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JP2014225693A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

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JP2014225693A JP2014158542A JP2014158542A JP2014225693A JP 2014225693 A JP2014225693 A JP 2014225693A JP 2014158542 A JP2014158542 A JP 2014158542A JP 2014158542 A JP2014158542 A JP 2014158542A JP 2014225693 A JP2014225693 A JP 2014225693A
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剛志 大田
Tsuyoshi Ota
剛志 大田
雅俊 新井
Masatoshi Arai
雅俊 新井
誠和子 鈴木
Miwako Suzuki
誠和子 鈴木
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Abstract

【課題】オン抵抗が低く、高いアバランシェ耐量を有する半導体装置およびその製造方法を提供することである。【解決手段】実施形態の半導体装置は、第1半導体層の第1面側に設けられ、第1面に平行な方向に複数設けられたベース領域と、その表面に選択的に設けられたソース領域と、第1主電極と、ソース領域に電気的に接続された第2主電極と、複数のゲート電極と、ゲート電極よりも第2面側に位置し、フィールドプレート絶縁膜を介して第1半導体層内に設けられた複数のフィールドプレート電極と、を備える。第1面に平行な方向におけるフィールドプレート絶縁膜の幅は、第1面に平行な方向におけるゲート絶縁膜、及びソース領域の幅よりも大きく、第1面に平行な方向におけるベース領域の幅は、第1面に平行な方向において隣接するフィールドプレート絶縁膜の幅よりも大きい。【選択図】図1A semiconductor device having a low on-resistance and a high avalanche resistance and a method of manufacturing the same are provided. A semiconductor device according to an embodiment is provided on a first surface side of a first semiconductor layer, a plurality of base regions provided in a direction parallel to the first surface, and a source selectively provided on the surface thereof A region, a first main electrode, a second main electrode electrically connected to the source region, a plurality of gate electrodes, and a second surface side of the gate electrode, and the first main electrode is interposed through the field plate insulating film A plurality of field plate electrodes provided in one semiconductor layer. The width of the field plate insulating film in the direction parallel to the first surface is larger than the width of the gate insulating film and the source region in the direction parallel to the first surface, and the width of the base region in the direction parallel to the first surface is The width is larger than the width of the adjacent field plate insulating film in the direction parallel to the first surface. [Selection] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、半導体装置およびその製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

上下電極構造のパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)は、例えば、家庭用電気機器、自動車のモータの電力変換等に使われる半導体装置である。この種の半導体装置は、電力用に使用されるので、高耐圧である必要がある。また、この種の素子は、低消費電力化のためには、オン動作時の抵抗(以下、オン抵抗)を下げる必要がある。   A power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) having an upper and lower electrode structure is a semiconductor device used for power conversion of, for example, household electric appliances and automobile motors. Since this type of semiconductor device is used for electric power, it needs to have a high breakdown voltage. In addition, in order to reduce power consumption, this type of element needs to reduce the resistance during on-operation (hereinafter referred to as on-resistance).

オン抵抗を下げる手段として、フィールドプレート構造がある。フィールドプレート構造においては、トレンチ内にゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられるとともに、ゲート電極の下に、フィールドプレート酸化膜を介してフィールドプレート電極が設けられている。フィールドプレート電極を設けることにより、MOSFETのドリフト層の不純物濃度を増加させることができるため、オン抵抗が低くなる利点がある。また、この種のMOSFETでは、フィールドプレート電極によって、ドリフト層の空乏化が容易になり、高耐圧を維持する。   There is a field plate structure as means for reducing the on-resistance. In the field plate structure, a gate electrode is provided in a trench through a gate insulating film, and a field plate electrode is provided under the gate electrode through a field plate oxide film. By providing the field plate electrode, it is possible to increase the impurity concentration of the drift layer of the MOSFET, so that there is an advantage that the on-resistance is lowered. Further, in this type of MOSFET, the field plate electrode facilitates depletion of the drift layer and maintains a high breakdown voltage.

しかし、パワーMOSFETの微細化にともない、トレンチのピッチが小さくなる傾向になる。トレンチのピッチが小さくなると、トレンチ間に挟まれたベース層が狭くなってしまう。これにより、ベース層の表面に設けるソース層や、ベース層内に設けるキャリア抜き層の形成が益々難しくなっている。キャリア抜き層は、例えば、アバランシェ降伏で発生した正孔(ホール)の排除をする。このような層を設けることで、パワーMOSFETのアバランシェ耐量が向上する。従って、パワーMOSFETの微細化が進行しても、オン抵抗が低く、耐性の高いパワーMOSFETが求められている。   However, with the miniaturization of the power MOSFET, the trench pitch tends to be reduced. When the pitch of the trench is reduced, the base layer sandwiched between the trenches is narrowed. This makes it increasingly difficult to form a source layer provided on the surface of the base layer and a carrier extraction layer provided in the base layer. The carrier extraction layer eliminates holes generated by avalanche breakdown, for example. Providing such a layer improves the avalanche resistance of the power MOSFET. Accordingly, there is a need for a power MOSFET that has low on-resistance and high durability even when miniaturization of the power MOSFET proceeds.

特開2001−230414号公報JP 2001-230414 A

本発明が解決しようとする課題は、オン抵抗が低く、高いアバランシェ耐量を有する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 problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device having a low on-resistance and a high avalanche resistance and a method for manufacturing the same.

実施形態の半導体装置は、第1面と、前記第1面に対面する第2面と、を有する第1導電形の第1半導体層と、前記第1面側における前記第1半導体層内に設けられ、前記第1面に平行な方向に複数設けられた第2導電形のベース領域と、前記ベース領域のそれぞれの表面に選択的に設けられた第1導電形のソース領域と、前記第1半導体層に電気的に接続された第1主電極と、前記ソース領域に電気的に接続された第2主電極と、隣接する前記ベース領域間に位置し、ゲート絶縁膜を介して前記ベース領域に隣接するように設けられた複数のゲート電極と、前記ゲート電極よりも前記第2面側に位置し、フィールドプレート絶縁膜を介して前記第1半導体層内に設けられた複数のフィールドプレート電極と、を備える。前記第1面に平行な方向における前記フィールドプレート絶縁膜の幅は、前記第1面に平行な方向における前記ゲート絶縁膜、及び前記ソース領域の幅よりも大きく、前記第1面に平行な方向における前記ベース領域の幅は、前記第1面に平行な方向において隣接する前記フィールドプレート絶縁膜の幅よりも大きい。   The semiconductor device according to the embodiment includes a first semiconductor layer of a first conductivity type having a first surface and a second surface facing the first surface, and in the first semiconductor layer on the first surface side. A plurality of second conductivity type base regions provided in a direction parallel to the first surface; a first conductivity type source region selectively provided on each surface of the base region; A first main electrode electrically connected to one semiconductor layer; a second main electrode electrically connected to the source region; and the base interposed between the adjacent base regions through the gate insulating film A plurality of gate electrodes provided adjacent to the region, and a plurality of field plates positioned in the second surface side of the gate electrode and provided in the first semiconductor layer via a field plate insulating film An electrode. The width of the field plate insulating film in the direction parallel to the first surface is larger than the width of the gate insulating film and the source region in the direction parallel to the first surface, and is parallel to the first surface. The width of the base region is larger than the width of the field plate insulating film adjacent in the direction parallel to the first surface.

第1実施形態に係る半導体装置の模式図であり、(a)は、断面模式図、(b)は、平面模式図である。It is a schematic diagram of the semiconductor device according to the first embodiment, (a) is a schematic sectional view, (b) is a schematic plan view. 第1実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造過程を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造過程を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造過程を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造過程を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 参考例に係る半導体装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which concerns on a reference example. 第1実施形態に係る半導体装置の効果を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the effect of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which concerns on 5th Embodiment. 第6実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which concerns on 6th Embodiment. 第7実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which concerns on 7th Embodiment. 第8実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which concerns on 8th Embodiment.

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description of the members once described is omitted as appropriate.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る半導体装置の模式図であり、(a)は、断面模式図、(b)は、平面模式図である。図1(a)には、図1(b)のX−X’断面が示されている。
図2は、第1実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。
(First embodiment)
1A and 1B are schematic views of a semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 1B is a schematic plan view. FIG. 1A shows the XX ′ cross section of FIG.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment.

図1に示す半導体装置100は、上下電極構造のパワーMOSFET素子である。半導体装置100においては、n形のドレイン層10の上に、n形のドリフト層(第1半導体層)11が設けられている。ドリフト層11の表面には、複数のp形のベース領域12が設けられている。ベース領域12のそれぞれの表面には、n形のソース領域13が選択的に設けられている。 A semiconductor device 100 shown in FIG. 1 is a power MOSFET element having an upper and lower electrode structure. In the semiconductor device 100, an n-type drift layer (first semiconductor layer) 11 is provided on the n + -type drain layer 10. A plurality of p-type base regions 12 are provided on the surface of the drift layer 11. An n + -type source region 13 is selectively provided on each surface of the base region 12.

また、半導体装置100においては、ベース領域12の表面に、p形のコンタクト領域(キャリア抜き領域)15が選択的に設けられている。コンタクト領域15は、ソース領域13に接続されている。コンタクト領域15の不純物濃度は、ベース領域12の不純物濃度よりも高い。コンタクト領域15の下端と、ドリフト層11の裏面(または、ドレイン層10の表面)と、の間の距離は、ソース領域13の下端と、ドリフト層11の裏面(または、ドレイン層10の表面)と、の間の距離よりも短い。 In the semiconductor device 100, a p + -type contact region (carrier extraction region) 15 is selectively provided on the surface of the base region 12. Contact region 15 is connected to source region 13. The impurity concentration of the contact region 15 is higher than the impurity concentration of the base region 12. The distance between the lower end of the contact region 15 and the back surface of the drift layer 11 (or the surface of the drain layer 10) is the lower end of the source region 13 and the back surface of the drift layer 11 (or the surface of the drain layer 10). And shorter than the distance between.

また、半導体装置100においては、ソース領域13の表面からベース領域12を貫通して、ドリフト層11にまで到達する一対のトレンチ20内に、ゲート絶縁膜21を介してそれぞれゲート電極22が設けられている。なお、実施形態は、トレンチ20が一対のみの半導体装置には限定されない。すなわち、実施形態は、2以上の複数のトレンチ20が設けられた半導体装置を包含する。   Further, in the semiconductor device 100, the gate electrodes 22 are provided through the gate insulating film 21 in the pair of trenches 20 that penetrate the base region 12 from the surface of the source region 13 and reach the drift layer 11. ing. The embodiment is not limited to a semiconductor device in which the trench 20 is only a pair. That is, the embodiment includes a semiconductor device provided with two or more trenches 20.

一対のトレンチ20内には、ゲート電極22の下に、フィールドプレート絶縁膜23を介してそれぞれフィールドプレート電極24が設けられている。
トレンチ状のフィールドプレート電極24がドリフト層11内に設けられたことにより、ドリフト層11が空乏化され易くなる。このため、ドリフト層11の不純物濃度を高濃度にすることができる。これにより、ドリフト層11の比抵抗が低減して、オン抵抗が低減する。ゲート電極22、ゲート絶縁膜21、およびソース領域13の上には、層間絶縁膜30が設けられている。
In the pair of trenches 20, field plate electrodes 24 are respectively provided below the gate electrodes 22 via field plate insulating films 23.
Since the trench-shaped field plate electrode 24 is provided in the drift layer 11, the drift layer 11 is easily depleted. For this reason, the impurity concentration of the drift layer 11 can be increased. Thereby, the specific resistance of the drift layer 11 is reduced and the on-resistance is reduced. An interlayer insulating film 30 is provided on the gate electrode 22, the gate insulating film 21, and the source region 13.

また、半導体装置100においては、フィールドプレート絶縁膜23の一部の厚さは、ゲート絶縁膜21の厚さよりも厚くなっている。フィールドプレート絶縁膜23の一部とは、例えば、フィールドプレート電極24の側面に接するフィールドプレート絶縁膜23の部分である。これにより、一対のトレンチ20内のそれぞれに設けられたフィールドプレート絶縁膜23のその一部どうしの間のドリフト層11の幅は、一対のトレンチ20内のそれぞれに設けられたゲート絶縁膜21どうしの間のベース領域12の幅よりも狭くなっている。ここで、「幅」とは、トレンチ20が周期的に並ぶ方向における半導体装置100の各部材の距離である。   In the semiconductor device 100, a part of the field plate insulating film 23 is thicker than the gate insulating film 21. The part of the field plate insulating film 23 is a part of the field plate insulating film 23 in contact with the side surface of the field plate electrode 24, for example. Thus, the width of the drift layer 11 between the portions of the field plate insulating film 23 provided in each of the pair of trenches 20 is set so that the gate insulating films 21 provided in each of the pair of trenches 20 are connected to each other. It is narrower than the width of the base region 12 between the two. Here, the “width” is the distance between the members of the semiconductor device 100 in the direction in which the trenches 20 are periodically arranged.

また、半導体装置100においては、ソース領域13の幅が適宜調整される。例えば、図2では、ソース領域13の幅が図1に例示されたソース領域13の幅よりも狭くなっている。すなわち、ドリフト層11と、フィールドプレート電極24の側面に接するフィールドプレート絶縁膜23の部分と、の界面の直上に、ソース領域13が形成されていない形態も実施形態に含まれる。この場合、上述した界面の直上には、コンタクト領域15が形成されている。   In the semiconductor device 100, the width of the source region 13 is adjusted as appropriate. For example, in FIG. 2, the width of the source region 13 is narrower than the width of the source region 13 illustrated in FIG. That is, an embodiment in which the source region 13 is not formed immediately above the interface between the drift layer 11 and the portion of the field plate insulating film 23 in contact with the side surface of the field plate electrode 24 is also included in the embodiment. In this case, a contact region 15 is formed immediately above the interface.

また、半導体装置100においては、ドリフト層11にドレイン層10を介して、ドレイン電極である第1主電極90が電気的に接続されている。ソース領域13およびコンタクト領域15には、ソース電極である第2主電極91が電気的に接続されている。フィールドプレート電極24は、例えば、第2主電極91もしくはゲート電極22に電気的に接続されている。   In the semiconductor device 100, the first main electrode 90 that is a drain electrode is electrically connected to the drift layer 11 via the drain layer 10. A second main electrode 91 that is a source electrode is electrically connected to the source region 13 and the contact region 15. For example, the field plate electrode 24 is electrically connected to the second main electrode 91 or the gate electrode 22.

ドレイン層10、ドリフト層11、ベース領域12、ソース領域13、およびコンタクト領域15の主成分は、例えば、シリコン(Si)である。ゲート絶縁膜21、フィールドプレート絶縁膜23、および層間絶縁膜30の材質は、例えば、酸化シリコン(SiO)である。ゲート電極22およびフィールドプレート電極24の材質は、不純物を含むポリシリコンである。 The main component of the drain layer 10, the drift layer 11, the base region 12, the source region 13, and the contact region 15 is, for example, silicon (Si). The material of the gate insulating film 21, the field plate insulating film 23, and the interlayer insulating film 30 is, for example, silicon oxide (SiO 2 ). The material of the gate electrode 22 and the field plate electrode 24 is polysilicon containing impurities.

第1主電極90の材質は、銅(Cu)またはアルミニウム(Al)等の金属である。第2主電極91の材質は、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等の金属である。半導体装置100に、後述するショットキーバリアダイオード(以下、SBD)を併設する場合には、第2主電極91の材質は、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)等の金属であることが望ましい。   The material of the first main electrode 90 is a metal such as copper (Cu) or aluminum (Al). The material of the second main electrode 91 is a metal such as molybdenum (Mo), aluminum (Al), or copper (Cu). When the semiconductor device 100 is provided with a Schottky barrier diode (hereinafter referred to as SBD) to be described later, the material of the second main electrode 91 is preferably a metal such as molybdenum (Mo) or aluminum (Al).

また、実施形態では、n形、n形、およびn形を含めて第1導電形、p形、p形、およびp形を含めて第2導電形と称してもよい。第1導電形の不純物としては、例えば、リン(P)、砒素(As)等が用いられ、第2導電形の不純物としては、ボロン(B)が用いられる。 In the embodiment, the first conductivity type including the n-type, n + type , and n − type may be referred to as the second conductivity type including the p-type, p + type , and p − type . For example, phosphorus (P), arsenic (As), or the like is used as the first conductivity type impurity, and boron (B) is used as the second conductivity type impurity.

図3〜図6は、第1実施形態に係る半導体装置の製造過程を説明するための断面模式図である。   3 to 6 are schematic cross-sectional views for explaining the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.

まず、図3(a)に示すように、ドリフト層11が表面に形成された半導体基板10sを準備する。半導体基板10sは、ドレイン層10と、ドレイン層10の上に形成されたドリフト層11と、を含む。   First, as shown in FIG. 3A, a semiconductor substrate 10s on which a drift layer 11 is formed is prepared. The semiconductor substrate 10 s includes a drain layer 10 and a drift layer 11 formed on the drain layer 10.

半導体基板10sを準備した後、半導体基板10sの表面に、選択的にマスク部材80を形成する。マスク部材80の材質は、例えば、酸化シリコン(SiO)である。続いて、マスク部材80から表出されたドリフト層11をRIE(Reactive Ion Etching)によりエッチングする。これにより、ドリフト層11の表面から内部にかけて、深さd1の一対のトレンチ20が選択的に形成される。 After preparing the semiconductor substrate 10s, a mask member 80 is selectively formed on the surface of the semiconductor substrate 10s. The material of the mask member 80 is, for example, silicon oxide (SiO 2 ). Subsequently, the drift layer 11 exposed from the mask member 80 is etched by RIE (Reactive Ion Etching). Thereby, a pair of trenches 20 having a depth d1 is selectively formed from the surface of the drift layer 11 to the inside thereof.

次に、図3(b)に示すように、一対のトレンチ20のそれぞれの内側面およびトレンチ20の底面にマスク膜81を形成する。マスク膜81は、例えば、材質が窒化シリコン(Si)の単層膜、あるいは、窒化シリコン(Si)/酸化シリコン(SiO)の2層構造の膜である。マスク膜81は、トレンチ20内のほか、マスク部材80の表面および側面にも形成してもよい。 Next, as shown in FIG. 3B, a mask film 81 is formed on the inner side surfaces of the pair of trenches 20 and the bottom surface of the trenches 20. The mask film 81 is, for example, a single-layer film of the material is silicon nitride (Si 3 N 4) or a film of two-layer structure of silicon nitride (Si 3 N 4) / silicon oxide (SiO 2). The mask film 81 may be formed not only in the trench 20 but also on the surface and side surfaces of the mask member 80.

次に、図3(c)に示すように、一対のトレンチ20のそれぞれの底面に形成されたマスク膜81をRIEによって除去し、一対のトレンチ20のそれぞれの底面にドリフト層11を表出させる。   Next, as shown in FIG. 3C, the mask film 81 formed on each bottom surface of the pair of trenches 20 is removed by RIE, and the drift layer 11 is exposed on each bottom surface of the pair of trenches 20. .

次に、図4(a)に示すように、一対のトレンチ20のそれぞれの底面から表出されたドリフト層11をRIEによって除去する、これにより、深さd1よりも深い深さd2のトレンチ20がドリフト層11の表面から内部にかけて形成される。   Next, as shown in FIG. 4A, the drift layer 11 exposed from the bottom surface of each of the pair of trenches 20 is removed by RIE, whereby the trenches 20 having a depth d2 deeper than the depth d1. Is formed from the surface of the drift layer 11 to the inside.

次に、図4(b)に示すように、一対のトレンチ20のそれぞれのなかにおいて、マスク膜81から表出されたドリフト層11の表面を酸化する。ドリフト層11表面の酸化は、例えば、酸化雰囲気におけるLOCOS(Local Oxidation of Silicon)によって行う。これにより、マスク膜81から表出されたドリフト層11の表面に、フィールドプレート絶縁膜23が形成される。   Next, as shown in FIG. 4B, the surface of the drift layer 11 exposed from the mask film 81 is oxidized in each of the pair of trenches 20. For example, the surface of the drift layer 11 is oxidized by LOCOS (Local Oxidation of Silicon) in an oxidizing atmosphere. Thereby, the field plate insulating film 23 is formed on the surface of the drift layer 11 exposed from the mask film 81.

次に、図5(a)に示すように、一対のトレンチ20のそれぞれのなかにCVD(Chemical Vapor Deposition)によって導電層24Aを埋設する。導電層24Aは、例えば、ポリシリコン層である。続いて、導電層24Aの表面がフィールドプレート絶縁膜23の上端よりも低くなるまで、導電層24Aをエッチバックする。その後、マスク膜81を除去する。この状態を、図5(b)に示す。   Next, as shown in FIG. 5A, a conductive layer 24A is embedded in each of the pair of trenches 20 by CVD (Chemical Vapor Deposition). The conductive layer 24A is, for example, a polysilicon layer. Subsequently, the conductive layer 24A is etched back until the surface of the conductive layer 24A becomes lower than the upper end of the field plate insulating film 23. Thereafter, the mask film 81 is removed. This state is shown in FIG.

図5(b)に示すように、一対のトレンチ20のそれぞれのなかに、フィールドプレート絶縁膜23を介してフィールドプレート電極24が形成される。この後、マスク部材80を除去する。   As shown in FIG. 5B, a field plate electrode 24 is formed in each of the pair of trenches 20 via a field plate insulating film 23. Thereafter, the mask member 80 is removed.

次に、図6(a)に示すように、一対のトレンチ20のそれぞれのなかにおいて、それぞれのトレンチ20の内側面およびフィールドプレート電極24の上に、ゲート絶縁膜21を形成する。ゲート絶縁膜21は、例えば、酸化雰囲気における熱酸化によって形成される。続いて、一対のトレンチ20のそれぞれのなかに、CVDによって導電層22Aを埋め込む。導電層22Aは、例えば、ポリシリコン層である。続いて、導電層24Aの表面と、ドリフト層11の表面と、が面一になるように、導電層24Aをエッチバックする。この状態を、図6(b)に示す。   Next, as shown in FIG. 6A, the gate insulating film 21 is formed on the inner side surface of each trench 20 and the field plate electrode 24 in each of the pair of trenches 20. For example, the gate insulating film 21 is formed by thermal oxidation in an oxidizing atmosphere. Subsequently, the conductive layer 22A is embedded in each of the pair of trenches 20 by CVD. The conductive layer 22A is, for example, a polysilicon layer. Subsequently, the conductive layer 24A is etched back so that the surface of the conductive layer 24A and the surface of the drift layer 11 are flush with each other. This state is shown in FIG.

図6(b)に示すように、一対のトレンチ20のそれぞれのなかにおいて、ゲート絶縁膜21を介してゲート電極22が形成される。   As shown in FIG. 6B, a gate electrode 22 is formed through a gate insulating film 21 in each of the pair of trenches 20.

一対のトレンチ20のそれぞれのなかに、ゲート電極22と、フィールドプレート電極24と、を形成するときには、フィールドプレート絶縁膜23の一部の厚さがゲート絶縁膜21の厚さよりも厚くなるように調整する。さらに、一対のトレンチ20内に設けられたフィールドプレート絶縁膜23の一部どうしの間のドリフト層11の幅は、一対のトレンチ20内に設けられたゲート絶縁膜21どうしの間のドリフト層11の幅よりも狭くなるように調整する。   When the gate electrode 22 and the field plate electrode 24 are formed in each of the pair of trenches 20, the thickness of a part of the field plate insulating film 23 is thicker than the thickness of the gate insulating film 21. adjust. Furthermore, the width of the drift layer 11 between a part of the field plate insulating film 23 provided in the pair of trenches 20 is set so that the drift layer 11 between the gate insulating films 21 provided in the pair of trenches 20 is. Adjust to be narrower than the width of.

後述するプロセスによって、一対のトレンチ20内に形成されるゲート絶縁膜21どうしの間のドリフト層11は、ベース領域12に改質される。すなわち、実施形態では、一対のトレンチ20内に設けられたフィールドプレート絶縁膜23の一部どうしの間のドリフト層11の幅が、一対のトレンチ20内に設けられたゲート絶縁膜21どうしの間のベース領域12の幅よりも狭くなるように調整される。   The drift layer 11 between the gate insulating films 21 formed in the pair of trenches 20 is modified into the base region 12 by a process described later. In other words, in the embodiment, the width of the drift layer 11 between a part of the field plate insulating films 23 provided in the pair of trenches 20 is set between the gate insulating films 21 provided in the pair of trenches 20. The width of the base region 12 is adjusted to be narrower.

この後、ドリフト層11の表面に形成されているゲート絶縁膜21を除去する。続いて、図1に示すように、ドリフト層11の表面に複数のベース領域12をイオン注入によって形成する。さらに、ベース領域12のそれぞれの表面にソース領域13、コンタクト領域15をイオン注入によって選択的に形成する。さらに、ドリフト層11にドレイン層10を介して電気的に接続される第1主電極90と、ソース領域13およびコンタクト領域15に電気的に接続される第2主電極91と、を形成する。このような製造過程で、半導体装置100が形成される。   Thereafter, the gate insulating film 21 formed on the surface of the drift layer 11 is removed. Subsequently, as shown in FIG. 1, a plurality of base regions 12 are formed on the surface of the drift layer 11 by ion implantation. Further, the source region 13 and the contact region 15 are selectively formed on the respective surfaces of the base region 12 by ion implantation. Furthermore, a first main electrode 90 electrically connected to the drift layer 11 via the drain layer 10 and a second main electrode 91 electrically connected to the source region 13 and the contact region 15 are formed. In such a manufacturing process, the semiconductor device 100 is formed.

第1実施形態に係る半導体装置の製造過程では、図2に示す半導体装置100のごとく、ドリフト層11と、フィールドプレート絶縁膜23の一部と、の界面の直上に、ソース領域13が形成されないように、ソース領域13の幅を調整してもよい。   In the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment, the source region 13 is not formed immediately above the interface between the drift layer 11 and a part of the field plate insulating film 23 as in the semiconductor device 100 shown in FIG. As described above, the width of the source region 13 may be adjusted.

半導体装置100の効果を説明する。半導体装置100の効果を説明する前に、参考例に係る半導体装置300の断面模式図を、図7に示す。
図7に示す半導体装置300においては、一対のトレンチ200内のそれぞれに、ゲート電極220と、フィールドプレート電極240が設けられている。フィールドプレート電極240は、例えば、第2主電極91に電気的に接続されている。トレンチ200は、緩やかな逆テーパ形状(下側ほどトレンチ200が狭くなる形状)になっている。
The effect of the semiconductor device 100 will be described. Before describing the effects of the semiconductor device 100, FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of a semiconductor device 300 according to a reference example.
In the semiconductor device 300 shown in FIG. 7, a gate electrode 220 and a field plate electrode 240 are provided in each of the pair of trenches 200. For example, the field plate electrode 240 is electrically connected to the second main electrode 91. The trench 200 has a gentle reverse taper shape (a shape in which the trench 200 becomes narrower toward the lower side).

半導体装置300においては、一対のトレンチ200間のドリフト層11の幅よりも、一対のトレンチ200間のベース領域120の幅が狭くなっている。従って、第1実施形態に係る半導体装置100のトレンチ20のピッチと、参考例に係る半導体装置300のトレンチ200のピッチと、が同じであるとき、半導体装置300のトレンチ200間のベース領域120の幅は、半導体装置100のトレンチ20間のベース領域12の幅よりも狭くなってしまう。   In the semiconductor device 300, the width of the base region 120 between the pair of trenches 200 is narrower than the width of the drift layer 11 between the pair of trenches 200. Therefore, when the pitch of the trench 20 of the semiconductor device 100 according to the first embodiment and the pitch of the trench 200 of the semiconductor device 300 according to the reference example are the same, the base region 120 between the trenches 200 of the semiconductor device 300 is The width is narrower than the width of the base region 12 between the trenches 20 of the semiconductor device 100.

従って、半導体装置300においては、ベース領域120の表面にソース領域13およびコンタクト領域15を形成するときには、狭い領域のベース領域120の表面にソース領域13、コンタクト領域15を形成することになり、ソース領域13、コンタクト領域15の位置合わせが難しくなってしまう。   Therefore, in the semiconductor device 300, when the source region 13 and the contact region 15 are formed on the surface of the base region 120, the source region 13 and the contact region 15 are formed on the surface of the base region 120 in a narrow region. Positioning of the region 13 and the contact region 15 becomes difficult.

また、半導体装置300においては、トレンチ200が逆テーパ形状であるため、トレンチ200が上側ほど広くなっている。従って、ベース領域120に隣接するトレンチ200内に必要部材を形成する際には、ゲート電極220を厚めに形成したり、フィールドプレート電極240の上部をゲート電極220で挟む構造にする必要がある。   Further, in the semiconductor device 300, since the trench 200 has an inversely tapered shape, the trench 200 becomes wider toward the upper side. Therefore, when forming a necessary member in the trench 200 adjacent to the base region 120, it is necessary to form the gate electrode 220 thicker or to have a structure in which the upper portion of the field plate electrode 240 is sandwiched between the gate electrodes 220.

しかし、フィールドプレート電極240をゲート電極220で挟む構造では、フィールドプレート電極240とゲート電極220との間に、絶縁膜211を設ける必要がある。このため、ゲート電極220と第2主電極91との間の寄生容量が増加してしまう。   However, in the structure in which the field plate electrode 240 is sandwiched between the gate electrodes 220, it is necessary to provide the insulating film 211 between the field plate electrode 240 and the gate electrode 220. For this reason, the parasitic capacitance between the gate electrode 220 and the second main electrode 91 increases.

これに対し、図8は、第1実施形態に係る半導体装置の効果を説明するための断面模式図である。   On the other hand, FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the effect of the semiconductor device according to the first embodiment.

半導体装置100においては、ゲート絶縁膜21部分のトレンチ20の幅は、フィールドプレート絶縁膜23部分のトレンチ20の幅よりも狭くなっている。すなわち、一対のトレンチ20間のドリフト層11の幅よりも、一対のトレンチ20間のベース領域12の幅が広くなっている。   In the semiconductor device 100, the width of the trench 20 in the gate insulating film 21 portion is narrower than the width of the trench 20 in the field plate insulating film 23 portion. That is, the width of the base region 12 between the pair of trenches 20 is wider than the width of the drift layer 11 between the pair of trenches 20.

これにより、トレンチ20のピッチが狭くなったとしても、ドリフト層11の幅よりも広い幅を持ったベース領域12を確保することができる。従って、広い領域のベース領域12表面にソース領域13およびコンタクト領域15を形成することができ、ソース領域13、コンタクト領域15の位置合わせが容易になる。   Thereby, even if the pitch of the trench 20 becomes narrow, the base region 12 having a width wider than the width of the drift layer 11 can be secured. Accordingly, the source region 13 and the contact region 15 can be formed on the surface of the base region 12 in a wide region, and the alignment of the source region 13 and the contact region 15 becomes easy.

また、半導体装置100においては、トレンチ20の上部が下側よりも狭くなっている。従って、ベース領域12に隣接するトレンチ20内には、ゲート絶縁膜21を介してゲート電極22を形成するだけで足りる。従って、上述した絶縁膜211が不要になる。その結果、ゲート電極22と第2主電極91との間の寄生容量の増加が抑えられる。   In the semiconductor device 100, the upper portion of the trench 20 is narrower than the lower side. Therefore, it is sufficient to form the gate electrode 22 through the gate insulating film 21 in the trench 20 adjacent to the base region 12. Therefore, the above-described insulating film 211 becomes unnecessary. As a result, an increase in parasitic capacitance between the gate electrode 22 and the second main electrode 91 is suppressed.

また、半導体装置100においては、トレンチ20の下端部95で、例えば、アバランシェ降伏によるブレークダウンが生じ、トレンチ20の下端部95付近に正孔h(ホール)が発生したとしても、正孔hは、コンタクト領域15を介して、第2主電極91に速やかに排出される(図中の矢印h参照)。特に、図2に示すごとく、フィールドプレート絶縁膜23の一部と、ドリフト層11と、の界面の直上に、ソース領域13がなく、コンタクト領域15が形成されている場合は、正孔hは、ソース領域13よりもさらにコンタクト領域15に優先的に到達する。   Further, in the semiconductor device 100, even if a breakdown due to, for example, avalanche breakdown occurs at the lower end portion 95 of the trench 20 and holes h (holes) are generated near the lower end portion 95 of the trench 20, the holes h are Then, it is quickly discharged to the second main electrode 91 through the contact region 15 (see arrow h in the figure). In particular, as shown in FIG. 2, when the source region 13 is not formed directly on the interface between a part of the field plate insulating film 23 and the drift layer 11 and the contact region 15 is formed, the hole h is The contact region 15 is preferentially reached over the source region 13.

正孔hがコンタクト領域15に優先的に到達しない場合は、正孔hがベース領域12に滞留する場合がある。このため、ベース領域12の電位が上昇し、寄生バイポーラトランジスタによるバイポーラアクションが生じる可能性がある。バイポーラアクションが連動すると、所謂ラッチアップによって素子破壊が起きる可能性がある。   If the holes h do not reach the contact region 15 preferentially, the holes h may stay in the base region 12. For this reason, the potential of the base region 12 rises, and there is a possibility that a bipolar action due to the parasitic bipolar transistor occurs. When the bipolar action is interlocked, element destruction may occur due to so-called latch-up.

半導体装置100では、正孔hをソース領域13よりもコンタクト領域15に優先的に到達させる構造を備える。その結果、半導体装置100は、高いアバランシェ耐量を有する。   The semiconductor device 100 has a structure in which the holes h reach the contact region 15 preferentially over the source region 13. As a result, the semiconductor device 100 has a high avalanche resistance.

(第2実施形態)
図9は、第2実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。
第2実施形態に係る半導体装置101の基本構造は、半導体装置100と同じである。但し、半導体装置101においては、コンタクト領域15がベース領域12を貫通している。そして、コンタクト領域15の下端15bは、ドリフト層11に接している。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment.
The basic structure of the semiconductor device 101 according to the second embodiment is the same as that of the semiconductor device 100. However, in the semiconductor device 101, the contact region 15 penetrates the base region 12. The lower end 15 b of the contact region 15 is in contact with the drift layer 11.

このような構造であれば、トレンチ20の下端部95付近に発生した正孔h(ホール)は、半導体装置100に比べて、さらにコンタクト領域15を介して、第2主電極91に排出され易くなる。その結果、半導体装置101においては、低オン抵抗化が実現されるとともに、半導体装置101は、半導体装置100よりもさらに高いアバランシェ耐量を有する。   With such a structure, holes h (holes) generated near the lower end portion 95 of the trench 20 are more easily discharged to the second main electrode 91 through the contact region 15 than in the semiconductor device 100. Become. As a result, in the semiconductor device 101, low on-resistance is realized, and the semiconductor device 101 has a higher avalanche resistance than the semiconductor device 100.

(第3実施形態)
図10は、第3実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。
第3実施形態に係る半導体装置102は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子である。すなわち、半導体装置102は、半導体装置100の構造に加え、ドリフト層11と、第1主電極90と、の間に、p形半導体層(第2半導体層)16が介設されている。p形半導体層16は、ドレイン層10の上に設けられている。半導体装置102の動作時には、p形半導体層16から正孔が注入される。これにより、半導体装置102は、半導体装置100と同様の効果を有するとともに、半導体装置102には、半導体装置100よりも大電流を流すことができる。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the third embodiment.
The semiconductor device 102 according to the third embodiment is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) element. That is, in the semiconductor device 102, in addition to the structure of the semiconductor device 100, a p + -type semiconductor layer (second semiconductor layer) 16 is interposed between the drift layer 11 and the first main electrode 90. The p + type semiconductor layer 16 is provided on the drain layer 10. During operation of the semiconductor device 102, holes are injected from the p-type semiconductor layer 16. As a result, the semiconductor device 102 has the same effect as the semiconductor device 100, and a larger current can flow through the semiconductor device 102 than the semiconductor device 100.

(第4実施形態)
図11は、第4実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。
第4実施形態に係る半導体装置500は、SBDである。半導体装置500においては、n形のドレイン層10の上に、n形のドリフト層11が設けられている。ドレイン層10およびドリフト層11については、半導体装置500がSBDであるため、それぞれn形半導体層と呼称してもよい。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the fourth embodiment.
The semiconductor device 500 according to the fourth embodiment is an SBD. In the semiconductor device 500, the n-type drift layer 11 is provided on the n + -type drain layer 10. The drain layer 10 and the drift layer 11 may be referred to as n-type semiconductor layers since the semiconductor device 500 is an SBD.

ドリフト層11の表面から内部にかけては、一対のトレンチ20が設けられている。それぞれのトレンチ20内には、導電層41が設けられている。導電層41と、ドリフト層11と、の間には、絶縁膜40が設けられている。   A pair of trenches 20 is provided from the surface of the drift layer 11 to the inside. A conductive layer 41 is provided in each trench 20. An insulating film 40 is provided between the conductive layer 41 and the drift layer 11.

一対のトレンチ20内においては、導電層41の下にフィールドプレート絶縁膜23を介して、フィールドプレート電極24がそれぞれ設けられている。フィールドプレート絶縁膜23の一部の厚さは、絶縁膜40の厚さよりも厚くなっている。一対のトレンチ20内にそれぞれ設けられたフィールドプレート絶縁膜23の一部どうしの間のドリフト層11の幅は、一対のトレンチ20内にそれぞれ設けられた導電層41どうしの間のドリフト層11の幅よりも狭くなっている。   In the pair of trenches 20, field plate electrodes 24 are respectively provided below the conductive layers 41 via field plate insulating films 23. A portion of the field plate insulating film 23 is thicker than the insulating film 40. The width of the drift layer 11 between the part of the field plate insulating film 23 provided in each of the pair of trenches 20 is equal to the width of the drift layer 11 between the conductive layers 41 provided in the pair of trenches 20 respectively. It is narrower than the width.

ドリフト層11の裏面側においては、ドレイン層10を介して、カソード電極である第1主電極がドリフト層11に電気的に接続されている。ドリフト層11の表面側においては、アノード電極である第2主電極91がドリフト層11および導電層41に電気的に接続されている。第2主電極91とドリフト層11とは、ショットキーバリア接合をしている。   On the back surface side of the drift layer 11, the first main electrode which is a cathode electrode is electrically connected to the drift layer 11 via the drain layer 10. On the surface side of the drift layer 11, the second main electrode 91 that is an anode electrode is electrically connected to the drift layer 11 and the conductive layer 41. The second main electrode 91 and the drift layer 11 form a Schottky barrier junction.

半導体装置500においては、一対のトレンチ20内に設けられたフィールドプレート絶縁膜23の一部どうしの間のドリフト層11の幅は、一対のトレンチ20内に設けられた導電層41どうしの間のドリフト層11の幅よりも狭くなっているため、ショットキーバリア接合の面積が増加する。これにより、SBDの順方向降下電圧(VF)が低減する。   In the semiconductor device 500, the width of the drift layer 11 between some of the field plate insulating films 23 provided in the pair of trenches 20 is between the conductive layers 41 provided in the pair of trenches 20. Since the width of the drift layer 11 is narrower, the area of the Schottky barrier junction increases. Thereby, the forward drop voltage (VF) of the SBD is reduced.

また、半導体装置500においては、トレンチ状のフィールドプレート電極24がドリフト層11内に設けられている。このため、ドリフト層11が空乏化され易くなる。その結果、ドリフト層11の不純物濃度を高濃度にすることができる。これにより、ドリフト層11の比抵抗が低減して、順方向降下電圧(VF)がさらに低減する。   In the semiconductor device 500, the trench-shaped field plate electrode 24 is provided in the drift layer 11. For this reason, the drift layer 11 is easily depleted. As a result, the impurity concentration of the drift layer 11 can be increased. Thereby, the specific resistance of the drift layer 11 is reduced, and the forward voltage drop (VF) is further reduced.

また、半導体装置500においては、フィールドプレート電極24の上のトレンチ20に、絶縁膜40を介して導電層41が設けられている。これにより、半導体装置500に逆方向電圧(VR)が印加された状態では、空乏層が第2主電極91からドリフト層11に拡がるほか、絶縁膜40からドリフト層11にも拡がる。その結果、半導体装置500においては、半導体装置500の逆回復時に、半導体装置500に逆方向電圧が印加されても、リーク電流(IR)を低く抑えることができる。   In the semiconductor device 500, the conductive layer 41 is provided in the trench 20 on the field plate electrode 24 via the insulating film 40. Thereby, in a state where the reverse voltage (VR) is applied to the semiconductor device 500, the depletion layer extends from the second main electrode 91 to the drift layer 11 and also extends from the insulating film 40 to the drift layer 11. As a result, in the semiconductor device 500, even when a reverse voltage is applied to the semiconductor device 500 during reverse recovery of the semiconductor device 500, the leakage current (IR) can be suppressed low.

また、半導体装置500においては、一対のトレンチ20内に設けられた導電層41どうしの間のドリフト層11の不純物濃度を、一対のトレンチ20内に設けられたフィールドプレート絶縁膜23の一部どうしの間のドリフト層11の不純物濃度よりも低くしてもよい。これにより、導電層41で挟まれたドリフト層11の部分よりも空乏化し易くなり、リーク電流をさらに低く抑えることができる。   Further, in the semiconductor device 500, the impurity concentration of the drift layer 11 between the conductive layers 41 provided in the pair of trenches 20 is set so that a part of the field plate insulating film 23 provided in the pair of trenches 20 is part of. It may be lower than the impurity concentration of the drift layer 11 between. Thereby, it becomes easier to deplete than the portion of the drift layer 11 sandwiched between the conductive layers 41, and the leakage current can be further reduced.

また、半導体装置500、および以下に例示するSBDのそれぞれは、半導体装置100〜102のそれぞれと同じ半導体基板10s上に設けてもよい。例えば、半導体装置500の製造過程は、図3(a)〜図6(b)で表された工程を経た後、図6(b)に示すゲート絶縁膜21をドリフト層11の表面から除去して、第1主電極90、第2主電極91を形成する。ここでは、フィールドプレート絶縁膜23の一部の厚さは、絶縁膜40の厚さよりも厚く調整される。また、一対のトレンチ20内のそれぞれに設けられたフィールドプレート絶縁膜23の一部どうしの間のドリフト層11の幅は、一対のトレンチ20内のそれぞれに設けられた絶縁膜40どうしの間のドリフト層11の幅よりも狭く調整される。   Further, each of the semiconductor device 500 and the SBD exemplified below may be provided on the same semiconductor substrate 10s as the semiconductor devices 100 to 102. For example, in the manufacturing process of the semiconductor device 500, the gate insulating film 21 shown in FIG. 6B is removed from the surface of the drift layer 11 after the steps shown in FIGS. Thus, the first main electrode 90 and the second main electrode 91 are formed. Here, the thickness of a part of the field plate insulating film 23 is adjusted to be thicker than the thickness of the insulating film 40. In addition, the width of the drift layer 11 between a part of the field plate insulating film 23 provided in each of the pair of trenches 20 is set between the insulating films 40 provided in each of the pair of trenches 20. It is adjusted to be narrower than the width of the drift layer 11.

(第5実施形態)
図12は、第5実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。
第5実施形態に係る半導体装置501の基本構造は、半導体装置500と同じである。但し、第5実施形態に係る半導体装置501においては、ドリフト層11の表面に、絶縁膜40を挟んで、p形半導体層(第3半導体層)50がさらに設けられている。p形半導体層50は、第2主電極91に接続されている。
(Fifth embodiment)
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the fifth embodiment.
The basic structure of the semiconductor device 501 according to the fifth embodiment is the same as that of the semiconductor device 500. However, in the semiconductor device 501 according to the fifth embodiment, a p-type semiconductor layer (third semiconductor layer) 50 is further provided on the surface of the drift layer 11 with the insulating film 40 interposed therebetween. The p-type semiconductor layer 50 is connected to the second main electrode 91.

半導体装置501においては、p形半導体層50とドリフト層11とにより、pn接合が形成されているため、p形半導体層50からドリフト層11にも空乏層が拡がる。これにより、半導体装置501に逆方向電圧が印加されたとき、導電層41で挟まれた部分のドリフト層11は、半導体装置500に比べてさらに空乏化し易くなる。その結果、半導体装置501においては、半導体装置501の逆回復時に、半導体装置501に逆方向電圧が印加されても、半導体装置500に比べてさらにリーク電流(IR)を低く抑えることができる。   In the semiconductor device 501, since the pn junction is formed by the p-type semiconductor layer 50 and the drift layer 11, a depletion layer extends from the p-type semiconductor layer 50 to the drift layer 11. As a result, when a reverse voltage is applied to the semiconductor device 501, the drift layer 11 in the portion sandwiched between the conductive layers 41 is more easily depleted than the semiconductor device 500. As a result, in the semiconductor device 501, even when a reverse voltage is applied to the semiconductor device 501 at the time of reverse recovery of the semiconductor device 501, the leakage current (IR) can be further suppressed as compared with the semiconductor device 500.

なお、p形半導体層50の形成は、図3(a)から図6(b)までの工程を経た後、ドリフト層11の表面に、絶縁膜40に隣接するように、p形半導体層50を形成する。   Note that the p-type semiconductor layer 50 is formed after the steps from FIG. 3A to FIG. 6B, and then on the surface of the drift layer 11 so as to be adjacent to the insulating film 40. Form.

p形半導体層50の形成は、例えば、
(1)フォトリソグラフィにより選択的に、p形半導体層50を形成する箇所を開口させたマスク部材をドリフト層11上に形成した後、マスク部材から開口させたドリフト層11の表面にイオン注入によりボロン(B)を注入する方法。
(2)ボロン(B)を選択的に含有させたSOG(Spin On Glass)膜をドリフト層11上に形成した後、SOG膜に熱処理を施し、SOG膜中に含まれるボロン(B)をドリフト層11中に拡散させる方法(SOG膜の主成分は、酸化ケイ素(SiOx)である)。
(3)ボロン(B)を含有させたポリシリコン層をドリフト層11上に選択的に形成した後、ポリシリコン層に熱処理を施し、ポロシリコン層中に含まれるボロンをドリフト層11中に拡散させる方法。
のいずれかによってなされる。以下に示すp形半導体層50の形成も同じような工程で形成される。
The formation of the p-type semiconductor layer 50 is, for example,
(1) A mask member having a portion where the p-type semiconductor layer 50 is formed is selectively formed on the drift layer 11 by photolithography, and then ion implantation is performed on the surface of the drift layer 11 opened from the mask member. A method of injecting boron (B).
(2) After an SOG (Spin On Glass) film containing boron (B) selectively is formed on the drift layer 11, the SOG film is subjected to heat treatment to drift boron (B) contained in the SOG film. A method of diffusing into the layer 11 (the main component of the SOG film is silicon oxide (SiOx)).
(3) After selectively forming a polysilicon layer containing boron (B) on the drift layer 11, heat treatment is performed on the polysilicon layer, and boron contained in the polo silicon layer is diffused into the drift layer 11. How to make.
Made by either. The p-type semiconductor layer 50 shown below is formed in the same process.

(第6実施形態)
図13は、第6実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。
第6実施形態に係る半導体装置502においては、導電層41と、フィールドプレート電極24と、が接続されている。このような構造であれば、導電層41と、フィールドプレート電極24と、を分けて形成する必要がなくなる。すなわち、導電層41と、フィールドプレート電極24と、を同時に形成することができ、製造工程が簡略化する。これにより、半導体装置502の製造コストを低く抑えることができる。
(Sixth embodiment)
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the sixth embodiment.
In the semiconductor device 502 according to the sixth embodiment, the conductive layer 41 and the field plate electrode 24 are connected. With such a structure, it is not necessary to form the conductive layer 41 and the field plate electrode 24 separately. That is, the conductive layer 41 and the field plate electrode 24 can be formed simultaneously, and the manufacturing process is simplified. Thereby, the manufacturing cost of the semiconductor device 502 can be kept low.

(第7実施形態)
図14は、第7実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。
第7実施形態に係る半導体装置503においては、半導体装置500に設けられた絶縁膜40が取り除かれている。半導体装置503においては、ドリフト層11の表面に、p形半導体層50が設けられている。p形半導体層50は、導電層41および第2主電極91に接続されている。
(Seventh embodiment)
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the seventh embodiment.
In the semiconductor device 503 according to the seventh embodiment, the insulating film 40 provided in the semiconductor device 500 is removed. In the semiconductor device 503, the p-type semiconductor layer 50 is provided on the surface of the drift layer 11. The p-type semiconductor layer 50 is connected to the conductive layer 41 and the second main electrode 91.

p形半導体層50を形成する手順は、以下の通りである。例えば、導電層41の材質をボロン(B)を含むポリシリコンとし、導電層41にp形半導体層50の前駆体層である半導体層を形成した後、このポリシリコンから前駆体層にボロンを拡散させることによりp形半導体層50を形成する。   The procedure for forming the p-type semiconductor layer 50 is as follows. For example, the conductive layer 41 is made of polysilicon containing boron (B), a semiconductor layer that is a precursor layer of the p-type semiconductor layer 50 is formed on the conductive layer 41, and boron is then added to the precursor layer from the polysilicon. The p-type semiconductor layer 50 is formed by diffusing.

半導体装置503においては、絶縁膜40を形成しない分、製造工程が簡略化する。これにより、半導体装置503の製造コストをさらに低く抑えることができる。また、半導体装置503においては、絶縁膜40を形成しない分、導電層41の電位が直接的にp形半導体層50に伝導する。すなわち、絶縁膜40に電荷がチャージされない分、効率よく導電層41の電位をp形半導体層50に伝えることができる。従って、半導体装置503の逆回復時に、半導体装置503に逆方向電圧が印加されても、半導体装置501に比べてさらにリーク電流(IR)を低く抑えることができる。   In the semiconductor device 503, the manufacturing process is simplified because the insulating film 40 is not formed. Thereby, the manufacturing cost of the semiconductor device 503 can be further reduced. Further, in the semiconductor device 503, the potential of the conductive layer 41 is directly conducted to the p-type semiconductor layer 50 because the insulating film 40 is not formed. That is, the electric potential of the conductive layer 41 can be efficiently transmitted to the p-type semiconductor layer 50 as much as no charge is charged in the insulating film 40. Therefore, even when a reverse voltage is applied to the semiconductor device 503 during reverse recovery of the semiconductor device 503, the leakage current (IR) can be further reduced as compared with the semiconductor device 501.

(第8実施形態)
図15は、第8実施形態に係る半導体装置の断面模式図である。
第8実施形態に係る半導体装置504は、高速高効率ダイオード(High Efficiency Diode,HED)である。半導体装置504においては、ドリフト層11と、第2主電極91と、の間にp形半導体層(第4半導体層)60がさらに設けられている。p形半導体層60と、第2主電極91と、の間には、別のp形半導体層(第5半導体層)61が介設されている。
(Eighth embodiment)
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the eighth embodiment.
The semiconductor device 504 according to the eighth embodiment is a high efficiency diode (HED). In the semiconductor device 504, a p-type semiconductor layer (fourth semiconductor layer) 60 is further provided between the drift layer 11 and the second main electrode 91. Another p-type semiconductor layer (fifth semiconductor layer) 61 is interposed between the p-type semiconductor layer 60 and the second main electrode 91.

p形半導体層60の不純物濃度は、例えば、上述したp形半導体層50の不純物濃度よりも低い。p形半導体層60の不純物濃度は、例えば、1×1017〜1×1018(atoms/cm)である。p形半導体層61の不純物濃度は、p形半導体層50の不純物濃度よりも高い。p形半導体層61の不純物濃度は、例えば、1×1019(atoms/cm)以上である。p形半導体層61については、高濃度p形半導体層もしくはオーミック層と称してもよい。p形半導体層61と、第2主電極91と、は、オーミック接合をしている。 The impurity concentration of the p-type semiconductor layer 60 is, for example, lower than the impurity concentration of the p-type semiconductor layer 50 described above. The impurity concentration of the p-type semiconductor layer 60 is, for example, 1 × 10 17 to 1 × 10 18 (atoms / cm 3 ). The impurity concentration of the p-type semiconductor layer 61 is higher than the impurity concentration of the p-type semiconductor layer 50. The impurity concentration of the p-type semiconductor layer 61 is, for example, 1 × 10 19 (atoms / cm 3 ) or more. The p-type semiconductor layer 61 may be referred to as a high concentration p-type semiconductor layer or an ohmic layer. The p-type semiconductor layer 61 and the second main electrode 91 are in ohmic contact.

p形半導体層61は、高濃度のp形半導体層であるため、ホール注入量が多くなり、半導体装置の逆回復時間(Trr)が長くなる可能性がある。そこで、実施形態では、オーミック接合をさせつつ、ホール注入を抑制するために、p形半導体層61を薄く形成する。また、半導体装置の耐圧を増加させるために、空乏層が伸びる程度の厚さに、p形半導体層60を形成する。p形半導体層60については、ホール注入量を減らすためにp形半導体層61より低濃度に形成する。   Since the p-type semiconductor layer 61 is a high-concentration p-type semiconductor layer, there is a possibility that the amount of hole injection increases and the reverse recovery time (Trr) of the semiconductor device becomes long. Therefore, in the embodiment, the p-type semiconductor layer 61 is thinly formed in order to suppress hole injection while performing ohmic junction. Also, in order to increase the breakdown voltage of the semiconductor device, the p-type semiconductor layer 60 is formed to a thickness that allows the depletion layer to extend. The p-type semiconductor layer 60 is formed at a lower concentration than the p-type semiconductor layer 61 in order to reduce the amount of hole injection.

なお、p形半導体層60は、高濃度のp形半導体層でないため、ホール注入量が少なくなる。その結果、ドリフト層11の電気伝導度が低下し順方向降下電圧(VF)が増加するとも考えられる。しかし、半導体装置504においては、フィールドプレート電極24が設けられているため、ドリフト層11の濃度を高めることができる。その結果、順方向降下電圧(VF)の上昇を抑えることができる。   Since the p-type semiconductor layer 60 is not a high-concentration p-type semiconductor layer, the amount of hole injection is reduced. As a result, it is considered that the electrical conductivity of the drift layer 11 decreases and the forward voltage drop (VF) increases. However, in the semiconductor device 504, since the field plate electrode 24 is provided, the concentration of the drift layer 11 can be increased. As a result, an increase in forward voltage drop (VF) can be suppressed.

このほか、半導体装置504においては、p形半導体層60およびドリフト層11の少なくともいずれかの少なくとも一部にライフタイムキラー層を形成してもよい。例えば、白金(Pt)、金(Au)などをp形半導体層60およびドリフト層11の少なくともいずれかの少なくとも一部に拡散させたり、電子線やプロトンをp形半導体層60およびドリフト層11の少なくともいずれかの少なくとも一部に照射してもよい。ライフタイムキラー層を設けることで、p形半導体層61からドリフト層11へ注入される正孔の寿命がより短くなる。これにより、半導体装置504においては、逆回復時間(Trr)の増加が抑制される。   In addition, in the semiconductor device 504, a lifetime killer layer may be formed on at least a part of at least one of the p-type semiconductor layer 60 and the drift layer 11. For example, platinum (Pt), gold (Au), or the like is diffused into at least a part of at least one of the p-type semiconductor layer 60 and the drift layer 11, or an electron beam or a proton is diffused in the p-type semiconductor layer 60 and the drift layer 11. At least a part of at least one of them may be irradiated. By providing the lifetime killer layer, the lifetime of holes injected from the p-type semiconductor layer 61 into the drift layer 11 is further shortened. Thereby, in the semiconductor device 504, an increase in the reverse recovery time (Trr) is suppressed.

また、また、半導体装置504においては、第2主電極91とp形半導体61との間の接触抵抗を低くするために、第2主電極91の材質として、アルミニウム(Al)膜、アルミニウムシリコン(AlSi)膜等を熱処理したものを用いてもよい。熱処理によって、第2主電極91からアルミニウム原子がシリコン半導体層中に拡散する。これにより、第2主電極91に接する半導体層は、ホウ素(B)が拡散された半導体層と同じように、p形半導体層として第2主電極91に対しオーミック作用をする。   Further, in the semiconductor device 504, in order to reduce the contact resistance between the second main electrode 91 and the p-type semiconductor 61, the material of the second main electrode 91 is an aluminum (Al) film, aluminum silicon ( An AlSi) film or the like heat-treated may be used. By the heat treatment, aluminum atoms diffuse from the second main electrode 91 into the silicon semiconductor layer. Thereby, the semiconductor layer in contact with the second main electrode 91 has an ohmic effect on the second main electrode 91 as a p-type semiconductor layer, like the semiconductor layer in which boron (B) is diffused.

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。   The embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the embodiments are not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the embodiments as long as they include the features of the embodiments. Each element included in each of the specific examples described above and their arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed.

また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。   In addition, each element included in each of the above-described embodiments can be combined as long as technically possible, and combinations thereof are also included in the scope of the embodiment as long as they include the features of the embodiment. In addition, in the category of the idea of the embodiment, those skilled in the art can conceive various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the embodiment. .

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10 ドレイン層、 10s 半導体基板、 11 ドリフト層、 12、120 ベース領域、 13 ソース領域、 15 コンタクト領域、 15b 下端、 16 p形半導体層、 20、200 トレンチ、 21 ゲート絶縁膜、 22、220 ゲート電極、 22A、24A、41 導電層、 23 フィールドプレート絶縁膜、 24、240 フィールドプレート電極、 30 層間絶縁膜、 40、211 絶縁膜、 50、60、61 p形半導体層、 80 マスク部材、 81 マスク膜、 90 第1主電極、 91 第2主電極、 95 下端部、 100、101、102、300、500、501、502、503、504 半導体装置、 d1、d2 深さ 10 drain layer, 10s semiconductor substrate, 11 drift layer, 12, 120 base region, 13 source region, 15 contact region, 15b lower end, 16 p + type semiconductor layer, 20, 200 trench, 21 gate insulating film, 22, 220 gate Electrode, 22A, 24A, 41 conductive layer, 23 field plate insulating film, 24, 240 field plate electrode, 30 interlayer insulating film, 40, 211 insulating film, 50, 60, 61 p-type semiconductor layer, 80 mask member, 81 mask Membrane, 90 First main electrode, 91 Second main electrode, 95 Lower end, 100, 101, 102, 300, 500, 501, 502, 503, 504 Semiconductor device, d1, d2 depth

Claims (15)

第1面と、前記第1面に対面する第2面と、を有する第1導電形の第1半導体層と、
前記第1面側における前記第1半導体層内に設けられ、前記第1面に平行な方向に複数設けられた第2導電形のベース領域と、
前記ベース領域のそれぞれの表面に選択的に設けられた第1導電形のソース領域と、
前記第1半導体層に電気的に接続された第1主電極と、
前記ソース領域に電気的に接続された第2主電極と、
隣接する前記ベース領域間に位置し、ゲート絶縁膜を介して前記ベース領域に隣接するように設けられた複数のゲート電極と、
前記ゲート電極よりも前記第2面側に位置し、フィールドプレート絶縁膜を介して前記第1半導体層内に設けられた複数のフィールドプレート電極と、
を備え、
前記第1面に平行な方向における前記フィールドプレート絶縁膜の幅は、前記第1面に平行な方向における前記ゲート絶縁膜、及び前記ソース領域の幅よりも大きく、
前記第1面に平行な方向における前記ベース領域の幅は、前記第1面に平行な方向において隣接する前記フィールドプレート絶縁膜の幅よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
A first semiconductor layer of a first conductivity type having a first surface and a second surface facing the first surface;
A base region of a second conductivity type provided in the first semiconductor layer on the first surface side and provided in a plurality in a direction parallel to the first surface;
A source region of a first conductivity type selectively provided on each surface of the base region;
A first main electrode electrically connected to the first semiconductor layer;
A second main electrode electrically connected to the source region;
A plurality of gate electrodes located between the adjacent base regions and provided adjacent to the base region via a gate insulating film;
A plurality of field plate electrodes located in the second surface side of the gate electrode and provided in the first semiconductor layer via a field plate insulating film;
With
The width of the field plate insulating film in the direction parallel to the first surface is larger than the width of the gate insulating film and the source region in the direction parallel to the first surface,
A width of the base region in a direction parallel to the first surface is larger than a width of the field plate insulating film adjacent in the direction parallel to the first surface.
前記ベース領域に第2導電形のコンタクト領域が選択的に設けられ、
前記コンタクト領域は、前記ソース領域に接続され、
前記コンタクト領域の不純物濃度は、前記ベース領域の不純物濃度よりも高いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
A contact region of a second conductivity type is selectively provided in the base region;
The contact region is connected to the source region;
The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration of the contact region is higher than an impurity concentration of the base region.
前記第2面側における前記コンタクト領域の端部と、前記第1半導体層の前記第2面と、の間の距離は、前記ソース領域の下端と、前記第1半導体層の前記第2面と、の間の距離よりも短いことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   The distance between the end of the contact region on the second surface side and the second surface of the first semiconductor layer is the lower end of the source region, the second surface of the first semiconductor layer, and The semiconductor device according to claim 2, wherein the distance is shorter than the distance between the two. 前記コンタクト領域は、前記ベース領域を貫通し、前記コンタクト領域の前記下端が前記第1半導体層に接していることを特徴とする請求項2または3に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the contact region penetrates the base region, and the lower end of the contact region is in contact with the first semiconductor layer. 前記コンタクト領域の直下に、前記第1半導体層と前記フィールドプレート絶縁膜との境界の一部が位置していることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1つに記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 2, wherein a part of a boundary between the first semiconductor layer and the field plate insulating film is located immediately below the contact region. 前記第1半導体層と、前記第1主電極と、の間に、第2導電形の第2半導体層が介設されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置。   The second semiconductor layer of the second conductivity type is interposed between the first semiconductor layer and the first main electrode, according to any one of claims 1 to 5. Semiconductor device. 第1面と、前記第1面に対面する第2面と、を有する第1導電形の第1半導体層と、
前記第1半導体層の前記第2面側において、前記第1半導体層に電気的に接続された第1主電極と、
前記第1半導体層の前記第1面から内部にかけて設けられた一対の導電層と、
前記第1半導体層の前記第1面側において、前記第1半導体層および前記導電層に電気的に接続された第2主電極と、
前記導電層よりも前記第1半導体層の前記第2面側に位置し、フィールドプレート絶縁膜を介して前記第1半導体層内に設けられたフィールドプレート電極と、
を備え、
前記一対の前記導電層は、前記第2主電極の下側の前記第1半導体層を挟み、
前記第1半導体層においては、前記一対の前記フィールドプレート絶縁膜に挟まれた前記第1半導体層の幅が前記一対の前記導電層に挟まれた前記第1半導体層の幅よりも狭くなる領域があり、
前記一対の前記導電層が並ぶ方向において、前記フィールドプレート電極の幅と、前記フィールドプレート電極の両側に設けられ前記第1半導体層の前記領域に接する前記フィールドプレート絶縁膜の幅と、を合わせた幅は、前記導電層の幅よりも広いことを特徴とする半導体装置。
A first semiconductor layer of a first conductivity type having a first surface and a second surface facing the first surface;
A first main electrode electrically connected to the first semiconductor layer on the second surface side of the first semiconductor layer;
A pair of conductive layers provided from the first surface to the inside of the first semiconductor layer;
A second main electrode electrically connected to the first semiconductor layer and the conductive layer on the first surface side of the first semiconductor layer;
A field plate electrode located in the second surface side of the first semiconductor layer relative to the conductive layer and provided in the first semiconductor layer via a field plate insulating film;
With
The pair of conductive layers sandwich the first semiconductor layer below the second main electrode,
In the first semiconductor layer, a region in which a width of the first semiconductor layer sandwiched between the pair of field plate insulating films is narrower than a width of the first semiconductor layer sandwiched between the pair of conductive layers. There is
In the direction in which the pair of conductive layers are arranged, the width of the field plate electrode and the width of the field plate insulating film provided on both sides of the field plate electrode and in contact with the region of the first semiconductor layer are combined. A semiconductor device characterized in that the width is wider than the width of the conductive layer.
前記第1半導体層の前記第1面に、第2導電形の第3半導体層がさらに設けられ、
前記第3半導体層は、前記導電層および前記第2主電極に接続されていることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
A third semiconductor layer of a second conductivity type is further provided on the first surface of the first semiconductor layer;
The semiconductor device according to claim 7, wherein the third semiconductor layer is connected to the conductive layer and the second main electrode.
前記第1半導体層と、前記第2主電極と、の間に、第2導電形の第4半導体層がさらに設けられたことを特徴とする請求項7または8に記載の半導体装置。   9. The semiconductor device according to claim 7, wherein a fourth semiconductor layer of a second conductivity type is further provided between the first semiconductor layer and the second main electrode. 前記第4半導体層の不純物濃度は、前記第3半導体層の不純物濃度よりも低いことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 9, wherein an impurity concentration of the fourth semiconductor layer is lower than an impurity concentration of the third semiconductor layer. 前記第4半導体層と、前記第2主電極と、の間に、第2導電形の第5半導体層がさらに設けられ、前記第5半導体層の不純物濃度は、前記第3半導体層の不純物濃度よりも高いことを特徴とする請求項9または10に記載の半導体装置。   A fifth semiconductor layer of the second conductivity type is further provided between the fourth semiconductor layer and the second main electrode, and the impurity concentration of the fifth semiconductor layer is the impurity concentration of the third semiconductor layer. The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor device is higher. 前記導電層と、前記フィールドプレート電極と、が接続されていることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1つに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 7, wherein the conductive layer and the field plate electrode are connected to each other. 前記一対の前記導電層に挟まれた前記第1半導体層の不純物濃度は、前記一対の前記フィールドプレート絶縁膜に挟まれた前記第1半導体層の不純物濃度よりも低いことを特徴とする請求項7〜12のいずれか1つに記載の半導体装置。   The impurity concentration of the first semiconductor layer sandwiched between the pair of conductive layers is lower than the impurity concentration of the first semiconductor layer sandwiched between the pair of field plate insulating films. The semiconductor device according to any one of 7 to 12. 第1導電形の第1半導体層が表面に形成された半導体基板を準備する工程と、
前記第1半導体層の前記表面から内部にかけて、第1の深さの一対のトレンチを選択的に形成する工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれの内側面および前記トレンチの底面にマスク膜を形成する工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれの底面に形成された前記マスク膜を除去し、前記トレンチの前記底面に前記第1半導体層を表出させる工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれの前記底面から表出された前記第1半導体層を除去し、前記第1深さよりも深い第2深さの一対のトレンチを前記第1半導体層の前記表面から前記内部にかけて形成する工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれのなかにおいて、前記マスク膜から表出された前記第1半導体層の表面を酸化し、前記マスク膜から表出された前記第1半導体層の表面に、フィールドプレート絶縁膜を形成する工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれのなかに、前記フィールドプレート絶縁膜を介してフィールドプレート電極を形成する工程と、
前記マスク膜を除去する工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれのなかにおいて、前記トレンチの前記内側面および前記フィールドプレート電極の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれのなかにおいて、前記ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記第1半導体層の表面に複数の第2導電形のベース領域を形成する工程と、
前記ベース領域のそれぞれの表面に、前記ゲート絶縁膜に接する第1導電形のソース領域を選択的に形成する工程と、
前記第1半導体層に電気的に接続される第1主電極と、前記ソース領域および前記コンタクト領域に電気的に接続される第2主電極と、を形成する工程と、
を備え、
前記フィールドプレート絶縁膜において、前記フィールドプレート絶縁膜の厚さが前記ゲート絶縁膜の厚さよりも厚くなる部分が形成されるように前記第1半導体層の前記表面を酸化し、
前記一対のトレンチのそれぞれが並ぶ方向において、前記フィールドプレート絶縁膜の前記部分と前記第1半導体層との境界を前記ソース領域下に位置させず、前記ベース領域下に位置させ、
前記一対のトレンチ内のそれぞれに設けられた前記フィールドプレート絶縁膜の前記部分に挟まれた前記第1半導体層の幅は、前記一対のトレンチ内のそれぞれに設けられた前記ゲート絶縁膜に挟まれた前記ベース領域の幅よりも狭く、
前記第1半導体層と前記フィールドプレート絶縁膜の前記部分との境界の直上の位置よりも前記ゲート電極側に前記ソース領域が位置し、前記第1半導体層と前記フィールドプレート絶縁膜の前記部分との前記境界の直上には、前記ソース領域が形成されないように、前記ソース領域の幅を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate having a first semiconductor layer of a first conductivity type formed on a surface thereof;
Selectively forming a pair of trenches having a first depth from the surface to the inside of the first semiconductor layer;
Forming a mask film on each inner surface of the pair of trenches and on the bottom surface of the trench;
Removing the mask film formed on the bottom surface of each of the pair of trenches to expose the first semiconductor layer on the bottom surface of the trench;
The first semiconductor layer exposed from the bottom surface of each of the pair of trenches is removed, and a pair of trenches having a second depth that is deeper than the first depth are formed from the surface of the first semiconductor layer to the inner portion. A process of forming over,
A surface of the first semiconductor layer exposed from the mask film is oxidized in each of the pair of trenches, and a field plate insulating film is formed on the surface of the first semiconductor layer exposed from the mask film. Forming a step;
Forming a field plate electrode in each of the pair of trenches via the field plate insulating film;
Removing the mask film;
Forming a gate insulating film on the inner surface of the trench and the field plate electrode in each of the pair of trenches;
Forming a gate electrode through the gate insulating film in each of the pair of trenches;
Forming a plurality of second conductivity type base regions on the surface of the first semiconductor layer;
Selectively forming a source region of a first conductivity type in contact with the gate insulating film on each surface of the base region;
Forming a first main electrode electrically connected to the first semiconductor layer and a second main electrode electrically connected to the source region and the contact region;
With
In the field plate insulating film, the surface of the first semiconductor layer is oxidized so that a portion where the thickness of the field plate insulating film is thicker than the thickness of the gate insulating film is formed,
In the direction in which each of the pair of trenches is arranged, the boundary between the portion of the field plate insulating film and the first semiconductor layer is not located under the source region, but is located under the base region,
The width of the first semiconductor layer sandwiched between the portions of the field plate insulating film provided in each of the pair of trenches is sandwiched between the gate insulating films provided in each of the pair of trenches. Narrower than the width of the base region,
The source region is located closer to the gate electrode than a position immediately above a boundary between the first semiconductor layer and the portion of the field plate insulating film; and the first semiconductor layer and the portion of the field plate insulating film; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: adjusting a width of the source region so that the source region is not formed immediately above the boundary.
第1導電形の第1半導体層が表面に形成された半導体基板を準備する工程と、
前記第1半導体層の前記表面から内部にかけて、第1の深さの一対のトレンチを選択的に形成する工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれの内側面および前記トレンチの底面にマスク膜を形成する工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれの底面に形成された前記マスク膜を除去し、前記トレンチの前記底面に前記第1半導体層を表出させる工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれの前記底面から表出された前記第1半導体層を除去し、前記第1深さよりも深い第2深さの一対のトレンチを前記第1半導体層の前記表面から前記内部にかけて形成する工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれのなかにおいて、前記マスク膜から表出された前記第1半導体層の表面を酸化し、前記マスク膜から表出された前記第1半導体層の表面に、フィールドプレート絶縁膜を形成する工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれのなかに、前記フィールドプレート絶縁膜を介してフィールドプレート電極を形成する工程と、
前記マスク膜を除去する工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれのなかにおいて、前記トレンチの前記内側面および前記フィールドプレート電極の上に絶縁膜を形成する工程と、
前記一対のトレンチのそれぞれのなかにおいて、前記絶縁膜を介して導電層を形成する工程と、
前記第1半導体層の表面に、前記絶縁膜に隣接するように、第2導電形半導体層を形成する工程と、
を備え、
前記一対のトレンチ内にそれぞれ設けられた前記導電層は、前記第2主電極の下側の前記第1半導体層を挟み、
前記フィールドプレート絶縁膜において、前記フィールドプレート絶縁膜の厚さが前記絶縁膜の厚さよりも厚くなる部分が形成されるように前記第1半導体層の前記表面を酸化し、
前記一対のトレンチのそれぞれが並ぶ方向において、前記フィールドプレート電極の幅と、前記フィールドプレート電極の両側に設けられた前記フィールドプレート絶縁膜の前記部分の幅と、を合わせた幅は、前記導電層と前記導電層の両側に設けられた前記絶縁膜とを合わせた幅よりも広く、
前記一対のトレンチ内のそれぞれに設けられた前記フィールドプレート絶縁膜の前記部分に挟まれた前記第1半導体層の幅が前記一対のトレンチ内のそれぞれに設けられた前記絶縁膜に挟まれた前記第1半導体層の幅よりも狭くなるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate having a first semiconductor layer of a first conductivity type formed on a surface thereof;
Selectively forming a pair of trenches having a first depth from the surface to the inside of the first semiconductor layer;
Forming a mask film on each inner surface of the pair of trenches and on the bottom surface of the trench;
Removing the mask film formed on the bottom surface of each of the pair of trenches to expose the first semiconductor layer on the bottom surface of the trench;
The first semiconductor layer exposed from the bottom surface of each of the pair of trenches is removed, and a pair of trenches having a second depth that is deeper than the first depth are formed from the surface of the first semiconductor layer to the inner portion. A process of forming over,
A surface of the first semiconductor layer exposed from the mask film is oxidized in each of the pair of trenches, and a field plate insulating film is formed on the surface of the first semiconductor layer exposed from the mask film. Forming a step;
Forming a field plate electrode in each of the pair of trenches via the field plate insulating film;
Removing the mask film;
Forming an insulating film on each of the inner surface of the trench and the field plate electrode in each of the pair of trenches;
Forming a conductive layer through the insulating film in each of the pair of trenches;
Forming a second conductivity type semiconductor layer on the surface of the first semiconductor layer so as to be adjacent to the insulating film;
With
The conductive layers provided in the pair of trenches sandwich the first semiconductor layer below the second main electrode,
In the field plate insulating film, the surface of the first semiconductor layer is oxidized so that a portion where the thickness of the field plate insulating film is thicker than the thickness of the insulating film is formed,
In the direction in which each of the pair of trenches is arranged, the total width of the field plate electrode and the width of the portion of the field plate insulating film provided on both sides of the field plate electrode is the conductive layer. Wider than the combined width of the insulating film provided on both sides of the conductive layer,
The width of the first semiconductor layer sandwiched between the portions of the field plate insulating film provided in each of the pair of trenches is the sandwiched between the insulating films provided in each of the pair of trenches. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed to be narrower than a width of the first semiconductor layer.
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