Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2006013556A - Semiconductor apparatus - Google Patents

Semiconductor apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2006013556A
JP2006013556A JP2005277171A JP2005277171A JP2006013556A JP 2006013556 A JP2006013556 A JP 2006013556A JP 2005277171 A JP2005277171 A JP 2005277171A JP 2005277171 A JP2005277171 A JP 2005277171A JP 2006013556 A JP2006013556 A JP 2006013556A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
gate
semiconductor
trench
region
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.)
Pending
Application number
JP2005277171A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Inagawa
浩巳 稲川
Nobuo Machida
信夫 町田
Kentaro Oishi
健太郎 大石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP2005277171A priority Critical patent/JP2006013556A/en
Publication of JP2006013556A publication Critical patent/JP2006013556A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7811Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent source offset in a semiconductor apparatus, having a FET with a trench gate structure in which a conductor layer serving as a gate is provided in a trench, extending in the main surface of a semiconductor substrate, and to prevent a gate insulator from being damaged. <P>SOLUTION: In the semiconductor apparatus, the top surface of the trench gate conductor layer is formed higher than the main surface of the semiconductor substrate. The trench gate conductor layer and the gate insulator are formed on the main surface of the semiconductor substrate in the trench and the periphery thereof. Additionally, in the method, a groove for forming a trench gate on the main surface of a semiconductor substrate is formed through an insulating film as a mask which is formed on the main surface of a semiconductor substrate. Next, the side surface of the insulating film is made to retract from the top of the trench through isotropic etching, and a gate insulator and a conductor layer serving as a trench gate are formed on the main surface of the semiconductor substrate in the trench and the periphery thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、トレンチゲート構造の半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor device having a trench gate structure.

電力増幅回路、電源回路、コンバータ或は電源保護回路等にはパワートランジスタが用いられているが、これらのパワートランジスタには大電力を扱うために高耐圧化及び大電流化が要求される。   Power transistors are used in power amplifier circuits, power supply circuits, converters, power supply protection circuits, and the like, but these power transistors are required to have a high breakdown voltage and a large current in order to handle a large amount of power.

MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)の場合には、大電流化を達成する方法として、チャネル幅を増大させることによって容易に達成できる。そして、このようなチャネル幅の増大を行なうことによってチップ面積が増大するのを回避するために、例えばメッシュゲート構造が用いられている。   In the case of a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor), as a method for achieving a large current, it can be easily achieved by increasing the channel width. In order to avoid an increase in the chip area due to such an increase in channel width, for example, a mesh gate structure is used.

メッシュゲート構造では、ゲートが平面的に格子状に配置されており、このため単位チップ面積当りのチャネル幅を大きくすることができる。
従来、このようなパワーFETには、工程が簡単でありゲート絶縁膜となる酸化膜の形成が容易なことからプレーナ構造のものが用いられてきた。
In the mesh gate structure, the gates are arranged in a grid pattern in a plane, and therefore the channel width per unit chip area can be increased.
Conventionally, power FETs having a planar structure have been used because the process is simple and it is easy to form an oxide film to be a gate insulating film.

しかしながら、FETではゲート長によってチャネル長が決まるために、プレーナ構造のFETでは、ゲートを細くした場合にはチャネル長が短くなり短チャネル効果が生じる、或はゲートが同時に配線の機能をもっているために、ゲートを細くした場合には許容電流が減少してしまう等の問題があり、微細化には限界がある。このため、更にセルの集積度を向上させることが可能であり、加えてオン抵抗を低減させることができる等の理由からトレンチゲート構造のFETが考えられた。   However, in FETs, the channel length is determined by the gate length, so in a planar structure FET, when the gate is thinned, the channel length is shortened and the short channel effect occurs, or the gate has a wiring function at the same time. When the gate is thinned, there is a problem that the allowable current is reduced, and there is a limit to miniaturization. For this reason, FETs having a trench gate structure have been considered for the reason that the degree of cell integration can be further improved and the on-resistance can be reduced.

トレンチゲート構造とは、半導体基板主面に延設した溝に絶縁膜を介してゲートとなる導体層を設け、前記主面の深層部をドレイン領域とし、前記主面の表層部をソース領域とし、前記ドレイン領域及びソース領域間の半導体層をチャネル形成領域とするものである。
メッシュゲート構造のFETについては下記非特許文献1に記載されている。トレンチゲート構造のMISFETは、例えば下記特許文献1に開示されている。
In the trench gate structure, a conductor layer serving as a gate is provided in a groove extending to the main surface of a semiconductor substrate via an insulating film, a deep layer portion of the main surface is used as a drain region, and a surface layer portion of the main surface is used as a source region. The semiconductor layer between the drain region and the source region is used as a channel formation region.
The mesh gate structure FET is described in Non-Patent Document 1 below. A MISFET having a trench gate structure is disclosed in, for example, Patent Document 1 below.

オーム社刊「半導体ハンドブック」第429頁乃至第430頁Ohm Publishing "Semiconductor Handbook" pages 429 to 430 特開平8−23092号公報JP-A-8-23092

素子の微細化が進展することにより、ソース領域もよりシャロー化が進められる。シャロー化が進むことによって、ソース領域が薄くなり、この薄いソース領域に対して、トレンチゲートを正確に位置させることが困難となってくる。トレンチゲートの誤差によって、トレンチゲートがソース領域から外れてしまうソースオフセットが発生した場合には、このソースオフセットによってFETとして機能しなくなってしまう。   As the miniaturization of the device progresses, the source region is further shrunk. As the shallowing progresses, the source region becomes thinner, and it becomes difficult to accurately position the trench gate with respect to the thin source region. If a source offset occurs that causes the trench gate to deviate from the source region due to an error in the trench gate, the source offset does not function as an FET.

素子の微細化が進展することにより、ソース領域もよりシャロー化が進められる。シャロー化が進むことによって、ソース領域が薄くなり、この薄いソース領域に対して、トレンチゲートを正確に位置させることが困難となってくる。   As the miniaturization of the device progresses, the source region is further shrunk. As the shallowing progresses, the source region becomes thinner, and it becomes difficult to accurately position the trench gate with respect to the thin source region.

また、ゲート絶縁膜の端部が、前記溝の角部に位置するために、トレンチゲート形成の過程にて損傷を受けることがあり、このようなゲート絶縁膜の不良によって、素子の動作不良が生じることがある。   In addition, since the end portion of the gate insulating film is located at the corner of the groove, it may be damaged in the process of forming the trench gate. May occur.

本発明の課題は、このような問題を解決し、ソースオフセットの発生を防止することが可能な技術を提供することにある。
本発明の課題は、このような問題を解決し、ゲート絶縁膜の損傷を防止することが可能な技術を提供することにある。
本発明の課題は、シャロー化を図ったトレンチゲート構造のFETを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
An object of the present invention is to provide a technique capable of solving such problems and preventing the occurrence of a source offset.
An object of the present invention is to provide a technique capable of solving such problems and preventing damage to a gate insulating film.
An object of the present invention is to provide an FET having a trench gate structure which is made shallow.
The above and other problems and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
半導体基板主面に延設した溝にゲートとなる導体層を設けるトレンチゲート構造のFETを有する半導体装置において、前記溝内及び溝周縁の半導体基板主面上にトレンチゲート導体層及びゲート絶縁膜を形成する。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
In a semiconductor device having an FET having a trench gate structure in which a conductor layer serving as a gate is provided in a groove extending on a main surface of a semiconductor substrate, a trench gate conductor layer and a gate insulating film are formed on the main surface of the semiconductor substrate in the groove and at the periphery of the groove. Form.

また、その製造方法において、半導体層主面に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜をトレンチゲートに対応したパターンにパターニングし、前記パターニングした絶縁膜をマスクとして半導体基板層にトレンチゲートの形成される溝を形成し、前記絶縁膜の側面を、等方性のエッチングによって、前記溝の上端から後退させ、前記溝内及び溝周縁の半導体基板主面上にゲート絶縁膜及びトレンチゲートとなる導体層を形成し、しかる後に前記溝内のゲート絶縁膜に接するチャネル領域及びソース領域を形成する。   In the manufacturing method, an insulating film is formed on the main surface of the semiconductor layer, the insulating film is patterned into a pattern corresponding to the trench gate, and a trench gate is formed in the semiconductor substrate layer using the patterned insulating film as a mask. A trench is formed, and the side surface of the insulating film is made to recede from the upper end of the trench by isotropic etching, and a conductor layer that becomes a gate insulating film and a trench gate on the semiconductor substrate main surface in the trench and at the periphery of the trench Thereafter, a channel region and a source region in contact with the gate insulating film in the trench are formed.

(作用)
上述した手段によれば、トレンチゲート導体層の上面を、前記半導体基板主面よりも高く形成することにより、ソースオフセットを防止することが可能となる。また、前記溝周縁の半導体基板主面上にゲート絶縁膜及びトレンチゲートとなる導体層ゲート絶縁膜及びゲートの導体層が形成されているため、ゲート絶縁膜端部の損傷を防止することができる。
(Function)
According to the above-described means, it is possible to prevent source offset by forming the upper surface of the trench gate conductor layer higher than the main surface of the semiconductor substrate. In addition, since the gate insulating film and the conductor layer serving as the trench gate and the gate conductive layer are formed on the main surface of the semiconductor substrate at the periphery of the groove, damage to the edge of the gate insulating film can be prevented. .

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)本発明によれば、トレンチゲート導体層の上面を、前記半導体基板主面よりも高く形成することによってソースオフセットを防止することができるという効果がある。
(2)本発明によれば、上記効果(1)により、ソースのシャロー化を進めることができるという効果がある。
(3)本発明によれば、上記効果(2)により、セルの微細化を進めることができるという効果がある。
(4)本発明によれば、トレンチゲートの形成される溝周縁の半導体基板主面上にトレンチゲート導体層及びゲート絶縁膜を形成することができるという効果がある。
(5)本発明によれば、上記効果(4)により、ゲート絶縁膜の損傷を防止することができるという効果がある。
(6)本発明によれば、チャネル形成領域及びソース領域は、トレンチゲート形成後に独立した熱処理制御により形成されるため、それらの領域のシャロー化が実現できるという効果がある。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1) According to the present invention, it is possible to prevent source offset by forming the upper surface of the trench gate conductor layer higher than the main surface of the semiconductor substrate.
(2) According to the present invention, there is an effect that the source can be made shallow by the effect (1).
(3) According to the present invention, there is an effect that the cell can be miniaturized by the effect (2).
(4) According to the present invention, there is an effect that the trench gate conductor layer and the gate insulating film can be formed on the main surface of the semiconductor substrate at the periphery of the groove where the trench gate is formed.
(5) According to the present invention, the effect (4) has an effect of preventing the gate insulating film from being damaged.
(6) According to the present invention, since the channel formation region and the source region are formed by independent heat treatment control after the trench gate is formed, there is an effect that the shallowing of these regions can be realized.

以下、本発明の実施の形態を説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
図1は、本発明の一実施の形態の半導体装置の要部となるトレンチゲート構造のパワーMISFETを示す平面図であり、図2は、図1に示すMISFETの等価回路図である。図3は、図1中a部を拡大して示す要部平面図であり、図4は、図3中のa−a線に沿った縦断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing a power MISFET having a trench gate structure, which is a main part of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the MISFET shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged plan view of the main part showing the a part in FIG. 1, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view taken along the line aa in FIG. 3.

本実施の形態のMISFETは、例えば単結晶珪素からなるn+型半導体基体1に、例えばエピタキシャル成長によってエピタキシャル層2を形成した半導体基板に形成される。このMISFETは、半導体基板の外周に沿って矩形環状に設けられ、角部内側に矩形部分を有するプレート状のフィールド絶縁膜3(図3中にても二重斜線を付す)によって囲まれた領域内に形成されている。   The MISFET according to the present embodiment is formed on a semiconductor substrate in which an epitaxial layer 2 is formed by, for example, epitaxial growth on an n + type semiconductor substrate 1 made of, for example, single crystal silicon. This MISFET is provided in a rectangular ring shape along the outer periphery of the semiconductor substrate, and is surrounded by a plate-like field insulating film 3 having a rectangular portion inside the corner (indicated by double diagonal lines in FIG. 3). Is formed inside.

前記領域内には、平面形状が六角形或いは扁平八角形となっているトレンチゲート構造のセルを規則的に複数配置し、各ゲートが平面的に格子状に配置され各セルを並列接続したメッシュゲート構造で構成される。   In the region, a plurality of cells having a trench gate structure in which the planar shape is a hexagon or a flat octagon is regularly arranged, and each gate is arranged in a lattice pattern in a plane and the cells are connected in parallel. It consists of a gate structure.

各セルでは、半導体基体1上に形成されたn−型の第1半導体層2aがドレイン領域となり、第1半導体層2a上に形成されたp型の第2半導体層2bがチャネルの形成されるベース領域となり、第2半導体層2b上に形成されたn+型の第3半導体層2cがソース領域となる縦型FETとなっている。   In each cell, the n − -type first semiconductor layer 2a formed on the semiconductor substrate 1 serves as a drain region, and the p-type second semiconductor layer 2b formed on the first semiconductor layer 2a forms a channel. A vertical FET in which the n + -type third semiconductor layer 2 c formed on the second semiconductor layer 2 b is the source region becomes the base region.

トレンチゲート4は、半導体基板主面からドレイン領域となるn−型第2半導体層2aに達する溝にゲート絶縁膜5を介して形成される。トレンチゲート4としては、例えば不純物が導入された多結晶珪素を用い、ゲート絶縁膜5としては、例えば、27nm程度の熱酸化膜と、50nm程度の堆積膜とを順次形成した多層膜で構成されている。   The trench gate 4 is formed through a gate insulating film 5 in a groove reaching the n − -type second semiconductor layer 2a serving as a drain region from the main surface of the semiconductor substrate. The trench gate 4 is made of, for example, polycrystalline silicon into which impurities are introduced, and the gate insulating film 5 is made of, for example, a multilayer film in which a thermal oxide film of about 27 nm and a deposited film of about 50 nm are sequentially formed. ing.

後述する図19乃至図21に示すように、本実施の形態のトレンチゲート4の上面は、ソース領域となる第3半導体層2cの表面即ち半導体基板主面よりも高く形成されている。この構成によって、ソース領域がシャロー化しても、トレンチゲート4がソース領域からはずれるソースオフセットを防止することができる。また、トレンチゲート4の上面は、略平坦或いは凸状に形成されていることが望ましい。   As shown in FIGS. 19 to 21 described later, the upper surface of the trench gate 4 of the present embodiment is formed higher than the surface of the third semiconductor layer 2c serving as the source region, that is, the main surface of the semiconductor substrate. With this configuration, even if the source region becomes shallow, a source offset in which the trench gate 4 deviates from the source region can be prevented. Further, it is desirable that the upper surface of the trench gate 4 is formed to be substantially flat or convex.

また、トレンチゲート4及びゲート絶縁膜5が、前記溝周縁の半導体基板主面上にも形成されている。この構成によって、ゲート絶縁膜5の不良を防止することができる。   A trench gate 4 and a gate insulating film 5 are also formed on the main surface of the semiconductor substrate at the periphery of the trench. With this configuration, defects in the gate insulating film 5 can be prevented.

前述の如く、隣接するセルのトレンチゲート4は互いに接続されており、外周に位置するセルの各トレンチゲート4は半導体チップの外周部近傍にて、例えば多結晶珪素を用いたゲート配線6と接続されている。   As described above, the trench gates 4 of the adjacent cells are connected to each other, and each trench gate 4 of the cell located on the outer periphery is connected to the gate wiring 6 using, for example, polycrystalline silicon in the vicinity of the outer peripheral portion of the semiconductor chip. Has been.

ゲート配線6は、層間絶縁膜7を介して上層に形成され、例えばシリコンを含有させたアルミニウムを用いたゲートガードリング8(図3中では破線にて部分的に示す)と電気的に接続されている。ゲートガードリング8は、フィールド絶縁膜3の矩形部分に設けられた矩形形状のゲート電極9(図3中では破線にて部分的に示す)と一体に形成され、ゲート電極9にゲート4の接続領域(図1中破線にて示す)が設けられている。   The gate wiring 6 is formed in an upper layer via an interlayer insulating film 7 and is electrically connected to a gate guard ring 8 (partially indicated by a broken line in FIG. 3) using, for example, aluminum containing silicon. ing. The gate guard ring 8 is formed integrally with a rectangular gate electrode 9 (partially indicated by a broken line in FIG. 3) provided in a rectangular portion of the field insulating film 3, and the gate 4 is connected to the gate electrode 9. A region (indicated by a broken line in FIG. 1) is provided.

ソースとなる第3半導体層2cには、半導体基板主面上に層間絶縁膜7を介して上層に形成され、例えばシリコンを含有させたアルミニウムを用いたソース配線10(図3中では破線にて部分的に示す)が電気的に接続されている。ソース配線10は、ソース配線10にソースとなる第3半導体層2cの接続領域(図1中破線にて示す)が設けられている。このソース配線10は、ソースとなる第3半導体層2cの他に、ベース電位を一定とするために、第2半導体層2bに設けられたp+型のコンタクト層11にも電気的に接続されている。   The third semiconductor layer 2c serving as a source is formed as an upper layer on the main surface of the semiconductor substrate with an interlayer insulating film 7 interposed therebetween. For example, a source wiring 10 using aluminum containing silicon (indicated by a broken line in FIG. 3) Are partially connected). In the source wiring 10, a connection region (indicated by a broken line in FIG. 1) of the third semiconductor layer 2 c serving as a source is provided in the source wiring 10. In addition to the third semiconductor layer 2c serving as a source, the source wiring 10 is also electrically connected to a p + type contact layer 11 provided in the second semiconductor layer 2b in order to make the base potential constant. Yes.

また、図2,図3或いは図4に示されているように、ゲートとソースとの間には、ソースからのサージに対して、ゲート絶縁膜5の破壊を防止するバックトゥバック構成の保護ダイオード12が設けられている。図5は保護ダイオード12を拡大して示す縦断面図であり、保護ダイオード12はn+型半導体領域12aとp型半導体領域12bとが交互に同心環状に形成されており、両端のn+型半導体領域12aに夫々ゲート電極9及びソース配線10が電気的に接続されている。   Further, as shown in FIG. 2, FIG. 3, or FIG. 4, a protection diode having a back-to-back configuration that prevents the gate insulating film 5 from being broken by a surge from the source between the gate and the source. 12 is provided. FIG. 5 is an enlarged vertical sectional view showing the protection diode 12. The protection diode 12 has n + type semiconductor regions 12a and p type semiconductor regions 12b alternately formed concentrically, and n + type semiconductor regions at both ends. The gate electrode 9 and the source line 10 are electrically connected to 12a, respectively.

また、フィールド絶縁膜3の外周には半導体基板主面に設けたn+型の半導体領域13aに、例えばシリコンを含有させたアルミニウムを用いた配線13b(図3中では破線にて部分的に示す)を接続したソースガードリング13が設けられており、ソースガードリング13の配線13bも、ソース配線10と同様に、保護ダイオード12のn+型半導体領域12aに接続されている。   Further, on the outer periphery of the field insulating film 3, a wiring 13b using, for example, aluminum containing silicon in an n + type semiconductor region 13a provided on the main surface of the semiconductor substrate (partially indicated by a broken line in FIG. 3). The source guard ring 13 is connected, and the wiring 13 b of the source guard ring 13 is also connected to the n + -type semiconductor region 12 a of the protection diode 12, similarly to the source wiring 10.

なお、ゲート配線6及びゲートガードリング8は、矩形環状に設けられたフィールド絶縁膜3上に設けられ、ゲート電極9及び保護ダイオード12は、フィールド絶縁膜3の角部に設けた矩形部分上に設けられている。   The gate wiring 6 and the gate guard ring 8 are provided on the field insulating film 3 provided in a rectangular ring shape, and the gate electrode 9 and the protection diode 12 are provided on a rectangular portion provided at the corner of the field insulating film 3. Is provided.

また、矩形環状のフィールド絶縁膜3に沿って、その下部にはp型ウエル14が形成されており、このp型ウエル14にゲート絶縁膜5を介してトレンチゲート4の終端部を接続することによって、フィールド絶縁膜3下に空乏層をなだらかに伸ばして空乏層の不連続を防止することができるので、トレンチゲート4終端部の電界を緩和する電界緩和部としてp型ウエル14が機能する。   A p-type well 14 is formed below the rectangular annular field insulating film 3, and the end of the trench gate 4 is connected to the p-type well 14 via the gate insulating film 5. Thus, the depletion layer can be gently extended under the field insulating film 3 to prevent discontinuity of the depletion layer, so that the p-type well 14 functions as an electric field relaxation portion for relaxing the electric field at the terminal end of the trench gate 4.

半導体基板主面の全面には、ゲートガードリング8,ゲート電極9,ソース配線10,ソースガードリング13を覆い、例えば、テトラエトキシシラン(TEOS)ガスをソースガスの主体とするプラズマCVD法による酸化珪素膜及びポリイミドを用いた保護絶縁膜15が形成され、この保護絶縁膜15に、ゲート電極9及びソース配線10を部分的に露出させる開口を設け、この開口によって露出するゲート電極9及びソース配線10が、ゲート及びソースの接続領域となり、この接続領域にワイヤボンディング等により電気的な接続が行なわれる。   The entire main surface of the semiconductor substrate covers the gate guard ring 8, the gate electrode 9, the source wiring 10, and the source guard ring 13, and is oxidized by, for example, plasma CVD using tetraethoxysilane (TEOS) gas as a main source gas. A protective insulating film 15 using a silicon film and polyimide is formed, and an opening for partially exposing the gate electrode 9 and the source wiring 10 is provided in the protective insulating film 15, and the gate electrode 9 and the source wiring exposed through the opening are provided. Reference numeral 10 denotes a connection region between the gate and the source, and electrical connection is performed to the connection region by wire bonding or the like.

ドレインの接続領域としては、半導体基板裏面の全面に、n+型半導体基板1と導通するドレイン電極16が、例えばニッケル,チタン,ニッケル,銀を積層した積層膜として形成され、このドレイン電極16を例えば導電性の接着材によってリードフレームに接続することによって電気的な接続が行なわれる。   As the drain connection region, a drain electrode 16 that is electrically connected to the n + type semiconductor substrate 1 is formed on the entire back surface of the semiconductor substrate as a laminated film in which, for example, nickel, titanium, nickel, and silver are laminated. Electrical connection is made by connecting to the lead frame with a conductive adhesive.

続いて、前述した半導体装置の製造方法を図6乃至図25を用いて説明する。
先ず、例えばヒ素(As)が導入された単結晶珪素からなるn+型半導体基体1上に、エピタキシャル成長によって半導体基体1よりも低濃度のn−型のエピタキシャル層2を5μm程度形成する。次に、この半導体基板の主面に600nm程度の酸化珪素膜を、例えば熱酸化法で形成し、この酸化珪素膜上にホトリソグラフィによってマスクを形成し、このマスクを用いたエッチングによって、半導体基板の外周に沿って矩形環状に、角部内側に矩形部分を有するプレート状のフィールド絶縁膜3を形成する。この後、このフィールド絶縁膜3の内周に沿ってホトリソグラフィによってマスクを形成し、このマスクを用いた例えばボロン(B)のイオン打込みを行ない、導入した不純物を拡散させて、電界緩和部となるp型のウエル14を形成する。この状態を図6に示す。なお、p型のウエル14の不純物濃度は、例えば第2半導体層2bと等しい又はそれより低く構成される。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device described above will be described with reference to FIGS.
First, an n− type epitaxial layer 2 having a concentration lower than that of the semiconductor substrate 1 is formed to about 5 μm by epitaxial growth on an n + type semiconductor substrate 1 made of, for example, single crystal silicon into which arsenic (As) is introduced. Next, a silicon oxide film having a thickness of about 600 nm is formed on the main surface of the semiconductor substrate by, for example, a thermal oxidation method, a mask is formed on the silicon oxide film by photolithography, and the semiconductor substrate is etched by using the mask. A plate-like field insulating film 3 having a rectangular portion inside the corner is formed in a rectangular ring shape along the outer periphery of the substrate. Thereafter, a mask is formed by photolithography along the inner periphery of the field insulating film 3, and ion implantation of, for example, boron (B) using this mask is performed to diffuse the introduced impurities, thereby forming an electric field relaxation portion and A p-type well 14 is formed. This state is shown in FIG. The impurity concentration of the p-type well 14 is configured to be equal to or lower than that of the second semiconductor layer 2b, for example.

次に、半導体基板主面に熱酸化により600nm程度の比較的厚い絶縁膜17を形成し、フィールド絶縁膜3によって囲まれたセル形成領域内の絶縁膜17に、各ゲートが平面的に格子状に配置されたメッシュゲート構造のトレンチゲートのパターンのレジストマスク18をホトリソグラフィによって形成し、このレジストマスク18を用いたエッチングによって、前記パターンの半導体基板主面を露出させる開口を設ける。この状態のトレンチゲート部分を拡大して図7に示す。   Next, a relatively thick insulating film 17 having a thickness of about 600 nm is formed on the main surface of the semiconductor substrate by thermal oxidation, and each gate is planarly formed in a lattice shape on the insulating film 17 in the cell formation region surrounded by the field insulating film 3. A resist mask 18 of a trench gate pattern having a mesh gate structure disposed in the substrate is formed by photolithography, and an opening exposing the main surface of the semiconductor substrate of the pattern is provided by etching using the resist mask 18. FIG. 7 shows an enlarged view of the trench gate portion in this state.

次に、この絶縁膜17をマスクとして、ドライエッチングによって、半導体基板主面に例えば深さ1.6μm程度の溝を形成する。この状態を図8に示す。   Next, using this insulating film 17 as a mask, a trench having a depth of, for example, about 1.6 μm is formed in the main surface of the semiconductor substrate by dry etching. This state is shown in FIG.

次に、前記ドライエッチングによって形成した溝に、等方性のウエットエッチング及びケミカルドライエッチングを行ない、前記溝の底面縁部の角部を緩和し、併せて、絶縁膜17の側面を前記溝の上端から後退させる。この状態を図9に示す。   Next, isotropic wet etching and chemical dry etching are performed on the groove formed by the dry etching, the corners of the bottom edge of the groove are relaxed, and at the same time, the side surface of the insulating film 17 is moved to the groove. Retract from the top. This state is shown in FIG.

次に、27nm程度の熱酸化膜に50nm程度のCVD(Chemical Vapor Diposition)による酸化珪素膜を積層したゲート絶縁膜5を形成する。この状態を図10及び図11に示す。   Next, a gate insulating film 5 is formed by laminating a silicon oxide film by CVD (Chemical Vapor Diposition) of about 50 nm on a thermal oxide film of about 27 nm. This state is shown in FIGS.

次に、前記溝内を含む半導体基板主面全面にトレンチゲート4の導電膜となる多結晶珪素膜4´をCVDにより形成する。この多結晶珪素膜4´には抵抗値を低減する不純物(例えばリン)がその堆積中又は堆積後に導入される。不純物濃度は1E18/cm 乃至1E21/cm 程度とする。この状態を図12及び図13に示す。 Next, a polycrystalline silicon film 4 ′ to be a conductive film for the trench gate 4 is formed by CVD on the entire main surface of the semiconductor substrate including the inside of the trench. Impurities (for example, phosphorus) for reducing the resistance value are introduced into the polycrystalline silicon film 4 'during or after the deposition. Impurity concentration and 1E18 / cm 3 to 1E21 / cm 3 order. This state is shown in FIGS.

続いて、多結晶珪素膜4´をエッチング除去して、前記溝内にトレンチゲート4を形成する。このエッチング処理によって、同時に、フィールド絶縁膜3の矩形環状部分の上に、トレンチゲート4と接続されたゲート配線6及び矩形部分上にゲート電極9下地となる多結晶珪素膜9aを形成する。この状態を図14及び図15に示す。   Subsequently, the polycrystalline silicon film 4 'is removed by etching to form a trench gate 4 in the groove. By this etching process, simultaneously, a gate wiring 6 connected to the trench gate 4 and a polycrystalline silicon film 9a serving as a base for the gate electrode 9 are formed on the rectangular portion of the field insulating film 3. This state is shown in FIGS.

次に、半導体基板主面上に残存する余分の絶縁膜17を除去し、半導体基板主面を露出させる。この状態を図16及び図17に示す。   Next, the excess insulating film 17 remaining on the main surface of the semiconductor substrate is removed to expose the main surface of the semiconductor substrate. This state is shown in FIGS.

この状態で、前述の等方性のエッチングによって絶縁膜17が後退しているために、ゲート絶縁膜5及びトレンチゲート4の導体膜が、前記溝の周縁のソース領域となる第3半導体層2cの表面即ち半導体基板主面上にも形成されている。即ち、ゲート絶縁膜5及びトレンチゲート4の導体膜が前記溝の周縁を覆い、トレンチゲート4に恰もひさしが設けられたようになり、このひさしにより溝の角部にてゲート絶縁膜5が損傷を受けるのを防止することができる。また、絶縁膜17の後退が自己整合的に行なわれるため、最小限の寸法にて溝の周縁を覆うことができる。   In this state, since the insulating film 17 has receded by the isotropic etching described above, the third semiconductor layer 2c in which the gate insulating film 5 and the conductor film of the trench gate 4 serve as the source region at the periphery of the groove. On the surface of the semiconductor substrate, that is, on the main surface of the semiconductor substrate. In other words, the gate insulating film 5 and the conductor film of the trench gate 4 cover the periphery of the groove, and the trench gate 4 is provided with an eaves, and the eaves damages the gate insulating film 5 at the corner of the groove. Can be prevented. Further, since the insulating film 17 is retracted in a self-aligning manner, the periphery of the groove can be covered with a minimum size.

次に、酸化珪素からなる絶縁膜12cを形成した後、絶縁膜12cの上に多結晶珪素膜を堆積させ、この多結晶珪素膜にp型の不純物の導入を行ない、フィールド絶縁膜3の矩形部分上にゲート電極9の多結晶珪素膜9aを囲む同心環状にパターニングする。絶縁膜12cは、このパターニングの際、トレンチゲート4及びゲート配線6がパターニングされるのを防ぐエッチングストッパとして作用する。その後、n+型半導体領域12aを例えばイオン注入によって形成し、n+型半導体領域12aとp型半導体領域12bとが交互に同心環状に形成された保護ダイオード12を形成する。この状態を図18に示す。   Next, after an insulating film 12c made of silicon oxide is formed, a polycrystalline silicon film is deposited on the insulating film 12c, p-type impurities are introduced into the polycrystalline silicon film, and the rectangular shape of the field insulating film 3 is obtained. On the portion, patterning is performed concentrically around the polycrystalline silicon film 9a of the gate electrode 9. The insulating film 12c functions as an etching stopper for preventing the trench gate 4 and the gate wiring 6 from being patterned during the patterning. Thereafter, the n + type semiconductor region 12a is formed by ion implantation, for example, and the protection diode 12 in which the n + type semiconductor regions 12a and the p type semiconductor regions 12b are alternately formed in a concentric ring shape is formed. This state is shown in FIG.

次に、エピタキシャル層2の全面にp型不純物(例えばボロン)のイオン打込みを行ない、1100℃程度の1%Oを含む窒素ガス雰囲気中にて約100分程度の拡散処理(第1の熱処理)を行い、チャネル形成領域となるp型の第2半導体層2bを形成する。続いて、n型不純物(例えばヒ素)を選択的にイオン打込みして、950℃程度の1%Oを含む窒素ガス雰囲気中にて約30分程度のアニール処理(第2の熱処理)を行ない、ソース領域となる第3半導体層2cを形成する。 Next, ion implantation of a p-type impurity (for example, boron) is performed on the entire surface of the epitaxial layer 2, and diffusion treatment (first heat treatment) is performed for about 100 minutes in a nitrogen gas atmosphere containing 1% O 2 at about 1100 ° C. ) To form a p-type second semiconductor layer 2b to be a channel formation region. Subsequently, an n-type impurity (for example, arsenic) is selectively ion-implanted, and an annealing process (second heat treatment) is performed for about 30 minutes in a nitrogen gas atmosphere containing 1% O 2 at about 950 ° C. Then, the third semiconductor layer 2c to be the source region is formed.

FETとして機能するためには、第2半導体層2b及び第3半導体層2cがトレンチゲート4の前記ひさしの下に回り込み、前記溝内に設けられたゲート絶縁膜5に接することが重要である。本発明によればチャネルを制御するために、第1の熱処理と第2の熱処理とは、前述のように、夫々独立して行なう。   In order to function as an FET, it is important that the second semiconductor layer 2b and the third semiconductor layer 2c go under the eaves of the trench gate 4 and contact the gate insulating film 5 provided in the trench. According to the present invention, in order to control the channel, the first heat treatment and the second heat treatment are performed independently as described above.

そして、これらの不純物導入が行なわれないエピタキシャル層2の深部、具体的には第2半導体層2bと半導体基体1との間に位置するエピタキシャル層2が、ドレイン領域として機能する第1半導体層2aとなる。なお、n+型半導体領域12aは、第1半導体層2aと同じイオン打込みのプロセスで行なうことにより、工程数を低減してもよい。この状態を図19及び図20に示す。   Then, the deep part of the epitaxial layer 2 where these impurities are not introduced, specifically, the epitaxial layer 2 located between the second semiconductor layer 2b and the semiconductor substrate 1 functions as the drain region. It becomes. Note that the number of steps may be reduced by performing the n + type semiconductor region 12a by the same ion implantation process as that of the first semiconductor layer 2a. This state is shown in FIGS.

このように、トレンチゲート4の上面が半導体基板主面よりも上に位置した状態で、イオン打込みにより、チャネル形成領域となる第2半導体層2bとソース領域とになる第3半導体層2cとを形成しているので、半導体基板2内において深さ方向のプロファイル及び第2半導体層2b,第3半導体層2cの深さを正確に制御できるので、第2半導体層2b,第3半導体層2cを薄くするシャロー化を進めることができる。即ち、第2半導体層2bの深さを正確に制御できるので、チャネル長を正確に制御することができる。   Thus, with the upper surface of the trench gate 4 positioned above the main surface of the semiconductor substrate, the second semiconductor layer 2b serving as the channel formation region and the third semiconductor layer 2c serving as the source region are formed by ion implantation. Since the depth profile and the depth of the second semiconductor layer 2b and the third semiconductor layer 2c can be accurately controlled in the semiconductor substrate 2, the second semiconductor layer 2b and the third semiconductor layer 2c are formed. Shallow thinning can be promoted. That is, since the depth of the second semiconductor layer 2b can be accurately controlled, the channel length can be accurately controlled.

次に、半導体基板主面上の全面に、例えばBPSG膜を500nm程度堆積させ、層間絶縁膜7を形成する。
次に、CHFガスを用いた異方性ドライエッチング処理を施し、層間絶縁膜7に、ソース領域となる第3半導体層2c,ゲート配線6,ソースガードリング半導体領域13a,保護ダイオード12の接続領域を露出させる開口CH(Contact Hole)を設け、この開口内を含む半導体基板主面上の全面に例えばシリコンを含むアルミニウムからなる導電膜(金属膜)を形成し、この金属膜をパターニングして、ゲートガードリング8,ゲート電極9,ソース配線10,ソースガードリング13を形成する。この状態を図21に示す。
Next, for example, a BPSG film is deposited to a thickness of about 500 nm on the entire surface of the main surface of the semiconductor substrate to form an interlayer insulating film 7.
Next, an anisotropic dry etching process using CHF 3 gas is performed to connect the interlayer insulating film 7 to the third semiconductor layer 2c serving as the source region, the gate wiring 6, the source guard ring semiconductor region 13a, and the protection diode 12. An opening CH (Contact Hole) that exposes the region is provided, a conductive film (metal film) made of aluminum containing silicon, for example, is formed on the entire main surface of the semiconductor substrate including the inside of the opening, and the metal film is patterned. The gate guard ring 8, the gate electrode 9, the source wiring 10, and the source guard ring 13 are formed. This state is shown in FIG.

コンタクト層11に関して、従来は、半導体基板主面表面から第2半導体層2bに達するコンタクト層11を形成し、このコンタクト層11及びその周囲の第3半導体層2cにソース配線10を接続していた。これに対して本実施の形態では、先ず、図22に示すように第2半導体層2bに達する開口CHをエッチングによって形成し、図23に示すようにこの開口CHによって露出した第2半導体層2bに直接ボロン等のp型不純物を導入する。この構成によってp型のコンタクト層11が深く形成されるため、アバランシェ耐量が向上する。ソース形成の際にコンタクト層11を覆うマスクが不要となるため、ホトレジスト工程が削減される。一方、IC化により、他の開口CHでコンタクト部にコンタクト層11が不必要な場合には、そのコンタクトを覆う別マスクを用いることにより、容易にソース配線10が電気的に接続される開口CHにのみコンタクト層11を有するデバイスを作成できる。   Regarding the contact layer 11, conventionally, the contact layer 11 reaching the second semiconductor layer 2 b from the surface of the main surface of the semiconductor substrate is formed, and the source wiring 10 is connected to the contact layer 11 and the third semiconductor layer 2 c surrounding the contact layer 11. . On the other hand, in the present embodiment, first, an opening CH reaching the second semiconductor layer 2b is formed by etching as shown in FIG. 22, and the second semiconductor layer 2b exposed through this opening CH as shown in FIG. A p-type impurity such as boron is directly introduced into the substrate. With this configuration, since the p-type contact layer 11 is formed deep, the avalanche resistance is improved. Since a mask for covering the contact layer 11 is not required when forming the source, the photoresist process is reduced. On the other hand, when the contact layer 11 is unnecessary in the contact portion in another opening CH due to the IC, an opening CH in which the source wiring 10 is easily electrically connected can be obtained by using another mask that covers the contact. Thus, a device having the contact layer 11 only can be formed.

また、その後、図24に示すように本実施の形態では、前記開口CHからの不純物導入後に、層間絶縁膜7の酸化珪素を半導体基板主面の珪素に対して選択的に除去するエッチングを行ない、開口CHに対して自己整合で第3半導体層2c表面を露出させる。図25に示すようにこの構成によって第3半導体層2cとソース配線10との接触面積が拡大するため、接続抵抗を低減することができる。   Further, as shown in FIG. 24, after the impurity introduction from the opening CH, etching for selectively removing the silicon oxide of the interlayer insulating film 7 from the silicon on the main surface of the semiconductor substrate is performed in the present embodiment. The surface of the third semiconductor layer 2c is exposed in a self-aligned manner with respect to the opening CH. As shown in FIG. 25, the contact area between the third semiconductor layer 2c and the source wiring 10 is increased by this configuration, so that the connection resistance can be reduced.

次に、例えばソースガスの主体としてテトラエトキシシラン(TEOS)ガスを用いたプラズマCVDによる酸化珪素膜にポリイミドを塗布積層し、半導体基板主面の全面を覆う保護絶縁膜15を形成し、この保護絶縁膜15にゲート電極9及びソース配線10の前記接続領域を露出させる開口を形成し、n+型半導体基体1の裏面に研削処理を施し、この裏面に例えば蒸着によりニッケル,チタン,ニッケル,銀を順次積層したドレイン電極14を形成して、図4に示す状態となる。   Next, for example, polyimide is applied and laminated on a silicon oxide film formed by plasma CVD using tetraethoxysilane (TEOS) gas as the main source gas, and a protective insulating film 15 is formed to cover the entire main surface of the semiconductor substrate. An opening that exposes the connection region of the gate electrode 9 and the source wiring 10 is formed in the insulating film 15, and the back surface of the n + type semiconductor substrate 1 is ground, and nickel, titanium, nickel, silver is deposited on the back surface, for example, by vapor deposition. Sequentially stacked drain electrodes 14 are formed, resulting in the state shown in FIG.

なお、本実施の形態では電界緩和部としてp型ウエル14を矩形環状に設けたが、電界緩和部としては、例えばフィールド絶縁膜3に開口を設けて、この開口から不純物を導入して、フィールド絶縁膜下にp型ウエル14が環状に点在する構成としてもよい。この構成ではゲート配線6の形成後に電界緩和部を形成することができる。   In the present embodiment, the p-type well 14 is provided in a rectangular ring shape as the electric field relaxation portion. However, as the electric field relaxation portion, for example, an opening is provided in the field insulating film 3 and impurities are introduced from this opening to A configuration in which the p-type wells 14 are annularly scattered under the insulating film may be employed. In this configuration, the electric field relaxation portion can be formed after the gate wiring 6 is formed.

(実施の形態2)
図26に、本発明の他の実施の形態を示す。
本実施の形態では、前記実施の形態とは異なり、フィールド絶縁膜3を形成する工程によって、絶縁膜17を併せて形成する。
以下、本実施の形態の半導体装置の製造方法を図26を用いて説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 26 shows another embodiment of the present invention.
In the present embodiment, unlike the previous embodiment, the insulating film 17 is also formed by the process of forming the field insulating film 3.
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIG.

先ず、例えばヒ素(As)が導入された単結晶珪素からなるn+型半導体基体1上に、エピタキシャル成長によって半導体基体1よりも低濃度のn−型のエピタキシャル層2を5μm程度形成する。次に、この半導体基板の主面に600nm程度の酸化珪素膜を、例えば熱酸化法で形成する。   First, an n− type epitaxial layer 2 having a concentration lower than that of the semiconductor substrate 1 is formed to about 5 μm by epitaxial growth on an n + type semiconductor substrate 1 made of, for example, single crystal silicon into which arsenic (As) is introduced. Next, a silicon oxide film having a thickness of about 600 nm is formed on the main surface of the semiconductor substrate by, for example, a thermal oxidation method.

次に、この酸化珪素膜上にホトリソグラフィによってマスクを形成し、このマスクを用いたエッチングによって、半導体基板の外周に沿って矩形環状に、角部内側に矩形部分を有するフィールド絶縁膜3を形成する。併せて、フィールド絶縁膜3によって囲まれたセル形成領域内の絶縁膜に、各ゲートが平面的に格子状に配置されたメッシュゲート構造のトレンチゲートのパターンのレジストマスクをホトリソグラフィによって形成し、このレジストマスクを用いたエッチングによって、前記パターンの半導体基板主面を露出させる開口を設けた絶縁膜17を形成する。
以降の工程は、図7乃至図25に示す、前記実施の形態と実質的に同様なのでその説明は省略する。
Next, a mask is formed on the silicon oxide film by photolithography, and the field insulating film 3 having a rectangular shape along the outer periphery of the semiconductor substrate and a rectangular portion inside the corner is formed by etching using the mask. To do. At the same time, a resist mask having a trench gate pattern having a mesh gate structure in which the gates are arranged in a grid pattern on the insulating film in the cell formation region surrounded by the field insulating film 3 is formed by photolithography. By this etching using the resist mask, an insulating film 17 having an opening exposing the main surface of the semiconductor substrate having the pattern is formed.
Subsequent steps are substantially the same as those of the embodiment shown in FIGS.

本実施の形態によれば、フィールド絶縁膜3と絶縁膜17とを同一工程によって形成することにより、工程数を削減することができる。なお、本実施の形態では電界緩和部となるp型ウエルを省略したが、必要に応じて、例えばフィールド絶縁膜3に開口を設けて、この開口から不純物を導入して、フィールド絶縁膜下にp型ウエル14が環状に点在する構成として電界緩和部を形成することができる。   According to the present embodiment, the number of processes can be reduced by forming the field insulating film 3 and the insulating film 17 in the same process. In this embodiment, the p-type well serving as the electric field relaxation portion is omitted. However, if necessary, for example, an opening is provided in the field insulating film 3 and impurities are introduced from this opening to be under the field insulating film. An electric field relaxation portion can be formed as a configuration in which the p-type wells 14 are scattered in a ring shape.

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
例えば本発明は、パワーMISFET以外にも、IGBT(Integrated Gate Bipolar Transistor)等にも適用が可能である。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
For example, the present invention can be applied not only to a power MISFET but also to an IGBT (Integrated Gate Bipolar Transistor) or the like.

本発明の一実施の形態である半導体装置を示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体装置の等価回路図である。1 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を示す平面図である。It is a top view which shows the principal part of the semiconductor device which is one embodiment of this invention. 図3中のa−a線に沿った部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view along the aa line in FIG. 本発明の一実施の形態である半導体装置の保護ダイオードを示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the protection diode of the semiconductor device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲートを製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the trench gate of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲートを製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the trench gate of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲートを製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the trench gate of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲートを製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the trench gate of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲートを製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the trench gate of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲートを製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the trench gate of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲートを製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the trench gate of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲートを製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the trench gate of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲートを製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the trench gate of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲートを製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the trench gate of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲートを製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the trench gate of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲートを製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the trench gate of the semiconductor device which is one embodiment of this invention for every manufacturing process. 本発明の他の実施の形態である半導体装置の要部を製造工程毎に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the semiconductor device which is other embodiment of this invention for every manufacturing process.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体基体、2…エピタキシャル層、2a…第1半導体層(ドレイン領域)、2b…第2半導体層(チャネル形成領域)、2c…第3半導体層(ソース領域)、3…フィールド絶縁膜、4…トレンチゲート、5…ゲート絶縁膜、6…ゲート配線、7…層間絶縁膜、8…ゲートガードリング、9…ゲート電極、10…ソース配線、11…コンタクト層、12…保護ダイオード、13…ソースガードリング、14…ウエル、15…保護絶縁膜、16…ドレイン電極、17…絶縁膜、18…レジストマスク。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Epitaxial layer, 2a ... 1st semiconductor layer (drain region), 2b ... 2nd semiconductor layer (channel formation region), 2c ... 3rd semiconductor layer (source region), 3 ... Field insulating film, DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Trench gate, 5 ... Gate insulating film, 6 ... Gate wiring, 7 ... Interlayer insulating film, 8 ... Gate guard ring, 9 ... Gate electrode, 10 ... Source wiring, 11 ... Contact layer, 12 ... Protection diode, 13 ... Source guard ring, 14 ... well, 15 ... protective insulating film, 16 ... drain electrode, 17 ... insulating film, 18 ... resist mask.

Claims (12)

半導体基板上の第1領域内に形成されたMISFETと前記半導体基板上の第2領域内に形成されたゲート配線を有する半導体装置であって、
n型の導伝型を有する前記半導体基板と、
前記半導体基板に形成された、前記MISFETのドレイン領域となるn型の第1半導体層と、
前記第1半導体層上に形成された、前記MISFETのチャネル形成領域となるp型の第2半導体層と、
前記第2半導体層上に形成された、前記MISFETのソース領域となるn型の第3半導体層と、
前記第1領域内において、前記第3半導体層の上面から前記第1半導体層まで到達する第1トレンチと、
前記第1トレンチの内部に形成された、前記MISFETのゲート絶縁膜と、
前記第2領域内に形成された第2トレンチと、
前記第2トレンチ内部、および前記第2領域内の前記第2トレンチの外に形成されたゲート配線を有し、
前記ゲート電極と前記ゲート配線は電気的に接続され、
前記ゲート絶縁膜の上部は前記第3半導体層上に位置し、
前記ゲート電極の上部は前記ゲート絶縁膜の上部上に位置し、
前記第2領域内に絶縁膜が形成され、
前記第2トレンチの外に形成されたゲート配線は前記絶縁膜上に位置していることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having a MISFET formed in a first region on a semiconductor substrate and a gate wiring formed in a second region on the semiconductor substrate,
the semiconductor substrate having an n-type conductivity type;
An n-type first semiconductor layer formed on the semiconductor substrate and serving as a drain region of the MISFET;
A p-type second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer and serving as a channel formation region of the MISFET;
An n-type third semiconductor layer formed on the second semiconductor layer and serving as a source region of the MISFET;
A first trench reaching from the upper surface of the third semiconductor layer to the first semiconductor layer in the first region;
A gate insulating film of the MISFET formed in the first trench;
A second trench formed in the second region;
A gate wiring formed inside the second trench and outside the second trench in the second region;
The gate electrode and the gate wiring are electrically connected,
An upper portion of the gate insulating layer is located on the third semiconductor layer,
The upper part of the gate electrode is located on the upper part of the gate insulating film,
An insulating film is formed in the second region;
A gate wiring formed outside the second trench is located on the insulating film.
請求項1の半導体装置であって、さらに、
前記ゲート電極およびゲート配線上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成された第1および第2導電膜を有し、
前記第1導電膜は前記第2および第3半導体層に電気的に接続され、
前記第2導電膜は前記ゲート配線に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
An interlayer insulating film formed on the gate electrode and the gate wiring;
Having first and second conductive films formed on the interlayer insulating film;
The first conductive film is electrically connected to the second and third semiconductor layers;
The semiconductor device, wherein the second conductive film is electrically connected to the gate wiring.
請求項2の半導体装置であって、前記絶縁膜は前記第1領域内には形成されていないことを特徴とする半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the insulating film is not formed in the first region. 請求項2の半導体装置であって、前記絶縁膜は熱酸化によって形成され、前記層間絶縁膜はCVDによって形成することを特徴とする半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the insulating film is formed by thermal oxidation, and the interlayer insulating film is formed by CVD. 請求項2の半導体装置であって、前記ゲート電極およびゲート配線は同一の材料からなることを特徴とする半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the gate electrode and the gate wiring are made of the same material. 請求項2の半導体装置であって、ドレイン電極は前記半導体基板の裏面に形成されていることを特徴とする半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the drain electrode is formed on the back surface of the semiconductor substrate. 請求項2の半導体装置であって、前記第2領域内にフィールド絶縁膜が形成され、前記ゲート配線の一部が前記フィールド絶縁膜上に位置していることを特徴とする半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a field insulating film is formed in the second region, and a part of the gate wiring is located on the field insulating film. 請求項2の半導体装置であって、前記半導体基板はエピタキシャル層を含み、前記第1、第2、第3半導体層は前記エピタキシャル層内に形成されていることを特徴とする半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor substrate includes an epitaxial layer, and the first, second, and third semiconductor layers are formed in the epitaxial layer. 請求項8の半導体装置であって、前記ゲート絶縁膜の上部はエピタキシャル層の上面上に位置し、前記ゲート電極の上部は前記ゲート絶縁膜の上部上に位置することを特徴とする半導体装置。   9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the upper portion of the gate insulating film is located on the upper surface of the epitaxial layer, and the upper portion of the gate electrode is located on the upper portion of the gate insulating film. 請求項9の半導体装置であって、前記絶縁膜は前記第2領域内の前記エピタキシャル層の上面上に形成されていることを特徴とする半導体装置。   10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the insulating film is formed on an upper surface of the epitaxial layer in the second region. 半導体基板上の第1領域内に形成されたMISFETと前記半導体基板上の第2領域内に形成されたゲート配線を有する半導体装置であって、
第1導伝型を有する前記半導体基板と、
前記半導体基板に形成された、前記第1導伝型を有する第1半導体層と、
前記第1半導体層上に形成された、前記第1導伝型と反対の第2導伝型を有する第2半導体層と、
前記第2半導体層上に形成された、前記第1導伝型を有する第3半導体層と、
前記第1領域内において、前記第3半導体層の上面から前記第1半導体層まで到達する第1トレンチと、
前記第1トレンチの内部に形成された、前記MISFETのゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成された前記MISFETのゲート電極と、
前記第2領域内に形成された第2トレンチと、
前記第2トレンチ内部、および前記第2領域内の前記第2トレンチの外に形成されたゲート配線を有し、
前記ゲート電極と前記ゲート配線は電気的に接続され、
前記ゲート絶縁膜の上部は前記第3半導体層の上面上に位置し、
前記ゲート電極の上部は前記ゲート絶縁膜の上部上に位置し、
前記第2領域内に絶縁膜が形成され、
前記第2トレンチの外に形成されたゲート配線は前記絶縁膜上に位置していることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having a MISFET formed in a first region on a semiconductor substrate and a gate wiring formed in a second region on the semiconductor substrate,
The semiconductor substrate having a first conductivity type;
A first semiconductor layer having the first conductivity type formed on the semiconductor substrate;
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
A third semiconductor layer having the first conductivity type formed on the second semiconductor layer;
A first trench reaching from the upper surface of the third semiconductor layer to the first semiconductor layer in the first region;
A gate insulating film of the MISFET formed in the first trench;
A gate electrode of the MISFET formed on the gate insulating film;
A second trench formed in the second region;
A gate wiring formed inside the second trench and outside the second trench in the second region;
The gate electrode and the gate wiring are electrically connected,
An upper portion of the gate insulating layer is located on an upper surface of the third semiconductor layer;
The upper part of the gate electrode is located on the upper part of the gate insulating film,
An insulating film is formed in the second region;
A gate wiring formed outside the second trench is located on the insulating film.
請求項11の半導体装置であって、さらに、
前記ゲート電極およびゲート配線上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成された第1および第2導電膜を有し、
前記第1導電膜は前記第2および第3半導体層と電気的に接続され、
前記第2導電膜は前記ゲート配線と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
12. The semiconductor device according to claim 11, further comprising:
An interlayer insulating film formed on the gate electrode and the gate wiring;
Having first and second conductive films formed on the interlayer insulating film;
The first conductive film is electrically connected to the second and third semiconductor layers;
The semiconductor device, wherein the second conductive film is electrically connected to the gate wiring.
JP2005277171A 2005-09-26 2005-09-26 Semiconductor apparatus Pending JP2006013556A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005277171A JP2006013556A (en) 2005-09-26 2005-09-26 Semiconductor apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005277171A JP2006013556A (en) 2005-09-26 2005-09-26 Semiconductor apparatus

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08166799A Division JP3933811B2 (en) 1999-03-25 1999-03-25 Manufacturing method of semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006013556A true JP2006013556A (en) 2006-01-12

Family

ID=35780315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005277171A Pending JP2006013556A (en) 2005-09-26 2005-09-26 Semiconductor apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006013556A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009076761A (en) * 2007-09-21 2009-04-09 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method therefor
US7923332B2 (en) 2008-03-17 2011-04-12 Sony Corporation Method for production of semiconductor device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07326738A (en) * 1994-05-30 1995-12-12 Toshiba Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JPH08204194A (en) * 1994-08-15 1996-08-09 Siliconix Inc Trench type dmos transistor which is manufactured by relatively small number of processes and has thick oxide layer in terminal region
JPH08264787A (en) * 1995-01-10 1996-10-11 Siliconix Inc Edge termination method of power mosfet and its structure
JPH1131815A (en) * 1997-07-11 1999-02-02 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device having trench structure and fabrication thereof
JPH1168093A (en) * 1997-08-08 1999-03-09 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device and its manufacture

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07326738A (en) * 1994-05-30 1995-12-12 Toshiba Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JPH08204194A (en) * 1994-08-15 1996-08-09 Siliconix Inc Trench type dmos transistor which is manufactured by relatively small number of processes and has thick oxide layer in terminal region
JPH08264787A (en) * 1995-01-10 1996-10-11 Siliconix Inc Edge termination method of power mosfet and its structure
JPH1131815A (en) * 1997-07-11 1999-02-02 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device having trench structure and fabrication thereof
JPH1168093A (en) * 1997-08-08 1999-03-09 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device and its manufacture

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009076761A (en) * 2007-09-21 2009-04-09 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method therefor
US7923332B2 (en) 2008-03-17 2011-04-12 Sony Corporation Method for production of semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4932088B2 (en) Insulated gate type semiconductor device manufacturing method
US7358141B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US9614055B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US6885061B2 (en) Semiconductor device and a method of manufacturing the same
JP3933811B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US7189621B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
JP2006013556A (en) Semiconductor apparatus
JP2007036299A (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
JP2003008019A (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090908

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091109

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100406