor structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9027710D0 (en) | 1991-02-13 |
| US5132238A (en) | 1992-07-21 |
| GB2239561A (en) | 1991-07-03 |
| USRE35405E (en) | 1996-12-17 |
| GB2239561B (en) | 1993-10-20 |
| DE4042163A1 (de) | 1991-09-12 |
| FR2656737A1 (fr) | 1991-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE4042163C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer statischen Induktions-Halbleitervorrichtung mit Split-Gate-Struktur | |
| DE10353387B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Leistungstransistoranordnung und Leistungstransistoranordnung | |
| DE4219319B4 (de) | MOS-FET und Herstellungsverfahren dafür | |
| DE3816358C2 (de) | ||
| DE3853778T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements. | |
| DE2212049C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung und Verfahren zur Herstellung eines Transistors | |
| DE69315239T2 (de) | VDMOS-Transistor mit verbesserter Durchbruchsspannungscharakteristik | |
| DE2904769C2 (de) | V-Nut-MOS-Feldeffekttransistor | |
| DE4111046C2 (de) | MOS-Einrichtung mit einer als Kanal arbeitenden Anreicherungsschicht | |
| DE2954481C2 (de) | Leistungs-mosfet-anordnung. | |
| EP0030640B1 (de) | Verfahren zum Anbringen einer selbstausrichtenden Gateelektrode in einem V-Metalloxid-Feldeffekttransistor | |
| DE10211690A1 (de) | Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE19535140A1 (de) | Lateraler MOSFET mit hoher Stehspannung und einem Graben sowie Verfahren zu dessen Herstellung | |
| DE3237539A1 (de) | Mikroelektronisches schattenmaskierverfahren zur verminderung des punchthrough | |
| DE2646308B2 (de) | Verfahren zum Herstellen nahe beieinander liegender elektrisch leitender Schichten | |
| DE4405682A1 (de) | Struktur einer Halbleiteranordnung | |
| DE2824419C2 (de) | Feldeffekttransistor und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| DE3930016C2 (de) | Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung | |
| DE3228588A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines misfet und danach hergestellter misfet | |
| EP0033003A2 (de) | Zweifach diffundierter Metalloxidsilicium-Feldeffekttransistor und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE2420239A1 (de) | Verfahren zur herstellung doppelt diffundierter lateraler transistoren | |
| DE3940388C2 (de) | ||
| DE2453279C3 (de) | Halbleiteranordnung | |
| DE2059072A1 (de) | Halbleiter-Einrichtung | |
| DE10261600B4 (de) | Halbleiterbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |