JP2001274395A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2001274395A
JP2001274395A JP2000088409A JP2000088409A JP2001274395A JP 2001274395 A JP2001274395 A JP 2001274395A JP 2000088409 A JP2000088409 A JP 2000088409A JP 2000088409 A JP2000088409 A JP 2000088409A JP 2001274395 A JP2001274395 A JP 2001274395A
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layer
epitaxial layer
epitaxial
forming
conductivity type
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Kenichi Tokano
健一 都鹿野
Yoshihiko Saito
芳彦 斉藤
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device for realizing high breakdown voltage and low on-resistance and reducing the number of steps of epitaxial growth, and to provide its manufacturing method. SOLUTION: An n- epitaxial layer 12A is formed on a n+ semiconductor substrate 1a and a (p) buried layer 13A is formed in the epitaxial layer 12A. An n- epitaxial layer 12B with impurity concentration higher than the epitaxial layer 12A and thinner than the epitaxial layer is formed on the epitaxial layer 12A, and a (p) buried layer 13B is formed in the epitaxial layer 12B. An n- epitaxial layer 12C is formed with impurity concentration higher than the epitaxial layer 12A and thinner than the epitaxial layer 12A is formed on the epitaxial layer 12B. A base layer 14 and a source layer 15 are formed at the epitaxial layer 12C, and a drain electrode is formed on the backside of the semiconductor substrate.

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、半導体デバイス
及びその製造方法に関するものであり、特に低オン抵抗
化、高耐圧化が要求されるパワーMOSスイッチング素
子及びそ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 of manufacturing the same, and more particularly to a power MOS switching element which requires a low on-resistance and a high breakdown voltage, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】スイッチング素子に用いられる従来のプ
レーナ型のパワーMOSトランジスタについて説明す
る。
2. Description of the Related Art A conventional planar type power MOS transistor used for a switching element will be described.

【0003】図8は、従来のプレーナ型のパワーMOS
トランジスタの構造を示す断面図である。
FIG. 8 shows a conventional planar type power MOS.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a transistor.

【0004】図8に示すように、n半導体基板101
の一方の面上にはnエピタキシャル層102が形成さ
れ、このnエピタキシャル層102には、ベース(p
層)103、ソース(n層)104が形成されている。
ベース(p層)103上には、ゲート絶縁膜105を介
してゲート106が形成されている。以上により、MO
S構造が形成されている。また、n半導体基板101
の他方の面上には、ドレイン電極107が形成されてい
る。
As shown in FIG. 8, an n + semiconductor substrate 101
An n epitaxial layer 102 is formed on one surface of the substrate, and the n epitaxial layer 102 has a base (p
Layer) 103 and a source (n-layer) 104 are formed.
On the base (p layer) 103, a gate 106 is formed via a gate insulating film 105. From the above, MO
An S structure is formed. Also, the n + semiconductor substrate 101
The drain electrode 107 is formed on the other surface.

【0005】このような構造を持つパワーMOSトラン
ジスタでは、ドレイン電極107から、n半導体基板
101、エピタキシャル層102を介してソース(n
層)104への電流経路が形成される。このため、デバ
イスがオンしたときの抵抗(オン抵抗)は、エピタキシ
ャル層102の厚さと抵抗率に依存する。また、空乏層
がエピタキシャル層102中を伸びることから、パワー
MOSトランジスタの耐圧はエピタキシャル層102の
厚さと抵抗率で決定される。
In a power MOS transistor having such a structure, a source (n) is supplied from a drain electrode 107 via an n + semiconductor substrate 101 and an epitaxial layer 102.
A current path to the layer 104 is formed. Therefore, the resistance (ON resistance) when the device is turned on depends on the thickness and the resistivity of the epitaxial layer 102. Further, since the depletion layer extends in the epitaxial layer 102, the breakdown voltage of the power MOS transistor is determined by the thickness and the resistivity of the epitaxial layer 102.

【0006】このように、電流経路と耐圧を維持する領
域が同一であるため、高耐圧化のためにエピタキシャル
層102の厚さを厚くするとオン抵抗が上がり、逆にエ
ピタキシャル層102を薄くしてオン抵抗を下げると、
耐圧も下がるという、相反する関係が存在している。よ
って、高耐圧化と低オン抵抗化の両者を満足させること
は困難である。なお、前記説明においては、濃度が比較
的薄いn型、p型をそれぞれ「n」、「p」とし、
濃度が濃いn型、p型をそれぞれ「n」、「p」と
している。
As described above, since the current path and the region for maintaining the breakdown voltage are the same, if the thickness of the epitaxial layer 102 is increased to increase the breakdown voltage, the on-resistance increases, and conversely, the epitaxial layer 102 is reduced in thickness. When the on-resistance is lowered,
There is a contradictory relationship that the breakdown voltage also decreases. Therefore, it is difficult to satisfy both the high breakdown voltage and the low on-resistance. In the above description, n-type and p-type having relatively low concentrations are referred to as “n ” and “p ”, respectively.
High-concentration n-type and p-type are referred to as “n + ” and “p + ”, respectively.

【0007】そこで、高耐圧化と低オン抵抗化を満足さ
せるデバイスが考案されている。
Therefore, devices have been devised that satisfy the requirements of high breakdown voltage and low on-resistance.

【0008】図9は、従来の高耐圧化と低オン抵抗化を
満足させるプレーナ型のパワーMOSトランジスタの構
造を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional planar type power MOS transistor which satisfies a high withstand voltage and a low on-resistance.

【0009】図9に示すように、n半導体基板111
の一方の面上には、エピタキシャル層の形成とイオン注
入による埋め込み層の形成とを繰り返すことにより、n
エピタキシャル層112、p層113、及びn層11
4が形成されている。n半導体基板111の他方の面
上には、ドレイン電極117が形成されている。さら
に、通常のこのタイプのデバイスと同様に、図示しない
ベース、ソース、及びゲートが形成されている。前記p
層113は、ボロン(B)のイオン注入により形成さ
れ、n層114はヒ素(As)のイオン注入により形成
される。
As shown in FIG. 9, an n + semiconductor substrate 111
Is formed on one side by repeating formation of an epitaxial layer and formation of a buried layer by ion implantation.
- epitaxial layer 112, p layer 113 and the n layer 11,
4 are formed. On the other surface of n + semiconductor substrate 111, drain electrode 117 is formed. Further, a base, a source, and a gate (not shown) are formed as in a normal device of this type. The p
The layer 113 is formed by ion implantation of boron (B), and the n-layer 114 is formed by ion implantation of arsenic (As).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、図8
に示したパワーMOSトランジスタでは、電流経路と耐
圧を維持する領域が同一であるため、高耐圧化のために
エピタキシャル層の厚さを厚くするとオン抵抗が上が
り、逆にエピタキシャル層を薄くしてオン抵抗を下げる
と、耐圧も下がるという、相反する関係が存在してお
り、両者を満足させることは困難である。
As described above, FIG.
In the power MOS transistor shown in (1), since the current path and the region for maintaining the breakdown voltage are the same, increasing the thickness of the epitaxial layer to increase the breakdown voltage increases the on-resistance. There is a contradictory relationship that lowering the resistance lowers the withstand voltage, and it is difficult to satisfy both.

【0011】また、図9に示したパワーMOSでは、エ
ピタキシャル層と埋め込み層の形成を複数回(図9では
6回)繰り返し行う必要があるため、コスト高になって
しまう。
Further, in the power MOS shown in FIG. 9, it is necessary to repeat the formation of the epitaxial layer and the buried layer a plurality of times (six times in FIG. 9), resulting in an increase in cost.

【0012】そこでこの発明は、前記課題に鑑みてなさ
れたものであり、高耐圧化と低オン抵抗化が実現でき、
さらに埋め込み層の広がりを防止すると共に、エピタキ
シャル成長工程の回数を減らすことで製造コストを低減
できる半導体デバイス及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can realize high breakdown voltage and low on-resistance.
It is still another object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same, which can prevent the spread of the buried layer and reduce the manufacturing cost by reducing the number of epitaxial growth steps.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明に係る半導体デバイスは、第1導電形の半
導体基板上に形成された第1導電形の第1のエピタキシ
ャル層と、前記第1のエピタキシャル層内に、所定の幅
を持ち所定の間隔で配列形成された複数の第2導電形の
第1の埋め込み層と、前記第1のエピタキシャル層上に
形成された第1導電形の第2のエピタキシャル層と、前
記第2のエピタキシャル層内に、所定の幅を持ち所定の
間隔で配列形成された複数の第2導電形の第2の埋め込
み層と、前記第2のエピタキシャル層上に形成された第
1導電形の第3のエピタキシャル層とを具備することを
特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises: a first epitaxial layer of a first conductivity type formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type; A plurality of first buried layers of a second conductivity type having a predetermined width and arranged at predetermined intervals in a first epitaxial layer, and a first conductivity type formed on the first epitaxial layer. A second epitaxial layer, a plurality of second buried layers of a second conductivity type having a predetermined width and arranged at predetermined intervals in the second epitaxial layer, and the second epitaxial layer And a third epitaxial layer of the first conductivity type formed thereon.

【0014】また、さらに前記半導体デバイスは、前記
第2の埋め込み層が、配列された前記第1の埋め込み層
と同程度の幅及び間隔を持ち、前記半導体基板面に対す
る垂直方向において前記第1の埋め込み層とほぼ一致し
た位置に配列されていることを特徴とする。
Further, in the semiconductor device, the second buried layer has a width and an interval substantially equal to those of the arranged first buried layers, and the first buried layer has a first width in a direction perpendicular to a surface of the semiconductor substrate. It is characterized in that it is arranged at a position substantially coincident with the buried layer.

【0015】また、さらに前記半導体デバイスは、第1
導電形の前記第2、第3のエピタキシャル層の不純物濃
度が、前記第1のエピタキシャル層に比べて、高いこと
を特徴とする。
Further, the semiconductor device may further include a first device.
The conductive type second and third epitaxial layers have a higher impurity concentration than the first epitaxial layer.

【0016】また、さらに前記半導体デバイスは、前記
第2、第3のエピタキシャル層の厚さが、前記第1のエ
ピタキシャル層に比べて薄いことを特徴とする。
Further, the semiconductor device is characterized in that the thickness of the second and third epitaxial layers is smaller than that of the first epitaxial layer.

【0017】前記目的を達成するために、この発明に係
る半導体デバイスの製造方法は、第1導電形の半導体基
板に、第1導電形の第1のエピタキシャル層を形成する
工程と、前記第1のエピタキシャル層上に絶縁膜を形成
する工程と、前記絶縁膜をストライプ状にエッチングす
る工程と、前記ストライプ状の絶縁膜が形成された前記
第1のエピタキシャル層に、イオン注入法によりストラ
イプ状の第2導電形の第1の埋め込み層を形成する工程
と、前記第1のエピタキシャル層上に、前記第1のエピ
タキシャル層に比べて、第1導電形の不純物濃度が高
く、かつ厚さが薄い第2のエピタキシャル層を形成する
工程と、前記第2のエピタキシャル層上に絶縁膜を形成
する工程と、前記絶縁膜をストライプ状にエッチングす
る工程と、前記ストライプ状の絶縁膜が形成された前記
第2のエピタキシャル層に、イオン注入法によりストラ
イプ状の第2導電形の第2の埋め込み層を形成する工程
と、前記第2のエピタキシャル層上に、前記第1のエピ
タキシャル層に比べて、第1導電形の不純物濃度が高
く、かつ厚さが薄い第3のエピタキシャル層を形成する
工程とを具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a first epitaxial layer of a first conductivity type on a semiconductor substrate of a first conductivity type; Forming an insulating film on the epitaxial layer, etching the insulating film in a stripe shape, and striping the first epitaxial layer on which the striped insulating film is formed by ion implantation. Forming a first buried layer of the second conductivity type, and having a higher impurity concentration and a smaller thickness of the first conductivity type on the first epitaxial layer as compared with the first epitaxial layer. Forming a second epitaxial layer; forming an insulating film on the second epitaxial layer; etching the insulating film in a stripe shape; Forming, by ion implantation, a second buried layer of a stripe-shaped second conductivity type in the second epitaxial layer on which the insulated insulating film has been formed; Forming a third epitaxial layer having a higher impurity concentration of the first conductivity type and a smaller thickness than the first epitaxial layer.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】[第1の実施の形態]図1は、この発明の
第1の実施の形態の半導体デバイスの構造を示す断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【0020】この半導体デバイスの特徴は、nエピタキ
シャル層の内部にp埋め込み層が形成されていることで
ある。さらに、電流経路はp埋め込み層とp埋め込み層
との間に形成されるため、オン抵抗はエピタキシャル層
の厚さ、濃度、配列されたp埋め込み層間の間隔及びp
埋め込み層の幅によって決まる。耐圧は、空乏層がチャ
ネル部だけでなく、エピタキシャル層内部のp埋め込み
層のそれぞれからも伸びるため、エピタキシャル層すべ
ての空乏層の和になり、エピタキシャル層の厚さ、濃
度、p埋め込み層の深さ方向の幅によって決まる。
The feature of this semiconductor device is that a p buried layer is formed inside an n epitaxial layer. Further, since the current path is formed between the p buried layer and the p buried layer, the on-resistance depends on the thickness of the epitaxial layer, the concentration, the distance between the arranged p buried layers and the p.
It depends on the width of the buried layer. Since the depletion layer extends not only from the channel portion but also from each of the p buried layers inside the epitaxial layer, the breakdown voltage is the sum of the depletion layers of all the epitaxial layers, and the thickness, concentration, and depth of the p buried layer of the epitaxial layer. Depends on the width in the vertical direction.

【0021】この半導体デバイスは、プレーナ型のパワ
ーMOSであるが、nエピタキシャル層の内部に不純物
が逆タイプ(p)の埋め込み層を持つ構造となってい
る。この構造でデバイスを完成させるためには、次のよ
うな課題がある。
This semiconductor device is a planar type power MOS, but has a structure in which an n-type epitaxial layer has a buried layer of an inverse type (p). In order to complete a device with this structure, there are the following problems.

【0022】p埋め込み層の広がりによる特性低下(耐
圧劣化、オン抵抗増加など)、エピタキシャル層の厚さ
や抵抗が最適でないことによる特性劣化、エピタキシャ
ル成長プロセスの回数増加による製造コストアップ、エ
ピタキシャル層の厚さ、抵抗率のばらつきによる歩留ま
り低下などである。
Characteristic degradation (degradation of breakdown voltage, increase of on-resistance, etc.) due to the spread of the p buried layer, characteristic degradation due to the non-optimal thickness and resistance of the epitaxial layer, increase in manufacturing cost due to increase in the number of epitaxial growth processes, thickness of the epitaxial layer And lower yield due to variations in resistivity.

【0023】そこで、前述したそれぞれの課題に対し、
構造、製造条件を最適化して対応した。
Therefore, for each of the above-mentioned problems,
Optimized structure and manufacturing conditions

【0024】まず、p型埋め込み層の広がりによる特性
低下に対しては、エピタキシャル成長の低温化(SiH
4ガスによる成長)、エピタキシャル成長の短時間化
(枚葉装置の採用、高成長速度化)、プロセス熱工程の
最適化により、埋め込み層の拡散を防止し、特性を向上
させる。
First, in order to reduce the characteristics due to the spread of the p-type buried layer, the temperature of the epitaxial growth must be lowered (SiH
Diffusion of the buried layer can be prevented and the characteristics can be improved by optimizing the process heat process by shortening the epitaxial growth (growing with four gases), shortening the epitaxial growth (adopting a single wafer apparatus, increasing the growth rate), and optimizing the process heat process.

【0025】また、エピタキシャル層の厚さ及び抵抗が
最適でないことによる特性劣化、エピタキシャル成長工
程の回数増加によるコストアップに対しては、各エピタ
キシャル層の厚さ及び抵抗率の最適化により、特性を保
ちつつ、エピタキシャル成長工程の回数を減らす。
In order to prevent the characteristic deterioration due to the non-optimal thickness and resistance of the epitaxial layer and the cost increase due to the increase in the number of epitaxial growth steps, the characteristics are maintained by optimizing the thickness and resistivity of each epitaxial layer. Meanwhile, the number of epitaxial growth steps is reduced.

【0026】また、エピタキシャル層の厚さのばらつき
による歩留まりの低下に対しては、枚葉式のエピタキシ
ャル装置の採用により、厚さのばらつきを低減する。
Further, with respect to a decrease in yield due to a variation in the thickness of the epitaxial layer, the variation in the thickness is reduced by employing a single-wafer type epitaxial apparatus.

【0027】以下に、前記課題を解決して高耐圧化とオ
ン抵抗の低減化を両立させた半導体デバイスの構造と製
造方法について詳細に説明する。
The structure and manufacturing method of a semiconductor device which solves the above problems and achieves both high breakdown voltage and low on-resistance will be described below in detail.

【0028】図1に示すように、n半導体基板11の
一方の面上には、nエピタキシャル層12Aが形成さ
れている。このnエピタキシャル層12A上には、n
エピタキシャル層12Bが形成され、さらにnエピ
タキシャル層12B上にはn エピタキシャル層12C
が形成されている。このように、n半導体基板11上
には、3層のnエピタキシャル層12A、12B、1
2Cが順次形成されている。1層目のnエピタキシャ
ル層12Aは、濃度が1.0×1015[cm −3]で
膜厚が25μm程度である。2層目及び3層目のn
ピタキシャル層12B、12Cは、濃度が2.0×10
15[cm−3]で膜厚10μm程度である。
As shown in FIG.+Of the semiconductor substrate 11
On one side, nThe epitaxial layer 12A is formed.
Have been. This nOn the epitaxial layer 12A, n
An epitaxial layer 12B is formed, and nEpi
N is placed on the axial layer 12B. Epitaxial layer 12C
Are formed. Thus, n+On semiconductor substrate 11
Has three layers of nEpitaxial layers 12A, 12B, 1
2C are sequentially formed. First layer nEpitaxy
The layer 12A has a concentration of 1.0 × 10Fifteen[Cm -3]so
The thickness is about 25 μm. N of the second and third layersD
The density of the epitaxial layers 12B and 12C is 2.0 × 10
Fifteen[Cm-3] And the film thickness is about 10 μm.

【0029】前記1層目のnエピタキシャル層12A
内の上層付近には、第1のp埋め込み層13Aが形成さ
れる。この第1のp埋め込み層13Aは、図1に示すよ
うに、所定の幅及び間隔を保ちながら、複数配列されて
いる。2層目のnエピタキシャル層12B内の上層付
近には、第2のp埋め込み層13Bが形成される。な
お、この第2のp埋め込み層13Bは、半導体基板面の
垂直上方において、配列された前記第1のp埋め込み層
13Aとほぼ一致する位置に複数配列されている。前記
第1のp埋め込み層13A及び第2のp埋め込み層13
Bは、n半導体基板11に対して上方から見るとスト
ライプ状に形成されている。
The first n - epitaxial layer 12A
Near the upper layer inside, a first p-buried layer 13A is formed. As shown in FIG. 1, a plurality of the first p buried layers 13A are arranged while maintaining a predetermined width and a predetermined interval. A second p-buried layer 13B is formed near the upper layer in the second n - epitaxial layer 12B. A plurality of the second p-embedded layers 13B are arranged at a position substantially coincident with the arranged first p-embedded layers 13A vertically above the semiconductor substrate surface. The first p buried layer 13A and the second p buried layer 13
B is formed in a stripe shape when viewed from above with respect to the n + semiconductor substrate 11.

【0030】前記nエピタキシャル層12C内の上部
には、ベース(p層)14が形成されている。さらに、
ベース(p層)14には、ソース(n層)15が形成さ
れている。ベース(p層)14上には、ゲート絶縁膜1
6を介してゲート電極17が形成されている。また、n
半導体基板11の他方の面上には、ドレイン電極18
が形成されている。
A base (p layer) 14 is formed in the upper part of the n - epitaxial layer 12C. further,
A source (n-layer) 15 is formed on the base (p-layer) 14. On the base (p layer) 14, the gate insulating film 1
6, a gate electrode 17 is formed. Also, n
+ A drain electrode 18 on the other surface of the semiconductor substrate 11
Are formed.

【0031】また、前記半導体デバイスでは、1層目の
エピタキシャル層12Aに比べて、2層目、3層目
のnエピタキシャル層12B、12Cの濃度を高くし
ている。さらに、1層目のnエピタキシャル層12A
に比べて、2層目、3層目のnエピタキシャル層12
B、12Cの厚さを薄くしている。これにより、オン抵
抗の低減化を図ることができる。これと同時に、1層目
のnエピタキシャル層12Aの濃度は高くしていない
ため、耐圧は低下せず、高耐圧を維持することができ
る。
In the semiconductor device, the concentrations of the second and third n - epitaxial layers 12B and 12C are higher than those of the first n - epitaxial layer 12A. Further, the first n - epitaxial layer 12A
, The second and third n epitaxial layers 12
B and 12C are made thinner. Thus, the on-resistance can be reduced. At the same time, since the concentration of the first n - epitaxial layer 12A is not increased, the withstand voltage does not decrease and a high withstand voltage can be maintained.

【0032】以上説明したようにこの第1の実施の形態
の半導体デバイスによれば、高耐圧化と低オン抵抗化が
実現できる。
As described above, according to the semiconductor device of the first embodiment, high breakdown voltage and low on-resistance can be realized.

【0033】次に、図1に示した半導体デバイスの製造
方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described.

【0034】図2(a)〜図2(d)は、前記第1の実
施の形態の半導体デバイスの製造方法を示す各工程の断
面図である。
FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views of respective steps showing a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.

【0035】まず、図2(a)に示すように、n半導
体基板11に、エピタキシャル成長を行い、1層目のn
エピタキシャル層12Aを形成する。前記n半導体
基板11には、濃度1.0×1019cm−3以上
(0.006Ω・cm以下)の基板を使用する。1層目
のnエピタキシャル層12Aは、濃度1.0×10
15[cm−3]で膜厚25μm程度形成される。
First, as shown in FIG. 2A, an n + semiconductor substrate 11 is epitaxially grown, and n +
- forming an epitaxial layer 12A. As the n + semiconductor substrate 11, a substrate having a concentration of 1.0 × 10 19 cm −3 or more (0.006 Ω · cm or less) is used. The first n epitaxial layer 12A has a concentration of 1.0 × 10
A film thickness of about 25 μm is formed at 15 [cm −3 ].

【0036】続いて、nエピタキシャル層12A上に
酸化膜を形成する。そして、RIE法により幅1.0
(0.6〜1.4)μm、間隔6.0(4.0〜8.
0)μm程度のストライプ状に前記酸化膜をエッチング
する。さらに、膜厚100nm程度のバッファ酸化膜を
形成した後、図2(b)に示すように、ボロン(B)を
イオン注入して、幅1.0μmの第1のp埋め込み層1
3Aを間隔6.0μmで配列されるように形成する。前
記第1のp埋め込み層13Aを形成するためのイオン注
入は、加速電圧60〜140KeV、ドーズ量2.0×
1013〜2.0×1014[cm−2]で行う。な
お、前記第1のp埋め込み層13Aの幅は1.0μmと
したが、後述する2回目及び3回目のエピタキシャル成
長工程でのp埋め込み層の拡散を見込んで、1.0μm
より小さくしてもよい。上記工程では、イオン注入時に
おけるボロンのブロックを酸化膜にて行ったが、酸化膜
に換えてレジスト膜にて行ってもよい。
Subsequently, an oxide film is formed on n - epitaxial layer 12A. Then, width 1.0 by RIE method
(0.6 to 1.4) μm, spacing 6.0 (4.0 to 8.0).
0) The oxide film is etched in a stripe shape of about μm. Further, after forming a buffer oxide film having a thickness of about 100 nm, as shown in FIG. 2B, boron (B) is ion-implanted to form a first p-buried layer 1 having a width of 1.0 μm.
3A are formed so as to be arranged at intervals of 6.0 μm. The ion implantation for forming the first p buried layer 13A is performed at an acceleration voltage of 60 to 140 KeV and a dose of 2.0 ×
It is performed at 10 < 13 > to 2.0 * 10 < 14 > [cm <-2 >]. Although the width of the first p-buried layer 13A was 1.0 μm, the width of the first p-buried layer 13A was 1.0 μm in consideration of the diffusion of the p-buried layer in the second and third epitaxial growth steps described later.
It may be smaller. In the above step, boron is blocked by an oxide film at the time of ion implantation, but may be performed by a resist film instead of the oxide film.

【0037】さらに、前記1層目のnエピタキシャル
層12A上に、エピタキシャル成長を行い、図2(c)
に示すように、2層目のnエピタキシャル層12Bを
形成する。前記2層目のnエピタキシャル層12B
は、濃度2.0×1015[cm−3]で膜厚10μm
程度形成される。
Further, epitaxial growth is performed on the first n - epitaxial layer 12A, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, a second n - epitaxial layer 12B is formed. The second n - epitaxial layer 12B
Has a concentration of 2.0 × 10 15 [cm −3 ] and a film thickness of 10 μm.
Degree is formed.

【0038】続いて、前述と同様に、2層目のnエピ
タキシャル層12B上に酸化膜を形成する。そして、R
IE法により幅1.0μm、間隔6.0μm程度のスト
ライプ状に前記酸化膜をエッチングする。さらに、膜厚
100nm程度のバッファ酸化膜を形成した後、2層目
のnエピタキシャル層12Bにボロン(B)をイオン
注入して、幅1.0μmの第2のp埋め込み層13Bを
間隔6.0μmで配列されるように形成する。前記第2
のp埋め込み層13Bを形成するためのイオン注入は、
前記第1のp埋め込み層13Aを形成するための条件と
同一の条件にて行う。なお、前記第2のp埋め込み層1
3Bの幅は1.0μmとしたが、後述する3回目のエピ
タキシャル成長工程でのp埋め込み層の拡散を見込ん
で、1.0μmより小さくしてもよい。
Subsequently, as described above, an oxide film is formed on the second n - epitaxial layer 12B. And R
The oxide film is etched in a stripe shape having a width of about 1.0 μm and an interval of about 6.0 μm by the IE method. Further, after a buffer oxide film having a thickness of about 100 nm is formed, boron (B) is ion-implanted into the second n - epitaxial layer 12B so that the second p-buried layer 13B having a width of 1.0 μm is formed at intervals of 6 μm. It is formed so as to be arranged at 0.0 μm. The second
The ion implantation for forming the p buried layer 13B of
This is performed under the same conditions as those for forming the first p-buried layer 13A. Note that the second p buried layer 1
The width of 3B is 1.0 μm, but may be smaller than 1.0 μm in consideration of the diffusion of the p-buried layer in the third epitaxial growth step described later.

【0039】さらに、図2(c)に示すように、2層目
のnエピタキシャル層12B上に、エピタキシャル成
長を行い、3層目のnエピタキシャル層12Cを形成
する。前記3層目のnエピタキシャル層12Cは、前
記2層目のnエピタキシャル層12Bの形成と同様
に、濃度2.0×1015[cm−3]で膜厚10μm
程度形成される。
Further, as shown in FIG. 2C, a third n - epitaxial layer 12C is formed on the second n - epitaxial layer 12B by epitaxial growth. Like the formation of the second n - epitaxial layer 12B, the third n - epitaxial layer 12C has a concentration of 2.0 × 10 15 [cm −3 ] and a thickness of 10 μm.
Degree is formed.

【0040】その後、図2(d)に示すように、3層目
のnエピタキシャル層12C内の上部に、p層のベ
ース14、n層のソース15を形成する。さらに、3
層目のnエピタキシャル12C層上に、ゲート絶縁膜
16を形成する。さらに、このゲート絶縁膜16上にゲ
ート17を形成する。以上により、MOS構造が形成さ
れる。また、n半導体基板11の他方の面上に、ドレ
イン電極18を形成する。
[0040] Thereafter, as shown in FIG. 2 (d), the third layer the n - top of the epitaxial layer 12C, to form the source 15 of the base 14, n + layer of p + layer. In addition, 3
The gate insulating film 16 is formed on the n - epitaxial 12C layer of the layer. Further, a gate 17 is formed on the gate insulating film 16. Thus, a MOS structure is formed. Further, a drain electrode 18 is formed on the other surface of the n + semiconductor substrate 11.

【0041】以上の製造方法では、3回のエピタキシャ
ル成長によるエピタキシャル層の形成、2回のイオン注
入による埋め込み層の形成が行われる。1層目〜3層目
のn エピタキシャル層12A〜12Cを合わせたn
エピタキシャル層の膜厚は45μm程度になる。
In the above manufacturing method, three epitaxies
Of epitaxial layer by double growth, ion injection twice
The formation of the buried layer is performed. First to third layers
N The combined n of the epitaxial layers 12A to 12C
The thickness of the epitaxial layer is about 45 μm.

【0042】前述した半導体デバイスの製造方法では、
以下のような特徴がある。1層目のnエピタキシャル
層12Aは膜厚を厚くしているが、このエピタキシャル
層の成長工程では、まだp埋め込み層は形成されておら
ずp埋め込み層の拡散に影響しないため、この1層目の
エピタキシャル層12Aの成長条件に限定を加える必要
はない。例えば、バッチ処理のエピタキシャル成長装置
にて、高温1100〜1150℃、成長ガスSiHCl
3、SiCl4で、高成長速度(約3μm/min)で
エピタキシャル成長を行うことも可能である。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above,
It has the following features. Although the first n - epitaxial layer 12A has a large thickness, in the epitaxial layer growth step, the p-buried layer has not been formed yet and does not affect the diffusion of the p-buried layer. It is not necessary to limit the growth conditions of the epitaxial layer 12A. For example, in a batch processing epitaxial growth apparatus, a high temperature of 1100 to 1150 ° C. and a growth gas of SiHCl are used.
3. It is also possible to perform epitaxial growth at a high growth rate (about 3 μm / min) using SiCl 4.

【0043】また、2層目、3層目のnエピタキシャ
ル層12B、12Cの厚さは、1層目のnエピタキシ
ャル層12Aの厚さより薄くしている。さらに、枚葉式
のエピタキシャル装置を用い、低温1000〜1050
℃、成長ガスSiH4で、高成長速度(約1〜2μm/
min)にてエピタキシャル成長を行うとよい。これに
より、昇降温度が速く、エピタキシャル成長工程の時間
が短くてすむため、埋め込み層のオートドープ防止及び
熱拡散を防止できる。また、枚葉式のエピタキシャル装
置を用いることにより、ウェハ面内でのエピタキシャル
層の厚さのばらつきを抑制でき、ウェハ面内での特性の
ばらつきを低減できる。
The thickness of the second and third n - epitaxial layers 12B and 12C is smaller than the thickness of the first n - epitaxial layer 12A. Further, using a single-wafer type epitaxial apparatus, the low-temperature
C., a high growth rate (about 1-2 μm /
min) to perform epitaxial growth. Accordingly, since the temperature for raising and lowering the temperature is high and the time for the epitaxial growth step is short, it is possible to prevent auto-doping and thermal diffusion of the buried layer. In addition, by using a single-wafer type epitaxial apparatus, variations in the thickness of the epitaxial layer in the wafer surface can be suppressed, and variations in the characteristics in the wafer surface can be reduced.

【0044】以上の製造方法により製造した半導体デバ
イスを評価した結果は、次のようになった。p埋め込み
層の広がり(nエピタキシャル層とp埋め込み層との
ジャンクション位置)は、2.8μm〜3.2μmの範
囲で制御できた。また、図3に示すように、図8に示し
た従来のプレーナ型のMOSトランジスタと同等な耐圧
を維持できると共に、オン抵抗を従来の約60%に低減
できた。
The results of evaluation of the semiconductor device manufactured by the above-described manufacturing method are as follows. The spread of the p-buried layer (the junction position between the n - epitaxial layer and the p-buried layer) could be controlled in the range of 2.8 μm to 3.2 μm. Further, as shown in FIG. 3, the breakdown voltage equivalent to that of the conventional planar type MOS transistor shown in FIG. 8 can be maintained, and the on-resistance can be reduced to about 60% of the conventional level.

【0045】[第2の実施の形態]この発明の第2の実
施の形態は、前記第1の実施の形態において、2層目、
3層目のnエピタキシャル層の濃度構成が異なり、そ
の他の構成は同様である。よって、異なる箇所のみを説
明し、その他の構成については同じ符号を付してその説
明は省略する。
[Second Embodiment] A second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment, except that the second layer
The third n - epitaxial layer has a different concentration configuration, and the other configurations are the same. Therefore, only different portions will be described, and the other components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0046】図4は、この発明の第2の実施の形態の半
導体デバイスの構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【0047】1層目のnエピタキシャル層12Aに、
ボロン(B)をイオン注入して第1のp埋め込み層13
Aを形成した後、エピタキシャル成長を行い、1層目の
エピタキシャル層12A上に、図4に示すように、
高濃度のnエピタキシャル層12B-1、低濃度のn
エピタキシャル層12B-2を順次形成する。前記高
濃度のエピタキシャル層12B-1は、1層目のn
ピタキシャル層12A表面から厚さ2μm程度まで形成
され、その濃度は2.0×1016[cm−3]であ
る。前記低濃度のエピタキシャル層12B-2は、前記
高濃度のエピタキシャル層12B-1表面から厚さ8μ
m程度まで形成され、その濃度は2.0×10 15[c
−3]である。
The first layer nIn the epitaxial layer 12A,
Boron (B) is ion-implanted to form a first p-buried layer 13.
After the formation of A, epitaxial growth is performed, and the first layer
nOn the epitaxial layer 12A, as shown in FIG.
High concentration of nEpitaxial layer 12B-1, low concentration of n
Epitaxial layers 12B-2 are sequentially formed. Said high
Concentration of the epitaxial layer 12B-1D
Formed from the surface of the epitaxial layer 12A to a thickness of about 2 μm
And its concentration is 2.0 × 1016[Cm-3]
You. The low-concentration epitaxial layer 12B-2 is
8μ thickness from high concentration epitaxial layer 12B-1 surface
m and its concentration is 2.0 × 10 Fifteen[C
m-3].

【0048】続いて、前記エピタキシャル層12B-2
に、ボロン(B)をイオン注入して第2のp埋め込み層
13Bを形成する。前記第1のp埋め込み層13A及び
第2のp埋め込み層13Bは、n半導体基板11に対
して上方から見るとストライプ状に形成される。
Subsequently, the epitaxial layer 12B-2
Then, boron (B) is ion-implanted to form a second p-buried layer 13B. The first p buried layer 13A and the second p buried layer 13B are formed in a stripe shape when viewed from above with respect to the n + semiconductor substrate 11.

【0049】その後、エピタキシャル層12B-2上
に、エピタキシャル成長を行い、図4に示すように、高
濃度のエピタキシャル層12C-1、低濃度のエピタキ
シャル層12C-2を順次形成する。前記高濃度のエピ
タキシャル層12C-1は、エピタキシャル層12B-2
表面から厚さ2μm程度まで形成され、その濃度は2.
0×1016[cm−3]程度である。前記低濃度のエ
ピタキシャル層12C-2は、前記高濃度のエピタキシ
ャル層12C-1表面から厚さ8μm程度まで形成さ
れ、その濃度は2.0×1015[cm−3]である。
なお、図4では、p層のベース14、n層のソース
15、ゲート絶縁膜16、ゲート17、及びドレイン電
極18の図示を省略している。
Thereafter, epitaxial growth is performed on the epitaxial layer 12B-2, and a high-concentration epitaxial layer 12C-1 and a low-concentration epitaxial layer 12C-2 are sequentially formed as shown in FIG. The high-concentration epitaxial layer 12C-1 is formed as an epitaxial layer 12B-2.
It is formed from the surface to a thickness of about 2 μm, and its concentration is 2.
It is about 0 × 10 16 [cm −3 ]. The low-concentration epitaxial layer 12C-2 is formed to a thickness of about 8 μm from the surface of the high-concentration epitaxial layer 12C-1 and has a concentration of 2.0 × 10 15 [cm −3 ].
In FIG. 4, the source 15 of the base 14, n + layer of p + layer, the gate insulating film 16 are not shown gate 17, and drain electrode 18.

【0050】このように構成された半導体デバイスで
は、1層目のnエピタキシャル層12Aに比べて、2
層目のnエピタキシャル層12B-1、12B-2、及
び3層目のnエピタキシャル層12C-1、12C-2
の濃度を高くし、さらにこれらエピタキシャル層の厚さ
を薄くしている。これにより、オン抵抗の低減化を図る
ことができる。
In the semiconductor device configured as described above, compared to the first n - epitaxial layer 12A, the semiconductor device
N - epitaxial layers 12B-1 and 12B-2 of the third layer and n - epitaxial layers 12C-1 and 12C-2 of the third layer
And the thickness of these epitaxial layers is reduced. Thus, the on-resistance can be reduced.

【0051】また、1層目のnエピタキシャル層12
Aの濃度は高くしていないため、耐圧は低下しない。ま
た、2層目のnエピタキシャル層12B-1、及び3
層目のnエピタキシャル層12C-1の濃度を高くす
ることにより、p埋め込み層の広がりを小さくすること
ができる。
The first n - epitaxial layer 12
Since the concentration of A is not high, the breakdown voltage does not decrease. Also, the second n epitaxial layers 12B-1 and 3
By increasing the concentration of the n - epitaxial layer 12C-1 in the layer, the spread of the p-buried layer can be reduced.

【0052】以上説明したようにこの第2の実施の形態
の半導体デバイスによれば、高耐圧化と低オン抵抗化が
実現でき、また前記第1の実施の形態よりもさらに埋め
込み層の広がりを防止できる。
As described above, according to the semiconductor device of the second embodiment, a higher breakdown voltage and a lower on-resistance can be realized, and the buried layer can be further expanded than in the first embodiment. Can be prevented.

【0053】また、前述した第1、第2の実施の形態の
半導体デバイスを評価するために、比較用のデバイスを
作成した。このデバイスを比較例1、比較例2として以
下に説明する。
In order to evaluate the semiconductor devices of the first and second embodiments, a device for comparison was prepared. This device will be described below as Comparative Examples 1 and 2.

【0054】まず、比較例1の半導体デバイスについて
説明する。
First, the semiconductor device of Comparative Example 1 will be described.

【0055】図5(a)〜図5(d)は、比較例1の半
導体デバイスの製造方法を示す各工程の断面図である。
FIGS. 5A to 5D are cross-sectional views of respective steps showing a method for manufacturing a semiconductor device of Comparative Example 1.

【0056】図5(a)に示すように、n半導体基板
21に、エピタキシャル成長を行い、1層目のnエピ
タキシャル層22Aを形成する。前記n半導体基板2
1には、濃度1.0×1019cm−3以上(0.00
6Ω・cm以下)の基板を使用する。1層目のnエピ
タキシャル層22Aは、濃度1.0×1015[cm
]で膜厚8.3μm程度形成される。続いて、図5
(b)に示すように、nエピタキシャル層22A上
に、ボロン(B)をイオン注入して第1のp埋め込み層
23Aを形成し、ヒ素(As)をイオン注入して第1の
n埋め込み層24Aを形成する。
As shown in FIG. 5A, an n + semiconductor substrate 21 is epitaxially grown to form a first n epitaxial layer 22A. The n + semiconductor substrate 2
1 has a concentration of 1.0 × 10 19 cm −3 or more (0.00
(6 Ω · cm or less) substrate is used. The first n epitaxial layer 22A has a concentration of 1.0 × 10 15 [cm
3 ] and a film thickness of about 8.3 μm is formed. Subsequently, FIG.
As shown in (b), boron (B) is ion-implanted on the n epitaxial layer 22A to form a first p-embedded layer 23A, and arsenic (As) is ion-implanted to form a first n-embedded layer. The layer 24A is formed.

【0057】このようなnエピタキシャル層22Aの
形成からn埋め込み層24Aの形成までを図5(c)に
示すように、6回繰り返し行う。そして、図5(d)に
示すように、厚さが50μmのnピラー(pillar)層
24、pストライプ(stripe)層23を形成する。そ
の後、p埋め込み層内の上部をベースとして、n層の
ソースを形成する。これにより、MOS構造が形成され
る。
The process from the formation of the n epitaxial layer 22A to the formation of the n buried layer 24A is repeated six times as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 5 (d), a thickness of 50μm of the n - a stripe (stripe) layer 23 - pillar (pillar) layer 24, p. Thereafter, the source of the n + layer is formed based on the upper part in the p buried layer. Thereby, a MOS structure is formed.

【0058】このように構成された比較例1の半導体デ
バイスでは、nピラー層、pストライプ層が形成さ
れ、表面が平坦になるまでの製造工程は、エピタキシャ
ル成長工程が6回、イオン注入がボロン、ヒ素、ともに
6回ずつ必要である。したがって、この製造工程では、
製造時間とコストが増加するため、実用化は困難であ
る。
In the semiconductor device of Comparative Example 1 thus configured, the n - pillar layer and the p - stripe layer are formed, and the manufacturing process until the surface is flattened is the epitaxial growth process six times and the ion implantation. Both boron and arsenic are required 6 times each. Therefore, in this manufacturing process,
Practical application is difficult due to increased manufacturing time and cost.

【0059】次に、比較例2の半導体デバイスについて
説明する。
Next, a semiconductor device of Comparative Example 2 will be described.

【0060】図6(a)〜図6(d)は、比較例2の半
導体デバイスの製造方法を示す各工程の断面図である。
FIGS. 6A to 6D are cross-sectional views of respective steps showing a method for manufacturing a semiconductor device of Comparative Example 2.

【0061】まず、図6(a)に示すように、n半導
体基板31の一方の面上に、エピタキシャル成長を行
い、1層目のnエピタキシャル層32Aを形成する。
前記n 半導体基板121には、前記比較例1と同様
に、濃度1.0×1019cm 以上(0.006Ω・
cm以下)の基板を使用する。1層目のnエピタキシ
ャル層32Aは、濃度1.0×1015[cm−3]で
膜厚13μm程度形成される。
First, as shown in FIG.+Semiconduct
Epitaxial growth is performed on one surface of the body substrate 31.
No, the first layer nAn epitaxial layer 32A is formed.
The n +The semiconductor substrate 121 has the same structure as that of Comparative Example 1
And a concentration of 1.0 × 1019cm 3(0.006Ω
cm or less). First layer nEpitaxy
Layer 32A has a concentration of 1.0 × 10Fifteen[Cm-3]so
It is formed to a thickness of about 13 μm.

【0062】続いて、nエピタキシャル層32A上に
酸化膜を形成する。そして、RIE法により幅1.0
(0.6〜1.4)μm、間隔6.0(4.0〜8.
0)μm程度のストライプ状に前記酸化膜をエッチング
する。さらに、膜厚100nm程度のバッファ酸化膜を
形成した後、図6(b)に示すように、ボロン(B)を
イオン注入して、第1のp埋め込み層33Aを形成す
る。前記第1のp埋め込み層33Aを形成するためのイ
オン注入は、加速電圧60〜140KeV、ドーズ量
2.0×1013〜2.0×1014[cm−2]で行
う。
Subsequently, an oxide film is formed on n epitaxial layer 32A. Then, width 1.0 by RIE method
(0.6 to 1.4) μm, spacing 6.0 (4.0 to 8.0).
0) The oxide film is etched in a stripe shape of about μm. Further, after a buffer oxide film having a thickness of about 100 nm is formed, as shown in FIG. 6B, boron (B) is ion-implanted to form a first p-buried layer 33A. The ion implantation for forming the first p buried layer 33A is performed at an acceleration voltage of 60 to 140 KeV and a dose of 2.0 × 10 13 to 2.0 × 10 14 [cm −2 ].

【0063】さらに、前記1層目のnエピタキシャル
層32A上に、エピタキシャル成長を行い、図6(c)
に示すように、2層目のnエピタキシャル層32Bを
形成する。前記2層目のnエピタキシャル層32B
は、前記1層目のnエピタキシャル層32Aの形成時
と同様に、濃度1.0×1015[cm−3]で膜厚1
3μm程度形成される。
Further, epitaxial growth is performed on the first n - epitaxial layer 32A, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, a second n - epitaxial layer 32B is formed. The second n - epitaxial layer 32B
Is a film having a concentration of 1.0 × 10 15 [cm −3 ] and a film thickness of 1 as in the case of forming the first n epitaxial layer 32A.
It is formed with a thickness of about 3 μm.

【0064】続いて、前述と同様に、2層目のnエピ
タキシャル層32B上に酸化膜を形成する。そして、R
IE法により幅1.0μm、間隔6.0μm程度のスト
ライプ状に前記酸化膜をエッチングする。さらに、膜厚
100nm程度のバッファ酸化膜を形成した後、2層目
のnエピタキシャル層32Bにボロン(B)をイオン
注入して、第2のp埋め込み層33Bを形成する。前記
第2のp埋め込み層33Bを形成するためのイオン注入
は、前記第1のp埋め込み層33Aを形成するための条
件と同一の条件にて行う。
Subsequently, an oxide film is formed on the second n - epitaxial layer 32B as described above. And R
The oxide film is etched in a stripe shape having a width of about 1.0 μm and an interval of about 6.0 μm by the IE method. Further, after a buffer oxide film having a thickness of about 100 nm is formed, boron (B) is ion-implanted into the second n epitaxial layer 32B to form a second p-buried layer 33B. The ion implantation for forming the second p buried layer 33B is performed under the same conditions as those for forming the first p buried layer 33A.

【0065】さらに、図6(c)に示すように、2層目
のnエピタキシャル層32B上に、エピタキシャル成
長を行い、3層目のnエピタキシャル層32Cを形成
する。前記3層目のnエピタキシャル層32Cは、前
記1層目、2層目のnエピタキシャル層32A、32
Bの形成時と同様に、濃度1.0×1015[c
]で膜厚13μm程度形成される。
Further, as shown in FIG. 6C, epitaxial growth is performed on the second n - epitaxial layer 32B to form a third n - epitaxial layer 32C. The third n - epitaxial layer 32C is composed of the first and second n - epitaxial layers 32A, 32A.
As in the formation of B, the concentration is 1.0 × 10 15 [c
m - 3] is formed a film thickness of about 13μm in.

【0066】その後、図6(d)に示すように、3層目
のnエピタキシャル層32C内の上部に、p層のベ
ース34、n層のソース35を形成する。さらに、3
層目のnエピタキシャル32C層上に、ゲート絶縁膜
36を介してゲート37を形成する。以上により、MO
S構造が形成される。また、n半導体基板31の他方
の面上に、ドレイン電極38を形成する。
[0066] Thereafter, as shown in FIG. 6 (d), the third layer the n - top of the epitaxial layer 32C, to form the source 35 of the base 34, n + layer of p + layer. In addition, 3
A gate 37 is formed on the n - epitaxial 32C layer of the layer via a gate insulating film 36. From the above, MO
An S structure is formed. Further, a drain electrode 38 is formed on the other surface of the n + semiconductor substrate 31.

【0067】以上の製造方法では、3回のエピタキシャ
ル成長によるエピタキシャル層の形成、2回のイオン注
入による埋め込み層の形成が行われる。1層目〜3層目
のn エピタキシャル層32A、32B、32Cは、と
もに同一の濃度、同一の厚さを有している。また、バッ
チ処理のエピタキシャル装置により、高温(1100℃
〜1150℃)、成長ガスSiHCl3(またはでSi
HCl3、SiH2Cl2、SiCl4)、成長速度1
μm/minでエピタキシャル成長を行った。
In the above manufacturing method, three epitaxies
Of epitaxial layer by double growth, ion injection twice
The formation of the buried layer is performed. First to third layers
N The epitaxial layers 32A, 32B, 32C are:
They all have the same concentration and the same thickness. In addition,
High temperature (1100 ° C.)
~ 1150 ° C), growth gas SiHCl3 (or Si
HCl3, SiH2Cl2, SiCl4), growth rate 1
Epitaxial growth was performed at μm / min.

【0068】前述のような製造方法により製造された比
較例2の半導体デバイスでは、断面構造の評価の結果、
p埋め込み層が大きく広がっていることが確認された。
このため、電流経路が狭くなり、図7に示すように、前
記第1の実施の形態に比べて、比較例2のオン抵抗が高
くなってしまうことがわかった。
In the semiconductor device of Comparative Example 2 manufactured by the above-described manufacturing method, as a result of evaluating the cross-sectional structure,
It was confirmed that the p buried layer was largely spread.
For this reason, the current path was narrowed, and as shown in FIG. 7, it was found that the on-resistance of Comparative Example 2 was higher than that of the first embodiment.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、高耐
圧化と低オン抵抗化が実現でき、さらに埋め込み層の広
がりを防止すると共に、エピタキシャル成長工程の回数
を減らすことで製造コストを低減できる半導体デバイス
及びその製造方法を提供することが可能である。
As described above, according to the present invention, a high breakdown voltage and a low on-resistance can be realized, and furthermore, the buried layer can be prevented from spreading and the number of epitaxial growth steps can be reduced to reduce the manufacturing cost. It is possible to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

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

【図1】この発明の第1の実施の形態の半導体デバイス
の構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(d)は、前記第1の実施の形態の半
導体デバイスの製造方法を示す各工程の断面図である。
FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views of respective steps showing a method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment.

【図3】前記第1の実施の形態及び従来の半導体デバイ
スにおける耐圧とオン抵抗との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a breakdown voltage and an on-resistance in the first embodiment and the conventional semiconductor device.

【図4】この発明の第2の実施の形態の半導体デバイス
の構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】(a)〜(d)は、比較例1の半導体デバイス
の製造方法を示す各工程の断面図である。
FIGS. 5A to 5D are cross-sectional views of respective steps showing a method for manufacturing a semiconductor device of Comparative Example 1. FIGS.

【図6】(a)〜(d)は、比較例2の半導体デバイス
の製造方法を示す各工程の断面図である。
FIGS. 6A to 6D are cross-sectional views of respective steps showing a method for manufacturing a semiconductor device of Comparative Example 2. FIGS.

【図7】前記第1の実施の形態及び比較例2の半導体デ
バイスにおけるp埋め込み層の広がりとオン抵抗との関
係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the spread of a p-buried layer and the on-resistance in the semiconductor devices of the first embodiment and Comparative Example 2.

【図8】従来のプレーナ型のパワーMOSトランジスタ
の構造を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing the structure of a conventional planar type power MOS transistor.

【図9】従来の高耐圧化と低オン抵抗化を満足させるプ
レーナ型のパワーMOSトランジスタの構造を示す断面
図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional planar type power MOS transistor that satisfies conventional high breakdown voltage and low on-resistance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…n半導体基板 12A…1層目のnエピタキシャル層 12B…2層目のnエピタキシャル層 12C…3層目のnエピタキシャル層 12B-1…高濃度のnエピタキシャル層 12B-2…低濃度のnエピタキシャル層 12C-1…高濃度のエピタキシャル層 12C-2…低濃度のエピタキシャル層 13A…第1のp埋め込み層 13B…第2のp埋め込み層 14…ベース(p層) 15…ソース(n層) 16…ゲート絶縁膜 17…ゲート 18…ドレイン電極11 n + semiconductor substrate 12A first n - epitaxial layer 12B second n - epitaxial layer 12C third n - epitaxial layer 12B-1 high-concentration n - epitaxial layer 12B-2 ... Low concentration n - epitaxial layer 12C-1 ... High concentration epitaxial layer 12C-2 ... Low concentration epitaxial layer 13A ... First p buried layer 13B ... Second p buried layer 14 ... Base (p layer) 15 ... Source (n layer) 16 ... Gate insulating film 17 ... Gate 18 ... Drain electrode

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電形の半導体基板上に形成された
第1導電形の第1のエピタキシャル層と、 前記第1のエピタキシャル層内に、所定の幅を持ち所定
の間隔で配列形成された複数の第2導電形の第1の埋め
込み層と、 前記第1のエピタキシャル層上に形成された第1導電形
の第2のエピタキシャル層と、 前記第2のエピタキシャル層内に、所定の幅を持ち所定
の間隔で配列形成された複数の第2導電形の第2の埋め
込み層と、 前記第2のエピタキシャル層上に形成された第1導電形
の第3のエピタキシャル層と、 を具備することを特徴とする半導体デバイス。
A first conductive type first epitaxial layer formed on a first conductive type semiconductor substrate; and a first epitaxial layer having a predetermined width and being arranged at predetermined intervals in the first epitaxial layer. A plurality of first buried layers of the second conductivity type; a second epitaxial layer of the first conductivity type formed on the first epitaxial layer; and a predetermined width in the second epitaxial layer. And a plurality of second buried layers of the second conductivity type arranged and arranged at a predetermined interval, and a third epitaxial layer of the first conductivity type formed on the second epitaxial layer. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 前記第2の埋め込み層は、配列された前
記第1の埋め込み層と同程度の幅及び間隔を持ち、前記
半導体基板面に対する垂直方向において前記第1の埋め
込み層とほぼ一致した位置に配列されていることを特徴
とする請求項1に記載の半導体デバイス。
2. The second buried layer has a width and an interval substantially equal to those of the arranged first buried layers, and substantially coincides with the first buried layer in a direction perpendicular to a surface of the semiconductor substrate. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor devices are arranged at positions.
【請求項3】 第1導電形の前記第2、第3のエピタキ
シャル層は、前記第1のエピタキシャル層に比べて、第
1導電形の不純物濃度が高いことを特徴とする請求項2
に記載の半導体デバイス。
3. The first and second epitaxial layers of the first conductivity type have a higher impurity concentration of the first conductivity type than the first epitaxial layer.
A semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 前記第2、第3のエピタキシャル層は、
前記第1のエピタキシャル層に比べて厚さが薄いことを
特徴とする請求項3に記載の半導体デバイス。
4. The second and third epitaxial layers,
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the thickness is smaller than that of the first epitaxial layer.
【請求項5】 第1導電形の前記第2のエピタキシャル
層は、前記第1のエピタキシャル層の表面上に形成され
た第1の層と、この第1の層上に形成され、第1の層よ
り不純物濃度が低い第2の層を有し、 第1導電形の前記第3のエピタキシャル層は、前記第2
のエピタキシャル層の表面上に形成された第3の層と、
この第3の層上に形成され、第3の層より不純物濃度が
低い第4の層を有していることを特徴とする請求項4に
記載の半導体デバイス。
5. The second epitaxial layer of a first conductivity type, a first layer formed on a surface of the first epitaxial layer, a first layer formed on the first layer, and a first layer formed on the first layer. A second layer having an impurity concentration lower than that of the second epitaxial layer;
A third layer formed on the surface of the epitaxial layer of
5. The semiconductor device according to claim 4, further comprising a fourth layer formed on the third layer and having a lower impurity concentration than the third layer.
【請求項6】 前記第3のエピタキシャル層内の上部に
形成された第2導電形のベース層と、 前記ベース層内に形成された第1導電形のソース層と、 前記ベース層上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲー
ト電極と、 前記第1のエピタキシャル層が形成された前記半導体基
板の一方の面と対向する他方の面上に形成されたドレイ
ン電極と、 をさらに具備することを特徴とする請求項1、4または
5に記載の半導体デバイス。
6. A base layer of a second conductivity type formed on an upper part of the third epitaxial layer, a source layer of a first conductivity type formed in the base layer, and a gate on the base layer A gate electrode formed with an insulating film interposed therebetween; and a drain electrode formed on the other surface of the semiconductor substrate on which the first epitaxial layer is formed, opposite to the one surface. The semiconductor device according to claim 1, 4 or 5, wherein:
【請求項7】 第1導電形の半導体基板に、第1導電形
の第1のエピタキシャル層を形成する工程と、 前記第1のエピタキシャル層上に絶縁膜を形成する工程
と、 前記絶縁膜をストライプ状にエッチングする工程と、 前記ストライプ状の絶縁膜が形成された前記第1のエピ
タキシャル層に、イオン注入法によりストライプ状の第
2導電形の第1の埋め込み層を形成する工程と、 前記第1のエピタキシャル層上に、前記第1のエピタキ
シャル層に比べて、第1導電形の不純物濃度が高く、か
つ厚さが薄い第2のエピタキシャル層を形成する工程
と、 前記第2のエピタキシャル層上に絶縁膜を形成する工程
と、 前記絶縁膜をストライプ状にエッチングする工程と、 前記ストライプ状の絶縁膜が形成された前記第2のエピ
タキシャル層に、イオン注入法によりストライプ状の第
2導電形の第2の埋め込み層を形成する工程と、 前記第2のエピタキシャル層上に、前記第1のエピタキ
シャル層に比べて、第1導電形の不純物濃度が高く、か
つ厚さが薄い第3のエピタキシャル層を形成する工程
と、 を具備することを特徴とする半導体デバイスの製造方
法。
7. A step of forming a first epitaxial layer of the first conductivity type on a semiconductor substrate of the first conductivity type; a step of forming an insulating film on the first epitaxial layer; A step of etching in a stripe shape, a step of forming a first buried layer of a second conductivity type in a stripe shape by an ion implantation method in the first epitaxial layer on which the stripe-shaped insulating film is formed, Forming a second epitaxial layer having a higher impurity concentration of the first conductivity type and a smaller thickness on the first epitaxial layer as compared with the first epitaxial layer; Forming an insulating film thereon; etching the insulating film in a stripe shape; and forming an ion on the second epitaxial layer on which the stripe-shaped insulating film is formed. Forming a stripe-shaped second buried layer of a second conductivity type by an implantation method; and a step of forming the first conductivity type with a higher impurity concentration on the second epitaxial layer than in the first epitaxial layer. Forming a third epitaxial layer having a small thickness.
【請求項8】 第2のエピタキシャル層を形成する工程
は、前記第1のエピタキシャル層の表面上に第1の層を
形成し、この第1の層上に、第1の層より不純物濃度が
低い第2の層を形成する工程であり、 前記第3のエピタキシャル層を形成する工程は、前記第
2の層の表面上に第3の層を形成し、この第3の層上
に、第3の層より不純物濃度が低い第4の層を形成する
工程であることを特徴とする請求項7に記載の半導体デ
バイスの製造方法。
8. The step of forming a second epitaxial layer includes forming a first layer on a surface of the first epitaxial layer, and having a lower impurity concentration on the first layer than on the first layer. Forming a lower second layer, wherein forming the third epitaxial layer includes forming a third layer on a surface of the second layer, and forming a third layer on the third layer. 8. The method according to claim 7, further comprising the step of forming a fourth layer having a lower impurity concentration than the third layer.
【請求項9】 前記第3のエピタキシャル層内に、第2
導電形のベース層を形成する工程と、 前記ベース層内に第1導電形のソース層を形成する工程
と、 前記ベース層上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を
形成する工程と、 前記第1のエピタキシャル層が形成された前記半導体基
板の一方の面と対向する他方の面上にドレイン電極を形
成する工程と、 をさらに具備することを特徴とする請求項7または8に
記載の半導体デバイスの製造方法。
9. The method according to claim 9, wherein a second epitaxial layer is formed in the third epitaxial layer.
Forming a conductive type base layer; forming a first conductive type source layer in the base layer; forming a gate electrode on the base layer via a gate insulating film; The semiconductor device according to claim 7, further comprising: forming a drain electrode on the other surface of the semiconductor substrate on which the first epitaxial layer is formed, opposite to the one surface. Device manufacturing method.
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