专利名称：结型场效应管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及结型场效应管(FET)及其制造方法，特别是涉及高耐压且能 够提高高频特性及噪声特性的结型场效应管及其制造方法。
背景技术：
现有的结型场效应管中，例如在p型半导体衬底上^L置成为沟道区域的n 型陷阱区域，在n型陷阱区域设置n+型源极区域及漏极区域，且在源极区域 及漏极区域之间形成有栅极区域(例如参照专利文献1 )。
参照图9说明现有的结型场效应管200。图9 (A)是表示现有的结型场 效应管200的平面图，图9 (B)是图9(A)的b-b线剖面图。
在p型衬底21上使p型外延层22成长之后，形成n型外延层。形成到 达p型衬底21的p +型分离区域23，将n型陷阱区域24区划包围。N型陷 阱区域成为沟道区域24 。
自沟道区域24的表面形成n +型源极区域25及n +型漏极区域26，源极 电极29及漏极电极30通过设于绝缘膜40上的接触孔与源极区域25及漏极 区域26分别连接。另外，源极区域25和漏极区域26之间形成有栅极区域27。
参照图IO说明现有的结型场效应管200的制造方法。
首先，在p型衬底21上层叠p型外延层22和n型外延层24',利用p十 型分离区域(ISO) 23将成为沟道区域的n型陷阱区域24分离(图10 (A))。 将氧化膜40的规定位置开口，注入'扩散p型杂质，形成p +型栅极区域27。 该杂质浓度为10"cm」级别(图10 (B))。之后，将成为源极区域25及漏极 区域26的规定位置的氧化膜40开口，注入 扩散n型杂质(例如P),形成 n +型源极区域25及漏极区域26 (图IO(C))。进而形成与源极区域25及漏 极区域26接触的源极电极29及漏极电极30，并在背面形成栅极电极31 (图 10 (D))。
专利文献l:特开平08-227900号公报(第二页、第6图)
RF (高频)放大器上采用的结型场效应管的高频特性是重要的。现有的
结型场效应管200由于不能浅地形成沟道区域24的深度d21(参照图9(B)), 故在将其用于RF放大器时，通常在例如lMHz程度的较低的频带下使用。
在此，表示结型场效应管的高频特性的遮断频率fT与由沟道区域24和p 型外延层22及p +型分离区域23形成的pn结电容极其相关联，pn结电容的 降低有助于遮断频率fT的提高。
但是，如图10所示，现有的沟道区域24通过由分离区域将n型外延层 24，分离而形成。该n型外延层24，以例如2nm程度的厚度为限，在薄于2ju m时，难以管理外延层形成时的偏差，即，存在沟道区域24的特性偏差的问 题。
即，在现有构造中，由沟道区域24和p型外延层22及p +型分离区域 23形成的pn结面积受n型外延层24，的厚度(沟道区域24的深度)d21限制， 从而存在pn结电容的降低不能实现高频特性的提高的问题。
另外，在现有构造中，存在也不能改善噪声特性的问题。要改善噪声特 性，就需要降低漏泄电流及降低动作部的内部电阻，但在现有构造的结型场 效应管200中，不能避免成为动作部的沟道区域24和在周围的p型区域形成 的pn结部分的漏泄电流的产生。
即，在图9的构造中，沟道区域24通过由p型分离区域(ISO) 23分离 n型外延层24，而形成。而且，栅极区域27与设于沟道区域24周围的分离区 域(ISO)23接触，并经由其与衬底背面的栅极电极31连接。即，为降低装 置的输入电阻，成为电流路径的p型分离区域23的杂质浓度成为高浓度 (1E19cm—3以上)。因此，沟道区域24和分离区域23的pn结的其杂质浓度 差大，漏泄电流也增大。
另外，如上所述，当沟道区域24的深度d21深时，动作部的内部电阻的 降低也受阻。结型场效应管200的Idss (或夹断电压)由栅极区域27之下的 深度(自栅极区域27到沟道区域23底部的深度)d22、和沟道区域24的杂 质浓度、栅极区域27的宽度(栅极长度)w21决定。
即，在将栅极长度w21和沟道区域24的杂质浓度设为一定来确保规定的 Idss时，自然而然地决定了栅极区域27之下的深度d22。而且，该深度d22 不能取决于沟道区域24的深度d21，因此，如现有构造，在不能将沟道区域 24的深度d21设为比某种程度(2|im)浅时，为确保规定的栅极区域27之 下的深度d22,而必须深地形成栅极区域27的深度d23 。
当栅极区域27的深度d23深时，源极区域25-栅极区域27之下-漏极区 域26上形成的信号路径长度变长。另外，栅极区域27通过杂质的扩散而形 成，因此，当深地形成栅极区域27时，横扩散(衬底在水平方向的扩散)也 进行，从而不能实现信号路径长度的降低。因此，导致内部电阻增大，噪声
特性劣化。
另夕卜，噪声特性的提高也可以通过提高沟道区域24的杂质浓度(4E16cm —3程度)，提高相互的导电性gm来实现。
但是，现有构造中，当提高沟道区域24的杂质浓度时，存在耐压劣化的 问题
发明内容
'
本发明就是鉴于所述问题而提出的，其如下解决，第一，提供一种结型 场效应管，其具备 一导电型半导体衬底；设于该衬底上的一导电型半导体 层；设于该一导电型半导体层的表面，端部与所述一导电型半导体层形成pn 结的反向导电型的沟道区域；在该沟道区域的局部贯通该沟道区域而设置的 反向导电型的源极区域及漏极区域；设于所述沟道区域表面的一导电型的栅 极区域。
第二，提供一种结型场效应管，其具备 一导电型半导体衬底；设于该 衬底上的一导电型半导体层；在该一导电型半导体层的表面岛状设置，端部 与所述一导电型半导体层形成pn结的反向导电型的沟道区域；在该沟道区域
的局部贯通该沟道区域而设置的反向导电型的源极区域及漏极区域;设于所 述沟道区域表面的一导电型的栅极区域；设于该栅极区域上，与该栅极区域 接触的导电层。
第三，提供一种结型场效应管的制造方法，其包括在一导电型半导体 衬底上设置一导电型半导体层，在该一导电型半导体层的表面离子注入反向 导电型杂质，形成端部与所述一导电型半导体层形成pn结的反向导电型的沟 道区域的工序；在所述沟道区域表面形成一导电型栅极区域的工序；在所述 沟道区域的局部形成贯通该沟道区域的反向导电型的源极区域及漏极区域的 工序。
第四，提供一种结型场效应管的制造方法，其包括在一导电型半导体 衬底上设置一导电型半导体层，在该一导电型半导体层的表面离子注入反向
导电型杂质，岛状地形成端部与所述一导电型半导体层形成pn结的反向导电
型的沟道区域的工序；在所述沟道区域表面离子注入一导电型杂质的工序； 在所述沟道区域表面形成导电层的工序；在所述沟道区域表面形成一导电型
的源极区域及漏极区域的工序。 根据本发明，得到以下效果。
第一，通过采用离子注入形成沟道区域，由此可将沟道区域的深度浅地 形成。由此，能够使栅极区域(p型半导体层)和沟道区域的pn结面积比目 前低，且能够通过遮断频率fT的提高而实现高频特性的改善。
第二，沟道区域与浓度比目前低的p型半导体层形成pn结。因此，与高 浓度的p型杂质区域即分离区域和沟道区域(陷阱区域)形成了 pn结的现有 构造(图9)相比，可减小沟道区域端部(侧面)的pn结的杂质浓度差。由 于pn结的杂质浓度差减小，从而可降低在沟道区域端部的漏泄电流IGSS。
第三，随着接近沟道区域，栅极区域也可以形成为比目前浅。即，为维 持与目前相同的Idss，而将栅极区域之下的深度设为与目前相同时，4册极区 域也可以以浅地形成沟道区域的量而浅地形成。
由此，可缩短源极区域-栅极区域下方-漏极区域的信号路径，且可通 过内部电阻的降低改善噪声特性。
另外，当栅极区域的扩散深度浅时，栅极区域的横扩散也减小该浅的量 。源极区域及漏极区域以与栅极区域离开规定距离的方式设置，因此，可缩 小源极区域-栅极区域、及漏极区域-栅极区域间的距离(图案)。因此,.可 进一步降低信号路径，且能够有助于噪声特性的改善。
第四，通过设置与栅极区域接触的导电层，可降低栅极电阻。由于栅极 电阻成为输入电阻，故对噪声及失真特性造成大的影响，但根据本实施例， 能够改善噪声及失真特性。
第五，由于不需要层叠成为沟道区域的外延层，故晶片的成本低廉。
第六，由于高浓度杂质区域即源极区域及漏极区域贯通沟道区域设置， 因此，在形成于沟道区域内的信号路径中，高浓度的杂质区域的面积增加。. 由此，信号路径的电阻降低，因此，有利于噪声特性。
第七，由于贯通沟道区域的源极区域及漏极区域成为双极晶体管的融合 管座构造，因此，可緩解向沟道区域和半导体层的pn结扩散的耗尽层端部的
曲率。由此，即使将沟道区域的杂质浓度维持为与目前相同，也能够提高耐压。
第八，静电破坏特性提高。要提高静电破坏特性，就需要提高沟道区域 的杂质浓度。另一方面，若提高沟道区域的杂质浓度，则会存在耐压劣化的
问题。因此，在现有构造中，在维持规定耐压(例如30V)的情况下，不能. 采用通过提高杂质浓度来提高静电破坏特性的手法。
但是，在本实施例中，高浓度杂质区域即源极区域及漏极区域和p型半 导体层形成结，可不提高沟道区域的杂质浓度(维持与目前相同的杂质浓度 )，而使静电破坏特性优良。
根据本发明的制造方法，第一，可消减分离区域形成工序。即，.由于通 过离手注入而在p型半导体层形成沟道区域，因此，就不需要为分离现有的n 型外延层而所需的p+型分离区域的形成工序。由于现有的分离区域由例如与 栅极区域等不同的制造工序得到，因此，通过将其舍弃，可将工序简化。
第二，能够浅地形成杂质扩散区域即栅极区域。目前，随着沟道区域的 深度加深，而需要形成深的栅极区域，且需要进行长时间的热处理。但是， 根据本实施例，能够将用于形成栅才及区域的热处理时间设为例如目前的三分之—。
图l(A)是说明本发明一实施例的半导体装置的平面图，(B)是剖面图； 图2(A)是说明本发明一实施例的半导体装置的剖面图，(B)是用于进 行比较的其它构造的剖面图3是说明本发明一实施例的半导体装置的平面图4是说明本发明 一 实施例的半导体装置的制造方法的剖面图5(A) (B)是说明本发明一实施例的半导体装置的制造方法的剖面图6(A) (B)是说明本发明一实施例的半导体装置的制造方法的剖面图7(A) (B)是说明本发明一实施例的半导体装置的制造方法的剖面图8是说明本发明 一 实施例的半导体装置的制造方法的剖面图9 (A)是现有的半导体装置的平面图，(B)是其剖面图10(A) (B) (C) (D)是说明现有的半导体装置的制造方法的剖面图。
才示i己+兌明
1、 1'p +型半导体衬底
2、 2， p型半导体层
3、 3， 沟道区i或
5、 5' 源才及区i或
6、 6' 漏才及区i或
7、 7， 栅极区域 8绝缘层
9绝缘膜
10、 10' 半导体衬底
11 源才及电才及.
12 漏才及电拟_
13 栅极电极
21 p +型半导体衬底
22 p型外延层
23 分离区域
24 沟道(陷阱)区域
25 源才及区i或
26 漏才及区^或
27 栅才及区域
29 源4及电^L
30 漏才及电才及
31 栅4及电极 40 绝缘膜
100、 200 结型场效应管
具体实施例方式
参照图1 ~图8详细说明本发明的结型场效应管。
图l是表示本实施例的结型场效应管100的图。图1(A)是平面图，图 1 (B)是图1 (A)的a-a线的局部剖面图。需要说明的是，图1 (A)中省 略衬底表面的绝缘膜及金属电极(源极电极及漏极电极)。另外，图1 (B) 中表示由一组源极区域、漏极区域、栅极区域表示的一个单元。
本发明的结型场效应管100由半导体衬底1、半导体层2、沟道区域3、 源极区域5、漏4及区域6、 4册才及区域7、导电层S构成。
参照图1 (A)，在p型半导体衬底10的表面设置n型沟道区域3。在沟 道区域3的表面条状设置p型栅极区域(虚线)7、 n型源极区域5及漏极区 域6。在栅极区域7上，与之重叠而设置导电层8，导电层8和栅极区域7接 触。
参照图1 (B ), p型半导体村底10是在p型硅半导体衬底(下称p +型 半导体衬底)1上通过例如外延成长等而层叠了 p型半导体层2的结构。p型 半导体层2的杂质浓度例如为1.46E16cm—3程度。沟道区域3是在p型半导 体层2表面选择性地离子注入及扩散n型杂质而形成为岛状的杂质区域。沟 道区域3的杂质浓度例如为4.5E16cm—3程度，沟道区域3的距p型半导体层 2表面的深度dll为0.2|am~0.5 iam程度(例如0.3 |am)。 n型沟道区i或3 在侧面及底面与p型半导体层2形成pn结。
沟道区域3下方的p型半导体层2的厚度根据耐压选择。在本实施例中， 沟道区域3的深度dll与现有构造相比，可大幅度减浅，因此，p型半导体层 2的厚度(自沟道区域3表面到p +型半导体衬底1的深度)例如8 |a m程度 就足够了。即，与p型外延层22的厚度为10|im~ 13ym程度的现有构造相 比，能够大幅度减薄。
源极区域5及漏极区域6是通过在沟道区域3表面注入 扩散n型杂质 而形成的高浓度(3E19cm_ 3程度)的杂质区域。在衬底10表面设置绝缘膜9, 并疏齿状地设置源极电极11及漏极电极12 (参照图3 )。源极电极11及漏极 电极12经由设于绝缘膜9上的接触孔分别与元件区域5及漏极区域6接触。
元件区域5及漏极区域6的深度d14为距沟道区域3表面0.5 n m ~ 0.7 )a m程度(例如0.6)am)。即，本实施例的源极区域5及漏极区域6自沟道区域 3表面贯穿沟道区域3到达p型半导体层2，设于沟道区域3的局部。因此， 在沟道区域3的底面的下方，源极区域5及漏极区域6与p型半导体层2形 成pn结。
栅极区域7是设于沟道区域3的源极区域5和漏极区域6之间的p型杂 质的扩散区域。栅极区域7的杂质浓度优选1 E18cm—3程度。另外，栅极区 域7的深度dl3为距沟道区域3的表面0.1 nm 0.2iam程度。
由图1 (B)所示的一组源极区域5、漏才及区域6、栅极区域7构成一个
单元，如图1 (A)所示，在一个沟道区域3上配置多个单元。
在本实施例中，维持与图9所示的现有构造的结型场效应管200相同的 Idss,将栅极长度Wll及4册极区域7直下的深度d12分别设为与现有相同 (wll=w21、 dl2=d22)。另外，沟道区域3的杂质浓度也设于与目前相同。
栅极区域7与其上方设置的导电层8接触。导电层8是含有p型杂质的 多晶硅层，由此可降低栅极电阻。栅极电阻为输入电阻，会对噪声及失真特 性造成大的影响，但根据本实施例，可改善噪声。即，为降低栅极电阻，而 优选大幅度确保导电层8的其截面积，但需要降低栅极区域7的电容。因此， 导电层8的其上面宽度wl2被设为比其与栅极区域7接触的接触部的宽度(栅 极长度)wll宽。 '
导电层8延伸到沟道区域3外的p型半导体层2表面(参照图l (A))。 另夕卜，在p +型半导体衬底1背面设置栅极电极13。栅极区域7经由导电层8、 p型半导体层2及p +型半导体衬底1与栅极电极13电连接。
另外，图1 (B)中，也可以设置导电层8。该情况下，栅极电阻升高， 但导电层8由与形成栅极区域7不同的工序形成，因此，若能够维持所希望 的特性，则未设置导电层8的一方可消减工序数。
在本实施例中，沟道区域3通过进行离子注入及扩散而在p型半导体层2 表面岛状形成。即，可形成距p型半导体层2表面的深度d11浅的沟道区域3。 本实施例中的沟道区域3的深度dll例如为0.3 )am。由此，与沟道区域24 的深度d21为2 nm程度的现有构造(图9 )相比，可降低pn结面积，且可 降低pn结电容。
在此，结型FFT的表示高频特性的遮断频率fT由下式表示。
fT = gm/ ( 2 7i CG)
gm:相互的导电性、Co:栅极-源极间接合电容和栅极-漏极间接合电 容之和
即，栅极-源极间接合电容和栅极-漏极间接合电容之和即栅极的接合 电容对结型场效应管100的高频特性造成大的影响。
在沟道区域3设有同导电性的源极区域5及漏极区域6，沟道区域3与它 们连接。另外，p型半导体层2及p +型半导体衬底l通过导电层8与栅极区 域7电连接。即，由栅极区域7 (半导体层)和沟道区域3 (及沟道区域3下 方的源极区域5和漏极区域6 )引起的pn结电容的降低使栅极-源极间接合
电容CGS及栅极-漏极间接合电容CGD降低。而且，通过这些合成电容(栅 极电容CG)的降低，可提高高频特性。
在现有构造中，由沟道区域24、 p型外延层22及p +型分离区域23形成 的pn结面积受n型外延层24，的厚度(沟道区域24的深度)d21限制，存在 不能实现通过pn结电容的降低提高高频特性的问题。
但是，在本实施例中，通过离子注入形成沟道区域3,可使其深度dll 足够浅，且可降低pn结面积。另外，源极区域5及漏极区域6贯通沟道区域 3，由此pn结面积增加若干。但是，沟道区域3的深度dll与现有构造的深 度d21相比，大幅降低，由此带来的pn结面积的减少量远远高于源极区域5 及漏极区域6带来的pn结面积的增加量，因此，可有助于栅极电容Cg的降 低。
因此，通过降低pn结电容，可改善遮断频率fT。具体而言，才艮据本实施 例，在现有构造中为560MHz的遮断频率fT提高到750MHz。
另外，根据本实施例，也可以降低噪声(NF)特性，下面对其进行说明。
首先，沟道区域3的端部(侧面及底面)与p型半导体层2形成pn结。 即，和与高浓度(1E19cm—3程度)的杂质区域即分离区域23形成pn结的现 有构造相比，可减小沟道区域3侧面的pn结的杂质浓度差。通过减小杂质浓 度差，可使该pn结间的初期耗尽层扩散，且可降低pn结电容，因此，可降 低在沟道区域3侧面的漏泄电流IGSS。
其次，如上所述，结型场效应管100的Idss (或夹断电压)由栅极区域7 之下的深度dl2、沟道区域3的杂质浓度、栅极区域7的宽度(栅极长度wll ) 决定。
在本实施例中，为进行比较，而维持与图9所示的现有构造的结型场效 应管200相同的Idss (或夹断电压)，将栅极长度wll及栅极区域7之下的深 度d12分別i殳为与目前相同(wll=w21、 dl2-d22)。另夕卜，沟道区域3的杂 质浓度也与目前相同。
在本实施例中，栅极区域7之下的深度dl2例如为0.1 ym 0.2um。即， 在沟道区域24的深度d21为2 )i m程度的现有构造中，要实现与之相同的Idss (或夹断电压)(将栅极区域之下的深度d22设为0.1 |im-0.2|_im),就必须 使栅极区域27的深度d23形成得足够深。即，自源极区域25通过栅极区域 27下方到达漏极区域26的结型场效应管100的信号路径加长。
另一方面，在本实施例中，由于沟道区域3浅，故栅极区域7也可以浅
地形成。若能够将栅极区域7之下的深度dl2确保所希望的值，则栅极区域7 的深度d13尽可能地浅有利于栅极电容CG的降低。
而且，通过使栅极区域8的深度d13浅，可使自源极区域5通过栅极区 域7下方到达漏极区域6的结型场效应管100的信号^^径比目前短。因此， 通过信号路径的降低，可降低内部电阻R。
由于可在信号路径中增加电阻低的高浓度杂质区域的面积，故其有利于内部 电阻R的降低。
因此，若能够浅地形成栅极区域7，则也可以与之横扩散递进行。因此，可缩 小源极区域5及漏极区域6之间的距离。该情况下，有助于单元密度的提高、 和信号路径的缩短，由此也可以降低沟道区域3的内部电阻R。
再有，栅极区域7与其上方设置的导电层8接触。利用导电层8可降低 栅极电阻。栅极电阻对噪声降低、输入信号的失真造成影响，因此，通过降 低栅极电阻可改善之。
其次，参照图2说明源极区域5及漏极区域6。
图2 (A)是表示本实施例的耗尽层的扩散的图，图2 (B)是为进行比 较而通过离子注入形成深的沟道区域4 ，的情况的图。
如图2(A),本实施例的源极区域5及漏极区域6贯通沟道区域3到达p 型半导体层2。即，与p型半导体层2形成pn结的是沟道区域3的侧面和底 面、突出到沟道区域3下方的源极区域5的侧面和底面、及漏极区域6的侧 面和底面。
在图2 (A)的构造中，当施加反方向的偏压时，如图2 (A)的虚线， 耗尽层50扩散。耗尽层50首先沿沟道区域3及源极区域5、漏极区域6扩散， 但随着反向偏压的增加，向源极区域5及漏极区域6周边扩散的耗尽层50的 凹凸减少，在沟道区域3底部的角部分(圓标记)，耗尽层50的扩散减緩。
另一方面，图2(B)中，使源极区域5，及漏极区域6，的深度与图2 (A) 相同，由此设置深的沟道区域3，。该情况下，当施加反向偏压时，沟道区域 3'的侧面及底面和p型半导体层2，形成pn结，耗尽层50，如虚线所示，沿沟 道区域3，扩散。
这样，在本实施例中，利用浅的沟道区域3和贯通该区域3的源极区域5 及漏极区域6实现所谓的融合管座构造。因此，与图2 (B)中圆标记所示的 沟道区域3，的底部的角部分相比，可减小耗尽层50的曲率(图2 (A)的圓 标记)，由此可^^是高其耐压。
在现有构造(图9)及图2 (B)的构造中，要通过高的遮断频率fT使噪 声特性良好，就需要提高沟道区域的杂质浓度，而耐压提高有限。但是，根 据本实施例，通过源极区域5及漏极区域6实现如双极晶体管的融合管座的 构造，因此，即使较低地维持(4.5E16cnTS程度)沟道区域3的杂质浓度， 也能够得到高的耐压。
列举一例，在遮断频率为550MHz且耐压为25V的现有构造的J-场效应 管200中，当提高沟道区域24的杂质浓度，实现750MHz的遮断频率fT时， 耐压劣化到IOV。
另一方面，在本实施例中，即使为实现750MHz的遮断频率fT的沟道区 域3的杂质浓度，也能够将耐压设为46V。
再有，根据本实施例，静电破坏特性提高。
在现有构造中，要提高静电破坏特性，就需要提高沟道区域的杂质浓度， 但也考虑耐压时，存在不能提高到需要以上的问题。但是，在本实施例中， 高浓度杂质区域即源极区域5及漏极区域6和p型半导体层2形成结。在J-场效应管内部的pn结的静电破坏方面，杂质浓度高的pn结一侧可充电的电 荷量多，因此，其比杂质浓度低的pn结更有利。
即，在本实施例中，可不提高沟道区域3的杂质浓度而提高静电破坏特性。
图3是表示本实施例的配线之一例的图。
在此，配置两个图1所示的沟道区域3，虽然表示通过金属电极层M并 联连接的情况，但沟道区域3也可以为一个连续的区域。
在各沟道区域3上设置与源极区域及漏极区域分别重叠连接的源极电极 11、漏极电极12。源极电极11及漏极电极12被配置为使疏齿咬合的形状。 源极电极11通过一个配线W与源极焊盘电极llp连接，漏极电极12通过自 各沟道区域3分别延伸的两个配线W与漏极焊盘电极12p连接。
栅极区域经由导电层8及p型半导体衬底10与设于p型半导体衬底10 的背面的栅极电极(未图示)连接。
其次，参照图4~图8说明本发明的结型场效应管的制造方法。
第一工序(图4):在一导电性半导体衬底上设置一导电性半导体层，在 一导电性半导体层的表面离子注入反向导电性杂质，将端部与一导电性半导 体层形成pn结的反向导电型的沟道区域岛状形成的工序。
准备通过外延成长等而在p +型半导体衬底1上层叠p型半导体层2的半 导体衬底10。在p型半导体层2表面形成绝缘膜(例如氧化膜)9,在规定的 位置开口，将n型杂质选择性地离子注入及扩散。杂质例如为磷(P+)，注 入条件为，剂量5E12cm_2~2E13cnT2、注入能量140KeV。另外，扩散条件 例如为1100。C下进行150分钟~ 300分钟。由此，形成距p型半导体层2表 面的深度dll为0.2Mm 0.5jLim程度(例如0.3 nm),杂质浓度为4E16cnT 3程度的岛状的沟道区域3。沟道区域3的端部(侧面及底面)与p型半导体 层2形成pn结。
第二工序(图5):在沟道区域表面离子注入一导电型杂质的工序。 再在整个面上形成4000A程度厚度的绝缘膜(氧化膜)9,在栅极区域的
形成区域形成开口部OP。开口部OP的宽度wll成为栅极长度。之后，在整
个面上形成500A程度厚度的追加的绝缘膜(氧化膜)9a。绝缘膜9a成为用
于使栅极区域的离子注入的平均投影飞程Rp.浅的掩模(图5 (A))。 其次，设置利用光致抗蚀剂PR只是使开口部OP露出的掩模。 在整个面上进行p型杂质的离子注入。离子例如为硼(B+)，加速能量
为80KeV，剂量为1E14cm^程度。离子经由设于开口部OP的500A的绝缘
膜9a对足够浅的区域进行离子注入，形成p型4册极杂质注入区域7，(图5( B ))。 第三工序(图6):在沟道区域表面形成导电层的工序。 除去光致抗蚀剂PR及绝缘膜9a。在露出的绝缘膜9的整个面上堆积多
晶硅层8a (厚度2000A )。向多晶硅层8a导入(注入能量30KeV )杂质(硼 (B+)、剂量7E15cnT2)，实现低电阻化。多晶硅层8a经由开口部OP与
栅极杂质注入区域7，接触(图6 (A))。.
然后，设置所希望的图案的掩模，对多晶硅层8a进行构图，形成导电层
8。导电层8按照其上面的宽度wl2(例如4jum程度)比底面的宽度wll (例
如1 Mm)大的方式构图。
导电层8成为由之后的工序形成的栅极区域和栅极区域的连接装置，有
助于栅极电阻的降低。为降低栅极电容，而优选栅极长(导电层8的底面的
宽度)W11较小，另外为了减低栅极电阻，最好增大导电层8的截面积，因
此，具有上面的宽度w12比底面的宽度wll大的形状(图6 (B))。
第四工序(图7):在沟道区域表面形成一导电型栅极区域的工序、及在序。
再在整个面上形成绝缘膜9，将源极区域及漏极区域的形成区域的绝缘膜 9开口。在整个面上离子注入n型杂质(剂量5E15cnT2、注入能量100KeV), 形成源极杂质注入区域5，及漏极杂质注入区域6，(图7 (A))。
然后实施热处理(例如950。C程度、20分钟)。由此使源极杂质注入区域 5'及漏极杂质注入区域6，的n型杂质扩散到沟道区域3,形成源极区域5及漏 极区域6。另外，同时使栅极杂质注入区域7，的杂质扩散。由此，在导电层8 的下方形成与之接触的栅极区域7。栅极区域7距沟道层3表面的深度d13 为0.1 jum 0.2ium，决定Idss(夹断电压)的栅极区域7之下的深度d12为 0.1 |J m ~ 0.2 m m。
这样，由于栅极区域7最好浅的扩散，故与目前相比，可降低热处理时 间。例如在图9所示的现有构造中，4册极区域27形成的热处理时间为1小时， 但在本实施例中，可用三分之一的热处理时间(约20分钟)实施。另外，由 于热处理时间少，故也可以抑制横扩散。
源极区域5、漏极区域6的其杂质浓度形成为3E19cm」程度。源极区域 5及漏极区域6距沟道区域3表面的深度d14为0.5jum程度，贯通沟道区域 3到达p型半导体层2 (图7 (B))。
第五工序(图8):形成与各区域连接的电极的工序。
在保持着衬底表面的绝缘膜9的状态下蒸镀Al等金属，构图为规定的电 极构造。由此形成与源极区域5及漏极区域6分别接触的源极电极11及漏极 电极12。另外，在衬底背面形成栅极电极13。栅极电极13经由p +型半导体 衬底l、 p型半导体层2、导电层8与栅极区域7连接。
权利要求
1、一种结型场效应管，其特征在于，具备一导电型半导体衬底；设于该衬底上的一导电型半导体层；设于该一导电型半导体层的表面，端部与所述一导电型半导体层形成pn结的反向导电型的沟道区域；在该沟道区域的局部贯通该沟道区域而设置的反向导电型的源极区域及漏极区域；设于所述沟道区域表面的一导电型的栅极区域。
2、 一种结型场效应管，其特征在于，具备 一导电型半导体衬底； 设于该衬底上的一导电型半导体层；在该一导电型半导体层的表面岛状设置，端部与所述一导电型半导体层 形成pn結的反向导电型的沟道区域；在该沟道区域的局部贯通该沟道区域而设置的反向导电型的源极区域 及漏才及区域；设于所述沟道区域表面的 一导电型的栅极区域；设于该栅极区域上，与该栅极区域接触的导电层。
3、 如权利要求2所述的结型场效应管，其特征在于，所述导电层是含 有杂质的半导体层。
4、 如权利要求2所述的结型场效应管，其特征在于，所述导电层的上 面宽度比所述栅极区域的宽度大。
5、 如权利要求1或2所述的结型场效应管，其特征在于，在所述沟道
6、、一种结:场效应管的制:方法，二「特征在于，包括^ 在一导电型半导体衬底上设置一导电型半导体层，在该一导电型半导体层的表面离子注入反向导电型杂质，形成端部与所述一导电型半导体层形成pn结的反向导电型的沟道区域的工序；在所述沟道区域表面形成一导电型栅极区域的工序； 在所述沟道区域的局部形成贯通该沟道区域的反向导电型的源极区域 及漏极区域的工序。
7、 一种结型场效应管的制造方法，其特征在于，包括在一导电型半导体衬底上设置一导电型半导体层，在该一导电型半导体 层的表面离子注入反向导电型杂质，岛状地形成端部与所述一导电型半导体 层形成pn结的反向导电型的沟道区域的工序；在所述沟道区域表面离子注入一导电型杂质的工序；在所述沟道区域的表面形成导电层的工序；在所述沟道区域表面形成一导电型栅极区域的工序；在所述沟道区域的局部形成贯通该沟道区域的反向导电型的源极区域 及漏极区域的工序。
8、 如权利要求7所述的结型场效应管的制造方法，其特征在于，在所 述沟道区域表面离子注入反向导电型杂质后，将该反向导电型杂质和所述一 导电型杂质同时扩散，同时形成所述源极区域及漏极区域和所述栅极区域。
全文摘要
一种结型场效应管，在现有的结型场效应管中，由于在外延层形成沟道区域，故不能形成浅的沟道区域，且高频特性的改善有限。另外，分离区域和沟道区域的pn结的杂质浓度差大，而不能降低漏泄电流。再有，由于沟道区域深，故内部电阻也高，不能实现噪声特性的改善。通过离子注入及扩散而选择性地形成浅的沟道区域。由于沟道区域与较低浓度的p型半导体层形成pn结，故能够实现接合电容降低得到的高频特性的改善和漏泄电流的降低。另外，由于栅极区域也通过离子注入而浅地形成，故实现了内部电阻的降低带来的噪声降低。再有，通过使源极区域及漏极区域贯通沟道区域，可提高耐压及静电破坏特性。
文档编号H01L29/808GK101170136SQ200710161270
公开日2008年4月30日 申请日期2007年9月25日 优先权日2006年10月23日
发明者小林俊介 申请人:三洋电机株式会社;三洋半导体株式会社