JP2000188397A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JP2000188397A
JP2000188397A JP10365396A JP36539698A JP2000188397A JP 2000188397 A JP2000188397 A JP 2000188397A JP 10365396 A JP10365396 A JP 10365396A JP 36539698 A JP36539698 A JP 36539698A JP 2000188397 A JP2000188397 A JP 2000188397A
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semiconductor
main electrode
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JP10365396A
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Yoshio Shimoida
良雄 下井田
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve breakdown strength against surge of a power insulating gate-type semiconductor device, such as a UMOS. SOLUTION: An n-type semiconductor region 3, p-base regions 4 arranged in the n-type semiconductor region 3, groove parts formed shallower than the deepest parts in the p-base regions 4, n+-source regions 5 arranged on the surfaces of the p-base regions 4, an n+-embedded drain region 2 arranged under the p-base region 4, gate insulating films 6 formed on the sidewalls of the groove part and control electrodes 7 embedded in the groove parts are installed. An n-type pull-out region (sinker) 8 reaching the n+-embedded drain region 2 from the surface of the n-type semiconductor region 3 is provided. The base corner parts of the groove parts are covered by the p-base regions 4, and the centers of the base parts of the groove parts are brought into contact with the n-type semiconductor region 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、U溝(トレンチ)
の内部に埋め込みゲート電極を有する半導体装置に係わ
り、特にIPD(インテリジェント・パワーデバイス)
等の集積回路に使用可能な半導体装置の新規な構造、お
よびその製造方法に関する。
[0001] The present invention relates to a U-groove (trench).
Related to a semiconductor device having a buried gate electrode inside a semiconductor device, especially an IPD (Intelligent Power Device)
The present invention relates to a novel structure of a semiconductor device that can be used for an integrated circuit such as the above, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電力用半導体素子、例えばMOSFET
においては単位チップ面積当たりのオン抵抗を如何に低
減するかということが極めて重要な課題の一つである。
なぜなら、オン抵抗の低減は、その電力用半導体素子の
導通損失の低減に直結し、さらにはこれを用いたインバ
ータ等の回路やシステムの効率の改善に寄与することと
なり、省エネルギー化を可能とするからである。このた
め、低オン抵抗化の技術の一つとして、チップ上の使用
可能な面積を如何に有効利用するかということが検討さ
れている。
2. Description of the Related Art Power semiconductor devices such as MOSFETs
In, how to reduce the on-resistance per unit chip area is one of the very important issues.
This is because the reduction of the on-resistance directly leads to the reduction of the conduction loss of the power semiconductor element, and further contributes to the improvement of the efficiency of circuits and systems such as inverters using the power semiconductor element, thereby enabling energy saving. Because. For this reason, as one of the techniques for lowering the on-resistance, how to effectively use the available area on the chip is being studied.

【0003】ベース領域とソース領域の2重拡散により
素子が形成されているDMOSFETは、セル寸法を縮
小していくとベース領域に挟まれたネック部(n領域)
への電流集中により、JFET抵抗が急増する。JFE
T抵抗は、隣接するpベース領域に挟まれたn領域をチ
ャネルとするJFETの抵抗である。このため、DMO
SFETのオン抵抗は、セル領域の寸法の微細化に伴
い、極小値をとった後、増加に転じる傾向を持つ。
In a DMOSFET in which an element is formed by double diffusion of a base region and a source region, as the cell size is reduced, a neck portion (n region) sandwiched between the base regions
Due to the current concentration on the JFET, the JFET resistance increases rapidly. JFE
The T resistance is the resistance of a JFET whose channel is an n region sandwiched between adjacent p base regions. For this reason, DMO
The on-resistance of the SFET tends to increase after it takes a minimum value with the miniaturization of the size of the cell region.

【0004】UMOSFETはJFET抵抗をなくすこ
とが可能な代表的な構造であり、加工技術の限界までセ
ル寸法を縮小し、オン抵抗の低減を図ることができる。
[0004] The UMOSFET has a typical structure capable of eliminating the JFET resistance, and can reduce the cell size to the limit of the processing technology and the on-resistance.

【0005】一方、絶縁ゲート型バイポーラトランジス
タ(以下「IGBT」という)は、コレクタ側からのキ
ャリアの注入により伝導度変調を得ることが出来るため
に、比較的低オン抵抗化が容易である。しかし、上述と
同様なJFET抵抗をなくし、且つチャネル抵抗を増大
させないゲート構造の技術は、重要である。先にも述べ
たのと同様な理由で、ベース領域とエミッタ領域の2重
拡散により素子が形成された構造のIGBTの微細化は
JFET抵抗の影響により、オン抵抗の上昇を招くこと
になる。
On the other hand, in an insulated gate bipolar transistor (hereinafter, referred to as "IGBT"), conductivity can be modulated by injecting carriers from the collector side, so that it is relatively easy to reduce on-resistance. However, a gate structure technique that eliminates the same JFET resistance as described above and does not increase the channel resistance is important. For the same reason as described above, miniaturization of an IGBT having a structure in which an element is formed by double diffusion of a base region and an emitter region causes an increase in on-resistance due to the influence of the JFET resistance.

【0006】特開平8-316467には、図17に示
すような横型UMOSFETが示されている。図17に
示すように、従来の電力用横型UMOSFETは、p基
板1の上面に形成されたpエピ層30内に、nウェル領
域3が形成されている。nウェル領域3底部にはn+
め込み層17が形成され、n+ドレイン引き出し領域
(n+シンカー)8によりn+埋め込み層17とドレイン
電極10とが接続されている。pベース領域4内にはn
+ソース領域5が形成され、pベース領域4を貫通し
て、nウェル領域3に達するU溝(トレンチ)が形成さ
れている。このトレンチの内部にU型ゲート絶縁膜6を
介してU型ゲート電極7が形成されている。さらに第1
層層間絶縁膜11により、U型ゲート電極7と絶縁され
て、ソース電極9とドレイン電極10が形成されてい
る。ソース電極9上には第2層層間絶縁膜12に絶縁さ
れ、第2層ドレイン電極(第2層第2主電極)13が形
成されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-316467 discloses a horizontal UMOSFET as shown in FIG. As shown in FIG. 17, in the conventional lateral power UMOSFET, an n-well region 3 is formed in a p-epi layer 30 formed on an upper surface of a p-substrate 1. An n + buried layer 17 is formed at the bottom of the n well region 3, and the n + buried layer 17 and the drain electrode 10 are connected by an n + drain extraction region (n + sinker) 8. n in the p base region 4
+ Source region 5 is formed, and a U-groove (trench) penetrating p base region 4 and reaching n well region 3 is formed. A U-shaped gate electrode 7 is formed inside the trench with a U-shaped gate insulating film 6 interposed therebetween. First
The source electrode 9 and the drain electrode 10 are formed insulated from the U-shaped gate electrode 7 by the interlayer insulating film 11. A second-layer drain electrode (second-layer second main electrode) 13 is formed on the source electrode 9 and insulated by the second-layer interlayer insulating film 12.

【0007】図18は、図17に対応した従来例の横型
UMOSFETの平面図である。格子状にU型ゲート電
極7が形成され、U型ゲート電極7に囲まれてソースセ
ル16が構成されている。ソースセル16は、マトリク
ス(正方形メッシュ)状に所定のピッチで配置されてい
る。そして、一つのドレインセル15の周りを1列のソ
ースセル16が取り巻いている。
FIG. 18 is a plan view of a conventional lateral UMOSFET corresponding to FIG. The U-shaped gate electrode 7 is formed in a lattice shape, and the source cell 16 is surrounded by the U-shaped gate electrode 7. The source cells 16 are arranged at a predetermined pitch in a matrix (square mesh). One row of source cells 16 surrounds one drain cell 15.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のUMO
SFETにおいては、U溝(トレンチ)の深さが、pベ
ース領域4の深さに比べ深い。本発明者による詳細な検
討によれば、このU溝(トレンチ)の深さが、pベース
領域4の深さに比べ深いことが、従来のUMOSFET
の破壊耐量の小さい理由であることが判明した。
However, the conventional UMO
In the SFET, the depth of the U groove (trench) is deeper than the depth of the p base region 4. According to a detailed study by the inventor, it has been found that the depth of the U-groove (trench) is deeper than the depth of the p base region 4 in the conventional UMOSFET.
It was found that this was the reason for the low breakdown strength.

【0009】即ち、UMOSFETでは、U型ゲート絶
縁膜6の側面に位置したpベース領域4の表面に反転チ
ャネルが形成され素子が導通する。UMOSFETの動
作時、特に遮断状態(阻止状態)において、U型ゲート
電極7に対し集中する強電界は、半導体基板表面よりは
むしろ、U型ゲート絶縁膜6の底部コーナー部およびU
溝底部に存在することが判明した。
That is, in the UMOSFET, an inversion channel is formed on the surface of the p base region 4 located on the side surface of the U-type gate insulating film 6, and the element is conducted. During the operation of the UMOSFET, particularly in the cut-off state (blocking state), the strong electric field concentrated on the U-type gate electrode 7 causes the bottom corner portion of the U-type gate insulating film 6 and the U
It was found to be at the bottom of the groove.

【0010】デバイス(UMOSFET)が遮断状態
(阻止状態)においては、ゲート・ドレイン間及びソー
ス・ドレイン間には高電圧が印加され、pベース領域4
とnウェル領域3とからなる接合界面には空乏層が伸長
し、高電界が印加されている。このとき、U型ゲート絶
縁膜6の底部コーナー部は空乏層により直接の高電圧か
らは保護されるが、遮断状態(阻止状態)における高電
界はこのU型ゲート絶縁膜6の底部コーナー部に集中す
る。よってドレイン電極10にサージが印加された場
合、U型ゲート絶縁膜6の底部コーナー部が最初に破壊
されるということが種々の調査により判明した。
When the device (UMOSFET) is in a cut-off state (blocking state), a high voltage is applied between the gate and the drain and between the source and the drain, and the p base region 4
A depletion layer extends at the junction interface composed of the n-well region 3 and a high electric field is applied. At this time, the bottom corner of the U-type gate insulating film 6 is protected from direct high voltage by the depletion layer, but a high electric field in the cut-off state (blocking state) is applied to the bottom corner of the U-type gate insulating film 6. concentrate. Therefore, various investigations have revealed that when a surge is applied to the drain electrode 10, the bottom corner of the U-type gate insulating film 6 is destroyed first.

【0011】このU型ゲート絶縁膜6の底部コーナー部
に電界が集中する現象は、トレンチ構造を有する他の絶
縁ゲート型半導体装置でも同様である。たとえば、本発
明者らの検討によれば、IGBTの場合もUMOSFE
Tと同様に、U型ゲート絶縁膜6の底部コーナー部での
電界集中を考慮する必要があることが判明した。高耐圧
のIGBTにおいては、高比抵抗領域で構成されたnド
リフト層内に電界強度の強い部分が発生し、通常のコレ
クタ-エミッタ耐圧よりも低い電圧で、アバランシェ現
象が発生し、遮断時(オフ時)の破壊をもたらす。チャ
ネルがU型ゲート側面に形成され、U型ゲート絶縁膜の
底部コーナー部がnドリフト層内に存在するトレンチ縦
型IGBTの場合、この現象はさらに顕著に現れてく
る。
The phenomenon that the electric field is concentrated on the bottom corner of the U-type gate insulating film 6 is the same in other insulated gate semiconductor devices having a trench structure. For example, according to the study of the present inventors, UMOSFE is also used for IGBT.
As in the case of T, it has been found that it is necessary to consider the electric field concentration at the bottom corner of the U-type gate insulating film 6. In a high-breakdown-voltage IGBT, a portion having a strong electric field is generated in an n drift layer formed of a high resistivity region, and an avalanche phenomenon occurs at a voltage lower than a normal collector-emitter breakdown voltage, and the IGBT is turned off ( Off) causing destruction. In the case of a trench vertical IGBT in which a channel is formed on the side surface of the U-type gate and the bottom corner of the U-type gate insulating film exists in the n-drift layer, this phenomenon appears more remarkably.

【0012】さらには、より広義な絶縁ゲート型半導体
装置、たとえば、高電子移動度トランジスタ(HEM
T)においても同様な問題は存在する。例えば、AlG
aAs/GaAs等のヘテロ接合を用いたHEMTにお
いては、広禁制帯幅半導体(AlGaAs)は絶縁層と
同様な機能を果たしており、ほぼ同様な高電界がU溝に
形成されたAlGaAs薄膜の底部コーナー部に集中す
るからである。容易に理解できるように、広禁制帯幅半
導体の禁制帯幅を広くした極限が絶縁体と解することが
でき、2次元電子雲等の存在の有無といった相違はある
ものの、このようなヘテロ接合ゲート構造の場合も、ド
レイン電極に定格以上の高電圧が印加された場合、U型
広禁制帯幅半導体薄膜の底部コーナー部が最初に破壊さ
れる。
Furthermore, a broader definition of an insulated gate semiconductor device such as a high electron mobility transistor (HEM)
A similar problem exists in T). For example, AlG
In a HEMT using a heterojunction such as aAs / GaAs, a wide bandgap semiconductor (AlGaAs) performs the same function as an insulating layer, and a substantially similar high electric field is applied to a bottom corner of an AlGaAs thin film formed in a U groove. Because it concentrates on the department. As can be easily understood, the limit of the wide bandgap semiconductor with the wide bandgap can be interpreted as an insulator, and although there is a difference such as the presence or absence of a two-dimensional electron cloud, such a heterojunction. Also in the case of the gate structure, when a high voltage exceeding the rating is applied to the drain electrode, the bottom corner portion of the U-type wide bandgap semiconductor thin film is destroyed first.

【0013】U型ゲート絶縁膜6の底部コーナー部が最
初に破壊されることを防止するためには、ゲート絶縁膜
の形成に際し過度な絶縁耐圧等の設計仕様が要求され、
半導体装置の製造コストが高くなるという2次的な問題
を生じる。特に、U溝(トレンチ)を形成するための、
エッチング技術、例えば反応性イオンエッチング(RI
E)においては、高精度なエッチング深さの制御や断面
形状の制御が要求され、且つエッチング時のダメージや
汚染を除去するための種々の工夫が要求される。そして
素子寸法の微細化が進むにつれ、RIEの制御性は困難
となり、なおかつ製造コストの増大がさらにかさむこと
となる。さらに、ゲート酸化膜等のゲート絶縁膜形成技
術にも種々の工夫が要求されることとなり、工程数の増
大、製造期間の長期化や製造コストの増大を招くことと
なる。
In order to prevent the bottom corner of the U-type gate insulating film 6 from being destroyed first, design specifications such as excessive withstand voltage are required when forming the gate insulating film.
There is a secondary problem that the manufacturing cost of the semiconductor device increases. In particular, for forming a U-groove (trench),
Etching techniques, such as reactive ion etching (RI
In E), highly accurate control of the etching depth and control of the cross-sectional shape are required, and various devices for removing damage and contamination at the time of etching are required. As the element size becomes finer, the controllability of RIE becomes more difficult, and the manufacturing cost further increases. Further, various measures are required for a technique for forming a gate insulating film such as a gate oxide film, which leads to an increase in the number of steps, an increase in a manufacturing period, and an increase in manufacturing cost.

【0014】上記問題点に鑑み、本発明はU溝(トレン
チ)にゲート構造を有した半導体装置の破壊耐量を向上
させることを目的とする。
In view of the above problems, an object of the present invention is to improve the breakdown strength of a semiconductor device having a gate structure in a U-groove (trench).

【0015】具体的には、U溝底部コーナー部、即ち、
ゲート絶縁膜の底部コーナー部に集中する電界を緩和
し、サージ等に対する破壊耐量を向上させることの可能
な新規な構造を有した絶縁ゲート型半導体装置を提供す
ることを目的とする。
Specifically, the bottom corner of the U groove, that is,
It is an object of the present invention to provide an insulated gate semiconductor device having a novel structure capable of relaxing an electric field concentrated on a bottom corner portion of a gate insulating film and improving a breakdown strength against a surge or the like.

【0016】本発明の他の目的は、高破壊耐量を有し、
なおかつJFET抵抗の影響を可能な限り排除すること
でオン抵抗等の導通抵抗の低減化が可能な絶縁ゲート型
半導体装置を提供することである。
Another object of the present invention is to have a high breakdown strength,
An object of the present invention is to provide an insulated gate semiconductor device capable of reducing conduction resistance such as on-resistance by eliminating the influence of JFET resistance as much as possible.

【0017】本発明のさらに他の目的は、広禁制帯幅
(ワイド・バンドギャップ)の薄膜半導体層が構成され
るU溝(トレンチ)の底部コーナー部に集中する電界を
緩和し、サージ等に対する破壊耐量を向上させることが
可能な、ヘテロ接合ゲートを有した半導体装置を提供す
ることである。
Still another object of the present invention is to alleviate an electric field concentrated on the bottom corner of a U-groove (trench) in which a thin-film semiconductor layer having a wide bandgap (wide bandgap) is formed, thereby reducing surges and the like. An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a heterojunction gate, which can improve the breakdown strength.

【0018】本発明のさらに他の目的は、工程数の増大
を伴うことなく、高破壊耐量を有する溝部にゲート構造
を有する半導体装置の製造方法を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a gate structure in a groove having a high breakdown strength without increasing the number of steps.

【0019】本発明のさらに他の目的は、製造コストの
増大を抑えることが容易で、高破壊耐量化と同時に低オ
ン抵抗化を可能とする半導体装置の製造方法を提供する
ことである。
It is still another object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can easily suppress an increase in manufacturing cost and can achieve high breakdown strength and low on-resistance at the same time.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第1導電型の半導体領域と、この半導体
領域の内部に配置された第2導電型のベース領域と、こ
のベース領域内の最深部よりも浅く形成された溝部と、
ベース領域の表面に配置された第1導電型の第1主電極
領域と、ベース領域の下部に配置された第2主電極領域
と、溝部の側壁に形成されたゲート絶縁膜と、溝部の内
部に埋め込まれた制御電極とから少なくとも構成された
ことを特徴とする半導体装置であることを第1の特徴と
する。ここで、「第1導電型」と「第2導電型」とは、
互いに逆の導電型を意味し、第1導電型がn型の場合
は、第2導電型はp型であり、第1導電型がp型の場合
は第2導電型はn型である。また、「第1主電極領域」
とは、たとえば、MOSFET、やMOS静電誘導トラ
ンジスタ(SIT)等においては、ソース領域又はドレ
イン領域のいずれか一方の意であり、IGBTにおいて
はエミッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方の意で
ある。そして、「第2主電極領域」とは、MOSFET
やMOSSIT等においては、上記の第1主電極領域と
はならないソース領域又はドレイン領域のいずれか一
方、IGBTにおいては第1主電極領域とはならない残
余のエミッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方を意
味している。即ち、「主電極領域」とは、主電流が流れ
る電極領域の意である。この主電極領域は埋め込み層の
ように主電極引き出し領域を介して金属電極に接続され
る領域でも良く、基板の裏面に形成された領域でもよ
い。即ち、直接金属電極に接している領域であるか間接
的に接続される領域であるかは問わない。同様に、本発
明における「制御電極」とは、主電流を制御する電極の
意であり、MOSFET、MOSSIT及びIGBTの
ゲート電極を意味する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor region of a first conductivity type, a base region of a second conductivity type disposed inside the semiconductor region, A groove formed shallower than the deepest part in the region,
A first main electrode region of a first conductivity type disposed on the surface of the base region; a second main electrode region disposed below the base region; a gate insulating film formed on a side wall of the groove; And a control electrode embedded in the semiconductor device. Here, the “first conductivity type” and the “second conductivity type”
When the first conductivity type is n-type, the second conductivity type is p-type, and when the first conductivity type is p-type, the second conductivity type is n-type. Also, the “first main electrode region”
For example, in a MOSFET or a MOS static induction transistor (SIT) or the like, it means either a source region or a drain region, and in an IGBT, it means either an emitter region or a collector region. . The “second main electrode region” is a MOSFET
Or MOSSIT means either the source region or the drain region which does not become the first main electrode region, and the IGBT means either the remaining emitter region or the collector region which does not become the first main electrode region. are doing. That is, the “main electrode region” means an electrode region through which a main current flows. The main electrode region may be a region connected to the metal electrode via the main electrode lead-out region like a buried layer, or may be a region formed on the back surface of the substrate. That is, it does not matter whether the region is in direct contact with the metal electrode or indirectly connected. Similarly, the “control electrode” in the present invention means an electrode for controlling the main current, and means gate electrodes of MOSFET, MOSSIT, and IGBT.

【0021】本発明の第1の特徴によれば、溝部の底部
の深さがベース領域の最深部の拡散深さよりも浅くなっ
ており、溝部のコーナー部即ち、ゲート絶縁膜の溝部底
部に位置するコーナー部はベース領域に覆われている。
「ベース領域の最深部」ということは、ベース領域の深
さが一様ではないことを意味するのであり、他の部分即
ち、溝部の中央部に位置するベース領域は浅いので、ゲ
ート絶縁膜の底部の中央部はnウェル領域に接した構造
となる。即ち、ベース領域は下に凸となる曲面形状の底
部を有する。
According to the first feature of the present invention, the depth of the bottom of the trench is smaller than the diffusion depth of the deepest portion of the base region, and the depth of the trench is lower than the corner of the trench, ie, the bottom of the gate insulating film. The corner portion is covered by the base region.
The phrase “the deepest part of the base region” means that the depth of the base region is not uniform, and the other part, that is, the base region located at the center of the trench is shallow, so that the The bottom center has a structure in contact with the n-well region. That is, the base region has a curved bottom that is convex downward.

【0022】さて、本発明の第1の特徴に係る半導体装
置(デバイス)の遮断状態では、第1及び第2主電極領
域間には高電圧が印加されている。ベース領域を浮遊
(フローティング)状態にしないために、通常は第1主
電極領域とベース領域とは短絡状態で用いる。このた
め、遮断状態では、ベース領域と第2主電極領域間には
定格電圧以下の所定の高電圧が印加され、ベース領域と
半導体領域との接合において空乏層が伸長する。この状
態で、本発明の第1の特徴においては、ゲート絶縁膜の
底部のコーナー部は、ベース領域で覆われており、界面
ポテンシャルは、ベース領域の電圧値に保たれる。この
ため、ゲート絶縁膜の底部のコーナー部への電界集中を
緩和することが可能である。従って、本発明の第1の特
徴に係る半導体装置の遮断状態で第1及び第2主電極領
域間に定格電圧以上の異常な高電圧やサージ電圧が印加
された場合においても、ゲート絶縁膜の底部コーナー部
は破壊されにくくなる。
When the semiconductor device (device) according to the first aspect of the present invention is in a cutoff state, a high voltage is applied between the first and second main electrode regions. In order to prevent the base region from being in a floating state, the first main electrode region and the base region are usually used in a short-circuit state. For this reason, in the cutoff state, a predetermined high voltage equal to or lower than the rated voltage is applied between the base region and the second main electrode region, and the depletion layer extends at the junction between the base region and the semiconductor region. In this state, in the first aspect of the present invention, the bottom corner of the gate insulating film is covered with the base region, and the interface potential is maintained at the voltage value of the base region. For this reason, it is possible to reduce the concentration of the electric field on the corner at the bottom of the gate insulating film. Therefore, even when an abnormal high voltage or a surge voltage equal to or higher than the rated voltage is applied between the first and second main electrode regions in the cut-off state of the semiconductor device according to the first feature of the present invention, The bottom corner is less likely to break.

【0023】好ましくは、本発明の第1の特徴におい
て、第2主電極領域は、実質的に平坦な主面を有した主
領域と、この主領域から溝部の底部へ向う凸形状の部分
領域とから構成するようにすればよい。この凸形状の部
分領域は、溝部の底部に接していても良く、溝部の底部
とは離間していても良い。このように、凸形状の部分領
域を構成しておけば、本発明の第1の特徴に係る半導体
装置の導通状態において、主電流を構成するキャリアが
第1主電極領域側から第2主電極領域側へ移動する際、
このキャリアはベース領域の端部から半導体領域を介し
て、若しくは直接低抵抗の凸形状の部分領域に流れ込
み、さらに第2主電極領域の主領域を介して外部回路に
流れることが可能となる。すなわち、主電流を構成する
キャリアの通路を広角にすることが出来、オン抵抗が飛
躍的に低減する。
Preferably, in the first aspect of the present invention, the second main electrode region includes a main region having a substantially flat main surface, and a convex partial region extending from the main region to the bottom of the groove. What is necessary is just to comprise from. This convex-shaped partial region may be in contact with the bottom of the groove, or may be separated from the bottom of the groove. As described above, when the convex partial region is configured, in the conductive state of the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the carriers that constitute the main current flow from the first main electrode region side to the second main electrode. When moving to the area side,
The carriers can flow from the end of the base region through the semiconductor region or directly into the low-resistance convex partial region, and can flow into the external circuit through the main region of the second main electrode region. That is, the path of the carrier constituting the main current can be widened, and the on-resistance is dramatically reduced.

【0024】さらに本発明の第1の特徴において、半導
体領域の表面から、第2主電極領域に達する、第2主電
極領域と同導電型の引き出し領域を更に有するようにす
れば、第1及び第2主電極領域に対する金属電極を同一
表面から取り出すことが可能となり、IPDや論理集積
回路等の集積化に適した横型構造の半導体装置となる。
一方、第2主電極領域に対する金属電極を裏側から取り
出し、第1及び第2主電極領域に対する金属電極を異な
る主面上からそれぞれ取り出した縦型構造の半導体装置
とすることも可能である。たとえば大電流用の個別デバ
イス(ディスクリートデバイス)には、縦型構造は有利
な構造である。
Further, according to the first feature of the present invention, if the semiconductor device further includes a lead-out region of the same conductivity type as the second main electrode region reaching the second main electrode region from the surface of the semiconductor region, The metal electrode for the second main electrode region can be taken out from the same surface, and a semiconductor device having a horizontal structure suitable for integration of an IPD, a logic integrated circuit, or the like can be obtained.
On the other hand, it is also possible to obtain a vertical structure semiconductor device in which the metal electrode for the second main electrode region is taken out from the back side, and the metal electrodes for the first and second main electrode regions are taken out from different main surfaces. For example, for an individual device (discrete device) for a large current, the vertical structure is an advantageous structure.

【0025】なお、本発明の第1の特徴において、第2
主電極領域を第1主電極領域と同一の第1導電型とすれ
ばMOSFETやMOSSIT等のユニポーラ型デバイ
スとなり、第2主電極領域を第1主電極領域と反対の第
2導電型とすればIGBT、エミッタ・スイッチド・サ
イリスタ(EST)やMOS制御サイリスタ(MCT)
等のバイポーラ型デバイスができることは勿論である。
これらのユニポーラ型デバイス及びバイポーラ型デバイ
スのいずれにおいても、U溝に形成されたゲート絶縁膜
底部コーナー部はベース領域に保護されているため、サ
ージ等が印加された場合の高破壊耐量を実現できること
に加え、低オン抵抗化、低オン電圧化を可能になる。
In the first feature of the present invention, the second feature
If the main electrode region is of the same first conductivity type as the first main electrode region, a unipolar device such as MOSFET or MOSSIT is obtained. If the second main electrode region is of the second conductivity type opposite to the first main electrode region, IGBTs, emitter switched thyristors (EST) and MOS controlled thyristors (MCT)
Of course, such a bipolar device can be produced.
In each of these unipolar devices and bipolar devices, since the bottom corner of the gate insulating film formed in the U-groove is protected by the base region, it is possible to realize a high breakdown strength when a surge or the like is applied. In addition, low on-resistance and low on-voltage can be achieved.

【0026】本発明の第2の特徴は、第1導電型の半導
体領域と、この半導体領域の内部に配置された第2導電
型のベース領域と、ベース領域内の最深部よりも浅く形
成された溝部と、ベース領域の表面に配置された第1導
電型の第1主電極領域と、ベース領域の下部に配置され
た第2主電極領域と、溝部の側壁に形成された、半導体
領域及びベース領域よりも禁制帯幅の広い薄膜半導体層
と、溝部の内部に埋め込まれた制御電極とから少なくと
も構成されたことを特徴とする半導体装置であることで
ある。たとえば、半導体領域及びベース領域を砒化ガリ
ウム(GaAs)とし、このGaAsよりも禁制帯幅の
広いAlGaAsを薄膜半導体層としてゲート構造形成
し、HEMTやHEMT類似のヘテロ接合半導体装置を
構成することが可能である。
According to a second feature of the present invention, a semiconductor region of the first conductivity type, a base region of the second conductivity type disposed inside the semiconductor region, and shallower than the deepest portion in the base region. A groove, a first main electrode region of a first conductivity type disposed on the surface of the base region, a second main electrode region disposed below the base region, and a semiconductor region formed on a side wall of the groove. A semiconductor device is characterized by comprising at least a thin-film semiconductor layer having a wider bandgap than a base region and a control electrode embedded in a trench. For example, a semiconductor structure and a base region are made of gallium arsenide (GaAs), and a gate structure is formed as a thin film semiconductor layer of AlGaAs having a bandgap wider than the GaAs, whereby a HEMT or a HEMT-like heterojunction semiconductor device can be formed. It is.

【0027】第1の特徴における半導体装置と同様に、
かかるHEMTやHEMT類似のヘテロ接合ゲート構造
を有する半導体装置においても、サージ電圧等の高電圧
による半導体装置の破壊を有効に防止できる。即ち、遮
断状態のベース領域と第2主電極領域間には高電圧が印
加され、ベース領域と半導体領域との接合において空乏
層が伸長した状態において、禁制帯幅の広い薄膜半導体
層の底部のコーナー部は、ベース領域で覆われているの
で、界面ポテンシャルは、ベース領域の電圧値に保たれ
る。このため、禁制帯幅の広い薄膜半導体層の底部のコ
ーナー部への電界集中を緩和することが可能である。本
発明の第2の特徴において、トレンチの中に半導体領域
と同一材料の薄膜半導体層(チャネル層)を形成し、更
にこの薄膜半導体層の上に禁制帯幅の広い薄膜半導体層
を堆積して、ヘテロ接合界面に2次元電子雲を形成する
ようにしても良い。
Like the semiconductor device according to the first feature,
Even in a semiconductor device having such a HEMT or a HEMT-like heterojunction gate structure, destruction of the semiconductor device due to a high voltage such as a surge voltage can be effectively prevented. That is, when a high voltage is applied between the base region and the second main electrode region in the cutoff state and the depletion layer extends at the junction between the base region and the semiconductor region, the bottom of the thin film semiconductor layer having a wide bandgap is formed. Since the corner is covered with the base region, the interface potential is maintained at the voltage value of the base region. For this reason, it is possible to alleviate the electric field concentration on the corner at the bottom of the thin-film semiconductor layer having a wide forbidden band. According to a second feature of the present invention, a thin film semiconductor layer (channel layer) of the same material as a semiconductor region is formed in a trench, and a thin film semiconductor layer having a wide band gap is deposited on the thin film semiconductor layer. Alternatively, a two-dimensional electron cloud may be formed at the heterojunction interface.

【0028】本発明の第3の特徴は、第1導電型の半導
体領域を形成する工程と、この半導体領域の内部に第2
導電型のベース領域を形成する工程と、ベース領域の表
面に第1導電型の第1主電極領域を形成する工程と、ベ
ース領域内の最深部よりも浅く溝部を形成する工程と、
溝部の側壁にゲート絶縁膜を形成する工程と、溝部の内
部に制御電極を埋め込む工程とから少なくとも構成さ
れ、半導体領域は第2主電極領域の上部に形成される半
導体装置の製造方法であることである。
A third feature of the present invention resides in a step of forming a semiconductor region of the first conductivity type and a step of forming a second region inside the semiconductor region.
Forming a conductive type base region; forming a first conductive type first main electrode region on the surface of the base region; forming a groove portion shallower than the deepest portion in the base region;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising at least a step of forming a gate insulating film on a sidewall of a groove and a step of burying a control electrode inside the groove, wherein the semiconductor region is formed above the second main electrode region. It is.

【0029】本発明の第3の特徴に係る半導体装置の製
造方法は、基本的には従来の絶縁ゲート型半導体装置の
製造方法と類似であり、工程数の増大はない。そして、
従来の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法と同様な工程
において、溝部(トレンチ)のエッチング時のエッチン
グ深さを、ベース領域内の最深部よりも若干浅くするこ
とで、ゲート絶縁膜の底部コーナー部がベース領域に覆
われた構造が、簡単に実現できる。従って、製造コスト
の増大を低く抑えながら、破壊耐量が高く、信頼性の高
い半導体装置が提供できる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention is basically similar to the method of manufacturing a conventional insulated gate semiconductor device, and does not increase the number of steps. And
In the same process as the conventional method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, the etching depth of the trench (trench) is made slightly shallower than the deepest portion in the base region, so that the bottom corner portion of the gate insulating film is formed. Is easily covered with the base region. Therefore, it is possible to provide a highly reliable semiconductor device having a high breakdown strength while suppressing an increase in manufacturing cost.

【0030】さらに、本発明の第3の特徴に係る半導体
装置の製造方法において、第2主電極領域は実質的に平
坦な主面を有した主領域を有し、この主領域の導電型を
決定する不純物の拡散係数よりも大きな拡散係数を有す
る他の不純物を主領域に選択的に導入し部分領域を形成
する工程をさらに有するようにすることが好ましい。拡
散係数の大きな不純物を選択的に導入して部分領域を形
成しておけば、その後の熱処理工程により、制御電極が
構成される溝部の底部へ向い、主領域の上に、上に凸形
状の部分領域(部分埋め込み領域)が形成される。この
ため、主電流を構成するキャリアが第1主電極領域側か
ら第2主電極領域側へ移動する際、このキャリアはベー
ス領域の端部から半導体領域を介して、若しくは直接低
抵抗の凸形状の部分領域に流れ込み、さらに第2主電極
領域の主領域を介して外部回路に流れるような構造が簡
単に製造できる。この結果、主電流を構成するキャリア
の通路を広角にしたオン抵抗が低い半導体装置が簡単に
製造できる。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, the second main electrode region has a main region having a substantially flat main surface, and the conductivity type of the main region is changed. It is preferable to further include a step of selectively introducing another impurity having a diffusion coefficient larger than the diffusion coefficient of the impurity to be determined into the main region to form a partial region. If a partial region is formed by selectively introducing an impurity having a large diffusion coefficient, a subsequent heat treatment step is performed toward the bottom of the groove where the control electrode is formed, and a convex shape is formed on the main region. A partial region (partially buried region) is formed. Therefore, when the carrier constituting the main current moves from the side of the first main electrode region to the side of the second main electrode region, the carrier is formed from the end of the base region via the semiconductor region or directly into a low-resistance convex shape. A structure that flows into the partial region and flows into the external circuit through the main region of the second main electrode region can be easily manufactured. As a result, it is possible to easily manufacture a semiconductor device having a wide on-path of the carrier constituting the main current and low on-resistance.

【0031】例えば、主領域及び部分領域からなる第2
主電極領域の上方領域は、比較的低不純物密度の半導体
領域とし、第2主電極領域の下方領域は比較的高不純物
密度の半導体基板としておけば、その後の熱処理工程に
伴う熱拡散により、より拡散しやすい方向、つまり比較
的低不純物密度の半導体領域側へ不純物は拡散していく
ため、不純物の上方拡散を生じさせることが可能であ
る。第2主電極領域の下方領域を比較的低不純物密度の
半導体基板としておけば、下方にも凸形状となる。部分
領域の不純物を上方拡散させることで、ゲート絶縁膜の
底部コーナー部がベース領域に覆われ、且つゲート絶縁
膜の底部中央部が高不純物密度の部分領域に接する構造
を容易に得ることが可能となる。熱処理条件を選ぶこと
により、ゲート絶縁膜の底部中央部に高不純物密度の部
分領域が接しない構造も可能で、絶縁膜の底部中央部と
高不純物密度の部分領域との間に、低不純物密度の半導
体領域を挟むことにより高耐圧化を可能とする。たとえ
ば、第2主電極領域の主領域の導電型を決定する不純物
をn型とすれば、リン(P)とアンチモン(Sb)の組
み合わせが採用可能である。熱拡散温度1200℃程度
での拡散係数は、リン(P)が約5×10-12 cm2
-1 、アンチモン(Sb)は約5×10-13cm2・s
-1 と約1桁違う。よって、同時に熱処理を行った場
合、リン(P)の方がより深く拡散し、リン(P)のみ
が、凸形状に伸延した不純物プロファイルが実現でき
る。一方、第2主電極領域の導電型を決定する不純物を
p型とすれば、アルミニウウム(Al)とボロン(B)
の組み合わせ等が採用可能である。
For example, a second region including a main region and a partial region
If the upper region of the main electrode region is a semiconductor region with a relatively low impurity density and the lower region of the second main electrode region is a semiconductor substrate with a relatively high impurity density, heat diffusion accompanying a subsequent heat treatment step allows for more diffusion. Since the impurities are diffused in a direction in which the impurities are easily diffused, that is, toward the semiconductor region having a relatively low impurity density, it is possible to cause upward diffusion of the impurities. If a region below the second main electrode region is a semiconductor substrate having a relatively low impurity density, the region also has a convex shape below. By diffusing impurities in the partial region upward, it is possible to easily obtain a structure in which the bottom corner of the gate insulating film is covered with the base region and the central bottom portion of the gate insulating film is in contact with the high impurity density partial region. Becomes By selecting the heat treatment conditions, a structure in which the high impurity density partial region is not in contact with the bottom central portion of the gate insulating film is also possible, and the low impurity density region is provided between the insulating film bottom central portion and the high impurity density partial region. A high withstand voltage can be achieved by sandwiching the semiconductor region. For example, if the impurity that determines the conductivity type of the main region of the second main electrode region is n-type, a combination of phosphorus (P) and antimony (Sb) can be adopted. The diffusion coefficient at a thermal diffusion temperature of about 1200 ° C. is about 5 × 10 −12 cm 2.
s -1 , antimony (Sb) is about 5 × 10 -13 cm 2 · s
-1 different from -1 digit. Therefore, when heat treatment is performed at the same time, phosphorus (P) diffuses deeper, and only phosphorus (P) can realize an impurity profile extending in a convex shape. On the other hand, if the impurity that determines the conductivity type of the second main electrode region is p-type, aluminum (Al) and boron (B)
Can be adopted.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、ゲート絶縁膜が構成さ
れるU溝(トレンチ)の底部コーナー部に集中する電界
を緩和し、サージ等に対する破壊耐量を向上させた絶縁
ゲート型半導体装置を提供することができる。
According to the present invention, there is provided an insulated gate semiconductor device in which an electric field concentrated on the bottom corner of a U-groove (trench) in which a gate insulating film is formed is alleviated, and a breakdown strength against a surge or the like is improved. Can be provided.

【0033】本発明によれば、高破壊耐量で、且つ導通
損失が少ない高効率絶縁ゲート型半導体装置を提供する
ことができる。
According to the present invention, it is possible to provide a high-efficiency insulated gate semiconductor device having a high breakdown strength and a small conduction loss.

【0034】本発明によれば、広禁制帯幅薄膜半導体層
が構成されるU溝(トレンチ)の底部コーナー部に集中
する電界を緩和し、サージ等に対する破壊耐量を向上さ
せたヘテロ接合ゲートを有した半導体装置を提供するこ
とができる。
According to the present invention, there is provided a heterojunction gate in which the electric field concentrated on the bottom corner of the U-groove (trench) in which the wide bandgap thin film semiconductor layer is formed is relaxed, and the breakdown resistance against a surge or the like is improved. A semiconductor device having the same.

【0035】本発明によれば、U溝の底部コーナー部に
集中する電界を緩和し、サージ等に対する破壊耐量を向
上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供する
ことができる。
According to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of alleviating an electric field concentrated on the bottom corner of a U-shaped groove and improving the breakdown strength against a surge or the like.

【0036】本発明によれば、高破壊耐量化と導通抵抗
の低減化が同時に可能な半導体装置の製造方法を提供す
ることができる。
According to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of simultaneously increasing the breakdown resistance and reducing the conduction resistance.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の第1乃
至第4の実施の形態を説明する。以下の図面の記載にお
いて、図面は模式的なものであり、厚みや平面構造にお
ける寸法、および各寸法の関係や比率は、現実のものと
は異なることを留意すべきである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The first to fourth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, it should be noted that the drawings are schematic, and dimensions in the thickness and planar structure, and relationships and ratios of the dimensions are different from actual ones.

【0038】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態に係わる半導体装置としての横型UMO
SFETの断面構造図で、図2は、このU型ゲート電極
7の周辺部の拡大図である。ここで、図1は、図3に示
した平面図のA-A方向に沿った断面図で、図2は図3
に示した平面図におけるB-B方向に沿った断面の一部
を示す図でもある。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a horizontal UMO as a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the periphery of the U-shaped gate electrode 7. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view along the AA direction of the plan view shown in FIG. 3, and FIG.
3 is a diagram showing a part of a cross section along the BB direction in the plan view shown in FIG.

【0039】図1に示すように、本発明の第1の実施の
形態に係わる横型UMOSFETは、第1導電型(n
型)の半導体領域3と、この半導体領域3の内部に配置
された第2導電型(p型)のベース領域(pベース領
域)4と、このpベース領域4内の最深部よりも浅く形
成された溝部と、pベース領域4の表面に配置された第
1導電型(n型)の第1主電極領域5と、pベース領域
4の下部に配置された第2主電極領域(n+ドレイン領
域)2と、溝部の側壁に形成されたゲート絶縁膜6と、
溝部の内部に埋め込まれた制御電極7とを少なくとも有
している。具体的には、p型の半導体基板(p基板1)
上にp型のエピタキシャル層(pエピタキシャル層3
0)が形成され、このpエピタキシャル層30内部に半
導体領域3がn型のウェル領域(nウェル領域)3とし
て形成されている。そして、このnウェル領域3内にp
ベース領域4が構成されている。pベース領域4内のn
型の第1主電極領域(n+ソース領域)5には第1主電
極(ソース電極)9がオーミック接続されている。この
ソース電極9は、n+ソース領域5とpベース領域4を
短絡して配置されている。
As shown in FIG. 1, the lateral UMOSFET according to the first embodiment of the present invention has a first conductivity type (n
Semiconductor region 3, a second conductivity type (p-type) base region (p base region) 4 disposed inside the semiconductor region 3, and formed shallower than the deepest portion in the p base region 4. Groove, the first main electrode region 5 of the first conductivity type (n-type) disposed on the surface of the p base region 4, and the second main electrode region (n +) disposed below the p base region 4. A drain region 2, a gate insulating film 6 formed on the side wall of the trench,
And at least a control electrode 7 embedded in the groove. Specifically, a p-type semiconductor substrate (p substrate 1)
On top of the p-type epitaxial layer (p epitaxial layer 3
0) is formed, and the semiconductor region 3 is formed as an n-type well region (n-well region) 3 inside the p epitaxial layer 30. Then, in this n-well region 3, p
A base region 4 is configured. n in p base region 4
A first main electrode (source electrode) 9 is ohmic-connected to the first main electrode region (n + source region) 5 of the mold. This source electrode 9 is arranged such that n + source region 5 and p base region 4 are short-circuited.

【0040】さらに、図1に示すように、本発明の第1
の実施の形態に係わる横型UMOSFETは、半導体領
域3の表面から、第2主電極領域2に達する、第2主電
極領域2と同導電型(n型)の引き出し領域(シンカ
ー)8を更に有する。この第2主電極引き出し領域(n
+ドレイン引き出し領域)8により、半導体領域(nウ
ェル領域)3の表面に配置された第2主電極(ドレイン
電極)10と、nウェル領域3底部に配置されたn型の
高不純物密度領域(埋め込み層)である第2主電極領域
2とが電気的に接続されている。こうして、このUMO
SFETは、ドレイン電極10及びソース電極9とが同
一の主表面上に配置された、いわゆる「横型UMOSF
ET(ラテラルUMOS)」の構造を呈している。そし
て、同一の主表面において、第2層層間絶縁膜12を介
し第2層ドレイン電極10およびソース電極9が電気的
に分離され、上下に重なって配置された2層配線構造を
なしている。
Further, as shown in FIG.
The lateral UMOSFET according to the embodiment further has a lead-out region (sinker) 8 of the same conductivity type (n-type) as the second main electrode region 2 reaching the second main electrode region 2 from the surface of the semiconductor region 3. . This second main electrode lead-out region (n
+ Drain extraction region) 8, a second main electrode (drain electrode) 10 arranged on the surface of the semiconductor region (n-well region) 3 and an n-type high impurity density region ( The second main electrode region 2, which is a buried layer, is electrically connected. Thus, this UMO
The SFET has a so-called “horizontal UMOST” in which a drain electrode 10 and a source electrode 9 are arranged on the same main surface.
ET (lateral UMOS) ". Then, on the same main surface, the second-layer drain electrode 10 and the source electrode 9 are electrically separated via the second-layer interlayer insulating film 12 to form a two-layer wiring structure in which the two layers are arranged one above the other.

【0041】図2の拡大図に示すように、本発明の第1
の実施の形態に係わる横型UMOSFETは、溝型断面
構造を有し、溝部の深さがpベース領域4の最深部の拡
散深さよりも浅く、ゲート絶縁膜6の底部コーナー部は
pベース領域4に覆われている。「pベース領域4の最
深部」ということは、pベース領域4の深さが一様では
ないことを意味するのであり、図2に示すように、他の
部分即ち、溝部の中央部に位置するpベース領域は浅い
ので、ゲート絶縁膜6の底部の中央部はnウェル領域3
に接した構造となる。即ち、本発明の第1の実施の形態
に係わる横型UMOSFETは、断面上複数のpベース
領域4から構成され、それぞれpベース領域4は下に凸
の曲面形状の底部を有する。つまり、隣接するpベース
領域4が互いに接する界面近傍のpベース領域の底面は
浅くなり、この部分が丁度、ゲート絶縁膜6の底部の中
央部に位置するように設計される。溝部の内部に埋め込
まれた制御電極(U型ゲート電極)7は、例えば、n型
の不純物を添加した多結晶シリコン(n+ドープドポリ
シリコン)膜で構成すればよい。n+ドープドポリシリ
コンの代わりに、タングステン(W)、チタン(T
i)、モリブデン(Mo)等の高融点金属を用いて、U
型ゲート電極7を構成すれば、ゲート抵抗が低減される
ので、高速動作や大面積における均一な動作が可能とな
る。さらに、高融点金属のシリサイド(WSi2,Ti
Si2,MoSi2)やこれらのシリサイドを用いたポリ
サイドを使用することも可能である。
As shown in the enlarged view of FIG.
The lateral UMOSFET according to the embodiment has a groove-shaped cross-sectional structure, the depth of the groove is smaller than the diffusion depth of the deepest part of the p base region 4, and the bottom corner of the gate insulating film 6 is formed in the p base region 4. Covered in. "The deepest part of the p base region 4" means that the depth of the p base region 4 is not uniform, and as shown in FIG. Since the p base region to be formed is shallow, the center of the bottom of the gate insulating film 6 is
The structure is in contact with. That is, the lateral UMOSFET according to the first embodiment of the present invention is composed of a plurality of p base regions 4 in cross section, and each of the p base regions 4 has a downwardly convex curved bottom. That is, the bottom surface of the p base region near the interface where the adjacent p base regions 4 are in contact with each other is designed to be shallow, and this portion is designed to be located exactly at the center of the bottom of the gate insulating film 6. The control electrode (U-type gate electrode) 7 embedded in the groove may be made of, for example, a polycrystalline silicon (n + doped polysilicon) film doped with an n-type impurity. Instead of n + doped polysilicon, tungsten (W), titanium (T
i), using a high melting point metal such as molybdenum (Mo)
When the gate electrode 7 is formed, the gate resistance is reduced, so that high-speed operation and uniform operation in a large area can be performed. Further, a refractory metal silicide (WSi 2 , Ti
It is also possible to use Si 2 , MoSi 2 ) or polycide using these silicides.

【0042】図3に示すように、n+ソース領域5の平
面形状は、ドーナツ形状をしており、ドーナツの中心部
は、pベース領域4となっている。このn+ソース領域
5の平面形状は、円形のドーナツ形状、矩形のドーナツ
形状あるいは多角形のドーナツ形状等の種々の幾何学的
形状が採用可能である。ドーナツ形状の外側は、U型ゲ
ート電極7により囲まれており、格子状にU型ゲート電
極7が形成されている。本発明においては、U型ゲート
電極7により囲まれたn+ソース領域5の配置された領
域を「ソースセル」と呼ぶ。このソースセル16は、正
方形メッシュ状に所定のピッチで周期的に配置されてい
る。1個のドレインセル15は、4個(2×2配列)の
ソースセル16とそれらの間隔部分が構成する面積が占
める領域に対応する大きな面積で構成されている。即
ち、ソースセル16の配列からなるマトリクスパターン
の、周期的に選ばれた特定の2×2配列部分に、1個の
ドレインセル15のパターンがそれぞれ配置されてい
る。従って、U型ゲート電極7により囲まれたn+ドレ
イン引き出し領域8の配置された領域が「ドレインセ
ル」となり、ドレインセルもマトリクス状に規則正しく
複数個配列される。
As shown in FIG. 3, the plan shape of the n + source region 5 is a donut shape, and the center of the donut is the p base region 4. Various geometric shapes such as a circular donut shape, a rectangular donut shape, or a polygonal donut shape can be adopted as the planar shape of the n + source region 5. The outside of the donut shape is surrounded by the U-shaped gate electrode 7, and the U-shaped gate electrode 7 is formed in a lattice shape. In the present invention, a region where the n + source region 5 is surrounded by the U-type gate electrode 7 is called a “source cell”. The source cells 16 are periodically arranged in a square mesh at a predetermined pitch. One drain cell 15 has a large area corresponding to the area occupied by the area occupied by the four (2 × 2 arrangement) source cells 16 and their spacing. That is, the pattern of one drain cell 15 is arranged in a specific 2 × 2 array portion periodically selected in the matrix pattern composed of the array of source cells 16. Therefore, the region where the n + drain extraction region 8 is surrounded by the U-shaped gate electrode 7 is a “drain cell”, and a plurality of drain cells are regularly arranged in a matrix.

【0043】この結果、図3に示すように、1個のドレ
インセル15の周りを1列のソースセル16が取り巻い
た配置となる。そして、2個のドレインセル15間には
2列のソースセル16が配置される。このパターン配置
を基本パターンとし、定格電流に応じた数だけ、周期的
に複数のソースセル16とドレインセル15が配置され
る。また、上記の矩形セルの配列された平面構成以外に
も、他の平面配列が可能である。例えば、ストライプ状
やインターディジタル(交差指)状のセルパターンと
し、これらを複数個配置した平面パターン等でも構わな
い。
As a result, as shown in FIG. 3, one row of source cells 16 is arranged around one drain cell 15. Two rows of source cells 16 are arranged between the two drain cells 15. With this pattern arrangement as a basic pattern, a plurality of source cells 16 and drain cells 15 are periodically arranged by the number corresponding to the rated current. In addition to the above-described planar configuration in which the rectangular cells are arranged, other planar arrangements are possible. For example, a striped or interdigital (interdigital) cell pattern may be used, and a planar pattern in which a plurality of these are arranged may be used.

【0044】図3に示すように、pベース領域4は、ソ
ースセル16毎に、ソースセル16のパターンと同様な
ピッチでパターンニングされた複数の領域となってい
る。最外周部に位置するpベース領域4は連続した領域
として構成されている。そして、これより内側に位置す
るソースセル16に対応した、それぞれのpベース領域
4の外周部はU型ゲート電極7の中央部近傍にまで延び
ている。nウェル領域3の拡散領域の最外周部は、pベ
ース領域4の最外周部を取り囲む様なパターン形状とな
っている。図3において、U型ゲート電極7が構成する
格子状パターンの角部、あるいはドレイン開口部および
ソース開口部の矩形パターンの角部は丸めてもよい。こ
の角部の丸めにより、半導体基板表面における電界集中
を緩和することが可能となる。
As shown in FIG. 3, the p base region 4 is a plurality of regions patterned for each source cell 16 at the same pitch as the pattern of the source cells 16. The p base region 4 located at the outermost periphery is configured as a continuous region. The outer peripheral portion of each p base region 4 corresponding to the source cell 16 located on the inner side extends to the vicinity of the center of the U-shaped gate electrode 7. The outermost peripheral portion of the diffusion region of n well region 3 has a pattern shape surrounding the outermost peripheral portion of p base region 4. In FIG. 3, the corners of the lattice pattern formed by the U-shaped gate electrode 7 or the corners of the rectangular pattern of the drain opening and the source opening may be rounded. The rounding of the corner makes it possible to reduce the electric field concentration on the surface of the semiconductor substrate.

【0045】図1乃至図3に示す本発明の第1の実施の
形態に係わる横型UMOSFETにおいて、n+ソース
領域5に対し、U型ゲート電極7に正の電圧を印加する
と、U型ゲート電極7に接するpベース領域4の表面が
n型に反転する。この結果、U型ゲート絶縁膜6近傍に
チャネルが溝部側面に沿って、縦方向に形成される。n
+ソース領域5とn+ドレイン引き出し領域8との間に順
バイアスとなる電圧、すなわちn+ドレイン引き出し領
域8側の電位をn+ソース領域5よりも高くする電圧を
印加すると、電子はn+ソース領域5からチャネルを縦
に経由し、pベース領域4の下部端面から半導体領域
(nウェル領域)3に注入される。
In the lateral UMOSFET according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 3, when a positive voltage is applied to the U-type gate electrode 7 with respect to the n + source region 5, the U-type gate electrode The surface of p base region 4 in contact with 7 is inverted to n-type. As a result, a channel is formed in the vertical direction near the U-type gate insulating film 6 along the side surface of the groove. n
When a forward bias voltage is applied between the + source region 5 and the n + drain extraction region 8, that is, a voltage that makes the potential on the n + drain extraction region 8 side higher than the n + source region 5, the electrons become n + The source region 5 is vertically injected into the semiconductor region (n-well region) 3 from the lower end face of the p base region 4 through the channel.

【0046】この場合、 (a)1個のドレインセル15の周りを取り囲む1列
(12個)のソースセル16の領域、即ち、ソースセル
16とドレインセル15とが対向した領域においては、
注入された電子はnウェル領域3を横方向(基板に水平
方向)に経由し、n+ドレイン引き出し領域8へ導かれ
る。この場合、第2主電極領域(n+埋め込み層)2を
経由する電流成分は少ない。 (b)一方、2個のドレインセル15間に2列のソース
セル16が配置された配置となっているが、この2列の
ソースセル16に挟まれた領域、即ち、ソースセル16
のドレインセル15に対向しない側では、注入された電
子はnウェル領域3を縦(基板に垂直方向)に経由し、
第2主電極領域(n+埋め込み層)2に到達する。そし
て、さらにn+埋め込み層2を横方向に経由し、n+ドレ
イン引き出し領域8において、縦方向に電子が昇る。い
ずれの場合でも、nウェル領域3は電子にとってドリフ
ト層として機能する。
In this case, (a) in a region of one row (12) of source cells 16 surrounding one drain cell 15, that is, in a region where the source cell 16 and the drain cell 15 face each other,
The injected electrons pass through the n-well region 3 in the lateral direction (horizontal direction to the substrate) and are guided to the n + drain extraction region 8. In this case, the current component passing through the second main electrode region (n + buried layer) 2 is small. (B) On the other hand, two rows of source cells 16 are arranged between two drain cells 15, and a region sandwiched between the two rows of source cells 16, that is, the source cells 16 are arranged.
On the side not facing the drain cell 15, the injected electrons pass vertically through the n-well region 3 (perpendicular to the substrate).
The second main electrode region (n + buried layer) 2 is reached. Then, the electrons further pass through the n + buried layer 2 in the horizontal direction and rise in the vertical direction in the n + drain extraction region 8. In any case, n-well region 3 functions as a drift layer for electrons.

【0047】n+ソース領域5に対し、U型ゲート電極
7に負又はゼロの電圧を印加したデバイス遮断状態で
は、ソース・ドレイン間に高電圧が印加された状態であ
り、pベース領域4とnウェル領域3との接合部分には
空乏層が伸長している。しかし、本発明の第1の実施の
形態に係わる横型UMOSFETにおいては、U型ゲー
ト絶縁膜6の底部コーナー部における界面ポテンシャル
は、pベース領域4の電圧値に保たれている。従って、
定格値を超える異常な高電圧やサージ電圧が印加された
場合であっても、U型ゲート絶縁膜6の底部コーナー部
への電界集中を緩和することが可能であり、横型UMO
SFETの破壊を防止できる。
In a device cut-off state in which a negative or zero voltage is applied to the U-type gate electrode 7 with respect to the n + source region 5, a high voltage is applied between the source and the drain. A depletion layer extends at the junction with the n-well region 3. However, in the lateral UMOSFET according to the first embodiment of the present invention, the interface potential at the bottom corner of the U-type gate insulating film 6 is kept at the voltage value of the p base region 4. Therefore,
Even when an abnormal high voltage or a surge voltage exceeding the rated value is applied, the electric field concentration on the bottom corner of the U-type gate insulating film 6 can be reduced, and the horizontal UMO
Destruction of the SFET can be prevented.

【0048】なお、本発明の第1の実施の形態に係わる
横型UMOSFETにおいて、ソースコンタクト部をU
溝構造とし、オーミック接触をU溝側面でとるような変
形を加えても良い。このような構造を採用することで、
コンタクト部の投影面積をさらに、縮小することがで
き、セル寸法を縮小できるので、単位面積当たりのオン
抵抗を更に低減できる。
In the lateral UMOSFET according to the first embodiment of the present invention, the source contact portion
The groove structure may be used, and the ohmic contact may be made on the U groove side surface. By adopting such a structure,
Since the projected area of the contact portion can be further reduced, and the cell size can be reduced, the on-resistance per unit area can be further reduced.

【0049】次に図4乃至図7を用い、図1乃至図3に
示した本発明の第1の実施の形態に係わる横型UMOS
FETの製造方法を説明する。
Next, referring to FIGS. 4 to 7, the horizontal UMOS according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 3 will be described.
A method for manufacturing an FET will be described.

【0050】(イ)不純物密度1×1014cm-3乃至2×
1016cm-3程度のp基板1を準備する。熱酸化により、
p基板1上に図4(a)に示すように、厚さ350nm
乃至1μmの第1酸化膜41を形成する。そして、フォ
トリソグラフィー技術を用いて、第1酸化膜中に拡散窓
を開口し、この拡散窓からn型不純物を選択的に導入す
る。例えば、n型不純物としてアンチモンイオン(Sb
+)を、加速エネルギーが約50乃至150KeV、ド
ーズ量が約3×1015乃至3×1016cm-2の条件でイオ
ン注入を行い、基板温度約1100℃乃至1200℃
で、所定時間熱拡散を行い、図4(a)に示すような第
2主電極領域としてのn+拡散層(n+埋め込み層)17
を形成する。Sbの拡散係数は小さく、固容度が小さい
ため、埋め込み領域を形成する際に用いられるが、Sb
の代わりに砒素(As)を用いてn+埋め込み層17を
形成しても良い。その後、第1酸化膜41を除去し、p
基板1上に図4(b)に示すように、気相エピタキシャ
ル成長により、厚さ数μm乃至10数μmのpエピタキ
シャル層30を成長させる。この時、気相エピタキシャ
ル成長は、ソースガスにモノシラン(SiH4)、ジク
ロロシラン(SiH2Cl2)、トリクロロシラン(Si
HCl3)、4塩化珪素(SiCl4)のいずれかを、キ
ャリアガスとして水素(H2)等を用いて、基板温度1
050℃乃至1250℃で成長させればよい。p型の半
導体領域を形成するため、微量のジボラン(B26)を
含むガス等のドーパントガスを所定量マスフローコント
ローラ等で制御して成長中に添加すればよい。あるいは
微量のボロン(B)をドーパントとして含んだトリクロ
ロシラン(SiHCl3)、4塩化珪素(SiCl4)等
の液体ソースを用いて成長しても良い。
(A) Impurity density 1 × 10 14 cm -3 to 2 ×
A p substrate 1 of about 10 16 cm −3 is prepared. By thermal oxidation
As shown in FIG. 4A, a thickness of 350 nm
A first oxide film 41 of about 1 μm is formed. Then, using a photolithography technique, a diffusion window is opened in the first oxide film, and an n-type impurity is selectively introduced from the diffusion window. For example, antimony ions (Sb
+ ) Is ion-implanted under the conditions of an acceleration energy of about 50 to 150 KeV and a dose of about 3 × 10 15 to 3 × 10 16 cm −2 , and a substrate temperature of about 1100 ° C. to 1200 ° C.
Then, thermal diffusion is performed for a predetermined time, and an n + diffusion layer (n + buried layer) 17 as a second main electrode region as shown in FIG.
To form Since the diffusion coefficient of Sb is small and the solid capacity is small, it is used when forming an embedded region.
Alternatively, n + buried layer 17 may be formed using arsenic (As). After that, the first oxide film 41 is removed, and p
As shown in FIG. 4B, a p-type epitaxial layer 30 having a thickness of several μm to ten and several μm is grown on the substrate 1 by vapor phase epitaxial growth. At this time, in the vapor phase epitaxial growth, monosilane (SiH 4 ), dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), and trichlorosilane (Si
HCl 3 ) or silicon tetrachloride (SiCl 4 ) at a substrate temperature of 1 using hydrogen (H 2 ) or the like as a carrier gas.
The growth may be performed at 050 ° C. to 1250 ° C. In order to form a p-type semiconductor region, a predetermined amount of a dopant gas such as a gas containing a small amount of diborane (B 2 H 6 ) may be added during growth by controlling the gas in a predetermined amount by a mass flow controller or the like. Alternatively, it may be grown using a liquid source such as trichlorosilane (SiHCl 3 ) containing a small amount of boron (B) as a dopant, such as silicon tetrachloride (SiCl 4 ).

【0051】(ロ)次にpエピタキシャル層30上に、
厚さ350nm乃至1μmの第2酸化膜を形成する。そ
して、フォトリソグラフィー技術を用いて、第2酸化膜
中に拡散窓を開口し、この拡散窓から第1導電型(n
型)の半導体領域(nウェル領域)3を形成するための
n型不純物を導入する。このnウェル領域3を形成する
ためのn型不純物の導入は、フォトレジストや金属膜を
マスクとしてイオン注入しても良い。即ち、所定の拡散
マスクを形成後、図3の平面図に示した拡散領域のパタ
ーン(nウェル領域)3に対して、選択的に不純物を導
入する。例えばn型不純物イオンとしてリンイオン(P
+)を加速エネルギーが約100KeV乃至2MeV、
ドーズ量が約5×1012乃至5×1013cm-2の条件でイ
オン注入を行い、基板温度約1100℃乃至1200℃
で、所定拡散時間熱処理(ドライブイン)を行う。この
拡散時間は、pエピタキシャル層30の厚さを考慮して
決定すればよい。この結果、図4(c)に示すようにn
ウェル領域3の底部がn+埋め込み層17に到達する。
なお、図示を省略しているが、n+ドレイン引き出し領
域8をn+拡散領域で形成する場合は、nウェル領域3
の拡散(ドライブイン)の前に、n+ドレイン引き出し
領域8用に、同様に拡散マスクを形成し、リンイオン
(P+)等のn型不純物イオンを、ドレインセル形成予
定領域に選択的にイオン注入を行っておく必要がある。
このイオン注入の条件は、例えば、加速エネルギー:約
100KeV乃至2MeV、ドーズ量:約5×1015
至5×1016cm-2である。こうしておけば、所定の拡散
時間による熱処理(ドライブイン)により、nウェル領
域3の底部と同時に、n+ドレイン引き出し領域8の底
部がn+埋め込み層17に到達する。こうして、n+埋め
込み層17は、nウェル領域3と、p基板1に挟まれた
位置に形成される。
(B) Next, on the p epitaxial layer 30,
A second oxide film having a thickness of 350 nm to 1 μm is formed. Then, using a photolithography technique, a diffusion window is opened in the second oxide film, and the first conductivity type (n
N-type impurities for forming the semiconductor region (n-well region) 3 of the (type). The introduction of the n-type impurity for forming the n-well region 3 may be performed by ion implantation using a photoresist or a metal film as a mask. That is, after forming a predetermined diffusion mask, an impurity is selectively introduced into the pattern (n-well region) 3 of the diffusion region shown in the plan view of FIG. For example, a phosphorus ion (P
+ ) With an acceleration energy of about 100 KeV to 2 MeV,
Ion implantation is performed at a dose of about 5 × 10 12 to 5 × 10 13 cm −2 and a substrate temperature of about 1100 ° C. to 1200 ° C.
Then, heat treatment (drive-in) is performed for a predetermined diffusion time. This diffusion time may be determined in consideration of the thickness of the p epitaxial layer 30. As a result, as shown in FIG.
The bottom of well region 3 reaches n + buried layer 17.
Although not shown, when the n + drain extraction region 8 is formed of an n + diffusion region, the n well region 3
Before the diffusion (drive-in), a diffusion mask is similarly formed for the n + drain extraction region 8, and n-type impurity ions such as phosphorus ions (P + ) are selectively ionized into the drain cell formation region. Infusion must be done.
The conditions for this ion implantation are, for example, acceleration energy: about 100 KeV to 2 MeV, and dose: about 5 × 10 15 to 5 × 10 16 cm −2 . By doing so, the bottom of the n + drain extraction region 8 reaches the n + buried layer 17 simultaneously with the bottom of the n well region 3 by the heat treatment (drive-in) for a predetermined diffusion time. Thus, n + buried layer 17 is formed at a position between n well region 3 and p substrate 1.

【0052】(ハ)次にnウェル領域3が形成されたp
エピタキシャル層30の上の全面に、厚さ350nm乃
至1μmの第3酸化膜を形成する。そして、フォトリソ
グラフィー技術を用いて、第3酸化膜中に拡散窓を開口
し、この拡散窓から第2導電型(p型)のベース領域
(pベース領域)4を形成するためのp型不純物を導入
する。このpベース領域4を形成するためのp型不純物
はフォトレジスト等をマスクとしてイオン注入しても良
い。このpベース領域拡散用マスクは、図3に示したソ
ースセル16毎に、窓部を有したパターンとなる。例え
ば、p型不純物としてボロンイオン(B+)を加速エネ
ルギーが約30乃至100KeV、ドーズ量が約2×1
13乃至1×1015cm-2の条件でイオン注入を行い、基
板温度約1100℃乃至1200℃で、所定時間熱拡散
を行い、図5(d)に示すように深さ1μm乃至20μ
m程度のpベース領域4を形成する。
(C) Next, the p in which the n-well region 3 is formed
A third oxide film having a thickness of 350 nm to 1 μm is formed on the entire surface on the epitaxial layer 30. Then, using a photolithography technique, a diffusion window is opened in the third oxide film, and a p-type impurity for forming a second conductivity type (p-type) base region (p base region) 4 from the diffusion window is formed. Is introduced. P-type impurities for forming the p-base region 4 may be ion-implanted using a photoresist or the like as a mask. The p base region diffusion mask has a pattern having a window for each source cell 16 shown in FIG. For example, boron ions (B + ) as p-type impurities are accelerated at an energy of about 30 to 100 KeV and a dose of about 2 × 1.
Ion implantation is performed under the conditions of 0 13 to 1 × 10 15 cm −2 , thermal diffusion is performed at a substrate temperature of about 1100 ° C. to 1200 ° C. for a predetermined time, and a depth of 1 μm to 20 μm as shown in FIG.
An approximately m p-base region 4 is formed.

【0053】(ニ)第3酸化膜を除去し、nウェル領域
3及びnウェル領域3の内部にpベース領域4が形成さ
れたpエピタキシャル層30の上の全面に、厚さ350
nm乃至1μmの第4酸化膜を形成する。そして、フォ
トリソグラフィー技術を用いて、第4酸化膜中に拡散窓
を開口し、この拡散窓から第1導電型(n型)の第1主
電極領域(n+ソース領域)5を形成するためのn型不
純物を導入する。このn+ソース領域5を形成するため
のn型不純物はフォトレジスト等をマスクとしてイオン
注入しても良い。図5(e)に示すように、n+ソース
領域5は、ごく浅い領域において形成されるため、n型
不純物として拡散係数の小さい砒素イオン(As+
を、加速エネルギーが約30乃至80KeV、ドーズ量
が約1×1015乃至4×1016cm-2の条件でイオン注入
を行い、基板温度約800℃乃至1000℃で、所定時
間熱拡散を行う。n+ソース領域5を浅く形成するため
には、赤外線(IR)ランプを用いて高速アニール(R
TA)を行っても良い。
(D) The third oxide film is removed, and a thickness of 350 is formed on the entire surface of the n-well region 3 and the p-type epitaxial layer 30 in which the p-base region 4 is formed inside the n-well region 3.
A fourth oxide film of nm to 1 μm is formed. Then, a diffusion window is opened in the fourth oxide film by using a photolithography technique, and a first main electrode region (n + source region) 5 of a first conductivity type (n type) is formed from the diffusion window. Is introduced. The n-type impurity for forming the n + source region 5 may be ion-implanted using a photoresist or the like as a mask. As shown in FIG. 5E, since the n + source region 5 is formed in a very shallow region, arsenic ions (As + ) having a small diffusion coefficient as an n-type impurity
Is implanted under the conditions of an acceleration energy of about 30 to 80 KeV and a dose of about 1 × 10 15 to 4 × 10 16 cm −2 , and thermal diffusion is performed at a substrate temperature of about 800 ° C. to 1000 ° C. for a predetermined time. . In order to form the n + source region 5 shallowly, a high-speed annealing (R
TA) may be performed.

【0054】(ホ)第4酸化膜を除去し、pエピタキシ
ャル層30の上の全面に、第5酸化膜(カバー膜)21
を形成する。このカバー膜21は、図6(f)に示すよ
うな溝部(トレンチ)20を形成するためのエッチング
マスクを構成するためのものであるので、トレンチ20
の深さ及びシリコンと酸化膜のエッチング選択比を考慮
して決定すればよい。そして、フォトリソグラフィー技
術を用いて、カバー膜21を図3に示すU型ゲート電極
7のパターンのように格子状にパターニングする。この
カバー膜21のパターニングはフォトレジストをマスク
にRIEで行えばよい。そして、カバー膜21のパター
ニングに用いたフォトレジストを除去し、カバー膜21
をマスクとして、シリコンの異方性エッチングを行う。
トレンチ20は高アスペクト比を有するため、シリコン
の異方性エッチングは、SiCl4と塩素(Cl2)との
混合ガス、3塩化ホウ素(BCl3)とCl2との混合ガ
ス、あるいはフッ化硫黄(SF6)等を用いたRIEや
ECRイオンエッチング(あるいはマイクロ波プラズマ
エッチング)等を用いればよい。これらのRIEやEC
Rイオンエッチング等の異方性エッチングに際しては、
側壁保護膜の利用や、基板の温度を−30℃乃至−14
0℃に下げた低温制御プロセスを用いることにより、ト
レンチ20の側壁を垂直に加工出来る。この結果、図6
(f)に示すように、隣接した2つのpベース領域の間
に、トレンチ20が形成される。図6(f)に示すよう
に、トレンチ20の深さは、pベース領域4の最深部の
深さよりも若干浅くなるようにエッチング深さを制御す
る。こうして、トレンチ20の底部コーナー部はpベー
ス領域4に覆われ、底部の中央部はnウェル領域3に接
している構造を得ることができる。なお、それぞれのト
レンチ20の側壁の上部には、n+ソース領域5が分離
されて露出する。
(E) The fourth oxide film is removed, and a fifth oxide film (cover film) 21 is formed on the entire surface on the p epitaxial layer 30.
To form Since this cover film 21 is for forming an etching mask for forming a groove (trench) 20 as shown in FIG.
And the etching selectivity between silicon and the oxide film. Then, using a photolithography technique, the cover film 21 is patterned in a grid pattern like the pattern of the U-shaped gate electrode 7 shown in FIG. The patterning of the cover film 21 may be performed by RIE using a photoresist as a mask. Then, the photoresist used for patterning the cover film 21 is removed.
Is used as a mask to perform anisotropic etching of silicon.
Since the trench 20 has a high aspect ratio, the silicon anisotropic etching is performed using a mixed gas of SiCl 4 and chlorine (Cl 2 ), a mixed gas of boron trichloride (BCl 3 ) and Cl 2 , or sulfur fluoride. RIE or ECR ion etching (or microwave plasma etching) using (SF 6 ) or the like may be used. These RIE and EC
For anisotropic etching such as R ion etching,
Use of side wall protection film, and substrate temperature of -30 ° C to -14 ° C
By using the low-temperature control process at 0 ° C., the side wall of the trench 20 can be processed vertically. As a result, FIG.
As shown in (f), a trench 20 is formed between two adjacent p base regions. As shown in FIG. 6F, the etching depth is controlled so that the depth of the trench 20 is slightly smaller than the depth of the deepest part of the p base region 4. Thus, a structure in which the bottom corner of trench 20 is covered by p base region 4 and the center of the bottom is in contact with n well region 3 can be obtained. Note that the n + source region 5 is separated and exposed above the sidewall of each trench 20.

【0055】(へ)トレンチ20の側壁部に薄い酸化膜
(犠牲酸化膜)を形成し、さらに、この犠牲酸化膜を除
去する。この犠牲酸化膜の形成及び除去の工程は、トレ
ンチ20のエッチング時の、過剰な放電エネルギーによ
るダメージが心配な場合や、トレンチ側壁部への重金属
やエッチングガス成分等の汚染が心配な場合に行うので
あり、場合により省略可能である。いずれにしても、ト
レンチ20の側壁部を清浄化の後、ゲート酸化を行い、
図6(g)に示すような、厚さ30nm乃至150nm
のU型ゲート絶縁膜6を形成する。ゲート酸化はドライ
酸化でも、水素(H2)燃焼によるウェット酸化でも良
く、ドライ酸化時に塩酸(HCl)を混合して行っても
良い。図6(g)においては、カバー膜21とU型ゲー
ト絶縁膜6とが連続した酸化膜として示されている。
(F) A thin oxide film (sacrificial oxide film) is formed on the side wall of the trench 20, and the sacrificial oxide film is further removed. The process of forming and removing the sacrificial oxide film is performed when there is a concern about damage due to excessive discharge energy during the etching of the trench 20, or when there is a concern about contamination of the sidewall of the trench with a heavy metal or an etching gas component. This can be omitted in some cases. In any case, after cleaning the side wall of the trench 20, gate oxidation is performed,
As shown in FIG. 6 (g), a thickness of 30 nm to 150 nm
U-shaped gate insulating film 6 is formed. The gate oxidation may be dry oxidation, wet oxidation by burning hydrogen (H 2 ), or may be performed by mixing hydrochloric acid (HCl) during dry oxidation. In FIG. 6G, the cover film 21 and the U-type gate insulating film 6 are shown as a continuous oxide film.

【0056】(ト)図7(h)に示すように、トレンチ
20内に、n+型の多結晶シリコン(n+ドープドポリシ
リコン)を埋め込むことで、制御電極(U型ゲート電
極)7が形成される。n+ドープドポリシリコンは、減
圧CVDや常圧CVDにより不純物を添加しないポリシ
リコンを堆積した後、オキシ3塩化リン(POCl3
を用いた気相拡散(プレデポジション)等のn型不純物
の導入を行うことで形成することができる。気相拡散
(プレデポジション)の代わりに、PやAs等のn型不
純物イオンのイオン注入を用いても良い。あるいは、減
圧CVDや常圧CVD時にフォスフィン(PH3)等を
含むn型ドーパントガスを用いて、n+ドープドポリシ
リコンを直接堆積することも可能である。
(G) As shown in FIG. 7H, the control electrode (U-type gate electrode) 7 is formed by embedding n + -type polycrystalline silicon (n + -doped polysilicon) in the trench 20. Is formed. The n + -doped polysilicon is formed by depositing polysilicon to which impurities are not added by low-pressure CVD or normal-pressure CVD, and then adding phosphorus oxytrichloride (POCl 3 ).
It can be formed by introducing an n-type impurity such as vapor phase diffusion (pre-deposition) using. Instead of gas phase diffusion (predeposition), ion implantation of n-type impurity ions such as P and As may be used. Alternatively, it is also possible to directly deposit n + -doped polysilicon by using an n-type dopant gas containing phosphine (PH 3 ) or the like during low-pressure CVD or normal-pressure CVD.

【0057】(チ)図7(i)に示すように、n+ドー
プドポリシリコンをエッチバックし、トレンチ20の内
部に制御電極(ゲート電極)用の導電材料を埋め込む。
化学的機械研磨(CMP)を用いて、トレンチ20の内
部にn+ドープドポリシリコンを埋め込んでもよい。こ
の後、フッ酸(HF)/フッ化アンモニウム(NH
4F)混合溶液等の酸化膜エッチング液を用いて、カバ
ー膜21を除去する。この結果、トレンチ20の上部に
+ドープドポリシリコンが突出する。そこで、n+ドー
プドポリシリコンを酸化し、選択的にエッチングすれ
ば、U型ゲート電極7上には、図7(i)に示すように
キャップ酸化膜22が形成される。
(H) As shown in FIG. 7I, the n + -doped polysilicon is etched back, and a conductive material for a control electrode (gate electrode) is embedded in the trench 20.
N + -doped polysilicon may be embedded inside trench 20 using chemical mechanical polishing (CMP). Thereafter, hydrofluoric acid (HF) / ammonium fluoride (NH)
4 F) using an oxide film etchant of the mixed solution or the like to remove the cover film 21. As a result, n + -doped polysilicon projects above trench 20. Then, if the n + -doped polysilicon is oxidized and selectively etched, a cap oxide film 22 is formed on the U-type gate electrode 7 as shown in FIG.

【0058】(リ)この後、キャップ酸化膜22を含ん
で、pエピタキシャル層30の上に第1層層間絶縁膜1
1をCVD法等により形成する(図1参照)。そして、
フォトリソグラフィー技術を用いて、所望の場所に、第
1層層間絶縁膜11中に第1ドレインコンタクトホール
及びソースコンタクトホールを所望の場所に開口する。
この際、U型ゲート電極7上にはキャップ酸化膜22が
形成されているので、ソースセルを複数含む広い領域に
フォトレジストの窓を形成し、第1層層間絶縁膜11を
エッチングすれば、ソースセルの上部のみに自己整合的
にソースコンタクトホールが開口できる。ドレインセル
は比較的面積が大きいので、マスク合わせにより第1ド
レインコンタクトホールを開口しても、マスクずれは、
ほとんど問題とならない。コンタクトホール開口後、ス
パッタリング法もしくは電子ビーム(EB)蒸着等の真
空蒸着法等により、導電性材料を堆積させる。電極を形
成する導電性材料としては、Al-Si、Al-Cu、A
l-Si-CuなどのAl合金を用いればよい。そして、
フォトリソグラフィー技術とRIEとにより、ソース電
極9及び第1層のドレイン電極10をパターニングする
(図1参照)。さらに、ソース電極9及び第1層のドレ
イン電極10のうえに、酸化膜(NSG膜)、PSG
膜、BPSG膜等、若しくはこれらの複合膜からなる第
2層層間絶縁膜12をCVD法により堆積する。その
後、850℃乃至950℃の温度で加熱することで熱流
動(リフロー)を生じさせ、第2層層間絶縁膜12の凹
凸の激しい部分を平坦化する。場合によっては、CMP
で表面を平坦にしても良い。その後、フォトリソグラフ
ィー技術とRIEとにより、第2層層間絶縁膜12中に
第2ドレインコンタクトホールを開口する。さらに、ス
パッタリング法もしくはEB蒸着等の真空蒸着等によ
り、Al合金等の導電性材料を堆積させる。最後に、フ
ォトリソグラフィー技術とRIEとにより、導電性材料
をパターニングして第2層ドレイン電極13を形成すれ
ば、本発明の第1の実施の形態に係わる横型UMOSF
ETが完成する。この上に、NSG膜、PSG膜、BP
SG膜、シリコン窒化膜(Si34膜)やポリイミド膜
等の最終パッシベーション膜を堆積してもかまわない。
なお、これらの2層配線構造の電極部9,10,13の
形成方法に関しては、以上説明した方法以外の従来公知
な種々の方法が採用可能であることは勿論である。
(1) Thereafter, the first interlayer insulating film 1 is formed on the p epitaxial layer 30 including the cap oxide film 22.
1 is formed by a CVD method or the like (see FIG. 1). And
Using a photolithography technique, a first drain contact hole and a source contact hole are opened at desired locations in the first interlayer insulating film 11 at desired locations.
At this time, since the cap oxide film 22 is formed on the U-type gate electrode 7, a window of a photoresist is formed in a wide area including a plurality of source cells, and the first interlayer insulating film 11 is etched. A source contact hole can be opened only in the upper part of the source cell in a self-aligned manner. Since the drain cell has a relatively large area, even if the first drain contact hole is opened by mask alignment, the mask displacement is
Almost no problem. After opening the contact hole, a conductive material is deposited by a sputtering method or a vacuum evaporation method such as electron beam (EB) evaporation. As the conductive material for forming the electrode, Al-Si, Al-Cu, A
An Al alloy such as l-Si-Cu may be used. And
The source electrode 9 and the first layer drain electrode 10 are patterned by photolithography and RIE (see FIG. 1). Further, on the source electrode 9 and the first layer drain electrode 10, an oxide film (NSG film), PSG
A second interlayer insulating film 12 made of a film, a BPSG film, or a composite film of these films is deposited by a CVD method. Thereafter, by heating at a temperature of 850 ° C. to 950 ° C., heat flow (reflow) is caused to flatten a portion of the second interlayer insulating film 12 where the unevenness is severe. In some cases, CMP
May be used to flatten the surface. Thereafter, a second drain contact hole is formed in the second interlayer insulating film 12 by photolithography and RIE. Further, a conductive material such as an Al alloy is deposited by a sputtering method or a vacuum evaporation method such as an EB evaporation method. Finally, if the second layer drain electrode 13 is formed by patterning a conductive material by photolithography and RIE, the lateral UMOF according to the first embodiment of the present invention can be obtained.
ET is completed. On top of this, NSG film, PSG film, BP
A final passivation film such as an SG film, a silicon nitride film (Si 3 N 4 film), or a polyimide film may be deposited.
In addition, as for the method of forming the electrode portions 9, 10, and 13 of the two-layer wiring structure, it is needless to say that various conventionally known methods other than the method described above can be adopted.

【0059】(第2の実施の形態)図8は、本発明の第
2の実施の形態に係わる横型UMOSFETの断面構造
図を示す。この断面構造図は、図9に示した平面図のA
-A断面図である。
(Second Embodiment) FIG. 8 is a sectional structural view of a lateral UMOSFET according to a second embodiment of the present invention. This cross-sectional structure diagram corresponds to A in the plan view shown in FIG.
It is -A sectional drawing.

【0060】図8に示すように、本発明の第2の実施の
形態に係わる横型UMOSFETは、第1導電型(n
型)の半導体領域(nウェル領域)3と、この半導体領
域3の内部に配置された第2導電型(p型)のベース領
域(pベース領域)4と、このpベース領域4内の最深
部よりも浅く形成された溝部と、pベース領域4の表面
に配置された第1導電型(n型)の第1主電極領域(n
+ソース領域)5と、pベース領域4の下部に配置され
た第1導電型(n型)の第2主電極領域(2、24)
と、溝部の側壁に形成されたゲート絶縁膜6と、溝部の
内部に埋め込まれた制御電極7とを少なくとも有してい
る。n型の高不純物密度の第2主電極領域(2、24)
は、第2導電型(p型)の半導体基板(p基板1)上に
形成され、n+ドレイン領域として機能する。そして、
この第2主電極領域(2,24)は、実質的に平坦な主
面を有した主領域(埋め込み層)2、この主領域2から
溝部の底部へ向う凸形状の部分領域(n+部分埋め込み
層)24とから構成されている。
As shown in FIG. 8, the lateral UMOSFET according to the second embodiment of the present invention has a first conductivity type (n
) Semiconductor region (n-well region) 3, a second conductivity type (p-type) base region (p base region) 4 disposed inside the semiconductor region 3, and a deepest region in the p base region 4. And a first main electrode region (n) of a first conductivity type (n type) disposed on the surface of p base region 4.
+ Source region) 5 and a second main electrode region (2, 24) of the first conductivity type (n-type) disposed below the p base region 4
And a gate insulating film 6 formed on the side wall of the groove, and a control electrode 7 buried inside the groove. N-type high impurity density second main electrode region (2, 24)
Is formed on a semiconductor substrate of the second conductivity type (p type) (p substrate 1) and functions as an n + drain region. And
The second main electrode region (2, 24) includes a main region (buried layer) 2 having a substantially flat main surface, and a convex partial region (n + portion) extending from the main region 2 to the bottom of the groove. (Buried layer) 24.

【0061】さらに、半導体領域3の表面から、第2主
電極領域(埋め込み層)2に達する、第2主電極領域2
と同導電型(n型)の引き出し領域(n+ドレイン引き
出し領域)8を有する。n+ソース領域には第1主電極
(ソース電極)9が接続され、n+ドレイン引き出し領
域8には第1層第2主電極(第1層ドレイン電極)10
が接続されている。即ち、第1層ドレイン電極10と第
2主電極領域2とは、n+ドレイン引き出し領域8によ
り低抵抗で導通されている。そして、ソース電極9は、
+ソース領域5とpベース領域4を短絡して配置され
ている。
Further, the second main electrode region 2 reaching the second main electrode region (buried layer) 2 from the surface of the semiconductor region 3
And an extraction region (n + drain extraction region) 8 of the same conductivity type (n type). A first main electrode (source electrode) 9 is connected to the n + source region, and a first layer second main electrode (first layer drain electrode) 10 is connected to the n + drain extraction region 8.
Is connected. That is, the first-layer drain electrode 10 and the second main electrode region 2 are electrically connected with low resistance by the n + drain extraction region 8. And the source electrode 9
N + source region 5 and p base region 4 are short-circuited.

【0062】図8に示すように、溝部の深さがベース領
域4の最深部の拡散深さよりも浅く、溝部の底部コーナ
ー部はベース領域4に覆われている。凸形状の部分領域
(n+部分埋め込み層)24は、U型ゲート電極7の下
部のゲート絶縁膜6の底部へ向いその底部に接してい
る。さらに、図8における横型UMOSFETは、ドレ
イン電極10が半導体基板表面上に配置された、いわゆ
る横型UMOSFETであり、半導体基板の上面におい
て、第2層層間絶縁膜12を介し第2層ドレイン電極1
3およびソース電極9が上下に重なる2層配線構造をな
している。
As shown in FIG. 8, the depth of the groove is smaller than the diffusion depth of the deepest part of the base region 4, and the bottom corner of the groove is covered with the base region 4. The convex partial region (n + partial buried layer) 24 faces the bottom of the gate insulating film 6 below the U-shaped gate electrode 7 and is in contact with the bottom. Further, the lateral UMOSFET in FIG. 8 is a so-called lateral UMOSFET in which the drain electrode 10 is arranged on the surface of the semiconductor substrate, and the second-layer drain electrode 1 is disposed on the upper surface of the semiconductor substrate via the second-layer interlayer insulating film 12.
3 and a source electrode 9 have a two-layered wiring structure in which they are vertically overlapped.

【0063】図9は、図8の横型UMOSFETの断面
構造図に対応した平面図である。ここでは特に、ドレイ
ンセル15および、ソースセル16の平面配置、および
nウェル領域3、pベース領域4、n+部分埋め込み層
24の各領域を示す。第1の実施の形態と同様に、n+
ソース領域5の平面形状は、ドーナツ形状をしており、
ドーナツの中心部にpベース領域4が露出している。ド
ーナツ形状の外側は、U型ゲート絶縁膜6及びU型ゲー
ト電極7により囲まれている。U型ゲート電極7は格子
状に形成されている。図10の左上の切り欠き部には、
比較的下層のn+部分埋め込み層24を示す。この下層
の主領域2に近い水平レベル(深さ)におけるn+部分
埋め込み層24は連続した一様なパターンとなってい
る。但し、図8を参酌すれば容易に理解出来るであろう
が、pベース領域4に近い水平レベル(深さ)において
は、n+部分埋め込み層24は、U型ゲート電極7のパ
ターンに対応したパターンとなる。
FIG. 9 is a plan view corresponding to the sectional structural view of the horizontal UMOSFET of FIG. Here, in particular, the planar arrangement of the drain cell 15 and the source cell 16 and the respective regions of the n well region 3, the p base region 4, and the n + partial buried layer 24 are shown. As in the first embodiment, n +
The planar shape of the source region 5 is a donut shape,
The p base region 4 is exposed at the center of the donut. The outside of the donut shape is surrounded by a U-shaped gate insulating film 6 and a U-shaped gate electrode 7. The U-shaped gate electrode 7 is formed in a lattice shape. In the cutout on the upper left of FIG.
A relatively lower n + partially buried layer 24 is shown. The n + partial buried layer 24 at a horizontal level (depth) near the lower main region 2 has a continuous and uniform pattern. However, as can be easily understood by referring to FIG. 8, at a horizontal level (depth) near the p base region 4, the n + partial buried layer 24 corresponds to the pattern of the U-type gate electrode 7. It becomes a pattern.

【0064】図9に示すように、pベース領域4は、ソ
ースセル16のパターンと同様なピッチでパターンニン
グされた複数の領域となっている。最外周部に位置する
pベース領域4は連続した領域として構成されている。
そして、内側に位置するソースセル16に対応したpベ
ース領域4のそれぞれの外周部はU型ゲート電極7の中
央部近傍にまで延びている。なお、図示を省略している
が、pベース領域4の外周部を取り囲んで、nウェル領
域3の外周部が構成され、更にその外部をp型半導体領
域が取り囲んでいる。このように、いわゆる「pn接合
分離構造」により、他の素子あるいは回路等と電気的に
分離してIPDを構成している。n+埋め込み層2は、
平面パターン上では、ほぼnウェル領域3の直下に位置
している。n+部分埋め込み層24はこのn+埋め込み層
2の内部に配置されたパターンとなる。その他のソース
セル16とドレインセル15のパターン配置等は、第1
の実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
As shown in FIG. 9, the p base region 4 is a plurality of regions patterned at the same pitch as the pattern of the source cell 16. The p base region 4 located at the outermost periphery is configured as a continuous region.
The respective outer peripheral portions of the p base region 4 corresponding to the source cells 16 located inside extend to near the center of the U-shaped gate electrode 7. Although not shown, the outer peripheral portion of the p-type base region 4 is surrounded by the outer peripheral portion of the n-well region 3, and the outside is further surrounded by the p-type semiconductor region. As described above, the IPD is electrically separated from other elements or circuits by the so-called “pn junction isolation structure”. The n + buried layer 2
On the plane pattern, it is located almost immediately below the n-well region 3. The n + partial buried layer 24 becomes a pattern disposed inside the n + buried layer 2. Other pattern arrangements of the source cell 16 and the drain cell 15 are the same as those in the first embodiment.
Since the third embodiment is the same as the first embodiment, the description is omitted.

【0065】図8及び図9に示す本発明の第2の実施の
形態に係わる横型UMOSFETの動作は、前述の第1
の実施の形態に係わる横型UMOSFETの動作とほぼ
同様の動作を行う。即ち、n+ソース領域5とn+ドレイ
ン引き出し領域8との間に、n+ドレイン引き出し領域
8側の電位をn+ソース領域5よりも高くする電圧を印
加した状態で、n+ソース領域5に対しU型ゲート電極
7に正の電圧を印加すると、U型ゲート電極7に接する
pベース領域4の表面がn型に反転し、U型ゲート絶縁
膜6近傍にチャネルが縦方向に形成される。この結果、
電子はn+ソース領域5からチャネルを縦に経由し、p
ベース領域4の下部端面から半導体領域(nウェル領
域)3若しくはn+部分埋め込み層24に注入される。
The operation of the lateral UMOSFET according to the second embodiment of the present invention shown in FIGS.
The operation is substantially the same as the operation of the lateral UMOSFET according to the embodiment. That is, between the n + source region 5 and the n + drain lead region 8, the potential of the n + drain lead region 8 side while applying a voltage higher than the n + source region 5, n + source region 5 When a positive voltage is applied to U-type gate electrode 7, the surface of p base region 4 in contact with U-type gate electrode 7 is inverted to n-type, and a channel is formed in the vicinity of U-type gate insulating film 6 in the vertical direction. You. As a result,
The electrons pass vertically through the channel from the n + source region 5 and p
The semiconductor region (n-well region) 3 or the n + partial buried layer 24 is implanted from the lower end face of the base region 4.

【0066】この場合、第1の実施の形態では、1個の
ドレインセル15の周りを取り囲む1列(12個)のソ
ースセル16に対応した領域、即ち、ソースセル16と
ドレインセル15とが対向した領域における電子の流れ
と、2個のドレインセル15間に2列のソースセル16
が配置における2列のソースセル16に挟まれた領域、
即ち、ソースセル16のドレインセル15に対向しない
側における電子の流れとは顕著な電子の流れ(経路)の
相違を示した。しかし、本発明の第2の実施の形態にお
いては、この2つの領域の電子の流れはn+部分埋め込
み層24の存在により、かなり類似性が高くなる。
In this case, in the first embodiment, a region corresponding to one column (12) of source cells 16 surrounding one drain cell 15, that is, the source cell 16 and the drain cell 15 are formed. The electron flow in the opposing region and the two rows of source cells 16 between the two drain cells 15
Is a region sandwiched between two rows of source cells 16 in the arrangement,
That is, a remarkable difference in the electron flow (path) from the electron flow on the side of the source cell 16 not facing the drain cell 15 was shown. However, in the second embodiment of the present invention, the flow of electrons in these two regions is significantly similar due to the presence of the n + partial buried layer 24.

【0067】n+部分埋め込み層24がU型ゲート絶縁
膜6に接しているか、U型ゲート絶縁膜6近傍に位置し
ていれば、ソースセル16のうちドレインセル15に対
向した側であっても、nウェル領域3注入された電子は
ほとんど、電子に対するポテンシャルの低いn+部分埋
め込み層24に流れ込む。従って、nウェル領域3を横
方向に経由し、n+ドレイン引き出し領域8へ導かれる
電子の割合は第1の実施の形態よりも少なくなる。そし
て、n+部分埋め込み層24を経由して第2主電極領域
(n+埋め込み層)2を経由する電流成分が相対的に多
くなる。一方、ソースセル16のうちドレインセル15
に対向しない側では、nウェル領域3へ注入された電子
は電子に対するポテンシャルの低いn+部分埋め込み層
24に流れ込む。あるいは、n+部分埋め込み層24が
U型ゲート絶縁膜6に接していれば、pベース領域4か
らn+部分埋め込み層24へ直接電子が注入される。n+
部分埋め込み層24は上に凸状の形状であるため、注入
された電子、若しくは流入した電子は、広角に、低比抵
抗の第2主電極領域(n+埋め込み層)2に到達する。
そして、さらにn+埋め込み層2を横方向に経由し、n+
ドレイン引き出し領域8において、縦方向に電子が昇
る。このように、n+部分埋め込み層24は上に凸状の
形状であるため、U型ゲート絶縁膜6の下の電子の経路
は広角となり、且つその経路の電気抵抗は小さいのでオ
ン抵抗が飛躍的に低減する。つまり、n+部分埋め込み
層24を上に凸状の形状とすることにより、横型UMO
SFETの特徴とするJFET抵抗が小さいという利点
を更に顕著にすることが可能となる。この結果、ソース
セルの配置のピッチを短くした微細構造にしても、オン
抵抗を下げることが容易となる。
If the n + partial buried layer 24 is in contact with the U-type gate insulating film 6 or is located near the U-type gate insulating film 6, the n + partial buried layer 24 is located on the side of the source cell 16 facing the drain cell 15. Most of the electrons injected into the n-well region 3 also flow into the n + partial buried layer 24 having a low potential for electrons. Therefore, the ratio of electrons guided to the n + drain extraction region 8 through the n-well region 3 in the lateral direction is smaller than that in the first embodiment. Then, the current component passing through the second main electrode region (n + buried layer) 2 via the n + partial buried layer 24 becomes relatively large. On the other hand, among the source cells 16, the drain cells 15
On the side that is not opposed to the above, electrons injected into the n-well region 3 flow into the n + partial buried layer 24 having a low potential for electrons. Alternatively, if the n + partial buried layer 24 is in contact with the U-type gate insulating film 6, electrons are directly injected from the p base region 4 into the n + partial buried layer 24. n +
Since the partial buried layer 24 has an upwardly convex shape, the injected electrons or the inflowing electrons reach the second main electrode region (n + buried layer) 2 having a low specific resistance at a wide angle.
Then, further through the n + buried layer 2 laterally, n +
In the drain extraction region 8, electrons rise in the vertical direction. As described above, since the n + partial buried layer 24 has an upwardly convex shape, the electron path under the U-type gate insulating film 6 has a wide angle, and the electric resistance of the path is small, so that the on-resistance is greatly increased. To be reduced. That is, by forming the n + partial buried layer 24 into a convex shape, the horizontal UMO
The advantage that the JFET resistance, which is a feature of the SFET, is small can be made more remarkable. As a result, the on-resistance can be easily reduced even in a fine structure in which the arrangement pitch of the source cells is shortened.

【0068】一方、n+ソース領域5に対し、U型ゲー
ト電極7に負又はゼロの電圧を印加したデバイス遮断状
態では、pベース領域4とn+部分埋め込み層(熱拡散
後)24との接合部分に空乏層が伸長している。U型ゲ
ート絶縁膜6の底部コーナー部は空乏層により直接の高
電圧から保護されており、界面ポテンシャルは、pベー
ス領域4の電圧値に保たれる。よって、U型ゲート絶縁
膜6の底部コーナー部への電界集中を緩和することが可
能である。
On the other hand, in the device cut-off state in which a negative or zero voltage is applied to the U-type gate electrode 7 with respect to the n + source region 5, the p base region 4 and the n + partial buried layer (after thermal diffusion) 24 A depletion layer extends at the junction. The bottom corner of the U-type gate insulating film 6 is protected from a direct high voltage by a depletion layer, and the interface potential is maintained at the voltage value of the p base region 4. Therefore, it is possible to reduce the electric field concentration on the bottom corner of the U-type gate insulating film 6.

【0069】なお、本発明の第2の実施の形態に係わる
横型UMOSFETにおいて、ソースコンタクト部やド
レインコンタクト部をU溝構造とし、金属電極とのオー
ミック接触をU溝側面でとるような変形、あるいはWS
2,TiSi2,MoSi2等の高融点金属のシリサイ
ドを介してU溝側面でオーミック接触をとるような変形
を加えても良い。このような構造を採用することで、コ
ンタクト部の投影面積をさらに、縮小することができ
る。従って、セル寸法を縮小でき、単位面積当たりのオ
ン抵抗を更に低減できる。
In the lateral UMOSFET according to the second embodiment of the present invention, the source contact portion and the drain contact portion have a U-groove structure, and the ohmic contact with the metal electrode is made on the U-groove side surface, or WS
Deformation such that ohmic contact is made on the side surface of the U groove via silicide of a refractory metal such as i 2 , TiSi 2 , or MoSi 2 may be added. By employing such a structure, the projected area of the contact portion can be further reduced. Therefore, the cell size can be reduced, and the on-resistance per unit area can be further reduced.

【0070】次に図10乃至図13を用い、図8乃び図
9に示した本発明の第2の実施の形態に係わる横型UM
OSFETの製造方法を説明する。
Next, referring to FIGS. 10 to 13, the horizontal UM according to the second embodiment of the present invention shown in FIGS.
A method for manufacturing an OSFET will be described.

【0071】(イ)まず、第1の実施の形態と同様なp
基板1を準備する。そして、熱酸化により、p基板1上
に第1酸化膜を形成し、フォトリソグラフィー技術を用
いてこの第1酸化膜中に拡散窓を開口し、この拡散窓か
らn型不純物を選択的に導入する。例えば、拡散係数の
小さなn型不純物としてアンチモンイオン(Sb+
を、加速エネルギーが約50乃至150KeV、ドーズ
量が約1×1015乃至8×1016cm-2の条件でイオン注
入を行う。その後、基板温度約1100℃乃至1200
℃で、所定時間熱拡散を行い、第2主電極領域としての
+拡散層(n+埋め込み層)17を形成する。さらに、
図10(a)に示すように、このp基板1上に第2酸化
膜42を形成し、フォトリソグラフィー技術を用いて、
第2酸化膜42中に拡散窓を開口し、この拡散窓から拡
散係数の大きなn型不純物を選択的に導入する。拡散係
数の大きなn型不純物として、例えば、リンイオン(P
+)を用いれば良い。リンイオン(P+)は、加速エネル
ギーが約30乃至130KeV、ドーズ量が約8×10
14乃至5×1015cm-2の条件でイオン注入を行い、基板
温度約1000℃乃至1200℃で、所定時間熱拡散を
行いn+部分埋め込み層(熱拡散前)23を形成する。
この時、n+ドレイン引き出し領域形成予定領域の直下
に相当する部分にも、同時にリンイオン(P+)をイオ
ン注入し、図示を省略したドレイン引き出し領域用埋め
込み層を形成しておく(さらに一定の場合は、p基板1
上に他の酸化膜を形成し、この他の酸化膜中に、n+
め込み層17の外側で、n+埋め込み層17を取り囲ん
だ位置に拡散窓を開口し、この拡散窓からボロンイオン
(B+)等のp型不純物を選択的に導入してもよい)。
(A) First, the same p as in the first embodiment is used.
A substrate 1 is prepared. Then, a first oxide film is formed on the p substrate 1 by thermal oxidation, a diffusion window is opened in the first oxide film using photolithography technology, and an n-type impurity is selectively introduced from the diffusion window. I do. For example, antimony ion (Sb + ) is used as an n-type impurity having a small diffusion coefficient.
Is implanted under the conditions of an acceleration energy of about 50 to 150 KeV and a dose of about 1 × 10 15 to 8 × 10 16 cm −2 . Thereafter, the substrate temperature is about 1100 ° C. to 1200
Thermal diffusion is performed at a temperature of ° C. for a predetermined time to form an n + diffusion layer (n + buried layer) 17 as a second main electrode region. further,
As shown in FIG. 10A, a second oxide film 42 is formed on the p substrate 1, and the second oxide film 42 is formed by using a photolithography technique.
A diffusion window is opened in the second oxide film 42, and an n-type impurity having a large diffusion coefficient is selectively introduced from the diffusion window. As an n-type impurity having a large diffusion coefficient, for example, phosphorus ions (P
+ ) Can be used. Phosphorus ions (P + ) have an acceleration energy of about 30 to 130 KeV and a dose of about 8 × 10
Ion implantation is performed under conditions of 14 to 5 × 10 15 cm −2 , and thermal diffusion is performed at a substrate temperature of about 1000 ° C. to 1200 ° C. for a predetermined time to form an n + partial buried layer (before thermal diffusion) 23.
At this time, phosphorus ions (P + ) are simultaneously ion-implanted also into a portion corresponding to a region immediately below the region where the n + drain extraction region is to be formed, to form a drain extraction region buried layer (not shown). In the case, p substrate 1
Form other oxide film above, during the addition of the oxide film, n + outside the buried layer 17, n + buried layer 17 opening in the diffusion window at a position surrounding the boron ions from the diffusion window ( B + ) or the like may be selectively introduced.

【0072】(ロ)その後、第1酸化膜及び第2酸化膜
42を除去し、p基板1上に図10(b)に示すよう
に、気相エピタキシャル成長により、厚さ10μm乃至
100μmで、不純物密度5×1012cm-3乃至8×10
15cm-3程度のnエピタキシャル層3を成長させる。n型
の半導体領域(エピタキシャル層)を形成するため、フ
ォスフィン(PH3)やアルシン(AsH3)がドーパン
トガスとして成長時に添加する。さらに、nエピタキシ
ャル層3に第3酸化膜を形成し、フォトリソグラフィー
技術を用いて、第3酸化膜中に、n+埋め込み層17の
外側で、n+埋め込み層17を取り囲んだ位置にpウェ
ル形成用の拡散窓を開口する。このpウェル形成用の拡
散窓を介して、ボロンイオン(B+)等のp型不純物
を、例えば、加速エネルギー:約100KeV乃至3M
eV、ドーズ量:約5×1013乃至5×1015cm-2でイ
オン注入する。さらに、nエピタキシャル層3に第4酸
化膜を形成し、フォトリソグラフィー技術を用いて、第
4酸化膜中に拡散窓を開口し、n+ドレイン引き出し領
域用に、拡散マスクを形成し、リンイオン(P+)等の
n型不純物を、例えば、加速エネルギー:約100Ke
V乃至2MeV、ドーズ量:約5×1015乃至5×10
16cm-2でイオン注入する。そして、基板温度約1100
℃乃至1200℃で、所定拡散時間熱処理(ドライブイ
ン)を行う。この拡散時間は、nエピタキシャル層3の
厚さ及びn+部分埋め込み層のリン(P)のせり上がり
を考慮して、nエピタキシャル層3の途中までpウェル
及びn+ドレイン引き出し領域が拡散するように決定す
ればよい。この時、n+埋め込み層17を取り囲んだ位
置にボロンイオン(B+)等のp型不純物を選択的に導
入しておけば、この熱処理(ドライブイン)により下か
らp型不純物もせり上がり、さらにn+ドレイン引き出
し領域直下に注入したPもせり上がってくる。なお、n
エピタキシャル層3が薄ければ、この時点の熱処理は省
略できる。
(B) After that, the first oxide film and the second oxide film 42 are removed, and as shown in FIG. 10B, impurities having a thickness of 10 μm to 100 μm are formed on the p substrate 1 by vapor phase epitaxial growth. Density 5 × 10 12 cm -3 to 8 × 10
An n epitaxial layer 3 of about 15 cm -3 is grown. In order to form an n-type semiconductor region (epitaxial layer), phosphine (PH 3 ) or arsine (AsH 3 ) is added as a dopant gas during growth. Further, the third oxide film is formed on the n epitaxial layer 3, by using a photolithography technique, in the third oxide film on the outside of the n + buried layer 17, p-well at a position surrounding the n + buried layer 17 A diffusion window for forming is opened. Through the diffusion window for forming the p-well, p-type impurities such as boron ions (B + ) are added, for example, at an acceleration energy of about 100 KeV to 3 M.
Ion implantation is performed at eV and a dose of about 5 × 10 13 to 5 × 10 15 cm −2 . Further, a fourth oxide film is formed on the n-epitaxial layer 3, a diffusion window is opened in the fourth oxide film using a photolithography technique, a diffusion mask is formed for an n + drain extraction region, and phosphorus ions ( P + ) or the like, for example, by accelerating energy: about 100 Ke.
V to 2 MeV, dose amount: about 5 × 10 15 to 5 × 10
Ion implantation at 16 cm -2 . Then, the substrate temperature is about 1100
Heat treatment (drive-in) is performed at a temperature of 1 to 1200 ° C. for a predetermined diffusion time. The diffusion time is set such that the p-well and the n + drain lead region are diffused halfway in the n epitaxial layer 3 in consideration of the thickness of the n epitaxial layer 3 and the rise of phosphorus (P) in the n + partial buried layer. Should be determined. At this time, if a p-type impurity such as boron ion (B + ) is selectively introduced into a position surrounding the n + buried layer 17, the p-type impurity also rises from below by this heat treatment (drive-in), Further, P implanted immediately below the n + drain extraction region also rises. Note that n
If the epitaxial layer 3 is thin, the heat treatment at this point can be omitted.

【0073】(ハ)さらに、nエピタキシャル層3上に
第5酸化膜を形成し、フォトリソグラフィー技術を用い
て、第4酸化膜中に拡散窓を開口し、この拡散窓からp
ベース領域4を形成するためのp型不純物を導入する。
例えば、p型不純物としてボロンイオン(B+)を加速
エネルギーが約30乃至100KeV、ドーズ量が約2
×1013乃至2×1014cm-2の条件でイオン注入を行
う。その後、基板温度約1100℃乃至1200℃で、
所定時間熱拡散(ドライブイン)を行えば、図11
(c)に示すように深さ1μm乃至20μm程度のpベ
ース領域が形成される。なお、図11(c)においては
pウェルやn+ドレイン引き出し領域の図示を省略して
いる。熱拡散(ドライブイン)時の温度を、1200℃
とすれば、この温度における拡散係数は、リン(P)が
約5×10-12 cm2・s-1 、Sb(Sb)は約5×
10-13 cm2・s-1 と約1桁違う。従って、図11
(c)に示すように、n+部分埋め込み層23に選択的
にイオン注入されたリン(P)は、半導体基板1側より
も、nエピタキシャル層3側である上方に向い、上に凸
状の形状をもって拡散し、pベース領域4へ到達する。
前述したように、n+ドレイン引き出し領域8直下の部
分にも、同時にリンイオン(P+)をイオン注入してい
るので、このイオン注入されたリン(P)も、nエピタ
キシャル層3側で、上に凸状の形状をもって上方に拡散
する。一方、nエピタキシャル層3の表面において、p
ベース領域4の外側の位置に注入されたリンイオン(P
+)は、pベースのドライブイン時に、同時に基板1側
に向かって拡散するので、埋め込み層側からせり上がる
拡散領域と接続し、図示を省略したn+ドレイン引き出
し領域が形成される。同様に、n+埋め込み層17を取
り囲んだ位置に導入されたボロン(B)等のp型不純物
もせり上がり、表面側からn+埋め込み層17を取り囲
んだ位置に導入され、深さ方向に押し込まれたボロン
(B)等のp型不純物と結合し図示を省略したpウェル
領域が出来上がる。
(C) Further, a fifth oxide film is formed on the n-epitaxial layer 3, and a diffusion window is opened in the fourth oxide film by using a photolithography technique.
A p-type impurity for forming the base region 4 is introduced.
For example, boron ions (B + ) as p-type impurities are accelerated at an energy of about 30 to 100 KeV and a dose of about 2
Ion implantation is performed under the conditions of × 10 13 to 2 × 10 14 cm −2 . Then, at a substrate temperature of about 1100 ° C to 1200 ° C,
If heat diffusion (drive-in) is performed for a predetermined time, FIG.
As shown in (c), a p base region having a depth of about 1 μm to 20 μm is formed. In FIG. 11C, the illustration of the p well and the n + drain lead region is omitted. The temperature during heat diffusion (drive-in) is 1200 ° C
The diffusion coefficient at this temperature is as follows: phosphorus (P) is about 5 × 10 −12 cm 2 · s −1 , and Sb (Sb) is about 5 ×
It is about one digit different from 10 -13 cm 2 · s -1 . Therefore, FIG.
As shown in FIG. 2C, the phosphorus (P) selectively ion-implanted into the n + partial buried layer 23 is directed upward to the n-type epitaxial layer 3 side from the semiconductor substrate 1 side, and has a convex shape. And reaches the p base region 4.
As described above, since phosphorus ions (P + ) are simultaneously ion-implanted also into the portion immediately below the n + drain extraction region 8, the ion-implanted phosphorus (P) is also increased on the n epitaxial layer 3 side. Diffuses upward with a convex shape. On the other hand, on the surface of n epitaxial layer 3, p
Phosphorus ions (P
+ ) Is simultaneously diffused toward the substrate 1 at the time of p-base drive-in, so that it is connected to a diffusion region rising from the buried layer side, and an n + drain extraction region (not shown) is formed. Similarly, the p-type impurity such as boron (B) introduced into the position surrounding the n + buried layer 17 also rises, is introduced from the surface side into the position surrounding the n + buried layer 17, and is pushed in the depth direction. A p-well region (not shown) is formed by combining with a p-type impurity such as boron (B).

【0074】(ニ)第3乃至第5酸化膜を除去し、pベ
ース領域4が形成されたnエピタキシャル層3上の全面
に、第6酸化膜を形成する。そして、フォトリソグラフ
ィー技術を用いて、第6酸化膜中に拡散窓を開口し、こ
の拡散窓からn+ソース領域5を形成するためのn型不
純物を導入する。図11(d)に示すように、n+ソー
ス領域5は、ごく浅い領域において形成されるため、n
型不純物として拡散係数の小さい砒素イオン(As+
を、加速エネルギーが約30乃至80KeV、ドーズ量
が約1×1015乃至4×1016cm-2の条件でイオン注入
を行い、基板温度約800℃乃至1000℃で、所定時
間熱拡散を行う。
(D) The third to fifth oxide films are removed, and a sixth oxide film is formed on the entire surface of the n epitaxial layer 3 on which the p base region 4 has been formed. Then, using a photolithography technique, a diffusion window is opened in the sixth oxide film, and an n-type impurity for forming n + source region 5 is introduced from the diffusion window. As shown in FIG. 11D, since the n + source region 5 is formed in a very shallow region,
Arsenic ion (As + ) with a small diffusion coefficient as a type impurity
Is implanted under the conditions of an acceleration energy of about 30 to 80 KeV and a dose of about 1 × 10 15 to 4 × 10 16 cm −2 , and thermal diffusion is performed at a substrate temperature of about 800 ° C. to 1000 ° C. for a predetermined time. .

【0075】(ホ)第6酸化膜を除去し、nエピタキシ
ャル層3の上の全面に、第7酸化膜(カバー膜)21を
形成する。フォトリソグラフィー技術を用いて、カバー
膜21を図9に示すU型ゲート電極7のパターンのよう
に格子状にパターニングする。このカバー膜21のパタ
ーニングはフォトレジストをマスクにRIEで行えばよ
い。そして、カバー膜21のパターニングに用いたフォ
トレジストを除去し、カバー膜21をマスクとして、シ
リコンの異方性エッチングを行う。この結果、図12
(e)に示すように、隣接した2つのpベース領域の間
に、トレンチ20が形成される。図12(e)に示すよ
うに、トレンチ20の深さは、pベース領域4の拡散深
さよりも若干浅くなるようにエッチング深さを制御す
る。こうして、トレンチ20の底部コーナー部はpベー
ス領域4に覆われ、底部の中央部にはn+部分埋め込み
層24が露出する。なお、それぞれのトレンチ20の側
壁の上部には、n+ソース領域5が分離されて露出す
る。
(E) The sixth oxide film is removed, and a seventh oxide film (cover film) 21 is formed on the entire surface on the n-type epitaxial layer 3. Using a photolithography technique, the cover film 21 is patterned in a grid pattern like the pattern of the U-shaped gate electrode 7 shown in FIG. The patterning of the cover film 21 may be performed by RIE using a photoresist as a mask. Then, the photoresist used for patterning the cover film 21 is removed, and anisotropic etching of silicon is performed using the cover film 21 as a mask. As a result, FIG.
As shown in (e), a trench 20 is formed between two adjacent p base regions. As shown in FIG. 12E, the etching depth is controlled so that the depth of the trench 20 is slightly smaller than the diffusion depth of the p base region 4. Thus, the bottom corner of trench 20 is covered with p base region 4, and n + partial buried layer 24 is exposed at the center of the bottom. Note that the n + source region 5 is separated and exposed above the sidewall of each trench 20.

【0076】(ヘ)トレンチ20の側壁部、及び底部中
央部に露出したn+部分埋め込み層24の表面を清浄化
する所定の処理を行った後、ゲート酸化を行い、図12
(f)に示すような、厚さ30nm乃至150nmのU
型ゲート絶縁膜6を形成する。ゲート酸化はドライ酸化
でも、ウェット酸化でも良く、HClを混合して行って
も良い。図12(f)においては、カバー膜21とU型
ゲート絶縁膜6とが連続した酸化膜として示されてい
る。その後、図13(g)に示すように、トレンチ20
内に、n+ドープドポリシリコンを埋め込むことで、U
型ゲート電極7が形成される。そして、図13(h)に
示すように、n+ドープドポリシリコンをエッチバック
し、トレンチ20の内部にゲート電極用導電材料を埋め
込む。CMPによる平坦化によりトレンチ20の内部に
+ドープドポリシリコンを埋め込んでもよい。この
後、所定の酸化膜エッチング液を用いて、カバー膜21
を除去する。この結果、トレンチ20の上部にn+ドー
プドポリシリコンが突出する。そこで、n+ドープドポ
リシリコンを酸化すれば図13(h)に示すように、U
型ゲート電極7上にはキャップ酸化膜22が形成され
る。
(F) After performing a predetermined process for cleaning the surface of the n + partial buried layer 24 exposed at the side wall portion and the bottom central portion of the trench 20, the gate is oxidized, and FIG.
U having a thickness of 30 nm to 150 nm as shown in FIG.
A mold gate insulating film 6 is formed. The gate oxidation may be dry oxidation or wet oxidation, or may be performed by mixing HCl. In FIG. 12F, the cover film 21 and the U-type gate insulating film 6 are shown as a continuous oxide film. Thereafter, as shown in FIG.
By embedding n + doped polysilicon in U,
A mold gate electrode 7 is formed. Then, as shown in FIG. 13H, the n + -doped polysilicon is etched back to bury a gate electrode conductive material inside the trench 20. The n + -doped polysilicon may be embedded in the trench 20 by planarization by CMP. Thereafter, the cover film 21 is etched using a predetermined oxide film etchant.
Is removed. As a result, n + -doped polysilicon projects above trench 20. Therefore, if the n + doped polysilicon is oxidized, as shown in FIG.
A cap oxide film 22 is formed on the mold gate electrode 7.

【0077】(ト)この後の第1層層間絶縁膜形成工程
以降の工程は、従来公知な種々の方法が採用可能であ
り、第1の実施例と説明が重複するので、その具体的な
記載は省略する。以上のような製造工程で、本発明の第
2の実施の形態に係わる横型UMOSFETが完成す
る。
(G) In the subsequent steps after the step of forming the first interlayer insulating film, various conventionally known methods can be adopted, and the description thereof is the same as that of the first embodiment. The description is omitted. Through the above manufacturing steps, the lateral UMOSFET according to the second embodiment of the present invention is completed.

【0078】(第3の実施の形態)図14は、本発明の
第3の実施の形態に係わる縦型UMOSFETの断面構
造図を示す。
(Third Embodiment) FIG. 14 is a sectional structural view of a vertical UMOSFET according to a third embodiment of the present invention.

【0079】図14に示すように、本発明の第3の実施
の形態に係わる縦型UMOSFETは、第1導電型(n
型)の半導体領域31と、この半導体領域31の内部に
配置された第2導電型(p型)のベース領域(pベース
領域)4と、このpベース領域4内の最深部よりも浅く
形成された溝部と、pベース領域4の表面に配置された
第1導電型(n型)の第1主電極領域(n+ソース領
域)5と、pベース領域4の下部に配置された第1導電
型(n型)の第2主電極領域(n+ドレイン領域)8
と、溝部の側壁に形成されたゲート絶縁膜6と、溝部の
内部に埋め込まれた制御電極7とを少なくとも有してい
る。図14においては、半導体領域31は、第1導電型
(n型)の半導体基板(n+基板)8上に形成されたn
エピタキシャル層31として示されているが、高耐圧の
縦型UMOSFETを実現するためには厚さ300μm
ないし1mmのn基板を、半導体領域31とし、n基板
31の裏面に拡散層として第2主電極領域(n+ドレイ
ン領域)8を構成しても良い。n+ソース領域5には、
第1主電極(ソース電極)9が、n+ドレイン領域8に
は第2主電極(ドレイン電極)10が接続されている。
ソース電極9は、n+ソース領域5とpベース領域4を
短絡して配置されている。図14に示すように、本発明
の第3の実施の形態に係わる縦型UMOSFETにおい
ては、U型ゲート絶縁膜6の底部コーナー部はpベース
領域4に覆われており、U型ゲート絶縁膜6の底部の中
央部はnウェル領域3に接している。
As shown in FIG. 14, a vertical UMOSFET according to a third embodiment of the present invention has a first conductivity type (n
Semiconductor region 31, a second conductivity type (p-type) base region (p-base region) 4 disposed inside the semiconductor region 31, and formed shallower than the deepest portion in the p-base region 4. Groove, a first conductive type (n-type) first main electrode region (n + source region) 5 disposed on the surface of p base region 4, and a first main electrode region 5 disposed below p base region 4. Conductive (n-type) second main electrode region (n + drain region) 8
And a gate insulating film 6 formed on the side wall of the groove, and a control electrode 7 buried inside the groove. In FIG. 14, a semiconductor region 31 is formed on a semiconductor substrate (n + substrate) 8 of a first conductivity type (n type) 8.
Although shown as the epitaxial layer 31, a thickness of 300 μm is required to realize a vertical UMOSFET having a high withstand voltage.
The n-substrate of 1 mm to 1 mm may be used as the semiconductor region 31, and the second main electrode region (n + drain region) 8 may be formed as a diffusion layer on the back surface of the n-substrate 31. In the n + source region 5,
A first main electrode (source electrode) 9 is connected to the n + drain region 8, and a second main electrode (drain electrode) 10 is connected to the n + drain region 8.
Source electrode 9 is arranged such that n + source region 5 and p base region 4 are short-circuited. As shown in FIG. 14, in the vertical UMOSFET according to the third embodiment of the present invention, the bottom corner of the U-type gate insulating film 6 is covered with the p base region 4, and the U-type gate insulating film The center of the bottom of 6 is in contact with n-well region 3.

【0080】本発明の第3の実施の形態に係わる縦型U
MOSFETにおいては、n+ドレイン領域8側の電位
をn+ソース領域5よりも高くする電圧を印加した状態
で、n+ソース領域5に対し、U型ゲート電極7に正の
電圧を印加すると、U型ゲート電極7に接するpベース
領域4の表面がn型に反転し、U型ゲート絶縁膜6近傍
にチャネルが縦方向に形成される。この結果、n+ソー
ス領域5からチャネルを縦に経由し、pベース領域4の
下端からnエピタキシャル層31に電子が注入される。
注入された電子は、nエピタキシャル層31を経由し、
+ドレイン領域8へ到達する。従って、nエピタキシ
ャル層31はキャリアにとってドリフト層として機能し
ている。n+ソース領域5に対し、U型ゲート電極7に
負又はゼロの電圧を印加したデバイス遮断状態では、p
ベース領域4とnエピタキシャル層31との接合界面に
は空乏層が伸長している。本発明の第3の実施の形態に
係わる縦型UMOSFETにおいては、U型ゲート絶縁
膜6の底部コーナー部はpベース領域4に覆われてお
り、界面ポテンシャルは、pベース領域4の電圧値に保
たれる。従って、デバイス遮断状態における高電圧印加
時においても、U型ゲート絶縁膜6の底部コーナー部へ
の電界集中を緩和することが可能であり、異常な高電圧
やサージ電圧に対してU型ゲート絶縁膜6の破壊を有効
に防止できる。
A vertical U according to the third embodiment of the present invention
In MOSFET, the potential of the n + drain region 8 side while applying a voltage higher than the n + source region 5, to n + source region 5, when a positive voltage is applied to the U-shaped gate electrode 7, The surface of p base region 4 in contact with U-type gate electrode 7 is inverted to n-type, and a channel is formed near U-type gate insulating film 6 in the vertical direction. As a result, electrons are injected into the n epitaxial layer 31 from the lower end of the p base region 4 through the channel vertically from the n + source region 5.
The injected electrons pass through the n epitaxial layer 31,
The n + drain region 8 is reached. Therefore, the n epitaxial layer 31 functions as a drift layer for carriers. In the device cutoff state where a negative or zero voltage is applied to the U-type gate electrode 7 with respect to the n + source region 5, p
At the junction interface between the base region 4 and the n-type epitaxial layer 31, a depletion layer extends. In the vertical UMOSFET according to the third embodiment of the present invention, the bottom corner of the U-type gate insulating film 6 is covered with the p base region 4, and the interface potential is lower than the voltage value of the p base region 4. Will be kept. Therefore, even when a high voltage is applied in the device cutoff state, the electric field concentration on the bottom corner of the U-type gate insulating film 6 can be reduced, and the U-type gate insulation against abnormal high voltage and surge voltage can be achieved. Destruction of the film 6 can be effectively prevented.

【0081】次に図15を用い、図14に示した本発明
の第3の実施の形態に係わる縦型UMOSFETの製造
方法を説明する。
Next, a method of manufacturing the vertical UMOSFET according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 14 will be described with reference to FIG.

【0082】(イ)まず、不純物密度1×1018cm-3
至1×1021cm-3程度のn+基板25を準備する。この
+基板25上に図15(a)に示すように気相エピタ
キシャル成長により、不純物密度1×1012cm-3乃至8
×1015cm-3程度で、厚さ10μm乃至100μmのn
エピタキシャル層31を成長させる。あるいは、高耐圧
の縦型UMOSFETを実現するためには、不純物密度
6×1011cm-3乃至8×1019cm-3程度で厚さ300μ
mないし1mmのn基板を用意し、n基板31の裏面
に、不純物密度1×1018cm-3乃至8×1020cm-3
度、深さ5μm乃至30μmの第2主電極領域(n+
レイン領域)を構成しても良い。
(A) First, an n + substrate 25 having an impurity density of about 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 21 cm −3 is prepared. As shown in FIG. 15A, an impurity density of 1 × 10 12 cm -3 to 8 is formed on the n + substrate 25 by vapor phase epitaxial growth.
N of about 10 15 cm -3 and a thickness of 10 μm to 100 μm
The epitaxial layer 31 is grown. Alternatively, in order to realize a vertical UMOSFET having a high withstand voltage, an impurity density of about 6 × 10 11 cm −3 to 8 × 10 19 cm −3 and a thickness of 300 μm are used.
No m prepared n substrate 1 mm, on the rear surface of the n-type substrate 31, the impurity density of 1 × 10 18 cm -3 to 8 × 10 20 cm -3 or so, a second main electrode region of the depth of 5μm to 30 [mu] m (n + (Drain region).

【0083】(ロ)そして、nエピタキシャル層31上
に第1酸化膜を形成し、フォトリソグラフィー技術を用
いて、第1酸化膜中に拡散窓を開口し、この拡散窓から
pベース領域4を形成するためのp型不純物を導入す
る。縦型構造であるから、第1及び第2の実施の形態と
異なり、n+ドレイン引き出し領域8用に、n型不純物
の導入工程は不要である。その後、所定の基板温度と拡
散時間で熱拡散(ドライブイン)を行えば、所定の深
さ、例えば深さ1μm乃至15μmのpベース領域が形
成される。
(B) Then, a first oxide film is formed on the n-epitaxial layer 31, and a diffusion window is opened in the first oxide film by using a photolithography technique. A p-type impurity for forming is introduced. Because of the vertical structure, unlike the first and second embodiments, an n-type impurity introduction step is not required for the n + drain lead-out region 8. Thereafter, when thermal diffusion (drive-in) is performed at a predetermined substrate temperature and a predetermined diffusion time, a p-base region having a predetermined depth, for example, a depth of 1 μm to 15 μm is formed.

【0084】(ハ)第1酸化膜を除去し、pベース領域
4が形成されたnエピタキシャル層31上の全面に、第
2酸化膜を形成する。そして、フォトリソグラフィー技
術を用いて、第2酸化膜中に拡散窓を開口し、この拡散
窓からn+ソース領域5を形成するためのn型不純物を
導入する。さらに、所定の基板温度で所定の時間熱拡散
を行う。その後、第1及び第2の実施の形態と同様に、
第2酸化膜を除去し、nエピタキシャル層31の上の全
面に、第3酸化膜(カバー膜)を形成する。フォトリソ
グラフィー技術を用いて、カバー膜をU型ゲート電極の
パターンのように格子状にパターニングし、カバー膜を
マスクとして、シリコンの異方性エッチングを行い、ト
レンチを形成される。トレンチの深さは、pベース領域
の拡散深さよりも若干浅くなるようにエッチング深さを
制御することは、第1及び第2の実施の形態と同様であ
る。つぎに、トレンチの側壁部にU型ゲート絶縁膜を形
成し、さらに、トレンチの内部にゲート電極用導電材料
のn+ドープドポリシリコンを埋め込む。この後、所定
の酸化膜エッチング液を用いて、カバー膜を除去し、ト
レンチの上部にn+ドープドポリシリコンが突出する。
そこで、n+ドープドポリシリコンを酸化して、U型ゲ
ート電極上にはキャップ酸化膜を自己整合的に形成す
る。
(C) The first oxide film is removed, and a second oxide film is formed on the entire surface of the n epitaxial layer 31 on which the p base region 4 has been formed. Then, a diffusion window is opened in the second oxide film using a photolithography technique, and an n-type impurity for forming n + source region 5 is introduced from the diffusion window. Further, thermal diffusion is performed at a predetermined substrate temperature for a predetermined time. After that, similarly to the first and second embodiments,
The second oxide film is removed, and a third oxide film (cover film) is formed on the entire surface on the n-type epitaxial layer 31. Using a photolithography technique, the cover film is patterned in a grid pattern like the pattern of a U-shaped gate electrode, and silicon is anisotropically etched using the cover film as a mask to form a trench. Controlling the etching depth so that the depth of the trench is slightly shallower than the diffusion depth of the p base region is the same as in the first and second embodiments. Next, a U-type gate insulating film is formed on the side wall of the trench, and further, n + -doped polysilicon as a conductive material for a gate electrode is embedded in the trench. Thereafter, the cover film is removed using a predetermined oxide film etchant, and n + -doped polysilicon projects above the trench.
Therefore, the n + -doped polysilicon is oxidized to form a cap oxide film on the U-type gate electrode in a self-aligned manner.

【0085】(ニ)この後、図15(b)に示すよう
に、キャップ酸化膜を含んで、nエピタキシャル層31
の上に第1層層間絶縁膜11をCVD法等により形成す
る。そして、フォトリソグラフィー技術を用いて、第1
層層間絶縁膜11中にソースコンタクトホールを開口す
る。この際、U型ゲート電極7上にはキャップ酸化膜2
2が形成されているので、ソースセルを複数含む広い領
域にフォトレジストの窓を形成し、第1層層間絶縁膜1
1をエッチングすれば、ソースセルの上部のみに自己整
合的にソースコンタクトホールが開口できる。ソースコ
ンタクトホール開口後、スパッタリング法もしくはEB
蒸着等の真空蒸着法等により、Al合金等の導電性材料
を堆積させ、更に、フォトリソグラフィー技術とRIE
とにより、ソース電極9をパターニングする。最後に、
クロム(Cr)ニッケル(Ni)銀(Ag)等の多層金
属膜をn+基板25裏面にスパッタリング法、もしくは
真空蒸着法により堆積し、熱処理(シンタリング)を行
えば、ドレイン電極10が形成され、本発明の第3の実
施の形態に係わる縦型UMOSFETが完成する。ドレ
イン電極10はMo板やW板を合金反応によりn+基板
25裏面に形成しても良い。
(D) Thereafter, as shown in FIG. 15B, the n-type epitaxial layer 31 including the cap oxide film is formed.
A first-layer interlayer insulating film 11 is formed thereon by a CVD method or the like. Then, using photolithography technology, the first
A source contact hole is opened in the interlayer insulating film 11. At this time, the cap oxide film 2 is formed on the U-type gate electrode 7.
2 is formed, a photoresist window is formed in a wide area including a plurality of source cells, and the first interlayer insulating film 1 is formed.
If 1 is etched, a source contact hole can be opened only in the upper part of the source cell in a self-aligned manner. After opening source contact hole, sputtering method or EB
A conductive material such as an Al alloy is deposited by a vacuum evaporation method such as evaporation, and further, photolithography technology and RIE
Thus, the source electrode 9 is patterned. Finally,
If a multilayer metal film such as chromium (Cr) nickel (Ni) silver (Ag) is deposited on the back surface of the n + substrate 25 by a sputtering method or a vacuum evaporation method and heat treatment (sintering) is performed, the drain electrode 10 is formed. The vertical UMOSFET according to the third embodiment of the present invention is completed. The drain electrode 10 may be a Mo plate or a W plate formed on the back surface of the n + substrate 25 by an alloy reaction.

【0086】なお、図15(a)において、拡散係数の
小さなn型不純物としてアンチモン(Sb)をドーパン
トとする不純物密度1×1018cm-3乃至1×1021cm-3
程度のn+基板25を準備し、このn+基板25上にリン
(P)等の拡散係数の大きなn型不純物を選択的に導入
すれば、第2の実施の形態と同様な、実質的に平坦な主
面を有した主領域と、この主領域から溝部の底部へ向う
凸形状の部分領域とから構成される第2主電極領域を構
成することが可能である。即ち、リンイオン(P+)を
加速エネルギー:約30乃至130KeV、ドーズ量:
約3×1015乃至5×1016cm-2の程度条件でイオン注
入し、基板温度約1000℃乃至1200℃で、所定時
間熱拡散を行いn+部分埋め込み層を形成してから、n
エピタキシャル層31を成長させれば、その後の熱処理
工程で、上に凸形状の部分領域を有する縦型UMOSF
ETが形成できる。
In FIG. 15A, an impurity density of 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 21 cm −3 using antimony (Sb) as a dopant is used as an n-type impurity having a small diffusion coefficient.
By preparing about n + substrate 25 and selectively introducing an n-type impurity having a large diffusion coefficient such as phosphorus (P) onto n + substrate 25, substantially the same as in the second embodiment, It is possible to form a second main electrode region including a main region having a flat main surface and a convex partial region extending from the main region to the bottom of the groove. That is, the phosphorus ion (P + ) is accelerated at an energy of about 30 to 130 KeV and a dose is:
Ion implantation is performed under the condition of about 3 × 10 15 to 5 × 10 16 cm −2 , and thermal diffusion is performed at a substrate temperature of about 1000 ° C. to 1200 ° C. for a predetermined time to form an n + partially buried layer.
If the epitaxial layer 31 is grown, in a subsequent heat treatment step, a vertical UMOSF having an upwardly convex partial region is formed.
ET can be formed.

【0087】この結果、縦型UMOSFETのpベース
領域4からnエピタキシャル層(nドリフト層)31に
注入された電子は電子に対するポテンシャルの低いn+
部分埋め込み層に流れ込む。あるいは、n+部分埋め込
み層がU型ゲート絶縁膜6に接していれば、pベース領
域4からn+部分埋め込み層へ直接電子が注入される。
+部分埋め込み層は上に凸状の形状であるため、注入
された電子、若しくは流入した電子は、広角に、低比抵
抗の第2主電極領域8に到達するので縦型UMOSFE
Tのオン抵抗が飛躍的に低減する。
As a result, electrons injected from the p base region 4 of the vertical UMOSFET into the n epitaxial layer (n drift layer) 31 are n + having a low potential with respect to the electrons.
It flows into the partially buried layer. Alternatively, if the n + partial buried layer is in contact with U-type gate insulating film 6, electrons are directly injected from p base region 4 to the n + partial buried layer.
Since the n + partial buried layer has an upwardly convex shape, the injected electrons or the inflowing electrons reach the low-resistivity second main electrode region 8 at a wide angle.
The on-resistance of T is dramatically reduced.

【0088】(第4の実施の形態)図16は、本発明の
第4の実施の形態に係わる縦型IGBTの断面構造図を
示す。
(Fourth Embodiment) FIG. 16 is a sectional structural view of a vertical IGBT according to a fourth embodiment of the present invention.

【0089】図16示すように、本発明の第4の実施の
形態に係わる縦型IGBTは、第1導電型(n型)の半
導体領域31と、この半導体領域31の内部に配置され
た第2導電型(p型)のベース領域(pベース領域)4
と、このpベース領域4内の最深部よりも浅く形成され
た溝部と、pベース領域4の表面に配置された第1導電
型(n型)の第1主電極領域(n+エミッタ領域)26
と、pベース領域4の下部に配置された第2導電型(p
型)の第2主電極領域(p+コレクタ領域)27と、溝
部の側壁に形成されたゲート絶縁膜6と、溝部の内部に
埋め込まれた制御電極7とを少なくとも有している。図
16においては、半導体領域31は、第2導電型(p
型)の半導体基板(p+基板)8上に形成されたnエピ
タキシャル層31として示されているが、高耐圧の縦型
UMOSFETを実現するためには厚さ300μmない
し1mmのn基板を、半導体領域31とし、n基板31
の裏面に拡散層として第2主電極領域(p+コレクタ領
域)27を構成しても良い。n+エミッタ領域26に
は、第1主電極(エミッタ電極)28が、p+コレクタ
領域27には第2主電極(コレクタ電極)29が接続さ
れている。エミッタ電極28は、n+エミッタ領域26
とpベース領域4を短絡して配置されている。図16に
示すように、本発明の第3の実施の形態に係わる縦型I
GBTにおいては、U型ゲート絶縁膜6の底部コーナー
部はpベース領域4に覆われており、U型ゲート絶縁膜
6の底部の中央部はドリフト層として機能するnエピタ
キシャル層31に接している。
As shown in FIG. 16, the vertical IGBT according to the fourth embodiment of the present invention has a semiconductor region 31 of the first conductivity type (n-type) and a semiconductor region 31 disposed inside the semiconductor region 31. 2 conductivity type (p type) base region (p base region) 4
A trench formed shallower than the deepest portion in p base region 4, and a first conductive type (n-type) first main electrode region (n + emitter region) disposed on the surface of p base region 4 26
And a second conductivity type (p
A second main electrode region (p + collector region) 27 of the mold), a gate insulating film 6 formed on the side wall of the groove, has at least a control electrode 7 buried in the groove. In FIG. 16, the semiconductor region 31 has the second conductivity type (p
) Is shown as an n-type epitaxial layer 31 formed on a semiconductor substrate (p + substrate) 8 of a semiconductor substrate (p + substrate) 8. Region 31 and n substrate 31
A second main electrode region (p + collector region) 27 may be formed as a diffusion layer on the back surface of the semiconductor device. A first main electrode (emitter electrode) 28 is connected to the n + emitter region 26, and a second main electrode (collector electrode) 29 is connected to the p + collector region 27. The emitter electrode 28 is connected to the n + emitter region 26
And p base region 4 are short-circuited. As shown in FIG. 16, the vertical type I according to the third embodiment of the present invention
In the GBT, the bottom corner of the U-type gate insulating film 6 is covered with the p base region 4, and the center of the bottom of the U-type gate insulating film 6 is in contact with the n-epitaxial layer 31 functioning as a drift layer. .

【0090】次に本発明の第4の実施の形態に係わる縦
型IGBTの動作について説明する。n+エミッタ領域
26とp+コレクタ領域27との間に順バイアスとなる
電圧を印加した状態で、さらにn+エミッタ領域26に
対し、U型ゲート電極7に正の電圧を印加すると、U型
ゲート電極7に接するpベース領域4の表面がn型に反
転し、U型ゲート絶縁膜6近傍にチャネルが縦方向に形
成される。この結果、pベース領域4の下端部からnド
リフト層(nエピタキシャル層)31へ電子が注入され
る。注入された電子は、nエピタキシャル層31とp+
コレクタ領域27との界面近傍のポテンシャルの谷間に
蓄積され、p+コレクタ領域27の正孔(ホール)に対
する電位障壁が低くなる。結果、p+コレクタ領域27
から、nエピタキシャル層31へ、正孔が注入され、ド
リフト層であるnエピタキシャル層31と、p+コレク
タ領域27間は、順バイアスとなる。注入された正孔
は、n+エミッタ領域26からの電子の注入を更に促進
する。こうして、高比抵抗領域であるnエピタキシャル
層31は、電子と正孔の2種類のキャリアが多数存在し
電荷密度が増加する。すなわち、電子密度と正孔密度を
等しく増大させることで高比抵抗領域の実質的な抵抗を
桁違いに低下させる伝導度変調を起こす。
Next, the operation of the vertical IGBT according to the fourth embodiment of the present invention will be described. When a positive voltage is applied to the n + emitter region 26 while a forward bias voltage is applied between the n + emitter region 26 and the p + collector region 27, the U The surface of p base region 4 in contact with gate electrode 7 is inverted to n type, and a channel is formed in the vertical direction near U type gate insulating film 6. As a result, electrons are injected from the lower end of p base region 4 into n drift layer (n epitaxial layer) 31. The injected electrons are converted into the n epitaxial layer 31 and the p +
The potential is accumulated between the potential valleys near the interface with the collector region 27, and the potential barrier against holes in the p + collector region 27 decreases. As a result, p + collector region 27
Then, holes are injected into the n-type epitaxial layer 31, and a forward bias is applied between the n-type epitaxial layer 31 as a drift layer and the p + collector region 27. The injected holes further promote the injection of electrons from n + emitter region 26. Thus, the n-type epitaxial layer 31, which is a high resistivity region, has a large number of two types of carriers, electrons and holes, and the charge density increases. That is, by increasing the electron density and the hole density equally, conductivity modulation occurs in which the substantial resistance of the high resistivity region is reduced by orders of magnitude.

【0091】n+エミッタ領域26に対し、U型ゲート
電極7に負又はゼロの電圧を印加したデバイス遮断状態
では、n+エミッタ領域26とp+コレクタ領域27間に
高電圧の逆バイアスが印可され、pベース領域4とnエ
ピタキシャル層31との接合部分には、空乏層が伸長し
ている。U型ゲート絶縁膜6の底部コーナー部は空乏層
により直接の高電圧から保護されており、界面ポテンシ
ャルは、pベース領域4の電圧値に保たれる。よって、
異常な高電圧やサージ電圧がエミッタ・コレクタ間に印
加された場合であっても、U型ゲート絶縁膜6の底部コ
ーナー部への電界集中を緩和することが可能である。従
って、異常な高電圧やサージ電圧によるゲート絶縁膜の
破壊を防止できる。
[0091] For the n + emitter region 26, Fumata in the device blocking state of applying a voltage of zero U-shaped gate electrode 7, the reverse bias of the high voltage applied between the n + emitter region 26 and p + collector region 27 A depletion layer extends at the junction between p base region 4 and n epitaxial layer 31. The bottom corner of the U-type gate insulating film 6 is protected from a direct high voltage by a depletion layer, and the interface potential is maintained at the voltage value of the p base region 4. Therefore,
Even when an abnormally high voltage or surge voltage is applied between the emitter and the collector, the electric field concentration on the bottom corner of the U-type gate insulating film 6 can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the gate insulating film from being broken by an abnormally high voltage or a surge voltage.

【0092】次に本発明の第4の実施の形態に係わる縦
型IGBTの製造方法は、第3の実施の形態における縦
型UMOSFETの製造方法において、最初の基板が異
なるのみである。即ち、n+基板25を用意するかわり
に、不純物密度1×1018cm- 3乃至6×1019cm-3程度
のp+基板27を準備すれば良い。この後の製造方法
は、ほぼ第3の実施の形態における縦型UMOSFET
の製造方法と基本的に同じである。ただし、コレクタ側
からのホールの注入による伝導度変調があるので、nエ
ピタキシャル層(nドリフト層)31の厚さは、縦型U
MOSFETの場合に比して厚くしても、オン抵抗を比
較的低い値に維持できる。従って、不純物密度6×10
11cm-3乃至8×1019cm-3程度で厚さ300μmないし
1mmのn基板を用意し、n基板31の裏面に、不純物
密度1×1018cm-3乃至8×1019cm-3程度、深さ5μ
m乃至50μmの第2主電極領域(p+コレクタ領域)
27を構成する構造にすれば、より高耐圧且つ低オン抵
抗の半導体パワーデバイスが提供できる。さらに、nエ
ピタキシャル層(nドリフト層)31とp+コレクタ領
域27との間にnバッファ層を設けたり、p+コレクタ
領域を複数に分割して、その間にn+ショート領域を設
けたコレクタ・ショート構造を採用しても良い。
Next, the method of manufacturing the vertical IGBT according to the fourth embodiment of the present invention differs from the method of manufacturing the vertical UMOSFET of the third embodiment only in the initial substrate. That is, instead of providing the n + substrate 25, the impurity density of 1 × 10 18 cm - may be prepared from 3 to 6 × 10 19 cm -3 of about p + substrate 27. The manufacturing method thereafter is substantially the same as the vertical UMOSFET according to the third embodiment.
Is basically the same as the manufacturing method. However, since there is conductivity modulation due to injection of holes from the collector side, the thickness of the n epitaxial layer (n drift layer) 31 is
Even if the thickness is larger than that of the MOSFET, the on-resistance can be maintained at a relatively low value. Therefore, the impurity density is 6 × 10
An n substrate having a thickness of 300 μm to 1 mm having a thickness of about 11 cm −3 to 8 × 10 19 cm −3 is prepared, and an impurity density of 1 × 10 18 cm −3 to 8 × 10 19 cm −3 is provided on the back surface of the n substrate 31. Degree, depth 5μ
2 to 50 μm second main electrode region (p + collector region)
27 can provide a semiconductor power device with higher withstand voltage and lower on-resistance. Further, an n buffer layer is provided between the n epitaxial layer (n drift layer) 31 and the p + collector region 27, or a p + collector region is divided into a plurality of portions, and an n + short region is provided therebetween. A short structure may be adopted.

【0093】(その他の実施の形態)上記のように、本
発明は第1乃至第4の実施の形態によって記載したが、
この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定す
るものであると理解すべきではない。この開示から当業
者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明
らかとなろう。
(Other Embodiments) As described above, the present invention has been described with reference to the first to fourth embodiments.
The discussion and drawings that form part of this disclosure should not be understood as limiting the invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0094】例えば、本発明の第4の実施の形態におい
ては、縦型IGBTについて説明したが、n基板上に、
+埋め込みコレクタ層を形成し、更にp+コレクタ引き
出し領域を設けて、エミッタ電極側と同一表面側にコレ
クタ電極を構成すれば、横型のIGBTとすることが可
能である。
For example, in the fourth embodiment of the present invention, a vertical IGBT has been described.
A horizontal IGBT can be obtained by forming a p + buried collector layer, further providing a p + collector extraction region, and forming a collector electrode on the same surface side as the emitter electrode side.

【0095】本発明の第1乃至第3の実施の形態におい
ては、UMOSFETについて説明したが、pベース領
域を薄くして、ドレイン側の電界がソースの全面に設け
られた電位障壁の高さを制御出来るようにすれば、UM
OSSITとなる。UMOSSITの電位障壁はゲート
電位及びドレイン電位で規定される2次元空間における
鞍部点(サドルポイント)であり、その高さはゲート電
位及びドレイン電位により制御可能である。従って、U
MOSSITのドレイン電流−ドレイン電圧特性は、3
極型真空管と同様に、指数関数的に増大する。
In the first to third embodiments of the present invention, a description has been given of a UMOSFET. If you can control, UM
OSSIT. The potential barrier of UMOSSIT is a saddle point (saddle point) in a two-dimensional space defined by a gate potential and a drain potential, and its height can be controlled by the gate potential and the drain potential. Therefore, U
MOSSIT has a drain current-drain voltage characteristic of 3
It grows exponentially, similar to a polar vacuum tube.

【0096】また、本発明の第1乃至第3の実施の形態
においては、UMOSFETについて説明したが、ゲー
ト絶縁膜はシリコン酸化膜(SiO2)に限られるもの
ではない。シリコン窒化膜(Si34膜)や、Si34
膜とSiO2膜の複合膜、あるいはBSTO膜等の強誘
電体膜等の種々の絶縁膜が使用可能であることは勿論で
ある。
In the first to third embodiments of the present invention, the UMOSFET has been described, but the gate insulating film is not limited to the silicon oxide film (SiO 2 ). Silicon nitride film (Si 3 N 4 film), Si 3 N 4
Of course, various insulating films such as a composite film of a film and a SiO 2 film or a ferroelectric film such as a BSTO film can be used.

【0097】さらに、本発明の第1及び第2の実施の形
態においては、n+ドレイン引き出し領域8は、不純物
拡散領域から形成された構造について例示したが、n+
ドレイン引き出し領域8形成予定部にトレンチを形成
し、このトレンチ内に高導電性材料を埋め込んでも良
い。高導電性材料としては、低抵抗ポリシリコン(ドー
プドポリシリコン)やW、Ti、Mo等の高融点金属、
これらのシリサイド(WSi2,TiSi2,MoS
2)等、あるいはこれらのシリサイドを用いたポリサ
イド等が使用可能である。これらの高導電性材料によ
り、n+埋め込み層17とドレイン電極とを導通させる
ことができる。これにより、n+ドレイン引き出し領域
8の抵抗を低減できるので、素子の低オン抵抗化を図る
ことができる。また、不純物拡散領域は、必ず横方向拡
散を伴うので、幅広な拡散領域を占有することになり面
積効率が悪いのに対して、トレンチによるn+ドレイン
引き出し領域8は、専有面積を縮小することが可能であ
り、素子の高集積密度化やチップサイズの縮小化を可能
とする。
[0097] Further, in the first and second embodiments of the present invention, n + drain lead-out region 8 has been illustrated structure formed from the impurity diffusion region, n +
A trench may be formed in a portion where the drain extraction region 8 is to be formed, and a highly conductive material may be embedded in the trench. Examples of the highly conductive material include a low-resistance polysilicon (doped polysilicon), a high melting point metal such as W, Ti, and Mo;
These silicides (WSi 2 , TiSi 2 , MoS
i 2 ), etc., or polycide using these silicides can be used. With these highly conductive materials, the n + buried layer 17 and the drain electrode can be conducted. As a result, the resistance of the n + drain extraction region 8 can be reduced, and the on-resistance of the element can be reduced. In addition, since the impurity diffusion region always accompanies the lateral diffusion, it occupies a wide diffusion region and the area efficiency is low. On the other hand, the n + drain extraction region 8 formed by the trench reduces the occupied area. It is possible to increase the integration density of the element and to reduce the chip size.

【0098】またn+埋め込み層17はW、Ti、Mo
等の高融点金属、これらのシリサイド(WSi2,Ti
Si2,MoSi2)等を用いてもよい。これにより、n
+ソース領域5からn+ドレイン引き出し領域8にキャリ
アが流れる場合の電流経路の抵抗を低減し、低オン抵抗
化が図れる。また、個別半導体素子(ディスクリートデ
バイス)であれば、第2主電極領域(埋め込み領域)2
は、必ずしも、第1及び第2の実施の形態のように局所
的な領域として形成されている必要はなく、半導体基板
1上に全面に形成されていても良い。この場合は、第1
導電型の半導体領域3は、第2導電型の半導体領域30
に囲まれ、局所的に形成されたウェル3として存在する
必要はなく、埋め込み領域(第2主電極領域)2を介し
て全面に形成されていても良い。さらに、第1及び第2
の実施の形態において、第1導電型の半導体領域3が第
2導電型の半導体領域30に囲まれて他の素子や回路か
ら分離された、いわゆる「pn接合分離」の構造を例示
したが、素子分離は「誘電体分離」でも良い。この場合
は、例えば、第2導電型の半導基板上に、第1導電型の
第2主電極領域(埋め込み領域)を局所的に形成し、そ
の上に第1導電型の半導体領域をエピタキシャル成長
し、エピタキシャル成長後に半導体基板まで到達するト
レンチを第2主電極領域を囲むように、第1導電型の半
導体領域中に形成して、このトレンチに誘電体を埋め込
めばよい。トレンチに埋め込む誘電体としては、酸化膜
等の絶縁膜の他に、酸素を添加した半絶縁性ポリシリコ
ン(SIPOS)等を用いることが可能である。さら
に、半導体基板ではなくサファイア基板の上に第2主電
極領域を構成するSOS構造や、埋め込み絶縁膜を介し
て半導体基板上に第2主電極領域を構成するSIS構造
を採用しても良い。
The n + buried layer 17 is made of W, Ti, Mo.
High melting point metals such as silicides (WSi 2 , Ti
Si 2 , MoSi 2 ) or the like may be used. This gives n
The resistance of the current path when carriers flow from the + source region 5 to the n + drain extraction region 8 can be reduced, and the on-resistance can be reduced. In the case of an individual semiconductor element (discrete device), the second main electrode region (embedded region) 2
Need not necessarily be formed as a local region as in the first and second embodiments, but may be formed over the entire surface of the semiconductor substrate 1. In this case, the first
The semiconductor region 3 of the conductivity type is a semiconductor region 30 of the second conductivity type.
And need not be present as a locally formed well 3, and may be formed over the entire surface via a buried region (second main electrode region) 2. In addition, the first and second
In the embodiment, the structure of the so-called “pn junction isolation” in which the semiconductor region 3 of the first conductivity type is surrounded by the semiconductor region 30 of the second conductivity type and separated from other elements and circuits has been described. The element isolation may be “dielectric isolation”. In this case, for example, a second main electrode region (buried region) of the first conductivity type is locally formed on the semiconductor substrate of the second conductivity type, and a semiconductor region of the first conductivity type is epitaxially grown thereon. Then, a trench reaching the semiconductor substrate after the epitaxial growth may be formed in the semiconductor region of the first conductivity type so as to surround the second main electrode region, and a dielectric may be embedded in the trench. As the dielectric to be embedded in the trench, it is possible to use, for example, semi-insulating polysilicon (SIPOS) to which oxygen is added, in addition to an insulating film such as an oxide film. Further, an SOS structure in which the second main electrode region is formed on the sapphire substrate instead of the semiconductor substrate, or an SIS structure in which the second main electrode region is formed on the semiconductor substrate via the buried insulating film may be employed.

【0099】また、第1乃至第4の実施の形態において
はnチャネルの絶縁ゲート型半導体装置について説明し
たが、導電型及び極性をすべて逆にすればpチャネルの
絶縁ゲート型半導体装置に適用可能であることは容易に
理解出来るであろう。
In the first to fourth embodiments, an n-channel insulated gate semiconductor device has been described. However, if the conductivity type and the polarity are all reversed, the present invention can be applied to a p-channel insulated gate semiconductor device. It will be easy to understand.

【0100】また、第1乃至第4の実施の形態において
は半導体材料としてシリコンについて説明したが、炭化
珪素(SiC)や砒化ガリウム(GaAs)等の他の半
導体材料が使用可能である。U溝の内部にAlGaAs
/GaAs等のヘテロ接合を用いたHEMTに類似な構
造においては、広禁制帯幅の薄膜半導体(AlGaA
s)層は第1乃至第4の実施の形態において説明したゲ
ート絶縁膜と同様な機能を果たしており、かかる構造も
広義には絶縁ゲート型トランジスタと解することも可能
である。従って、本発明はかかるHEMTやHEMT類
似のヘテロ接合ゲート構造を有する半導体装置を含むも
のであるということに留意すべきである。この場合、G
aAsのpベース領域よりも浅くトレンチを形成し、こ
のトレンチの中にGaAsチャネル層及びAlGaAs
層からなる薄膜半導体層を形成し、その上にゲート電極
を構成した構造等等が適用可能である。
In the first to fourth embodiments, silicon has been described as a semiconductor material. However, other semiconductor materials such as silicon carbide (SiC) and gallium arsenide (GaAs) can be used. AlGaAs inside the U-groove
In a structure similar to a HEMT using a heterojunction such as / GaAs, a thin semiconductor (AlGaAs) having a wide band gap is used.
The layer s) has a function similar to that of the gate insulating film described in the first to fourth embodiments, and such a structure can be understood as an insulated gate transistor in a broad sense. Therefore, it should be noted that the present invention includes a semiconductor device having such a HEMT or a HEMT-like heterojunction gate structure. In this case, G
A trench is formed shallower than the p base region of aAs, and a GaAs channel layer and AlGaAs are formed in the trench.
A structure in which a thin-film semiconductor layer is formed and a gate electrode is formed on the thin-film semiconductor layer is applicable.

【0101】さらに、本発明は600V以上、さらには
1KV乃至4.5KV等の高電圧の電力用半導体装置に
好適であるが、必ずしも電力用半導体装置に限定される
ものではない。たとえば、論理集積回路等の小信号用素
子にも本発明の構造は適用可能である。
Further, the present invention is suitable for a power semiconductor device having a high voltage of 600 V or more, further, 1 KV to 4.5 KV, but is not necessarily limited to a power semiconductor device. For example, the structure of the present invention can be applied to a small signal element such as a logic integrated circuit.

【0102】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。した
がって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特
許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められ
るものである。
As described above, the present invention naturally includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the matters specifying the invention according to the claims that are appropriate from the above description.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係わる横型UMO
SFETの基本構造の断面図である。
FIG. 1 shows a horizontal UMO according to a first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of the basic structure of SFET.

【図2】図1に示した横型UMOSFETの断面の拡大
図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a cross section of the lateral UMOSFET shown in FIG.

【図3】図1及び図2に対応する横型UMOSFETの
基本構造の平面図である
FIG. 3 is a plan view of a basic structure of a lateral UMOSFET corresponding to FIGS. 1 and 2;

【図4】本発明の第1の実施の形態に係わる横型UMO
SFETの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。(その1)
FIG. 4 is a horizontal UMO according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process cross-sectional view for describing the method for manufacturing the SFET. (Part 1)

【図5】本発明の第1の実施の形態に係わる横型UMO
SFETの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。(その2)
FIG. 5 is a horizontal UMO according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process cross-sectional view for describing the method for manufacturing the SFET. (Part 2)

【図6】本発明の第1の実施の形態に係わる横型UMO
SFETの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。(その3)
FIG. 6 is a horizontal UMO according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process cross-sectional view for describing the method for manufacturing the SFET. (Part 3)

【図7】本発明の第1の実施の形態に係わる横型UMO
SFETの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。(その4)
FIG. 7 is a horizontal UMO according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process cross-sectional view for describing the method for manufacturing the SFET. (Part 4)

【図8】本発明の第2の実施の形態に係わる横型UMO
SFETの基本構造の断面図である。
FIG. 8 shows a horizontal UMO according to a second embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of the basic structure of SFET.

【図9】本発明の第2の実施の形態に係わる横型UMO
SFETの基本構造の平面図である。
FIG. 9 shows a horizontal UMO according to a second embodiment of the present invention.
It is a top view of the basic structure of SFET.

【図10】本発明の第2の実施の形態に係わる横型UM
OSFETの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。(その1)
FIG. 10 shows a horizontal UM according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process cross-sectional view for describing the method for manufacturing the OSFET. (Part 1)

【図11】本発明の第2の実施の形態に係わる横型UM
OSFETの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。(その2)
FIG. 11 shows a horizontal UM according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process cross-sectional view for describing the method for manufacturing the OSFET. (Part 2)

【図12】本発明の第2の実施の形態に係わる横型UM
OSFETの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。(その3)
FIG. 12 shows a horizontal UM according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process cross-sectional view for describing the method for manufacturing the OSFET. (Part 3)

【図13】本発明の第2の実施の形態に係わる横型UM
OSFETの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。(その4)
FIG. 13 is a horizontal UM according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process cross-sectional view for describing the method for manufacturing the OSFET. (Part 4)

【図14】本発明の第3の実施の形態に係わる縦型UM
OSFETの基本構造の断面図である。
FIG. 14 is a vertical UM according to a third embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of the basic structure of OSFET.

【図15】本発明の第3の実施の形態に係わる縦型UM
OSFETの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
FIG. 15 is a vertical UM according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process cross-sectional view for describing the method for manufacturing the OSFET.

【図16】本発明の第4の実施の形態に係わる縦型IG
BTの基本構造の断面図である。
FIG. 16 is a vertical IG according to a fourth embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of the basic structure of BT.

【図17】従来の横型UMOSFETの基本構造の断面
図である。
FIG. 17 is a sectional view of a basic structure of a conventional lateral UMOSFET.

【図18】従来の横型UMOSFETの基本構造の平面
図である。
FIG. 18 is a plan view of a basic structure of a conventional lateral UMOSFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p基板 2 埋め込み層 3 nウェル領域 4 pベース領域 5 第1主電極領域(n+ソース領域) 6 U型ゲート絶縁膜 7 U型制御電極(U型ゲート電極) 8 第2主電極引き出し領域(n+ドレイン引き出し領
域) 9 第1主電極(ソース電極) 10 第2主電極(ドレイン電極) 11 第1層層間絶縁膜 12 第2層層間絶縁膜 13 第2層第2主電極(第2層ドレイン電極) 15 第2主電極セル(ドレインセル) 16 第1主電極セル(ソースセル) 17 n+埋め込み層 20 トレンチ 21 カバー膜 22 キャップ酸化膜 23 n+部分埋め込み層(熱拡散前) 24 n+部分埋め込み層(熱拡散後) 25 n+基板 26 第1主電極領域(n+エミッタ領域) 27 第2主電極領域(p+コレクタ領域) 28 第1主電極(エミッタ電極) 29 第2主電極(コレクタ電極) 30 pエピタキシャル層 31 nエピタキシャル層
Reference Signs List 1 p substrate 2 buried layer 3 n-well region 4 p base region 5 first main electrode region (n + source region) 6 U-shaped gate insulating film 7 U-shaped control electrode (U-shaped gate electrode) 8 second main electrode lead-out region (N + drain extraction region) 9 first main electrode (source electrode) 10 second main electrode (drain electrode) 11 first layer interlayer insulating film 12 second layer interlayer insulating film 13 second layer second main electrode (second Layer drain electrode) 15 second main electrode cell (drain cell) 16 first main electrode cell (source cell) 17 n + buried layer 20 trench 21 cover film 22 cap oxide film 23 n + partial buried layer (before thermal diffusion) 24 n + partial buried layer (after thermal diffusion) 25 n + substrate 26 first main electrode region (n + emitter region) 27 second main electrode region (p + collector region) 28 first main electrode (emitter electrode) 29 Second main electrode (collector electrode) 30 p epitaxial layer 31 n epitaxial layer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体領域と、 前記半導体領域の内部に配置された第2導電型のベース
領域と、 前記ベース領域内の最深部よりも浅く形成された溝部
と、 前記ベース領域の表面に配置された第1導電型の第1主
電極領域と、 前記ベース領域の下部に配置された第2主電極領域と、 前記溝部の側壁に形成されたゲート絶縁膜と、 前記溝部の内部に埋め込まれた制御電極とから少なくと
も構成されたことを特徴とする半導体装置。
A first conductive type semiconductor region; a second conductive type base region disposed inside the semiconductor region; a trench formed shallower than a deepest portion in the base region; A first main electrode region of a first conductivity type disposed on a surface of the region, a second main electrode region disposed below the base region, a gate insulating film formed on a side wall of the groove, and the groove And a control electrode embedded inside the semiconductor device.
【請求項2】 前記第2主電極領域は、実質的に平坦な
主面を有した主領域と、該主領域から前記溝部の底部へ
向う凸形状の部分領域とから構成されていることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置。
2. The method according to claim 1, wherein the second main electrode region includes a main region having a substantially flat main surface, and a convex partial region extending from the main region to the bottom of the groove. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記半導体領域の表面から、前記第2主
電極領域に達する、前記第2主電極領域と同導電型の引
き出し領域を更に有することを特徴とする請求項1又は
2記載の半導体装置。
3. The semiconductor according to claim 1, further comprising a lead-out region of the same conductivity type as the second main electrode region, which extends from the surface of the semiconductor region to the second main electrode region. apparatus.
【請求項4】 前記第2主電極領域は第1導電型である
ことを特徴とする請求項1乃至3項のいずれか1に記載
の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said second main electrode region is of a first conductivity type.
【請求項5】 前記第2主電極領域は第2導電型である
ことを特徴とする請求項1乃至3項のいずれか1に記載
の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said second main electrode region is of a second conductivity type.
【請求項6】 第1導電型の半導体領域と、 前記半導体領域の内部に配置された第2導電型のベース
領域と、 前記ベース領域内の最深部よりも浅く形成された溝部
と、 前記ベース領域の表面に配置された第1導電型の第1主
電極領域と、 前記ベース領域の下部に配置された第2主電極領域と、 前記溝部の側壁に形成された、前記半導体領域及び前記
ベース領域よりも禁制帯幅の広い薄膜半導体層と、 前記溝部の内部に埋め込まれた制御電極とから少なくと
も構成されたことを特徴とする半導体装置。
6. A semiconductor region of a first conductivity type; a base region of a second conductivity type disposed inside the semiconductor region; a trench formed shallower than a deepest portion in the base region; A first main electrode region of a first conductivity type disposed on a surface of the region; a second main electrode region disposed below the base region; and the semiconductor region and the base formed on sidewalls of the groove. A semiconductor device comprising at least a thin-film semiconductor layer having a wider forbidden band than a region, and a control electrode embedded in the trench.
【請求項7】 第1導電型の半導体領域を形成する工程
と、 前記半導体領域の内部に第2導電型のベース領域を形成
する工程と、 前記ベース領域の表面に第1導電型の第1主電極領域を
形成する工程と、 前記ベース領域内の最深部よりも浅く溝部を形成する工
程と、 前記溝部の側壁にゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記溝部の内部に制御電極を埋め込む工程とから少なく
とも構成され、前記半導体領域は第2主電極領域の上部
に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. A step of forming a first conductivity type semiconductor region, a step of forming a second conductivity type base region inside the semiconductor region, and a first conductivity type first region on a surface of the base region. Forming a main electrode region; forming a groove shallower than the deepest portion in the base region; forming a gate insulating film on a side wall of the groove; and embedding a control electrode inside the groove. Wherein the semiconductor region is formed above the second main electrode region.
【請求項8】 前記第2主電極領域は実質的に平坦な主
面を有した主領域を有し、該主領域の導電型を決定する
不純物の拡散係数よりも大きな拡散係数を有する他の不
純物を該主領域に選択的に導入し部分領域を形成する工
程をさらに有することを特徴とする請求項7記載の半導
体装置の製造方法。
8. The second main electrode region has a main region having a substantially flat main surface, and has a diffusion coefficient larger than a diffusion coefficient of an impurity determining a conductivity type of the main region. 8. The method according to claim 7, further comprising the step of selectively introducing an impurity into the main region to form a partial region.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002158348A (en) * 2000-11-21 2002-05-31 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP2002176177A (en) * 2000-12-07 2002-06-21 Denso Corp Semiconductor device and its manufacturing method
JP2002313945A (en) * 2001-04-11 2002-10-25 Seiko Instruments Inc Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device
JP2007201391A (en) * 2005-12-28 2007-08-09 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device
JP2009004762A (en) * 2007-05-18 2009-01-08 Nec Electronics Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2010045144A (en) * 2008-08-12 2010-02-25 Hitachi Ltd Semiconductor device and power converting device using the same
US7948031B2 (en) 2007-07-03 2011-05-24 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating semiconductor device
US8143125B2 (en) 2009-03-27 2012-03-27 Fairchild Semiconductor Corporation Structure and method for forming a salicide on the gate electrode of a trench-gate FET
WO2015012019A1 (en) * 2013-07-26 2015-01-29 住友電気工業株式会社 Silicon carbide semiconductor device and production method therefor
CN115084247A (en) * 2022-08-22 2022-09-20 泰科天润半导体科技(北京)有限公司 Manufacturing method of double-groove type silicon carbide MOSFET

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4526179B2 (en) * 2000-11-21 2010-08-18 三菱電機株式会社 Semiconductor device
JP2002158348A (en) * 2000-11-21 2002-05-31 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP2002176177A (en) * 2000-12-07 2002-06-21 Denso Corp Semiconductor device and its manufacturing method
JP2002313945A (en) * 2001-04-11 2002-10-25 Seiko Instruments Inc Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device
JP4570806B2 (en) * 2001-04-11 2010-10-27 セイコーインスツル株式会社 Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device
JP2007201391A (en) * 2005-12-28 2007-08-09 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device
JP2009004762A (en) * 2007-05-18 2009-01-08 Nec Electronics Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same
US7948031B2 (en) 2007-07-03 2011-05-24 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating semiconductor device
JP2010045144A (en) * 2008-08-12 2010-02-25 Hitachi Ltd Semiconductor device and power converting device using the same
JP4644730B2 (en) * 2008-08-12 2011-03-02 株式会社日立製作所 Semiconductor device and power conversion device using the same
US8143125B2 (en) 2009-03-27 2012-03-27 Fairchild Semiconductor Corporation Structure and method for forming a salicide on the gate electrode of a trench-gate FET
WO2015012019A1 (en) * 2013-07-26 2015-01-29 住友電気工業株式会社 Silicon carbide semiconductor device and production method therefor
JP2015026723A (en) * 2013-07-26 2015-02-05 住友電気工業株式会社 Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method for the same
US9680006B2 (en) 2013-07-26 2017-06-13 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same
CN115084247A (en) * 2022-08-22 2022-09-20 泰科天润半导体科技(北京)有限公司 Manufacturing method of double-groove type silicon carbide MOSFET

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