JP2001168334A - Power field-effect transistor and its manufacturing method - Google Patents

Power field-effect transistor and its manufacturing method

Info

Publication number
JP2001168334A
JP2001168334A JP34774299A JP34774299A JP2001168334A JP 2001168334 A JP2001168334 A JP 2001168334A JP 34774299 A JP34774299 A JP 34774299A JP 34774299 A JP34774299 A JP 34774299A JP 2001168334 A JP2001168334 A JP 2001168334A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
layer
type
drain region
type silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP34774299A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Suzuki
隆司 鈴木
Masahito Kigami
雅人 樹神
Tsutomu Uesugi
勉 上杉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP34774299A priority Critical patent/JP2001168334A/en
Publication of JP2001168334A publication Critical patent/JP2001168334A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/063Reduced surface field [RESURF] pn-junction structures
    • H01L29/0634Multiple reduced surface field (multi-RESURF) structures, e.g. double RESURF, charge compensation, cool, superjunction (SJ), 3D-RESURF, composite buffer (CB) structures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power MOS field-effect transistor equipped with a structure in which a drift region is not situated between a body region and a silicon substrate. SOLUTION: A process in which a p-type silicon layer 12 to be used as the body region is formed on an n+ type drain region formed on the silicon substrate is provided. A process in which a trench 18 extending to the n+ type drain region 10 is formed in the p-type silicon layer 12 is provided. A process in which an n-type silicon layer 22 to be used as the drift region is formed by a solid-phase epitaxial growth operation is provided.

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】本発明はパワー電界効果トラ
ンジスタ及びその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a power field effect transistor and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【背景技術】図9は、米国特許公報5216275に開
示されたパワーMOS電界効果トランジスタの断面図で
ある。まず、このパワーMOS電界効果トランジスタ3
00の構造から説明する。パワーMOS電界効果トラン
ジスタ300は縦型である。パワーMOS電界効果トラ
ンジスタ300は半導体基板に形成されている。この半
導体基板はn+型のドレイン領域304を含む。ドレイ
ン領域304上にはn型半導体層301が形成されてい
る。n型半導体層301はドリフト領域となる。n型半
導体層301を挟むようにドレイン領域304上には、
p型半導体層302が形成されている。p型半導体層3
02はボディ領域となる。
FIG. 9 is a sectional view of a power MOS field effect transistor disclosed in US Pat. No. 5,216,275. First, the power MOS field effect transistor 3
Description will be made from the structure of 00. The power MOS field effect transistor 300 is a vertical type. The power MOS field effect transistor 300 is formed on a semiconductor substrate. This semiconductor substrate includes an n + type drain region 304. An n-type semiconductor layer 301 is formed on the drain region 304. The n-type semiconductor layer 301 becomes a drift region. On the drain region 304 so as to sandwich the n-type semiconductor layer 301,
A p-type semiconductor layer 302 is formed. p-type semiconductor layer 3
02 is a body region.

【0003】p型半導体層302上にはp+型半導体層
303が形成されている。p+型半導体層303の端部
はn型半導体層301上に位置している。n型半導体層
301上及びp+型半導体層303の側壁にはゲート絶
縁膜308を介してゲート電極309が形成されてい
る。p+型半導体層303の表面にはn+型のソース領域
305が間を隔てて形成されている。p+型半導体層3
03のうちソース領域305で挟まれた領域上にはソー
ス電極310が形成されている。
[0003] A p + -type semiconductor layer 303 is formed on the p-type semiconductor layer 302. The end of p + type semiconductor layer 303 is located on n type semiconductor layer 301. A gate electrode 309 is formed on the n-type semiconductor layer 301 and on the side wall of the p + -type semiconductor layer 303 via a gate insulating film 308. An n + type source region 305 is formed on the surface of the p + type semiconductor layer 303 with a space therebetween. p + type semiconductor layer 3
The source electrode 310 is formed on a region of the layer 03 between the source regions 305.

【0004】次に、このパワーMOS電界効果トランジ
スタ300の動作を説明する。まず、パワーMOS電界
効果トランジスタ300がON状態の場合から説明す
る。ゲート電極309に正電圧が印加されると、p+
半導体層303のうちゲート絶縁膜308と面する領域
にはチャネル領域が形成される。電子はソース領域30
5から供給され、チャネル領域からn型半導体層301
を通り、ドレイン領域304に到達する。この場合、パ
ワーMOS電界効果トランジスタ300のON電圧は主
にn型半導体層301の抵抗による電圧降下で決定され
る。
Next, the operation of the power MOS field effect transistor 300 will be described. First, the case where the power MOS field-effect transistor 300 is in the ON state will be described. When a positive voltage is applied to the gate electrode 309, a channel region is formed in a region of the p + type semiconductor layer 303 facing the gate insulating film 308. The electrons are in the source region 30
5 and the n-type semiconductor layer 301 from the channel region.
And reaches the drain region 304. In this case, the ON voltage of the power MOS field-effect transistor 300 is determined mainly by the voltage drop due to the resistance of the n-type semiconductor layer 301.

【0005】次に、パワーMOS電界効果トランジスタ
300がOFF状態の場合について説明する。ゲート電
極309には0V又は負電圧が印加される。これによ
り、チャネル領域がなくなる。ドレイン電圧が、例え
ば、10V程度だとすると、n型半導体層部(n型半導
体層部はドレイン領域304とn型半導体層301とで
構成される)とp型半導体層部(p型半導体層部はp型
半導体層302とp+型半導体層303とで構成され
る)とで構成される接合部に沿って空乏層が形成され、
かつ広まっていく。n型半導体層301及びp型半導体
層302は横方向の長さが小さい。このため、ドレイン
電圧が上昇していくと、n型半導体層301及びp型半
導体層302はすべて空乏化する。この空乏層によりパ
ワーMOS電界効果トランジスタ300の耐圧が保持さ
れる。
Next, the case where the power MOS field-effect transistor 300 is in the OFF state will be described. 0 V or a negative voltage is applied to the gate electrode 309. This eliminates the channel region. Assuming that the drain voltage is, for example, about 10 V, an n-type semiconductor layer portion (the n-type semiconductor layer portion is composed of the drain region 304 and the n-type semiconductor layer 301) and a p-type semiconductor layer portion (the p-type semiconductor layer portion is a depletion layer is formed along the junction constituted by the p-type semiconductor layer 302 and the p + -type semiconductor layer 303).
And spread. The n-type semiconductor layer 301 and the p-type semiconductor layer 302 have small lateral lengths. Therefore, as the drain voltage increases, the n-type semiconductor layer 301 and the p-type semiconductor layer 302 are all depleted. With this depletion layer, the breakdown voltage of the power MOS field-effect transistor 300 is maintained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】パワーMOS電界効果
トランジスタ300は、p型半導体層302と半導体基
板(ドレイン領域304)との間にn型半導体層301
が位置しない構造とすることにより、n型半導体層30
1の幅を全域にわたって小さくし、これにより、パワー
MOS電界効果トランジスタの耐圧を向上させている。
The power MOS field-effect transistor 300 has an n-type semiconductor layer 301 between a p-type semiconductor layer 302 and a semiconductor substrate (drain region 304).
Is not located, the n-type semiconductor layer 30
1 is reduced over the entire region, thereby improving the breakdown voltage of the power MOS field-effect transistor.

【0007】米国特許公報5216275に開示された
パワーMOS電界効果トランジスタは上記構造により、
パワーMOS電界効果トランジスタの耐圧を向上させて
いる。しかしながら、この構造をどのようにして実現す
るかが問題となる。
The power MOS field effect transistor disclosed in US Pat. No. 5,216,275 has the above structure,
The withstand voltage of the power MOS field effect transistor is improved. However, there is a problem how to realize this structure.

【0008】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、ボディ領域と半導体基板
との間にドリフト領域が位置しない構造を備えたパワー
電界効果トランジスタの製造方法を提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a method for manufacturing a power field effect transistor having a structure in which a drift region is not located between a body region and a semiconductor substrate. It is to be.

【0009】本発明の他の目的は熱膨張の差を緩和する
ことができる、パワー電界効果トランジスタおよびその
製造方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a power field effect transistor and a method for manufacturing the same, which can reduce the difference in thermal expansion.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明にかかるパワー電
界効果トランジスタの製造方法は、半導体基板と、半導
体基板の表面に位置する、第1導電型の第1ソース/ド
レイン領域と、半導体基板上に位置し、電流経路となる
第1導電型の第1半導体層と、半導体基板上に位置す
る、第2導電型の第2半導体層と、第2半導体層の表面
に位置する、第1導電型の第2ソース/ドレイン領域
と、第2ソース/ドレイン領域と第1半導体層との間の
第2半導体層上に、ゲート絶縁層を介して位置するゲー
ト電極と、含み、半導体基板と第2半導体層との間に
は、第1半導体層が位置していない構造をした、パワー
電界効果トランジスタの製造方法であって、(a)半導
体基板に第1ソース/ドレイン領域を形成する工程と、
(b)半導体基板上に第2半導体層を形成する工程と、
(c)第2半導体層に、半導体基板に到達するトレンチ
を形成する工程と、(d)固相エピタキシャル成長によ
り、トレンチ内に第1半導体層を形成する工程と、
(e)第2半導体層上にゲート絶縁層およびゲート電極
を形成する工程と、(f)第2半導体層の表面に第2ソ
ース/ドレイン領域を形成する工程と、を備える。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a power field effect transistor, comprising: a semiconductor substrate; a first source / drain region of a first conductivity type located on a surface of the semiconductor substrate; And a first conductive type first semiconductor layer serving as a current path, a second conductive type second semiconductor layer positioned on the semiconductor substrate, and a first conductive type positioned on the surface of the second semiconductor layer. A second source / drain region of a mold, a gate electrode located on a second semiconductor layer between the second source / drain region and the first semiconductor layer via a gate insulating layer, and a semiconductor substrate and A method for manufacturing a power field effect transistor having a structure in which a first semiconductor layer is not located between two semiconductor layers, comprising: (a) forming a first source / drain region in a semiconductor substrate; ,
(B) forming a second semiconductor layer on the semiconductor substrate;
(C) forming a trench in the second semiconductor layer reaching the semiconductor substrate; and (d) forming a first semiconductor layer in the trench by solid phase epitaxial growth;
(E) forming a gate insulating layer and a gate electrode on the second semiconductor layer; and (f) forming a second source / drain region on the surface of the second semiconductor layer.

【0011】上記工程を備える本発明にかかる製造方法
よれば、固相エピタキシャル成長でトレンチ内に第1半
導体層を形成することにより、半導体基板と第2半導体
層との間には第1半導体層が位置していない構造を実現
している。
According to the manufacturing method of the present invention including the above steps, the first semiconductor layer is formed in the trench by solid phase epitaxial growth, so that the first semiconductor layer is provided between the semiconductor substrate and the second semiconductor layer. A structure that is not located is realized.

【0012】トレンチの深さが大きすぎると、トレンチ
に埋め込まれた非晶質半導体層全部を固相エピタキシャ
ル成長により単結晶化できない。よって、トレンチの深
さはこれを考慮して決められる。この深さとしては、例
えば、トレンチの深さが4μm以下がある。以下のトレ
ンチも同様である。
If the depth of the trench is too large, the entire amorphous semiconductor layer embedded in the trench cannot be monocrystallized by solid phase epitaxial growth. Therefore, the depth of the trench is determined in consideration of this. As this depth, for example, the depth of the trench is 4 μm or less. The same applies to the following trenches.

【0013】固相エピタキシャル成長の温度としては、
500℃〜650℃が好ましい。650℃より高いと、
非晶質半導体層での核成長が促進され、良好な単結晶が
得られない。この結果、素子の性能が悪くなるのであ
る。以下の固相エピタキシャル成長の温度も同様であ
る。
The temperature of the solid phase epitaxial growth is as follows:
500 ° C to 650 ° C is preferred. If it is higher than 650 ° C,
Nucleus growth in the amorphous semiconductor layer is promoted, and a good single crystal cannot be obtained. As a result, the performance of the device deteriorates. The same applies to the following solid phase epitaxial growth temperatures.

【0014】なお、ここで、パワー電界効果トランジス
タとしては、例えば、MOS型やMIS型がある。そし
て、パワー電界効果トランジスタは、縦型および横型の
いずれでもよい。以下のパワー電界効果トランジスタの
意味も同様である。
Here, as the power field effect transistor, for example, there are a MOS type and a MIS type. The power field effect transistor may be either a vertical type or a horizontal type. The same applies to the meaning of the following power field effect transistors.

【0015】また、ソース/ドレイン領域とは、ソース
領域としてのみ機能する領域、ドレイン領域としてのみ
機能する領域またはソース領域およびドレイン領域とし
て機能する領域を意味する。以下のソース/ドレイン領
域の意味も同様である。
Further, the source / drain region means a region functioning only as a source region, a region functioning only as a drain region, or a region functioning as a source region and a drain region. The same applies to the following source / drain regions.

【0016】本発明にかかるパワー電界効果トランジス
タの製造方法は、上記工程(b)〜上記工程(d)の代
わりに、(g)半導体基板上に第1導電型の第3半導体
層を形成する工程と、(h)第3半導体層に、半導体基
板に到達するトレンチを形成する工程と、(i)固相エ
ピタキシャル成長により、トレンチ内に第2半導体層を
形成する工程と、(j)固相エピタキシャル成長によ
り、トレンチ内の第2半導体層上に第1半導体層を形成
する工程と、を備えるのが好ましい。
In the method of manufacturing a power field effect transistor according to the present invention, instead of the steps (b) to (d), (g) forming a third semiconductor layer of a first conductivity type on a semiconductor substrate. (H) forming a trench in the third semiconductor layer reaching the semiconductor substrate, (i) forming a second semiconductor layer in the trench by solid phase epitaxial growth, and (j) solid phase. Forming a first semiconductor layer on the second semiconductor layer in the trench by epitaxial growth.

【0017】この方法によれば、第1および2半導体層
を固相エピタキシャル成長により形成しているので、第
1および2半導体層の厚みや不純物濃度を精度よく制御
できる。
According to this method, since the first and second semiconductor layers are formed by solid phase epitaxial growth, the thickness and the impurity concentration of the first and second semiconductor layers can be controlled accurately.

【0018】本発明にかかるパワー電界効果トランジス
タの製造方法は、上記工程(c)と上記工程(d)との
間に、(k)トレンチの側壁に、第1半導体層の熱膨張
と第2半導体層の熱膨張との差を緩和するバッファ層を
形成する工程を含む、のが好ましい。
In the method for manufacturing a power field effect transistor according to the present invention, (k) the thermal expansion of the first semiconductor layer and the second thermal expansion may be formed on the side wall of the trench between the steps (c) and (d). It is preferable to include a step of forming a buffer layer for reducing a difference between the semiconductor layer and the thermal expansion.

【0019】この方法によれば、パワー電界効果トラン
ジスタの製造工程中の熱処理により、第1および第2半
導体層が熱膨張しても、バッファ層があるので第1半導
体層と第2半導体層との間に隙間が発生するのを防ぐこ
とが可能となる。
According to this method, even if the first and second semiconductor layers are thermally expanded by the heat treatment during the manufacturing process of the power field effect transistor, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are separated by the buffer layer. It is possible to prevent a gap from being generated between them.

【0020】この効果を達成するため、バッファ層とし
ては第1および第2半導体層と密着性がよく、かつその
熱膨張係数が、5×10-7/℃〜2.6×10-6/℃で
ある材料が好ましい。具体的には、例えば、シリコン酸
化膜などがある。
In order to achieve this effect, the buffer layer has good adhesion to the first and second semiconductor layers and has a coefficient of thermal expansion of 5 × 10 −7 / ° C. to 2.6 × 10 −6 /. Materials that are at ° C. are preferred. Specifically, for example, there is a silicon oxide film.

【0021】本発明にかかるパワー電界効果トランジス
タの製造方法は、半導体基板と、半導体基板の表面に位
置する、第1導電型の第1ソース/ドレイン領域と、半
導体基板上に位置し、電流経路となる第1導電型の第1
半導体層と、半導体基板上に位置する、第2導電型の第
2半導体層と、第2半導体層の表面に位置する、第1導
電型の第2ソース/ドレイン領域と、第2ソース/ドレ
イン領域と第1半導体層との間の第2半導体層上に、ゲ
ート絶縁層を介して位置するゲート電極と、含み、半導
体基板と第2半導体層との間には、第1半導体層が位置
していない構造をした、パワー電界効果トランジスタの
製造方法であって、(a)半導体基板に第1ソース/ド
レイン領域を形成する工程と、(b)半導体基板上に第
1半導体層を形成する工程と、(c)第1半導体層に、
半導体基板に到達するトレンチを形成する工程と、
(d)固相エピタキシャル成長により、トレンチ内に前
記第2半導体層を形成する工程と、(e)第2半導体層
上にゲート絶縁層およびゲート電極を形成する工程と、
(f)第2半導体層の表面に第2ソース/ドレイン領域
を形成する工程と、を備える。
According to a method of manufacturing a power field effect transistor according to the present invention, a semiconductor substrate, a first source / drain region of a first conductivity type located on a surface of the semiconductor substrate, a current path located on the semiconductor substrate, The first of the first conductivity type
A semiconductor layer, a second conductivity type second semiconductor layer located on the semiconductor substrate, a first conductivity type second source / drain region located on the surface of the second semiconductor layer, and a second source / drain A gate electrode located on the second semiconductor layer between the region and the first semiconductor layer via the gate insulating layer, wherein the first semiconductor layer is located between the semiconductor substrate and the second semiconductor layer; A method for manufacturing a power field effect transistor having a structure not performed, comprising: (a) forming a first source / drain region on a semiconductor substrate; and (b) forming a first semiconductor layer on the semiconductor substrate. And (c) forming a first semiconductor layer on the first semiconductor layer;
Forming a trench reaching the semiconductor substrate;
(D) forming the second semiconductor layer in the trench by solid-phase epitaxial growth, and (e) forming a gate insulating layer and a gate electrode on the second semiconductor layer.
(F) forming a second source / drain region on the surface of the second semiconductor layer.

【0022】上記工程を備える本発明にかかる製造方法
よれば、固相エピタキシャル成長でトレンチ内に第2半
導体層を形成することにより、半導体基板と第2半導体
層との間には第1半導体層が位置していない構造を実現
している。
According to the manufacturing method of the present invention including the above steps, the first semiconductor layer is formed between the semiconductor substrate and the second semiconductor layer by forming the second semiconductor layer in the trench by solid phase epitaxial growth. A structure that is not located is realized.

【0023】本発明にかかるパワー電界効果トランジス
タは、半導体基板と、半導体基板の表面に位置する、第
1導電型の第1ソース/ドレイン領域と、半導体基板上
に位置し、電流経路となる第1導電型の第1半導体層
と、半導体基板上に位置する、第2導電型の第2半導体
層と、第1半導体層と第2半導体層との間に位置し、第
1半導体層の熱膨張と第2半導体層の熱膨張との差を緩
和するバッファ層と、第2半導体層の表面に位置する、
第1導電型の第2ソース/ドレイン領域と、第2ソース
/ドレイン領域と第1半導体層との間の第2半導体層上
に、ゲート絶縁層を介して位置するゲート電極と、含
み、半導体基板と第2半導体層との間には、第1半導体
層が位置していない構造をしている。
A power field effect transistor according to the present invention is a semiconductor substrate, a first source / drain region of a first conductivity type located on a surface of the semiconductor substrate, and a first source / drain region located on the semiconductor substrate and serving as a current path. A first conductivity type first semiconductor layer, a second conductivity type second semiconductor layer located on the semiconductor substrate, and a first semiconductor layer located between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; A buffer layer that reduces a difference between expansion and thermal expansion of the second semiconductor layer, and a buffer layer that is located on the surface of the second semiconductor layer.
A second source / drain region of a first conductivity type; a gate electrode located on the second semiconductor layer between the second source / drain region and the first semiconductor layer via a gate insulating layer; It has a structure in which the first semiconductor layer is not located between the substrate and the second semiconductor layer.

【0024】本発明にかかるパワー電界効果トランジス
タは、上記バッファ層を形成する工程を含む方法によ
り、製造されたパワー電界効果トランジスタである。
A power field effect transistor according to the present invention is a power field effect transistor manufactured by a method including the step of forming the buffer layer.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]図1(d)
は、本発明の第1の実施の形態により製造されたパワー
電界効果トランジスタの断面図である。このパワー電界
効果トランジスタは縦型のパワーMOSトランジスタ1
である。まず、パワーMOSトランジスタ1の構造を説
明する。パワーMOSトランジスタ1は、ゲート電極2
6、n+型ソース領域28a、28bおよびn+型ドレイ
ン領域10を備える。
[First Embodiment] FIG. 1 (d)
1 is a cross-sectional view of a power field effect transistor manufactured according to a first embodiment of the present invention. This power field effect transistor is a vertical power MOS transistor 1
It is. First, the structure of the power MOS transistor 1 will be described. The power MOS transistor 1 has a gate electrode 2
6, n + type source regions 28 a and 28 b and an n + type drain region 10.

【0026】n+型ドレイン領域10はシリコン基板に
形成されている。n+型ドレイン領域10上にはn型シ
リコン層22が位置している。n型シリコン層22はド
リフト領域、すなわち電流経路となる。n+型ドレイン
領域10上であってかつn型シリコン層22を挟むよう
に、p型シリコン層12a、12bが位置している。p
型シリコン層12a、12bはボディ領域となる。p型
シリコン層12aとn型シリコン層22とで接合部30
aが形成されている。p型シリコン層12bとn型シリ
コン層22とで接合部30bが形成されている。接合部
30a、30bはn+型ドレイン領域10まで延びてい
る。
The n + type drain region 10 is formed on a silicon substrate. An n-type silicon layer 22 is located on n + -type drain region 10. The n-type silicon layer 22 becomes a drift region, that is, a current path. The p-type silicon layers 12a and 12b are located on the n + -type drain region 10 so as to sandwich the n-type silicon layer 22 therebetween. p
The mold silicon layers 12a and 12b become body regions. The junction 30 is formed by the p-type silicon layer 12a and the n-type silicon layer 22.
a is formed. The junction 30b is formed by the p-type silicon layer 12b and the n-type silicon layer 22. The junctions 30a and 30b extend to the n + type drain region 10.

【0027】p型シリコン層12a、12bの表面に
は、それぞれ、ソース領域28a、28bが位置してい
る。n型シリコン層22およびp型シリコン層12a、
12b上には、ゲート酸化層24を介してゲート電極2
6が位置している。n+型ソース領域28aとn型シリ
コン層22との間にあるp型シリコン層12aであっ
て、ゲート電極26下近傍が、チャネル形成領域32a
となる。n+型ソース領域28bとn型シリコン層22
との間にあるp型シリコン層12bであって、ゲート電
極26下近傍が、チャネル形成領域32bとなる。
Source regions 28a and 28b are located on the surfaces of the p-type silicon layers 12a and 12b, respectively. an n-type silicon layer 22 and a p-type silicon layer 12a,
The gate electrode 2 is formed on the gate electrode 12b via a gate oxide layer 24.
6 is located. A portion of the p-type silicon layer 12a between the n + -type source region 28a and the n-type silicon layer 22 under the gate electrode 26 is a channel forming region 32a.
Becomes n + type source region 28b and n type silicon layer 22
And the vicinity of the p-type silicon layer 12b below the gate electrode 26 is a channel formation region 32b.

【0028】次に、パワーMOSトランジスタ1の動作
を説明する。まず、パワーMOSトランジスタ1がON
状態の場合から説明する。ゲート電極26に正電圧が印
加されると、チャネル形成領域32a、32bには、そ
れぞれチャネルが形成される。電子はn+型ソース領域
28a、28bから供給され、チャネルおよびn型シリ
コン層22を通り、n+型ドレイン領域10に到達す
る。
Next, the operation of the power MOS transistor 1 will be described. First, the power MOS transistor 1 is turned on
The description starts from the state. When a positive voltage is applied to the gate electrode 26, a channel is formed in each of the channel formation regions 32a and 32b. The electrons are supplied from the n + -type source regions 28 a and 28 b, pass through the channel and the n-type silicon layer 22, and reach the n + -type drain region 10.

【0029】次に、パワーMOSトランジスタ1がOF
F状態の場合について説明する。ゲート電極26には0
V又は負電圧が印加される。これにより、チャネル領域
がなくなり、電流が流れなくなる。n+型ドレイン領域
10には10V程度の電圧が印加されているので、空乏
層は接合部30a、30b付近からn型シリコン層22
に広まっていく。n型シリコン層22は横方向の寸法が
小さい。このため、n型シリコン層22はすべて空乏化
する。この空乏層により、パワーMOSトランジスタ1
の耐圧を保持する。なお、後で説明する他の発明の実施
の形態のパワーMOSトランジスタも同様の動作をす
る。
Next, the power MOS transistor 1
The case of the F state will be described. 0 is applied to the gate electrode 26.
V or a negative voltage is applied. As a result, there is no channel region, and no current flows. Since a voltage of about 10 V is applied to the n + -type drain region 10, the depletion layer is formed near the junctions 30a and 30b from the n-type silicon layer 22.
It spreads to. The n-type silicon layer 22 has a small lateral dimension. Therefore, the n-type silicon layer 22 is completely depleted. With this depletion layer, the power MOS transistor 1
Withstand pressure. Note that power MOS transistors according to other embodiments of the invention described later perform the same operation.

【0030】次に、本発明の第1の実施の形態にかかる
製造方法を、図1を用いて説明する。なお、エピタキシ
ャル層の濃度および厚みは、素子の耐圧により変化す
る。第1の実施の形態は、素子耐圧100V〜250V
の場合についての説明である。
Next, a manufacturing method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the concentration and thickness of the epitaxial layer change depending on the breakdown voltage of the device. In the first embodiment, the device withstand voltage is 100 V to 250 V.
It is an explanation for the case of.

【0031】図1(a)に示すように、n+型ドレイン
領域10を含むシリコン基板を準備する。ドレイン領域
10の濃度は、5×1018/cm3〜2×1019/cm3
である。
As shown in FIG. 1A, a silicon substrate including an n + type drain region 10 is prepared. The concentration of the drain region 10 is 5 × 10 18 / cm 3 to 2 × 10 19 / cm 3
It is.

【0032】ドレイン領域10上に例えば、固相エピタ
キシャル成長によりp型シリコン層12を形成する。p
型シリコン層12の濃度は、5×1014/cm3〜1×
101 6/cm3である。p型シリコン層12の厚みは、
15μm以下である。
A p-type silicon layer 12 is formed on the drain region 10 by, for example, solid phase epitaxial growth. p
The concentration of the silicon layer 12 is 5 × 10 14 / cm 3 -1 ×
A 10 1 6 / cm 3. The thickness of the p-type silicon layer 12 is
It is 15 μm or less.

【0033】p型シリコン層12上に熱酸化やCVD法
等を用いて、マスク層14を形成する。マスク層14は
シリコン酸化層からなる。
A mask layer 14 is formed on the p-type silicon layer 12 by using thermal oxidation or CVD. The mask layer 14 is made of a silicon oxide layer.

【0034】フォトリソグラフィとエッチングとによ
り、マスク層14をパターンニングする。これにより、
マスク層14に開口部16を形成する。開口部16下に
ドリフト領域となるn型シリコン層が形成される。
The mask layer 14 is patterned by photolithography and etching. This allows
An opening 16 is formed in the mask layer 14. An n-type silicon layer serving as a drift region is formed below opening 16.

【0035】マスク層14をマスクとして、p型シリコ
ン層12を選択的にエッチングし、開口部16下にトレ
ンチ18を形成する。トレンチ18はドレイン領域10
に到達している。トレンチ18の深さdは、15μm以
下であり、幅wは、2μm以下である。ドレイン領域1
0のうち、トレンチ18により露出している部分がシー
ド結晶部20となる。シード結晶部20は後で述べる固
相エピタキシャル成長のときの種結晶となる。なお、こ
のエッチングにより、p型シリコン層12はp型シリコ
ン層12aとp型シリコン層12bとに分離する。
Using the mask layer 14 as a mask, the p-type silicon layer 12 is selectively etched to form a trench 18 below the opening 16. The trench 18 is formed in the drain region 10
Has been reached. The depth d of the trench 18 is 15 μm or less, and the width w is 2 μm or less. Drain region 1
Of the zeros, the part exposed by the trench 18 becomes the seed crystal part 20. The seed crystal part 20 becomes a seed crystal at the time of solid phase epitaxial growth described later. The p-type silicon layer 12 is separated into the p-type silicon layer 12a and the p-type silicon layer 12b by this etching.

【0036】図1(b)に示すように、厚さ1〜2μm
の非晶質のn型シリコン層22を、トレンチ18が埋ま
るように形成する。n型の不純物としては、例えば、リ
ンがある。非晶質のn型シリコン層22の形成方法とし
ては、例えば、CVD法がある。
As shown in FIG. 1B, the thickness is 1 to 2 μm.
Is formed so that the trench 18 is filled. Examples of the n-type impurity include phosphorus. As a method for forming the amorphous n-type silicon layer 22, for example, there is a CVD method.

【0037】シード結晶部20を種結晶として、固相エ
ピタキシャル成長により非晶質のn型シリコン層22を
単結晶化する。トレンチ18内のn型シリコン層22が
ドリフト領域となる。固相エピタキシャル成長の条件と
しては550〜620℃である。
Using the seed crystal portion 20 as a seed crystal, the amorphous n-type silicon layer 22 is monocrystallized by solid phase epitaxial growth. The n-type silicon layer 22 in the trench 18 becomes a drift region. The conditions for solid phase epitaxial growth are 550-620 ° C.

【0038】図1(c)に示すように、n型シリコン層
22およびマスク層14をエッチバックすることによ
り、マスク層14を除去する。
As shown in FIG. 1C, the mask layer 14 is removed by etching back the n-type silicon layer 22 and the mask layer 14.

【0039】図1(d)に示すように、公知の方法を用
いてn型シリコン層22およびp型シリコン層12a、
12b上にゲート酸化層24およびゲート電極26の積
層物を形成する。そして、公知の方法を用いてp型シリ
コン層12a、12b中に、それぞれn+型ソース領域
28a、28bを形成する。なお、先にn+型ソース領
域28a、28bを形成し、後でゲート酸化層24およ
びゲート電極26の積層物を形成してもよい。このこと
は後の実施の形態にも当てはまる。以上の工程により、
パワーMOSトランジスタ1が完成する。
As shown in FIG. 1D, the n-type silicon layer 22 and the p-type silicon layer 12a,
A stacked structure of the gate oxide layer 24 and the gate electrode 26 is formed on 12b. Then, n + -type source regions 28a and 28b are formed in p-type silicon layers 12a and 12b, respectively, using a known method. Note that the n + -type source regions 28a and 28b may be formed first, and a stacked body of the gate oxide layer 24 and the gate electrode 26 may be formed later. This also applies to the later embodiments. Through the above steps,
The power MOS transistor 1 is completed.

【0040】本発明の第1の実施の形態にかかる製造方
法によれば、固相エピタキシャル成長でn型シリコン層
22を形成することにより、シリコン基板(n+型ドレ
イン領域10)とp型シリコン層12a、12bとの間
には、n型シリコン層22が位置していない構造を備え
たパワーMOSトランジスタ1を実現している。
According to the manufacturing method of the first embodiment of the present invention, the n-type silicon layer 22 is formed by solid phase epitaxial growth, so that the silicon substrate (the n + -type drain region 10) and the p-type silicon layer The power MOS transistor 1 having a structure in which the n-type silicon layer 22 is not located between the power MOS transistor 1 and 12a is realized.

【0041】[第2の実施の形態]図2(e)は、本発
明の第2の実施の形態により製造されたパワー電界効果
トランジスタの断面図である。このパワー電界効果トラ
ンジスタは、縦型のパワーMOSトランジスタ3であ
る。パワーMOSトランジスタ3の構成要素のうち、パ
ワーMOSトランジスタ1の構成要素と同じものについ
ては、同一符号を用いることにより説明を省略する。
[Second Embodiment] FIG. 2E is a sectional view of a power field effect transistor manufactured according to a second embodiment of the present invention. This power field effect transistor is a vertical power MOS transistor 3. Of the components of the power MOS transistor 3, the same components as those of the power MOS transistor 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0042】パワーMOSトランジスタ3の構造が図1
(d)に示すパワーMOSトランジスタ1の構造と相違
する点は、p型シリコン層12a、12bの形成領域の
一部に、それぞれn型シリコン層36a、36bが形成
されている点である。
The structure of the power MOS transistor 3 is shown in FIG.
The difference from the structure of the power MOS transistor 1 shown in (d) is that n-type silicon layers 36a and 36b are formed in part of the formation regions of the p-type silicon layers 12a and 12b, respectively.

【0043】n型シリコン層36aとn型シリコン層3
6bとは同じ構造をしているので、n型シリコン層36
aの構造についてだけ説明する。n型シリコン層36a
はn +型ドレイン領域10上に位置し、n型シリコン層
22とでp型シリコン層12aを挟んだ構造をしてい
る。n型シリコン層36a上にはp型シリコン層38a
が位置している。
The n-type silicon layer 36a and the n-type silicon layer 3
6b, the n-type silicon layer 36
Only the structure of a will be described. n-type silicon layer 36a
Is n +N-type silicon layer located on the drain region 10
22 and the p-type silicon layer 12a.
You. A p-type silicon layer 38a is formed on the n-type silicon layer 36a.
Is located.

【0044】次に、本発明の第2の実施の形態にかかる
製造方法を、図2を用いて説明する。図2(a)に示す
ように、n+型ドレイン領域10を含むシリコン基板を
準備する。ドレイン領域10上に例えば、固相エピタキ
シャル成長によりn型シリコン層36を形成する。n型
シリコン層36の濃度は、5×1014/cm3〜1×1
16/cm3である。n型シリコン層36の厚みは、1
5μm以下である。
Next, a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, a silicon substrate including an n + type drain region 10 is prepared. An n-type silicon layer 36 is formed on the drain region 10 by, for example, solid phase epitaxial growth. The concentration of the n-type silicon layer 36 is 5 × 10 14 / cm 3 to 1 × 1
0 16 / cm 3 . The thickness of the n-type silicon layer 36 is 1
5 μm or less.

【0045】n型シリコン層36上に熱酸化やCVD法
等を用いて、マスク層14を形成する。マスク層14は
シリコン酸化層からなる。
The mask layer 14 is formed on the n-type silicon layer 36 by using thermal oxidation or CVD. The mask layer 14 is made of a silicon oxide layer.

【0046】フォトリソグラフィとエッチングとによ
り、マスク層14をパターンニングする。これにより、
マスク層14に開口部16を形成する。
The mask layer 14 is patterned by photolithography and etching. This allows
An opening 16 is formed in the mask layer 14.

【0047】マスク層14をマスクとして、n型シリコ
ン層36を選択的にエッチングし、開口部16下にトレ
ンチ18を形成する。トレンチ18はドレイン領域10
に到達している。トレンチ18の深さdは、15μm以
下であり、幅wは、2μm以下である。ドレイン領域1
0のうち、トレンチ18により露出している部分がシー
ド結晶部20となる。シード結晶部20は後で述べる固
相エピタキシャル成長のときの種結晶となる。なお、こ
のエッチングにより、n型シリコン層36はn型シリコ
ン層36aとn型シリコン層36bとに分離する。
Using the mask layer 14 as a mask, the n-type silicon layer 36 is selectively etched to form a trench 18 below the opening 16. The trench 18 is formed in the drain region 10
Has been reached. The depth d of the trench 18 is 15 μm or less, and the width w is 2 μm or less. Drain region 1
Of the zeros, the part exposed by the trench 18 becomes the seed crystal part 20. The seed crystal part 20 becomes a seed crystal at the time of solid phase epitaxial growth described later. The n-type silicon layer 36 is separated into an n-type silicon layer 36a and an n-type silicon layer 36b by this etching.

【0048】図2(b)に示すように、p型シリコン層
12を、トレンチ18の側壁およびシード結晶部20上
に形成する。p型シリコン層12は非晶質状態である。
p型シリコン層12の形成方法としては、例えば、CV
D法がある。
As shown in FIG. 2B, a p-type silicon layer 12 is formed on the side wall of the trench 18 and on the seed crystal portion 20. The p-type silicon layer 12 is in an amorphous state.
As a method for forming the p-type silicon layer 12, for example, CV
There is the D method.

【0049】シード結晶部20を種結晶として、固相エ
ピタキシャル成長により非晶質状態のp型シリコン層1
2を単結晶化する。固相エピタキシャル成長の条件とし
ては550〜620℃である。
Using the seed crystal portion 20 as a seed crystal, the amorphous p-type silicon layer 1 is formed by solid phase epitaxial growth.
2 is single crystallized. The conditions for solid phase epitaxial growth are 550-620 ° C.

【0050】次に、厚さ2μm以下のn型シリコン層2
2を、トレンチ18が埋まるようにp型シリコン層12
上に形成する。n型シリコン層22は非晶質状態であ
る。n型シリコン層22の形成方法としては、例えば、
CVD法がある。
Next, an n-type silicon layer 2 having a thickness of 2 μm or less
2 and the p-type silicon layer 12 so that the trench 18 is filled.
Form on top. The n-type silicon layer 22 is in an amorphous state. As a method for forming the n-type silicon layer 22, for example,
There is a CVD method.

【0051】p型シリコン層12を種結晶として、固相
エピタキシャル成長により非晶質状態のn型シリコン層
22を単結晶化する。トレンチ18内のn型シリコン層
22がドリフト領域となる。固相エピタキシャル成長の
条件としては550〜620℃である。
Using the p-type silicon layer 12 as a seed crystal, the amorphous n-type silicon layer 22 is monocrystallized by solid phase epitaxial growth. The n-type silicon layer 22 in the trench 18 becomes a drift region. The conditions for solid phase epitaxial growth are 550-620 ° C.

【0052】図2(c)に示すように、シリコン基板を
熱処理することにより、n+型ドレイン領域10中のn
型不純物をp型シリコン層12に拡散させる。これによ
り、n+型ドレイン領域10とn型シリコン層22とを
接触させる。
As shown in FIG. 2C, the heat treatment of the silicon substrate causes the n +
The impurity is diffused into the p-type silicon layer 12. Thereby, the n + -type drain region 10 and the n-type silicon layer 22 are brought into contact.

【0053】図2(d)に示すように、n型シリコン層
22およびマスク層14をエッチバックすることによ
り、マスク層14を除去する。
As shown in FIG. 2D, the mask layer 14 is removed by etching back the n-type silicon layer 22 and the mask layer 14.

【0054】図2(e)に示すように、公知の方法を用
いて、n型シリコン層36a、36bの上部に、それぞ
れp型シリコン層38a、38bを形成する。
As shown in FIG. 2E, p-type silicon layers 38a and 38b are formed on the n-type silicon layers 36a and 36b, respectively, using a known method.

【0055】次に、公知の方法を用いて、n型シリコン
層22およびp型シリコン層12a、12b、38a、
38b上にゲート酸化層24およびゲート電極26の積
層物を形成する。そして、公知の方法を用いてp型シリ
コン層38a、38b中に、それぞれn+型ソース領域
28a、28bを形成する。以上の工程により、パワー
MOSトランジスタ3が完成する。
Next, the n-type silicon layer 22 and the p-type silicon layers 12a, 12b, 38a,
A laminate of the gate oxide layer 24 and the gate electrode 26 is formed on 38b. Then, n + -type source regions 28a and 28b are formed in p-type silicon layers 38a and 38b, respectively, using a known method. Through the above steps, the power MOS transistor 3 is completed.

【0056】[第3の実施の形態]図3(d)は、本発
明の第3の実施の形態により製造されたパワー電界効果
トランジスタの断面図である。このパワー電界効果トラ
ンジスタは、縦型のパワーMOSトランジスタ5であ
る。パワーMOSトランジスタ5の構造が図1(d)に
示すパワーMOSトランジスタ1の構造と相違する点
は、p型シリコン層12aとn型シリコン層22との間
にバッファ層となるシリコン酸化層40aが位置し、か
つp型シリコン層12bとn型シリコン層22との間に
バッファ層となるシリコン酸化層40bが位置している
点である。
[Third Embodiment] FIG. 3D is a cross-sectional view of a power field effect transistor manufactured according to a third embodiment of the present invention. This power field effect transistor is a vertical power MOS transistor 5. The structure of the power MOS transistor 5 is different from the structure of the power MOS transistor 1 shown in FIG. 1D in that a silicon oxide layer 40a serving as a buffer layer is provided between the p-type silicon layer 12a and the n-type silicon layer 22. The point is that a silicon oxide layer 40b serving as a buffer layer is located between the p-type silicon layer 12b and the n-type silicon layer 22.

【0057】シリコン酸化層40a、40bの厚みとし
ては、10μm以下である。この厚みはトンネル効果を
生じる大きさである。これにより、パワーMOSトラン
ジスタ5のON動作時、n+型ソース領域28a、28
bからの電子はシリコン酸化層40a、40bを通り抜
け、n型シリコン層22に到達できる。また、パワーM
OSトランジスタ5のOFF動作時、空乏層はn型シリ
コン層22中に広まることができる。
The thickness of the silicon oxide layers 40a and 40b is 10 μm or less. This thickness is large enough to cause a tunnel effect. Thereby, at the time of the ON operation of the power MOS transistor 5, the n + type source regions 28a, 28
Electrons from b pass through the silicon oxide layers 40a and 40b and can reach the n-type silicon layer 22. Power M
When the OS transistor 5 is turned off, the depletion layer can spread in the n-type silicon layer 22.

【0058】パワーMOSトランジスタ5のその他の構
造については、パワーMOSトランジスタ1の構造と同
じなので同一符号を用いることにより説明を省略する。
The other structure of the power MOS transistor 5 is the same as the structure of the power MOS transistor 1, and the description thereof will be omitted by using the same reference numerals.

【0059】次に、本発明の第3の実施の形態にかかる
製造方法を、図3および図1(a)を用いて説明する。
図1(a)に示す構造物を本発明の第1の実施の形態に
かかる製造方法と同様の方法を用いて作製する。
Next, a manufacturing method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 and FIG.
The structure shown in FIG. 1A is manufactured by using the same method as the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

【0060】次に、図3(a)に示すように、厚さ10
nm以下のシリコン酸化層40を、図1(a)に示す構
造物上に形成する。トレンチ18の側壁上に位置するシ
リコン酸化層40をシリコン酸化層40a、40bとす
る。シリコン酸化層40の形成方法としては、例えば、
CVDや熱酸化法がある。そして、例えば、反応性イオ
ンエッチングを用いて、シード結晶部20上のシリコン
酸化層40を除去する。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide layer 40 having a thickness of not more than nm is formed on the structure shown in FIG. The silicon oxide layers 40 located on the side walls of the trench 18 are referred to as silicon oxide layers 40a and 40b. As a method for forming the silicon oxide layer 40, for example,
There are CVD and thermal oxidation methods. Then, for example, the silicon oxide layer 40 on the seed crystal part 20 is removed using reactive ion etching.

【0061】シリコン酸化層40a、40bの熱膨張係
数は、5×10-7/℃〜2.6×10-6/℃である。こ
のため、シリコン酸化層40a、40bは、パワーMO
Sトランジスタ5の製造中において、n型シリコン層2
2の熱膨張とp型シリコン層12a、12bの熱膨張と
の差を緩和するバッファ層として機能する。これによ
り、n型シリコン層22とp型シリコン層12a、12
bとの間に空隙が生じるのを防ぐことができる。
The thermal expansion coefficients of the silicon oxide layers 40a and 40b are 5 × 10 −7 / ° C. to 2.6 × 10 −6 / ° C. For this reason, the silicon oxide layers 40a and 40b
During the manufacture of the S transistor 5, the n-type silicon layer 2
2 functions as a buffer layer for reducing the difference between the thermal expansion of the p-type silicon layers 12a and 12b. Thereby, the n-type silicon layer 22 and the p-type silicon layers 12a, 12a
It is possible to prevent the generation of a gap between b and b.

【0062】図3(b)に示すように、非晶質状態のn
型シリコン層22を、トレンチ18が埋まるように形成
する。n型シリコン層22の形成条件は、図1(b)に
示すn型シリコン層22の形成条件と同じである。
As shown in FIG. 3B, n in the amorphous state
The mold silicon layer 22 is formed so as to fill the trench 18. The conditions for forming the n-type silicon layer 22 are the same as the conditions for forming the n-type silicon layer 22 shown in FIG.

【0063】シード結晶部20を種結晶として、固相エ
ピタキシャル成長により非晶質状態のn型シリコン層2
2を単結晶化する。この固相エピタキシャル成長のと
き、シリコン酸化層40a、40bがあるので、p型シ
リコン層12a、12bからは固相エピタキシャル成長
がなく、シード結晶部20からのみ固相エピタキシャル
成長する。よって、結晶欠陥が少ない単結晶構造をした
n型シリコン層22を得ることができる。すなわち、シ
リコン酸化層40a、40bがないと、固相エピタキシ
ャル成長のとき、p型シリコン層12a、12bからも
固相エピタキシャル成長があり、これが結晶欠陥の原因
となるのである。固相エピタキシャル成長の条件として
は550〜620℃である。
Using the seed crystal portion 20 as a seed crystal, the amorphous n-type silicon layer 2 is formed by solid phase epitaxial growth.
2 is single crystallized. During the solid phase epitaxial growth, since the silicon oxide layers 40a and 40b are present, there is no solid phase epitaxial growth from the p-type silicon layers 12a and 12b, but only from the seed crystal part 20. Therefore, the n-type silicon layer 22 having a single crystal structure with few crystal defects can be obtained. That is, without the silicon oxide layers 40a and 40b, during the solid phase epitaxial growth, the solid phase epitaxial growth also occurs from the p-type silicon layers 12a and 12b, which causes crystal defects. The conditions for solid phase epitaxial growth are 550-620 ° C.

【0064】図3(c)に示すように、n型シリコン層
22およびマスク層14をエッチバックすることによ
り、マスク層14を除去する。
As shown in FIG. 3C, the mask layer 14 is removed by etching back the n-type silicon layer 22 and the mask layer 14.

【0065】図3(d)に示すように、公知の方法を用
いてn型シリコン層22およびp型シリコン層12a、
12b上にゲート酸化層24およびゲート電極26の積
層物を形成する。そして、公知の方法を用いてp型シリ
コン層12a、12b中に、それぞれn+型ソース領域
28a、28bを形成する。以上の工程により、パワー
MOSトランジスタ5が完成する。
As shown in FIG. 3D, the n-type silicon layer 22 and the p-type silicon layer 12a,
A stacked structure of the gate oxide layer 24 and the gate electrode 26 is formed on 12b. Then, n + -type source regions 28a and 28b are formed in p-type silicon layers 12a and 12b, respectively, using a known method. Through the above steps, the power MOS transistor 5 is completed.

【0066】[第4の実施の形態]図5(d)は、本発
明の第4の実施の形態により製造されたパワー電界効果
トランジスタの断面図である。このパワー電界効果トラ
ンジスタは、縦型のパワーMOSトランジスタ7であ
る。パワーMOSトランジスタ7の構造が図2(e)に
示すパワーMOSトランジスタ3の構造と相違する点
は、バッファ層として機能するシリコン酸化層40a、
40b、42a、42bが設けられている点である。
[Fourth Embodiment] FIG. 5D is a cross-sectional view of a power field effect transistor manufactured according to a fourth embodiment of the present invention. This power field effect transistor is a vertical power MOS transistor 7. The structure of the power MOS transistor 7 is different from the structure of the power MOS transistor 3 shown in FIG.
40b, 42a, and 42b are provided.

【0067】シリコン酸化層40a、40b、42a、
42bについて詳細に説明する。シリコン酸化層40a
はp型シリコン層12aとn型シリコン層22との間に
位置し、シリコン酸化層40bはp型シリコン層12b
とn型シリコン層22との間に位置し、シリコン酸化層
42aはp型シリコン層12aとn型シリコン層36a
との間に位置し、シリコン酸化層42bはp型シリコン
層12bとn型シリコン層36bとの間に位置してい
る。
The silicon oxide layers 40a, 40b, 42a,
42b will be described in detail. Silicon oxide layer 40a
Is located between the p-type silicon layer 12a and the n-type silicon layer 22, and the silicon oxide layer 40b is
And the silicon oxide layer 42a is located between the p-type silicon layer 12a and the n-type silicon layer 36a.
And the silicon oxide layer 42b is located between the p-type silicon layer 12b and the n-type silicon layer 36b.

【0068】シリコン酸化層40a、40b、42a、
42bの厚みとしては、数nm〜数十nmである。この
厚みはトンネル効果を生じる大きさである。これによ
り、パワーMOSトランジスタ7のON動作時、n+
ソース領域28a、28bからの電子はシリコン酸化層
40a、40b、42a、42bを通り抜け、n+型シ
リコン層22に到達できる。また、パワーMOSトラン
ジスタ7のOFF動作時、空乏層はn型シリコン層22
中に広まることができる。
The silicon oxide layers 40a, 40b, 42a,
The thickness of 42b is several nm to several tens nm. This thickness is large enough to cause a tunnel effect. Thus, when the power MOS transistor 7 is turned on, electrons from the n + -type source regions 28a and 28b can pass through the silicon oxide layers 40a, 40b, 42a and 42b and reach the n + -type silicon layer 22. Further, when the power MOS transistor 7 is turned off, the depletion layer becomes the n-type silicon layer 22.
Can spread inside.

【0069】パワーMOSトランジスタ7のその他の構
造については、パワーMOSトランジスタ3の構造と同
じなので同一符号を用いることにより説明を省略する。
The other structure of the power MOS transistor 7 is the same as the structure of the power MOS transistor 3, and the description thereof will be omitted by using the same reference numerals.

【0070】次に、本発明の第4の実施の形態にかかる
製造方法を、図2(a)、図4および図5を用いて説明
する。図2(a)に示す構造物を本発明の第2の実施の
形態にかかる製造方法と同様の方法を用いて作製する。
Next, a manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (a), 4 and 5. FIG. The structure shown in FIG. 2A is manufactured using the same method as the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.

【0071】次に、図4(a)に示すように、厚さ10
nm以下のシリコン酸化層42を、図2(a)に示す構
造物上に形成する。トレンチ18の側壁上に位置するシ
リコン酸化層42をシリコン酸化層42a、42bとす
る。シリコン酸化層42の形成方法としては、例えば、
CVDや熱酸化法がある。そして、例えば、反応性イオ
ンエッチングを用いて、シード結晶部20上のシリコン
酸化層42を除去する。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide layer 42 of nm or less is formed on the structure shown in FIG. The silicon oxide layers 42 located on the side walls of the trench 18 are referred to as silicon oxide layers 42a and 42b. As a method for forming the silicon oxide layer 42, for example,
There are CVD and thermal oxidation methods. Then, for example, the silicon oxide layer 42 on the seed crystal part 20 is removed using reactive ion etching.

【0072】図4(b)に示すように、厚さ2μm以下
のp型シリコン層12を、シリコン酸化層42a、42
bおよびシード結晶部20上に形成する。シード結晶部
20上にあるp型シリコン層12をp型シリコン層12
cとする。p型シリコン層12は非晶質状態である。p
型シリコン層12の形成方法としては、例えば、CVD
法がある。
As shown in FIG. 4 (b), a p-type silicon layer 12 having a thickness of 2 μm or less is formed on silicon oxide layers 42a and 42a.
b and on the seed crystal part 20. The p-type silicon layer 12 on the seed crystal part 20 is replaced with the p-type silicon layer 12.
c. The p-type silicon layer 12 is in an amorphous state. p
As a method of forming the mold silicon layer 12, for example, CVD
There is a law.

【0073】シード結晶部20を種結晶として、固相エ
ピタキシャル成長により非晶質状態のp型シリコン層1
2を単結晶化する。固相エピタキシャル成長の条件とし
ては550〜620℃である。シリコン酸化層42a、
42bによりn型シリコン層36a、36bからの固相
エピタキシャル成長を防止でき、これにより、結晶欠陥
の少ないp型シリコン層12を得ることができる。
Using the seed crystal part 20 as a seed crystal, the amorphous p-type silicon layer 1 is formed by solid phase epitaxial growth.
2 is single crystallized. The conditions for solid phase epitaxial growth are 550-620 ° C. A silicon oxide layer 42a,
42b prevents solid-phase epitaxial growth from the n-type silicon layers 36a and 36b, whereby the p-type silicon layer 12 with few crystal defects can be obtained.

【0074】図4(c)に示すように、厚さ10nm以
下のシリコン酸化層40を、p型シリコン層12上に形
成する。トレンチ18内を垂直方向に延びるシリコン酸
化層40をシリコン酸化層42a、42bとする。シリ
コン酸化層42の形成方法としては、例えば、CVDや
熱酸化法がある。そして、例えば、反応性イオンエッチ
ングを用いて、p型シリコン層12c上のシリコン酸化
層40を除去する。
As shown in FIG. 4C, a silicon oxide layer 40 having a thickness of 10 nm or less is formed on the p-type silicon layer 12. The silicon oxide layer 40 extending vertically in the trench 18 is referred to as silicon oxide layers 42a and 42b. As a method for forming the silicon oxide layer 42, for example, there are a CVD method and a thermal oxidation method. Then, the silicon oxide layer 40 on the p-type silicon layer 12c is removed using, for example, reactive ion etching.

【0075】図5(a)に示すように、厚さ2μm以下
のn型シリコン層22を、トレンチ18が埋まるように
形成する。n型シリコン層22の形成方法としては、例
えば、CVD法がある。
As shown in FIG. 5A, an n-type silicon layer 22 having a thickness of 2 μm or less is formed so as to fill the trench 18. As a method for forming the n-type silicon layer 22, for example, there is a CVD method.

【0076】ドレイン領域10およびp型シリコン層1
2cを種結晶として、固相エピタキシャル成長により非
晶質状態のn型シリコン層22を単結晶化する。トレン
チ18内のn型シリコン層22がドリフト領域となる。
固相エピタキシャル成長の条件としては550〜620
℃である。シリコン酸化層40a、40bによりp型シ
リコン層12からの固相エピタキシャル成長を防止で
き、これにより、結晶欠陥の少ないn型シリコン層22
を得ることができる。
Drain region 10 and p-type silicon layer 1
Using 2c as a seed crystal, the amorphous n-type silicon layer 22 is monocrystallized by solid phase epitaxial growth. The n-type silicon layer 22 in the trench 18 becomes a drift region.
The conditions for solid phase epitaxial growth are 550 to 620
° C. The silicon oxide layers 40a and 40b can prevent solid-phase epitaxial growth from the p-type silicon layer 12, and thereby, the n-type silicon layer 22 with few crystal defects can be formed.
Can be obtained.

【0077】図5(b)に示すように、シリコン基板を
熱処理することにより、n+型ドレイン領域10中のn
型不純物をp型シリコン層12cに拡散させる。これに
より、n+型ドレイン領域10とn型シリコン層22と
を接触させる。
As shown in FIG. 5B, by heat-treating the silicon substrate, the n + -type drain region 10
The impurity is diffused into the p-type silicon layer 12c. Thereby, the n + -type drain region 10 and the n-type silicon layer 22 are brought into contact.

【0078】図5(c)に示すように、n型シリコン層
22、シリコン酸化層40、p型シリコン層12、シリ
コン酸化層42およびマスク層14をエッチバックする
ことにより、マスク層14を除去する。
As shown in FIG. 5C, the mask layer 14 is removed by etching back the n-type silicon layer 22, the silicon oxide layer 40, the p-type silicon layer 12, the silicon oxide layer 42 and the mask layer 14. I do.

【0079】図5(d)に示すように、公知の方法を用
いて、n型シリコン層36a、36bの上部に、それぞ
れp型シリコン層38a、38bを形成する。
As shown in FIG. 5D, p-type silicon layers 38a and 38b are formed on the n-type silicon layers 36a and 36b, respectively, using a known method.

【0080】次に、公知の方法を用いて、n型シリコン
層22およびp型シリコン層12a、12b、38a、
38b上にゲート酸化層24およびゲート電極26の積
層物を形成する。そして、公知の方法を用いてp型シリ
コン層38a、38b中に、それぞれn+型ソース領域
28a、28bを形成する。以上の工程により、パワー
MOSトランジスタ7が完成する。
Next, the n-type silicon layer 22 and the p-type silicon layers 12a, 12b, 38a,
A laminate of the gate oxide layer 24 and the gate electrode 26 is formed on 38b. Then, n + -type source regions 28a and 28b are formed in p-type silicon layers 38a and 38b, respectively, using a known method. Through the above steps, the power MOS transistor 7 is completed.

【0081】[第5の実施の形態]図6(c)は、本発
明の第5の実施の形態により製造されたパワー電界効果
トランジスタの断面図である。このパワー電界効果トラ
ンジスタは、縦型のパワーMOSトランジスタ9であ
る。パワーMOSトランジスタ9の構造が図1(d)に
示すパワーMOSトランジスタ1の構造と相違する点
は、SOI基板を用いていることである。このため、シ
リコン基板(n+型ドレイン領域10)とp型シリコン
層12aとの間にシリコン酸化層44aが位置し、シリ
コン基板(n+型ドレイン領域10)とp型シリコン層
12bとの間にシリコン酸化層44bが位置している。
[Fifth Embodiment] FIG. 6C is a sectional view of a power field effect transistor manufactured according to a fifth embodiment of the present invention. This power field effect transistor is a vertical power MOS transistor 9. The structure of the power MOS transistor 9 differs from the structure of the power MOS transistor 1 shown in FIG. 1D in that an SOI substrate is used. Therefore, the silicon oxide layer 44a is located between the silicon substrate (n + -type drain region 10) and the p-type silicon layer 12a, and is located between the silicon substrate (n + -type drain region 10) and the p-type silicon layer 12b. The silicon oxide layer 44b is located at the bottom.

【0082】パワーMOSトランジスタ9のその他の構
造については、パワーMOSトランジスタ1の構造と同
じなので同一符号を用いることにより説明を省略する。
The other structure of the power MOS transistor 9 is the same as the structure of the power MOS transistor 1, and the description thereof will be omitted by using the same reference numerals.

【0083】次に、本発明の第5の実施の形態にかかる
製造方法を、図6を用いて説明する。
Next, a manufacturing method according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0084】図6(a)に示すように、SOI基板46
を準備する。SOI基板46は、n +型ドレイン領域1
0を含むシリコン基板、シリコン酸化層44、p型シリ
コン層12が順に積層された構造をしている。
As shown in FIG. 6A, the SOI substrate 46
Prepare The SOI substrate 46 has n +Drain region 1
0, silicon oxide layer 44, p-type silicon
It has a structure in which the concrete layers 12 are sequentially laminated.

【0085】図6(b)に示すように、図1(a)と同
様の方法を用いて、n+型ドレイン領域10を露出させ
るトレンチ18を形成する。トレンチ18形成後、残っ
たシリコン酸化層44をシリコン酸化層44a、44b
とする。
As shown in FIG. 6B, a trench 18 exposing the n + -type drain region 10 is formed by using the same method as in FIG. 1A. After the trench 18 is formed, the remaining silicon oxide layer 44 is replaced with silicon oxide layers 44a and 44b.
And

【0086】後の製造工程は、図1(b)〜図1(d)
で説明した工程と同じである。
The subsequent manufacturing steps are shown in FIGS. 1 (b) to 1 (d).
This is the same as the process described above.

【0087】本発明の第5の実施の形態にかかる製造方
法によれば、シリコン酸化層44a、44bがあるの
で、製造工程中にn+型ドレイン領域10のn型不純物
がp型シリコン層12a、12bに拡散するのを防ぐこ
とができる。次に説明する本発明の第6の実施の形態に
かかる製造方法についても同様のことが言える。
According to the manufacturing method of the fifth embodiment of the present invention, since the silicon oxide layers 44a and 44b are provided, the n-type impurity in the n + -type drain region 10 is removed during the manufacturing process by the p-type silicon layer 12a. , 12b. The same can be said for the manufacturing method according to the sixth embodiment of the present invention described below.

【0088】[第6の実施の形態]図7は、本発明の第
6の実施の形態により製造されたパワー電界効果トラン
ジスタの断面図である。このパワー電界効果トランジス
タは、縦型のパワーMOSトランジスタ2である。パワ
ーMOSトランジスタ2の構造が図2(e)に示すパワ
ーMOSトランジスタ3の構造と相違する点は、SOI
基板を用いていることである。このため、シリコン基板
(n+型ドレイン領域10)とp型シリコン層12a、
n型シリコン層36aとの間にシリコン酸化層44aが
位置し、シリコン基板(n+型ドレイン領域10)とp
型シリコン層12b、n型シリコン層36bとの間にシ
リコン酸化層44bが位置している。
[Sixth Embodiment] FIG. 7 is a sectional view of a power field effect transistor manufactured according to a sixth embodiment of the present invention. This power field effect transistor is a vertical power MOS transistor 2. The difference between the structure of the power MOS transistor 2 and the structure of the power MOS transistor 3 shown in FIG.
That is, a substrate is used. For this reason, the silicon substrate (n + type drain region 10) and the p-type silicon layer 12a,
The silicon oxide layer 44a is located between the silicon substrate (n + type drain region 10) and the p-type silicon layer 36a.
A silicon oxide layer 44b is located between the type silicon layer 12b and the n-type silicon layer 36b.

【0089】パワーMOSトランジスタ2のその他の構
造については、パワーMOSトランジスタ3の構造と同
じなので同一符号を用いることにより説明を省略する。
The other structure of the power MOS transistor 2 is the same as the structure of the power MOS transistor 3, and the description thereof will be omitted by using the same reference numerals.

【0090】[第7の実施の形態]本発明の第7の実施
の形態にかかるパワー電界効果トランジスタの製造方法
は、ドリフト領域となるn型シリコン層を固相エピタキ
シャル成長で形成せずに、ボディ領域となるp型シリコ
ン層を固相エピタキシャル成長で形成した点である。図
8を用いて、以下に説明する。
[Seventh Embodiment] In a method for manufacturing a power field effect transistor according to a seventh embodiment of the present invention, an n-type silicon layer serving as a drift region is not formed by solid-phase epitaxial growth, and a body is formed. The point is that the p-type silicon layer serving as a region is formed by solid phase epitaxial growth. This will be described below with reference to FIG.

【0091】図8(a)に示すように、ドレイン領域1
0上に例えば、固相エピタキシャル成長によりn型シリ
コン層22を形成する。n型シリコン層22上に熱酸化
やCVD法等を用いて、マスク層48を形成する。マス
ク層48はシリコン酸化層からなる。
As shown in FIG. 8A, the drain region 1
On n 0, for example, an n-type silicon layer 22 is formed by solid phase epitaxial growth. A mask layer 48 is formed on the n-type silicon layer 22 by using thermal oxidation, CVD, or the like. The mask layer 48 is made of a silicon oxide layer.

【0092】フォトリソグラフィとエッチングとによ
り、マスク層48をパターンニングする。これにより、
マスク層48に所定の開口部を形成する。開口部下にボ
ディ領域となるp型シリコン層が形成される。
The mask layer 48 is patterned by photolithography and etching. This allows
A predetermined opening is formed in the mask layer 48. A p-type silicon layer serving as a body region is formed below the opening.

【0093】マスク層48をマスクとして、n型シリコ
ン層22を選択的にエッチングし、トレンチ50a、5
0bを形成する。トレンチ50a、50bはドレイン領
域10に到達している。ドレイン領域10のうち、トレ
ンチ50a、50bにより露出している部分がシード結
晶部54a、54bとなる。シード結晶部54a、54
bは後で述べる固相エピタキシャル成長のときの種結晶
となる。
Using mask layer 48 as a mask, n-type silicon layer 22 is selectively etched to form trenches 50a,
0b is formed. The trenches 50a and 50b reach the drain region 10. Portions of the drain region 10 exposed by the trenches 50a and 50b become seed crystal portions 54a and 54b. Seed crystal parts 54a, 54
b is a seed crystal at the time of solid phase epitaxial growth described later.

【0094】図8(b)に示すように、非晶質状態のp
型シリコン層12を、トレンチ50a、50bが埋まる
ように形成する。p型の不純物としては、例えば、ボロ
ンがある。非晶質のp型シリコン層12の形成方法とし
ては、例えば、CVD法がある。
As shown in FIG. 8B, p in the amorphous state
The mold silicon layer 12 is formed so as to fill the trenches 50a and 50b. As the p-type impurity, for example, there is boron. As a method for forming the amorphous p-type silicon layer 12, for example, there is a CVD method.

【0095】シード結晶部54a、54bを種結晶とし
て、固相エピタキシャル成長により非晶質のp型シリコ
ン層12を単結晶化する。固相エピタキシャル成長の条
件としては550〜620℃である。
Using the seed crystal portions 54a and 54b as seed crystals, the amorphous p-type silicon layer 12 is monocrystallized by solid phase epitaxial growth. The conditions for solid phase epitaxial growth are 550-620 ° C.

【0096】後の製造工程は、図1(c)〜図1(d)
で説明した工程と同じである。
The subsequent manufacturing steps are shown in FIGS. 1 (c) to 1 (d).
This is the same as the process described above.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態にかかるパワーMO
Sトランジスタの製造方法を説明するための工程図であ
る。
FIG. 1 shows a power MO according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process chart for describing the method for manufacturing the S transistor.

【図2】本発明の第2の実施の形態にかかるパワーMO
Sトランジスタの製造方法を説明するための工程図であ
る。
FIG. 2 shows a power MO according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process chart for describing the method for manufacturing the S transistor.

【図3】本発明の第3の実施の形態にかかるパワーMO
Sトランジスタの製造方法を説明するための工程図であ
る。
FIG. 3 shows a power MO according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process chart for describing the method for manufacturing the S transistor.

【図4】本発明の第4の実施の形態にかかるパワーMO
Sトランジスタの製造方法を説明するための工程図であ
る。
FIG. 4 shows a power MO according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process chart for describing the method for manufacturing the S transistor.

【図5】本発明の第4の実施の形態にかかるパワーMO
Sトランジスタの製造方法を説明するための工程図であ
る。
FIG. 5 shows a power MO according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process chart for describing the method for manufacturing the S transistor.

【図6】本発明の第5の実施の形態にかかるパワーMO
Sトランジスタの製造方法を説明するための工程図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating a power MO according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process chart for describing the method for manufacturing the S transistor.

【図7】本発明の第6の実施の形態により製造されたパ
ワー電界効果トランジスタの断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a power field effect transistor manufactured according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7の実施の形態にかかるパワーMO
Sトランジスタの製造方法を説明するための工程図であ
る。
FIG. 8 shows a power MO according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process chart for describing the method for manufacturing the S transistor.

【図9】米国特許公報5216275に開示されたパワ
ーMOSトランジスタの断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a power MOS transistor disclosed in US Pat. No. 5,216,275.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3、5、7、9 パワーMOSトランジスタ 10 n+型ドレイン領域 12a、12b p型シリコン層 14 マスク層 16 開口部 18 トレンチ 20 シード結晶部 22 n型シリコン層 24 ゲート酸化層 26 ゲート電極 28a、28b n+型ソース領域 30a、30b 接合部 32a、32b チャネル形成領域 36a、36b n型シリコン層 38a、38b p型シリコン層 40a、40b シリコン酸化層 42a、42b シリコン酸化層 44 シリコン酸化層 46 SOI基板 48 マスク層 50a、50b トレンチ 52a、52b 開口部 54a、54b シード結晶部1, 2, 3, 5, 7, 9 Power MOS transistor 10 n + -type drain region 12a, 12b p-type silicon layer 14 mask layer 16 opening 18 trench 20 seed crystal part 22 n-type silicon layer 24 gate oxide layer 26 gate Electrodes 28a, 28b n + type source regions 30a, 30b Junction portions 32a, 32b Channel formation regions 36a, 36b n type silicon layers 38a, 38b p type silicon layers 40a, 40b silicon oxide layers 42a, 42b silicon oxide layers 44 silicon oxide layers 46 SOI substrate 48 Mask layer 50a, 50b Trench 52a, 52b Opening 54a, 54b Seed crystal part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上杉 勉 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Tsutomu Uesugi 41-41, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板の表面に位置する、第1導電型の第1ソ
ース/ドレイン領域と、 前記半導体基板上に位置し、電流経路となる第1導電型
の第1半導体層と、 前記半導体基板上に位置する、第2導電型の第2半導体
層と、 前記第2半導体層の表面に位置する、第1導電型の第2
ソース/ドレイン領域と、 前記第2ソース/ドレイン領域と前記第1半導体層との
間の前記第2半導体層上に、ゲート絶縁層を介して位置
するゲート電極と、 含み、 前記半導体基板と前記第2半導体層との間には、前記第
1半導体層が位置していない構造をした、パワー電界効
果トランジスタの製造方法であって、 (a)前記半導体基板に前記第1ソース/ドレイン領域
を形成する工程と、 (b)前記半導体基板上に前記第2半導体層を形成する
工程と、 (c)前記第2半導体層に、前記半導体基板に到達する
トレンチを形成する工程と、 (d)固相エピタキシャル成長により、前記トレンチ内
に前記第1半導体層を形成する工程と、 (e)前記第2半導体層上に前記ゲート絶縁層および前
記ゲート電極を形成する工程と、 (f)前記第2半導体層の表面に前記第2ソース/ドレ
イン領域を形成する工程と、 を備えたパワー電界効果トランジスタの製造方法。
A first conductive type first source / drain region located on a surface of the semiconductor substrate; a first conductive type first source / drain region located on the semiconductor substrate and serving as a current path; A semiconductor layer; a second conductive type second semiconductor layer located on the semiconductor substrate; and a first conductive type second semiconductor layer located on the surface of the second semiconductor layer.
A source / drain region; and a gate electrode located on the second semiconductor layer between the second source / drain region and the first semiconductor layer via a gate insulating layer. A method for manufacturing a power field effect transistor, wherein the first semiconductor layer is not located between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, wherein (a) the first source / drain region is formed in the semiconductor substrate. Forming; (b) forming the second semiconductor layer on the semiconductor substrate; (c) forming a trench in the second semiconductor layer that reaches the semiconductor substrate; and (d). Forming the first semiconductor layer in the trench by solid phase epitaxial growth; (e) forming the gate insulating layer and the gate electrode on the second semiconductor layer; Power production method of the field effect transistor having a step of forming a second source / drain region in a surface of the second semiconductor layer.
【請求項2】 請求項1において、 前記工程(b)〜前記工程(d)の代わりに、 (g)前記半導体基板上に第1導電型の第3半導体層を
形成する工程と、 (h)前記第3半導体層に、前記半導体基板に到達する
トレンチを形成する工程と、 (i)固相エピタキシャル成長により、前記トレンチ内
に前記第2半導体層を形成する工程と、 (j)固相エピタキシャル成長により、前記トレンチ内
の前記第2半導体層上に前記第1半導体層を形成する工
程と、 を備えたパワー電界効果トランジスタの製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein, instead of the steps (b) to (d), (g) forming a third semiconductor layer of a first conductivity type on the semiconductor substrate; Forming a trench in the third semiconductor layer to reach the semiconductor substrate; (i) forming the second semiconductor layer in the trench by solid phase epitaxial growth; and (j) solid phase epitaxial growth. Forming the first semiconductor layer on the second semiconductor layer in the trench, thereby producing a power field effect transistor.
【請求項3】 請求項1において、 前記工程(c)と前記工程(d)との間に、 (k)前記トレンチの側壁に、前記第1半導体層の熱膨
張と前記第2半導体層の熱膨張との差を緩和するバッフ
ァ層を形成する工程を含む、パワー電界効果トランジス
タの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein, between the step (c) and the step (d), (k) a thermal expansion of the first semiconductor layer and a thermal expansion of the second semiconductor layer on sidewalls of the trench. A method for manufacturing a power field effect transistor, comprising a step of forming a buffer layer for reducing a difference from thermal expansion.
【請求項4】 半導体基板と、 前記半導体基板の表面に位置する、第1導電型の第1ソ
ース/ドレイン領域と、 前記半導体基板上に位置し、電流経路となる第1導電型
の第1半導体層と、 前記半導体基板上に位置する、第2導電型の第2半導体
層と、 前記第2半導体層の表面に位置する、第1導電型の第2
ソース/ドレイン領域と、 前記第2ソース/ドレイン領域と前記第1半導体層との
間の前記第2半導体層上に、ゲート絶縁層を介して位置
するゲート電極と、 含み、 前記半導体基板と前記第2半導体層との間には、前記第
1半導体層が位置していない構造をした、パワー電界効
果トランジスタの製造方法であって、 (a)半導体基板に前記第1ソース/ドレイン領域を形
成する工程と、 (b)前記半導体基板上に前記第1半導体層を形成する
工程と、 (c)前記第1半導体層に、前記半導体基板に到達する
トレンチを形成する工程と、 (d)固相エピタキシャル成長により、前記トレンチ内
に前記第2半導体層を形成する工程と、 (e)前記第2半導体層上に前記ゲート絶縁層および前
記ゲート電極を形成する工程と、 (f)前記第2半導体層の表面に前記第2ソース/ドレ
イン領域を形成する工程と、 を備えたパワー電界効果トランジスタの製造方法。
4. A semiconductor substrate, a first source / drain region of a first conductivity type located on a surface of the semiconductor substrate, and a first source / drain region of a first conductivity type located on the semiconductor substrate and serving as a current path. A semiconductor layer; a second conductive type second semiconductor layer located on the semiconductor substrate; and a first conductive type second semiconductor layer located on the surface of the second semiconductor layer.
A source / drain region; and a gate electrode located on the second semiconductor layer between the second source / drain region and the first semiconductor layer via a gate insulating layer. A method for manufacturing a power field effect transistor having a structure in which the first semiconductor layer is not located between the first semiconductor layer and a second semiconductor layer, wherein (a) forming the first source / drain region in a semiconductor substrate (B) forming the first semiconductor layer on the semiconductor substrate; (c) forming a trench in the first semiconductor layer that reaches the semiconductor substrate; Forming the second semiconductor layer in the trench by phase epitaxial growth; (e) forming the gate insulating layer and the gate electrode on the second semiconductor layer; and (f) forming the second semiconductor layer. Method of manufacturing a power field effect transistor having a step of forming a second source / drain regions on the surface of the conductor layer.
【請求項5】 半導体基板と、 前記半導体基板の表面に位置する、第1導電型の第1ソ
ース/ドレイン領域と、 前記半導体基板上に位置し、電流経路となる第1導電型
の第1半導体層と、 前記半導体基板上に位置する、第2導電型の第2半導体
層と、 前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に位置し、
前記第1半導体層の熱膨張と前記第2半導体層の熱膨張
との差を緩和するバッファ層と、 前記第2半導体層の表面に位置する、第1導電型の第2
ソース/ドレイン領域と、 前記第2ソース/ドレイン領域と前記第1半導体層との
間の前記第2半導体層上に、ゲート絶縁層を介して位置
するゲート電極と、 含み、 前記半導体基板と前記第2半導体層との間には、前記第
1半導体層が位置していない構造をした、パワー電界効
果トランジスタ。
5. A semiconductor substrate, a first conductivity type first source / drain region located on a surface of the semiconductor substrate, and a first conductivity type first source / drain region located on the semiconductor substrate and serving as a current path. A semiconductor layer, a second semiconductor layer of a second conductivity type located on the semiconductor substrate, located between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer,
A buffer layer for reducing a difference between a thermal expansion of the first semiconductor layer and a thermal expansion of the second semiconductor layer; and a second conductive type second layer located on a surface of the second semiconductor layer.
A source / drain region; and a gate electrode located on the second semiconductor layer between the second source / drain region and the first semiconductor layer via a gate insulating layer. A power field effect transistor having a structure in which the first semiconductor layer is not located between the transistor and a second semiconductor layer.
JP34774299A 1999-12-07 1999-12-07 Power field-effect transistor and its manufacturing method Withdrawn JP2001168334A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34774299A JP2001168334A (en) 1999-12-07 1999-12-07 Power field-effect transistor and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34774299A JP2001168334A (en) 1999-12-07 1999-12-07 Power field-effect transistor and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001168334A true JP2001168334A (en) 2001-06-22

Family

ID=18392285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34774299A Withdrawn JP2001168334A (en) 1999-12-07 1999-12-07 Power field-effect transistor and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001168334A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006269720A (en) * 2005-03-24 2006-10-05 Toshiba Corp Semiconductor device and its fabrication process
JP2007216369A (en) * 2006-02-20 2007-08-30 Univ Of Tsukuba Method for manufacturing silicon nano-crystal material and silicon nano-crystal material manufactured by the method
JP2010034579A (en) * 2001-09-07 2010-02-12 Power Integrations Inc High-voltage vertical transistor with multilayered extended drain structure
CN114400184A (en) * 2022-03-24 2022-04-26 北京芯可鉴科技有限公司 LDMOSFET (Metal-oxide-semiconductor field Effect transistor) and manufacturing method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010034579A (en) * 2001-09-07 2010-02-12 Power Integrations Inc High-voltage vertical transistor with multilayered extended drain structure
JP2006269720A (en) * 2005-03-24 2006-10-05 Toshiba Corp Semiconductor device and its fabrication process
JP2007216369A (en) * 2006-02-20 2007-08-30 Univ Of Tsukuba Method for manufacturing silicon nano-crystal material and silicon nano-crystal material manufactured by the method
CN114400184A (en) * 2022-03-24 2022-04-26 北京芯可鉴科技有限公司 LDMOSFET (Metal-oxide-semiconductor field Effect transistor) and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3543946B2 (en) Field effect transistor and method of manufacturing the same
JP4058751B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor
US6638823B2 (en) Ultra small size vertical MOSFET device and method for the manufacture thereof
TWI424566B (en) Transistor device having an increased threshold stability without drive current degradation and method of fabricating the same
JP5220257B2 (en) CMOS vertical replacement gate (VRG) transistor
CN101604691B (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
JPH11103056A (en) Semiconductor device including lateral mos element
JP2013058740A (en) Replacement source/drain finfet fabrication
TW200919552A (en) Method of manufacturing localized semiconductor-on-insulator (SOI) structures in a bulk semiconductor wafer
JP3455452B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
WO2012055143A1 (en) Transistor and manufacturing method thereof
JP2001024200A (en) Semiconductor device and manufacture therefor
JP3692039B2 (en) Manufacturing method of field effect control type transistor
JP3152959B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH10144887A (en) Semiconductor element and fabrication thereof
JP2008085357A (en) Manufacturing method of fet
JP3324518B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2001168334A (en) Power field-effect transistor and its manufacturing method
JPH06334146A (en) Semiconductor device
TW202038452A (en) Semiconductor structure for digital and radiofrequency applications
JPH04294585A (en) Manufacture of vertical type mos semiconductor device
JP2003309257A (en) Method for manufacturing mos semiconductor device
JP2004022555A (en) Insulated-gate field-effect transistor and manufacturing method thereof
JP4572541B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2713940B2 (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070306