JP2005252203A - Insulated gate semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Insulated gate semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005252203A JP2005252203A JP2004064696A JP2004064696A JP2005252203A JP 2005252203 A JP2005252203 A JP 2005252203A JP 2004064696 A JP2004064696 A JP 2004064696A JP 2004064696 A JP2004064696 A JP 2004064696A JP 2005252203 A JP2005252203 A JP 2005252203A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating layer
- trench
- deposited insulating
- semiconductor device
- insulator
- 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
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/64—Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
- H10D30/66—Vertical DMOS [VDMOS] FETs
- H10D30/668—Vertical DMOS [VDMOS] FETs having trench gate electrodes, e.g. UMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/01—Manufacture or treatment
- H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
- H10D30/028—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs
- H10D30/0291—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs of vertical DMOS [VDMOS] FETs
- H10D30/0297—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs of vertical DMOS [VDMOS] FETs using recessing of the gate electrodes, e.g. to form trench gate electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions
- H10D64/27—Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
- H10D64/311—Gate electrodes for field-effect devices
- H10D64/411—Gate electrodes for field-effect devices for FETs
- H10D64/511—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
- H10D64/514—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the insulating layers
- H10D64/516—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the insulating layers the thicknesses being non-uniform
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions
- H10D64/27—Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
- H10D64/311—Gate electrodes for field-effect devices
- H10D64/411—Gate electrodes for field-effect devices for FETs
- H10D64/511—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
- H10D64/517—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the conducting layers
- H10D64/518—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the conducting layers characterised by their lengths or sectional shapes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/66—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes
- H10D64/68—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes characterised by the insulator, e.g. by the gate insulator
- H10D64/681—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes characterised by the insulator, e.g. by the gate insulator having a compositional variation, e.g. multilayered
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
【課題】 シームの影響による耐圧の低下を抑制した絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】ドライエッチングによりゲートトレンチ21を形成する。次に,ゲートトレンチ21に対して酸化膜23の埋め込みを行う。このとき,ゲートトレンチ21内を完全に充填するのではなく,多少の隙間を残すように成膜する。次に,その隙間に対して窒化膜231の埋め込みを行う。次に,ウェットエッチングを行うことで窒化膜231および酸化膜23のエッチバックを行う。このとき,窒化膜231は殆どエッチングされず,ゲートトレンチ21内に残った状態となる。次に,ゲートトレンチ21の壁面に酸化膜24を形成する。次に,ゲート材22を堆積させる。最後に,堆積されたゲート材22に対してエッチングを行い,その後ソース電極およびドレイン電極を形成する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulated gate semiconductor device and a method for manufacturing the same, in which a decrease in breakdown voltage due to a seam is suppressed.
A gate trench is formed by dry etching. Next, the oxide film 23 is buried in the gate trench 21. At this time, the film is formed not to completely fill the gate trench 21 but to leave some gaps. Next, the nitride film 231 is buried in the gap. Next, the nitride film 231 and the oxide film 23 are etched back by performing wet etching. At this time, the nitride film 231 is hardly etched and remains in the gate trench 21. Next, an oxide film 24 is formed on the wall surface of the gate trench 21. Next, the gate material 22 is deposited. Finally, the deposited gate material 22 is etched, and then a source electrode and a drain electrode are formed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は,トレンチゲート構造を有する絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法に関する。さらに詳細には,半導体層にかかる電界を緩和することにより,高耐圧化と低オン抵抗化との両立を図った絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an insulated gate semiconductor device having a trench gate structure and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to an insulated gate semiconductor device that achieves both high breakdown voltage and low on-resistance by relaxing an electric field applied to a semiconductor layer, and a method for manufacturing the same.
従来から,パワーデバイス用の絶縁ゲート型半導体装置として,トレンチゲート構造を有するトレンチゲート型半導体装置が提案されている。このトレンチゲート型半導体装置では,一般的に高耐圧化と低オン抵抗化とがトレードオフの関係にある。 Conventionally, a trench gate type semiconductor device having a trench gate structure has been proposed as an insulated gate type semiconductor device for power devices. In this trench gate type semiconductor device, a high breakdown voltage and a low on-resistance are generally in a trade-off relationship.
本出願人は,この問題を解決したトレンチゲート型半導体装置として,図10に示すような絶縁ゲート型半導体装置900を提案している(特願2003−349806号)。この絶縁ゲート型半導体装置900では,N+ ソース領域31と,N+ ドレイン領域11と,P- ボディ領域41と,N- ドリフト領域12とが設けられている。また,半導体基板の上面側の一部を掘り込むことによりP- ボディ領域41を貫通するゲートトレンチ21が形成されている。また,ゲートトレンチ21の底部には,絶縁物の堆積による堆積絶縁層23が形成されている。さらに,堆積絶縁層23上には,ゲート電極22が形成されている。そして,ゲート電極22は,ゲートトレンチ21の壁面に形成されているゲート絶縁膜24を介して,N+ ソース領域31およびP- ボディ領域41と対面している。さらに,N- ドリフト領域12内には,Pフローティング領域51が形成されている。そして,ゲートトレンチ21の下端は,Pフローティング領域51内に位置している。
The present applicant has proposed an insulated
この絶縁ゲート型半導体装置900は,N- ドリフト領域12内にPフローティング領域51が設けられていることにより,それを有しない絶縁ゲート型半導体装置と比較して,次のような特性を有する。すなわち,ゲート電圧のスイッチオフ時には,ドレイン−ソース間(以下,「DS間」とする)の電圧によって,N- ドリフト領域12内ではP- ボディ領域41との間のPN接合箇所から空乏層が形成される。そして,そのPN接合箇所の近傍が電界強度のピークとなる。空乏層の先端がPフローティング領域51に到達すると,Pフローティング領域51がパンチスルー状態となってその電位が固定される。さらに,DS間の印加電圧が高い場合には,Pフローティング領域51の下端部からも空乏層が形成される。そして,P- ボディ領域41との間のPN接合箇所とは別に,Pフローティング領域51の下端部の近傍も電界強度のピークとなる。すなわち,電界のピークを2箇所に形成でき,最大ピーク値を低減することで高耐圧化を図ることができる。また,高耐圧であることから,N- ドリフト領域12の不純物濃度を上げて低オン抵抗化を図ることができる。
The insulated
この絶縁ゲート型半導体装置900では,トレンチ21内に所定の厚みを有する堆積絶縁層23を設けることが必要である。すなわち,Pフローティング領域51は,トレンチ21の底部からのイオン注入等により形成されるため,トレンチ21の底部に少なからず損傷が生じている。しかしながら,堆積絶縁層23の存在によってトレンチ21の底部の損傷による影響を回避し,素子特性の劣化や信頼性の低下を防止することができる。また,堆積絶縁層23にてゲート電極22とPフローティング領域51との対面による影響を緩和し,P- ボディ領域41内のオン抵抗を低減することができる。また,ゲート電極22下の堆積絶縁層23の膜厚が厚いため,ゲート−ドレイン間容量が小さく,スイッチングスピードが速い等の効果を有している。
In this insulated
この絶縁ゲート型半導体装置900のようにゲートトレンチの底に厚みが大きい堆積絶縁層が形成されたトレンチゲート型半導体装置としては,例えば特許文献1に記載されているものがある。
しかしながら,前記した従来の絶縁ゲート型半導体装置900には,次のような問題があった。すなわち,ゲートトレンチ21内の堆積絶縁層23は,CVD法にて一旦ゲートトレンチ21内を絶縁物(酸化シリコン等)で充填し,その絶縁物に対してエッチバックを行うことで形成される。そのため,ゲートトレンチ21内を絶縁物で充填する際,堆積絶縁層23にシームが生じる。この状態の絶縁膜に対してウェットエッチングにてエッチバックを行うと,シーム部分でエッチングが急速に進行する。そして,図11に示すように堆積絶縁層23の中央部分にくさび状の溝233が形成される。そして,その状態の堆積絶縁層23上にゲート電極22を形成すると,くさび状の溝233にゲート材(ポリシリコン等)が進入してしまう。このくさび状の溝233の形状には再現性がないため,安定した形状のゲート電極22を形成することが困難となる。
However, the conventional insulated
さらに,くさび状の溝233内にゲート材が進入することで,ゲート電圧のスイッチオフ時における空乏層の伸び方が設計と異なってしまう。その結果,所望の電界分布が形成されず,DS間の耐圧の低下を招いてしまう。図12は,くさび状の溝233の深さとDS間の耐圧との関係を示している。このシミュレーション結果からも,くさび状の溝233の深さが深いほど耐圧が低下することがわかる。
Furthermore, when the gate material enters the wedge-
一方,ドライエッチングにてエッチバックを行うと,シームの有無に関わらず厚さ方向に均等にエッチングを行うことができる。しかし,ゲートトレンチ21の壁面がダメージを受けるとともに,ゲートトレンチ21内に絶縁物の残渣が生じる。このような壁面にゲート酸化膜24を形成したとしても,良質な酸化膜や清浄な界面を得ることができない。よって,素子特性を十分に発揮できない。そのため,結局はドライエッチングの際に生じた残留物を除去するためにウェットエッチングを行う必要が生じる。
On the other hand, when etching back is performed by dry etching, etching can be performed uniformly in the thickness direction regardless of the presence or absence of seams. However, the wall surface of the
本発明は,前記した従来の絶縁ゲート型半導体装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,シームの影響による耐圧の低下を抑制した絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the problems of the conventional insulated gate semiconductor device described above. That is, an object of the present invention is to provide an insulated gate semiconductor device that suppresses a decrease in breakdown voltage due to the effect of seams and a method for manufacturing the same.
この課題の解決を目的としてなされた絶縁ゲート型半導体装置は,トレンチ部と,トレンチ部内に位置し,第1種の絶縁物を堆積してなる第1堆積絶縁層と,トレンチ部内であって第1堆積絶縁層の上方に位置する導体層と,トレンチ部の幅方向の中央部に位置するとともに第2種の絶縁物を堆積してなる第2堆積絶縁層を有し,第2堆積絶縁層は,下端が第1堆積絶縁層に囲まれ,上端が第1堆積絶縁層の上端よりも上方に位置するものである。 An insulated gate semiconductor device made to solve this problem includes a trench portion, a first deposited insulating layer that is located in the trench portion and is formed by depositing a first type of insulator, and is formed in the trench portion. A conductive layer located above the first deposited insulating layer; and a second deposited insulating layer located at the center in the width direction of the trench portion and deposited with a second kind of insulating material. The lower end is surrounded by the first deposited insulating layer and the upper end is located above the upper end of the first deposited insulating layer.
すなわち,本発明の絶縁ゲート型半導体装置では,トレンチ部内であってトレンチ部の幅方向の中央部に第2堆積絶縁層が設けられている。また,その第2堆積絶縁層は,下端が第1堆積絶縁層に囲まれており,上端が第1堆積絶縁層の上端よりも上方に位置している。すなわち,第1堆積絶縁層と導体層とを跨ぐように設けられている。この第2堆積絶縁層の存在により,第1堆積絶縁層内でのシームの発生が抑制される。そのため,第1堆積絶縁層を形成する際にくさび状の溝が発生せず,導体層の形状が安定する。よって,高耐圧化を確実に図ることができる。また,第2堆積絶縁層がトレンチ部の幅方向の中央部に設けられていることから,ゲート材を埋め込む幅が短い。その結果,従来の絶縁ゲート型半導体装置と比較して導体層の形成後の平坦性が高い。 That is, in the insulated gate semiconductor device of the present invention, the second deposited insulating layer is provided in the center of the trench portion in the width direction within the trench portion. The second deposited insulating layer has a lower end surrounded by the first deposited insulating layer and an upper end located above the upper end of the first deposited insulating layer. That is, it is provided so as to straddle the first deposited insulating layer and the conductor layer. The presence of the second deposited insulating layer suppresses the generation of seams in the first deposited insulating layer. Therefore, a wedge-shaped groove is not generated when forming the first deposited insulating layer, and the shape of the conductor layer is stabilized. Therefore, a high breakdown voltage can be reliably achieved. Further, since the second deposited insulating layer is provided at the center in the width direction of the trench portion, the width for embedding the gate material is short. As a result, the flatness after the formation of the conductor layer is higher than that of the conventional insulated gate semiconductor device.
また,本発明の別の絶縁ゲート型半導体装置は,半導体基板内の上面側に位置し第1導電型半導体であるボディ領域と,ボディ領域の下面と接し第2導電型半導体であるドリフト領域と,半導体基板の上面からボディ領域を貫通するトレンチ部とを有する絶縁ゲート型半導体装置であって,ドリフト領域に囲まれるとともに第1導電型半導体であるフローティング領域を有し,トレンチ部の底部は,フローティング領域内に位置し,トレンチ部内には,第1種の絶縁物を堆積してなる第1堆積絶縁層と,第1堆積絶縁層の上方に位置し,ボディ領域と対面する導体層と,トレンチ部の幅方向の中央部に位置するとともに第2種の絶縁物を堆積してなる第2堆積絶縁層とが形成されており,第1堆積絶縁層の上端は,フローティング領域の上端よりも上方に位置し,第2堆積絶縁層は,下端が第1堆積絶縁層に囲まれ,上端が第1堆積絶縁層の上端よりも上方に位置するものである。 Another insulated gate semiconductor device of the present invention includes a body region that is a first conductivity type semiconductor located on an upper surface side in a semiconductor substrate, a drift region that is in contact with the lower surface of the body region and is a second conductivity type semiconductor, , An insulated gate semiconductor device having a trench portion penetrating the body region from the upper surface of the semiconductor substrate, having a floating region surrounded by the drift region and being a first conductivity type semiconductor, A first deposited insulating layer formed by depositing a first type of insulator in the floating region; a conductor layer positioned above the first deposited insulating layer and facing the body region; And a second deposited insulating layer formed by depositing a second kind of insulator and being located at the center of the trench in the width direction, the upper end of the first deposited insulating layer being the upper end of the floating region Located in remote upward, second deposited dielectric layer has a lower end is surrounded by a first deposited insulating layer, an upper end is to be located above the upper end of the first deposited insulating layer.
すなわち,本形態の絶縁ゲート型半導体装置では,ドリフト領域内にドリフト領域とは異なる導電型半導体領域であるフローティング領域が設けられている。このフローティング領域により,電界の最大ピーク値を低減することができる。また,第2堆積絶縁層が設けられていることで第1堆積絶縁層内にシームが生じない。そのため,結果として高耐圧化を図ることができる。また,高耐圧であることから,ドリフト領域の不純物濃度を上げて低オン抵抗化を図ることができる。 That is, in the insulated gate semiconductor device of this embodiment, a floating region that is a conductive semiconductor region different from the drift region is provided in the drift region. By this floating region, the maximum peak value of the electric field can be reduced. Further, since the second deposited insulating layer is provided, no seam is generated in the first deposited insulating layer. As a result, a high breakdown voltage can be achieved. In addition, since the withstand voltage is high, the on-resistance can be lowered by increasing the impurity concentration in the drift region.
また,第2堆積絶縁層を構成する第2種の絶縁物は,第1堆積絶縁層を構成する第1種の絶縁物に比べてエッチングレートが小さいこととするとよりよい。すなわち,第1堆積絶縁層を形成する際の第1種の絶縁物のエッチバック時に,第2堆積絶縁層がエッチングされる前に第1堆積絶縁層を所望の形状に加工することができる。よって,第1堆積絶縁層へのゲート材の進入を確実に防止することができる。また,第2堆積絶縁層にシームが存在したとしても第2種の絶縁物は殆どエッチングされないため,そのシームが第2堆積絶縁層および第1堆積絶縁層の形状に影響を与えることはない。 Further, it is better that the second type of insulator constituting the second deposited insulating layer has a lower etching rate than the first type of insulator constituting the first deposited insulating layer. That is, the first deposited insulating layer can be processed into a desired shape before the second deposited insulating layer is etched at the time of etching back the first type insulator when forming the first deposited insulating layer. Therefore, it is possible to reliably prevent the gate material from entering the first deposited insulating layer. Further, even if a seam exists in the second deposited insulating layer, the second type of insulator is hardly etched, so that the seam does not affect the shapes of the second deposited insulating layer and the first deposited insulating layer.
また,本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法は,トレンチ部と,トレンチ部内に位置し第1種の絶縁物を堆積してなる第1堆積絶縁層と,トレンチ部内であって第1堆積絶縁層の上方に位置する導体層とを有する絶縁ゲート型半導体装置の製造方法であって,半導体基板の上面からトレンチ部を形成するトレンチ部形成工程と,トレンチ部形成工程にてトレンチ部を形成した後に,そのトレンチ部の表面上に,そのトレンチ部の幅の半分の長さよりも薄い膜厚となるように第1種の絶縁物を堆積することで第1堆積絶縁層を形成する第1絶縁物堆積工程と,第1絶縁物堆積工程にて第1堆積絶縁層を形成した後に,その第1堆積絶縁層上に第2種の絶縁物を堆積することで第2堆積絶縁層を形成する第2絶縁物堆積工程と,第2絶縁物堆積工程にて第2堆積絶縁層を形成した後に,トレンチ部内の第1堆積絶縁層の層厚が所定の厚さとなるようにエッチバックを行うエッチバック工程と,エッチバック工程にて第1堆積絶縁層の層厚を調節した後に,その第1堆積絶縁層上に導体層を形成する導体層形成工程とを含んでいる。 The method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to the present invention includes a trench portion, a first deposited insulating layer that is located in the trench portion and deposits a first kind of insulator, and a first deposition layer in the trench portion. A method for manufacturing an insulated gate semiconductor device having a conductor layer located above an insulating layer, wherein a trench portion is formed from an upper surface of a semiconductor substrate, and the trench portion is formed in the trench portion forming step. Then, a first deposited insulating layer is formed on the surface of the trench portion by depositing a first type insulator so as to have a film thickness that is thinner than half the width of the trench portion. After forming the first deposited insulating layer in the insulator depositing step and the first insulator depositing step, the second deposited insulating layer is formed by depositing a second type of insulator on the first deposited insulating layer. Second insulator deposition step and second insulator After the second deposited insulating layer is formed in the product process, an etch back process is performed so that the layer thickness of the first deposited insulating layer in the trench becomes a predetermined thickness, and the first deposition is performed in the etch back process. And a conductor layer forming step of forming a conductor layer on the first deposited insulating layer after adjusting the thickness of the insulating layer.
すなわち,トレンチ部形成工程にて半導体基板の上面からトレンチ部を形成した後,第1絶縁物堆積工程にてそのトレンチ部内に第1種の絶縁物を堆積している。そして,第1種の絶縁物を堆積する際,第1堆積絶縁層の膜厚をトレンチ部の幅の半分の長さよりも薄くしている。すなわち,トレンチ部内に形成される第1堆積絶縁層のうち,対向する膜同士が接触しないようにしている。そのため,第1絶縁物堆積工程後は,トレンチ部内に隙間が残った状態となる。そして,第2絶縁物堆積工程にて第1堆積絶縁層上に第2種の絶縁物を堆積している。これにより,トレンチ部内の隙間を第2の絶縁物で充填している。そして,エッチバック工程にて上面上の第1堆積絶縁層および第2堆積絶縁層を除去し,さらに第1堆積絶縁層を所定の層厚になるように調節している。このとき,第1堆積絶縁層にはシームがないため,第1堆積絶縁層にくさび状の溝は生じない。よって,第1堆積絶縁層の層厚を正確に調節することができる。そして,導体層形成工程にてエッチバック後のスペースに導体層を形成している。ここで,第1堆積絶縁層にはくさび状の溝がないことから,安定した形状の導体層を形成することができる。よって,所望の電界分布が形成されるとともに確実に高耐圧化を図ることができる。なお,導体層形成工程では,導体を直接トレンチ部内に堆積させてもよいし,一旦高抵抗の半導体を堆積させた後に不純物を拡散させてもよい。 That is, after the trench portion is formed from the upper surface of the semiconductor substrate in the trench portion forming step, the first type insulator is deposited in the trench portion in the first insulator deposition step. When depositing the first type of insulator, the film thickness of the first deposited insulating layer is made thinner than half the width of the trench portion. That is, the opposing films of the first deposited insulating layer formed in the trench are prevented from contacting each other. Therefore, a gap remains in the trench after the first insulator deposition step. Then, a second type of insulator is deposited on the first deposited insulating layer in the second insulator deposition step. Thereby, the gap in the trench portion is filled with the second insulator. Then, the first deposited insulating layer and the second deposited insulating layer on the upper surface are removed in the etch back process, and the first deposited insulating layer is adjusted to have a predetermined layer thickness. At this time, since there is no seam in the first deposited insulating layer, no wedge-shaped groove is formed in the first deposited insulating layer. Therefore, the layer thickness of the first deposited insulating layer can be adjusted accurately. Then, a conductor layer is formed in the space after the etch back in the conductor layer forming step. Here, since the first deposited insulating layer does not have a wedge-shaped groove, a conductor layer having a stable shape can be formed. Therefore, a desired electric field distribution can be formed and a high breakdown voltage can be reliably achieved. In the conductor layer forming step, the conductor may be directly deposited in the trench portion, or the impurity may be diffused after a high-resistance semiconductor is once deposited.
また,本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法のうち,第2絶縁物堆積工程では,第1種の絶縁物に比べてエッチバック工程にて行われるエッチングのエッチングレートが小さい第2種の絶縁物を堆積させることとするとよりよい。すなわち,第2種の絶縁物のエッチングレートが小さいことから,エッチバック工程にて第2堆積絶縁層は殆どエッチバックされない。そのため,第2堆積絶縁層が除去される前に,第1堆積絶縁層を所望の層厚に加工することができる。よって,ゲート材が第1堆積絶縁層内に進入することはなく所望の電界分布を形成することができる。 Further, in the method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to the present invention, the second insulator deposition step has a lower etching rate of etching performed in the etch-back step than the first type insulator. It is better to deposit an insulator. That is, since the etching rate of the second type insulator is small, the second deposited insulating layer is hardly etched back in the etch back process. Therefore, the first deposited insulating layer can be processed to a desired thickness before the second deposited insulating layer is removed. Therefore, the gate material does not enter the first deposited insulating layer, and a desired electric field distribution can be formed.
また,本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法のうち,エッチバック工程にて行われるエッチバックは,ウェットエッチングで実施することとするとよりよい。すなわち,第1堆積絶縁層にシームが発生していないことから,ウェットエッチングにてエッチバックを行っても導体層の形状に影響はない。これにより,ドライエッチングで必要なダメージ対策や残渣物対策を行う工程,例えばポリシリコンの残渣除去工程を実施しなくて済む。よって,工程が簡素である。 In the method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to the present invention, the etch back performed in the etch back process is preferably performed by wet etching. That is, since no seam is generated in the first deposited insulating layer, the shape of the conductor layer is not affected even if the etch back is performed by wet etching. As a result, it is not necessary to carry out a process for taking measures against damages and residues necessary for dry etching, for example, a process for removing polysilicon residues. Therefore, the process is simple.
また,本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法は,エッチバック工程の後であって導体層形成工程の前に,トレンチ部の表面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を含むこととするとよりよい。これにより,ウェットエッチングが実施されたトレンチ部の壁面に絶縁膜が形成される。すなわち,ダメージの少ない壁面にゲート絶縁膜を形成することができる。よって,素子特性を十分に発揮することができる。 The method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to the present invention includes an insulating film forming step of forming an insulating film on the surface of the trench portion after the etch back step and before the conductor layer forming step. Better. Thereby, an insulating film is formed on the wall surface of the trench portion where the wet etching is performed. That is, the gate insulating film can be formed on the wall surface with little damage. Therefore, the element characteristics can be fully exhibited.
本発明によれば,トレンチ部の幅方向の中央部に第2堆積絶縁層を設け,第1堆積絶縁層にシームが発生しないようにしている。そのため,導体層,すなわちゲート電極の形状が安定する。よって,所望の電界分布を形成することができ,確実に高耐圧化を図ることができる。従って,シームの影響による耐圧の低下を抑制した絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法が実現されている。 According to the present invention, the second deposited insulating layer is provided in the center in the width direction of the trench portion so that no seam is generated in the first deposited insulating layer. Therefore, the shape of the conductor layer, that is, the gate electrode is stabilized. Therefore, a desired electric field distribution can be formed, and a high breakdown voltage can be reliably achieved. Therefore, an insulated gate semiconductor device and a method for manufacturing the same that can suppress a decrease in breakdown voltage due to the effect of seams have been realized.
以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお,本実施の形態は,絶縁ゲートへの電圧印加により,ドレイン−ソース間(DS間)の導通をコントロールするパワーMOSに本発明を適用したものである。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a power MOS that controls conduction between a drain and a source (between DS) by applying a voltage to an insulated gate.
[第1の形態]
第1の形態に係る絶縁ゲート型半導体装置100(以下,「半導体装置100」とする)は,図1の断面図に示す構造を有している。なお,本明細書においては,出発基板と,出発基板上にエピタキシャル成長により形成した単結晶シリコンの部分とを合わせた全体を半導体基板と呼ぶこととする。
[First embodiment]
An insulated
半導体装置100では,半導体基板内における図1中の上面側に,N+ ソース領域31が設けられている。一方,下面側にはN+ ドレイン領域11が設けられている。それらの間には上面側から順に,P- ボディ領域41およびN- ドリフト領域12が設けられている。なお,P- ボディ領域41およびN- ドリフト領域12を合わせた領域(以下,「エピタキシャル層」とする)の厚さは,およそ5.5μm(そのうち,P- ボディ領域41の厚さは,およそ1.2μm)である。
In the
また,半導体基板の上面側の一部を掘り込むことによりゲートトレンチ21が形成されている。ゲートトレンチ21の深さはおよそ2.3μmであり,P- ボディ領域41を貫通している。また,ゲートトレンチ21の底部には,絶縁物の堆積による堆積絶縁層23が形成されている。具体的に本形態の堆積絶縁層23では,ゲートトレンチ21の底部からおよそ1.1μmの高さの位置まで酸化シリコンを堆積させている。さらに,堆積絶縁層23上には,ポリシリコンの堆積によるゲート電極22が形成されている。ゲート電極22の下端は,P- ボディ領域41の下面より下方に位置している。そして,ゲート電極22は,ゲートトレンチ21の壁面に形成されているゲート絶縁膜24を介して,半導体基板のN+ ソース領域31およびP- ボディ領域41と対面している。すなわち,ゲート電極22は,ゲート絶縁膜24によりN+ ソース領域31およびP- ボディ領域41から絶縁されている。
In addition, a
また,ゲートトレンチ21内には,図1中の横幅方向の中心部に堆積絶縁膜231が形成されている。この堆積絶縁膜231は,堆積絶縁層23を構成する絶縁物とは異なる絶縁物により構成されている。具体的に本形態の堆積絶縁膜231は,窒化シリコンを堆積してなるものである。また,堆積絶縁膜231は,その上端がゲート電極22内に位置し,その下端が堆積絶縁層23内に位置している。すなわち,堆積絶縁層23とゲート電極22とを跨ぐように設けられている。
A deposited insulating
このような構造を持つ半導体装置100では,ゲート電極22への電圧印加によりP- ボディ領域41にチャネル効果を生じさせ,もってN+ ソース領域31とN+ ドレイン領域11との間の導通をコントロールしている。
In the
次に,図1に示した半導体装置100の製造プロセスを図2ないし図8を基に説明する。まず,N+ ドレイン領域11となるN+ 基板上に,N- 型シリコン層をエピタキシャル成長により形成する。このN- 型シリコン層(エピタキシャル層)は,N- ドリフト領域12,P- ボディ領域41,N+ ソース領域31の各領域となる部分である。そして,その後のイオン注入等によりP- ボディ領域41およびN+ ソース領域31が形成される。これにより,N+ ドレイン領域11上にエピタキシャル層を有する半導体基板(図2参照)が作製される。
Next, a manufacturing process of the
次に,図3に示すようにドライエッチングによりP- ボディ領域41を貫通してその底部がN- ドリフト領域12にまで到達するゲートトレンチ21を形成する。なお,ドライエッチングによるダメージを除去することを目的として,ゲートトレンチ21の側壁に対して犠牲酸化処理およびCDE(ケミカルドライエッチング)を行う。これらの処理の後におけるゲートトレンチ21の幅は,およそ0.52μmとなる。
Next, as shown in FIG. 3, a
次に,図4に示すようにゲートトレンチ21に対してCVD法にて絶縁膜23の埋め込みを行う。本形態では,酸化シリコンの膜(以下,「酸化膜23」とする)が埋め込まれる。ここで埋め込まれる酸化膜23の膜厚は,ゲートトレンチ21の幅の半分よりも薄い。よって,酸化膜23のうち,ゲートトレンチ21内で対向する酸化膜同士は接触しない。すなわち,ゲートトレンチ21内を完全に充填するのではなく,隙間232を残すように成膜する。よって,酸化膜23の膜厚は各部で均等である。具体的に本形態における酸化膜23の膜厚は,0.15μm程度が適当である。従って,ゲートトレンチ21の中央部には,2.2μm程度の幅の隙間232が残る。なお,酸化膜を埋め込む前に,界面準位の影響を無くすために埋め込み前酸化処理を行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 4, the insulating
次に,図5に示すように酸化膜23の隙間232に対してCVD法にて絶縁膜231の埋め込みを行う。絶縁膜231は,酸化膜23と比較してエッチングレートが小さい絶縁物であり,本形態では窒化シリコンの膜(以下,「窒化膜231」とする)が埋め込まれる。これにより,ゲートトレンチ21内の隙間232が窒化膜231にて充填される。さらにこの工程では,上面が窒化膜231で覆われるまで成膜する。具体的に本形態における上面上に形成される窒化膜231の膜厚は,0.15μm程度が適当である。
Next, as shown in FIG. 5, the insulating
次に,図6に示すように窒化膜231を堆積した状態の半導体基板に対してBHF(緩衝フッ酸)によるウェットエッチングを行う。これにより,窒化膜231および酸化膜23の一部が除去(エッチバック)され,ゲート電極22を形成するためのスペースが確保される。そして,残された酸化膜23が図1に示した半導体装置100の絶縁堆積層23となる。ゲート電極22の深さはおよそ1.2μm必要であることから,本工程により上面からおよそ1.35μmの酸化膜23が除去される。ここで,窒化膜231は,BHFによるエッチングレートが酸化膜23と比較して1/60程度しかない。そのため,酸化膜23を厚さ1.35μmほど除去するまでに,窒化膜231は厚さ23nm程度しか除去されない。すなわち,窒化膜231のエッチングレートが酸化膜23のエッチングレートと比較してかなり小さいため,ウェットエッチング後は窒化膜231が堆積絶縁層23から突起した形状となってゲートトレンチ21内に存在することとなる。
Next, as shown in FIG. 6, wet etching with BHF (buffered hydrofluoric acid) is performed on the semiconductor substrate on which the
なお,窒化膜231については,厳密に言うとその中央にシームが発生している。しかしながら,窒化膜231の表面を厚さ23nm程度エッチングしたとしてもその形状に殆ど影響しない。一方,酸化膜23にはシームがないため,厚さ方向に均等にエッチングが進行する。そのため,所望の位置まで均等にエッチバックを行うことができる。
Strictly speaking, a seam is generated at the center of the
次に,図7に示すように半導体基板の上面およびゲートトレンチ21の壁面に熱酸化処理により酸化膜24を形成する。これがゲート酸化膜24となる。次に,図8に示すようにエッチバックにて確保したスペースにゲート材22を堆積させる。具体的に本形態ではポリシリコンを堆積させ,これがゲート電極22となる。なお,ゲート電極22を形成する方法としては,導体を直接ゲートトレンチ21内に堆積する方法の他,一旦高抵抗の半導体を堆積させた後に不純物を拡散させる方法がある。最後に,堆積したゲート材22に対してエッチングを行い,その後ソース電極およびドレイン電極を形成することにより,図1に示すような絶縁ゲート型半導体装置,すなわち半導体装置100が作製される。
Next, as shown in FIG. 7, an
本形態の半導体装置100は,ゲートトレンチ21内に窒化膜231が設けられていることにより,それを有しない絶縁ゲート型半導体装置900(図10参照)と比較して,次のような特性を有する。すなわち,本形態の半導体装置100では,ゲートトレンチ21内を酸化膜23で完全に充填することはないため,酸化膜23にシームが生じない。そのため,酸化膜23に対してウェットエッチングを行ってもくさび状の溝は形成されない。従って,安定した形状のゲート電極を形成することができる。また,シームが生じている部分に,酸化膜23よりエッチングレートが低い窒化膜231を使用している。そのため,ウェットエッチングを行ったとしても窒化膜231は殆ど除去されず,ゲートトレンチ21内の幅方向の中央部に残った状態となる。そのため,ゲート材が堆積絶縁層23に進入することはない。よって,ゲート電圧のスイッチオフ時には所望の電界分布となり,高耐圧化を図ることができる。なお,窒化膜231はゲート電極22の中央部分に残ることとなるが,チャネル効果を生じさせる部位には関与がなく,ゲート電極22のゲート特性に影響を及ぼさない。
The
また,その他の利点として,本形態の製造プロセスでは,ウェットエッチングのみでエッチバックを行うことができる。従来の半導体装置の製造プロセスでは,くさび状の溝の対策としてドライエッチングによりエッチバックを行うこともあった。しかし,ドライエッチングを行うと,ダメージ対策やデポジション対策等の工程が必要となる。一方,本形態の製造プロセスでは,酸化膜23にシームが生じないことからウェットエッチングのみでエッチバックを行うことが可能である。よって,製造工程が簡素である。
As another advantage, in the manufacturing process of this embodiment, etch back can be performed only by wet etching. In a conventional semiconductor device manufacturing process, etch back is sometimes performed by dry etching as a countermeasure against a wedge-shaped groove. However, when dry etching is performed, processes such as damage countermeasures and deposition countermeasures are required. On the other hand, in the manufacturing process of this embodiment, since no seam is generated in the
また,本形態の半導体装置100は,窒化膜231がゲートトレンチ21内の中央にある。そのため,ゲート材22の埋め込みに必要な膜厚が窒化膜231がない場合と比較して薄い。これにより,半導体基板の上面に堆積するゲート材22の厚さも薄く,ゲート材22のパターニングのためのドライエッチング工程のエッチング時間を短縮することができる。その結果,ドライエッチングによるダメージを減らすことができるとともに,ポリシリコンの残渣を少なくすることができる。また,半導体基板の上面に堆積するゲート材22の厚さが薄いため,従来の半導体装置と比較して微細加工に有利である。
In the
また,本形態の半導体装置100では,窒化膜231がゲートトレンチ21内の幅方向の中央部にあるため,従来の半導体装置と比較してゲート材22を埋め込む幅が短くて済む。具体的には,従来の構造ではトレンチ幅と同等の0.52μmであるが,本形態の構造では窒化膜231が存在することからおよそ0.20μmでよい。よって,導体を堆積させた後の平坦性が従来の半導体装置と比較して高い。
Further, in the
また,ゲート電極22への不純物拡散工程において,ゲートトレンチ21の中央部分に窒化膜231があるため,不純物の拡散が不要な中央部分には拡散されない。すなわち,不純物の拡散が必要とされるゲート酸化膜24との界面付近へ確実に拡散させることができる。その結果,不純物の拡散の時間を短縮することができる。また,本形態の半導体装置100は,エピタキシャル層の膜厚が薄く不純物濃度が高いことから熱負荷を減らすことが必要であり,不純物の拡散の時間短縮を図ることができる。
Further, in the step of diffusing impurities into the
また,平坦性が向上することで,層間絶縁膜が薄くて済む。また,平坦であるため,層間絶縁膜のドライエッチングで溝部分に入った層間絶縁膜をエッチングするのに長時間のエッチングを行う必要がない。また,層間絶縁膜が薄膜であるため,コンタクトのドライエッチングの時間を短縮することができる。また,層間絶縁膜が薄膜であるため,コンタクト抵抗を抑制することができる。また,層間絶縁膜が薄膜であるため,上層アルミの埋め込み性が向上する。そのため,従来の工程では,アルミの埋め込み性を向上させるためにコンタクトホールの肩部を削っていたが,この工程が不要となる。以上のように工程の削減が可能であるとともに信頼性も向上する。 Further, since the flatness is improved, the interlayer insulating film can be made thin. Further, since it is flat, it is not necessary to perform etching for a long time to etch the interlayer insulating film that has entered the groove portion by dry etching of the interlayer insulating film. Further, since the interlayer insulating film is a thin film, the time for dry etching of the contact can be shortened. Further, since the interlayer insulating film is a thin film, contact resistance can be suppressed. In addition, since the interlayer insulating film is a thin film, the embedding property of the upper aluminum layer is improved. For this reason, in the conventional process, the shoulder portion of the contact hole is cut to improve the burying property of the aluminum, but this process becomes unnecessary. As described above, the number of processes can be reduced and the reliability can be improved.
[第2の形態]
第2の形態に係る絶縁ゲート型半導体装置200(以下,「半導体装置200」とする)は,図9の断面図に示す構造を有している。本形態の半導体装置200の特徴は,N- ドリフト領域12中にPフローティング領域51を設けている点である。なお,図9中,図1で示した半導体装置100と同一記号の構成要素は,その構成要素と同一機能を有するものである。
[Second form]
An insulated
本形態の半導体装置200には,N- ドリフト領域12に囲まれたPフローティング領域51が形成されている。Pフローティング領域51の断面は,図9の断面図に示したように,ゲートトレンチ21の底部よりやや下方(およそ0.2μm)中心とした半径0.6μmの略円形形状となっている。また,各ゲートトレンチ21は,およそ3.0μmのピッチで形成されている。従って,隣り合うPフローティング領域51,51間には,十分なスペースがある。よって,オン状態において,Pフローティング領域51の存在がドレイン電流に対する妨げとなることはない。また,Pフローティング領域51の半径(およそ0.6μm)は,堆積絶縁層23の厚さ(およそ1.1μm)の1/2以下である。従って,堆積絶縁層23の上端は,Pフローティング領域51の上端よりも上方に位置する。よって,堆積絶縁層23上に堆積するゲート電極22とPフローティング領域51とは対面していない。
In the
また,ゲートトレンチ21内には,堆積絶縁層23とは異種の絶縁物である堆積絶縁膜231が形成されている。具体的に堆積絶縁膜231は,第1の形態と同様にゲートトレンチ21の中心部の位置に窒化シリコンを堆積させてなるものである。すなわち,本形態の半導体装置200においても第1の形態の半導体装置100と同様に,シームが生じる部分にエッチングレートが小さい絶縁物を使用している。従って,くさび状の溝の形成を抑制し,ゲート電極22の形状の安定化を図ることができる。
A deposited insulating
また,本形態の半導体装置200では,ゲート電圧のスイッチオフ時に,Pボディ領域41とN- ドリフト領域12との間のPN接合箇所からN+ ドレイン領域11に向けて空乏層が広がっていくとともにPフローティング領域51の下端部からもN+ ドレイン領域11に向けて空乏層が広がっていく。これにより,電界のピーク値を緩和することができ,DS間の高耐圧化を図ることができる。
In the
次に,半導体装置200の製造手順について説明する。まず,N+ ドレイン領域11となるN+ 基板上に,N- 型シリコン層をエピタキシャル成長により形成する。そして,その後のイオン注入等によりP- ボディ領域41およびN+ ソース領域31を形成する。
Next, a manufacturing procedure of the
次に,P- ボディ領域41を貫通してその底部がN- ドリフト領域12にまで到達するゲートトレンチ21を形成する。その後,熱酸化処理を行うことにより,ゲートトレンチ21の壁面に厚さが50nm程度の酸化膜を形成する。次に,ゲートトレンチ21の底面からイオン注入を行う。酸化膜の形成後にイオン注入を行うのは,各トレンチの側壁にイオン注入による影響が残らないようにするためである。イオン注入後は,ゲートトレンチ21内の酸化膜を除去する。
Next, a
次に,CVD法にてゲートトレンチ21内に絶縁物(酸化シリコン等)23を堆積する。その際,第1の形態の半導体装置100と同様に隙間232を残すように所定の位置まで堆積する。さらに,その隙間232を充填する絶縁物(窒化シリコン等)231をCVD法にて堆積する。その後,絶縁物23の焼きしめとPフローティング領域51の形成とを兼ねて熱拡散処理を行う。これにより,Pフローティング領域51が形成される。
Next, an insulator (silicon oxide or the like) 23 is deposited in the
次に,絶縁物を堆積した状態の半導体基板に対してエッチングを行うことで絶縁物23の一部および絶縁膜231の一部を除去する。すなわち,絶縁物23および絶縁膜231のエッチバックを行う。これにより,ゲート電極22を形成するためのスペースが確保される。このときゲートトレンチ21内の絶縁層231は殆どエッチングされない状態で,絶縁物23を所望の位置までエッチングすることができる。次に,半導体基板の上面およびゲートトレンチ21の壁面に熱酸化により酸化膜24を形成する。これがゲート酸化膜24となる。そして,先の工程にて確保したスペースに導体(ポリシリコン等)を堆積させることでゲート電極22が形成される。そして,最後にソース電極およびドレイン電極を形成することにより,図9に示すような絶縁ゲート型半導体装置,すなわち半導体装置200が作製される。
Next, a part of the
以上詳細に説明したように第1の形態の半導体装置100では,ゲートトレンチ21を設けた後,その表面にCVD法にて酸化膜23を堆積させることとしている。その際,酸化膜23の膜厚は,ゲートトレンチ21の幅の半分より薄くする。すなわち,酸化膜23にてゲートトレンチ21内を完全に充填するのではなく,隙間232を残すように所定の厚さで堆積する。その後,その隙間232を窒化膜231で充填することとしている。すなわち,ゲートトレンチ21内にエッチングレートが異なる絶縁物をそれぞれ堆積している。このとき,酸化膜23にはシームが存在せず,窒化膜231にはシームが存在している状態となる。その後,酸化膜23および窒化膜231のエッチバックを行うこととしている。酸化膜23ではシームがない状態でエッチバックが実施されことから,くさび状の溝は形成されない。そのため,酸化膜23を厚さ方向に均一にエッチングすることができる。よって,ゲート電極22の形状が安定する。従って,シームの影響による耐圧の低下を抑制した絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法が実現されている。
As described above in detail, in the
また,窒化シリコンのBHFによるエッチングレートは,酸化シリコンのおよそ1/60である。そのため,酸化膜23のエッチングが先に進行し,窒化膜231が殆どエッチングされないまま酸化膜23を所望の形状に加工することができる。よって,窒化膜231が酸化シリコン23から突起した状態となってゲートトレンチ21内に残存する。そして,その状態のゲートトレンチ21内にポリシリコンを充填することとしている。よって,ゲート材が堆積絶縁層23内に進入せず,所望の電界分布を形成することができる。また,ゲートトレンチ21内に残存する窒化膜231によって,半導体基板の上面に堆積するゲート材22の膜厚が薄くなる。また,酸化膜23にシームが発生しないことで,ウェットエッチングのみでエッチバックを行うことができる。そのため,ゲートトレンチ21の側壁へのダメージが少なく,製造工程の簡素化を図ることができる。
The etching rate of silicon nitride by BHF is about 1/60 of that of silicon oxide. Therefore, the etching of the
また,第2の形態の半導体装置200では,ゲートトレンチ21の下方にPフローティング領域51を形成することとしている。このPフローティング領域51により,電界の最大ピーク値を緩和することができ,高耐圧化を図ることができる。また,高耐圧であることから,N- ドリフト領域12の不純物濃度を上げて低オン抵抗化を図ることができる。
In the
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,各半導体領域については,P型とN型とを入れ替えてもよい。また,ゲート絶縁膜24については,酸化膜に限らず,窒化膜等の他の種類の絶縁膜でもよいし,複合膜でもよい。また,半導体についても,シリコンに限らず,他の種類の半導体(SiC,GaN,GaAs等)であってもよい。また,実施の形態の絶縁ゲート型半導体装置は,P型基板を用いた伝導度変調型パワーMOSに対しても適用可能である。
Note that this embodiment is merely an example and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, for each semiconductor region, P-type and N-type may be interchanged. Further, the
11 N+ ドレイン領域
12 N- ドリフト領域(ドリフト領域)
21 トレンチ(トレンチ部)
22 ゲート電極(導体層)
23 堆積絶縁層(第1堆積絶縁層)
231 堆積絶縁膜(第2堆積絶縁層)
232 酸化膜の隙間
233 酸化膜のくさび状の溝
24 ゲート絶縁膜
31 N+ ソース領域
41 P- ボディ領域(ボディ領域)
51 Pフローティング領域(フローティング領域)
100 絶縁ゲート型半導体装置
11 N + drain region 12 N − drift region (drift region)
21 trench (trench part)
22 Gate electrode (conductor layer)
23 Deposited insulating layer (first deposited insulating layer)
231 Deposited insulating film (second deposited insulating layer)
232
51 P floating area (floating area)
100 Insulated gate semiconductor device
Claims (8)
前記トレンチ部内に位置し,第1種の絶縁物を堆積してなる第1堆積絶縁層と,
前記トレンチ部内であって前記第1堆積絶縁層の上方に位置する導体層と,
前記トレンチ部の幅方向の中央部に位置するとともに第2種の絶縁物を堆積してなる第2堆積絶縁層を有し,
前記第2堆積絶縁層は,下端が前記第1堆積絶縁層に囲まれ,上端が前記第1堆積絶縁層の上端よりも上方に位置することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 A trench,
A first deposited insulating layer located in the trench and formed by depositing a first type of insulator;
A conductor layer located in the trench and above the first deposited insulating layer;
A second deposited insulating layer that is located at the center in the width direction of the trench and is formed by depositing a second type of insulator;
2. The insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the second deposited insulating layer has a lower end surrounded by the first deposited insulating layer and an upper end located above the upper end of the first deposited insulating layer.
前記ドリフト領域に囲まれるとともに第1導電型半導体であるフローティング領域を有し,
前記トレンチ部の底部は,前記フローティング領域内に位置し,
前記トレンチ部内には,
第1種の絶縁物を堆積してなる第1堆積絶縁層と,
前記第1堆積絶縁層の上方に位置し,前記ボディ領域と対面する導体層と,
前記トレンチ部の幅方向の中央部に位置するとともに第2種の絶縁物を堆積してなる第2堆積絶縁層とが形成されており,
前記第1堆積絶縁層の上端は,前記フローティング領域の上端よりも上方に位置し,
前記第2堆積絶縁層は,下端が前記第1堆積絶縁層に囲まれ,上端が前記第1堆積絶縁層の上端よりも上方に位置することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 A body region that is a first conductivity type semiconductor located on the upper surface side in the semiconductor substrate, a drift region that is in contact with the lower surface of the body region and is a second conductivity type semiconductor, and a trench that penetrates the body region from the upper surface of the semiconductor substrate In an insulated gate semiconductor device having a portion,
A floating region surrounded by the drift region and being a first conductivity type semiconductor;
The bottom of the trench is located in the floating region;
In the trench part,
A first deposited insulating layer formed by depositing a first type of insulator;
A conductor layer located above the first deposited insulating layer and facing the body region;
A second deposited insulating layer formed at the center of the trench in the width direction and having a second type of insulator deposited thereon;
An upper end of the first deposited insulating layer is located above an upper end of the floating region;
2. The insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the second deposited insulating layer has a lower end surrounded by the first deposited insulating layer and an upper end located above the upper end of the first deposited insulating layer.
前記第2堆積絶縁層を構成する第2種の絶縁物は,前記第1堆積絶縁層を構成する第1種の絶縁物に比べて,エッチングレートが小さいことを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 In the insulated gate semiconductor device according to claim 1 or 2,
An insulated gate semiconductor device characterized in that the second kind of insulator constituting the second deposited insulating layer has a lower etching rate than the first kind of insulator constituting the first deposited insulating layer. .
半導体基板の上面からトレンチ部を形成するトレンチ部形成工程と,
前記トレンチ部形成工程にてトレンチ部を形成した後に,そのトレンチ部の表面上に,そのトレンチ部の幅の半分の長さよりも薄い膜厚となるように第1種の絶縁物を堆積することで第1堆積絶縁層を形成する第1絶縁物堆積工程と,
前記第1絶縁物堆積工程にて第1堆積絶縁層を形成した後に,その第1堆積絶縁層上に第2種の絶縁物を堆積することで第2堆積絶縁層を形成する第2絶縁物堆積工程と,
前記第2絶縁物堆積工程にて第2堆積絶縁層を形成した後に,トレンチ部内の第1堆積絶縁層の層厚が所定の厚さとなるようにエッチバックを行うエッチバック工程と,
前記エッチバック工程にて第1堆積絶縁層の層厚を調節した後に,その第1堆積絶縁層上に導体層を形成する導体層形成工程とを含むことを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。 A trench portion; a first deposited insulating layer that is located in the trench portion and deposits a first type of insulator; and a conductor layer that is located in the trench portion and above the first deposited insulating layer. In a method of manufacturing an insulated gate semiconductor device,
Forming a trench portion from the upper surface of the semiconductor substrate;
After forming the trench part in the trench part forming step, depositing a first type insulator on the surface of the trench part so that the film thickness is thinner than half the width of the trench part. A first insulator deposition step of forming a first deposited insulating layer in
A second insulator forming a second deposited insulating layer by depositing a second type of insulator on the first deposited insulating layer after forming the first deposited insulating layer in the first insulator depositing step. A deposition process;
An etch back step of performing etch back so that the thickness of the first deposited insulating layer in the trench portion becomes a predetermined thickness after forming the second deposited insulating layer in the second insulator depositing step;
And a conductor layer forming step of forming a conductor layer on the first deposited insulating layer after adjusting the thickness of the first deposited insulating layer in the etch back step. Production method.
前記第2絶縁物堆積工程では,第1種の絶縁物に比べて前記エッチバック工程にて行われるエッチングのエッチングレートが小さい第2種の絶縁物を堆積させることを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device according to claim 4,
In the second insulator deposition step, the second type insulator having a lower etching rate in the etching performed in the etch back step than that of the first type insulator is deposited. Device manufacturing method.
前記エッチバック工程にて行われるエッチバックは,ウェットエッチングで実施することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device according to claim 4 or 5,
The method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, wherein the etch back performed in the etch back process is performed by wet etching.
前記エッチバック工程の後であって前記導体層形成工程の前に,トレンチ部の表面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を含むことを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device according to claim 6,
A method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, comprising: an insulating film forming step of forming an insulating film on a surface of the trench portion after the etch back step and before the conductor layer forming step.
前記トレンチ部形成工程の後であって前記第1絶縁物堆積工程の前に,前記トレンチ部形成工程にて形成されたトレンチ部の底部から不純物を注入することでフローティング領域を形成するフローティング領域形成工程とを含むことを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device as described in any one of Claims 4-7,
Floating region formation for forming a floating region by implanting impurities from the bottom of the trench portion formed in the trench portion forming step after the trench portion forming step and before the first insulator deposition step A method of manufacturing an insulated gate semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004064696A JP2005252203A (en) | 2004-03-08 | 2004-03-08 | Insulated gate semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004064696A JP2005252203A (en) | 2004-03-08 | 2004-03-08 | Insulated gate semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005252203A true JP2005252203A (en) | 2005-09-15 |
Family
ID=35032366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004064696A Pending JP2005252203A (en) | 2004-03-08 | 2004-03-08 | Insulated gate semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005252203A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007311574A (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Nec Electronics Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2008166696A (en) * | 2006-12-26 | 2008-07-17 | Magnachip Semiconductor Ltd | Transistor having recess channel and manufacturing method thereof |
JP2009130357A (en) * | 2007-11-19 | 2009-06-11 | Magnachip Semiconductor Ltd | Trench MOSFET and manufacturing method thereof |
JP2009200103A (en) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and fabrication method therefor |
CN105529273A (en) * | 2016-01-15 | 2016-04-27 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | Trench gate power device manufacturing method |
-
2004
- 2004-03-08 JP JP2004064696A patent/JP2005252203A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007311574A (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Nec Electronics Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2008166696A (en) * | 2006-12-26 | 2008-07-17 | Magnachip Semiconductor Ltd | Transistor having recess channel and manufacturing method thereof |
JP2009130357A (en) * | 2007-11-19 | 2009-06-11 | Magnachip Semiconductor Ltd | Trench MOSFET and manufacturing method thereof |
JP2009200103A (en) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and fabrication method therefor |
CN105529273A (en) * | 2016-01-15 | 2016-04-27 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | Trench gate power device manufacturing method |
CN105529273B (en) * | 2016-01-15 | 2018-08-21 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | The manufacturing method of trench-gate power devices |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8525255B2 (en) | Trench MOSFET with trenched floating gates having thick trench bottom oxide as termination | |
JP4414863B2 (en) | Insulated gate semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US7989887B2 (en) | Trench MOSFET with trenched floating gates as termination | |
US7989884B2 (en) | Structure for making a top-side contact to a substrate | |
JP4500530B2 (en) | Insulated gate semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US20100200912A1 (en) | Mosfets with terrace irench gate and improved source-body contact | |
US11462638B2 (en) | SiC super junction trench MOSFET | |
US8164139B2 (en) | MOSFET structure with guard ring | |
US20130228857A1 (en) | Method of forming an assymetric poly gate for optimum termination design in trench power mosfets | |
JP4735224B2 (en) | Insulated gate semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US8017494B2 (en) | Termination trench structure for mosgated device and process for its manufacture | |
US20090267140A1 (en) | Mosfet structure with guard ring | |
JP4735414B2 (en) | Insulated gate semiconductor device | |
TWI775695B (en) | Trench transistor and manufacturing method thereof | |
US7671441B2 (en) | Trench MOSFET with sidewall spacer gates | |
JP4500558B2 (en) | Insulated gate type semiconductor device manufacturing method | |
JP4622905B2 (en) | Method of manufacturing insulated gate semiconductor device | |
JP2012160601A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2005252204A (en) | Insulated gate semiconductor device and manufacturing method thereof | |
CN103972101B (en) | Method for producing semiconductor device with vertical dielectric layer | |
JP2005252203A (en) | Insulated gate semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP4447377B2 (en) | Insulated gate semiconductor device and manufacturing method thereof | |
TWI802320B (en) | Semiconductor structure and method for manufacturing gate structure | |
JP2023100097A (en) | Semiconductor device | |
JP2024029440A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method |