JP2001102576A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特にトレンチ構造を有する絶縁ゲート型の半導体装置に
関する。The present invention relates to a semiconductor device,
In particular, the present invention relates to an insulated gate semiconductor device having a trench structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近の縦型MOSFETにおいては、構
造的に低オン抵抗特性が得やすいことから、トレンチ溝
内にゲート電極を埋め込んだ構造のいわゆるトレンチ型
が注目されている。このようなトレンチ型構造を有する
縦型MOSFETは、例えば特開平4−146674号
公報、特開平5−335582号公報などにその構造及
び製造工程の概略が開示されている。2. Description of the Related Art In recent vertical MOSFETs, a so-called trench type having a structure in which a gate electrode is buried in a trench is attracting attention because low on-resistance characteristics are easily obtained structurally. The outline of the structure and the manufacturing process of such a vertical MOSFET having a trench structure is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 4-146,674 and 5-335,582.
【0003】このような縦型MOSFETの構造の一例
を、図13を参照して説明する。表面にP型チャネル領
域12を有し、その下部にN型ドレイン層11a、N+
型ドレイン層11bとを有する半導体基板に、多数のト
レンチ13がP型チャネル領域12を超えてN型ドレイ
ン層11aに達する深さに形成されている。そのトレン
チ13の表面にはゲート酸化膜14が形成され、更にそ
の内部は多結晶シリコン等からなるゲート電極15が埋
設されている。そしてN+のソース領域16が設けられ
ている。ゲート電極15上には絶縁層17が配設され、
セル領域の全面にアルミ等の金属電極18が設けられ、
この絶縁層17がゲート電極15と金属電極18とを絶
縁分離している。そして、金属電極18がソース領域1
6とチャネル領域12とに電気接続するように構成され
ている。An example of the structure of such a vertical MOSFET will be described with reference to FIG. A P-type channel region 12 is provided on the surface, and an N-type drain layer 11a, N +
A large number of trenches 13 are formed in the semiconductor substrate having the p-type drain layer 11b so as to reach the N-type drain layer 11a beyond the P-type channel region 12. A gate oxide film 14 is formed on the surface of the trench 13, and a gate electrode 15 made of polycrystalline silicon or the like is buried inside the gate oxide film 14. An N + source region 16 is provided. An insulating layer 17 is provided on the gate electrode 15,
A metal electrode 18 such as aluminum is provided on the entire surface of the cell region,
This insulating layer 17 insulates and separates the gate electrode 15 and the metal electrode 18. Then, the metal electrode 18 is connected to the source region 1.
6 and the channel region 12.
【0004】係る構造の縦型MOSFETにおいては、
ゲート電極15に所定の閾値以上の電圧を与えることに
より、P型のチャネル領域12内のトレンチに沿ってN
型の反転層を形成し、N型半導体基板のドレイン層11
a、11bとN+型のソース領域16との間に電流路を
形成する。これにより縦型MOSFETのソース・ドレ
イン間がオン状態となり、ゲート電極15の電圧を閾値
以下とすることで、チャネル領域12のN型の反転層が
なくなり、縦型MOSFETのソース・ドレイン間がオ
フ状態となる。係る縦型MOSFETによれば、プレー
ナ型の縦型MOSFETに特有の接合型FET効果がな
いことから、そのオン抵抗を小さくすることができると
いう利点が生じる。In a vertical MOSFET having such a structure,
By applying a voltage equal to or higher than a predetermined threshold to the gate electrode 15, N
Forming an inversion layer of the type, and forming a drain layer 11 of the N-type semiconductor substrate.
A current path is formed between a, 11b and the N + type source region 16. As a result, the source and the drain of the vertical MOSFET are turned on, and the voltage of the gate electrode 15 is set to be equal to or lower than the threshold value, thereby eliminating the N-type inversion layer in the channel region 12 and turning off the source and the drain of the vertical MOSFET. State. According to such a vertical MOSFET, since there is no junction type FET effect peculiar to the planar type vertical MOSFET, there is an advantage that its on-resistance can be reduced.
【0005】ところで、半導体業界では半導体装置の製
造に図14に示したような面方位(100)の半導体ウ
ェハ19が多用されている。面方位は、面が座標軸と交
わった座標値の逆数で定義するので、面方位(100)
とは、x軸=(100)軸と「1」で交わりy、z軸と
は無限大で交わる、即ち交わらない結晶面を意味する。
従って、このシリコンウェハ19は、表面に結晶面(1
00)が露出し、(100)面に多数の半導体チップ2
0を形成するものである。通常、OF(オリエンテーシ
ョンフラット)の結晶方位は<100>方向である。半
導体チップ20は各々が矩形の形状を持ち、スクライブ
ラインとなる領域を挟んで等間隔で配置される。また、
前記スクライブラインがOFと平行となるように、多数
の半導体チップ20が配置される(図面参照)。In the semiconductor industry, semiconductor wafers 19 having a plane orientation (100) as shown in FIG. 14 are frequently used for manufacturing semiconductor devices. Since the plane orientation is defined by the reciprocal of the coordinate value at which the plane intersects the coordinate axis, the plane orientation (100)
Means a crystal plane that intersects the x axis = (100) axis at “1” and intersects the y and z axes at infinity, ie, does not intersect.
Therefore, this silicon wafer 19 has a crystal face (1
00) is exposed, and a large number of semiconductor chips 2 are
0 is formed. Usually, the crystal orientation of OF (orientation flat) is the <100> direction. The semiconductor chips 20 each have a rectangular shape, and are arranged at equal intervals with a region to be a scribe line interposed therebetween. Also,
A number of semiconductor chips 20 are arranged so that the scribe lines are parallel to the OF (see the drawing).
【0006】図15は、トレンチ型MOSFETを上記
(100)ウェハ19の半導体チップ20に製造したと
きの状態を、拡大して示す斜視図である。FIG. 15 is an enlarged perspective view showing a state when a trench type MOSFET is manufactured on the semiconductor chip 20 of the (100) wafer 19.
【0007】チャネル領域12は略正方形の形状を有
し、該正方形のチャネル領域12を縦横に一定間隔で多
数個並べている。各チャネル領域12の周囲は一定幅の
トレンチ13が取り囲む。すなわちトレンチ13は格子
状となる。各チャネル領域12において、ソース領域1
6はチャネル領域12の周辺部分を環状に取り囲む。ま
た、ソース領域16はトレンチ13の側壁に露出する。
尚、1つのチャネル領域12の形状で定義される領域を
「単位セル」と称する。「単位セルのパターン形状」と
は、トレンチ13の側壁が形成する形状を意味する。こ
の様に、(100)ウェハでOF面を(100)とし、
且つ単位セルの形状を矩形とした場合、チャネル領域1
2を囲む4つの側壁は、全てが結晶面(100)とな
る。また、トレンチ13の底面も結晶面(100)とな
る。11は半導体基板である。The channel region 12 has a substantially square shape, and a large number of square channel regions 12 are arranged vertically and horizontally at regular intervals. Each channel region 12 is surrounded by a trench 13 having a constant width. That is, the trench 13 has a lattice shape. In each channel region 12, the source region 1
6 annularly surrounds the peripheral portion of the channel region 12. The source region 16 is exposed on the side wall of the trench 13.
Note that a region defined by the shape of one channel region 12 is referred to as a “unit cell”. The “pattern shape of the unit cell” means a shape formed by the sidewall of the trench 13. In this way, the OF surface is set to (100) on the (100) wafer,
When the unit cell has a rectangular shape, the channel region 1
The four side walls surrounding 2 are all crystal planes (100). Further, the bottom surface of the trench 13 is also a crystal plane (100). Reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】第1の目的 縦型MOSFETのオン抵抗Rds(on)は、単位面
積あたりのセルの個数に反比例する。従って、単位面積
あたりに収納できるセルの個数を増大することがオン抵
抗Rds(on)を減じる上で重要な課題である。しか
しながら、ホトエッチング工程の加工精度によって自ず
と限界があるという欠点があった。従って、本発明の第
1の目的は、トレンチを有する半導体装置において、単
位面積あたりに収納できる単位セルの個数を飛躍的に増
大させることにある。First Objective The on-resistance Rds (on) of a vertical MOSFET is inversely proportional to the number of cells per unit area. Therefore, increasing the number of cells that can be accommodated per unit area is an important issue in reducing the on-resistance Rds (on). However, there is a disadvantage that there is naturally a limit depending on the processing accuracy of the photoetching process. Accordingly, a first object of the present invention is to dramatically increase the number of unit cells that can be stored per unit area in a semiconductor device having a trench.
【0009】上記の第1の目的を達成するため、本願発
明者は図16(A)に示すようなパターン配列を検討す
るに至った。これは、単位セルのパターン形状21を6
角形(好ましくは正6角形)とし、該パターン21をセ
ル間隔aで配置したものである。セル間隔aは6角形の
点中心から点中心までの距離であり、点中心から点中心
までを結ぶラインは正三角形を構成する。In order to achieve the first object, the inventor of the present application has studied a pattern arrangement as shown in FIG. This means that the unit cell pattern shape 21 is 6
The pattern 21 is a square (preferably a regular hexagon), and the patterns 21 are arranged at a cell interval a. The cell interval a is the distance from the point center of the hexagon to the point center, and a line connecting the point centers to the point center forms an equilateral triangle.
【0010】正6角形のパターン配列は、図16(B)
に示した従来のパターン配列に比べて高密度のセル配置
を可能にする。従来のパターン配列は、単位セルのパタ
ーン形状21を正方形とし、セル間隔(セルピッチ)a
で配置したパターンである。点中心から点中心までを結
ぶラインは正方形を構成する。尚、ゲート長GWはパタ
ーン21の周辺長(各辺の長さの和)に等しい。セルピ
ッチaを同じにして単位セル(パターン21)1個当た
りの面積を単純に比較すると、正6角形は正方形に対し
て約0.86倍の面積となる。その結果、セル間隔aを
同じにした場合に、単位面積当たりのセル数を約1.1
6倍に増大できる。A regular hexagonal pattern arrangement is shown in FIG.
(1) enables a higher density cell arrangement than the conventional pattern arrangement shown in FIG. In the conventional pattern arrangement, the pattern shape 21 of the unit cell is a square, and the cell interval (cell pitch) a
This is the pattern arranged in. The line connecting the center of the point to the center of the point forms a square. The gate length GW is equal to the peripheral length of the pattern 21 (the sum of the lengths of the sides). When the area per unit cell (pattern 21) is simply compared with the same cell pitch a, the area of a regular hexagon is about 0.86 times that of a square. As a result, when the cell interval a is the same, the number of cells per unit area is about 1.1.
It can be increased 6 times.
【0011】第2の目的 しかしながら、6角形のトレンチ13を面方位(10
0)の半導体ウェハ19に形成すると、結晶学的な新た
な問題点が生じる。即ち、シリコン単結晶が結晶学的に
立方格子を構成しているので、トレンチ13の側壁の結
晶面が(100)面に合致しなくなる。加えて、図16
(A)に示したパターン21の各辺21a〜21fに位
置するトレンチ13の側壁の結晶面が、不均一となるの
である。Second Objective However, the hexagonal trench 13 is formed in the plane orientation (10
When formed on the semiconductor wafer 19 of 0), new crystallographic problems arise. That is, since the silicon single crystal crystallographically forms a cubic lattice, the crystal plane of the side wall of the trench 13 does not match the (100) plane. In addition, FIG.
The crystal plane of the side wall of the trench 13 located on each side 21a to 21f of the pattern 21 shown in FIG.
【0012】シリコン表面の電気的・電子的特性はその
結晶方位に著しく依存しているので、トレンチ13の側
壁の結晶面が互いに不均一であることは、MOSFET
素子の電気的特性が各側壁によって不均一になることを
意味する。その為、ドレイン電流が流れやすい側壁と流
れにくい側壁とが生じることになる。Since the electrical and electronic characteristics of the silicon surface are greatly dependent on the crystal orientation, the non-uniformity of the crystal planes on the side walls of the trench 13 is caused by the MOSFET.
This means that the electrical characteristics of the device become non-uniform with each side wall. For this reason, a side wall in which the drain current easily flows and a side wall in which the drain current hardly flows are generated.
【0013】更に、トレンチ溝13の側壁に熱酸化によ
ってゲート酸化膜14を形成した場合は、結晶方位によ
って酸化膜の成長レートに差があるので、ゲート酸化膜
14の膜厚も不均一になるという不具合が生じる。その
結果、MOSFETのしきい値Vtが各側壁において差
が生じ、図9に示すようにゲート電圧Vg―ドレイン電
流Id特性が悪化する他、スイッチングタイムが増大す
るという欠点、電流集中による破壊が発生しやすくなる
と言う欠点があった。Further, when the gate oxide film 14 is formed on the side wall of the trench 13 by thermal oxidation, the thickness of the gate oxide film 14 becomes uneven because the growth rate of the oxide film varies depending on the crystal orientation. The problem described above occurs. As a result, the threshold value Vt of the MOSFET is different on each side wall, and as shown in FIG. 9, the gate voltage Vg-drain current Id characteristic is deteriorated, the switching time is increased, and destruction due to current concentration occurs. There was a drawback that it was easier to do.
【0014】従って、本発明の第2の目的は、6角形の
トレンチ13を形成した絶縁ゲート型半導体装置におい
て、トレンチ13側壁における結晶学的な不均一を解消
することにある。Therefore, a second object of the present invention is to eliminate crystallographic nonuniformity on the side wall of the trench 13 in the insulated gate semiconductor device in which the hexagonal trench 13 is formed.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明は上述した従来の
欠点に鑑みなされたもので、半導体基板にトレンチにて
パターンを構成した半導体装置に於いて、該パターンを
6角形にしたものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional disadvantages, and is directed to a semiconductor device in which a pattern is formed in a semiconductor substrate by trenches, in which the pattern is hexagonal. .
【0016】更に、面方位(111)の半導体基板を出
発点として、トレンチの側壁の電気的特性が互いに等し
くなるように、パターンを構成したものである。Further, the pattern is formed so that the electrical characteristics of the side walls of the trench are equal to each other, starting from the semiconductor substrate having the plane orientation (111).
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0018】本発明の半導体装置は、トレンチによって
略6角形のパターンを形成したことを第1の骨子とす
る。また、面方位が(111)の半導体ウェハを用いる
ことを第2の骨子とする。先ずは結晶方位と6角形のパ
ターンの例について説明する。The first gist of the semiconductor device of the present invention is that a substantially hexagonal pattern is formed by the trench. The second gist is to use a semiconductor wafer having a plane orientation of (111). First, an example of a crystal orientation and a hexagonal pattern will be described.
【0019】第1のパターン:図1は、トレンチによっ
て形成した6角形のパターン30の、第1の例を示す、
(A)平面図、(B)斜視図である。First Pattern: FIG. 1 shows a first example of a hexagonal pattern 30 formed by trenches.
(A) is a top view, (B) is a perspective view.
【0020】シリコン半導体基板51の表面に、多数の
同一形状、同一寸法のパターン30が縦横に配置され
る。パターン30は、角度θが各々120度プラスマイ
ナス10度の6角形であり、好ましくはθが120度の
正6角形であることが望ましい。複数のパターン30
は、パターン30の中心から中心までの距離aが互いに
一定となるように配置される。また、パターン30が正
6角形である場合、中心と中心を結ぶラインは正三角形
31を構成するように配置される。6角形の各辺は隣の
6角形の辺と平行であり、その距離bは全て一定であ
る。On the surface of a silicon semiconductor substrate 51, a number of patterns 30 having the same shape and the same dimensions are arranged vertically and horizontally. The pattern 30 is a hexagon having an angle θ of 120 degrees plus or minus 10 degrees, and preferably a regular hexagon having an angle θ of 120 degrees. Multiple patterns 30
Are arranged such that the distance a from the center of the pattern 30 to the center is constant. When the pattern 30 is a regular hexagon, the lines connecting the centers are arranged to form a regular triangle 31. Each side of the hexagon is parallel to the side of the adjacent hexagon, and the distance b is all constant.
【0021】基板51の表面にトレンチ32が形成され
る。トレンチ32は、基板51表面から垂直方向に掘り
下げた溝である。トレンチ32は、一定の幅(距離b)
と一定の深さを持ち、格子状あるいは蜂の巣状の形状で
連続している。パターン30の6つの辺に沿って半導体
層34の側壁33が形成される。半導体層の側壁33は
トレンチ32の側壁でもある。パターン30は各々が島
状に独立し、その各々は周囲をトレンチ32に囲まれ
る。従って、パターン30の形状は、半導体層34の表
面とトレンチ32とが交差する箇所32aによって形成
される。これらのトレンチ32は、シリコン単結晶基板
51を選択的に異方性エッチングすることによって得る
ことが出来る。A trench 32 is formed on the surface of the substrate 51. The trench 32 is a groove dug vertically from the surface of the substrate 51. The trench 32 has a constant width (distance b)
It has a certain depth and is continuous in a lattice or honeycomb shape. Sidewalls 33 of the semiconductor layer 34 are formed along six sides of the pattern 30. The side wall 33 of the semiconductor layer is also the side wall of the trench 32. Each of the patterns 30 is independent in the shape of an island, and each of the islands is surrounded by a trench 32. Accordingly, the shape of the pattern 30 is formed by a portion 32 a where the surface of the semiconductor layer 34 and the trench 32 intersect. These trenches 32 can be obtained by selectively anisotropically etching silicon single crystal substrate 51.
【0022】第2のパターン:図2は、第2のパターン
を説明するための(A)平面図、(B)斜視図である。
第1のパターンが、パターン30の周囲をトレンチ32
が囲むのに対して、第2のパターンは、パターン30の
内側にトレンチ32を形成した点で相違する。トレンチ
32が島状に点在し、各パターン30の周囲を一定幅、
一定高さの半導体層34が取り囲む。トレンチ32の深
さは一定である。同じく半導体層34の側壁33が6角
形のパターン30を構成する。パターン30の形状、配
置、間隔a、b等は第1のパターンと同じであるので説
明を省略する。Second pattern: FIGS. 2A and 2B are a plan view and a perspective view, respectively, for explaining the second pattern.
A first pattern is formed around trenches 32 around pattern 30.
The second pattern differs from the second pattern in that a trench 32 is formed inside the pattern 30. The trenches 32 are scattered in an island shape, and the periphery of each pattern 30 has a constant width.
A semiconductor layer 34 having a constant height surrounds the semiconductor layer. The depth of the trench 32 is constant. Similarly, the side wall 33 of the semiconductor layer 34 forms the hexagonal pattern 30. Since the shape, arrangement, intervals a, b, etc. of the pattern 30 are the same as those of the first pattern, description thereof will be omitted.
【0023】これらの配置により、単位面積あたりに収
納できるパターン30の個数を大幅に増大できる。正方
形のパターンと6角形のパターン30との比較は、図1
6において説明したので省略する。By these arrangements, the number of patterns 30 that can be stored per unit area can be greatly increased. The comparison between the square pattern and the hexagonal pattern 30 is shown in FIG.
6, the description is omitted.
【0024】従って、半導体層34の側壁33に沿って
チャネル電流を流すような半導体デバイスを形成したと
きに、その素子を大電流素子にすることが出来る。Therefore, when a semiconductor device is formed such that a channel current flows along the side wall 33 of the semiconductor layer 34, the device can be made a large current device.
【0025】以上に説明した第1と第2のパターンにお
いて、半導体層34の側壁33の結晶面を選択すること
によって、更に好適な半導体装置を得ることが出来る。
即ち、6角形のパターン30に対応して、基板51の面
方位を(111)としたものである。尚、面方位(11
1)とは、x軸=<100>軸と1で交わり、y軸=<
010>軸と1で交わり、同じくz軸=<001>軸と
1で交わる結晶面を意味する。In the first and second patterns described above, a more suitable semiconductor device can be obtained by selecting the crystal plane of the side wall 33 of the semiconductor layer 34.
That is, the plane orientation of the substrate 51 is set to (111) corresponding to the hexagonal pattern 30. Note that the plane orientation (11
1) means that the x-axis = <100> axis intersects at 1 and the y-axis = <
It means a crystal plane that intersects the 010> axis at 1 and also intersects the z axis = <001> axis at 1.
【0026】図3は、シリコン単結晶の立方晶系立体模
型を、(111)面に対して垂直方向から観測した平面
図である。この状態では、(111)面が水平面を構成
し、周囲の6つの辺35〜40は紙面に対して垂直な側
壁を構成し、その他は紙面に対して傾斜した面を構成す
る。そして、各辺35〜40が正6角形を構成し、各辺
35〜40に露出する側壁の全てが、結晶面(110)
面に対して等価面(ミラー面)であることに着目すべき
である。例えば、{110}、{101}、{011}
等は全て(110)面に対して等価の結晶面である。等
価の結晶面は、そのシリコン表面における、電子の移動
度、界面準位、シリコン酸化膜の成長レート等、の電気
的特性が全て等しい。FIG. 3 is a plan view of a cubic three-dimensional model of silicon single crystal observed from a direction perpendicular to the (111) plane. In this state, the (111) plane forms a horizontal plane, the surrounding six sides 35 to 40 form side walls perpendicular to the paper surface, and the others form surfaces inclined with respect to the paper surface. Each of the sides 35 to 40 forms a regular hexagon, and all of the side walls exposed to the sides 35 to 40 are formed of crystal faces (110).
It should be noted that the surface is an equivalent surface (mirror surface). For example, {110}, {101}, {011}
Are all crystal planes equivalent to the (110) plane. Equivalent crystal planes have the same electrical characteristics such as electron mobility, interface state, and silicon oxide film growth rate on the silicon surface.
【0027】図4は、各辺35〜40に沿って6角柱を
形成した時の、6角柱を示す斜視図である。6角柱の上
面と下面が(111)又はその等価面となり、各辺35
〜40に対応する垂直な6つの側壁が、全て(110)
の等価面になる。FIG. 4 is a perspective view showing a hexagonal prism when a hexagonal prism is formed along each of the sides 35-40. The upper and lower surfaces of the hexagonal prism are (111) or its equivalent surface, and each side 35
The six vertical sidewalls corresponding to ~ 40 are all (110)
Is equivalent to
【0028】この様な結晶学的な特性を利用することに
より、半導体層34の側壁33の結晶面を互いに等しい
面で構成することが可能となる。例えば、図1(B)の
例では、各パターン30毎に図4に示した6角柱を配置
するような形態にすれば、半導体層34の各側壁33に
(110)面を露出させることが可能である。図2
(B)の例でも同様に各側壁33に(110)面を露出
させることが可能である。By utilizing such crystallographic characteristics, it becomes possible to form the crystal planes of the side walls 33 of the semiconductor layer 34 with the same plane. For example, in the example of FIG. 1B, if the hexagonal prism shown in FIG. 4 is arranged for each pattern 30, the (110) plane can be exposed on each side wall 33 of the semiconductor layer 34. It is possible. FIG.
In the example of (B), the (110) plane can be similarly exposed on each side wall 33.
【0029】実際の半導体装置の製造においては、図5
に示した、面方位(111)の半導体ウェハ41を用い
る。このウェハ41は、表面に(111)面が露出した
ものであり、該表面に多数の半導体チップを形成するも
のである。オリエンテーションフラットOFは結晶方位
<110>としたが、その他の方位でも良い。そして、
6角形のパターン30の各辺35〜40が結晶方位<1
10>に対して直交するような配置で、パターン30を
形成する。これにより、半導体層34の6つの側壁33
を、全て(110)の結晶面(ミラー面)で構成するこ
とが可能になる。側壁33の結晶面が互いに均等である
ことは、シリコン中における電子の移動度、界面準位等
が同じであるので、該側壁33にチャネル電流を流すよ
うな電子デバイスを形成したときに、6つの側壁33全
てにおいて互いに等しいチャネル電流を流すことができ
る事を意味する。In the actual manufacture of a semiconductor device, FIG.
The semiconductor wafer 41 having the plane orientation (111) shown in FIG. The wafer 41 has the (111) plane exposed on the surface, and has a large number of semiconductor chips formed on the surface. Although the orientation flat OF is set to the crystal orientation <110>, other orientations may be used. And
Each side 35 to 40 of the hexagonal pattern 30 has a crystal orientation <1
The pattern 30 is formed so as to be orthogonal to 10>. Thereby, the six side walls 33 of the semiconductor layer 34
Can be constituted by all (110) crystal planes (mirror planes). The fact that the crystal planes of the side walls 33 are equal to each other means that the mobility of electrons and the interface state in silicon are the same. This means that the same channel current can flow through all the three side walls 33.
【0030】尚、パターン30の各辺35〜40が結晶
軸<110>方向に対して必ずしも直交している必要は
ない。図5の符号80のように、<111>軸を中心に
して左右60度の範囲で回転した場合でも、その辺35
〜40に沿って出現する結晶面の電気的な特性は、互い
に等しくなる。The sides 35 to 40 of the pattern 30 need not necessarily be orthogonal to the crystal axis <110> direction. As shown by reference numeral 80 in FIG. 5, even when rotated in the range of 60 degrees left and right about the <111> axis, the side 35
The electrical characteristics of the crystal planes appearing along 4040 are equal to each other.
【0031】また、トレンチ32の側壁33は垂直な平
坦面の他、深さ方向に傾斜しても良いし曲折しても良
い。6つの側壁41が全て同じ形状に加工されているこ
と、即ち6つの側壁33全ての結晶学的な電気的特性を
同じにする事が条件である。ここで結晶学的な電気的特
性とは、側壁に露出したシリコン表面における、電子の
移動度、界面準位、シリコン酸化膜の成長レート等、を
指す。さらに、トレンチ32の底面も平坦面であるほ
か、湾曲した面でも良い。The side wall 33 of the trench 32 may be inclined or bent in the depth direction in addition to a vertical flat surface. The condition is that all the six side walls 41 are processed into the same shape, that is, all the six side walls 33 have the same crystallographic electrical characteristics. Here, the crystallographic electrical characteristics refer to electron mobility, interface states, growth rate of a silicon oxide film, and the like on the silicon surface exposed on the side wall. Further, the bottom surface of the trench 32 may be a flat surface or a curved surface.
【0032】第3のパターン:図6に、第3のパターン
を示した。パターン30の6角形が正6角形ではなく図
面縦方向yの距離に対して図面横方向の距離xの距離を
長くした6角形である形態を示している。この場合、パ
ターン30の中心と中心とを結ぶ三角形31は2等辺三
角形となり、2つの辺の距離cは等距離である。三角形
の距離aは図1の距離aに等しい。パターン30の辺
は、隣のパターン30の辺と平行であり、その距離bは
一定である。斯かる形状に於いても、その6面全ての電
気的特性を等しくする事が出来る。Third pattern: FIG. 6 shows a third pattern. The hexagon of the pattern 30 is not a regular hexagon but a hexagon in which the distance x in the horizontal direction in the drawing is longer than the distance y in the vertical direction in the drawing. In this case, the triangle 31 connecting the centers of the patterns 30 is an isosceles triangle, and the distance c between the two sides is equal. The distance a of the triangle is equal to the distance a in FIG. The side of the pattern 30 is parallel to the side of the adjacent pattern 30, and the distance b is constant. Even in such a shape, the electrical characteristics of all six surfaces can be made equal.
【0033】以下、上述したパターンを用いた、絶縁ゲ
ート型半導体装置について説明する。Hereinafter, an insulated gate semiconductor device using the above-described pattern will be described.
【0034】第1の実施の形態:図7は、図1の第1の
パターンを利用した、パワーMOSFET素子を示す
(A)平面図、(B)断面図である。断面構造では従来
のものと基本的な変化はない。基本的なパターン配列は
図1に示したものを用いている。First Embodiment FIG. 7 is a plan view (A) and a cross-sectional view (B) showing a power MOSFET device using the first pattern of FIG. There is no fundamental change in the cross-sectional structure from the conventional one. The basic pattern arrangement shown in FIG. 1 is used.
【0035】即ち、N型ドレイン層51a、N+型ドレ
イン層51bとを有するシリコン半導体基板51の一主
面側に、P型チャネル領域52と、トレンチ32がP型
チャネル領域52を超えてN型ドレイン層51aに達す
る深さに形成されている。そのトレンチ32の表面には
熱酸化によりゲート酸化膜54が形成され、更にその内
部は多結晶シリコン等からなるゲート電極55が埋設さ
れている。そして、トレンチ32によって区画された半
導体層の表面に、N+型のソース領域56が設けられて
いる。ソース領域56はチャネル領域52の周囲端部の
内側を一定の幅で取り囲む。ソース領域56で囲まれた
チャネル領域52の表面にはP+型のコンタクト領域5
7が形成される。That is, on one main surface side of the silicon semiconductor substrate 51 having the N-type drain layer 51a and the N + -type drain layer 51b, the P-type channel region 52 and the trench 32 extend beyond the P-type channel region 52 to the N-type. It is formed to a depth reaching the drain layer 51a. A gate oxide film 54 is formed on the surface of the trench 32 by thermal oxidation, and a gate electrode 55 made of polycrystalline silicon or the like is buried inside the gate oxide film 54. An N + type source region 56 is provided on the surface of the semiconductor layer partitioned by the trench 32. The source region 56 surrounds the inside of the peripheral end of the channel region 52 with a constant width. The surface of the channel region 52 surrounded by the source region 56 has a P + type contact region 5.
7 is formed.
【0036】ゲート電極55の上にはCVD法等による
絶縁層58が形成される。トレンチ32の33即ちチャ
ネル領域52の外周(ソース領域56外周に等しい)が
単位セルを定義し、単位セルを多数配置した領域をセル
領域と称する。このとき、単位セルは図1に示したパタ
ーン30の形状と配置に等しい。即ち、各単位セルは平
面視で6角形の形状を持ち、その周囲をトレンチ32が
取り囲む。トレンチ32は一定の幅、一定の深さを持
ち、連続する。また、複数の単位セルはその中心から中
心までのセルピッチが均等となるように配列されてい
る。これらのトレンチ32とパターン30は、全体とし
て「蜂の巣」の様なハニカム形状に配置される。On the gate electrode 55, an insulating layer 58 is formed by a CVD method or the like. 33 of the trench 32, that is, the outer periphery of the channel region 52 (equal to the outer periphery of the source region 56) defines a unit cell, and a region where a number of unit cells are arranged is called a cell region. At this time, the unit cell has the same shape and arrangement as the pattern 30 shown in FIG. That is, each unit cell has a hexagonal shape in plan view, and the periphery thereof is surrounded by the trench 32. The trench 32 has a constant width and a constant depth and is continuous. Further, the plurality of unit cells are arranged such that the cell pitch from the center to the center becomes uniform. These trenches 32 and patterns 30 are arranged in a honeycomb shape like a "honeycomb" as a whole.
【0037】そして、セル領域の全面にアルミ等の金属
電極59が設けられ、この絶縁層58がゲート電極55
と金属電極59とを絶縁分離している。そして、金属電
極59がソース領域56に電気接続すると同時に、コン
タクト領域57を介してチャネル領域52に電気接続す
るように構成されている。トレンチ32内部に埋設され
たゲート電極55は、トレンチ32の溝に沿って連続
し、図示せぬ箇所で外部からゲート電位を印加可能な電
極パッドに接続される。N+型ドレイン層51bの裏面
側にはドレイン電極(図示せず)が形成される。また、
金属電極59は、絶縁膜58に形成されたコンタクト孔
60を介してソース領域56とコンタクト領域57の両
方に接触している。この様に、各単位セルを金属電極5
9が並列接続することによって、全体として電力用の素
子を構成している。A metal electrode 59 made of aluminum or the like is provided on the entire surface of the cell region.
And the metal electrode 59 are insulated and separated. The metal electrode 59 is electrically connected to the source region 56 and is also electrically connected to the channel region 52 via the contact region 57. The gate electrode 55 buried inside the trench 32 is continuous along the groove of the trench 32 and is connected to an electrode pad to which a gate potential can be externally applied at a location (not shown). A drain electrode (not shown) is formed on the back side of the N + type drain layer 51b. Also,
The metal electrode 59 is in contact with both the source region 56 and the contact region 57 via the contact hole 60 formed in the insulating film 58. Thus, each unit cell is connected to the metal electrode 5.
9 are connected in parallel to form a power element as a whole.
【0038】このトレンチ型MOSFETは、ゲート電
極55に電界を加えることにより、P型のチャネル領域
52内のトレンチ32に沿ってN型の反転層を形成し、
N型半導体基板51のドレイン層51a、51bとN+
型のソース領域56との間に電流路を形成する。この電
流路は6つの面全てに形成される。In this trench MOSFET, an N-type inversion layer is formed along the trench 32 in the P-type channel region 52 by applying an electric field to the gate electrode 55.
The drain layers 51a and 51b of the N-type semiconductor substrate 51 and N +
A current path is formed with the source region 56 of the mold. This current path is formed on all six surfaces.
【0039】斯様に6角形のセルを配置したことによ
り、単位面積あたりのセル密度を大幅に向上できる。こ
れに伴ってゲート幅GWの総合的な長さも大幅に増大す
るので、単位面積あたりの電流容量を増大できる。具体
的には、従来と同じチップサイズ(例えば1.0mm×
1.0mm)に、数万個〜数十万個の単位セルを集積化
することが可能になった。By arranging hexagonal cells in this way, the cell density per unit area can be greatly improved. Accompanying this, the overall length of the gate width GW is greatly increased, so that the current capacity per unit area can be increased. Specifically, the same chip size as the conventional one (for example, 1.0 mm ×
1.0 mm), tens of thousands to hundreds of thousands of unit cells can be integrated.
【0040】加えて、側壁33の結晶面を互いに等価と
なるように選択する(例えば、(110)面もしくはそ
の近傍の面)ことにより、チャネル領域32における電
子の移動度を均一に出来る。これは、6つの結晶面全て
において、チャネル領域32に流れる電流の値を均等に
出来ることを意味する。よって、高出力で且つオン抵抗
Rds(on)の小さいMOSFET装置を得ることが
出来る。In addition, the electron mobility in the channel region 32 can be made uniform by selecting the crystal planes of the side walls 33 so as to be equivalent to each other (for example, the (110) plane or a plane in the vicinity thereof). This means that the value of the current flowing through the channel region 32 can be equalized in all six crystal planes. Therefore, a MOSFET device having a high output and a small on-resistance Rds (on) can be obtained.
【0041】更に、単位面積当たりに収納できる単位セ
ルの個数を増大することによって、単位セル毎に配置す
るコンタクト孔60の個数を増大できる。従って、金属
電極59とソース領域56とのコンタクト面積を増大で
き、その接触抵抗を減じることが出来る。これはオン抵
抗Rds(on)を更に低減する効果を生む。Further, by increasing the number of unit cells that can be stored per unit area, the number of contact holes 60 arranged for each unit cell can be increased. Therefore, the contact area between the metal electrode 59 and the source region 56 can be increased, and the contact resistance can be reduced. This produces an effect of further reducing the on-resistance Rds (on).
【0042】この様な装置は、例えば以下の製造方法に
よって製造することが出来る。Such an apparatus can be manufactured, for example, by the following manufacturing method.
【0043】第1工程:図8(A)参照 まず、ドレイン層となるN層51aを有するシリコン半
導体基板51を準備する。N層51aのセル領域部分の
全面に、チャネル領域52となるP型の拡散層を例えば
ボロンのイオン注入により形成する。First Step: See FIG. 8A First, a silicon semiconductor substrate 51 having an N layer 51a to be a drain layer is prepared. A P-type diffusion layer serving as a channel region 52 is formed on the entire surface of the cell region of the N layer 51a by, for example, boron ion implantation.
【0044】第2工程:図8(B)参照 次にチャネル領域52を貫通してドレイン層51aに達
する深さまで半導体基板51をエッチングすることによ
り、トレンチ32を形成する。これは前記セル領域の全
面に形成された酸化膜にホトリソグラフィの工程により
開口を設け、その開口から異方性のガスエッチングをす
ることでトレンチ32を形成する。Second Step: See FIG. 8B Next, the trench 32 is formed by etching the semiconductor substrate 51 to a depth that penetrates the channel region 52 and reaches the drain layer 51a. In this method, an opening is formed in an oxide film formed on the entire surface of the cell region by a photolithography process, and anisotropic gas etching is performed from the opening to form a trench 32.
【0045】そして、ダミー酸化によりトレンチ32内
部に酸化膜層を形成し、その酸化膜層を除去することに
よりトレンチ32形成に伴うシリコン層表面の欠陥層を
除去する。その後ゲート酸化を行うことで、トレンチ3
2の内部にゲート酸化膜54を形成する。Then, an oxide film layer is formed inside the trench 32 by dummy oxidation, and the defect layer on the surface of the silicon layer accompanying the formation of the trench 32 is removed by removing the oxide film layer. Thereafter, by performing gate oxidation, the trench 3
2, a gate oxide film 54 is formed.
【0046】第3工程:図8(C)参照 次に、多結晶シリコン膜をCVDにより全面に被着する
ことで、トレンチ32の内部を多結晶シリコンで埋め込
む。そして、多結晶シリコン膜にリン又はボロンをドー
プし、多結晶シリコン膜を導電層化する。次に例えば等
方性のガスエッチングにより、多結晶シリコンをエッチ
バックする。そしてチャネル領域52上の酸化膜54表
面が露出した段階で多結晶シリコンのエッチングを停止
することで、トレンチ32内に埋め込まれたゲート電極
55を形成する。Third Step: See FIG. 8C Next, a polycrystalline silicon film is deposited on the entire surface by CVD, so that the inside of the trench 32 is filled with polycrystalline silicon. Then, the polycrystalline silicon film is doped with phosphorus or boron, and the polycrystalline silicon film is turned into a conductive layer. Next, the polycrystalline silicon is etched back by, for example, isotropic gas etching. The etching of the polycrystalline silicon is stopped when the surface of the oxide film 54 on the channel region 52 is exposed, so that the gate electrode 55 embedded in the trench 32 is formed.
【0047】第4工程:図8(D)参照 次に、P+型のコンタクト領域57を形成する。これは
コンタクト領域57となる部分にホトリソグラフィの工
程によりレジストマスクの開口を形成し、例えばボロン
をイオン注入することにより形成する。次に再びホトリ
ソグラフィの工程によりソース領域となる部分にレジス
トマスクの開口を形成し、例えば砒素(As)をイオン注
入することでN+型のソース領域56を形成する。この
ソース領域56は、トレンチ32に埋め込まれたゲート
電極55の上端部をマスクとしてイオン注入により形成
されるので、ゲート電極に対してセルフアラインで拡散
層が形成される。これにより、閾値電圧等の特性のバラ
ツキを少なくできる。次にNSG/BPSG等の絶縁膜
を基板51全面に被着し、ホトリソグラフィの工程によ
り基板51表面のソース領域及びコンタクト領域を露出
するようにその絶縁膜をエッチングすることで開口を設
け、絶縁層58を形成する。Fourth Step: See FIG. 8D Next, a P + type contact region 57 is formed. This is formed by forming an opening of a resist mask in a portion to be the contact region 57 by a photolithography process and implanting boron ions, for example. Next, an opening of a resist mask is formed in a portion to be a source region again by a photolithography process, and an N + type source region 56 is formed by ion-implanting, for example, arsenic (As). Since the source region 56 is formed by ion implantation using the upper end of the gate electrode 55 embedded in the trench 32 as a mask, a diffusion layer is formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode. This can reduce variations in characteristics such as the threshold voltage. Next, an insulating film such as NSG / BPSG is applied to the entire surface of the substrate 51, and an opening is formed by etching the insulating film so as to expose the source region and the contact region on the surface of the substrate 51 by a photolithography process. A layer 58 is formed.
【0048】そして、アルミ等の金属材料をスパッタリ
ングすることで、基板51の全面に金属材料を被着し、
ホトエッチング、アロイすることで、セル領域部分の全
面にソース電極59を形成する。更にチップ全面にパッ
シベーション膜を被着し、又、半導体基板51の裏面に
裏張り電極(ドレイン電極)を形成することで、ウェハ
段階の縦型MOSFETが完成(図7(B)参照)す
る。尚、チャネル領域52とソース領域56を形成した
後にトレンチ32を形成する順番でもかまわない。Then, a metal material such as aluminum is sputtered to cover the entire surface of the substrate 51 with the metal material.
The source electrode 59 is formed on the entire surface of the cell region by photoetching and alloying. Further, a passivation film is applied to the entire surface of the chip, and a backing electrode (drain electrode) is formed on the back surface of the semiconductor substrate 51, whereby a vertical MOSFET at the wafer stage is completed (see FIG. 7B). The order in which the trenches 32 are formed after the channel region 52 and the source region 56 are formed may be used.
【0049】以上の製造方法に於いて、ゲート酸化膜5
4の形成はシリコンの熱酸化による。このとき、トレン
チ32の側壁33を全て(110)結晶面あるいはその
近傍の結晶面で構成した場合、ゲート酸化膜54の成長
レートが6つの面全てに於いて等しくなり、6面全てに
均一な膜厚t1のゲート酸化膜54を形成できる。この
ことは、6つの面でチャネル領域52におけるしきい値
Vtを均等に出来る事を意味する。従って、電子の移動
度が均一であること及び閾値が均等であることによっ
て、各側壁33間で電流値に差が生じることがないの
で、高出力を得ることが出来る他、図9に示したよう
に、MOSFET素子のしきい値Vtの立ち上がり特性
を改善できるという効果を生じる。In the above manufacturing method, the gate oxide film 5
4 is formed by thermal oxidation of silicon. At this time, if the side walls 33 of the trench 32 are all formed of the (110) crystal plane or a crystal plane in the vicinity thereof, the growth rates of the gate oxide film 54 are equal on all six planes and uniform on all six planes. The gate oxide film 54 having the thickness t1 can be formed. This means that the threshold value Vt in the channel region 52 can be made equal in six planes. Therefore, since the mobility of electrons is uniform and the threshold value is uniform, there is no difference in the current value between the side walls 33, so that a high output can be obtained, and as shown in FIG. Thus, the effect that the rising characteristic of the threshold value Vt of the MOSFET element can be improved is produced.
【0050】更に、トレンチ32の底面を(111)面
で構成した場合、以下の如き効果を生む。これは、ゲー
ト酸化膜54を形成するときの、熱酸化膜の成長レート
が結晶面に大きく依存する事に起因する。Further, when the bottom surface of the trench 32 is constituted by the (111) plane, the following effects are produced. This is because the growth rate of the thermal oxide film when forming the gate oxide film 54 greatly depends on the crystal plane.
【0051】例えば1000℃、ドライ酸化の条件で各
結晶面の熱酸化膜の成長レートを比較すると、以下のよ
うになる。 (111)>(110)>(311)>(511)>
(100) 即ち、(110)面に比較して、(111)面の成長レ
ートが少し速いのである。従って、ゲート酸化膜の形成
条件として900℃以上、好ましくは1000℃以上の
熱処理を行うことで、トレンチ32における側壁33の
酸化膜厚t1(図7(B)参照)よりも、トレンチ32
底面における酸化膜厚t2(図7(B))を約10%程
度厚く形成できる。例えば、側壁33の酸化膜厚t2の
膜厚を500Åとした場合に、底面の酸化膜厚t2を5
50Å程度に形成できる。雰囲気は酸化性、非酸化性を
問わない。For example, a comparison of the growth rate of the thermal oxide film on each crystal plane under the conditions of dry oxidation at 1000 ° C. is as follows. (111)>(110)>(311)>(511)>
That is, the growth rate of the (111) plane is slightly higher than that of the (110) plane. Therefore, by performing a heat treatment at 900 ° C. or higher, preferably 1000 ° C. or higher as a condition for forming the gate oxide film, the thickness of the trench 32 becomes larger than the oxide film thickness t1 of the sidewall 33 in the trench 32 (see FIG. 7B).
The oxide film thickness t2 (FIG. 7B) on the bottom surface can be formed to be about 10% thicker. For example, when the thickness of the oxide film thickness t2 of the side wall 33 is 500 °, the oxide film thickness t2 of the bottom surface is 5 °.
It can be formed to about 50 °. The atmosphere may be oxidizing or non-oxidizing.
【0052】この様に、トレンチ32底面の酸化膜厚t
2、即ちゲート電極55とN層51aとが対向している
箇所のゲート酸化膜54を厚くすることにより、ゲート
とドレイン間の容量Cgdを低減できる他、この膜厚t
2によって決定されるゲート・ドレイン間の耐圧Vgd
を大きくできる。一方、酸化膜厚t1即ちゲート電極5
5とチャネル領域52とが対向している箇所のゲート酸
化膜54を薄くすることは、MOSFET素子の電流駆
動能力を増大する事を意味する。従って、これらの相反
する要求を同時に満足することが出来る。As described above, the oxide film thickness t on the bottom surface of the trench 32
2, that is, by increasing the thickness of the gate oxide film 54 at the position where the gate electrode 55 and the N layer 51a are opposed to each other, the capacitance Cgd between the gate and the drain can be reduced.
2 the breakdown voltage Vgd between the gate and the drain determined by
Can be increased. On the other hand, the oxide film thickness t1, ie, the gate electrode 5
Reducing the thickness of the gate oxide film 54 where the channel region 5 and the channel region 52 face each other means increasing the current driving capability of the MOSFET element. Therefore, these conflicting requirements can be satisfied at the same time.
【0053】加えて、斯様な高温処理を加えることによ
り、トレンチ32の肩の部分(図8B符号100)、即
ちソース領域56と接する箇所の形状を丸みの帯びた形
状に加工できる。よって、酸化膜54、58やゲート電
極55及び酸化膜58の被覆性が向上する。尚、シリコ
ン酸化膜に代えて、シリコン窒化膜SiNを用いた場合
でも、同様に膜厚の差を得ることが出来る。In addition, by applying such a high-temperature treatment, the shoulder portion of the trench 32 (reference numeral 100 in FIG. 8B), that is, the shape in contact with the source region 56 can be processed into a rounded shape. Therefore, the coverage of the oxide films 54 and 58, the gate electrode 55, and the oxide film 58 is improved. It should be noted that even when a silicon nitride film SiN is used instead of the silicon oxide film, a difference in film thickness can be obtained similarly.
【0054】第2の実施の形態:図10は、図2の第2
のパターン配置を利用した、パワーMOSFET素子を
示す(A)平面図、(B)断面図である。6角形のパタ
ーン30の内側にゲート電極55を形成した例である。
製造方法は図8と同様である。FIG. 10 shows a second embodiment of FIG.
FIGS. 3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a power MOSFET element using the pattern arrangement of FIGS. This is an example in which a gate electrode 55 is formed inside a hexagonal pattern 30.
The manufacturing method is the same as in FIG.
【0055】即ち、表面にP型チャネル領域52を有
し、その下部にN型ドレイン層51a、N+型ドレイン
層51bとを有するシリコン半導体基板51に、多数の
トレンチ32がP型チャネル領域52を超えてN型ドレ
イン層51aに達する深さに形成されている。そのトレ
ンチ32の表面には熱酸化によりゲート酸化膜54が形
成され、更にその内部は多結晶シリコン等からなるゲー
ト電極55が埋設されている。そして、トレンチ32に
よって区画された半導体層の表面にN+型のソース領域
56が設けられている。ソース領域56はチャネル領域
52の周囲近傍でゲート電極55を取り囲む。ソース領
域56で囲まれたチャネル領域52の表面にはP+型の
コンタクト領域57が形成される。That is, in the silicon semiconductor substrate 51 having the P-type channel region 52 on the surface and the N-type drain layer 51a and the N + -type drain layer 51b under the P-type channel region 52, a large number of trenches 32 form the P-type channel region 52. It is formed to a depth that reaches the N-type drain layer 51a beyond that. A gate oxide film 54 is formed on the surface of the trench 32 by thermal oxidation, and a gate electrode 55 made of polycrystalline silicon or the like is buried inside the gate oxide film 54. An N + type source region 56 is provided on the surface of the semiconductor layer partitioned by the trench 32. Source region 56 surrounds gate electrode 55 near the periphery of channel region 52. On the surface of the channel region 52 surrounded by the source region 56, a P + type contact region 57 is formed.
【0056】ゲート電極55の上にはCVD法等による
絶縁層58が形成される。各ゲート電極55周辺の側壁
33(ソース領域56内周に等しい)が単位セルを定義
し、単位セルを多数配置した領域をセル領域と称する。
単位セルはパターン32の形状と配置に等しい。また、
チャネル領域52の側壁33は(110)面で代表され
るように、互いに等価な結晶面で構成されている。チャ
ネル領域52は蜂の巣状に連続する。On the gate electrode 55, an insulating layer 58 is formed by a CVD method or the like. The side walls 33 (equal to the inner periphery of the source region 56) around each gate electrode 55 define a unit cell, and a region where a number of unit cells are arranged is called a cell region.
The unit cell is equal to the shape and arrangement of the pattern 32. Also,
The side walls 33 of the channel region 52 are formed of crystal planes equivalent to each other as represented by the (110) plane. The channel region 52 is continuous like a honeycomb.
【0057】絶縁層58にはP+コンタクト領域57と
N+ソース領域56とを露出するコンタクトホール60
が設けられる。セル領域の表面にアルミ等の金属電極5
9が設けられ、コンタクトホール60を介してソース領
域56とコンタクト領域57に接続される。A contact hole 60 exposing P + contact region 57 and N + source region 56 is formed in insulating layer 58.
Is provided. Metal electrode 5 such as aluminum on the surface of the cell area
9 are provided and connected to the source region 56 and the contact region 57 via the contact hole 60.
【0058】ゲート電極55はトレンチ32の内部に点
在し、図示せぬアルミ電極などによって並列接続され
る。各ゲート電極55はチャネル領域52で取り囲ま
れ、チャネル領域52は連続する。チャネル領域52の
表面にはゲート電極55を各々取り囲むソース領域56
が形成される。尚、コンタクトホール60の箇所に部分
的にP+コンタクト領域57が露出するような構成でも
良い。The gate electrodes 55 are scattered inside the trench 32 and are connected in parallel by an aluminum electrode (not shown). Each gate electrode 55 is surrounded by a channel region 52, and the channel region 52 is continuous. On the surface of the channel region 52, source regions 56 each surrounding the gate electrode 55 are provided.
Is formed. Note that a configuration in which the P + contact region 57 is partially exposed at the contact hole 60 may be employed.
【0059】第3の実施の形態:トレンチ32内にゲー
ト電極を埋設する本発明は、縦型MOSFETに限定さ
れるものではない・例えばIGBT(Insulate Gate Bipolar
Transistor)にも同様に適用可能である。Third Embodiment The present invention in which a gate electrode is buried in a trench 32 is not limited to a vertical MOSFET. For example, an IGBT (Insulate Gate Bipolar)
Transistor).
【0060】図11は、本発明をIGBT装置に適用し
た例を示している。パターン32は図1、図2どちらの
例でも適用が可能である。P型基板70の上にN+層7
1とN型層72を形成し、N型層72表面にP型チャネ
ル領域73を形成し、チャネル領域73の表面からN型
層72に達するトレンチ74を形成し、トレンチ74内
部にゲート酸化膜75とゲート電極76を形成し、チャ
ネル領域73表面に環状のN+ソース領域77を形成
し、更にチャネル領域73表面にP+コンタクト領域7
8を形成し、ソース領域とP+コンタクト領域にアルミ
などの金属電極79が電気接触している。FIG. 11 shows an example in which the present invention is applied to an IGBT device. The pattern 32 can be applied to both the examples shown in FIGS. N + layer 7 on P-type substrate 70
1 and an N-type layer 72, a P-type channel region 73 is formed on the surface of the N-type layer 72, a trench 74 is formed from the surface of the channel region 73 to the N-type layer 72, and a gate oxide film is formed inside the trench 74. 75 and a gate electrode 76, an annular N + source region 77 is formed on the surface of the channel region 73, and a P + contact region 7 is formed on the surface of the channel region 73.
8, a metal electrode 79 made of aluminum or the like is in electrical contact with the source region and the P + contact region.
【0061】この素子は、ゲート電極76に印加した電
圧によってトレンチ溝74内壁のチャネル領域73にチ
ャネルを形成し、ソース領域77からN型層72へチャ
ネル電流を流すと共に、該チャネル電流をP型チャネル
領域73、N/N+層71、72、及びP+基板70と
で形成するPNPトランジスタのベース電流として供給
するように構成したものである。該IGBTは、前記P
NPトランジスタで伝導度変調が生じるので、MOSF
ET素子よりもオン抵抗を減じることが出来る。結晶面
の関係は第1、第2の実施の形態に等しい。In this device, a channel is formed in the channel region 73 on the inner wall of the trench groove 74 by a voltage applied to the gate electrode 76, a channel current flows from the source region 77 to the N-type layer 72, and the channel current is reduced to a P-type. It is configured to supply as a base current of a PNP transistor formed by the channel region 73, the N / N + layers 71 and 72, and the P + substrate 70. The IGBT uses the P
Since conductivity modulation occurs in the NP transistor, MOSF
ON resistance can be reduced as compared with the ET element. The relationship between the crystal planes is the same as in the first and second embodiments.
【0062】第4の実施の形態:図12は、トレンチ3
2の側壁33の形状が湾曲している場合の、トレンチ型
MOSFET装置を示している。トレンチ32とパター
ンは図1(A)のパターン配列を用いている。トレンチ
32側部の側壁33がV字型に湾曲している。この場
合、側壁33には(110)面が露出するものではない
が、6角側壁全てが、互いに均等な結晶面となる。他の
箇所は図7の構成と同一であるので説明を省略する。Fourth Embodiment: FIG.
2 shows a trench type MOSFET device in a case where the shape of a second side wall 33 is curved. The pattern arrangement of FIG. 1A is used for the trench 32 and the pattern. The side wall 33 on the side of the trench 32 is curved in a V-shape. In this case, although the (110) plane is not exposed on the side wall 33, all hexagonal side walls have a uniform crystal plane. The other parts are the same as those in FIG.
【0063】尚、上述した各実施の形態において、パタ
ーン30の6つの角は多少丸みを帯びても良い。更に、
ウェハ41(図5)表面の面方位が正確に(111)面
と直行している他、<111>結晶軸に対して結晶面が
数度、好ましくは5度以内の角度で傾斜していても良
い。骨子は、6面全ての側壁33の電気特性を均等にす
ることである。In each of the above embodiments, the six corners of the pattern 30 may be slightly rounded. Furthermore,
In addition to the plane orientation of the surface of the wafer 41 (FIG. 5) being exactly perpendicular to the (111) plane, the crystal plane is inclined at several degrees, preferably within 5 degrees with respect to the <111> crystal axis. Is also good. The essence is to equalize the electrical characteristics of the side walls 33 on all six sides.
【0064】更に、本発明の趣旨を逸脱することなく、
このほかにも例えば静電誘導サイリスタ(SIT)、ゲ
−トタ−ンオフサイリスタ(GTO)、及びMOS制御
サイリスタ(MCT)等の、ゲート電位によってチャネ
ル電流を制御する半導体素子等、種々の変形した実施の
形態が考えられることは勿論のことである。また、第1
〜第3のパターンと、第1〜第4の実施の形態とのいず
れを組み合わせてもよいことは言うまでもないFurther, without departing from the spirit of the present invention,
In addition, various modified semiconductor devices such as a semiconductor device that controls a channel current by a gate potential, such as an electrostatic induction thyristor (SIT), a gate turn-off thyristor (GTO), and a MOS control thyristor (MCT). It is needless to say that the embodiment can be considered. Also, the first
Needless to say, any of the third to third patterns may be combined with the first to fourth embodiments.
【0065】[0065]
【発明の効果】以上に説明したように本発明は、トレン
チ32によって区画される半導体層の側壁33によって
略6角形のパターン30を形成することにより、単位面
積当たりに収納できる単位セルの個数を大幅に増大でき
る。これにより、トレンチ型の絶縁ゲート型半導体装置
の大電流容量化とオン抵抗の低減化を図ることが出来
る。As described above, the present invention reduces the number of unit cells that can be accommodated per unit area by forming a substantially hexagonal pattern 30 by the side walls 33 of the semiconductor layer defined by the trenches 32. Can be significantly increased. This makes it possible to increase the current capacity and reduce the on-resistance of the trench-type insulated gate semiconductor device.
【0066】加えて、単位セル数の個数を増大すること
によって、同時に金属電極59とソース領域56との接
触面積を増大できるので、両者の接触抵抗を減じ、オン
抵抗の低減化に寄与できる。In addition, by increasing the number of unit cells, the contact area between the metal electrode 59 and the source region 56 can be increased at the same time, so that the contact resistance between them can be reduced and the on-resistance can be reduced.
【0067】更に、面方位(111)基板を用いること
により、トレンチ32の各側壁33の電気的結晶学的特
性を均等にすることができる。最も代表的な例が、各側
壁33に(110)面が露出する形態である。これによ
り、各側壁33にに流す電流を均等にできるので、局所
的な電流集中による耐圧劣化を防止できる。Further, by using the (111) plane orientation substrate, the electric crystallographic characteristics of each side wall 33 of the trench 32 can be made uniform. The most typical example is a form in which the (110) plane is exposed on each side wall 33. As a result, the current flowing through each side wall 33 can be made uniform, so that the withstand voltage deterioration due to local current concentration can be prevented.
【0068】更に、面方位の選択と熱処理によっては、
トレンチ32底面のゲート酸化膜厚t2が大になるよう
に形成できるので、ゲート酸化膜厚t1を減じてMOS
FET素子の駆動能力を更に増大できる。Further, depending on the selection of the plane orientation and the heat treatment,
Since the gate oxide film thickness t2 on the bottom surface of the trench 32 can be formed to be large, the gate oxide film thickness t1 can be reduced and the MOS
The driving capability of the FET element can be further increased.
【図1】第1のパターンを説明するための(A)平面
図、(B)断面図である。FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view for explaining a first pattern.
【図2】第2のパターンを説明するための(A)平面
図、(B)断面図である。FIGS. 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a second pattern.
【図3】本発明を説明するための平面図である。FIG. 3 is a plan view for explaining the present invention.
【図4】本発明を説明するための斜視図である。FIG. 4 is a perspective view for explaining the present invention.
【図5】本発明を説明するための平面図である。FIG. 5 is a plan view for explaining the present invention.
【図6】第3のパターンを説明するための平面図であ
る。FIG. 6 is a plan view for explaining a third pattern.
【図7】本発明の第1の実施の形態を説明するための
(A)平面図、(B)断面図である。FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is a cross-sectional view for explaining the first embodiment of the present invention.
【図8】製造方法を説明するための断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method.
【図9】本発明を説明するための特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram for explaining the present invention.
【図10】本発明の第2の実施の形態を説明するための
(A)平面図、(B)断面図である。FIG. 10A is a plan view and FIG. 10B is a cross-sectional view for explaining a second embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第3の実施の形態を説明するための
断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a third embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第4の実施の形態を説明するための
断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a fourth embodiment of the present invention.
【図13】トレンチ型MOSFET装置を示す断面図で
ある。FIG. 13 is a sectional view showing a trench type MOSFET device.
【図14】従来の(100)ウェハを示す平面図であ
る。FIG. 14 is a plan view showing a conventional (100) wafer.
【図15】従来例を説明するための斜視図である。FIG. 15 is a perspective view for explaining a conventional example.
【図16】単位セルのパターンを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a pattern of a unit cell.
30 パターン 32 トレンチ 33 側壁 54 ゲート酸化膜 55 ゲート電極 56 ソース領域 Reference Signs List 30 pattern 32 trench 33 side wall 54 gate oxide film 55 gate electrode 56 source region
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑子 栄一郎 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5F102 FA02 FB01 GB04 GC08 GD10 GJ03 GL03 GR01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Eiichiro Kuwako 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka F-term (reference) 5F102 FA02 FB01 GB04 GC08 GD10 GJ03 GL03 GR01
Claims (25)
記半導体層の側壁の結晶面を互いに等価面とすることを
特徴とする半導体装置。1. A semiconductor device, comprising: a semiconductor layer having a hexagonal pattern, wherein crystal planes of sidewalls of the semiconductor layer are equivalent to each other.
より、6角形のパターンに区画された前記半導体層を設
け、前記区画された半導体層の側壁の結晶面を互いに等
価面とすることを特徴とする半導体装置。2. A semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor layer is partitioned into a hexagonal pattern by a trench formed on one main surface of the semiconductor layer, and crystal faces of side walls of said partitioned semiconductor layer are equivalent to each other. Characteristic semiconductor device.
より、6角形のパターンに区画された前記半導体層を設
け、前記区画された半導体層の側壁の結晶面を互いに等
価面とし、前記半導体層の側壁に絶縁膜を設けたことを
特徴とする半導体装置。3. The semiconductor layer partitioned into a hexagonal pattern by a trench formed on one main surface of the semiconductor layer, and the crystal planes of sidewalls of the partitioned semiconductor layer are made equivalent to each other, and A semiconductor device comprising an insulating film provided on a side wall of a layer.
より、6角形のパターンに区画された前記半導体層を設
け、前記区画された半導体層の側壁の結晶面を互いに等
価面とし、前記半導体層の側壁に絶縁膜を設け、前記ト
レンチ内に導電材料からなる制御電極を設け、前記制御
電極と前記絶縁膜及び前記区画された半導体層の側壁と
で絶縁ゲート型半導体素子を構成したことを特徴とする
半導体装置。4. The semiconductor layer partitioned by a trench formed on one main surface of the semiconductor layer into a hexagonal pattern, and crystal faces of side walls of the partitioned semiconductor layer are made equivalent to each other. An insulating film is provided on a side wall of the layer, a control electrode made of a conductive material is provided in the trench, and an insulated gate semiconductor device is configured by the control electrode, the insulating film, and a side wall of the partitioned semiconductor layer. Characteristic semiconductor device.
より、6角形のパターンに区画された前記半導体層を設
け、 前記区画された半導体層の側壁の結晶面を互いに等価面
とし、 前記半導体層の側壁に形成した絶縁膜と、 前記トレンチ内に埋設された、導電材料からなるゲート
電極と、 前記半導体層の一主面に形成したソース領域と、 前記半導体層の一主面とは反対側の面に設けたドレイン
領域と、 前記ゲート電極と前記絶縁膜、及び前記半導体層の側壁
に設けたチャネル領域とで絶縁ゲート型半導体素子を構
成したことを特徴とする半導体装置。5. A semiconductor layer partitioned into a hexagonal pattern by a trench formed on one main surface of a semiconductor layer, wherein crystal faces of side walls of the partitioned semiconductor layer are made equivalent to each other, An insulating film formed on a side wall of the layer, a gate electrode made of a conductive material buried in the trench, a source region formed on one main surface of the semiconductor layer, and opposite to one main surface of the semiconductor layer A drain region provided on a side surface, a gate region provided on the gate electrode, the insulating film, and a side wall of the semiconductor layer to form an insulated gate semiconductor element.
前記半導体層の表面に形成した逆導電型のチャネル領域
と、前記チャネル領域の表面に形成した逆導電型のソー
ス領域と、前記チャネル領域を貫通し、6角形のパター
ンに区画された前記半導体層を形成するトレンチとを設
け、 前記区画された半導体層の側壁の結晶面を互いに等価面
とし、 前記半導体層の側壁に絶縁膜を形成し、 前記トレンチ内に導電材料からなるゲート電極を形成
し、 前記ゲート電極と前記絶縁膜、及び前記チャネル領域と
で絶縁ゲート型半導体素子を構成したことを特徴とする
半導体装置。6. A semiconductor layer of one conductivity type serving as a drain,
A channel region of the opposite conductivity type formed on the surface of the semiconductor layer, a source region of the opposite conductivity type formed on the surface of the channel region, and the semiconductor layer penetrating the channel region and partitioned into a hexagonal pattern Forming a trench on the side wall of the divided semiconductor layer as an equivalent plane, forming an insulating film on the side wall of the semiconductor layer, and forming a gate electrode made of a conductive material in the trench. A semiconductor device, comprising: an insulated gate semiconductor element including the gate electrode, the insulating film, and the channel region.
の半導体層の上に形成した逆導電型の第2の半導体層
と、前記第2の半導体層の上に形成した逆導電型の第3
の半導体層と、前記第3の半導体層の表面に形成した一
導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域の表面に形
成した逆導電型のソース領域と、前記チャネル領域を貫
通し、6角形のパターンに区画された前記半導体層を形
成するトレンチとを設け、 前記区画された半導体層の側壁の結晶面を互いに等価面
とし、 前記半導体層の側壁に絶縁膜を形成し、 前記トレンチ内に導電材料からなるゲート電極を形成
し、 前記ゲート電極と前記絶縁膜、及び前記チャネル領域と
で絶縁ゲート型半導体素子を構成したことを特徴とする
半導体装置。7. A first semiconductor layer of one conductivity type;
A second semiconductor layer of opposite conductivity type formed on the second semiconductor layer, and a third semiconductor layer of opposite conductivity type formed on the second semiconductor layer.
A semiconductor layer, a channel region of one conductivity type formed on the surface of the third semiconductor layer, a source region of the opposite conductivity type formed on the surface of the channel region, and a hexagonal shape penetrating the channel region. A trench for forming the semiconductor layer partitioned into patterns; providing crystal planes of sidewalls of the partitioned semiconductor layer as equivalent planes; forming an insulating film on sidewalls of the semiconductor layer; A semiconductor device, comprising: forming a gate electrode made of a material; and forming an insulated gate semiconductor element with the gate electrode, the insulating film, and the channel region.
1)面若しくはその近傍の面であることを特徴とする、
請求項1、2、3、4、5、6、7のいずれかに記載の
半導体装置。8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the main surface has a crystal plane of (11).
1) a surface or a surface in the vicinity thereof,
8. The semiconductor device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7.
はその近傍の面であることを特徴とする請求項1、2、
3、4、5、6、7、8のいずれかに記載の半導体装
置。9. The method according to claim 1, wherein the crystal plane of the side wall is a (110) plane or a plane in the vicinity thereof.
The semiconductor device according to any one of 3, 4, 5, 6, 7, and 8.
れた半導体層を一定間隔離間して多数個配置したことを
特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9
のいずれかに記載の半導体装置。10. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of the hexagonal patterns or the divided semiconductor layers are arranged at a predetermined interval. 9
The semiconductor device according to any one of the above.
化膜を含む膜であることを特徴とする請求項3、4、
5、6、7のいずれかに記載の半導体装置。11. The semiconductor device according to claim 3, wherein the insulating film is a film including at least a silicon oxide film.
The semiconductor device according to any one of 5, 6, and 7.
絶縁膜の膜厚が、実質的に均一であることを特徴とする
請求項3、4、5、6、7、11のいずれかに記載の半
導体装置。12. The semiconductor device according to claim 3, wherein the thickness of the insulating film formed on the six sidewalls of the semiconductor layer is substantially uniform. 3. The semiconductor device according to claim 1.
絶縁ゲート型半導体素子の、各側壁における各々のしき
い値が実質的に均等であることを特徴とする請求項4、
5、6、7のいずれかに記載の半導体装置。13. The insulated gate semiconductor device formed on six side walls of the semiconductor layer, wherein each threshold value on each side wall is substantially equal.
The semiconductor device according to any one of 5, 6, and 7.
け、前記半導体層の側壁の結晶面を互いに等価面とする
ことを特徴とする半導体装置。14. A semiconductor device comprising a semiconductor layer having a honeycomb pattern, wherein crystal planes of sidewalls of the semiconductor layer are equivalent to each other.
トレンチにより、蜂の巣状に連続する前記半導体層を設
け、前記半導体層の側壁の結晶面を互いに等価面とする
ことを特徴とする半導体装置。15. A semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is formed in a honeycomb shape and formed in one main surface of the semiconductor layer, the semiconductor layer being continuous in a honeycomb shape, and the crystal planes of the side walls of the semiconductor layer are made to be equivalent to each other. Semiconductor device.
トレンチにより、蜂の巣状に連続する前記半導体層を設
け、前記半導体層の側壁の結晶面を互いに等価面とし、
前記半導体層の側壁に絶縁膜を設けたことを特徴とする
半導体装置。16. A hexagonal trench formed on one main surface of a semiconductor layer, the semiconductor layer being continuous in a honeycomb shape is provided, and crystal faces of side walls of the semiconductor layer are made equivalent to each other;
A semiconductor device, wherein an insulating film is provided on a side wall of the semiconductor layer.
トレンチにより、蜂の巣状に連続する前記半導体層を設
け、前記半導体層の側壁の結晶面を互いに等価面とし、
前記半導体層の側壁に絶縁膜を設け、前記トレンチ内に
導電材料からなる制御電極を設け、前記制御電極と前記
絶縁膜及び前記半導体層の側壁とで絶縁ゲート型半導体
素子を構成したことを特徴とする半導体装置。17. A hexagonal trench formed on one main surface of a semiconductor layer, the semiconductor layer being continuous in a honeycomb shape is provided, and crystal faces of side walls of the semiconductor layer are made equivalent to each other;
An insulating film is provided on a sidewall of the semiconductor layer, a control electrode made of a conductive material is provided in the trench, and an insulated gate semiconductor device is configured by the control electrode, the insulating film, and a sidewall of the semiconductor layer. Semiconductor device.
トレンチにより、蜂の巣状に連続する前記半導体層を設
け、 前記半導体層の側壁の結晶面を互いに等価面とし、 前記半導体層の側壁に形成した絶縁膜と、 前記トレンチ内に埋設された、導電材料からなるゲート
電極と、 前記半導体層の一主面に形成したソース領域と、 前記半導体層の一主面とは反対側の面に設けたドレイン
領域と、 前記ゲート電極と前記絶縁膜、及び前記半導体層の側壁
に設けたチャネル領域とで絶縁ゲート型素子を構成した
ことを特徴とする半導体装置。18. A semiconductor device having a hexagonal trench formed on one main surface of a semiconductor layer, the semiconductor layer being continuous in a honeycomb shape, wherein crystal faces of side walls of the semiconductor layer are equivalent to each other, and a side wall of the semiconductor layer is provided. A gate electrode made of a conductive material buried in the trench; a source region formed on one main surface of the semiconductor layer; and a surface opposite to the one main surface of the semiconductor layer. And a channel region provided on a side wall of the semiconductor layer, comprising a drain region provided in the semiconductor device, and a gate region provided on a side wall of the semiconductor layer.
と、前記半導体層の表面に形成した逆導電型のチャネル
領域と、前記チャネル領域の表面に形成した逆導電型の
ソース領域とを設け、 前記チャネル領域を貫通する6角形のトレンチにより、
蜂の巣状に連続する前記半導体層を設け、 前記半導体層の側壁の結晶面を互いに等価面とし、 前記半導体層の側壁に絶縁膜を形成し、 前記トレンチ内に導電材料からなるゲート電極を形成
し、 前記ゲート電極と前記絶縁膜、及び前記半導体層の側壁
に設けたチャネル領域とで絶縁ゲート型半導体素子を構
成したことを特徴とする半導体装置。19. A semiconductor device, comprising: a semiconductor layer of one conductivity type serving as a drain; a channel region of a reverse conductivity type formed on a surface of the semiconductor layer; and a source region of a reverse conductivity type formed on a surface of the channel region. With a hexagonal trench penetrating the channel region,
Providing the semiconductor layer continuous in a honeycomb shape, making crystal planes of sidewalls of the semiconductor layer equivalent planes, forming an insulating film on sidewalls of the semiconductor layer, and forming a gate electrode made of a conductive material in the trench. A semiconductor device comprising an insulated gate semiconductor element including the gate electrode, the insulating film, and a channel region provided on a sidewall of the semiconductor layer.
1の半導体層の上に形成した逆導電型の第2の半導体層
と、前記第2の半導体層の上に形成した逆導電型の第3
の半導体層と、前記第3の半導体層の上に形成した一導
電型のチャネル領域と、前記チャネル領域の表面に形成
した逆導電型のソース領域とを設け、前記チャネル領域
を貫通する6角形のトレンチにより、蜂の巣状に連続す
る前記半導体層を設け、 前記半導体層の側壁の結晶面を互いに等価面とし、 前記半導体層の側壁に絶縁膜を形成し、 前記トレンチ内に導電材料からなるゲート電極を形成
し、 前記ゲート電極と前記絶縁膜、及び前記半導体層の側壁
に設けたチャネル領域とで絶縁ゲート型半導体素子を構
成したことを特徴とする半導体装置。20. A first semiconductor layer of one conductivity type, a second semiconductor layer of a reverse conductivity type formed on the first semiconductor layer, and a reverse semiconductor layer formed on the second semiconductor layer. Third of conductivity type
A semiconductor layer, a channel region of one conductivity type formed on the third semiconductor layer, and a source region of the opposite conductivity type formed on the surface of the channel region. Providing the semiconductor layer continuous in a honeycomb shape by the trench, making the crystal planes of sidewalls of the semiconductor layer equivalent planes, forming an insulating film on the sidewall of the semiconductor layer, and forming a gate made of a conductive material in the trench. A semiconductor device comprising: an electrode; and an insulated gate semiconductor element including the gate electrode, the insulating film, and a channel region provided on a sidewall of the semiconductor layer.
11)面若しくはその近傍の面であることを特徴とする
請求項14、15、16、17、18、19、20のい
ずれかに記載の半導体装置。21. A crystal plane of one principal surface of the semiconductor layer is (1)
The semiconductor device according to any one of claims 14, 15, 16, 17, 18, 19, and 20, wherein the semiconductor device is a surface or a surface in the vicinity thereof.
くはその近傍の面であることを特徴とする請求項14、
15、16、17、18、19、20、21のいずれか
に記載の半導体装置。22. The crystal according to claim 14, wherein the crystal plane of the side wall is a (110) plane or a plane in the vicinity thereof.
The semiconductor device according to any one of 15, 16, 17, 18, 19, 20, and 21.
化膜を含む膜であることを特徴とする請求項16、1
7、18、19、20のいずれかに記載の半導体装置。23. The semiconductor device according to claim 16, wherein the insulating film is a film including at least a silicon oxide film.
The semiconductor device according to any one of 7, 18, 19, and 20.
絶縁膜の膜厚が、実質的に均一であることを特徴とする
請求項16、17、18、19、20、23のいずかに
記載の半導体装置。24. The semiconductor device according to claim 16, wherein the thickness of the insulating film formed on the six side walls of the semiconductor layer is substantially uniform. 13. A semiconductor device according to claim 1.
絶縁ゲート型半導体素子の、各側壁における各々のしき
い値が実質的に均等であることを特徴とする請求項1
6、17、18、19、20のいずれかに記載の半導体
装置。25. The insulated gate semiconductor device formed on six side walls of the semiconductor layer, wherein each threshold value on each side wall is substantially equal.
The semiconductor device according to any one of 6, 17, 18, 19, and 20.
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