JP2001127289A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2001127289A
JP2001127289A JP30765799A JP30765799A JP2001127289A JP 2001127289 A JP2001127289 A JP 2001127289A JP 30765799 A JP30765799 A JP 30765799A JP 30765799 A JP30765799 A JP 30765799A JP 2001127289 A JP2001127289 A JP 2001127289A
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semiconductor
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conductivity type
trench
layer
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Kunihiro Onoda
邦広 小野田
Shoichi Yamauchi
庄一 山内
Toshio Sakakibara
利夫 榊原
Hitoshi Yamaguchi
仁 山口
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Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device with new constitution and the manufacturing method. SOLUTION: In an N-type silicon substrate 1, trenches 5 where the concentration of at least side walls becomes low are formed and the trenches 5 are filled with a P-type epitaxial film 14. A silicon substrate 15 where the specified layer 17 of atoms is buried by prescribed depth and the silicon substrate 1 where the trenches 5 are formed are stuck by direct junction, and they are peeled in the atom buried layer 17 of the silicon substrate 15 by heat-treating them. Then, a thin N-type silicon layer 18 is arranged on the substrate 1 where the trenches 5 are formed.

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】この発明は、半導体装置およ
び半導体装置の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】パワーデバイスと呼ばれる半導体装置
は、高耐圧で大電流駆動に用いることができ、自動車等
の車両や産業機器等に使われている。現在、主流となっ
ているパワーデバイスの動作原理は、MOSゲート制御
であり、MOSFETやIGBTがほとんどの応用分野
で主流となっている。しかし、MOSFETに関して
は、特に数百ボルト以上の高耐圧仕様の領域では、その
オン抵抗が大きいという問題がある。これは、MOSF
ETのオン抵抗が、主に高抵抗ドリフト領域によって決
定されるためであり、一般的に高耐圧とオン抵抗がトレ
ードオフ関係にあるためである。そこで、高耐圧用途で
はIGBTが用いられることが多いが、IGBTはバイ
ポーラデバイスであるがゆえに、ユニポーラデバイスで
あるMOSFETに比べて、原理的にスイッチング速度
が遅いという問題がある。それぞれにおいて、その性能
はデバイス構造の理論限界に接近しており、新しいデバ
イスコンセプトが期待される状況となっている。
2. Description of the Related Art A semiconductor device called a power device can be used for driving a large current with a high withstand voltage, and is used for vehicles such as automobiles and industrial equipment. At present, the operation principle of the power device, which has become mainstream, is MOS gate control, and MOSFETs and IGBTs are mainstream in most application fields. However, the MOSFET has a problem that its on-resistance is large especially in a region of high withstand voltage specification of several hundred volts or more. This is MOSF
This is because the on-resistance of the ET is mainly determined by the high-resistance drift region, and generally, there is a trade-off relationship between the high breakdown voltage and the on-resistance. Therefore, IGBTs are often used for high withstand voltage applications. However, since IGBTs are bipolar devices, there is a problem that the switching speed is slower in principle than MOSFETs which are unipolar devices. In each case, its performance is approaching the theoretical limits of the device structure, and new device concepts are expected.

【0003】このような状況において、特開平7−71
54号公報に開示されているパワーMOSFETがあ
る。図20にはその断面模式図を示す。低抵抗N+ 基板
100上に半導体層101が形成され、この半導体層1
01において、P型領域(ボディP領域)102と、こ
れに挟まれたN型領域(ドリフトN領域)103が配置
され、ボディP領域102の上部には高濃度P領域(チ
ャネルP領域)104が形成され、その内部に高濃度N
領域(ソースN領域)105が配置されている。
In such a situation, Japanese Patent Laid-Open No. 7-71
There is a power MOSFET disclosed in Japanese Patent Publication No. 54-54. FIG. 20 shows a schematic sectional view thereof. A semiconductor layer 101 is formed on a low resistance N + substrate 100, and the semiconductor layer 1
In FIG. 01, a P-type region (body P region) 102 and an N-type region (drift N region) 103 sandwiched therebetween are arranged, and a high-concentration P region (channel P region) 104 is provided above the body P region 102. Is formed, and a high concentration N
A region (source N region) 105 is arranged.

【0004】半導体層101上にはゲート酸化膜106
を介してゲート電極107が配置されている。また、ソ
ースN領域105およびチャネルP領域104にはソー
ス電極108が接触するとともに、ドレインとなるN+
基板100の裏面にはドレイン電極(図示略)が配置さ
れている。
A gate oxide film 106 is formed on the semiconductor layer 101.
, A gate electrode 107 is arranged. In addition, the source electrode 108 contacts the source N region 105 and the channel P region 104, and the N +
On the back surface of the substrate 100, a drain electrode (not shown) is arranged.

【0005】ドリフトN領域103の深さおよび幅は、
デバイスの仕様によって適当に設計され、深さに関して
は例えば600ボルトの耐圧仕様ならば一般的に45μ
m以上を必要とし、幅に関しては例えば1Ωmm2 のオ
ン抵抗を得るためには一般的には5μm以下の幅とな
る。このデバイス構造は、シーメンス(Siemen
s)社によって発表されたものであり、クールMOS
(Cool MOS)と呼ばれるものである。
The depth and width of the drift N region 103 are
It is appropriately designed according to the specifications of the device, and the depth is generally 45 μm for a withstand voltage specification of, for example, 600 volts.
m or more, and the width is generally 5 μm or less in order to obtain an on-resistance of, for example, 1 Ωmm 2 . This device structure is based on Siemens.
s) announced by the company, Cool MOS
(Cool MOS).

【0006】クールMOSの動作原理について概略を説
明する。オン状態において、電子はソースN領域105
からチャネルP領域104の表面付近を通過し、ドリフ
トN領域103中へ導入される。この後、電子は裏面基
板に印加されたドレイン電圧によって、垂直下方へ移動
する。この時のオン抵抗を低減するためには、ドリフト
N領域103の抵抗を低減することが必要であり、すな
わち、ドリフトN領域103の不純物は高濃度であるこ
とが望ましい。
The operation principle of the cool MOS will be briefly described. In the ON state, electrons are supplied to the source N region 105.
Pass through the vicinity of the surface of channel P region 104 and are introduced into drift N region 103. Thereafter, the electrons move vertically downward by the drain voltage applied to the back substrate. In order to reduce the on-resistance at this time, it is necessary to reduce the resistance of the drift N region 103, that is, it is desirable that the drift N region 103 has a high impurity concentration.

【0007】オフ状態においては、ドリフトN領域10
3とこれを挟んで配置されているボディP領域102の
全体、すなわち素子の表面近傍が素子全面にわたって空
乏化され、この空乏層によって印加された電圧を平均的
に分散することによって局所的な電界集中を防止し、耐
圧を確保している。このようにN,P両領域102,1
03が一様に空乏化するように両領域102,103の
不純物密度とその幅が適切に設計されている。ここで、
上述のようにオン抵抗低減のためには、ドリフトN領域
103は高濃度であることが望ましいが、一方、高濃度
領域では空乏層が形成されにくいため、ドリフトN領域
103が完全に空乏化するためには、この領域103の
幅は小さいことが望ましい。
In the off state, drift N region 10
3 and the entire body P region 102 interposed therebetween, that is, the vicinity of the surface of the device is depleted over the entire surface of the device, and the voltage applied by the depletion layer is averagely dispersed, whereby a local electric field is generated. Prevents concentration and secures pressure resistance. Thus, both the N and P regions 102, 1
The impurity densities and the widths of both regions 102 and 103 are appropriately designed so that 03 is uniformly depleted. here,
As described above, in order to reduce the on-resistance, it is desirable that the drift N region 103 has a high concentration. On the other hand, in the high concentration region, a depletion layer is difficult to be formed, so that the drift N region 103 is completely depleted. Therefore, it is desirable that the width of the region 103 is small.

【0008】このようにクールMOSは、従来の理論限
界を超越する性能を提示することが可能な優れた素子で
あり、その製造方法については、G.Deboy らによる“A
newgeneration of high voltage MOSFETs breaks the l
imit line of silicon" IEDM98 Proc.(1998年) におい
て、深く幅の狭いドリフトN領域103を形成するため
に、数回のエピとフォトリソグラフィー、イオン注入、
拡散を繰り返すと報告されている。
[0008] As described above, the cool MOS is an excellent element capable of exhibiting performance exceeding the conventional theoretical limit, and its manufacturing method is described in G. Deboy et al.
newgeneration of high voltage MOSFETs breaks the l
In the "imit line of silicon" IEDM98 Proc. (1998), several epi and photolithography, ion implantation,
It is reported to spread repeatedly.

【0009】しかしながら、このようにクールMOS
(基板内部に深く幅の狭い高濃度の拡散領域103を有
し、基板表面より裏面方向へ電流を流す縦型のトランジ
スタ)の製造方法は、製造コストという点で大きな問題
となる。たとえば、深さ45μm、幅5μmのドリフト
N領域103をエピ成長で形成する場合を考える。上述
のように、エピタキシャル成長とイオン注入、拡散プロ
セスの繰り返しを基本として形成する場合、拡散プロセ
スでは、縦方向の拡散長と横方向の拡散長が同一である
ため、一回のエピタキシャル膜厚は、ドリフト層の幅と
同等以下である必要がある。したがって、前記の条件に
おいては、最低でも計9回(=深さ/幅=45/5)の
フォト工程が必要となる。そして、ここまでの基板工程
に対し、これ以降のデバイス工程において、フォト工程
は、ゲート電極エッチング、P+ イオン注入、N+ イオ
ン注入、コンタクトエッチング、配線エッチング、保護
膜エッチング(パッド露出用)の計6回である。すなわ
ち、基板製造工程のみで全工程数の半数以上を占めるこ
ととなる。
However, as described above, the cool MOS
The method of manufacturing (a vertical transistor having a high-concentration diffusion region 103 that is deep and narrow within the substrate and allows current to flow from the surface of the substrate toward the back surface) poses a major problem in terms of manufacturing cost. For example, consider a case where a drift N region 103 having a depth of 45 μm and a width of 5 μm is formed by epi growth. As described above, when the epitaxial growth and ion implantation are formed based on the repetition of the diffusion process, in the diffusion process, the diffusion length in the vertical direction and the diffusion length in the horizontal direction are the same. It must be equal to or less than the width of the drift layer. Therefore, under the above conditions, a total of at least nine photo steps (= depth / width = 45/5) are required. In contrast to the substrate process so far, in the subsequent device processes, the photo process includes gate electrode etching, P + ion implantation, N + ion implantation, contact etching, wiring etching, and protection film etching (for pad exposure). Six times in total. That is, only the substrate manufacturing process accounts for more than half of the total number of processes.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した背
景のもとになされたものであり、その目的は、新規な構
成による半導体装置およびその製造方法を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made under the above-mentioned background, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a novel structure and a method of manufacturing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項3に記載の半導体
装置の製造方法によれば、第1導電型の半導体基板にお
いて少なくとも側壁が低濃度となったトレンチが形成さ
れる。そして、トレンチ内が第2導電型の半導体材料で
埋め込まれる。さらに、所定深さに特定の原子の層を埋
め込んだ第1導電型の貼合用半導体基板と、トレンチを
形成した半導体基板とが直接接合にて貼り合わされる。
次に、熱処理することによって貼合用半導体基板の原子
埋込層で剥離され、トレンチを形成した半導体基板の上
に薄い第1導電型の半導体層が配置される。
According to a third aspect of the present invention, a trench is formed in a semiconductor substrate of a first conductivity type in which at least a sidewall has a low concentration. Then, the inside of the trench is filled with a semiconductor material of the second conductivity type. Furthermore, the semiconductor substrate for bonding of the first conductivity type in which a layer of a specific atom is buried at a predetermined depth, and the semiconductor substrate on which the trench is formed are bonded by direct bonding.
Next, by heat treatment, the thin semiconductor layer of the first conductivity type is separated on the semiconductor substrate on which the trench is formed by peeling off at the atomic buried layer of the bonding semiconductor substrate.

【0012】また、請求項4に記載の半導体装置の製造
方法では、請求項3に記載の半導体装置の製造方法にお
いて、貼り合わされる両基板の面方位が異なるものとし
ている。これは、請求項1に記載の半導体装置を得るた
めの手法として好ましい。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, the two substrates to be bonded have different plane orientations. This is preferable as a method for obtaining the semiconductor device according to the first aspect.

【0013】つまり、第1導電型の半導体支持基板に形
成された第2導電型の拡散領域は、基板表面から深さ方
向に延び、基板表面と平行な任意の面内での横広がり寸
法よりも基板表面の法線方向の広がり寸法の方が大き
い。また、半導体支持基板上に形成された第1導電型の
半導体層は、半導体支持基板とは面方位が異なってい
る。特に、請求項2に記載のように、請求項1に記載の
半導体装置において、半導体支持基板の面方位が(11
0)であり、半導体層の面方位が(100)であると好
ましいものとなる。
That is, the diffusion region of the second conductivity type formed on the semiconductor support substrate of the first conductivity type extends in the depth direction from the substrate surface, and has a width larger than a laterally extending dimension in an arbitrary plane parallel to the substrate surface. Also, the spreading dimension in the normal direction of the substrate surface is larger. The first conductivity type semiconductor layer formed on the semiconductor support substrate has a different plane orientation from the semiconductor support substrate. In particular, as described in claim 2, in the semiconductor device according to claim 1, the plane orientation of the semiconductor support substrate is (11).
0) and the plane orientation of the semiconductor layer is preferably (100).

【0014】請求項5に記載の半導体装置の製造方法に
よれば、第1導電型の半導体基板にトレンチが形成され
る。そして、第2導電型の不純物を含む気相中で熱処理
を行うことによってトレンチの開口部から半導体基板中
へ不純物が拡散されて実効的にトレンチ内壁の不純物濃
度が低減する。さらに、トレンチ内が第2導電型の半導
体材料で埋め込まれ、半導体基板の上に薄い第1導電型
の半導体層が配置される。ここで、請求項6に記載のよ
うに、半導体基板と第1導電型の半導体層とは面方位が
異なるものとすると、請求項1に記載の半導体装置を得
るための手法として好ましいものとなる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the fifth aspect, the trench is formed in the semiconductor substrate of the first conductivity type. Then, by performing the heat treatment in the gas phase containing the second conductivity type impurity, the impurity is diffused from the opening of the trench into the semiconductor substrate, and the impurity concentration on the inner wall of the trench is effectively reduced. Further, the inside of the trench is filled with a semiconductor material of the second conductivity type, and a thin semiconductor layer of the first conductivity type is disposed on the semiconductor substrate. Here, if the semiconductor substrate and the semiconductor layer of the first conductivity type have different plane orientations as described in claim 6, it is preferable as a method for obtaining the semiconductor device according to claim 1. .

【0015】請求項7に記載の半導体装置の製造方法に
よれば、第1導電型の半導体基板において少なくとも側
壁が低濃度となったトレンチが形成される。そして、ト
レンチ内が第2導電型の半導体材料で埋め込まれる。さ
らに、第1導電型のバルク単結晶半導体基板と、トレン
チを形成した半導体基板とが直接接合にて貼り合わされ
る。次に、バルク単結晶半導体基板が薄膜化されて、ト
レンチを形成した半導体基板の上に薄い第1導電型の半
導体層が配置される。ここで、請求項8に記載のよう
に、第1導電型の半導体基板とバルク単結晶半導体基板
とは面方位が異なるものとすると、請求項1に記載の半
導体装置を得るための手法として好ましいものとなる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a trench having a low concentration at least in the side wall is formed in the semiconductor substrate of the first conductivity type. Then, the inside of the trench is filled with a semiconductor material of the second conductivity type. Further, the first conductivity type bulk single crystal semiconductor substrate and the semiconductor substrate in which the trench is formed are bonded by direct bonding. Next, the bulk single crystal semiconductor substrate is thinned, and a thin semiconductor layer of the first conductivity type is disposed on the semiconductor substrate on which the trench is formed. Here, it is preferable that the semiconductor substrate of the first conductivity type and the bulk single crystal semiconductor substrate have different plane orientations as a method for obtaining the semiconductor device according to the first aspect. It will be.

【0016】請求項9に記載の半導体装置の製造方法に
よれば、第1導電型の半導体基板において少なくとも側
壁が低濃度となったトレンチが形成される。そして、ト
レンチ内が第2導電型の半導体膜で埋め込まれる。さら
に、基板上に絶縁膜を介して薄い第1導電型の半導体層
が配置されたSOI基板と、トレンチを形成した半導体
基板とが直接接合にて貼り合わされる。次に、SOI基
板の少なくとも基板が除去されて、トレンチを形成した
半導体基板の上に第1導電型の半導体層が配置される。
ここで、請求項10に記載のように、第1導電型の半導
体基板とSOI基板の第1導電型の半導体層とは面方位
が異なるものとすると、請求項1に記載の半導体装置を
得るための手法として好ましいものとなる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the ninth aspect, a trench in which at least the side wall has a low concentration is formed in the semiconductor substrate of the first conductivity type. Then, the inside of the trench is filled with a semiconductor film of the second conductivity type. Further, the SOI substrate in which a thin semiconductor layer of the first conductivity type is disposed on the substrate with an insulating film interposed therebetween is directly bonded to the semiconductor substrate in which the trench is formed. Next, at least the substrate of the SOI substrate is removed, and a semiconductor layer of the first conductivity type is disposed on the semiconductor substrate on which the trench is formed.
Here, assuming that the semiconductor substrate of the first conductivity type and the semiconductor layer of the first conductivity type of the SOI substrate have different plane orientations, the semiconductor device according to claim 1 is obtained. This is a preferable method for the above.

【0017】請求項11に記載の半導体装置の製造方法
によれば、第1導電型の半導体基板の上に第2導電型の
半導体層が形成される。そして、半導体層にトレンチが
形成される。さらに、エピタキシャル成長法によりトレ
ンチの内部に第1導電型の半導体層が形成されてトレン
チの内部が埋め込まれるとともに、エピタキシャル成長
が続けられることで第2導電型の半導体層の上面に第1
導電型の半導体層が形成される。次に、第2導電型の半
導体層の上の第1導電型の半導体層が薄膜化される。
According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, a semiconductor layer of the second conductivity type is formed on the semiconductor substrate of the first conductivity type. Then, a trench is formed in the semiconductor layer. Further, the first conductivity type semiconductor layer is formed inside the trench by the epitaxial growth method to fill the inside of the trench, and the epitaxial growth is continued, so that the first conductivity type semiconductor layer is formed on the upper surface of the second conductivity type semiconductor layer.
A conductive semiconductor layer is formed. Next, the first conductive type semiconductor layer on the second conductive type semiconductor layer is thinned.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、この
発明を具体化した第1の実施の形態を図面に従って説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1には本実施形態における半導体装置の
縦断面図を示す。この半導体装置は、Nチャネル型パワ
ーMOSFETである。図1において、半導体支持基板
1はN+ 型シリコン基板2と、その上に形成されたN型
シリコン層3とにより構成されている。N型シリコン層
3はエピタキシャル成長にて形成したものである。ま
た、支持基板1(N型シリコン層3)の上には薄いN型
シリコン層4が配置されている。具体的には、N型シリ
コン層4の厚さは1μm以下である。さらに、N型シリ
コン層4と半導体支持基板1(基板2,シリコン層3)
とは面方位が異なっている。具体的には、半導体支持基
板1の面方位が(110)であり、N型シリコン層4の
面方位が(100)である。なお、N型シリコン層4の
面方位を半導体支持基板1の面方位と同じものとするこ
ともできる。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to the present embodiment. This semiconductor device is an N-channel type power MOSFET. In FIG. 1, a semiconductor support substrate 1 includes an N + type silicon substrate 2 and an N type silicon layer 3 formed thereon. The N-type silicon layer 3 is formed by epitaxial growth. A thin N-type silicon layer 4 is disposed on the support substrate 1 (N-type silicon layer 3). Specifically, the thickness of the N-type silicon layer 4 is 1 μm or less. Further, the N-type silicon layer 4 and the semiconductor support substrate 1 (substrate 2, silicon layer 3)
And the plane orientation is different. Specifically, the plane direction of the semiconductor support substrate 1 is (110), and the plane direction of the N-type silicon layer 4 is (100). Note that the plane orientation of the N-type silicon layer 4 may be the same as the plane orientation of the semiconductor support substrate 1.

【0020】N型シリコン層3にはトレンチ(溝)5が
形成され、このトレンチ5内に単結晶シリコンが充填さ
れ、P型拡散領域6を構成している。このP型拡散領域
6は基板表面から深さ方向に延び、基板表面と平行な任
意の面内での横広がり寸法よりも基板表面の法線方向の
広がり寸法の方が大きい。また、このP型拡散領域6は
トランジスタにおけるボディP領域となる。
A trench (groove) 5 is formed in the N-type silicon layer 3, and the trench 5 is filled with single-crystal silicon to form a P-type diffusion region 6. The P-type diffusion region 6 extends in the depth direction from the substrate surface, and has a larger spreading dimension in a normal direction of the substrate surface than a lateral spreading dimension in an arbitrary plane parallel to the substrate surface. This P-type diffusion region 6 becomes a body P region in the transistor.

【0021】N型シリコン層3におけるA−A線での平
面図を図2に示す。図2において、N型シリコン層3に
は多数のボディP領域6(トレンチ5)が形成されてい
る。このボディP領域6(トレンチ5)は円柱状をなし
ている。
FIG. 2 is a plan view of the N-type silicon layer 3 taken along line AA. In FIG. 2, a large number of body P regions 6 (trench 5) are formed in N-type silicon layer 3. This body P region 6 (trench 5) has a columnar shape.

【0022】また、図1において、ボディP領域6(ト
レンチ5)に挟まれたN型領域がドリフトN領域7とな
る。支持基板1(N型シリコン層3)の上には、ゲート
酸化膜10を介してゲート電極11が形成されている。
ゲート電極11の下方におけるN型シリコン層4の表層
部には、チャネルのVt制御用のP+ 型領域(チャネル
P領域)8が形成されている。さらに、チャネルP領域
8の内部における表層部にはN+ 型領域(ソースN領
域)9が形成されている。そして、ソース電極12がチ
ャネルP領域8およびソースN領域9と接触している。
また、N+ 型シリコン基板2の下面にはドレイン電極
(図示略)が配置されている。
In FIG. 1, an N-type region sandwiched between body P region 6 (trench 5) serves as drift N region 7. On the support substrate 1 (N-type silicon layer 3), a gate electrode 11 is formed via a gate oxide film 10.
In the surface layer portion of the N-type silicon layer 4 below the gate electrode 11, a P + type region (channel P region) 8 for controlling Vt of a channel is formed. Further, an N + type region (source N region) 9 is formed in a surface layer inside the channel P region 8. Then, source electrode 12 is in contact with channel P region 8 and source N region 9.
A drain electrode (not shown) is arranged on the lower surface of the N + type silicon substrate 2.

【0023】同トランジスタの作用としては、トランジ
スタのオン状態においては、チャネルP領域8の最表面
部が反転してチャネルを形成し、ソースから基板内部の
ドリフトN領域7及び高濃度N型領域(2)を経由し
て、裏面のドレイン電極へと電流が流れる。一方、オフ
状態においては、それぞれのPN接合領域から伸びた空
乏層が互いに接し、前述したクールMOSの原理に従っ
て基板の表面から相当深い領域まで完全に空乏化する。
これにより、高耐圧を保持することができる。換言すれ
ば、このような高耐圧を確保すべく濃度および寸法が制
御されている。
The operation of the transistor is such that when the transistor is on, the outermost surface of the channel P region 8 is inverted to form a channel, and the drift N region 7 and the high concentration N type region ( Through 2), a current flows to the drain electrode on the back surface. On the other hand, in the off state, the depletion layers extending from the respective PN junction regions are in contact with each other, and are completely depleted from the surface of the substrate to a considerably deep region in accordance with the cool MOS principle described above.
Thereby, a high breakdown voltage can be maintained. In other words, the concentration and dimensions are controlled to ensure such a high breakdown voltage.

【0024】なお、ボディP領域6とドリフトN領域7
はその数が多いほど単位面積当たりの電流能力が増し、
好ましいことは言うまでもない。次に、製造方法を、図
3〜図5および図1を用いて説明する。
The body P region 6 and the drift N region 7
As the number increases, the current capacity per unit area increases,
Needless to say, it is preferable. Next, the manufacturing method will be described with reference to FIGS.

【0025】まず、図3(a)に示すように、例えば不
純物濃度が1×1020/cm3 程度の高濃度なN型基板
2を用意する。これに、例えばシランガスとホスフィン
ガスの混合気体を用いて、N型単結晶シリコン層3を4
5μmだけエピタキシャル成長させる。このとき、エピ
タキシャル層3の形成に伴う基板の厚さの増加を無くす
べく、例えば使用するシリコンウエハの径にあった適当
な厚さに対して、予め45μm程度薄いウエハを用いる
ことが望ましい。
First, as shown in FIG. 3A, a high concentration N-type substrate 2 having an impurity concentration of about 1 × 10 20 / cm 3 is prepared. Then, the N-type single-crystal silicon layer 3 is formed by using a mixed gas of silane gas and phosphine gas, for example.
Epitaxial growth is performed by 5 μm. At this time, in order to eliminate the increase in the thickness of the substrate due to the formation of the epitaxial layer 3, for example, it is desirable to use a wafer that is thinner by about 45 μm in advance than an appropriate thickness corresponding to the diameter of the silicon wafer to be used.

【0026】このN型層3の不純物濃度はドリフトN領
域の幅によって決まるが、一般的には1×1015/cm
3 から1×1017/cm3 程度である。さらに、図3
(b)に示すように、N型単結晶シリコン層3の表面に
熱酸化等によって100nm程度の酸化膜13を形成
し、フォトレジストを塗布した後、所望の領域13aを
エッチングする。その結果、開口部13aが形成され
る。
Although the impurity concentration of the N-type layer 3 is determined by the width of the drift N region, it is generally 1 × 10 15 / cm.
It is about 3 to 1 × 10 17 / cm 3 . Further, FIG.
As shown in FIG. 2B, an oxide film 13 having a thickness of about 100 nm is formed on the surface of the N-type single crystal silicon layer 3 by thermal oxidation or the like, a photoresist is applied, and a desired region 13a is etched. As a result, an opening 13a is formed.

【0027】さらに、この酸化膜13(または酸化膜と
レジストの積層膜)をマスク材料として、図3(c)に
示すように、単結晶シリコン層3をエッチングしてトレ
ンチ(溝)5を形成する。エッチングはICP(Induct
ive Coupled Plasma)等を用いたドライエッチング、ま
たは、KOHやTMAHを用いたウェットエッチングを
使用する。ウェットエッチングを用いる場合、ドライエ
ッチングに比べてエッチングによるダメージによる結晶
欠陥の形成が抑制される。さらに、エッチングの異方性
を利用してほぼ垂直なトレンチ(溝)が形成できるが、
この場合には該シリコンウエハの面方位を(110)と
し、エッチングした際の側壁が(111)面とする必要
がある。マスクとして用いる材料は酸化膜の他に窒化膜
やレジスト膜のみでもよい。これらのマスク材料は、エ
ッチングによるトレンチ形成後にウェットエッチング等
で除去しても、そのまま次工程のエピタキシャル成長工
程を行ってもよい。図3(c)はマスク材料を除去した
場合を示す。また、エッチング時のダメージによって発
生する欠陥を除去するためにCDE(Chemical Dry Et
ching )や、熱酸化および熱酸化膜除去の連続工程、す
なわち犠牲酸化等を行ってもよい。
Further, using the oxide film 13 (or a laminated film of the oxide film and the resist) as a mask material, as shown in FIG. 3C, the single crystal silicon layer 3 is etched to form a trench (groove) 5. I do. Etching is ICP (Induct
ive Coupled Plasma) or wet etching using KOH or TMAH. When wet etching is used, formation of crystal defects due to etching damage is suppressed as compared with dry etching. Furthermore, although a substantially vertical trench (groove) can be formed by utilizing the anisotropy of etching,
In this case, it is necessary that the plane orientation of the silicon wafer is (110) and the side wall after etching is the (111) plane. The material used as the mask may be a nitride film or a resist film other than the oxide film. These mask materials may be removed by wet etching or the like after the trench is formed by etching, or the next epitaxial growth step may be performed as it is. FIG. 3C shows a case where the mask material is removed. Also, in order to remove defects caused by damage during etching, CDE (Chemical Dry Etch) is used.
ching) or a continuous step of thermal oxidation and thermal oxide film removal, that is, sacrificial oxidation and the like.

【0028】引き続き、図4(a)に示すように、例え
ばシラン(SiH4 )やジクロルシラン(SiCl2
2 )を材料ガスとして、N型単結晶シリコン膜14をエ
ピタキシャル成長させる。このエピタキシャル成長させ
た単結晶シリコン膜(エピタキシャル膜)14の厚さ
は、トレンチ5の幅の1/2以上とし、トレンチ5内が
完全に充填される(埋め込まれる)ようにする。ここ
で、充填性を高めて内部に空洞ができないように、開口
部を少し等方的にエッチングすることによって開口部に
テーパーを付けたり、エピタキシャル成長工程の途中で
温度やガスを変更して同様に開口部のみエッチングする
等の方法を用いてもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 4A, for example, silane (SiH 4 ) or dichlorosilane (SiCl 2 H
Using 2 ) as a material gas, an N-type single crystal silicon film 14 is epitaxially grown. The thickness of the epitaxially grown single-crystal silicon film (epitaxial film) 14 is 以上 or more of the width of the trench 5 so that the trench 5 is completely filled (buried). Here, the opening is tapered by slightly isotropically etching the opening, or the temperature and gas are changed during the epitaxial growth step, so that no cavity is formed inside the hole by increasing the filling property. A method such as etching only the opening may be used.

【0029】このようなエピタキシャル工程後に、ウエ
ハ表面の非開口領域はマスク材料が残っている場合には
もちろんのこと、マスク材料をエッチング除去した場合
にも開口部近傍ではその形状の複雑性ゆえに単結晶シリ
コンではなく多結晶またはアモルファス状態のシリコン
となることが懸念される。そこで、図4(b)に示すよ
うに、半導体基板表面に対しCMP(Chemical Mechani
cal Polishing)等の技術を用いた研磨やドライエッチ
ングを行い、表面のエピタキシャル膜14を除去する。
詳しくは、少なくとも初期のシリコン層3の表面であっ
た位置まで除去する。
After such an epitaxial process, the non-opening area on the wafer surface is of course not only when the mask material remains but also when the mask material is removed by etching due to the complexity of the shape near the opening. There is a concern that the silicon will be polycrystalline or amorphous silicon instead of crystalline silicon. Therefore, as shown in FIG. 4B, the surface of the semiconductor substrate is subjected to CMP (Chemical Mechanical).
Polishing or dry etching using a technique such as cal polishing is performed to remove the epitaxial film 14 on the surface.
More specifically, it is removed to at least the position that was the surface of the initial silicon layer 3.

【0030】この研磨には例えばCMP(Chemical Mec
hanical Polishing )法を用いることができるが、研磨
による単結晶シリコンの除去量は、少なくとも成長した
単結晶シリコン層3の厚さ以上とする。このとき、必要
以上の研磨は表面の沈下を招き、ドリフトN領域及びボ
ディP領域の深さを減少させ、素子耐圧を減少させる可
能性がある。これを防止するためには、研磨量を正確に
制御する必要がある。例えば、そのための手法として研
磨中に、例えばリン元素の存在をモニターしながらその
濃度が大きくなった時点で研磨を終了することによっ
て、研磨量を制御することが可能である。このときのP
元素のモニター方法としては、元素吸光法等の機器分析
の他に、不純物の種類による研磨速度の差を利用しても
よい。または、トレンチ5内への単結晶シリコン膜14
の充填にエピタキシャル成長を用いる際に、非開口領域
である基板上面に薄い酸化膜を形成し、この上へのエピ
タキシャル成長を防止することによって研磨時にこの酸
化膜をストッパとして研磨の終点とし、研磨量の制御性
を向上してもよい。詳しくは、例えば初期の基板を20
0nm程度熱酸化し、この上にフォトレジストを塗布し
た後フォト工程にて所望の領域のレジストおよび酸化膜
を除去する。次に、この積層膜をマスク材としてエッチ
ングしエピタキシャル成長した単結晶シリコンで充填す
る。このとき、酸化膜上には単結晶シリコンは成長しな
い。この表面を研磨する際には酸化膜とシリコンでは研
磨速度が異なるために、酸化膜が露出した時点でストッ
パとして働き、研磨の終点を検出することができる。続
いて、たとえば希釈したHF水溶液で熱酸化膜を除去す
ると、熱酸化膜の厚さだけの段差が生じるが、この段差
はせいぜい200nm程度であり、少量の研磨によって
平坦化することが可能であるため、研磨量のバラツキは
抑えることが可能である。
For this polishing, for example, CMP (Chemical Mec.)
Although the hanical polishing method can be used, the amount of single crystal silicon removed by polishing is at least equal to or greater than the thickness of the grown single crystal silicon layer 3. At this time, excessive polishing may cause the surface to sink, which may reduce the depths of the drift N region and the body P region and reduce the withstand voltage of the element. In order to prevent this, it is necessary to accurately control the polishing amount. For example, the polishing amount can be controlled by, for example, monitoring the presence of a phosphorus element and terminating the polishing when the concentration increases while monitoring the presence of the phosphorus element. P at this time
As a method of monitoring elements, a difference in polishing rate depending on the type of impurities may be used in addition to instrumental analysis such as elemental absorption. Alternatively, the single crystal silicon film 14 in the trench 5
When epitaxial growth is used for filling, a thin oxide film is formed on the upper surface of the substrate, which is a non-opening region, and by preventing epitaxial growth on the thin oxide film, the oxide film is used as a stopper at the time of polishing to serve as an end point of polishing. Controllability may be improved. Specifically, for example, the initial substrate is 20
After thermal oxidation of about 0 nm, a photoresist is applied thereon, and a resist and an oxide film in a desired region are removed in a photo step. Next, this laminated film is used as a mask material and filled with single-crystal silicon that has been etched and epitaxially grown. At this time, single crystal silicon does not grow on the oxide film. When the surface is polished, the polishing rate is different between the oxide film and silicon. Therefore, when the oxide film is exposed, it functions as a stopper, and the end point of polishing can be detected. Subsequently, when the thermal oxide film is removed with, for example, a diluted HF aqueous solution, a step corresponding to the thickness of the thermal oxide film is generated. This step is at most about 200 nm, and can be flattened by a small amount of polishing. Therefore, it is possible to suppress variations in the polishing amount.

【0031】そして、このような研磨工程後に、図4
(c)に示すように、水素貯蔵層17を有する基板15
を用意する。つまり、N型シリコン基板15の表面(図
中では下面)から1μm以内の領域に、水素原子のイオ
ン注入にて水素貯蔵層17が形成されている。このよう
に、貼合用半導体基板15は、所定深さに特定の原子
(水素原子)の層17が埋め込まれており、厚いシリコ
ン層16と薄いN型シリコン層18との間に水素の貯蔵
層17が形成されている。そして、この貼合用半導体基
板15(薄いシリコン層18)を基板1上に直接接合に
て貼り合わせる。これを適当な熱処理によって貼合用半
導体基板15の原子埋込層17(水素内蔵面)で剥離
し、図5に示すように薄いN層18を残す。
After such a polishing step, FIG.
As shown in (c), the substrate 15 having the hydrogen storage layer 17
Prepare That is, the hydrogen storage layer 17 is formed by ion implantation of hydrogen atoms in a region within 1 μm from the surface (the lower surface in the figure) of the N-type silicon substrate 15. As described above, the bonding semiconductor substrate 15 has the specific atom (hydrogen atom) layer 17 embedded at a predetermined depth, and stores hydrogen between the thick silicon layer 16 and the thin N-type silicon layer 18. Layer 17 is formed. Then, the bonding semiconductor substrate 15 (thin silicon layer 18) is bonded to the substrate 1 by direct bonding. This is peeled off by an appropriate heat treatment at the atomic buried layer 17 (hydrogen-containing surface) of the bonding semiconductor substrate 15, leaving a thin N layer 18 as shown in FIG.

【0032】ここで述べた貼合用基板15での水素のイ
オン注入と熱処理による剥離に関してはスマートカット
と呼ばれる公知の技術である。なお、水素の代わりに、
アルゴン、キセノン、ヘリウム、水素分子を用いてもよ
い。
The peeling by hydrogen ion implantation and heat treatment on the bonding substrate 15 described above is a known technique called smart cut. In addition, instead of hydrogen,
Argon, xenon, helium, and hydrogen molecules may be used.

【0033】このようにして基板1上に薄いN型シリコ
ン層18が配置される。この時の構造としては、高濃度
のN型シリコン基板2上に低濃度のN型単結晶シリコン
層4が、ボディP領域(6)の深さと同等の厚さだけ一
様に形成されるとともに、N型シリコン層4(ドリフト
N領域7)の中にボディP領域6が形成され、さらに、
この基板1上に薄いN型シリコン層16が形成されてい
る。
Thus, the thin N-type silicon layer 18 is arranged on the substrate 1. At this time, the structure is such that a low-concentration N-type single-crystal silicon layer 4 is uniformly formed on a high-concentration N-type silicon substrate 2 by a thickness equal to the depth of the body P region (6). , Body P region 6 is formed in N type silicon layer 4 (drift N region 7).
On this substrate 1, a thin N-type silicon layer 16 is formed.

【0034】ここで、貼り合わせる両基板1,15の面
方位を異ならせることができる。なお、支持基板1に貼
合用半導体基板15を貼り合わせて熱処理により薄いシ
リコン層18のみ残したが、これに代わり、N型単結晶
シリコンをエピタキシャル成長によって成膜し、このエ
ピタキシャル層を薄膜化してもよい。
Here, the plane orientations of the two substrates 1 and 15 to be bonded can be different. Note that, although the bonding semiconductor substrate 15 is bonded to the support substrate 1 and only the thin silicon layer 18 is left by the heat treatment, an N-type single crystal silicon is formed by epitaxial growth instead of this, and the epitaxial layer is thinned. Is also good.

【0035】その後、図1に示すように、チャネルP領
域8、ソースN領域9を形成するとともに、ゲート酸化
膜10、ゲート電極11、ソース電極12等を配置す
る。その結果、Nチャネル型パワーMOSFETが完成
する。
Thereafter, as shown in FIG. 1, a channel P region 8 and a source N region 9 are formed, and a gate oxide film 10, a gate electrode 11, a source electrode 12, and the like are arranged. As a result, an N-channel type power MOSFET is completed.

【0036】次に、素子の具体的な寸法、不純物濃度に
ついて言及する。オフ耐圧600ボルトの仕様を前提と
した場合、図1に示した基本構造において、異なる導電
型の領域(ドリフトN領域7とボディP領域6)の形状
は、図1,2に示すように、例えば、深さD=45μ
m、幅W=2μmの長方形である。また、図2に示すよ
うに、ウエハ表面における平面図ではボディP領域6は
円形である。つまり、ボディP領域6の形状はデバイス
性能の点から考えれば、エッジ部分での電界集中の無い
円柱形が好ましい。これは、電界が集中する部分が耐圧
(アバランシェ降伏)を律則する可能性があるためであ
る。
Next, specific dimensions and impurity concentrations of the device will be described. Assuming a specification of an off withstand voltage of 600 volts, in the basic structure shown in FIG. 1, the shapes of the regions of different conductivity types (drift N region 7 and body P region 6) are as shown in FIGS. For example, depth D = 45μ
m and a width W = 2 μm. Further, as shown in FIG. 2, the body P region 6 is circular in a plan view on the wafer surface. That is, from the viewpoint of device performance, the shape of the body P region 6 is preferably a cylindrical shape having no electric field concentration at an edge portion. This is because the portion where the electric field is concentrated may determine the breakdown voltage (avalanche breakdown).

【0037】また、ボディP領域6の配置に関しては、
図2のように互いに縦横両方向ともに一直線上に整列す
る構造では、隣接するボディP領域6の間の距離が方向
によって大きく異なる。すなわち、ある任意のボディP
領域6に対して、第1近接の位置(上下左右)にあるボ
ディP領域6までの距離をd1とすると、第2近接(斜
め右下、等)の位置にあるボディP領域6までの距離d
2は√2d1となる。換言すれば、ドリフトN領域7の
幅が一様でないため、完全空乏化させる条件が一様でな
い。つまり、ドリフトN領域7を完全に空乏化させるた
めには、第1近接同士のボディP領域6間に必要以上の
電圧が印加されることとなり、ここで降伏する可能性が
ある。従って、以上のような問題点を回避するために、
隣接するボディP領域6の間隔ができるだけ均一になる
ような配置とすることが望ましく、例えば、図6のごと
く、ある任意のボディP領域6aに対し、隣接するボデ
ィP領域6が正六角形の頂点に位置するように配置して
もよい。
With respect to the arrangement of the body P region 6,
In a structure in which both the vertical and horizontal directions are aligned on a straight line as shown in FIG. 2, the distance between adjacent body P regions 6 greatly differs depending on the direction. That is, an arbitrary body P
Assuming that the distance from the region 6 to the body P region 6 at the first proximity position (up, down, left and right) is d1, the distance to the body P region 6 at the second proximity position (obliquely lower right, etc.). d
2 becomes √2d1. In other words, since the width of the drift N region 7 is not uniform, the conditions for complete depletion are not uniform. That is, in order to completely deplete the drift N region 7, a voltage more than necessary is applied between the body P regions 6 in the first proximity, and there is a possibility that breakdown occurs here. Therefore, in order to avoid the above problems,
It is desirable that the spacing between the adjacent body P regions 6 be as uniform as possible. For example, as shown in FIG. May be arranged.

【0038】また、ボディP領域6は円柱形状として説
明してきたが、上述したようにボディP領域又はドリフ
トN領域の製造方法は、エッチングによるトレンチ形成
とエピタキシャル成長によるその内部の充填によるもの
であり、エピタキシャル成長は、結晶の面方位に依存す
るため、エピタキシャル成長した膜の結晶性について考
慮すれば、円柱形状の開口領域の内壁のように結晶面方
位が連続的に変化するような場合、エピタキシャル膜の
結晶性が乱れる可能性がある。
Although the body P region 6 has been described as having a columnar shape, as described above, the method of manufacturing the body P region or the drift N region is based on trench formation by etching and filling of the inside thereof by epitaxial growth. Since the epitaxial growth depends on the plane orientation of the crystal, considering the crystallinity of the epitaxially grown film, when the crystal plane orientation changes continuously like the inner wall of a cylindrical opening region, the crystal of the epitaxial film Sex may be disturbed.

【0039】そこで、図7,8に示したように、エピタ
キシャル成長させる面を一定の面方位となるようにして
もよい。つまり、結晶方位が(100)であるウエハを
用いた場合のそれぞれ面方位が(110)、(100)
面である場合を表している。ここでは、図中の左右方向
がウエハのオリエンテーションフラットと平行であると
している。
Therefore, as shown in FIGS. 7 and 8, the plane to be epitaxially grown may have a constant plane orientation. That is, when a wafer having a crystal orientation of (100) is used, the plane orientations are (110) and (100), respectively.
Represents the case of a plane. Here, it is assumed that the horizontal direction in the figure is parallel to the orientation flat of the wafer.

【0040】あるいは、図9,10に示したように、ボ
ディP領域6は上述した二つの効果、すなわち電界集中
を緩和およびエピタキシャル膜の結晶性向上の両者のバ
ランスを考慮して、正六角形としてもよい。同様に、図
11,12に示したように、ボディP領域6は正八角形
としてもよい。このように多角形形状とすることができ
る。図10と図12はいずれも、隣接するボディP領域
6の配置を隣接間隔が一様となるように配置している。
Alternatively, as shown in FIGS. 9 and 10, the body P region 6 is formed into a regular hexagon in consideration of the balance between the two effects described above, that is, alleviating the electric field concentration and improving the crystallinity of the epitaxial film. Is also good. Similarly, as shown in FIGS. 11 and 12, the body P region 6 may be a regular octagon. Thus, it can be made into a polygonal shape. In both FIG. 10 and FIG. 12, the adjacent body P regions 6 are arranged such that the adjacent intervals are uniform.

【0041】なお、目的に応じてこれらの形状を使い分
けることによって、最適な素子設計を与えることが可能
である。あるいは、図13に示すように、ボディP領域
6は細長い長方形に配列したものであってもよい。この
場合、長方形の形状は1辺の長さが開口領域の幅に相当
する2μm程度であり、他方はセルの大きさに相当する
数mmである。ここで、別例として、この長辺は、例え
ば100μm間隔程度に2μm程度の非開口領域を設
け、エッチングした際の強度を保持するようにしてもよ
い。
It is possible to provide an optimum element design by properly using these shapes according to the purpose. Alternatively, as shown in FIG. 13, the body P regions 6 may be arranged in an elongated rectangle. In this case, the length of one side of the rectangular shape is about 2 μm corresponding to the width of the opening region, and the other is several mm corresponding to the size of the cell. Here, as another example, the long side may be provided with a non-opening region of about 2 μm at intervals of, for example, about 100 μm to maintain the strength at the time of etching.

【0042】あるいは、図14に示すように、ボディP
領域6は45度傾けて配置してもよい。前述のように、
エッチング(特にウェットエッチング)やエピタキシャ
ル成長の面方位依存性を考えた場合、適当な面方位が側
壁に現れるように傾けて配列することは有効である。
Alternatively, as shown in FIG.
The region 6 may be arranged at an angle of 45 degrees. As aforementioned,
In consideration of the surface orientation dependence of etching (particularly wet etching) and epitaxial growth, it is effective to arrange the semiconductor device so that an appropriate plane orientation appears on the side wall.

【0043】このように、本実施の形態は下記の特徴を
有する。 (イ)半導体装置の製造方法として、図3(c)に示す
ように、N型のシリコン基板(第1導電型の半導体基
板)1において少なくとも側壁が低濃度となったトレン
チ5を形成し、図4(a)に示すように、トレンチ5内
をP型エピタキシャル膜(第2導電型の半導体材料)1
4で埋め込み、図4(c)に示すように、所定深さに特
定の原子の層17を埋め込んだシリコン基板(第1導電
型の貼合用半導体基板)15と、トレンチ5を形成した
半導体基板1とを直接接合にて貼り合わせる。そして、
図5に示すように、熱処理することによってシリコン基
板15の原子埋込層17で剥離し、トレンチ5を形成し
た基板1の上に薄いシリコン層(第1導電型の半導体
層)18を配置した。よって、図20の拡散領域10
2,103をエピ成長で形成する場合には多くのフォト
工程が必要となるが、本例では、フォト工程は必要とし
ない。このように、基板工程を改善でき、全工程のコス
トを低減することができる。また、図20においては、
チャネルを制御するゲート・ソース部とドリフト層10
3の位置関係について両者を1対1に対応させようとす
ると、微細化された素子において両者のアライメント精
度を保つことが困難であるのに対し、本実施形態では、
アライメント不要であり、微細加工性に優れている。
As described above, this embodiment has the following features. (A) As a method for manufacturing a semiconductor device, as shown in FIG. 3C, a trench 5 in which at least the side wall has a low concentration in an N-type silicon substrate (a semiconductor substrate of a first conductivity type) 1 is formed. As shown in FIG. 4A, a P-type epitaxial film (second conductive type semiconductor material) 1 is formed in the trench 5.
As shown in FIG. 4C, a silicon substrate (first conductive type bonding semiconductor substrate) 15 in which a specific atom layer 17 is embedded at a predetermined depth, and a semiconductor in which a trench 5 is formed. The substrate 1 is bonded by direct bonding. And
As shown in FIG. 5, a thin silicon layer (a semiconductor layer of the first conductivity type) 18 is disposed on the substrate 1 in which the trench 5 has been formed by peeling off the atomic buried layer 17 of the silicon substrate 15 by heat treatment. . Therefore, the diffusion region 10 in FIG.
In the case of forming 2,103 by epi growth, many photo steps are required, but in this example, no photo step is required. Thus, the substrate process can be improved, and the cost of all processes can be reduced. In FIG. 20,
Gate / source portion for controlling channel and drift layer 10
If it is attempted to make the two have a one-to-one correspondence with respect to the positional relationship of 3, it is difficult to maintain the alignment accuracy of the two in a miniaturized element.
Alignment is unnecessary and excellent in fine processing.

【0044】また、貼り合わされる両基板1,15の面
方位が異なり(支持基板1の上のシリコン層4の面方位
が基板1の面方位と異なり)、具体的には、基板1の面
方位が(110)であり、シリコン層4の面方位が(1
00)であると、次の効果を奏する。エッチングによっ
て形成するトレンチ5の形状を制御し、かつエッチング
によって基板にダメージ、欠陥を形成しないためには、
ドライエッチングよりもウェットエッチングが有効であ
ることは先にも述べたが、この時、面方位が(110)
面方位の基板を用いる必要性があるが、ゲート酸化膜の
膜質やチャネル抵抗については、(110)基板が通常
の(100)基板に比べて劣ることが懸念される。これ
に対し、貼り合わせる基板を(100)基板として、こ
こに、ゲートおよびソース領域を形成することによっ
て、ウェットエッチングを用いることによる(110)
基板が通常の(100)基板に比べて劣るという不具合
を解消できる。 (第2の実施の形態)次に、第2の実施の形態を、第1
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
Further, the plane orientations of the substrates 1 and 15 to be bonded are different (the plane orientation of the silicon layer 4 on the support substrate 1 is different from the plane orientation of the substrate 1). The orientation is (110), and the plane orientation of the silicon layer 4 is (1).
00) has the following effects. In order to control the shape of the trench 5 formed by etching and not to form damage or defects on the substrate by etching,
As described earlier, wet etching is more effective than dry etching.
Although it is necessary to use a substrate having a plane orientation, there is a concern that the (110) substrate is inferior to the normal (100) substrate in the film quality and channel resistance of the gate oxide film. On the other hand, the substrate to be bonded is used as a (100) substrate, and a gate and a source region are formed here.
The disadvantage that the substrate is inferior to a normal (100) substrate can be solved. (Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to the first embodiment.
The following description focuses on the differences from this embodiment.

【0045】前記第1の実施形態では高濃度N型基板2
上にエピタキシャル成長させてN型層(ドリフトN領
域)3を形成したが、本実施形態では他の手法を用いて
いる。まず、図15(a)に示すように、第1導電型の
半導体基板としての高濃度N型シリコン基板20をエッ
チングしてトレンチ21を形成する。そして、図15
(b)に示すように、例えばボロン(B)等のP型不純
物元素を含む気相中で熱処理する。これにより、シリコ
ン中にP型不純物が導入され、所望の領域22の濃度が
見かけ上、低下する。つまり、トレンチ21の開口部か
らシリコン基板20中へ不純物を拡散させて実効的にト
レンチ21の内壁の不純物濃度を低減する。
In the first embodiment, the high-concentration N-type substrate 2
Although an N-type layer (drift N region) 3 is formed by epitaxial growth on the upper surface, another method is used in the present embodiment. First, as shown in FIG. 15A, a trench 21 is formed by etching a high-concentration N-type silicon substrate 20 as a semiconductor substrate of the first conductivity type. And FIG.
As shown in (b), for example, heat treatment is performed in a gas phase containing a P-type impurity element such as boron (B). As a result, P-type impurities are introduced into silicon, and the concentration of the desired region 22 is apparently reduced. That is, the impurity is diffused from the opening of the trench 21 into the silicon substrate 20 to effectively reduce the impurity concentration on the inner wall of the trench 21.

【0046】これ以降の工程は前述した工程と同様であ
る。つまり、図15(c)に示すように、エピタキシャ
ル成長法によりトレンチ21内をP型シリコン(第2導
電型の半導体材料)23で埋め込むとともに、平坦化処
理を施した後にシリコン基板20上に薄いN型シリコン
層(第1導電型の半導体層)24を配置する。
The subsequent steps are the same as those described above. That is, as shown in FIG. 15C, the inside of the trench 21 is filled with P-type silicon (second-conductivity-type semiconductor material) 23 by an epitaxial growth method, and a thin N A silicon layer (first conductive type semiconductor layer) 24 is disposed.

【0047】ここで、直接接合による貼合法を用いるこ
とによりシリコン基板20とN型シリコン層24の面方
位を異ならせることができる。この手法によって得られ
た基板は、N型層(ドリフト領域)形成のための厚膜の
エピタキシャル成長工程を省略することが可能であり、
工程の低コスト化に大きく寄与するだけでなく、次のよ
うな利点も有する。すなわち、本手法によって形成され
たドリフトN領域(22)のプロファイルはボディP領
域23の端部から徐々に低濃度化する形状となり、ここ
より遠ざかるほど空乏層が伸びやすくなるため、上述の
ようにドリフトN領域全体を空乏化するために過剰な電
圧を必要としない。これは、図10等の六角形の頂点を
とる配置を必要とせず、配線等のレイアウトを容易とす
る。更に、エッチング工程において、エッチング深さは
高抵抗N領域(図3(c)の符号2の部材)の上面と同
一面であることが望ましいが、これを正確に行うことは
極めて困難であり、図19(a)のように、エッチング
が過剰であったり、図19(b)のように、不足したり
することが懸念される。このように高濃度N領域2とド
リフトN領域の位置関係のバラツキは素子性能のバラツ
キ原因となる。これに対し本例では、エッチング後にド
リフトN領域を形成するため、両者の関係は自己整合的
に決定されるため、このような心配はない。 (第3の実施の形態)次に、第3の実施の形態を、第1
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
Here, the plane orientation of the silicon substrate 20 and the N-type silicon layer 24 can be made different by using a bonding method by direct bonding. The substrate obtained by this method can omit a thick film epitaxial growth step for forming an N-type layer (drift region),
In addition to greatly contributing to the cost reduction of the process, it has the following advantages. That is, the profile of the drift N region (22) formed by the present method has a shape in which the concentration gradually decreases from the end of the body P region 23, and the depletion layer is more likely to extend as the distance from the end increases. No excessive voltage is required to deplete the entire drift N region. This does not require a hexagonal vertex arrangement as shown in FIG. 10 or the like, and facilitates layout of wiring and the like. Furthermore, in the etching step, the etching depth is desirably the same as the upper surface of the high-resistance N region (the member denoted by reference numeral 2 in FIG. 3C), but it is extremely difficult to perform this accurately. There is a concern that etching is excessive as shown in FIG. 19A or insufficient as shown in FIG. Thus, the variation in the positional relationship between the high-concentration N region 2 and the drift N region causes a variation in device performance. On the other hand, in this example, since the drift N region is formed after the etching, the relationship between the two is determined in a self-aligned manner, and thus there is no such a concern. (Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described with reference to the first embodiment.
The following description focuses on the differences from this embodiment.

【0048】製造方法として、まず、前述の図3
(a),(b),(c)および図4(a)を用いて説明
した工程を実施する。つまり、高濃度なN型シリコン基
板2の上にN型シリコン層3を形成してN型シリコン基
板(第1導電型の半導体基板)1とし、この基板1にお
いて少なくとも側壁が低濃度となったトレンチ5を形成
し、トレンチ5内をP型シリコン膜14で埋め込み、さ
らに、表面の平坦化を行う。
As a manufacturing method, first, FIG.
The steps described with reference to FIGS. 4A, 4B, and 4C are performed. That is, an N-type silicon layer 3 is formed on a high-concentration N-type silicon substrate 2 to form an N-type silicon substrate (a semiconductor substrate of the first conductivity type) 1. A trench 5 is formed, the inside of the trench 5 is filled with a P-type silicon film 14, and the surface is flattened.

【0049】そして、図16(a)に示すように、第1
導電型のバルク単結晶半導体基板としてのバルク単結晶
シリコン基板(バルクウエハ)30を用意し、トレンチ
5を形成したシリコン基板(支持基板)1とバルク基板
30とを直接接合にて貼り合わせる。さらに、バルク基
板30の裏面より研削、研磨を行って図16(b)に示
すように薄膜化する。これにより、トレンチ5を形成し
たシリコン基板1の上に薄いN型シリコン層31が配置
される。
Then, as shown in FIG.
A bulk single crystal silicon substrate (bulk wafer) 30 as a conductive type bulk single crystal semiconductor substrate is prepared, and the silicon substrate (support substrate) 1 in which the trench 5 is formed and the bulk substrate 30 are bonded by direct bonding. Further, grinding and polishing are performed from the back surface of the bulk substrate 30 to reduce the thickness as shown in FIG. As a result, the thin N-type silicon layer 31 is disposed on the silicon substrate 1 on which the trench 5 has been formed.

【0050】ここでも、直接接合による貼合法を用いる
ことによりシリコン基板1とN型バルク単結晶シリコン
基板30の面方位を異ならせることができる。本例で
は、特殊な工程およびウエハを必要としないため、工程
の簡略化が可能である。 (第4の実施の形態)次に、第4の実施の形態を、第1
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
Also in this case, the plane orientation of the silicon substrate 1 and the N-type bulk single crystal silicon substrate 30 can be made different by using the bonding method by direct bonding. In this example, since a special process and a wafer are not required, the process can be simplified. (Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment will be described with reference to the first embodiment.
The following description focuses on the differences from this embodiment.

【0051】製造方法として、まず、前述の図3
(a),(b),(c)および図4(a)を用いて説明
した工程を実施する。つまり、高濃度なN型シリコン基
板2の上にN型シリコン層3を形成してN型シリコン基
板(第1導電型の半導体基板)1とし、この基板1にお
いて少なくとも側壁が低濃度となったトレンチ5を形成
し、トレンチ5内をP型シリコン膜14で埋め込み、さ
らに、表面の平坦化を行う。
As a manufacturing method, first, FIG.
The steps described with reference to FIGS. 4A, 4B, and 4C are performed. That is, an N-type silicon layer 3 is formed on a high-concentration N-type silicon substrate 2 to form an N-type silicon substrate (a semiconductor substrate of the first conductivity type) 1. A trench 5 is formed, the inside of the trench 5 is filled with a P-type silicon film 14, and the surface is flattened.

【0052】そして、図17(a)に示すように、接合
する貼合基板としてSOI基板40を用意する。SOI
基板40は、シリコン基板41の上に絶縁膜としての酸
化膜42を介して薄いN型シリコン層(第1導電型の半
導体層)43が配置されている。このSOI基板40
と、トレンチ5を形成したシリコン基板(支持基板)1
とを直接接合にて貼り合わせる。詳しくは、シリコン基
板1の上面(平坦面)とSOI基板40の薄膜層43を
直接接合する。
Then, as shown in FIG. 17A, an SOI substrate 40 is prepared as a bonding substrate to be bonded. SOI
In the substrate 40, a thin N-type silicon layer (first conductivity type semiconductor layer) 43 is disposed on a silicon substrate 41 via an oxide film 42 as an insulating film. This SOI substrate 40
And a silicon substrate (supporting substrate) 1 having a trench 5 formed therein
And are bonded by direct bonding. Specifically, the upper surface (flat surface) of the silicon substrate 1 and the thin film layer 43 of the SOI substrate 40 are directly bonded.

【0053】引き続き、SOI基板40の裏面(基板4
1側)から研削・研磨またはウェットエッチングによっ
て図17(b)に示すように、少なくとも基板41を除
去、詳しくは、埋込酸化膜42の界面まで除去する。こ
のとき、酸化膜42が研磨又はウェットエッチングに対
するストッパとして働くため膜厚均一性が高いものとな
る。このようにして、トレンチ5を形成したシリコン基
板1の上にN型シリコン層43が配置される。
Subsequently, the back surface of the SOI substrate 40 (substrate 4
As shown in FIG. 17B, at least the substrate 41 is removed from the first side) by grinding / polishing or wet etching, more specifically, to the interface of the buried oxide film 42. At this time, the oxide film 42 functions as a stopper for polishing or wet etching, so that the film thickness uniformity is high. Thus, the N-type silicon layer 43 is arranged on the silicon substrate 1 on which the trench 5 has been formed.

【0054】この場合も、直接接合による貼合法を用い
ることによりシリコン基板1とN型SOI基板40のN
型シリコン層43の面方位を異ならせることができる。 (第5の実施の形態)次に、第5の実施の形態を、第1
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
Also in this case, the bonding between the silicon substrate 1 and the N-type SOI
The plane orientation of the mold silicon layer 43 can be made different. (Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG.
The following description focuses on the differences from this embodiment.

【0055】本例は、貼合基板を必要としない手法であ
る。まず、図18(a)に示すように、エピタキシャル
成長法により高濃度のN型シリコン基板(第1導電型の
半導体基板)50上にP型単結晶シリコン層(第2導電
型の半導体層)51を形成する。そして、図18(b)
に示すように、エッチングにてトレンチ52を形成し、
さらに、図18(c)に示すように、エピタキシャル成
長法により、トレンチ52の内部にN型の単結晶シリコ
ン層(第1導電型の半導体層)53を形成してトレンチ
52の内部を埋め込む(充填する)。このとき、エピタ
キシャル成長を続け、つまり、過剰に進行させ、シリコ
ン層51の上面にN型シリコン層(第1導電型の半導体
層)53を形成する。詳しくは、P型シリコン層51の
上に、1μm以上の厚さの単結晶N型シリコン層54を
形成する。
This example is a method that does not require a bonding substrate. First, as shown in FIG. 18A, a P-type single-crystal silicon layer (second-conductivity-type semiconductor layer) 51 is formed on a high-concentration N-type silicon substrate (first-conductivity-type semiconductor substrate) 50 by an epitaxial growth method. To form Then, FIG.
As shown in the figure, a trench 52 is formed by etching,
Further, as shown in FIG. 18C, an N-type single-crystal silicon layer (first conductivity type semiconductor layer) 53 is formed inside the trench 52 by an epitaxial growth method, and the inside of the trench 52 is filled (filled). Do). At this time, the epitaxial growth is continued, that is, advanced excessively, and an N-type silicon layer (first conductivity type semiconductor layer) 53 is formed on the upper surface of the silicon layer 51. Specifically, a single-crystal N-type silicon layer 54 having a thickness of 1 μm or more is formed on the P-type silicon layer 51.

【0056】なお、トレンチ開口部以外の領域上にも単
結晶シリコンが成長するため、トレンチ形成用エッチン
グマスクとして使用したレジストや酸化膜等の材料はエ
ピタキシャル工程前に除去する。
Since single-crystal silicon also grows on the region other than the trench opening, materials such as a resist and an oxide film used as an etching mask for forming a trench are removed before the epitaxial process.

【0057】引き続き、シリコン層53の表面を研削、
研磨によって、図18(d)に示すように薄膜化する。
その結果、シリコン層51の上に薄いN型シリコン層5
4が配置されることになる。
Subsequently, the surface of the silicon layer 53 is ground,
By polishing, the film is thinned as shown in FIG.
As a result, the thin N-type silicon layer 5
4 will be arranged.

【0058】これまで説明してきた各実施の形態以外に
も下記のように実施してもよい。これまではNチャネル
素子を例に挙げて説明してきたが、導電型のPとNを逆
にしたPチャネル素子に適用してもよい。
In addition to the above-described embodiments, the present invention may be implemented as follows. Although the description has been made by taking an N-channel element as an example, the present invention may be applied to a P-channel element in which conductivity types P and N are reversed.

【0059】また、MOSFETの他にも、MOSサイ
リスタやIGBT(図1のN層2をP型コレクタ層にし
た構造)に適用してもよい。
In addition to the MOSFET, the present invention may be applied to a MOS thyristor or an IGBT (a structure in which the N layer 2 in FIG. 1 is a P-type collector layer).

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

【図1】 第1の実施の形態における半導体装置の縦断
面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】 図1のA−A線での断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.

【図3】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図4】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図5】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図6】 半導体装置の断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor device.

【図7】 半導体装置の断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view of a semiconductor device.

【図8】 半導体装置の断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view of a semiconductor device.

【図9】 半導体装置の断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor device.

【図10】 半導体装置の断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device.

【図11】 半導体装置の断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device.

【図12】 半導体装置の断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view of a semiconductor device.

【図13】 半導体装置の断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view of a semiconductor device.

【図14】 半導体装置の断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor device.

【図15】 第2の実施の形態における製造工程を説明
するための断面図。
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process in the second embodiment.

【図16】 第3の実施の形態における製造工程を説明
するための断面図。
FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process in the third embodiment.

【図17】 第4の実施の形態における製造工程を説明
するための断面図。
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing step in the fourth embodiment.

【図18】 第5の実施の形態における製造工程を説明
するための断面図。
FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing step in the fifth embodiment.

【図19】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 19 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図20】 従来の装置を説明するための断面図。FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体支持基板、2…N+ 型シリコン基板、3…N
型シリコン層、4…N型シリコン層、5…トレンチ、6
…P型拡散領域、14…P型エピタキシャル膜、15…
貼合用基板、17…水素貯蔵層、18…N型シリコン
層、20…N+ 型シリコン基板、21…トレンチ、30
…バルクウエハ、40…SOI基板、41…シリコン基
板、42…酸化膜、43…シリコン層、50…N+ 型シ
リコン基板、51…P型シリコン層、52…トレンチ、
53…N型シリコン層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor support substrate, 2 ... N + type silicon substrate, 3 ... N
Type silicon layer, 4 ... N type silicon layer, 5 ... trench, 6
... P-type diffusion region, 14 ... P-type epitaxial film, 15 ...
Bonding substrate, 17: hydrogen storage layer, 18: N-type silicon layer, 20: N + type silicon substrate, 21: trench, 30
... Bulk wafer, 40 ... SOI substrate, 41 ... Silicon substrate, 42 ... Oxide film, 43 ... Silicon layer, 50 ... N + type silicon substrate, 51 ... P type silicon layer, 52 ... Trench
53 ... N-type silicon layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/78 658E (72)発明者 榊原 利夫 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 山口 仁 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5F052 DA01 DB01 GC03 JA01 KB01──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 29/78 658E (72) Inventor Toshio Sakakibara 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Pref. (72) Inventor Hitoshi Yamaguchi 1-1-1 Showa-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in DENSO Corporation (reference) 5F052 DA01 DB01 GC03 JA01 KB01

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体支持基板(1)と、 前記半導体支持基板(1)に形成され、基板表面から深
さ方向に延び、基板表面と平行な任意の面内での横広が
り寸法よりも基板表面の法線方向の広がり寸法の方が大
きい第2導電型の拡散領域(6)と、 前記半導体支持基板(1)上に形成され、前記半導体支
持基板(1)とは面方位が異なる第1導電型の半導体層
(4)と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor support substrate (1) of a first conductivity type, formed on the semiconductor support substrate (1), extending in a depth direction from a substrate surface, and extending in an arbitrary plane parallel to the substrate surface. A second conductivity type diffusion region (6) having a larger spreading dimension in the normal direction of the substrate surface than the spreading dimension; and a semiconductor supporting substrate (1) formed on the semiconductor supporting substrate (1). A semiconductor device comprising: a first conductivity type semiconductor layer (4) having a different plane orientation.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、 前記半導体支持基板(1)の面方位が(110)であ
り、前記半導体層(4)の面方位が(100)であるこ
とを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the plane orientation of the semiconductor support substrate (1) is (110), and the plane orientation of the semiconductor layer (4) is (100). Semiconductor device.
【請求項3】 第1導電型の半導体基板(1)において
少なくとも側壁が低濃度となったトレンチ(5)を形成
する工程と、 前記トレンチ(5)内を第2導電型の半導体材料(1
4)で埋め込む工程と、 所定深さに特定の原子の層(17)を埋め込んだ第1導
電型の貼合用半導体基板(15)と、前記トレンチ
(5)を形成した半導体基板(1)とを直接接合にて貼
り合わせる工程と、 熱処理することによって前記貼合用半導体基板(15)
の原子埋込層(17)で剥離し、前記トレンチ(5)を
形成した半導体基板(1)の上に薄い第1導電型の半導
体層(18)を配置する工程と、を備えたことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
3. A step of forming a trench (5) in which at least a side wall has a low concentration in a semiconductor substrate (1) of a first conductivity type, and a semiconductor material (1) of a second conductivity type in the trench (5).
4) embedding, a first conductivity type bonding semiconductor substrate (15) in which a layer of specific atoms (17) is embedded to a predetermined depth, and a semiconductor substrate (1) in which the trench (5) is formed. Bonding directly by bonding, and heat-treating the semiconductor substrate (15) by bonding.
And a step of disposing a thin first conductivity type semiconductor layer (18) on the semiconductor substrate (1) on which the trench (5) has been formed by stripping with the atomic buried layer (17). A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項4】 請求項3に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記貼り合わされる両基板(1,15)の面方位が異な
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the two substrates (1, 15) to be bonded have different plane orientations.
【請求項5】 第1導電型の半導体基板(20)にトレ
ンチ(21)を形成する工程と、 第2導電型の不純物を含む気相中で熱処理を行うことに
よってトレンチ(21)の開口部から前記半導体基板
(20)中へ不純物を拡散させて実効的にトレンチ(2
1)内壁の不純物濃度を低減する工程と、 前記トレンチ(21)内を第2導電型の半導体材料(2
3)で埋め込む工程と、 前記半導体基板(20)の上に薄い第1導電型の半導体
層(24)を配置する工程と、を備えたことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
5. An opening of the trench (21) by forming a trench (21) in a semiconductor substrate (20) of a first conductivity type and performing a heat treatment in a gas phase containing an impurity of a second conductivity type. From the semiconductor substrate (20) to the trench (2)
1) a step of reducing the impurity concentration of the inner wall; and forming a second conductive type semiconductor material (2) in the trench (21).
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of embedding in 3); and a step of arranging a thin semiconductor layer (24) of a first conductivity type on the semiconductor substrate (20).
【請求項6】 請求項5に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記半導体基板(20)と第1導電型の半導体層(2
4)とは面方位が異なることを特徴とする半導体装置の
製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor substrate (20) and a first conductive type semiconductor layer (2) are formed.
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the plane orientation is different from that of 4).
【請求項7】 第1導電型の半導体基板(1)において
少なくとも側壁が低濃度となったトレンチ(5)を形成
する工程と、 前記トレンチ(5)内を第2導電型の半導体材料(1
4)で埋め込む工程と、 第1導電型のバルク単結晶半導体基板(30)と、前記
トレンチ(5)を形成した半導体基板(1)とを直接接
合にて貼り合わせる工程と、 前記バルク単結晶半導体基板(30)を薄膜化して、前
記トレンチ(5)を形成した半導体基板(1)の上に薄
い第1導電型の半導体層(31)を配置する工程と、を
備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. A step of forming a trench (5) in a semiconductor substrate (1) of a first conductivity type having at least a side wall with a low concentration, and a semiconductor material (1) of a second conductivity type in said trench (5).
4) embedding the first single-type bulk single-crystal semiconductor substrate (30) and the semiconductor substrate (1) on which the trench (5) is formed by direct bonding; Thinning the semiconductor substrate (30) and arranging a thin semiconductor layer (31) of the first conductivity type on the semiconductor substrate (1) on which the trench (5) is formed. Semiconductor device manufacturing method.
【請求項8】 請求項7に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第1導電型の半導体基板(1)とバルク単結晶半導
体基板(30)とは面方位が異なることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor substrate of the first conductivity type and the bulk single crystal semiconductor substrate have different plane orientations. Device manufacturing method.
【請求項9】 第1導電型の半導体基板(1)において
少なくとも側壁が低濃度となったトレンチ(5)を形成
する工程と、 前記トレンチ(5)内を第2導電型の半導体材料(1
4)で埋め込む工程と、 基板(41)の上に絶縁膜(42)を介して薄い第1導
電型の半導体層(43)が配置されたSOI基板(4
0)と、前記トレンチ(5)を形成した半導体基板
(1)とを直接接合にて貼り合わせる工程と、 前記SOI基板(40)の少なくとも基板(41)を除
去して前記トレンチ(5)を形成した半導体基板(1)
の上に前記第1導電型の半導体層(43)を配置する工
程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
9. A step of forming a trench (5) in which at least a side wall has a low concentration in a semiconductor substrate (1) of a first conductivity type, and a semiconductor material (1) of a second conductivity type in the trench (5).
4) embedding with an SOI substrate (4) in which a thin first conductivity type semiconductor layer (43) is disposed on a substrate (41) via an insulating film (42);
0) and a step of directly bonding the semiconductor substrate (1) having the trench (5) formed thereon, and removing at least the substrate (41) of the SOI substrate (40) to remove the trench (5). Semiconductor substrate formed (1)
Arranging the first conductivity type semiconductor layer (43) on the semiconductor device.
【請求項10】 請求項9に記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第1導電型の半導体基板(1)と前記SOI基板
(40)の第1導電型の半導体層(43)とは面方位が
異なることを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the first conductivity type semiconductor substrate (1) and the first conductivity type semiconductor layer (43) of the SOI substrate (40) are in plane. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the directions are different.
【請求項11】 第1導電型の半導体基板(50)の上
に第2導電型の半導体層(51)を形成する工程と、 前記半導体層(51)にトレンチ(52)を形成する工
程と、 エピタキシャル成長法により前記トレンチ(52)の内
部に第1導電型の半導体層(53)を形成してトレンチ
(52)の内部を埋め込むとともに、エピタキシャル成
長を続けることで前記第2導電型の半導体層(51)の
上面に第1導電型の半導体層(53)を形成する工程
と、 前記第2導電型の半導体層(51)の上の第1導電型の
半導体層(53)を薄膜化する工程と、を備えたことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
11. A step of forming a semiconductor layer (51) of a second conductivity type on a semiconductor substrate (50) of a first conductivity type, and a step of forming a trench (52) in the semiconductor layer (51). Forming a semiconductor layer (53) of a first conductivity type inside the trench (52) by an epitaxial growth method to bury the inside of the trench (52) and continuing the epitaxial growth to form a semiconductor layer (2) of the second conductivity type; Forming a first conductivity type semiconductor layer (53) on the upper surface of the first conductivity type semiconductor layer (53); and thinning the first conductivity type semiconductor layer (53) on the second conductivity type semiconductor layer (51). And a method of manufacturing a semiconductor device.
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