JP2009152418A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体装置の消費電力が増加してしまうのを抑制することが可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】このパワーMOSFET100(半導体装置)は、シリコン基板1に形成され、不純物が導入された埋込ドレイン層2と、埋込ドレイン層2に到達するようにシリコン基板1に形成されるとともに、その内側面に絶縁膜12が形成された溝部11と、溝部11の下端部からさらに下方に突出するように形成された溝部13と、溝部11および溝部13に埋め込まれた導電性部材14とを備えている。また、埋込ドレイン層2と導電性部材14とが接している。
【選択図】図1A semiconductor device capable of suppressing an increase in power consumption of the semiconductor device is provided.
The power MOSFET 100 (semiconductor device) is formed on a silicon substrate 1 and is formed on the silicon substrate 1 so as to reach the buried drain layer 2 into which impurities are introduced and the buried drain layer 2. A groove portion 11 having an insulating film 12 formed on the inner surface thereof, a groove portion 13 formed so as to protrude further downward from a lower end portion of the groove portion 11, and a conductive member 14 embedded in the groove portion 11 and the groove portion 13; It has. The buried drain layer 2 and the conductive member 14 are in contact with each other.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、不純物が導入された埋込層を備えた半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device including a buried layer into which an impurity is introduced and a manufacturing method thereof.
従来、不純物が導入された埋込層を備えた半導体装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a semiconductor device including a buried layer into which an impurity is introduced is known (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1に記載の半導体装置は、半導体基板に形成され、リンが導入された埋込層と、埋込層に到達するように基板に形成されるとともに、その内側面にシリコン酸化膜(絶縁部材)が形成された溝(第1溝部)と、溝に埋め込まれるとともに、リンが導入されたポリシリコン(導電性部材)とを備えている。また、溝の底面部分にはシリコン酸化膜が形成されていないことにより、溝に埋め込まれたポリシリコンと埋込層とが電気的に接続されている。
The semiconductor device described in
しかしながら、上記特許文献1の半導体装置では、溝に埋め込まれたポリシリコン(導電性部材)と埋込層とが溝の底面部分(シリコン酸化膜が形成されていない部分)のみにおいて接触しているので、溝に埋め込まれたポリシリコン(導電性部材)と埋込層との接触面積が小さくなる。したがって、上記特許文献1の半導体装置では、ポリシリコンと埋込層との接触面積が小さくなるのに伴ってポリシリコン(導電性部材)と埋込層との接触部分における抵抗が増大する。これに起因して、半導体装置の消費電力が増加してしまうという問題点がある。
However, in the semiconductor device disclosed in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、半導体装置の消費電力が増加してしまうのを抑制することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing an increase in power consumption of the semiconductor device and its semiconductor device. It is to provide a manufacturing method.
この発明の半導体装置は、半導体基板に形成され、不純物が導入された埋込層と、埋込層に到達するように半導体基板に形成されるとともに、その内側面に絶縁膜が形成された第1溝部と、第1溝部の下端部からさらに下方に突出するように形成された第2溝部と、第1溝部および第2溝部に埋め込まれた導電性部材とを備え、埋込層と導電性部材とが接していることを特徴とする。なお、「半導体基板」とは、基板単体のみならず、基板の表面上にエピタキシャル層が形成された状態の基板をも含む広い概念である。 The semiconductor device according to the present invention is formed on a semiconductor substrate, is formed in a semiconductor substrate so as to reach the buried layer, and has an insulating film formed on the inner surface thereof. 1 groove part, the 2nd groove part formed so that it may protrude further below from the lower end part of the 1st groove part, and the conductive member embedded in the 1st groove part and the 2nd groove part, and a buried layer and conductivity It is characterized in that the member is in contact. The “semiconductor substrate” is a wide concept including not only a single substrate but also a substrate in which an epitaxial layer is formed on the surface of the substrate.
本発明では、上記のように、第1溝部の下端部からさらに下方に突出するように第2溝部を形成する。これにより、第2溝部に埋め込まれた導電性部材と埋込層とを、第2溝部の底面部分のみならず、第2溝部の側面部分においても接触させることができる。これにより、溝の底面部分のみにおいて導電性部材と埋込層とが接触している従来の構成と比較して、第2溝部の側面部分においても導電性部材と埋込層とが接触する分、導電性部材と埋込層との接触面積を大きくすることができる。したがって、導電性部材と埋込層との接触部分における抵抗を軽減することができる。すなわち、導電性部材と埋込層との接触部分における抵抗が増大することに起因して半導体装置の消費電力が増加してしまうのを抑制することができる。 In the present invention, as described above, the second groove portion is formed so as to protrude further downward from the lower end portion of the first groove portion. Thereby, the conductive member embedded in the second groove portion and the embedded layer can be brought into contact not only at the bottom surface portion of the second groove portion but also at the side surface portion of the second groove portion. As a result, as compared with the conventional configuration in which the conductive member and the buried layer are in contact only in the bottom surface portion of the groove, the conductive member and the buried layer are in contact with each other also in the side surface portion of the second groove portion. The contact area between the conductive member and the buried layer can be increased. Therefore, the resistance at the contact portion between the conductive member and the buried layer can be reduced. That is, it is possible to suppress an increase in power consumption of the semiconductor device due to an increase in resistance at a contact portion between the conductive member and the buried layer.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態によるトレンチゲート型のパワーMOSFET(半導体装置)100の構造を示した断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a trench gate type power MOSFET (semiconductor device) 100 according to the first embodiment of the present invention.
このパワーMOSFET100は、図1に示すように、シリコン基板1の表面に形成されている。なお、シリコン基板1は、基板1aと、基板1a上にエピタキシャル成長させることにより形成したエピタキシャル層1bとからなる。シリコン基板1内には、所定の不純物が導入されることによりn+型の埋込ドレイン層2が形成されている。この埋込ドレイン層2は、基板1aとエピタキシャル層1bとを跨ぐように形成されている。埋込ドレイン層2は、深さ方向に不純物濃度が異なるような不純物濃度分布を有する。具体的には、埋込ドレイン層2は、基板1aとエピタキシャル層1bとの界面1cにおいて最大となる不純物濃度を有するとともに、その界面1cから上方向および下方向に向かうにつれて次第に不純物濃度が小さくなっている。また、シリコン基板1の表面には、エピタキシャル層1bからなるn-型のドレインドリフト領域3が形成されている。なお、シリコン基板1および埋込ドレイン層2は、それぞれ、本発明の「半導体基板」および「埋込層」の一例である。
The
シリコン基板1には、埋込ドレイン層2を取り囲むように、素子を分離するためのp+型の不純物領域4aが形成されている。また、不純物領域4aの上方には、素子を分離するためのp+型の不純物領域4bが形成されている。また、シリコン基板1の表面の不純物領域4bと対応する領域には、SiO2からなる素子分離絶縁膜5が形成されている。これらの不純物領域4a、4bおよび素子分離絶縁膜5によって囲まれた領域にパワーMOSFET100が形成されている。
In the
素子分離絶縁膜5に囲まれた領域におけるシリコン基板1の表面には、複数(第1実施形態では、3つ)の溝部6がX方向に所定の間隔を隔てて、X方向と直交する方向(紙面垂直方向)に延びるように形成されている。この溝部6内には、SiO2からなるゲート絶縁膜7が形成されている。また、ゲート絶縁膜7と接するようにポリシリコンからなるゲート電極8が形成されている。2つの互いに隣接する溝部6の間には、p型のボディ領域9が形成されているとともに、ボディ領域9上の全面にn+型のソース領域10が形成されている。
In the region surrounded by the element
また、図1に示すように、複数の溝部6のうち、X方向における最も外側の溝部6aと素子分離絶縁膜5との間には、ドレインドリフト領域3を貫通して埋込ドレイン層2まで達するように溝部11が形成されている。溝部11の内側面には、SiO2からなる絶縁膜12が形成されている。なお、溝部11および絶縁膜12は、それぞれ、本発明の「第1溝部」および「絶縁膜」の一例である。
As shown in FIG. 1, among the plurality of
ここで、第1実施形態では、溝部11の下端部からさらに下方に突出するように溝部13が形成されている。この溝部13は、埋込ドレイン層2の不純物濃度が最大となる領域(基板1aとエピタキシャル層1bとの界面1c)を横切るように形成されている。溝部13は、絶縁膜12の内側面の断面形状を反映した断面形状を有する。また、溝部13の下端部13aは、埋込ドレイン層2の領域内に位置しており、溝部13が埋込ドレイン層2の下方にはみ出さないように形成されている。なお、この溝部13の内面には絶縁膜は形成されていない。また、溝部13は、本発明の「第2溝部」の一例である。
Here, in the first embodiment, the
溝部11および溝部13の内部には、ドレイン電流を引き出すためのタングステンなどからなる導電性部材14が絶縁膜12と接して埋め込まれている。溝部13の内面には絶縁膜が形成されていないので、導電性部材14と埋込ドレイン層2とは、溝部13の底面部13bおよび側面部13cの全体で接触している。これにより、溝部13に埋め込まれた導電性部材14と埋込ドレイン層2とが電気的に接続されている。なお、導電性部材14は、本発明の「ドレイン引出層」の一例である。
Inside the
複数の溝部6のうち最も外側の溝部6aと溝部11との間の領域には、p-型の不純物領域15が形成されている。不純物領域15の表面には、不純物領域15の不純物濃度(p-)よりも高い不純物濃度(p+)を有する不純物領域15aが形成されている。不純物領域15aは、不純物領域15と後述するコンタクトプラグ18cとのコンタクト抵抗を低減するために形成されている。
A p − -
シリコン基板1の表面上には、絶縁膜16aおよび16bからなる層間絶縁膜16が形成されている。溝部11は、この絶縁膜16aも貫通するように形成されている。層間絶縁膜16には、コンタクトホール17a〜17cが形成されるとともに、コンタクトホール17a〜17c内には、それぞれ、コンタクトプラグ18a〜18cが形成されている。コンタクトプラグ18aは、溝部11および13に埋め込まれた導電性部材14に接続されている。コンタクトプラグ18bは、ソース領域10に接続されるとともに、コンタクトプラグ18cは、不純物領域15aに接続されている。
On the surface of the
パワーMOSFET100は、コンタクトプラグ18aおよび導電性部材14を介して埋込ドレイン層2に正電圧を印加するように構成されている。また、パワーMOSFET100は、コンタクトプラグ18bを介してソース領域10に接地電圧を印加するとともに、コンタクトプラグ18cおよび不純物領域15aを介して不純物領域15に接地電圧を印加するように構成されている。そして、パワーMOSFET100は、ゲート電極8にしきい値電圧以上の電圧が印加された場合に、ボディ領域9に溝部6の側面に沿ってチャネルが形成されることにより、オン状態になるように構成されている。なお、パワーMOSFET100は、ソース/ドレイン間に電圧が印加された場合、ドレインドリフト領域3とボディ領域9とのpn接合部に空乏層が形成されるように構成されている。
The
第1実施形態では、上記のように、溝部11の下端部からさらに下方に突出するように溝部13を形成する。これにより、溝部13に埋め込まれた導電性部材14と埋込ドレイン層2とを、溝部13の底面部分13bのみならず、溝部13の側面部分13cにおいても接触させることができる。これにより、溝の底面部分のみにおいて導電性部材と埋込層とが接触している従来の構成と比較して、溝部13の側面部分13cにおいても導電性部材14と埋込ドレイン層2とが接触する分、導電性部材14と埋込ドレイン層2との接触面積を大きくすることができる。したがって、導電性部材14と埋込ドレイン層2との接触部分における抵抗を軽減することができる。これにより、パワーMOSFET100のオン抵抗を低減することができるので、パワーMOSFET100の消費電力が増加してしまうのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、溝部13の下端部13aを埋込ドレイン層2の領域内に位置させる。これにより、導電性部材14と埋込ドレイン層2とを溝部13の底面部分13bおよび側面部分13cの全体において接触させることができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、溝部13を、埋込ドレイン層2の不純物濃度が最大になる領域(基板1aとエピタキシャル層1bとの界面1c)を横切るように形成する。埋込ドレイン層2の不純物濃度が最大になる領域は、埋込ドレイン層2の抵抗が最も小さい領域である。これにより、導電性部材14と埋込ドレイン層2との接触部分における抵抗をより軽減することができる。
In the first embodiment, as described above, the
図2〜図6は、本発明の第1実施形態によるパワーMOSFET100の製造プロセスを説明するための断面図である。
2 to 6 are cross-sectional views for explaining a manufacturing process of the
まず、図2に示すように、基板1aの所定の領域にn型の不純物を含有する拡散剤を塗布した後、熱処理を行うことにより、基板1aにn型の不純物を導入する。この時、基板1aは、基板1aの表面の不純物濃度が最も高くなり、基板1aの表面から下方に向かうにつれて次第に不純物濃度が低くなるような不純物濃度分布を有する。この後、基板1aの表面上にシリコンをエピタキシャル成長させることによって、エピタキシャル層1bを形成する。そして熱処理を行うことによって、基板1aの表面の不純物をエピタキシャル層1bに拡散させる。これにより、基板1aとエピタキシャル層1bとの界面1cにおいて最大となる不純物濃度を有するとともに、その界面1cから上方向および下方向に向かうにつれて次第に不純物濃度が小さくなるような不純物濃度分布を有する埋込ドレイン層2が形成される。
First, as shown in FIG. 2, after applying a diffusing agent containing an n-type impurity to a predetermined region of the substrate 1a, heat treatment is performed to introduce the n-type impurity into the substrate 1a. At this time, the substrate 1a has an impurity concentration distribution in which the impurity concentration on the surface of the substrate 1a is the highest and the impurity concentration gradually decreases from the surface of the substrate 1a downward. Thereafter, the
この後、ドレインドリフト領域3と、不純物領域4aおよび4bと、SiO2からなる素子分離絶縁膜5とを形成する。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、ドレインドリフト領域3の表面の所定領域をパターニングする。これにより、溝部6が形成される。その後、熱酸化法により、SiO2からなるゲート絶縁膜7を形成する。そして、溝部6内に、ゲート電極8を形成する。具体的には、溝部6内を埋め込むようにポリシリコン層を堆積する。そして、不純物をポリシリコン層にドープした後、ポリシリコン層をエッチバックする。
Thereafter, drain
次に、溝部6間の領域に、ボディ領域9およびソース領域10を形成する。具体的には、フォトリソグラフィ技術を用いて所定パターンのレジストマスクを設ける。そして、p型の不純物をイオン注入することにより、ボディ領域9を形成するとともに、n型の不純物をイオン注入することにより、ソース領域10を形成する。その後、レジストマスクを除去する。
Next, the
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて所定パターンのレジストマスクを設けるとともに、p型の不純物をイオン注入することにより、不純物領域15を形成する。その後、レジストマスクを除去する。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて所定パターンのレジストマスクを設けるとともに、p型の不純物をイオン注入することにより、不純物領域15の表面に不純物領域15aを形成する。その後、レジストマスクを除去する。
Next, a resist mask having a predetermined pattern is provided using a photolithography technique, and
その後、RTA(Rapid Thermal Annealing:急速熱処理)法を用いて熱処理を行うことによって、イオン注入の際の結晶欠陥を回復するとともに、ボディ領域9、ソース領域10、不純物領域15および15aの形成時に注入された不純物の活性化を行う。
Thereafter, heat treatment is performed using an RTA (Rapid Thermal Annealing) method to recover crystal defects during the ion implantation, and at the time of forming the
その後、ドレインドリフト層3、素子分離絶縁膜5、ゲート絶縁膜7、ゲート電極8、ソース領域9、不純物領域15および不純物領域15aの表面上に、絶縁膜16aを形成する。
Thereafter, an insulating
次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、絶縁膜16aおよび半導体基板1の所定領域をパターニングする。これにより、不純物領域15と素子分離絶縁膜5との間に溝部11を形成する。この溝部11は、埋込ドレイン層2に到達し、かつ、埋込ドレイン層2の不純物濃度が最大となる領域(基板1aとエピタキシャル層1bとの界面1c)を横切らないように形成する。
Next, a predetermined region of the insulating
次に、溝部11の内面に、SiO2からなる絶縁膜12を形成する。具体的には、図3に示すように、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、SiO2層12aを形成する。その後、図4に示すように、SiO2層12aのうち、絶縁膜16aの上面上に形成された部分と溝部11の底面部分に形成された部分とを異方性のドライエッチングにより除去する。これにより、溝部11の内側面を覆う絶縁膜12を形成する。
Next, an insulating
次に、図5に示すように、絶縁膜12をマスクとして異方性のドライエッチングを行うことにより、溝部11の下端部からさらに下方に突出する溝部13を形成する。絶縁膜12をマスクとすることによって、溝部13は、絶縁膜12の断面形状を反映した断面形状となるように形成される。この時、溝部13が埋込ドレイン層2の不純物濃度が最大となる領域(基板1aとエピタキシャル層1bとの界面1c)を横切り、かつ、溝部13の下端部13aが埋込ドレイン層2の領域内に位置するように溝部13を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, by performing anisotropic dry etching using the insulating
そして、図6に示すように、内側面に絶縁膜12が形成された溝部11および内面に絶縁膜が形成されていない溝部13にタングステンなどの導電性部材14を埋め込む。これにより、導電性部材14と埋込ドレイン層2とが溝部13の底面部分13bおよび側面部分13cの全体において電気的に接続される。この後、絶縁膜16aおよび導電性部材14の表面をCMP(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化する。
Then, as shown in FIG. 6, a
次に、図1に示すように、CVD法により、絶縁膜16aおよび導電性部材14の表面上にSiO2からなる絶縁膜16bを形成する。そして、層間絶縁膜16(絶縁膜16aおよび絶縁膜16b)にコンタクトホール17bおよび17cを形成するとともに、絶縁膜16bにコンタクトホール17aを形成する。最後に、コンタクトホール17a〜17cにコンタクトプラグ18a〜18cを形成する。このようにして、第1実施形態によるパワーMOSFET100が形成される。
Next, as shown in FIG. 1, an insulating
第1実施形態では、上記のように、溝部11の内側面に絶縁膜12を形成した後、絶縁膜12をマスクとしてエッチングを行うことによって、溝部13を容易に形成することができる。
In the first embodiment, as described above, after forming the insulating
(第2実施形態)
図7は、本発明の第2実施形態による縦型のバイポーラトランジスタ(半導体装置)200の構造を示した断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a vertical bipolar transistor (semiconductor device) 200 according to the second embodiment of the present invention.
このバイポーラトランジスタ200は、図7に示すように、シリコン基板1の表面に形成されている。シリコン基板1内には、所定の不純物が導入されることによりn+型の埋込コレクタ層19が形成されている。この埋込コレクタ層19は、上記第1実施形態の埋込ドレイン層2と同様の構成である。また、シリコン基板1の表面には、エピタキシャル層1bからなるn-型のコレクタ領域20が形成されている。なお、埋込コレクタ層19は、本発明の「埋込層」の一例である。
The
シリコン基板1には、素子を分離するための不純物領域4aおよび不純物領域4bが形成されている。また、シリコン基板1の表面には、バイポーラトランジスタ200の両側に2つの素子分離絶縁膜5が形成されている。また、シリコン基板1の表面の2つの素子分離絶縁膜5の間の領域には、絶縁膜21が形成されている。
絶縁膜21と素子分離絶縁膜5との間の領域200aのシリコン基板1の表面には、バイポーラトランジスタ200のベースとしてのp型ウェル22が形成されている。また、p型ウェル22の表面には、ベース引出層としてのp型ウェル23と、エミッタとしてのn型ウェル24とが形成されている。
A p-type well 22 as a base of the
また、素子分離絶縁膜5、絶縁膜21、p型ウェル22、p型ウェル23およびn型ウェル24の表面上には、絶縁膜25aおよび絶縁膜25bからなる層間絶縁膜25が形成されている。
On the surfaces of the element
また、図7に示すように、絶縁膜21と素子分離絶縁膜5との間の領域200bのシリコン基板1の表面には、絶縁膜25aおよびコレクタ領域20を貫通して埋込コレクタ層19まで達するように溝部11が形成されている。そして、溝部11内に、絶縁膜12、溝部13および導電性部材14が形成されている。導電性部材14は、本発明の「コレクタ引出層」の一例である。溝部13と埋込コレクタ層19との配置関係は、上記第1実施形態の溝部13と埋込ドレイン層2との配置関係と同様であるので、説明を省略する。
Further, as shown in FIG. 7, the surface of the
層間絶縁膜25には、コンタクトホール26aおよび26bが形成されている。絶縁膜25bには、コンタクトホール26cが形成されている。コンタクトホール26a〜26c内には、それぞれ、コンタクトプラグ27a〜27cが形成されている。コンタクトプラグ27aおよびコンタクトプラグ27bは、それぞれ、n型ウェル24およびp型ウェル23に接続される。コンタクトプラグ27cは、溝部11および13に埋め込まれた導電性部材14に接続されている。
Contact holes 26 a and 26 b are formed in the
第2実施形態では、上記のように、溝部11の下端部からさらに下方に突出するように形成された溝部13を設けることによって、溝部13に埋め込まれた導電性部材14と埋込コレクタ層19とを、溝部13の底面部分13bのみならず、溝部13の側面部分13cにおいても接触させることができる。これにより、導電性部材14と埋込コレクタ層19との接触面積を大きくすることができるので、導電性部材14と埋込コレクタ層19との接触部分における抵抗を軽減することができる。したがって、導電性部材14と埋込コレクタ層19との接触部分における抵抗が増大することに起因してバイポーラトランジスタ200の消費電力が増加してしまうのを抑制することができる。
In the second embodiment, as described above, the
第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 Other effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
なお、バイポーラトランジスタ200の製造プロセスは、溝部11、絶縁膜12、溝部13および導電性部材14の製造プロセスが上記第1実施形態と同様であり、その他の製造プロセスはバイポーラトランジスタの一般的な製造プロセスと同様であるので、説明を省略する。
The manufacturing process of the
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記実施形態では、溝部13を異方性のドライエッチングにより形成することにより、溝部11の内側面に形成された絶縁膜12の断面形状を反映した断面形状を有する溝部13を形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図8および図9に示す上記第1実施形態の第1変形例のパワーMOSFET300のように、溝部11の下端部からさらに下方に突出する溝部28の内面が絶縁膜12の内面よりも広がるように形成してもよい。図9に示すように、溝部28の深さ方向と直交する方向の幅W1は、絶縁膜12の内側面により形成される領域の深さ方向と直交する方向の幅W2よりも大きくなるように形成されている。これによって、溝部28の表面積を上記第1実施形態の溝部13の表面積よりも大きくすることができる。溝部28の表面積を大きくした分、導電性部材14と埋込ドレイン層2との接触面積を大きくすることができる。これにより、導電性部材14と埋込ドレイン層2との接触部分における抵抗をより軽減することができる。この溝部28は、絶縁膜12をマスクとして、等方性のドライエッチングを行うことにより形成することが可能である。なお、溝部28は、本発明の「第2溝部」の一例である。
For example, in the above-described embodiment, an example in which the
第1変形例によるパワーMOSFET300では、溝部28と溝部11との接続部分に角が形成されるので、溝部28に埋め込まれた導電性部材14にも角が形成される。したがって、導電性部材14の角部分に電界集中が発生する。そこで、図10に示す第1実施形態の第2変形例によるパワーMOSFET400のように、溝部11の下端部からさらに下方に突出するように、溝部29を形成してもよい。この溝部29は、溝部11の下端部から下方に突出するとともに、絶縁膜12の断面形状を反映した断面形状を有する第1部分29aと、第1部分29aの内面よりも広がるように形成された内面を有する第2部分29bとを含んでいる。溝部29の第2部分29bの深さ方向と直交する方向の幅は、絶縁膜12の内側面により形成される領域の深さ方向と直交する方向の幅よりも大きくなるように形成されている。また、第1部分29aと第2部分29bとは滑らかに接続されている。これにより、溝部29に埋め込まれた導電性部材14と埋込ドレイン層2との接触面積を大きくすることができるので、導電性部材14と埋込ドレイン層2との接触部分における抵抗をより軽減することができる。また、第1部分29aは、絶縁膜12の内面を反映した内面形状を有するので、溝部11と第1部分29aとの接続部分に埋め込まれた導電性部材14に角部分が形成されない。また、第1部分29aと第2部分29bとが滑らかに接続されているので、溝部29に埋め込まれた導電性部材14に角部分が形成されない。したがって、第2変形例によるパワーMOSFET400では、導電性部材14に電界集中が生じるのを抑制することができる。この溝部29は、絶縁膜12をマスクとして、異方性のドライエッチングを行うことにより第1部分29aを形成した後、等方性のドライエッチングを行うことにより第2部分29bを形成することによって形成することが可能である。なお、溝部29は、本発明の「第2溝部」の一例である。
In the
また、上記第1実施形態および第2実施形態では、それぞれ、基板1aに不純物を導入した後に基板1aの表面上にエピタキシャル層を形成することにより埋込ドレイン層2および埋込コレクタ層19を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、イオン注入により埋込ドレイン層2または埋込コレクタ層19を形成してもよい。
In the first and second embodiments, the buried
また、上記実施形態では、タングステンからなる導電性部材14を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、不純物が導入されたポリシリコンなどの他の導電性部材を用いてもよい。
Moreover, although the example using the
1 シリコン基板(半導体基板)
2 埋込ドレイン層(埋込層)
11 溝部(第1溝部)
12 絶縁膜
13 溝部(第2溝部)
13a 下端部
13b 底面部分
13c 側面部分
14 導電性部材
28 溝部(第2溝部)
29 溝部(第2溝部)
100 パワーMOSFET(半導体装置)
200 バイポーラトランジスタ(半導体装置)
300 パワーMOSFET(半導体装置)
400 パワーMOSFET(半導体装置)
1 Silicon substrate (semiconductor substrate)
2 Buried drain layer (buried layer)
11 Groove (first groove)
12 Insulating
13a
29 Groove (second groove)
100 Power MOSFET (semiconductor device)
200 Bipolar transistor (semiconductor device)
300 Power MOSFET (semiconductor device)
400 Power MOSFET (semiconductor device)
Claims (8)
前記埋込層に到達するように前記半導体基板に形成されるとともに、その内側面に絶縁膜が形成された第1溝部と、
前記第1溝部の下端部からさらに下方に突出するように形成された第2溝部と、
前記第1溝部および前記第2溝部に埋め込まれた導電性部材とを備え、
前記埋込層と前記導電性部材とが接していることを特徴とする、半導体装置。 A buried layer formed in a semiconductor substrate and doped with impurities;
A first groove portion formed in the semiconductor substrate so as to reach the buried layer and having an insulating film formed on an inner surface thereof;
A second groove formed so as to protrude further downward from the lower end of the first groove;
A conductive member embedded in the first groove and the second groove,
The semiconductor device, wherein the buried layer and the conductive member are in contact with each other.
前記第2溝部は、前記埋込層の不純物濃度が最大になる領域を横切るように形成されている、請求項1または2に記載の半導体装置。 The buried layer has a region where the impurity concentration is maximized,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second groove portion is formed so as to cross a region where the impurity concentration of the buried layer is maximized.
前記導電性部材は、前記埋込ドレイン層に電気的に接続されるドレイン引出層を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。 The buried layer includes a buried drain layer;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive member includes a drain extraction layer electrically connected to the buried drain layer.
前記導電性部材は、前記埋込コレクタ層に電気的に接続されるコレクタ引出層を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。 The buried layer includes a buried collector layer;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive member includes a collector lead layer electrically connected to the buried collector layer.
前記埋込層に到達するように前記半導体基板に第1溝部を形成する工程と、
前記第1溝部の内側面に絶縁膜を形成する工程と、
前記第1溝部の下端部からさらに下方に突出するようにエッチングにより第2溝部を形成する工程と、
前記第1溝部および前記第2溝部に導電性部材を埋め込む工程とを備えた、半導体装置の製造方法。 Forming a buried layer doped with impurities in a semiconductor substrate;
Forming a first groove in the semiconductor substrate to reach the buried layer;
Forming an insulating film on the inner surface of the first groove,
Forming a second groove portion by etching so as to protrude further downward from a lower end portion of the first groove portion;
And a step of embedding a conductive member in the first groove and the second groove.
前記第1溝部の内側面に前記絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜をマスクとしてエッチングを行うことにより、前記第2溝部を形成する工程を含む、請求項7に記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the second groove portion includes
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising: forming the second groove portion by performing etching using the insulating film as a mask after forming the insulating film on an inner surface of the first groove portion. .
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