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JP2012119559A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

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JP2012119559A
JP2012119559A JP2010269155A JP2010269155A JP2012119559A JP 2012119559 A JP2012119559 A JP 2012119559A JP 2010269155 A JP2010269155 A JP 2010269155A JP 2010269155 A JP2010269155 A JP 2010269155A JP 2012119559 A JP2012119559 A JP 2012119559A
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JP
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contact
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contact opening
source layer
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JP2010269155A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuo Yamada
勝雄 山田
Manabu Yajima
学 矢島
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On Semiconductor Trading Ltd
Original Assignee
On Semiconductor Trading Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power MOS transistor which reduces contact resistances of a miniaturized N+ type source layer and a source electrode.SOLUTION: A P-type body layer 6 is formed on a surface of an N-type drift layer 2, and an N+type source layer 7 is formed on a surface of the P-type body layer 6. A first contact hole 9 is formed on an interlayer insulating film 8 covering the N+type source layer 7, and a part of the N+type source layer 7 is exposed. A second contact hole 10 is formed from a surface of the N+type source layer 7 exposed to a bottom surface of the first contact hole 9 to the P-type body layer 6. A P+type contact layer 11 is formed on the surface of the P-type body layer 6 exposed to a bottom surface of the second contact hole 10. An N+type layer 7a having a smaller width than the variation width of a mask alignment accuracy in a photolithography process, is formed on the bottom surface of the first contact hole 9 and the first and second holes 9, 10 are filled with a tungsten layer 12 and so on.

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特にオン抵抗の低減されたパワーMOSトランジスタ及びその製造方法に係るものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a power MOS transistor with reduced on-resistance and a manufacturing method thereof.

パワーMOSトランジスタは、IGBTと共に、バイポーラ型のパワートランジスタに比べてスイッチング特性が優れ特性も安定し使いやすいことからDC−DCコンバータなどのスイッチング電源や照明機器のインバータ回路、モーターのインバータ回路等に広く使用されている。   Power MOS transistors, together with IGBTs, have excellent switching characteristics compared to bipolar power transistors and are stable and easy to use. Therefore, they are widely used in switching power supplies such as DC-DC converters, inverter circuits for lighting equipment, and inverter circuits for motors. in use.

パワーMOSトランジスタの重要な特性としてオン抵抗があり、その低減については、低消費電力化の流れの中、重要な課題として幾多の先行技術が開示されている。オン抵抗の大きさは、主として高抵抗のドレイン側ドリフト層の不純物濃度で決定され、次にゲートに電圧が印加されたとき生じる反転層からなるチャネル層の抵抗で決定される。   As an important characteristic of the power MOS transistor, there is an on-resistance. Regarding the reduction of the on-resistance, a number of prior arts have been disclosed as important problems in the trend of reducing power consumption. The magnitude of the on-resistance is mainly determined by the impurity concentration of the high-resistance drain-side drift layer, and then determined by the resistance of the channel layer formed of the inversion layer when a voltage is applied to the gate.

縦型のパワーMOSトランジスタにおいて、オン電流は、N+型ソース層からP型ボディ層の表面に形成されたチャネル層を通り、不純物濃度の低いN型ドリフト層を経由して半導体基板の底面のN+型ドレイン層まで流れる。この電流の通路となるN型ドリフト層の一部に不純物濃度の高いN+型層を形成し、オン抵抗の低減を図る内容が以下の特許文献1に開示されている。   In the vertical power MOS transistor, the on-current passes through the channel layer formed on the surface of the P-type body layer from the N + -type source layer, passes through the N-type drift layer having a low impurity concentration, and forms N + on the bottom surface of the semiconductor substrate. It flows to the mold drain layer. The following Patent Document 1 discloses the content of forming an N + type layer having a high impurity concentration in a part of the N type drift layer serving as a current path and reducing the on-resistance.

また、ゲート幅を広くして電流容量を大きくするため、ゲート電極を微細化されたストライプ状、更には、格子状に配置しオン抵抗の低減を図ることが一般的に行われている。微細化が進展するとフォトリソグラフィ工程でのマスク合わせ作業が困難になる。係る問題に対処するため、マスク合わせ作業を行わずにパターンを形成するセルフアライン技術も導入されてきた。   Further, in order to increase the current capacity by widening the gate width, it is a common practice to reduce the on-resistance by arranging the gate electrodes in a miniaturized stripe shape or further in a lattice shape. As miniaturization progresses, mask alignment work in the photolithography process becomes difficult. In order to cope with such a problem, a self-alignment technique for forming a pattern without performing mask alignment work has been introduced.

半導体基板の上にゲート電極の一部を露出させ、該露出したゲート電極をマスクとして砒素(As)等をイオン注入し、セルフアラインでN+型ソース層を形成する。更に、ゲート電極の側壁に形成されたシリコン酸化膜のサイドウォールによりセルフアラインでP型ボディ層と接続するP+型コンタクト層を形成する等の内容が特許文献2に開示されている。   A part of the gate electrode is exposed on the semiconductor substrate, arsenic (As) or the like is ion-implanted using the exposed gate electrode as a mask, and an N + type source layer is formed by self-alignment. Further, Patent Document 2 discloses a content such as forming a P + type contact layer connected to a P type body layer by self-alignment using a side wall of a silicon oxide film formed on the side wall of the gate electrode.

また、トレンチ内に形成されたゲート電極上を被覆するCVD法により形成された絶縁膜の側壁に、砒素(As)等がドープされたポリシリコンからなるサイドウォールを形成し、該サイドウォールを構成するポリシリコンから砒素(As)等をP型ボディ層に拡散し、セルフアラインでN+型ソース層を形成する。   Further, a sidewall made of polysilicon doped with arsenic (As) or the like is formed on the sidewall of the insulating film formed by the CVD method covering the gate electrode formed in the trench, and the sidewall is configured. Arsenic (As) or the like is diffused from the polysilicon to be diffused into the P-type body layer, and an N + type source layer is formed by self-alignment.

次に、N+型ソース層及び前記サイドウォールの双方と接続するソース電極を形成し、ソース電極とN+型ソース層等の接触面積を増加させコンタクト抵抗を低減するという技術内容が、以下の特許文献3に開示されている。微細化の進展と共に、オン抵抗に占めるソース電極とN+型ソース層とのコンタクト抵抗も無視できなくなっており、それに対処する内容である。   Next, the technical content of forming a source electrode connected to both the N + type source layer and the side wall, increasing the contact area between the source electrode and the N + type source layer, and reducing the contact resistance is as follows. 3 is disclosed. With the progress of miniaturization, the contact resistance between the source electrode and the N + type source layer occupying the on-resistance is not negligible.

特開2007−5398号公報JP 2007-5398 A 特開2004−111661号公報JP 2004-11661 A 特開2002−158233号公報JP 2002-158233 A

微細化の進展と共に、ゲート電極がストライプ状の構成であれ、格子状の構成であれN+型ソース層の中にフォトマスクを使用してP+型コンタクト層を形成することは困難になってきている。そこで、N+型ソース層とソース電極を接続するため、該N+型ソース層上を被覆する層間絶縁膜にコンタクトホールを形成するとき、このコンタクトホール内に露出したN+型ソース層からP型ボディ層に至るP+型コンタクト形成用コンタクトホールを同時に形成することが行われている。   With the progress of miniaturization, it has become difficult to form a P + type contact layer using a photomask in an N + type source layer, regardless of whether the gate electrode has a striped configuration or a lattice configuration. . Therefore, when a contact hole is formed in an interlayer insulating film covering the N + type source layer in order to connect the N + type source layer and the source electrode, the P type body layer is exposed from the N + type source layer exposed in the contact hole. At the same time, contact holes for forming P + type contacts are formed.

半導体基板上に開口された該コンタクトホールからボロン(B)等を所定のイオン注入法で注入しセルフアラインでP+型コンタクト形成用コンタクトホールの底面に露出したP型ボディ層にP+型コンタクト層を形成する。   Boron (B) or the like is implanted from the contact hole opened on the semiconductor substrate by a predetermined ion implantation method, and a P + type contact layer is formed on the P type body layer exposed at the bottom of the contact hole for P + type contact formation by self-alignment. Form.

この場合、ソース電極はP型ボディ層に形成されたP+型コンタクト層に接続されると共に、P+型コンタクト形成用コンタクトホールの側壁に露出したN+型ソース層と接続される。N+型ソース層のP型ボディ層内の深さが深い場合は、ソース電極は該N+型ソース層と所望の接触面積を確保できるが、微細化の進展と共にN+型ソース層の深さも浅くなり、ソース電極はN+型ソース層との接触面積を十分に取れない場合も出てくる。その分オン抵抗が増加する。   In this case, the source electrode is connected to a P + type contact layer formed in the P type body layer, and is connected to an N + type source layer exposed on the side wall of the contact hole for forming the P + type contact. When the depth in the P-type body layer of the N + type source layer is deep, the source electrode can secure a desired contact area with the N + type source layer, but as the miniaturization progresses, the depth of the N + type source layer becomes shallow. In some cases, the source electrode may not have a sufficient contact area with the N + type source layer. On-resistance increases accordingly.

係る状況の元、オン抵抗の規格の上限も厳しくなる中、ソース電極とN+型ソース層の接触面積を如何にして拡大するかが課題になる。   Under such circumstances, as the upper limit of the on-resistance standard becomes stricter, the problem is how to expand the contact area between the source electrode and the N + type source layer.

本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された第1導電型のドリフト層と、前記ドリフト層の表面から内部まで延在して形成されたトレンチと、前記トレンチ内にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ドリフト層の表面から該トレンチの深さより浅い位置まで延在して形成された第2導電型のボディ層と、前記ボディ層の表面に形成された第1導電型のソース層と、前記ソース層上に堆積された層間絶縁膜に形成された第1のコンタクト開口と、前記第1のコンタクト開口の底面に露出する前記ソース層の表面から前記ボディ層内部まで、該第1のコンタクト開口と連続して形成された第2のコンタクト開口と、前記第2のコンタクト開口に露出する前記ボディ層に形成された第2導電型のコンタクト層と、前記第2のコンタクト開口の上端と前記第1のコンタクト開口の下端の間に挟まれた該第1のコンタクト開口の底面に露出された前記ソース層と、を具備することを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1導電型のドリフト層を形成する工程と、前記ドリフト層の表面から内部に延在する複数のトレンチを形成する工程と、前記トレンチ内にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記ドリフト層の表面に第2導電型のボディ層を形成する工程と、前記ボディ層の表面に第1導電型のソース層を形成する工程と、前記ソース層上に堆積された層間絶縁膜に第1のコンタクト開口を形成する工程と、前記第1のコンタクト開口の底面に露出する前記ソース層の表面から前記ボディ層内部まで、該第1のコンタクト開口と連続して延在する第2のコンタクト開口を形成する工程と、前記第2のコンタクト開口に露出する前記ボディ層の表面に第2導電型のコンタクト層を形成する工程と、前記コンタクト層を形成した後に前記層間絶縁膜をライトエッチングして、前記第2のコンタクト開口の上端と前記第1のコンタクト開口の下端の間に挟まれた該第1のコンタクト開口の底面に前記ソース層を露出する工程と、を具備することを特徴とする。
A semiconductor device of the present invention includes a first conductivity type drift layer formed on a semiconductor substrate, a trench formed extending from the surface of the drift layer to the inside, and a gate insulating film in the trench. Formed from the surface of the drift layer to a position shallower than the depth of the trench, and the first conductivity formed on the surface of the body layer. A source layer of a mold, a first contact opening formed in an interlayer insulating film deposited on the source layer, and from the surface of the source layer exposed at the bottom surface of the first contact opening to the inside of the body layer A second contact opening formed continuously with the first contact opening, a second conductivity type contact layer formed in the body layer exposed in the second contact opening, and the second contact opening Co Characterized by comprising a said source layer exposed to the bottom surface of the sandwiched first contact opening between the lower end of the upper end of the tact opening the first contact opening.
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a first conductivity type drift layer on a semiconductor substrate, a step of forming a plurality of trenches extending from the surface of the drift layer, and Forming a gate electrode through a gate insulating film, forming a second conductivity type body layer on the surface of the drift layer, and forming a first conductivity type source layer on the surface of the body layer. A step of forming a first contact opening in an interlayer insulating film deposited on the source layer, and from the surface of the source layer exposed at the bottom surface of the first contact opening to the inside of the body layer, Forming a second contact opening continuously extending with the first contact opening; and forming a second conductivity type contact layer on the surface of the body layer exposed in the second contact opening. And forming a bottom surface of the first contact opening sandwiched between an upper end of the second contact opening and a lower end of the first contact opening by light etching the interlayer insulating film after forming the contact layer. And a step of exposing the source layer.

本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、微細化されたN+型ソース層とソース電極のコンタクト抵抗が低減されたパワーMOSトランジスタを実現できる。   According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof of the present invention, a power MOS transistor in which the contact resistance between the miniaturized N + type source layer and the source electrode is reduced can be realized.

本発明の第1の実施形態における半導体装置及びその製造方法を示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the semiconductor device in the 1st Embodiment of this invention, and its manufacturing method. 本発明の第1の実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1、第2の実施形態における半導体装置において、ソース電極を形成する前の前処理方法の違いとオン抵抗の関係を示すグラフである。5 is a graph showing a relationship between a difference in pretreatment methods before forming a source electrode and on-resistance in the semiconductor device according to the first and second embodiments of the present invention. 本発明の第2の実施形態における半導体装置及びその製造方法を示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the semiconductor device in the 2nd Embodiment of this invention, and its manufacturing method. 本発明の第2の実施形態との比較例を示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the comparative example with the 2nd Embodiment of this invention.

〔第1の実施形態〕
本実施形態の半導体装置及びその製造方法について、図1〜図3に基づいて、以下に説明する。本実施形態の半導体装置は縦型のトレンチゲートを有するパワーMOSトランジスタであり、図1(A)は格子状に形成されたゲート電極5にN+型ソース層7、該N+型ソース層7内のP+型コンタクト層11が取り囲まれている様子を示す平面図の一部である。
[First Embodiment]
The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to this embodiment will be described below with reference to FIGS. The semiconductor device of the present embodiment is a power MOS transistor having a vertical trench gate. FIG. 1A shows an N + type source layer 7 on a gate electrode 5 formed in a lattice shape, It is a part of top view which shows a mode that the P + type contact layer 11 is surrounded.

図1(B)は図1(A)のA−A線での断面図である。N+型の半導体基板1上に所望の耐圧特性とオン抵抗のバランスをとった状態で決定された所定の比抵抗、膜厚からなるN型エピタキシャル層からなるNドリフト型2が堆積される。該N型ドリフト層2の表面から内部に向かって延在する格子状のトレンチ3が形成され、該トレンチ3の内部にはゲート絶縁膜4を介してゲート電極5が形成される。   FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. On the N + type semiconductor substrate 1, an N drift type 2 made of an N type epitaxial layer having a predetermined specific resistance and thickness determined in a state where a desired breakdown voltage characteristic and on-resistance are balanced is deposited. A lattice-like trench 3 extending from the surface of the N-type drift layer 2 toward the inside is formed, and a gate electrode 5 is formed inside the trench 3 via a gate insulating film 4.

格子状のトレンチ3、3間のそれぞれの格子内に形成されたN型ドリフト層2には、その表面からトレンチ3の深さより浅いP型ボディ層6が形成される。P型ボディ層6の表面にはN+型ソース層7が形成され、該N+型ソース層7及びゲート電極5上には層間絶縁膜8が形成される。該層間絶縁膜8には第1のコンタクトホール9が形成される。   A P-type body layer 6 shallower than the depth of the trench 3 is formed on the N-type drift layer 2 formed in each lattice between the lattice-shaped trenches 3 and 3. An N + type source layer 7 is formed on the surface of the P type body layer 6, and an interlayer insulating film 8 is formed on the N + type source layer 7 and the gate electrode 5. A first contact hole 9 is formed in the interlayer insulating film 8.

第1のコンタクトホール9の底面に露出したN+型ソース層7には、N+型ソース層7からP型ボディ層6内まで延在する第2のコンタクトホール10が形成される。第2のコンタクトホール10の底面に露出したP型ボディ層6にはその表面にP+型コンタクト層11が形成される。P+型コンタクト層11はP型ボディ層6の電位をN+型ソース層7の電位に固定する役割を有している。   A second contact hole 10 extending from the N + type source layer 7 to the inside of the P type body layer 6 is formed in the N + type source layer 7 exposed at the bottom surface of the first contact hole 9. A P + type contact layer 11 is formed on the surface of the P type body layer 6 exposed at the bottom surface of the second contact hole 10. The P + type contact layer 11 has a role of fixing the potential of the P type body layer 6 to the potential of the N + type source layer 7.

第2のコンタクトホール10には、その底面にP+型コンタクト層11が、その側壁にはN+型ソース層7bが露出しているが、第1のコンタクトホール9にはその底面の一部にフォトリソグラフィ工程のマスク合わせ精度のばらつき幅より小さな幅のN+型ソース層7aが露出する。この小さな幅のN+型ソース層7aが本発明の要旨となる構成である。   The P + type contact layer 11 is exposed on the bottom surface of the second contact hole 10 and the N + type source layer 7b is exposed on the side wall thereof. The N + type source layer 7a having a width smaller than the variation width of the mask alignment accuracy in the lithography process is exposed. This N + type source layer 7a having a small width is a configuration that is the gist of the present invention.

第1のコンタクトホール9、第2のコンタクトホール10内に露出するN+型ソース層7a、7b、P+型コンタクト層11上に、不図示のチタン膜及び窒化チタン膜からなるバリアメタルを介して、該第1のコンタクトホール9、第2のコンタクトホール10内を埋め込むタングステン(W)層12が形成される。   On the N + type source layers 7a and 7b and the P + type contact layer 11 exposed in the first contact hole 9 and the second contact hole 10, via a barrier metal made of a titanium film and a titanium nitride film (not shown), A tungsten (W) layer 12 filling the first contact hole 9 and the second contact hole 10 is formed.

タングステン(W)層12上にはアルミニューム(Al)等からなるソース電極13が形成される。また、N+型半導体基板1の裏面には銅(Cu)等からなる金属電極が形成される。   A source electrode 13 made of aluminum (Al) or the like is formed on the tungsten (W) layer 12. A metal electrode made of copper (Cu) or the like is formed on the back surface of the N + type semiconductor substrate 1.

本実施形態のパワーMOSトランジスタのドレイン・ソース間のオン抵抗RDS(on)の改善度合いについて、図3に基づき以下に説明する。同図にオン抵抗RDS(on)と不図示のチタニューム(Ti)等のバリア層形成前のN+型半導体基板1の前処理条件との関係を示す。横軸に希フッ酸液等中でライトエッチングする時間、即ち層間絶縁膜8のライトエッチング量を、縦軸にRDS(on)を示している。 The degree of improvement in the on-resistance R DS (on) between the drain and source of the power MOS transistor of this embodiment will be described below with reference to FIG. The figure shows the relationship between the on-resistance R DS (on) and the pretreatment conditions of the N + type semiconductor substrate 1 before the formation of a barrier layer (not shown) such as titanium (Ti). The horizontal axis indicates the time for light etching in dilute hydrofluoric acid solution, that is, the light etching amount of the interlayer insulating film 8, and the vertical axis indicates R DS (on).

○印は、希フッ酸液等中でライトエッチングした後に、第1、第2のコンタクトホール9、10内に露出するN+型ソース層7a、7b、及びP+型コンタクト層11の表面を逆スパッタし、表面のシリコン層を100Å程度除去した場合のRDS(on)とライトエッチング時間との関係を示している。×印は逆スパッタしないで希フッ酸液等中で30秒間ライトエッチングしただけのときのRDS(on)を示している。 A circle indicates reverse sputtering of the surfaces of the N + type source layers 7a and 7b and the P + type contact layer 11 exposed in the first and second contact holes 9 and 10 after light etching in dilute hydrofluoric acid solution or the like. The relationship between R DS (on) and the light etching time when the surface silicon layer is removed by about 100 mm is shown. The x mark indicates R DS (on) when light etching is performed for 30 seconds in dilute hydrofluoric acid solution without reverse sputtering.

逆スパッタ100Å程度のみ行い、希フッ酸液等中でのライトエッチング時間が0秒のときのRDS(on)を1として相対値で示している。逆スパッタした場合、希フッ酸液等中でのライトエッチング時間が増えることによりRDS(on)は低下するが、ある時間以上エッチングしてもその低下の程度は少なくなり、RDS(on)は飽和する傾向を示す。 R DS (on) is shown as a relative value when the reverse sputtering is performed only for about 100 mm and the light etching time in dilute hydrofluoric acid solution is 0 sec. When reverse sputtering is performed, R DS (on) decreases due to an increase in the light etching time in dilute hydrofluoric acid solution or the like. However, even if etching is performed for a certain period of time, the degree of decrease decreases, and R DS (on) Indicates a tendency to saturate.

一方、逆スパッタをしないで希フッ酸液等中で30秒間ライトエッチングした×印の場合、逆スパッタ及び30秒間ライトエッチングした場合のようにRDS(on)が低下しない。エッチング時間が0秒で逆スパッタのみ行った場合と比べても高い値になる。このことから逆スパッタによるRDS(on)の改善と希フッ酸液等中でのライトエッチングによるRDS(on)の改善とは別の理由であると認識できる。
また、逆スパッタがない状態でライトエッチングを30秒行っても逆スパッタのみの場合に比しRDS(on)が低減されず逆に大きい位であるとの結果から、逆スパッタもライトエッチングもしない場合は、RDS(on)が更に高い値であることが推定できる。そのような状態でライトエッチングしてもRDS(on)の低下の程度が低いことが×印の結果から判明した。
On the other hand, in the case of the x mark that is light-etched for 30 seconds in a dilute hydrofluoric acid solution without reverse sputtering, R DS (on) does not decrease as in the case of reverse sputtering and light etching for 30 seconds. The etching time is higher than that when only reverse sputtering is performed at 0 seconds. From this, it can be recognized that there is another reason for the improvement of R DS (on) by reverse sputtering and the improvement of R DS (on) by light etching in dilute hydrofluoric acid solution or the like.
In addition, even if light etching is performed for 30 seconds in the absence of reverse sputtering, R DS (on) is not reduced as compared to the case of only reverse sputtering, but the reverse is large. If not, it can be estimated that R DS (on) is a higher value. It was found from the result of the x mark that the degree of decrease in R DS (on) is low even if light etching is performed in such a state.

逆スパッタ100Å程度行っただけで、ライトエッチング時間が0秒のときは、図1(B)の第1のコンタクトホール10の底部に示すN+型ソース層7a部分は層間絶縁膜8の下に埋もれ露出していないため、第1、第2のコンタクトホール内に埋設されるタングステン(W)等と接触することは無い。タングステン(W)等と接触する部分は、第2のコンタクトホール10部分に露出するN+型ソース層7bとP+型コンタクト層11のみである。   When the light etching time is 0 second only by performing reverse sputtering for about 100 mm, the N + type source layer 7 a portion shown at the bottom of the first contact hole 10 in FIG. 1B is buried under the interlayer insulating film 8. Since it is not exposed, it does not come into contact with tungsten (W) or the like embedded in the first and second contact holes. The portions in contact with tungsten (W) or the like are only the N + type source layer 7b and the P + type contact layer 11 exposed in the second contact hole 10 portion.

従って、逆スパッタによりRDS(on)が改善されるのは、N+型ソース層7bとタングステン(W)等との接触が良好になり、当該部分のコンタクト抵抗が低減できるからである。逆スパッタによりN+型ソース層7bとタングステン(W)等との接触が良好になるのは、後述するようにP+型コンタクト層11を形成するときのイオン注入によりN+型ソース層7b等に発生したダメージ層が逆スパッタにより除去されるためである。 Therefore, the reason why R DS (on) is improved by reverse sputtering is that the contact between the N + type source layer 7b and tungsten (W) or the like is improved, and the contact resistance of the portion can be reduced. The reason why the contact between the N + type source layer 7b and tungsten (W) or the like is improved by reverse sputtering is generated in the N + type source layer 7b or the like by ion implantation when forming the P + type contact layer 11 as described later. This is because the damaged layer is removed by reverse sputtering.

図3に示すように、逆スパッタ100Å程度行うことによりタングステン(W)等とN+型ソース層7bとのコンタクト抵抗を改善しRDS(on)を相対値で1まで低下させることができる。その後、同図に示すように、ライトエッチング時間と共にRDS(on)が低下するがその理由は、ライトエッチングにより、図1(B)に示す第1のコンタクトホール9の底面に新たに露出するN+型ソース層7aの幅が増え、タングステン(W)12等との接触面積が増加した分でコンタクト抵抗が低下するからである。 As shown in FIG. 3, contact resistance between tungsten (W) or the like and the N + type source layer 7b can be improved by performing reverse sputtering for about 100 mm, and R DS (on) can be lowered to 1 as a relative value. Thereafter, as shown in the figure, R DS (on) decreases with the light etching time because the light etching is newly exposed on the bottom surface of the first contact hole 9 shown in FIG. This is because the contact resistance decreases as the width of the N + type source layer 7a increases and the contact area with the tungsten (W) 12 or the like increases.

エッチング時間を30秒以上にしてもRDS(on)の低下度が飽和気味になるがその理由は、高抵抗からなるN型ドリフト層2等の抵抗によりRDS(on)が支配されるからである。 Even if the etching time is 30 seconds or more, the degree of decrease in R DS (on) becomes saturated, but the reason is that R DS (on) is dominated by the resistance of the N-type drift layer 2 and the like made of high resistance. It is.

DS(on)=R+Yと表すことができる。抵抗Rは、N+型ソース層7b部分とタングステン(W)12等とのコンタクト抵抗Rと、N+型ソース層7aとタングステン(W)層12等とのコンタクト抵抗rとの並列抵抗になる。抵抗YはN型ドリフト層2等の抵抗分でRDS(on)の支配的部分である。ここで、N+型ソース層7bの幅をX、層間絶縁膜8から露出するN+型ソース層7aの幅をxとする。 R DS (on) = R + Y. The resistance R is a parallel resistance of the contact resistance R 0 between the N + type source layer 7 b and tungsten (W) 12 or the like, and the contact resistance r between the N + type source layer 7 a and tungsten (W) layer 12 or the like. The resistance Y is a dominant component of R DS (on) due to the resistance of the N-type drift layer 2 and the like. Here, the width of the N + -type source layer 7 b is X 0 , and the width of the N + -type source layer 7 a exposed from the interlayer insulating film 8 is x.

微細化の進展が少なく、本実施形態のようにセルフアラインでP+型コンタクト層11を形成する必要のない場合、R成分は無視できた。例えば、図5Bに示されるように、タングステン層12等がストライプ上に形成された広い面積のN+型ソース層7と接触していたので、当該部分のコンタクト抵抗は小さかったからである。   When there is little progress in miniaturization and it is not necessary to form the P + type contact layer 11 by self-alignment as in this embodiment, the R component can be ignored. For example, as shown in FIG. 5B, since the tungsten layer 12 and the like are in contact with the wide area N + type source layer 7 formed on the stripe, the contact resistance of the portion is small.

抵抗Rはコンタクト抵抗Rとコンタクト抵抗rで表すと1/R=1/R+1/rからR=R/(1+R/r)になる。即ち、抵抗Rはタングステン層12等とN+型ソース層7aとのコンタクト抵抗rが大きくなれば大きくなり、コンタクト抵抗rが小さくなれば小さくなる。 The resistance R is expressed by the contact resistance R 0 and the contact resistance r, from 1 / R = 1 / R 0 + 1 / r to R = R 0 / (1 + R 0 / r). That is, the resistance R increases as the contact resistance r between the tungsten layer 12 and the N + type source layer 7a increases, and decreases as the contact resistance r decreases.

また、逆スパッタによりイオン注入時のダメージ層が除去されタングステン層12等とN+型ソース層7bの接触状態が改善され、タングステン層12等とダメージ層のないN+型ソース層7aと同様な接触状態になれば、Aを定数としてR=A/X、r=A/xと表せる。これを上記Rの式に代入し整理することによりR=A/(x+X)と表せる。 Also, the damage layer at the time of ion implantation is removed by reverse sputtering, and the contact state between the tungsten layer 12 and the N + type source layer 7b is improved, and the contact state similar to the N + type source layer 7a without the damage layer and the tungsten layer 12 and the like Then, A can be expressed as R 0 = A / X 0 and r = A / x, where A is a constant. By substituting this into the formula of R and rearranging it, it can be expressed as R = A / (x + X 0 ).

従って、ライトエッチング量の増加により層間絶縁膜8の底面に露出するN+型ソース層7aの幅xが大きくなるが、それに伴い抵抗Rは小さくなり限りなく0に近づく。逆に、ライトエッチング量の減少に伴い幅xが小さくなれば、抵抗Rは大きくなる。ライトエッチングしない場合はタングステン層12等と幅XのN+型ソース層7bのコンタクト抵抗であるRになる。 Therefore, the width x of the N + type source layer 7a exposed on the bottom surface of the interlayer insulating film 8 increases due to the increase in the amount of light etching, but the resistance R decreases accordingly and approaches zero as much as possible. On the contrary, if the width x is reduced as the light etching amount is reduced, the resistance R is increased. If no light etching becomes R 0 is a contact resistance of the N + -type source layer 7b of the tungsten layer 12 such as the width X 0.

本実施形態では、図3に示すように、ライトエッチング時間30秒程度まではRDS(on)は大きく改善されるが、それ以上ライトエッチング時間を延ばしても、前述したようにN型ドリフト層2等の抵抗成分が支配的になるためRDS(on)は飽和する傾向となる。本実施形態ではXは250nm程度であり、ライトエッチング30秒でのxは20nm程度であった。 In this embodiment, as shown in FIG. 3, R DS (on) is greatly improved until the light etching time is about 30 seconds, but even if the light etching time is further increased, as described above, the N-type drift layer Since the resistance component such as 2 becomes dominant, R DS (on) tends to be saturated. X 0 in the present embodiment is about 250 nm, x in light etching 30 seconds was about 20 nm.

DS(on)を低減するためには、Xが大きければ、即ちN+ソース層7の深さが深ければ、ライトエッチング量を減らすことができ、Xが小さければ、即ちN+ソース層7の深さが浅ければ、ライトエッチング量を増やさなければならない。 In order to reduce R DS (on), if X 0 is large, that is, if the depth of the N + source layer 7 is deep, the amount of light etching can be reduced, and if X 0 is small, that is, the N + source layer 7. If the depth of the film is shallow, the amount of light etching must be increased.

第2のコンタクトホール10を第1のコンタクトホール9にセルフアラインして形成する場合、タングステン(W)層12等は幅の狭いN+型ソース層7b部分と接触する。従って、当該部分のコンタクト抵抗Rは大きくなり、その分だけRDS(on)は大きくなる。また、当該N+型ソース層7bの幅、形状、表面状態は、第1、第2のコンタクトホール9、10形成時のエッチングばらつき、イオン注入時のばらつき、ダメージ層のばらつき等によりばらつく。 When the second contact hole 10 is formed by self-alignment with the first contact hole 9, the tungsten (W) layer 12 and the like are in contact with the narrow N + type source layer 7b. Therefore, the contact resistance R 0 of the portion increases, and R DS (on) increases accordingly. In addition, the width, shape, and surface state of the N + type source layer 7b vary due to etching variations when forming the first and second contact holes 9, 10, variations during ion implantation, variations in the damage layer, and the like.

その結果、タングステン(W)層12等とN+型ソース層7b部分との接触状態が変化し、当該部分のコンタクト抵抗が上昇する。狭い規格幅のRDS(on)が要求される中、係る部分のコンタクト抵抗が上昇すればRDS(on)の規格上限を超える不良が発生する。 As a result, the contact state between the tungsten (W) layer 12 and the N + type source layer 7b portion changes, and the contact resistance of the portion increases. While R DS (on) with a narrow standard width is required, if the contact resistance of the portion increases, a defect exceeding the upper limit of the standard of R DS (on) occurs.

本実施形態の発明は、係るタングステン(W)層12等とN+型ソース層7bとの接触で構成されるタングステン(W)層12等とN+型ソース層7とのコンタクト抵抗を低減し、RDS(on)の規格上限を超える不良の減少を図るものである。 The invention of the present embodiment reduces the contact resistance between the tungsten (W) layer 12 and the N + type source layer 7 constituted by the contact between the tungsten (W) layer 12 and the like and the N + type source layer 7b. This is intended to reduce defects exceeding the upper limit of the DS (on) standard.

次に本実施形態の半導体装置の製造方法について、図1に示す平面図、断面図及び図2に示す断面図に基づいて簡単に説明する。先ず、図2(A)に示すように、不図示のN+型半導体基板1上にN型ドリフト層2を構成するN型エピタキシャル層を、所定のエピタキシャル法により堆積する。次に、N型ドリフト層2の表面から内部に向かって、絶縁膜等をマスクとして所定の反応性イオンエッチング法(RIE)により複数のトレンチ3を形成する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be briefly described with reference to the plan view, the cross-sectional view, and the cross-sectional view shown in FIG. First, as shown in FIG. 2A, an N-type epitaxial layer constituting the N-type drift layer 2 is deposited on an N + type semiconductor substrate 1 (not shown) by a predetermined epitaxial method. Next, a plurality of trenches 3 are formed from the surface of the N-type drift layer 2 toward the inside by a predetermined reactive ion etching method (RIE) using an insulating film or the like as a mask.

次に、少なくともトレンチ3の底面及び側壁を被覆するゲート絶縁膜4を所定の方法で形成する。次に、該トレンチ3内部を含むN+型半導体基板1の表面全面を被覆するポリシリコン膜を堆積し、イオン注入等によりリン(P)等をドープした後、所定の方法でポリシリコン層を全面エッチバックし、トレンチ3内に埋設されたゲート電極5を形成する。ゲート絶縁膜4はシリコン熱酸化膜のみ、または他の絶縁膜、あるいはそれらの多層膜のいずれでもよい。   Next, a gate insulating film 4 that covers at least the bottom and side walls of the trench 3 is formed by a predetermined method. Next, a polysilicon film covering the entire surface of the N + type semiconductor substrate 1 including the inside of the trench 3 is deposited, doped with phosphorus (P) or the like by ion implantation or the like, and then the polysilicon layer is formed on the entire surface by a predetermined method. Etch back is performed to form the gate electrode 5 embedded in the trench 3. The gate insulating film 4 may be only a silicon thermal oxide film, another insulating film, or a multilayer film thereof.

次に、格子状のトレンチ3間に挟まれたN型ドリフト層2のそれぞれの表面から、トレンチ3の深さより浅い層からなるP型ボディ層6を、所定の方法によりボロン(B)等をイオン注入して形成する。トレンチ3の側壁に形成されたゲート絶縁膜4と該P型ボディ層6との界面はチャネル層になる領域である。   Next, from each surface of the N-type drift layer 2 sandwiched between the lattice-like trenches 3, a P-type body layer 6 made of a layer shallower than the depth of the trench 3 is coated with boron (B) or the like by a predetermined method. It is formed by ion implantation. The interface between the gate insulating film 4 formed on the sidewall of the trench 3 and the P-type body layer 6 is a region that becomes a channel layer.

次に、該P型ボディ層6の表面に、所定の方法により砒素(As)等をイオン注入してN+型ソース層7を形成する。本実施形態ではN+型ソース層7のP型ボディ層6内の深さは250nmである。次に、所定の工程を経て、N+型ソース層7を含む不図示のN+型半導体基板1の全面を被覆する層間絶縁膜8を所定のCVD法で形成する。   Next, arsenic (As) or the like is ion-implanted into the surface of the P-type body layer 6 by a predetermined method to form an N + type source layer 7. In the present embodiment, the depth of the N + type source layer 7 in the P type body layer 6 is 250 nm. Next, through a predetermined process, an interlayer insulating film 8 covering the entire surface of the N + type semiconductor substrate 1 (not shown) including the N + type source layer 7 is formed by a predetermined CVD method.

次に、図2(B)に示すように、コンタクトホール形成用フォトレジストマスクCを使用して層間絶縁膜8をRIE法によりエッチングして第1のコンタクト開口となる第1のコンタクトホール9を形成する。次に、フォトレジストマスクCを除去してから、層間絶縁膜8をマスクとして、該層間絶縁膜8に形成された第1のコンタクトホールの底面に露出するN+型ソース層7を所定のRIE法でエッチングし、P型ボディ層6の内部まで延在する第2のコンタクト開口となる第2のコンタクトホール10を形成する。   Next, as shown in FIG. 2B, using the contact hole forming photoresist mask C, the interlayer insulating film 8 is etched by the RIE method to form the first contact hole 9 that becomes the first contact opening. Form. Next, after removing the photoresist mask C, using the interlayer insulating film 8 as a mask, the N + type source layer 7 exposed at the bottom surface of the first contact hole formed in the interlayer insulating film 8 is subjected to a predetermined RIE method. Etching is performed to form a second contact hole 10 serving as a second contact opening extending to the inside of the P-type body layer 6.

同図に示すように、第2のコンタクトホール10の側壁にはN+型ソース層7bが、その底面にはP型ボディ層6の一部が露出する。一方、第1のコンタクトホール9の側壁及び底面には空間があるだけである。第1のコンタクトホール9、第2のコンタクトホール10は若干傾斜面となっているが、これによりタングステン(W)層12等との接触面積が大きくなりコンタクト抵抗の低減が図かられる。   As shown in the figure, the N + type source layer 7b is exposed on the side wall of the second contact hole 10, and a part of the P type body layer 6 is exposed on the bottom surface thereof. On the other hand, there is only a space on the side wall and bottom surface of the first contact hole 9. The first contact hole 9 and the second contact hole 10 are slightly inclined, but this increases the contact area with the tungsten (W) layer 12 and the like, thereby reducing the contact resistance.

次に、第2のコンタクトホール10上からボロン(B)等を所定の方法でイオン注入して該第2のコンタクトホール10の底面に露出したP型ボディ層6にP+型コンタクト層11を形成する。この場合、ボロン(B)等はN+型ソース層7bにも注入されるが不純物濃度的にはN+型ソース層7のほうが高いので問題ない。但し、イオン注入時のダメージ層が残るという問題がある。   Next, boron (B) or the like is ion-implanted from above the second contact hole 10 by a predetermined method to form a P + type contact layer 11 on the P type body layer 6 exposed on the bottom surface of the second contact hole 10. To do. In this case, boron (B) or the like is also implanted into the N + type source layer 7b, but there is no problem because the N + type source layer 7 is higher in impurity concentration. However, there is a problem that a damaged layer remains at the time of ion implantation.

次に、図1(B)に示すように、P+型コンタクト層11等が形成されたN+型半導体基板1を希フッ酸液等からなるエッチング液にさらすことにより、N+型ソース層7b等の表面に形成された自然酸化膜を除去すると共に、N+型ソース層7を被覆するBPSG等からなる層間絶縁膜8の一部をエッチング除去する。   Next, as shown in FIG. 1B, the N + type source layer 7b and the like are exposed by exposing the N + type semiconductor substrate 1 on which the P + type contact layer 11 and the like are formed to an etching solution made of a diluted hydrofluoric acid solution and the like. The natural oxide film formed on the surface is removed, and a part of the interlayer insulating film 8 made of BPSG or the like covering the N + type source layer 7 is removed by etching.

この結果、同図に示すように、N+型ソース層7上の層間絶縁膜8が一部除去され、第1のコンタクトホール9の底面にフォトリソグラフィ工程のマスク合わせ精度のばらつき幅より、幅の狭いN+型ソース層7aが露出する。本実施形態では、30秒間のエッチングで幅20nm程度が露出する。第1のコンタクトホール9の底面に係る狭い幅のN+型ソース層7を露出させたことが本実施形態の特徴である。   As a result, as shown in the figure, the interlayer insulating film 8 on the N + type source layer 7 is partially removed, and the width of the first contact hole 9 is wider than the variation width of the mask alignment accuracy in the photolithography process. The narrow N + type source layer 7a is exposed. In this embodiment, a width of about 20 nm is exposed by etching for 30 seconds. A feature of the present embodiment is that the N + type source layer 7 having a narrow width associated with the bottom surface of the first contact hole 9 is exposed.

前記したコンタクトホール形成用のフォトレジストマスクCとは別に、P+型コンタクト層形成のためのフォトレジストマスクCPを使用する場合、フォトリソグラフィ工程のマスク合わせ作業等が増えるという問題に加え、フォトレジストマスクCが微細化されたものであるとき、フォトレジストマスクCPが、フォトレジストマスクCにより形成された第1のコンタクトホール9の中心からマスクずれを生じる場合がある。   In addition to the above-described photoresist mask C for forming a contact hole, when a photoresist mask CP for forming a P + type contact layer is used, in addition to the problem of increasing mask alignment work in the photolithography process, the photoresist mask When C is miniaturized, the photoresist mask CP may be displaced from the center of the first contact hole 9 formed by the photoresist mask C in some cases.

係るマスクずれが生じた場合、フォトレジストマスクCPは第1のコンタクトホール9の側壁となる層間絶縁膜8上に跨ってその一部が形成されることになる。その結果、フォトレジストマスクCP内に露出するN+型ソース層7の面積が小さくなり、現像がうまくできない、または、第2のコンタクトホール10の底面にP型ボデイ層6が十分な広さの面積で露出できないという不具合が起きる。   When such mask displacement occurs, a part of the photoresist mask CP is formed over the interlayer insulating film 8 which becomes the side wall of the first contact hole 9. As a result, the area of the N + type source layer 7 exposed in the photoresist mask CP becomes small and development cannot be performed well, or the P type body layer 6 is sufficiently wide on the bottom surface of the second contact hole 10. The problem of being unable to be exposed occurs.

次に、第2のコンタクトホール10の側壁に露出したN+型ソース層7b及びその底面に露出したP+型コンタクト層11の表面層の10nm程度を逆スパッタにより除去する。P+型コンタクト層11を形成するときのボロン(B)等のイオン注入によりN+型ソース層7b等に生じ、且つ、残存しているダメージ層を除去するためである。なお、N+型ソース層7aの表面も逆スパッタされる。   Next, about 10 nm of the surface layer of the N + type source layer 7b exposed on the side wall of the second contact hole 10 and the P + type contact layer 11 exposed on the bottom surface thereof is removed by reverse sputtering. This is to remove the damage layer remaining in the N + type source layer 7b and the like by the ion implantation of boron (B) or the like when forming the P + type contact layer 11. The surface of the N + type source layer 7a is also reverse sputtered.

次に、不図示のバリアメタルとしてチタン膜及び窒化チタン膜をN+型ソース層7b等を含むN+型半導体基板の表面全面に所定のスパッタ法等により形成する。次に、所定のCVD法によりタングステン(W)層12をバリアメタル層上に堆積し、第1のコンタクトホール9及び第2のコンタクトホール10内を埋設する。不要部分に堆積されたタングステン(W)層等は所定の方法でエッチング除去される。   Next, as a barrier metal (not shown), a titanium film and a titanium nitride film are formed on the entire surface of the N + type semiconductor substrate including the N + type source layer 7b and the like by a predetermined sputtering method or the like. Next, a tungsten (W) layer 12 is deposited on the barrier metal layer by a predetermined CVD method, and the first contact hole 9 and the second contact hole 10 are buried. The tungsten (W) layer or the like deposited on unnecessary portions is removed by etching using a predetermined method.

次に、アルミニューム(Al)を主成分とする金属膜を、タングステン(W)層12等が形成されたN+型半導体基板1上に所定のスパッタ法により堆積した後、所定のフォトエッチング工程を経てソース電極13を形成する。必要に応じ多層配線を行い、最上層をシリコン窒化膜等からなる不図示のパッシベーション膜で被覆し、N+型半導体基板1の裏面に所定の方法により不図示の裏面電極を形成すれば、本実施形態の半導体装置は完成する。
〔第2の実施形態〕
本実施形態について図4に基づき、比較例としての図5と対比して説明する。第1の実施形態と同一の構成は、原則同一の符号で示す。図4(A)は本実施形態の平面図の一部を示す。図4(B)は図4(A)のB−B線での断面図である。第1の実施形態ではゲート電極5が格子状の構成をとり、N+型ソース層7等が各格子ごとに形成されているのに対して、本実施形態ではゲート電極5、N+型ソース層7等がストライプ状に形成されている点で異なる。
Next, a metal film mainly composed of aluminum (Al) is deposited on the N + type semiconductor substrate 1 on which the tungsten (W) layer 12 and the like are formed by a predetermined sputtering method, and then a predetermined photoetching process is performed. Then, the source electrode 13 is formed. If necessary, multilayer wiring is performed, the uppermost layer is covered with a passivation film (not shown) made of a silicon nitride film, and a back electrode (not shown) is formed on the back surface of the N + type semiconductor substrate 1 by a predetermined method. The semiconductor device of the form is completed.
[Second Embodiment]
This embodiment will be described based on FIG. 4 and compared with FIG. 5 as a comparative example. The same components as those in the first embodiment are indicated by the same reference numerals in principle. FIG. 4A shows a part of a plan view of this embodiment. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. In the first embodiment, the gate electrode 5 has a lattice configuration, and the N + -type source layer 7 and the like are formed for each lattice, whereas in the present embodiment, the gate electrode 5 and the N + -type source layer 7 are formed. Etc. are different in that they are formed in stripes.

従って、第1の実施形態の第1のコンタクトホール9、第2のコンタクトホール10は本実施形態では、それぞれ第1のコンタクト溝9a、第2のコンタクト溝10aとなる。本実施形態でも、図4(B)に示すように、第1のコンタクト溝9aの底面に露出するN+型ソース層7aによりタングステン(W)12等との接触面積を増やし抵抗Rを小さくできる効果や、フォトレジストマスクCPを別に必要としないため、十分な面積のP+型コンタクト層11が確保できる効果は第1の実施形態と同様である。   Accordingly, in the present embodiment, the first contact hole 9 and the second contact hole 10 of the first embodiment become the first contact groove 9a and the second contact groove 10a, respectively. Also in this embodiment, as shown in FIG. 4B, the N + type source layer 7a exposed on the bottom surface of the first contact groove 9a can increase the contact area with the tungsten (W) 12 or the like and reduce the resistance R. In addition, since a separate photoresist mask CP is not required, the effect of ensuring a sufficient P + type contact layer 11 is the same as that of the first embodiment.

図5に比較例の半導体装置を示す。図5(A)は比較例の半導体装置の平面図の一部である。また、図5(B)は、図5(A)のP+型コンタクト層11を含む領域であるC−C線の断面図である。図5Cは、図5AのP+型コンタクト層11が存在しない領域であるD−D線の断面図である。   FIG. 5 shows a semiconductor device of a comparative example. FIG. 5A is a part of a plan view of a semiconductor device of a comparative example. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line CC, which is a region including the P + type contact layer 11 of FIG. FIG. 5C is a cross-sectional view taken along the line DD, which is a region where the P + type contact layer 11 of FIG. 5A does not exist.

一般に、N+型ソース7等がストライプ構造になっている場合、図5(A)、同(B)に示す比較例のように、N+型ソース層7を露出させるフォトレジストマスクCとそれより開口の狭いP+型コンタクト層11形成領域のP型ボディ層6を露出させるフォトレジストマスクCPを使用して、N+型ソース層7の中に分離した状態で複数のP+型コンタクト層11を形成する。   In general, when the N + type source 7 has a stripe structure, as in the comparative example shown in FIGS. 5A and 5B, a photoresist mask C exposing the N + type source layer 7 and an opening from the photoresist mask C are used. A plurality of P + type contact layers 11 are formed in a separated state in the N + type source layer 7 using a photoresist mask CP that exposes the P type body layer 6 in the narrow P + type contact layer 11 formation region.

この場合、微細化の程度によっては、図5(B)に示すように、フォトレジストマスクCより小さい開口のフォトレジストマスクCPを使用したときでも、フォトレジストマスクCPにより形成された第2のコンタクト溝10aの底面に十分な面積のP+型コンタクト層11を形成することができる。   In this case, depending on the degree of miniaturization, as shown in FIG. 5B, even when a photoresist mask CP having an opening smaller than the photoresist mask C is used, the second contact formed by the photoresist mask CP. P + type contact layer 11 having a sufficient area can be formed on the bottom surface of groove 10a.

また、図5(C)に示すように、N+型ソース層7はP+型コンタクト層11の存在していない領域で第1のコンタクト溝10aの底面に大きな面積で露出される。そのため、タングステン(W)層12等とN+型ソース層7との接触面積は大きくなり、当該部分でのコンタクト抵抗は十分低くRDS(on)に対する影響は無視できる程度である。 As shown in FIG. 5C, the N + type source layer 7 is exposed in a large area on the bottom surface of the first contact groove 10a in a region where the P + type contact layer 11 does not exist. Therefore, the contact area between the tungsten (W) layer 12 and the N + type source layer 7 becomes large, the contact resistance at that portion is sufficiently low, and the influence on R DS (on) is negligible.

従って、比較例に対して本実施形態の最大の特徴は、フォトマスク枚数の低減による工程の合理化であり、該合理化に伴うタングステン(W)層12等とN+型ソース層7bとの接触で構成されるタングステン(W)層12等とN+型ソース層7とのコンタクト抵抗を低減したことである。   Therefore, the greatest feature of the present embodiment over the comparative example is the rationalization of the process by reducing the number of photomasks, which is configured by the contact of the tungsten (W) layer 12 and the like with the rationalization and the N + type source layer 7b. The contact resistance between the tungsten (W) layer 12 and the like and the N + type source layer 7 is reduced.

即ち、逆スパッタによりN+型ソース層7bの表面状態を良好にし、且つ、ライトエッチングを導入することによりN+型ソース層7aを露出させ、タングステン(W)層12等とN+型ソース層7との接触面積を拡大し、両者の間に良好な接触状態を形成したことである。   That is, the surface state of the N + type source layer 7b is improved by reverse sputtering, and the N + type source layer 7a is exposed by introducing light etching, so that the tungsten (W) layer 12 and the like and the N + type source layer 7 The contact area was enlarged and a good contact state was formed between them.

また、ゲート電極5等がストライプ状の構成で微細化が進んだ場合でも、十分な面積のP+型コンタクト層11を形成できるという特徴も有する。   In addition, even when the gate electrode 5 and the like have a stripe configuration and miniaturization has progressed, the P + contact layer 11 having a sufficient area can be formed.

なお、本発明はパワーMOSトランジスタに関するものであるが、技術的思想が同一である限りIGBTに関しても適用できる。   Although the present invention relates to a power MOS transistor, it can also be applied to an IGBT as long as the technical idea is the same.

1 N+型半導体基板 2 N型ドリフト層 3 トレンチ 4 ゲート絶縁膜
5 ゲート電極 6 P型ボディ層 7,7a,7b N+型ソース層
8 層間絶縁膜 9 第1のコンタクトホール 9a 第1のコンタクト溝
10 第2のコンタクトホール 10a 第2のコンタクト溝
11 P+型コンタクト層 12 タングステン層 13 ソース電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 N + type semiconductor substrate 2 N type drift layer 3 Trench 4 Gate insulating film 5 Gate electrode 6 P type body layer 7, 7a, 7b N + type source layer 8 Interlayer insulating film 9 First contact hole 9a First contact groove 10 Second contact hole 10a Second contact groove
11 P + type contact layer 12 Tungsten layer 13 Source electrode

Claims (8)

半導体基板上に形成された第1導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層の表面から内部まで延在して形成されたトレンチと、
前記トレンチ内にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ドリフト層の表面から該トレンチの深さより浅い位置まで延在して形成された第2導電型のボディ層と、
前記ボディ層の表面に形成された第1導電型のソース層と、
前記ソース層上に堆積された層間絶縁膜に形成された第1のコンタクト開口と、
前記第1のコンタクト開口の底面に露出する前記ソース層の表面から前記ボディ層内部まで、該第1のコンタクト開口と連続して形成された第2のコンタクト開口と、
前記第2のコンタクト開口に露出する前記ボディ層に形成された第2導電型のコンタクト層と、
前記第2のコンタクト開口の上端と前記第1のコンタクト開口の下端の間に挟まれた該第1のコンタクト開口の底面に露出された前記ソース層と、を具備することを特徴とする半導体装置。
A first conductivity type drift layer formed on a semiconductor substrate;
A trench formed extending from the surface of the drift layer to the inside;
A gate electrode formed in the trench through a gate insulating film;
A second conductivity type body layer formed extending from the surface of the drift layer to a position shallower than the depth of the trench;
A first conductivity type source layer formed on the surface of the body layer;
A first contact opening formed in an interlayer insulating film deposited on the source layer;
A second contact opening formed continuously with the first contact opening from the surface of the source layer exposed at the bottom surface of the first contact opening to the inside of the body layer;
A contact layer of a second conductivity type formed in the body layer exposed in the second contact opening;
A semiconductor device comprising: the source layer exposed between a top end of the second contact opening and a bottom end of the first contact opening sandwiched between the bottom end of the first contact opening. .
前記第2の開口の上端と前記第1の開口の下端の間に挟まれた該第1のコンタクト開口の底面に露出された前記ソース層の幅がフォトリソグラフィ工程のマスク合わせ精度のばらつき幅より小さいことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The width of the source layer exposed on the bottom surface of the first contact opening sandwiched between the upper end of the second opening and the lower end of the first opening is larger than the variation width of the mask alignment accuracy in the photolithography process. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is small. 前記トレンチが格子状に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the trench is formed in a lattice shape. 前記トレンチがストライプ上に形成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the trench is formed on a stripe. 半導体基板上に第1導電型のドリフト層を形成する工程と、
前記ドリフト層の表面から内部に延在する複数のトレンチを形成する工程と、
前記トレンチ内にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記ドリフト層の表面に第2導電型のボディ層を形成する工程と、
前記ボディ層の表面に第1導電型のソース層を形成する工程と、
前記ソース層上に堆積された層間絶縁膜に第1のコンタクト開口を形成する工程と、
前記第1のコンタクト開口の底面に露出する前記ソース層の表面から前記ボディ層内部まで、該第1のコンタクト開口と連続して延在する第2のコンタクト開口を形成する工程と、
前記第2のコンタクト開口に露出する前記ボディ層の表面に第2導電型のコンタクト層を形成する工程と、
前記コンタクト層を形成した後に前記層間絶縁膜をライトエッチングして、前記第2のコンタクト開口の上端と前記第1のコンタクト開口の下端の間に挟まれた該第1のコンタクト開口の底面に前記ソース層を露出する工程と、を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first conductivity type drift layer on a semiconductor substrate;
Forming a plurality of trenches extending inward from the surface of the drift layer;
Forming a gate electrode in the trench through a gate insulating film;
Forming a second conductivity type body layer on the surface of the drift layer;
Forming a first conductivity type source layer on the surface of the body layer;
Forming a first contact opening in an interlayer insulating film deposited on the source layer;
Forming a second contact opening continuously extending from the surface of the source layer exposed at the bottom surface of the first contact opening to the inside of the body layer;
Forming a second conductivity type contact layer on the surface of the body layer exposed in the second contact opening;
After the contact layer is formed, the interlayer insulating film is light-etched so that the bottom surface of the first contact opening is sandwiched between the upper end of the second contact opening and the lower end of the first contact opening. And a step of exposing the source layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第2のコンタクト開口の上端と前記第1のコンタクト開口の下端の間に挟まれた該第1のコンタクト開口の底面に露出する前記ソース層の幅が、フォトリソグラフィ工程のマスク合わせ精度のばらつき幅より小さいことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。   The width of the source layer exposed on the bottom surface of the first contact opening sandwiched between the upper end of the second contact opening and the lower end of the first contact opening is a variation in mask alignment accuracy in the photolithography process. 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the width is smaller than the width. 前記層間絶縁膜のライトエッチングの後に、前記第2のコンタクト開口の側壁に露出する前記ソース層及び該第2のコンタクト開口の底面に露出する前記コンタクト層、それぞれの表面層を逆スパッタすることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の半導体装置の製造方法。   After the light etching of the interlayer insulating film, the source layer exposed on the side wall of the second contact opening, the contact layer exposed on the bottom surface of the second contact opening, and the respective surface layers are reverse sputtered. 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor device is manufactured. 前記表面層が逆スパッタされる膜厚が10nm以上であることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the surface layer is reverse-sputtered with a thickness of 10 nm or more.
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