JP2002184975A - Power mosfet and its fabricating method - Google Patents

Power mosfet and its fabricating method

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JP2002184975A
JP2002184975A JP2000380094A JP2000380094A JP2002184975A JP 2002184975 A JP2002184975 A JP 2002184975A JP 2000380094 A JP2000380094 A JP 2000380094A JP 2000380094 A JP2000380094 A JP 2000380094A JP 2002184975 A JP2002184975 A JP 2002184975A
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forming
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conductivity type
trench
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Norio Yasuhara
紀夫 安原
Kazutoshi Nakamura
和敏 中村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power MOSFET having a small element area and a high avalanche breakdown strength. SOLUTION: Between the gate electrodes 9 of adjacent unit cells, a trench electrode 15 comprising a trench 16 reaching a p+ type silicon substrate 1 from an n+ type source region 5 while penetrating a p- type body region 4 and a p- type silicon layer 2, and a conductive substance 17 filling the trench 16 is formed. The trench electrode 15 is disposed directly under the end of the gate electrode contiguously thereto. According to the structure, the area can be reduced significantly as compared with a connection structure of the n+ type source region 5 and the p+ type silicon substrate 1 employing a deep diffusion layer. Furthermore, avalanche resistance is enhanced because the n+ type source region 5 is formed smaller.

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MOSFE
T及びその製造法法に関する
The present invention relates to a power MOSFET.
T and its manufacturing method

【0002】[0002]

【従来の技術】パーソナルコンピュータをはじめとする
情報通信機器などの電子機器に組み込まれるDC−DC
コンバータは、機器の小型化、駆動電圧の低電圧化、大
電流化に伴い、高効率、高周波化が求められている。こ
のため、従来のショットキーバリアダイオードで整流す
る方式よりも効率の良い同期整流回路方式のDC−DC
コンバータが、近年注目されている。
2. Description of the Related Art DC-DC incorporated in electronic equipment such as personal computers and other information communication equipment.
Converters are required to have higher efficiency and higher frequency with downsizing of devices, lowering of driving voltage, and increasing of current. For this reason, the DC-DC of the synchronous rectification circuit system is more efficient than the conventional system of rectifying by the Schottky barrier diode.
Converters have received attention in recent years.

【0003】同期整流回路では、パワーMOSFETを
用いて整流を行うが、DC−DCコンバータに使用され
るパワーMOSFETとしては、DC−DCの電力変換
効率を良くするために、オン抵抗が低いことと同時にス
イッチング損失が小さいことが要求されている。
In a synchronous rectifier circuit, rectification is performed using a power MOSFET. However, in order to improve the DC-DC power conversion efficiency, the power MOSFET used in the DC-DC converter must have a low on-resistance. At the same time, a small switching loss is required.

【0004】この種の従来の典型的なパワーMOSFE
Tについて図18を用いて説明する。図18は、従来の
パワーMOSFETのユニットセル部分の構造を示す断
面図である。パワーMOSFET全体としては、チャネ
ル幅を大きくするために、図18に示されたユニットセ
ルの部分が多数繰り返されている。
A conventional typical power MOSFET of this kind is
T will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a sectional view showing a structure of a unit cell portion of a conventional power MOSFET. In the power MOSFET as a whole, many unit cell portions shown in FIG. 18 are repeated in order to increase the channel width.

【0005】即ち、低抵抗のp+型シリコン基板101
の表面には、エピタキシャル成長によって厚さ5μm程
度のp−型シリコン層102が形成され、前記p−型シ
リコン層102には、前記p−型シリコン層102表面
から前記p+型シリコン基板101に達するp+型接続
領域103が選択的に拡散形成されている。
That is, a low-resistance p + type silicon substrate 101
A p− type silicon layer 102 having a thickness of about 5 μm is formed on the surface of the p− type silicon layer 102 by epitaxial growth. The mold connection region 103 is selectively formed by diffusion.

【0006】前記p−型シリコン層102の表面内に
は、p型ボディ領域104がその一側端を前記p+型接
続領域103に接して選択的に拡散形成されている。前
記p+型接続領域103及び前記p型ボディ領域104
の表面に跨って、n+型ソース領域105が選択的に拡
散形成されている。
In the surface of the p- type silicon layer 102, a p-type body region 104 is selectively diffused with one side end thereof in contact with the p + -type connection region 103. The p + type connection region 103 and the p type body region 104
, The n + type source region 105 is selectively formed by diffusion.

【0007】また、前記p−型シリコン層102の表面
には、n型ドリフト領域106が前記p型ボディ領域1
03の他側面に対向して選択的に拡散形成されている。
前記n型ドリフト領域106の表面には、n+型ドレイ
ン領域107が選択的に拡散形成されている。
On the surface of the p − type silicon layer 102, an n type drift region 106 is provided with the p type body region 1.
03 is selectively diffused and formed opposite the other side surface.
On the surface of the n-type drift region 106, an n + -type drain region 107 is selectively formed by diffusion.

【0008】そして、前記n型ドリフト領域106と前
記n+型ソース領域105に挟まれた前記p型ボディ領
域104の表面には、ゲート絶縁膜108を介してゲー
ト電極109が形成されている。前記n+型ドレイン領
域107には、ドレイン電極110がオーミックコンタ
クトされ、前記n+型ソース領域105と前記p+型領
域103との表面に跨って、前記n+型ソース領域10
5及び前記p+型接続領域103を電気的に短絡する短
絡電極112がオーミックコンタクトされている。
On the surface of the p-type body region 104 sandwiched between the n-type drift region 106 and the n + type source region 105, a gate electrode 109 is formed via a gate insulating film 108. A drain electrode 110 is in ohmic contact with the n + type drain region 107, and extends across the surface of the n + type source region 105 and the p + type region 103.
5 and the short-circuit electrode 112 for electrically short-circuiting the p + type connection region 103 are in ohmic contact.

【0009】また、前記p+シリコン型基板101の裏
面には、ソース電極111がオーミックコンタクトされ
ている。こうして、前記n+型ソース領域105は、前
記短絡電極112、前記p+型接続領域103、及び前
記p+型シリコン基板101を通して前記ソース電極1
11に電気的につながっている。
A source electrode 111 is in ohmic contact with the back surface of the p + silicon type substrate 101. Thus, the n + type source region 105 is connected to the source electrode 1 through the short-circuit electrode 112, the p + type connection region 103, and the p + type silicon substrate 101.
11 is electrically connected.

【0010】このような構造とすることにより、寄生容
量や寄生インダクタンスを小さくすることができ、パワ
ーMOSFETを低抵抗で、且つ高周波動作をさせるこ
とができる。
With this structure, the parasitic capacitance and the parasitic inductance can be reduced, and the power MOSFET can be operated at a low resistance and at a high frequency.

【0011】しかし、前記p+型接続領域103は、前
記p+型シリコン基板101に達するように拡散形成す
るため、横方向への拡散も大きくなる。パワーMOSF
ETの定格電圧にもよるが、前記p+型接続領域103
がパワーMOSFET全体の半分近くを占める場合もあ
る。このためにパワーMOSFET全体の面積が大きく
なってしまう。
However, since the p + type connection region 103 is formed by diffusion so as to reach the p + type silicon substrate 101, the diffusion in the lateral direction becomes large. Power MOSF
Although depending on the rated voltage of the ET, the p + type connection region 103
Occupies almost half of the entire power MOSFET in some cases. Therefore, the area of the entire power MOSFET becomes large.

【0012】更に、前記p+型接続領域103と前記ゲ
ート電極109は、マスクずれを考慮して離間形成され
ており、前記n+型ソース領域105の直下に位置する
前記p型ボディ領域104部分が横方向に長い。その結
果、この部分での正孔に対する抵抗が大きいため、アバ
ランシェ耐量が小さい。
Further, the p + type connection region 103 and the gate electrode 109 are formed apart from each other in consideration of a mask shift, and the p type body region 104 located immediately below the n + type source region 105 is horizontally Long in the direction. As a result, since the resistance to holes at this portion is large, the avalanche resistance is small.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来のM
OSFETでは、動作周波数を大きくするためには、素
子面積が大きくなってしまい、コストが大きくなるとい
う問題があった。また、アバランシェ耐量が小さいとい
う問題があった。
As described above, the conventional M
In the OSFET, in order to increase the operating frequency, there is a problem that the element area is increased and the cost is increased. In addition, there is a problem that the avalanche resistance is small.

【0014】本発明は、上記課題に鑑みなされたもの
で、素子面積が小さく、且つアバランシェ耐量が大きい
パワーMOSFET、及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a power MOSFET having a small element area and a large avalanche resistance, and a method for manufacturing the same.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明に係わるパワーMOSFETでは、低抵
抗の第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板表面上
に形成された第1導電型の半導体層と、前記半導体層
に、該表面から前記半導体基板に達する深さに形成され
たトレンチと、前記トレンチ内に設けられた導電性物質
と、前記半導体層表面に選択的に形成され、且つ一側端
が前記導電性物質に接触してなる第1導電型のボディ領
域と、前記ボディ領域表面に選択的に形成され、且つ一
側端が前記導電性物質に接触してなる第2導電型のソー
ス領域と、前記半導体層表面に選択的に形成され、且つ
前記ボディ領域の一部を挟んで対向する第2導電型のド
レイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域に挟
まれた前記ボディ領域の表面にゲート絶縁膜を介して形
成されたゲート電極と、前記ドレイン領域に電気的に接
続されたドレイン電極と、前記半導体基板裏面に電気的
に接続されたソース電極とを具備し、前記トレンチは、
該トレンチの側壁面が前記ゲート電極の一端側壁面と同
一平面をなすように隣接配置されてなることを特徴とし
ている。
In order to achieve the above object, a power MOSFET according to a first aspect of the present invention comprises a semiconductor substrate of a first conductivity type having a low resistance and a first substrate formed on a surface of the semiconductor substrate. A conductive semiconductor layer, a trench formed in the semiconductor layer to a depth reaching the semiconductor substrate from the surface, a conductive material provided in the trench, and selectively formed on the semiconductor layer surface. And a first conductivity type body region having one side end in contact with the conductive material, and a body region selectively formed on the surface of the body region, and one side end in contact with the conductive material. A source region of the second conductivity type, a drain region of the second conductivity type selectively formed on the surface of the semiconductor layer and facing across a part of the body region, and sandwiched between the source region and the drain region; Said body territory A gate electrode formed on a surface of the semiconductor substrate via a gate insulating film, a drain electrode electrically connected to the drain region, and a source electrode electrically connected to a back surface of the semiconductor substrate; Is
It is characterized in that the side wall surface of the trench is arranged adjacent to the one side wall surface of the gate electrode so as to be flush with the one side wall surface.

【0016】また、上記目的を達成するために、第2の
発明に係わるパワーMOSFETでは、低抵抗の第1導
電型の半導体基板と、前記半導体基板表面上に形成され
た第1導電型の半導体層と、前記半導体層に、該表面か
ら前記半導体基板に達する深さに形成されたトレンチ
と、前記トレンチ内に設けられた導電性物質と、前記半
導体層表面に選択的に形成され、且つ一側端が前記導電
性物質に接触してなる第1導電型のボディ領域と、前記
ボディ領域表面に選択的に形成され、且つ一側端が前記
導電性物質に接触してなる第2導電型のソース領域と、
前記半導体層表面に選択的に形成され、且つ前記ボディ
領域の一部を挟んで対向する第2導電型のドレイン領域
と、前記ソース領域と前記ドレイン領域に挟まれた前記
ボディ領域の表面にゲート絶縁膜を介して形成され、且
つ前記トレンチ側の一端側壁面が側壁保護薄膜で覆われ
たゲート電極と、前記ドレイン領域に電気的に接続され
たドレイン電極と、前記半導体基板裏面に電気的に接続
されたソース電極とを具備し、前記トレンチは、該トレ
ンチの側壁面と前記ゲート電極の一端側壁面とが前記側
壁保護薄膜の膜厚分離れて隣接配置されてなることを特
徴とする上記構成によれば、前記トレンチは、拡散によ
るp+型接続領域に比べて幅狭に形成される。したがっ
て、ソース領域と半導体基板とを接続する部分の面積を
小さくできるため、素子全体の面積を小さくすることが
きる。また、前記トレンチをゲート電極の一側端部直下
に隣接して配置しているため、深い拡散領域による構造
に比べてソース領域が小さく、アバランシェ耐量が向上
する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a power MOSFET according to a second aspect of the present invention, wherein a low-resistance semiconductor substrate of the first conductivity type and a semiconductor substrate of the first conductivity type formed on the surface of the semiconductor substrate A layer, a trench formed in the semiconductor layer to a depth reaching the semiconductor substrate from the surface, a conductive material provided in the trench, and a semiconductor layer selectively formed on the surface of the semiconductor layer; A first conductivity type body region having a side end in contact with the conductive material, and a second conductivity type body selectively formed on the surface of the body region and having one side end in contact with the conductive material; The source area of
A second conductivity type drain region selectively formed on the surface of the semiconductor layer and opposed across a part of the body region; and a gate formed on a surface of the body region between the source region and the drain region. A gate electrode formed through an insulating film and having one side wall surface on the trench side covered with a side wall protective thin film; a drain electrode electrically connected to the drain region; A source electrode connected to the trench, wherein the side wall surface of the trench and one side wall surface of the gate electrode are arranged adjacent to each other with a thickness of the side wall protective thin film separated. According to the configuration, the trench is formed narrower than the p + type connection region formed by diffusion. Therefore, the area of the portion connecting the source region and the semiconductor substrate can be reduced, so that the area of the entire device can be reduced. Further, since the trench is disposed immediately below one end of the gate electrode and adjacent to the gate electrode, the source region is smaller and the avalanche withstand capability is improved as compared with the structure formed by the deep diffusion region.

【0017】この第1の発明のパワーMOSFETにお
いて、好ましい実施形態は、以下である。 (1)前記ソース領域直下の前記トレンチ側壁面部分と
前記ボディ領域の一側端部との間に、第1導電型で低抵
抗の不純物層が配置され、前記不純物層を介して前記ボ
ディ領域が前記導電性物質に接触されてなること。 (2)前記ソース領域と前記半導体基板との間の前記ト
レンチ側壁面に、第1導電型で低抵抗の不純物層が配置
され、前記不純物層は、一端部が前記ソース領域底面に
接し、且つ他端部が前記半導体基板に接して設けられて
なること。 (3)前記ボディ領域の下に第1導電型で低抵抗の不純
物層が配置され、前記不純物層は、前記ボディ領域底面
部に重畳して形成され、且つ前記導電性物質に接してな
ること。 (4)前記導電性物質は、金属からなること。特に、タ
ングステンが用いられることが最も好ましい。 (5)また、前記導電性物質は、第1導電型で低抵抗の
半導体であっても良い。
In the power MOSFET of the first invention, preferred embodiments are as follows. (1) An impurity layer of a first conductivity type and a low resistance is disposed between the trench sidewall surface portion immediately below the source region and one end of the body region, and the body region is interposed via the impurity layer. Is brought into contact with the conductive material. (2) An impurity layer of a first conductivity type and a low resistance is disposed on a side wall surface of the trench between the source region and the semiconductor substrate, and one end of the impurity layer is in contact with the bottom surface of the source region; The other end is provided in contact with the semiconductor substrate. (3) An impurity layer of a first conductivity type and a low resistance is disposed under the body region, and the impurity layer is formed so as to overlap a bottom surface of the body region and is in contact with the conductive material. . (4) The conductive material is made of a metal. In particular, it is most preferable to use tungsten. (5) The conductive material may be a semiconductor of a first conductivity type and low resistance.

【0018】更に、上記目的を達成するために、第3の
発明に係わるパワーMOSFETの製造方法では、第1
導電型で低抵抗の半導体基板表面に第1導電型の半導体
層を形成する工程と、前記半導体層表面に最終的にゲー
ト絶縁膜となるゲート絶縁膜及び最終的にゲート電極と
なるゲート電極膜を、順次、積層形成する工程と、前記
ゲート電極膜をパターンニングしてゲート電極膜パター
ンを形成する工程と、前記ゲート電極膜パターンを含む
前記ゲート絶縁膜表面に絶縁膜を形成する工程と、前記
絶縁膜をパターンニングして前記ゲート電極膜パターン
上に開口部を有する絶縁膜パターンを形成する工程と、
前記絶縁膜パターンをマスクにして開口部内の少なくと
も前記ゲート電極膜をエッチング除去し、ゲート電極を
形成する工程と、前記絶縁膜パターンの開口部から第1
導電型不純物及び第2導電型不純物を導入して前記半導
体層表面に、第1導電型のボディ領域と該ボディ領域内
に第2導電型のソース領域とを形成する工程と、前記絶
縁膜パターンをマスクに開口部内の前記半導体層部分を
エッチングして、前記ソース領域及び前記ボディ領域の
一部領域を貫通して前記半導体基板に達するトレンチを
形成する工程と、前記トレンチ内に導電性物質を埋め込
む工程と、前記半導体層表面に、第2導電型のドレイン
領域を形成する工程と、前記ドレイン領域にコンタクト
するドレイン電極を形成する工程と、前記半導体基板の
裏面にソース電極を形成する工程とを具備してなること
を特徴としている。
Further, in order to achieve the above object, in the method for manufacturing a power MOSFET according to the third invention, the first method is provided.
Forming a semiconductor layer of a first conductivity type on the surface of a semiconductor substrate of a conductivity type and low resistance; and a gate insulating film finally serving as a gate insulating film and a gate electrode film finally serving as a gate electrode on the surface of the semiconductor layer Sequentially, forming a layer, patterning the gate electrode film to form a gate electrode film pattern, and forming an insulating film on the surface of the gate insulating film including the gate electrode film pattern, Patterning the insulating film to form an insulating film pattern having an opening on the gate electrode film pattern,
Forming a gate electrode by etching away at least the gate electrode film in the opening using the insulating film pattern as a mask;
Forming a first conductivity type body region and a second conductivity type source region in the body region on the semiconductor layer surface by introducing a conductivity type impurity and a second conductivity type impurity; Etching the semiconductor layer portion in the opening with the mask as a mask to form a trench that reaches the semiconductor substrate through the source region and the partial region of the body region, and deposits a conductive material in the trench. Embedding, forming a second conductivity type drain region on the surface of the semiconductor layer, forming a drain electrode in contact with the drain region, and forming a source electrode on the back surface of the semiconductor substrate; It is characterized by comprising.

【0019】上記構成によれば、前記ソース領域と前記
半導体基板との接続が、拡散領域による場合に比べて、
幅狭に形成できるトレンチによるため、接続部分の面積
を小さくでき、更には素子全体の面積を小さくできる。
また、ゲート電極及び前記トレンチが同一の絶縁膜をマ
スクにして形成され、前記トレンチはその側面をゲート
電極の側面と同一平面をなすように隣接配置される。そ
の結果、n+型ソース領域直下のp型ボディ領域部分の
長さが極めて小さく、アバランシェ耐量を向上できる。
According to the above configuration, the connection between the source region and the semiconductor substrate is made by comparison with the case where the connection is made by the diffusion region.
Since the trench can be formed to be narrow, the area of the connection portion can be reduced, and further, the area of the entire device can be reduced.
Further, the gate electrode and the trench are formed using the same insulating film as a mask, and the trench is arranged adjacent to the side surface of the gate electrode so as to be flush with the side surface of the gate electrode. As a result, the length of the p-type body region immediately below the n + -type source region is extremely small, and the avalanche withstand capability can be improved.

【0020】この第3の発明に係わるパワーMOSFE
Tの製造方法において、好ましい実施実施形態は、以下
である。 (1)前記ソース領域及び前記ボディ領域の形成工程
は、前記絶縁膜パターンの開口部から第1及び第2導電
型不純物を前記半導体層表面に注入する注入工程と、前
記注入工程後、前記不純物を再拡散させる再拡散工程と
からなること。 (2)前記絶縁膜パターンの開口部から第1導電型不純
物及び第2導電型不純物を導入して前記半導体層表面
に、第1導電型のボディ領域と該ボディ領域内に第2導
電型のソース領域とを形成する工程において、前記ボデ
ィ領域下に該ボディ領域の底部に接し、且つ第1導電型
で前記ボディ領域より低抵抗の不純物層を形成する工程
を含むこと。 (3)前記ソース領域、前記ボディ領域及び不純物層を
形成する工程は、前記絶縁膜パターンの開口部からの前
記ボディ領域形成用の第1導電型不純物及び前記ソース
領域形成用の第2導電型不純物を前記半導体層表面に注
入し、前記低抵抗の不純物層形成用の第1導電型不純物
を前記ボディ及び前記ソース領域用不純物より深く注入
する注入工程と、前記注入工程後、前記不純物を再拡散
させる再拡散工程とからなること。
The power MOSFE according to the third invention
In the method of manufacturing T, a preferred embodiment is as follows. (1) The step of forming the source region and the body region includes: an implanting step of implanting first and second conductivity type impurities into the surface of the semiconductor layer through an opening of the insulating film pattern; and And a re-diffusion step of re-diffusion. (2) A first conductivity type impurity and a second conductivity type impurity are introduced from the opening of the insulating film pattern to form a first conductivity type body region on the semiconductor layer surface and a second conductivity type impurity in the body region. The step of forming a source region includes forming an impurity layer under the body region in contact with a bottom of the body region and having a first conductivity type and lower resistance than the body region. (3) The step of forming the source region, the body region, and the impurity layer includes the step of forming the first conductivity type impurity for forming the body region and the second conductivity type for forming the source region from an opening of the insulating film pattern. Implanting an impurity into the surface of the semiconductor layer, implanting the first conductivity type impurity for forming the low-resistance impurity layer deeper than the impurity for the body and the source region; And a re-diffusion step of diffusing.

【0021】更に、また、上記目的を達成するために、
第4の発明に係わるパワーMOSFETの製造方法で
は、第1導電型で低抵抗の半導体基板表面に第1導電型
の半導体層を形成する工程と、前記半導体層表面に最終
的にゲート酸化膜となるゲート絶縁膜及び最終的にゲー
ト電極となるゲート電極膜を、順次、積層形成する工程
と、前記ゲート電極膜をパターンニングしてゲート電極
膜パターンを形成する工程と、前記ゲート電極膜パター
ンを含む前記ゲート絶縁膜表面に絶縁膜を形成する工程
と、前記絶縁膜をパターンニングして前記ゲート電極膜
パターン上に開口部を有する絶縁膜パターンを形成する
工程と、前記絶縁膜パターンをマスクにして開口部内の
少なくとも前記ゲート電極膜をエッチング除去し、ゲー
ト電極を形成する工程と、前記絶縁膜パターンの開口部
から第1導電型不純物及び第2導電型不純物を導入して
前記半導体層表面に、第1導電型のボディ領域と該ボデ
ィ領域内に第2導電型のソース領域とを形成する工程
と、前記絶縁膜パターンをマスクに開口部内の前記半導
体層部分をエッチングして、前記ソース領域及び前記ボ
ディ領域の一部領域を貫通して前記半導体層に達するト
レンチを形成する工程と、前記トレンチの底面部より第
1導電型不純物を前記半導体層に注入して、前記ボディ
領域下に該ボディ領域の底部に接し、且つ第1導電型で
前記ボディ領域より低抵抗の不純物層を形成する工程
と、前記絶縁膜パターンをマスクに前記トレンチ低面下
の前記半導体層をエッチングして、前記不純物層を貫通
して前記半導体基板に達するトレンチを形成する工程
と、前記トレンチ内に導電性物質を埋め込む工程と、前
記半導体層表面に、第2導電型のドレイン領域を形成す
る工程と、前記ドレイン領域にコンタクトするドレイン
電極を形成する工程と、前記半導体基板の裏面にソース
電極を形成する工程とを具備してなることを特徴として
いる。
Further, in order to achieve the above object,
In the method for manufacturing a power MOSFET according to a fourth aspect, a step of forming a semiconductor layer of the first conductivity type on the surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type and low resistance, and finally forming a gate oxide film on the surface of the semiconductor layer Forming a gate insulating film and a gate electrode film that will eventually become a gate electrode, sequentially, forming a gate electrode film pattern by patterning the gate electrode film, and forming the gate electrode film pattern. Forming an insulating film on the surface of the gate insulating film, patterning the insulating film to form an insulating film pattern having an opening on the gate electrode film pattern, and using the insulating film pattern as a mask. Etching at least the gate electrode film in the opening to form a gate electrode; and removing the first conductivity type impurity from the opening in the insulating film pattern. Forming a body region of a first conductivity type and a source region of a second conductivity type in the surface of the semiconductor layer by introducing impurities of a second conductivity type, and using the insulating film pattern as a mask. Etching the semiconductor layer portion in the opening to form a trench penetrating the source region and the partial region of the body region and reaching the semiconductor layer; and forming a first conductivity type impurity from the bottom of the trench. Implanting into the semiconductor layer, forming an impurity layer under the body region in contact with the bottom of the body region and having a first conductivity type and lower resistance than the body region; and using the insulating film pattern as a mask. Etching the semiconductor layer below the lower surface of the trench to form a trench that penetrates the impurity layer and reaches the semiconductor substrate; and burying a conductive material in the trench. Forming a drain region of the second conductivity type on the surface of the semiconductor layer, forming a drain electrode in contact with the drain region, and forming a source electrode on the back surface of the semiconductor substrate. It is characterized by comprising.

【0022】上記構成によれば、前記n+型ソース領域
の直下部分の正孔に対する抵抗及び前記トレンチ内の前
記導電性物質と前記p型ボディ領域の接触抵抗が更に小
さく、アバランシェ耐量が更に向上する。またボディ領
域と導電性物質のコンタクトが取り易くなる。
According to the above structure, the resistance to holes directly under the n + -type source region and the contact resistance between the conductive material in the trench and the p-type body region are further reduced, and the avalanche resistance is further improved. . Further, contact between the body region and the conductive material is facilitated.

【0023】この第4の発明に係わるパワーMOSFE
Tの製造方法おいて、好ましい実施形態は、以下であ
る。 (1)前記絶縁膜パターンをマスクにして開口部内の少
なくとも前記ゲート電極膜をエッチング除去し、ゲート
電極を形成する工程と前記絶縁膜パターンをマスクに開
口部内の前記半導体層部分をエッチングして、前記半導
体層にトレンチを形成する工程との間に、前記開口部内
に露出する前記ゲート電極側壁に側壁保護薄膜を形成す
る工程を具備すること。この構成によれば、導電性物質
によるソースとゲートの短絡の恐れがなく、トレンチ内
への前記導電性物質の埋め込みが容易になる。
The power MOSFE according to the fourth invention
In the method of manufacturing T, a preferred embodiment is as follows. (1) etching and removing at least the gate electrode film in the opening using the insulating film pattern as a mask, and etching the semiconductor layer portion in the opening using the insulating film pattern as a mask; A step of forming a sidewall protective thin film on the side wall of the gate electrode exposed in the opening, between the step of forming a trench in the semiconductor layer. According to this configuration, there is no possibility that the source and the gate are short-circuited by the conductive material, and the conductive material is easily buried in the trench.

【0024】更に、上記第3及び第4の発明に係わるパ
ワーMOSFETの製造方法において、好ましい実施形
態は、以下である。 (1)前記導電性物質は、金属からなること。金属の内
でも、特に、タングステンが最も好ましい。 (2)前記導電性物質は、第1導電型の低抵抗の半導体
であっても良いよい。
Further, in the method for manufacturing a power MOSFET according to the third and fourth aspects, preferred embodiments are as follows. (1) The conductive substance is made of a metal. Among metals, tungsten is most preferable. (2) The conductive material may be a first conductivity type low-resistance semiconductor.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(以下、実施形態と称する)を説明する。
なお、パワーMOSFET全体としては、チャネル幅を
大きくするために、同一構成のユニットセル部分が多数
繰り返されてなるもので、以下の各実施形態では、説明
を簡単にするために、単一のユニットセル部分について
説明する。また、第1導電型をp型、第2導電型をn型
として説明する。 (第1の実施形態)図1は、本発明の第1の実施形態に
係わるnチャネルMOSFETのユニット部分の構造を
模式的に示す断面図である。
Embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.
Note that the entire power MOSFET is formed by repeating a large number of unit cell portions having the same configuration in order to increase the channel width. In each of the following embodiments, a single unit The cell portion will be described. Further, the first conductivity type is described as p-type, and the second conductivity type is described as n-type. (First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view schematically showing a structure of a unit portion of an n-channel MOSFET according to a first embodiment of the present invention.

【0026】本実施形態では、低抵抗の第1導電型の半
導体基板、例えばp+型シリコン基板1の表面には、エ
ピタキシャル成長によって厚さ3μm程度の第1導電型
の半導体層、例えばp−型シリコン層2が形成され、前
記p−型シリコン層2には、前記p−型シリコン層2表
面から前記p+型シリコン基板1に達するトレンチ電極
15が形成されている。前記トレンチ電極15は、前記
p−型シリコン層2表面から前記p+型シリコン基板1
に達する、幅約0.5μmのトレンチ16と前記トレン
チ16内に埋め込まれた導電性物質17とから構成され
ている。
In the present embodiment, a first conductive type semiconductor layer having a thickness of about 3 μm, for example, p-type silicon is formed on the surface of a low-resistance first conductive type semiconductor substrate, for example, a p + type silicon substrate 1 by epitaxial growth. A layer 2 is formed, and a trench electrode 15 extending from the surface of the p− type silicon layer 2 to the p + type silicon substrate 1 is formed in the p− type silicon layer 2. The trench electrode 15 extends from the surface of the p− type silicon layer 2 to the p + type silicon substrate 1.
, And a conductive material 17 embedded in the trench 16 having a width of about 0.5 μm.

【0027】本実施形態では、前記導電性物質17とし
て、金属、例えば、高融点金属のタングステン(W)が
ブランケットCVD法または選択成長法により形成され
なる。タングステンは、CVD法によるトレンチ内への
埋め込み特性が良く、また後工程におけるゲッタリング
等の高温処理の影響を受け難いために最も好ましい。前
記導電性物質としては、金属に限るものではなく、例え
ば、p型不純物を高濃度にドープした多結晶半導体から
形成してもよい。但し、多結晶半導体を用いた場合に
は、n+型ソース領域と短絡をさせるために、表面に部
分的に金属電極を形成する必要がある。
In this embodiment, a metal, for example, tungsten (W), a high melting point metal, is formed as the conductive material 17 by a blanket CVD method or a selective growth method. Tungsten is most preferable because it has a good filling property in the trench by the CVD method and is hardly affected by high-temperature treatment such as gettering in a later step. The conductive material is not limited to metal, and may be formed of, for example, a polycrystalline semiconductor doped with p-type impurities at a high concentration. However, when a polycrystalline semiconductor is used, it is necessary to partially form a metal electrode on the surface to short-circuit with the n + -type source region.

【0028】また、前記p−型シリコン層2の表面内に
は、第1導電型のp型ボディ領域4がその一側端を前記
導電物質17に接して選択的に形成されている。前記p
型ボディ領域4の表面には、第2導電型のn+型ソース
領域5がその一側端を前記導電性物質17に接して選択的
に形成されている。これにより、前記p型ボディ領域4
及び前記n+型ソース領域5は、前記トレンチ16内の
前記導電性物質17に、各々、電気的に接続され、前記
p型ボディ領域4と前記n+型ソース領域5とは、互
に、電気的に短絡されている。
A first conductivity type p type body region 4 is selectively formed in the surface of the p − type silicon layer 2 with one end thereof in contact with the conductive material 17. The p
On the surface of the mold body region 4, an n + -type source region 5 of the second conductivity type is selectively formed with one end thereof in contact with the conductive material 17. Thereby, the p-type body region 4
And the n + -type source region 5 is electrically connected to the conductive material 17 in the trench 16, respectively. The p-type body region 4 and the n + -type source region 5 are electrically connected to each other. Is short-circuited.

【0029】また、前記p−型シリコン層2の表面に
は、第2導電型のn型ドリフト領域6が前記p型ボディ
領域5の他側端に接して選択的に拡散形成されている。
前記n型ドリフト領域6の表面には、第2導電型のドレ
イン領域としてのn+型ドレイン領域7が選択的に拡散
形成されている。
On the surface of the p − type silicon layer 2, an n type drift region 6 of the second conductivity type is selectively formed by diffusion in contact with the other end of the p type body region 5.
On the surface of the n-type drift region 6, an n + -type drain region 7 as a drain region of the second conductivity type is selectively formed by diffusion.

【0030】そして、前記トレンチ16と前記n型ドリ
フト領域6とに挟まれた、前記n+型ソース領域5及び
前記p型ボディ領域4の表面には、ゲート絶縁膜8を介
してゲート電極9が形成されている。
On the surfaces of the n + -type source region 5 and the p-type body region 4 sandwiched between the trench 16 and the n-type drift region 6, a gate electrode 9 is provided via a gate insulating film 8. Is formed.

【0031】本実施形態では、ゲート電極9は、その一
端側面の延長面と前記トレンチ16の側面の延長面とが
同一面をなすように前記トレンチ16に隣接配置され、且
つその他端面は、前記n型ドリフト領域6の表面上まで
延在している。
In the present embodiment, the gate electrode 9 is disposed adjacent to the trench 16 so that the extended surface on one side surface and the extended surface on the side surface of the trench 16 are flush with each other, and the other end surface is It extends to the surface of n-type drift region 6.

【0032】また、前記n+型ドレイン領域7には、ド
レイン電極10がオーミックコンタクトされ、前記p+
シリコン型基板1の裏面には、ソース電極11がオーミ
ックコンタクトされている。こうして、前記n+型ソー
ス領域5は、前記導電性物質17及び前記p+型シリコ
ン基板1を通して前記ソース電極11に電気的に接続さ
れている。
A drain electrode 10 is in ohmic contact with the n + type drain region 7, and the p +
A source electrode 11 is in ohmic contact with the back surface of the silicon type substrate 1. Thus, the n + type source region 5 is electrically connected to the source electrode 11 through the conductive material 17 and the p + type silicon substrate 1.

【0033】上記構成によれば、前記トレンチ電極15
は、従来のp+型接続領域による場合、幅が約10μm
であるのに対し、幅0.5〜1μm程度と極めて幅狭に
形成できるので、従来の場合に比べて、大幅に面積を縮
小することができ、従って、素子全体の面積が、従来で
は、例えば約6mm2に対して、約4mm2と約30%も
小さくすることが可能である。
According to the above configuration, the trench electrode 15
Has a width of about 10 μm in the case of a conventional p + type connection region.
On the other hand, since the width can be formed as extremely narrow as about 0.5 to 1 μm, the area can be significantly reduced as compared with the conventional case. For example, it can be reduced to about 4 mm 2 and about 30% smaller than about 6 mm 2 .

【0034】また、前記トレンチ電極15を前記ゲート
電極9の一端側面まで接近させることにより、前記n+
型ソース領域5を従来よりも小さく形成しているので、
前記n+型ソース領域5直下の前記p型ボディ領域4の
部分も小さくなり、その部分を横方向に流れる正孔に対
する抵抗は極めて小さく、したがって、アバランシェ耐
量が大きくなる。
By making the trench electrode 15 close to one side of the gate electrode 9, the n +
Since the mold source region 5 is formed smaller than before,
The portion of the p-type body region 4 immediately below the n + -type source region 5 is also reduced, and the resistance to holes flowing in the portion in the lateral direction is extremely small, so that the avalanche resistance is increased.

【0035】次に、図2を用いて上記パワーMOSFE
Tの製造方法を説明する。
Next, with reference to FIG.
A method for manufacturing T will be described.

【0036】図2は、パワーMOSFETの製造工程を
示すもので、トレンチ電極9の周辺部分の断面を示した
工程断面図である。
FIG. 2 is a process cross-sectional view showing a cross section of a peripheral portion of the trench electrode 9 showing a manufacturing process of the power MOSFET.

【0037】まず、図2(a)に示すように、p+型シ
リコン基板1の表面に、p−型シリコン層2がエピタキ
シャル成長され、前記p-型シリコン層2表面に、最終
的にゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜200が膜厚約
30nmに形成され、更に多結晶シリコン膜201が膜
厚約0.4μmに、順次、積層形成される。
First, as shown in FIG. 2A, a p− type silicon layer 2 is epitaxially grown on the surface of a p + type silicon substrate 1, and finally a gate insulating film is formed on the surface of the p− type silicon layer 2. Is formed to a thickness of about 30 nm, and a polycrystalline silicon film 201 is successively formed to a thickness of about 0.4 μm.

【0038】次に、前記多結晶シリコン膜201表面の
所定領域に、リソグラフィー技術によりレジストパター
ンを形成した後、このレジストパターンをマスクにして
前記多結晶シリコン膜201をリソグラフィー技術によ
りパターニングして、最終的にゲート電極となる多結晶
シリコン膜パターン202が形成される。次いで、前記
多結晶シリコン膜パターン202をマスクにして、ま
ず、n型ドリフト領域形成用のn型不純物、例えば燐が
イオン注入され、燐注入層6’が形成される。
Next, after a resist pattern is formed on a predetermined region of the surface of the polycrystalline silicon film 201 by lithography, the polycrystalline silicon film 201 is patterned by lithography using the resist pattern as a mask. A polycrystalline silicon film pattern 202 to be a gate electrode is formed. Next, using the polycrystalline silicon film pattern 202 as a mask, first, an n-type impurity for forming an n-type drift region, for example, phosphorus is ion-implanted to form a phosphorus-implanted layer 6 '.

【0039】次いで、図2(b)に示すように、前記多
結晶シリコン膜パターン202を含む前記シリコン酸化
膜200表面に、レジストを塗布した後、リソグラフィ
ー技術によりドレイン領域の形成予定領域に開口部を有
するレジストパターン220が形成される。引続いて、
前記レジストパターン220をマスクにして、n型ドレ
イン領域形成用のn型不純物、例えば砒素がイオン注入
され、砒素注入層7’が形成される。しかる後、前記レ
ジストパターン220は、O2アッシング法により灰化
される。
Next, as shown in FIG. 2B, after a resist is applied to the surface of the silicon oxide film 200 including the polycrystalline silicon film pattern 202, an opening is formed in a region where a drain region is to be formed by lithography. Is formed. Subsequently,
Using the resist pattern 220 as a mask, an n-type impurity for forming an n-type drain region, for example, arsenic is ion-implanted to form an arsenic implanted layer 7 '. Thereafter, the resist pattern 220 is ashed by an O 2 ashing method.

【0040】次に、図2(c)に示すように、反応性イ
オンエッチング(Reactive Ion Etching:以下RIEと
称する )のマスク材となる絶縁膜、例えばシリコン酸
化膜203が、前記多結晶シリコン膜201を含む前記
シリコン酸化膜200表面にCVD法により約1.0μ
mの膜厚に堆積される。続いて、リソグラフィー技術に
よりトレンチ電極が形成される前記シリコン酸化膜20
3の所定部分がエッチングされ、開口部204が、幅約
0.5μmに形成される。
Next, as shown in FIG. 2C, an insulating film serving as a mask material for reactive ion etching (hereinafter referred to as RIE), for example, a silicon oxide film 203 is formed of the polycrystalline silicon film. About 1.0 μm on the surface of the silicon oxide film 200 including
m. Subsequently, the silicon oxide film 20 on which a trench electrode is formed by lithography
3 is etched to form an opening 204 having a width of about 0.5 μm.

【0041】続いて、図3(d)に示すように、前記シ
リコン酸化膜203をマスクにして、Cl2ガスを用い
たRIEにより、前記多結晶シリコン膜パターン202
がドライエッチングされ、ゲート電極7が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 3D, using the silicon oxide film 203 as a mask, the polycrystalline silicon film pattern 202 is formed by RIE using Cl 2 gas.
Is dry-etched to form a gate electrode 7.

【0042】次いで、図3(e)に示すように、前記シ
リコン酸化膜203をマスクにしてイオン注入により前
記開口部204からp型ボディ領域形成用のp型不純
物、例えばボロン及びn+型ソース領域形成用のn型不
純物、例えば砒素が、順次、注入され、注入層4’及び
5’が、各々、形成される。
Next, as shown in FIG. 3E, a p-type impurity for forming a p-type body region, for example, boron and an n + type source region are formed from the opening 204 by ion implantation using the silicon oxide film 203 as a mask. An n-type impurity for forming, for example, arsenic is sequentially implanted to form implanted layers 4 'and 5', respectively.

【0043】引続いて、図3(f)に示すように、約1
000℃で、アニール処理を行なうことにより、各注入
層4’、5’、6’及び7’の不純物が再拡散され、p
型ボディ領域4、n+型ソース領域5、n型ドリフト領
域6及びn+型ドレイン領域7が、各々、形成される。
Subsequently, as shown in FIG.
By performing the annealing process at 000 ° C., the impurities in each of the implanted layers 4 ′, 5 ′, 6 ′ and 7 ′ are re-diffused, and p
A type body region 4, an n + type source region 5, an n type drift region 6, and an n + type drain region 7 are respectively formed.

【0044】引続き、図4(g)に示すように、前記シ
リコン酸化膜203をマスクにしてCHF3とSF6の混
合ガス、またはCF4とH2の混合ガスを用いたRIE
により、前記シリコン酸化膜200がドライエッチング
されてゲート絶縁膜8が形成され、更に、HBr、また
はSF6ガスを用いたRIEにより、前記p−型シリコ
ン層2表面から前記p+型シリコン基板1に向かってド
ライエッチングされ、前記p+型シリコン基板1に達す
るトレンチ(溝)16が、幅約0.5μmに形成され
る。上記前記酸化膜200をRIEエッチングする際、
マスク材である前記シリコン酸化膜203もエッチング
されるので、前記シリコン酸化膜203は、予めその分
厚く形成しておく。
Subsequently, as shown in FIG. 4G, RIE using a mixed gas of CHF 3 and SF 6 or a mixed gas of CF 4 and H 2 using the silicon oxide film 203 as a mask.
The silicon oxide film 200 is dry-etched to form the gate insulating film 8, and further, by RIE using HBr or SF 6 gas, the surface of the p − -type silicon layer 2 is transferred to the p + -type silicon substrate 1. The trench (groove) 16 which is dry etched toward the p + type silicon substrate 1 is formed with a width of about 0.5 μm. When the oxide film 200 is subjected to RIE etching,
Since the silicon oxide film 203, which is a mask material, is also etched, the silicon oxide film 203 is formed to be thicker in advance.

【0045】次に、図4(h)に示すように、導電性物
質17となるタングステン(W)膜が、前記トレンチ1
6内を含む前記シリコン酸化膜203の表面に堆積さ
れ、前記トレンチ16内及び前記シリコン酸化膜203
表面の余分なタングステン膜をCDE法等でエッチバッ
クすることによって前記トレンチ16内部に導電性物質
17が埋め込まれたトレンチ電極15が形成される。前
記導電性物質17は、前記ゲート電極9と電気的に短絡
しないように、前記ゲート電極9の底面以下の高さに埋
め込まれる。ここで、前記タングステン膜を前記トレン
チ16内に堆積する前に、TiN等のバリアメタルを薄
く付着しておくと、タングステンとシリコンとのコンタ
クト性が良好になる。
Next, as shown in FIG. 4H, a tungsten (W) film serving as a conductive material 17 is formed in the trench 1.
6 and deposited on the surface of the silicon oxide film 203 including the inside of the trench 16 and the silicon oxide film 203.
By etching back the excess tungsten film on the surface by CDE or the like, a trench electrode 15 in which a conductive material 17 is embedded in the trench 16 is formed. The conductive material 17 is embedded at a height equal to or lower than the bottom surface of the gate electrode 9 so as not to be electrically short-circuited with the gate electrode 9. Here, if a barrier metal such as TiN is thinly adhered before depositing the tungsten film in the trench 16, the contact property between tungsten and silicon is improved.

【0046】最後に、前記トレンチ16内及び前記シリ
コン酸化膜203の表面に層間絶縁膜が形成され、前記
導電性物質17上部の前記トレンチ16内の空隙部が前
記シリコン酸化膜203で埋め込まれた後、リソグラフ
ィー技術を用いて前記シリコン酸化膜203にコンタク
ト孔が形成され、前記n+型ドレイン領域7にドレイン
電極10がオーミックコンタクトされ、また、前記p+
型シリコン基板1の裏面にソース電極11が形成され
て、図1に示すパワーMOSFETが完成される。
Finally, an interlayer insulating film is formed in the trench 16 and on the surface of the silicon oxide film 203, and a void in the trench 16 above the conductive material 17 is filled with the silicon oxide film 203. Thereafter, a contact hole is formed in the silicon oxide film 203 by using a lithography technique, the drain electrode 10 is brought into ohmic contact with the n + type drain region 7, and the p +
Source electrode 11 is formed on the back surface of mold silicon substrate 1, and the power MOSFET shown in FIG. 1 is completed.

【0047】この製造方法によれば、前記ゲート電極9
及び前記トレンチ16が、同一の前記シリコン酸化膜2
03をマスクにして形成されるため、前記トレンチ電極
15は、その側面を前記ゲート電極9の一側端面に一致
させて形成される。その結果、前記n+型ソース領域5
直下の前記p型ボディ領域4部分の長さを極めて小さく
できる。したがって、この製造方法により作製されたパ
ワーMOSFETにおいては、前記n+型ソース領域5
直下の前記p型ボディ領域4の部分を横方向に流れる正
孔に対する抵抗は極めて小さく、アバランシェ耐量が大
きくなる。(第1の実施形態に係わる製造方法の変形
例)上記第1の実施形態に係わるパワーMOFETは、
別の製造方法によっても作製される。図5乃至図7は、
その別の製造方法を示す工程断面図である。
According to this manufacturing method, the gate electrode 9
And the trench 16 is made of the same silicon oxide film 2.
Since the trench electrode 15 is formed using the mask 03 as a mask, the side surface of the trench electrode 15 is formed so as to coincide with one end surface of the gate electrode 9. As a result, the n + type source region 5
The length of the p-type body region 4 immediately below can be extremely reduced. Therefore, in the power MOSFET manufactured by this manufacturing method, the n + type source region 5
The resistance to holes flowing in the p-type body region 4 immediately below in the lateral direction is extremely small, and the avalanche resistance is increased. (Modification of Manufacturing Method According to First Embodiment) The power MOSFET according to the first embodiment is
It is also produced by another manufacturing method. FIG. 5 to FIG.
It is a process sectional view showing the other manufacturing method.

【0048】まず、図5(a)に示すように、上記第1
の実施形態の場合と同様に、p+型シリコン基板1上の
p-型シリコン層2表面に、最終的にゲート絶縁膜とな
るシリコン酸化膜200及び多結晶シリコン膜201
が、順次、積層形成される。次に、前記多結晶シリコン
膜201表面の所定領域に、リソグラフィー技術により
前記多結晶シリコン膜201をパターニングして、最終
的にゲート電極となる多結晶シリコン膜パターン202
が形成される。次いで、前記多結晶シリコン膜パターン
202をマスクにして、n型不純物としての燐がイオン
注入され、燐注入層6’が形成される。
First, as shown in FIG.
As in the case of the first embodiment, the silicon oxide film 200 and the polycrystalline silicon film 201 which are finally gate insulating films are formed on the surface of the p- type silicon layer 2 on the p + type silicon substrate 1.
Are sequentially laminated. Next, the polycrystalline silicon film 201 is patterned on a predetermined region of the surface of the polycrystalline silicon film 201 by a lithography technique, so that a polycrystalline silicon film pattern 202 which will eventually become a gate electrode is formed.
Is formed. Next, using the polycrystalline silicon film pattern 202 as a mask, phosphorus as an n-type impurity is ion-implanted to form a phosphorus implanted layer 6 '.

【0049】次いで、図5(b)に示すように、上記第
1の実施形態の場合と同様に、前記多結晶シリコン膜パ
ターン202を含む前記シリコン酸化膜200表面に、
ドレイン領域の形成予定領域に開口部を有するレジスト
パターン220が形成され、引続いて、前記レジストパ
ターン220をマスクにして、n型不純物としての砒素
がイオン注入され、砒素注入層7’が形成される。しか
る後、前記レジストパターン220は、O2アッシング
法により灰化される。
Next, as shown in FIG. 5B, the surface of the silicon oxide film 200 including the polycrystalline silicon film pattern 202 is formed as in the case of the first embodiment.
A resist pattern 220 having an opening in a region where a drain region is to be formed is formed. Subsequently, arsenic as an n-type impurity is ion-implanted using the resist pattern 220 as a mask to form an arsenic implanted layer 7 '. You. Thereafter, the resist pattern 220 is ashed by an O 2 ashing method.

【0050】次に、図5(c)に示すように、上記第1
の実施形態の場合と同様に、RIEのマスク材となるシ
リコン酸化膜203が、前記多結晶シリコン膜パターン
202を含む前記シリコン酸化膜200表面にCVD法
により約1.0μmの膜厚に堆積される。続いて、リソ
グラフィー技術によりトレンチ電極が形成される前記シ
リコン酸化膜203の所定部分がエッチングされ、幅約
0.7μmの開口部204が形成される。
Next, as shown in FIG.
As in the case of the first embodiment, a silicon oxide film 203 serving as a mask material for RIE is deposited on the surface of the silicon oxide film 200 including the polycrystalline silicon film pattern 202 to a thickness of about 1.0 μm by a CVD method. You. Subsequently, a predetermined portion of the silicon oxide film 203 where a trench electrode is to be formed is etched by a lithography technique to form an opening 204 having a width of about 0.7 μm.

【0051】続いて、図6(d)に示すように、上記第
1の実施形態の場合と同様に、前記シリコン酸化膜20
3をマスクにして、Cl2ガスを用いたRIEにより、
前記多結晶シリコン膜パターン202がドライエッチン
グされ、ゲート電極9が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 6D, the silicon oxide film 20 is formed in the same manner as in the first embodiment.
RIE using Cl 2 gas with 3 as a mask
The polycrystalline silicon film pattern 202 is dry-etched to form the gate electrode 9.

【0052】次いで、図6(e)に示すように、前記シ
リコン酸化膜203をマスクにしてイオン注入により開
口部204からp型不純物としてのボロン及びn型不純
物としての砒素が、順次、注入され、注入層4’及び
5’が、各々、形成される。
Next, as shown in FIG. 6E, boron as a p-type impurity and arsenic as an n-type impurity are sequentially implanted from the opening 204 by ion implantation using the silicon oxide film 203 as a mask. , Injection layers 4 'and 5', respectively, are formed.

【0053】引続いて、図6(f)に示すように、上記
第1の実施形態の場合と同様に、約1000℃で、アニ
ール処理を行なうことにより、各注入層4’、5’、
6’及び7’の不純物が再拡散され、p型ボディ領域
4、n+型ソース領域5、n型ドリフト領域6及びn+
型ドレイン領域7が、各々、形成される。このアニール
処理と同時に酸化処理を行なうことにより、前記開口部
204内に露出した前記ゲート電極9の側壁に、側壁保
護薄膜、例えば酸化膜205が約0.1μmの膜厚に形
成される。このように前記ゲート電極9の側壁が側壁保
護薄膜205で保護されることにより、後述するタング
ステンのエッチバックが不十分であった場合にも、ソー
スとゲートの短絡を防ぐことができる。
Subsequently, as shown in FIG. 6F, as in the case of the first embodiment, an annealing process is performed at about 1000 ° C., so that each of the implanted layers 4 ′, 5 ′,
The impurities of 6 ′ and 7 ′ are rediffused, and the p-type body region 4, the n + type source region 5, the n-type drift region 6 and the n + type
Mold drain regions 7 are each formed. By performing an oxidation process simultaneously with the annealing process, a sidewall protection thin film, for example, an oxide film 205 having a thickness of about 0.1 μm is formed on the sidewall of the gate electrode 9 exposed in the opening 204. By protecting the side wall of the gate electrode 9 with the side wall protective thin film 205 as described above, a short circuit between the source and the gate can be prevented even if the later described etch back of tungsten is insufficient.

【0054】この側壁保護薄膜205の形成は、前記p
型ボディ領域4及び前記n+型ソース領域5の形成工程
後に、シリコン窒化膜等の絶縁膜を前記開口部204を
含む前記シリコン酸化膜203上に堆積させた後、前記
絶縁膜をエッチバック法によりエッチングして前記ゲー
ト電極9の側壁に側壁保護薄膜を形成してもよい。
The formation of the sidewall protective thin film 205 is performed by
After forming the mold body region 4 and the n + -type source region 5, an insulating film such as a silicon nitride film is deposited on the silicon oxide film 203 including the opening 204, and the insulating film is etched back by an etch-back method. The sidewall protective thin film may be formed on the sidewall of the gate electrode 9 by etching.

【0055】引続き、図7(g)に示すように、前記シ
リコン酸化膜203をマスクにして、CHF3とSF6
混合ガス、またはCF4とH2の混合ガスを用いたRIE
により、前記酸化膜200がドライエッチングされてゲ
ート絶縁膜8が形成され、更に、RIEにより前記p−
型シリコン層2表面から前記p+型シリコン基板1に向
かってドライエッチングされ、前記p+型シリコン基板
1に達するトレンチ(溝)16が幅約0.5μmに形成
される。
Subsequently, as shown in FIG. 7G, RIE using a mixed gas of CHF 3 and SF 6 or a mixed gas of CF 4 and H 2 using the silicon oxide film 203 as a mask.
As a result, the oxide film 200 is dry-etched to form the gate insulating film 8.
Dry etching is performed from the surface of the p-type silicon substrate 1 toward the p + -type silicon substrate 1 to form a trench (groove) 16 reaching the p + -type silicon substrate 1 with a width of about 0.5 μm.

【0056】次に、図7(h)に示すように、導電性物
質17となるタングステン(W)膜が、前記トレンチ1
6内を含む前記シリコン酸化膜203の表面に堆積さ
れ、前記トレンチ16内及び前記シリコン酸化膜203
表面の余分なタングステン膜をCDE法等でエッチバッ
クすることによって前記トレンチ16内部に導電性物質
17が埋め込まれたトレンチ電極15が形成される。前
記導電性物質17は、前記ゲート電極9の側壁が側壁保
護薄膜205で保護されており、前記ソース領域5と前
記ゲート電極9と電気的に短絡する心配がなく、埋め込
み高さに制限がなく、自由である。
Next, as shown in FIG. 7H, a tungsten (W) film serving as a conductive material 17 is formed in the trench 1.
6 and deposited on the surface of the silicon oxide film 203 including the inside of the trench 16 and the silicon oxide film 203.
By etching back the excess tungsten film on the surface by CDE or the like, a trench electrode 15 in which a conductive material 17 is embedded in the trench 16 is formed. In the conductive material 17, the side wall of the gate electrode 9 is protected by the side wall protective thin film 205, and there is no fear that the source region 5 and the gate electrode 9 are electrically short-circuited, and the height of the buried layer is not limited. Is free.

【0057】最後に、前記トレンチ16内及び前記シリ
コン酸化膜203の表面に層間絶縁膜が形成され、前記
導電性物質17上部の前記トレンチ16内の空隙部が前
記シリコン酸化膜203で埋め込まれ後、リソグラフィ
ー技術を用いて前記シリコン酸化膜203にコンタクト
孔が形成され、前記n+型ドレイン領域7にドレイン電
極10がオーミックコンタクトされ、また、前記p+型
シリコン基板1の裏面にソース電極11が形成されて、
パワーMOSFETが完成される。
Finally, an interlayer insulating film is formed in the trench 16 and on the surface of the silicon oxide film 203, and a void in the trench 16 above the conductive material 17 is filled with the silicon oxide film 203. A contact hole is formed in the silicon oxide film 203 by using a lithography technique, a drain electrode 10 is in ohmic contact with the n + -type drain region 7, and a source electrode 11 is formed on the back surface of the p + -type silicon substrate 1. hand,
The power MOSFET is completed.

【0058】この製造方法によれば、上記第1の実施形
態に係わる製造方法の効果とは別に、前記ゲート電極9
の側壁が前記側壁保護薄膜205で保護されていること
により、前記トレンチ16内に埋め込まれた前記導電性
物質17のエッチバック工程においても、エッチバック
が不十分であって、ソースとゲートの短絡を防ぐことが
できるので、前記導電性物質17の埋め込み高さが自由
であるという効果がある。 (第2の実施形態)次に、本発明の第2の実施形態に係
わるnチャンネルMOSFETについて、図8を用いて
説明する。
According to this manufacturing method, apart from the effect of the manufacturing method according to the first embodiment, the gate electrode 9
Is protected by the side wall protective thin film 205, the etch back of the conductive material 17 buried in the trench 16 is insufficient, so that the source and the gate are short-circuited. Therefore, there is an effect that the embedded height of the conductive material 17 is free. (Second Embodiment) Next, an n-channel MOSFET according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0059】図8は、第2の実施形態に係わるMOSF
ETのユニット部分の構造を模式的に示す断面図であ
る。ここで、上記第1の実施形態と同一構成部分には同
一符号を付して詳細な説明を省略する。
FIG. 8 shows a MOSF according to the second embodiment.
It is sectional drawing which shows the structure of the unit part of ET typically. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【0060】本実施形態が上記第1の実施形態と異なる
点は、上記第1の実施形態の前記n+型ソース領域5と
前記p+型シリコン基板1との間の前記トレンチ電極1
5の側面に接して、p+型層20が形成されている点で
ある。即ち、前記n+型ソース領域5と前記p+型シリ
コン基板1との間の前記トレンチ16の側壁面に、前記
p型ボディ領域4より低抵抗のp+型層20が配置され
ている。前記p+型層20は、一端部が前記n+型ソー
ス領域5底面に接し、且つ他端部が前記p+型シリコン
基板1に接して設けられている。即ち、前記p型ボディ
領域4は、低抵抗のp+型層20を介して前記導電性物
質17に接続された構造になっている。
This embodiment differs from the first embodiment in that the trench electrode 1 between the n + -type source region 5 and the p + -type silicon substrate 1 in the first embodiment is different from the first embodiment.
5 in that the p + type layer 20 is formed in contact with the side surface of the p. That is, a p + layer 20 having a lower resistance than the p-type body region 4 is disposed on a side wall surface of the trench 16 between the n + -type source region 5 and the p + -type silicon substrate 1. The p + type layer 20 has one end in contact with the bottom surface of the n + type source region 5 and the other end in contact with the p + type silicon substrate 1. That is, the p-type body region 4 has a structure in which the p-type body region 4 is connected to the conductive material 17 via a low-resistance p + -type layer 20.

【0061】この構成により、上記第1の実施形態に比
べて前記p型ボディ領域5部分の正孔に対する抵抗が更
に小さくなる。また、前記p+型層20により前記トレ
ンチ16内の前記導電性物質17と前記p型ボディ領域
4との接触抵抗も小さくなる。したがって、アバランシ
ェ耐量が更に向上される。
With this configuration, the resistance of the p-type body region 5 to holes is further reduced as compared with the first embodiment. Further, the contact resistance between the conductive material 17 in the trench 16 and the p-type body region 4 is reduced by the p + -type layer 20. Therefore, the avalanche resistance is further improved.

【0062】本実施形態のパワーMOSFETは、以下
のようにして作製される。即ち、基本的には、図2乃至
図4に示した上記第1の実施形態のパワーMOSFET
の製造方法とほぼ同じであり、異なる点は、以下であ
る。
The power MOSFET of this embodiment is manufactured as follows. That is, basically, the power MOSFET of the first embodiment shown in FIGS.
Is substantially the same as that of the method described above, and different points are as follows.

【0063】まず、図4(g)に示すように、前記トレ
ンチ16を形成した後に、斜めイオン注入によって前記
トレンチ16の側面に、p型不純物、例えばボロンが高
濃度に注入され、アニール処理により前記注入不純物を
活性化させることによって、p+型層20が形成され
る。この後、図4(h)の工程が行われる。 (第3の実施形態)次に、本発明の第3の実施形態に係
わるnチャンネルMOSFETについて、図9を用いて
説明する。
First, as shown in FIG. 4G, after the trench 16 is formed, a p-type impurity, for example, boron is implanted at a high concentration into the side surface of the trench 16 by oblique ion implantation. By activating the implanted impurities, the p + type layer 20 is formed. Thereafter, the step of FIG. 4H is performed. Third Embodiment Next, an n-channel MOSFET according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0064】図9は、第3の実施形態に係わるMOSF
ETのユニット部分の構造を模式的に示す断面図であ
る。ここで、上記第1の実施形態と同一構成部分には同
一符号を付して詳細な説明を省略する。
FIG. 9 shows a MOSF according to the third embodiment.
It is sectional drawing which shows the structure of the unit part of ET typically. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【0065】本実施形態が上記第1の実施形態と異なる
点は、前記p型ボディ領域4下にp+型層30が、前記
p型ボディ領域に連続して形成されている点である。即
ち、前記p型ボディ領域4より低抵抗のp+型層30
は、前記p型ボディ領域4底面に重畳して形成され、且
つ前記導電性物質17に接して形成されている。
This embodiment is different from the first embodiment in that ap + -type layer 30 is formed below the p-type body region 4 so as to be continuous with the p-type body region. That is, the p + type layer 30 having a lower resistance than the p type body region 4
Is formed so as to overlap the bottom surface of the p-type body region 4 and is in contact with the conductive material 17.

【0066】この構成により、上記第2の実施形態と同
様に、前記n+型ソース領域5の直下部分の正孔に対す
る抵抗及び前記トレンチ16内の前記導電性物質17と
前記p型ボディ領域4の接触抵抗が更に小さく、アバラ
ンシェ耐量が更に向上する。
According to this configuration, similarly to the second embodiment, the resistance to the hole immediately below the n + -type source region 5 and the resistance of the conductive material 17 and the p-type body region 4 in the trench 16 are obtained. The contact resistance is further reduced, and the avalanche resistance is further improved.

【0067】次に、図10乃至図12を用いて上記パワ
ーMOSFETの製造方法を説明する。
Next, a method of manufacturing the power MOSFET will be described with reference to FIGS.

【0068】図10乃至図12は、パワーMOSFET
の製造工程を示すもので、トレンチ電極9の周辺部分の
断面を示した工程断面図である。
FIGS. 10 to 12 show power MOSFETs.
FIG. 9 is a process cross-sectional view showing a cross section of a peripheral portion of the trench electrode 9, illustrating the manufacturing process of FIG.

【0069】まず、図10(a)乃至図11(d)まで
は、上記第1の実施形態の場合と同じである。即ち、図
10(a)に示すように、p+型シリコン基板1上のp
−型シリコン層2表面に、最終的にゲート酸化膜となる
シリコン酸化膜200及び多結晶シリコン膜201が、
順次、積層形成される。次に、前記多結晶シリコン膜2
01をリソグラフィー技術によりパターニングして、多
結晶シリコン膜パターン202が形成される。しかる
後、前記多結晶シリコン膜パターン202をマスクにし
て、n型不純物としての燐がイオン注入され、燐注入層
6’が形成される。
First, FIGS. 10A to 11D are the same as those in the first embodiment. That is, as shown in FIG.
A silicon oxide film 200 and a polycrystalline silicon film 201 which ultimately become a gate oxide film on the surface of the-type silicon layer 2;
The layers are sequentially formed. Next, the polycrystalline silicon film 2
01 is patterned by lithography to form a polycrystalline silicon film pattern 202. Thereafter, using the polycrystalline silicon film pattern 202 as a mask, phosphorus as an n-type impurity is ion-implanted to form a phosphorus implanted layer 6 '.

【0070】次いで、図10(b)に示すように、前記
多結晶シリコン膜パターン202を含む前記シリコン酸
化膜200表面に、ドレイン領域の形成予定領域に開口
部を有するレジストパターン220が形成され、引続い
て、前記レジストパターン220をマスクにして、n型
不純物としての砒素がイオン注入され、砒素注入層7’
が形成される。しかる後、前記レジストパターン220
は、O2アッシング法により灰化される。
Next, as shown in FIG. 10B, a resist pattern 220 having an opening in a region where a drain region is to be formed is formed on the surface of the silicon oxide film 200 including the polycrystalline silicon film pattern 202. Subsequently, arsenic as an n-type impurity is ion-implanted using the resist pattern 220 as a mask to form an arsenic implanted layer 7 '.
Is formed. Thereafter, the resist pattern 220 is formed.
Is incinerated by the O 2 ashing method.

【0071】次に、図10(c)に示すように、RIE
のマスク材となるシリコン酸化膜203が、前記多結晶
シリコン膜パターン202を含む前記酸化膜200表面
にCVD法により堆積される。続いて、リソグラフィー
技術によりトレンチ電極が形成される前記シリコン酸化
膜203の所定部分がエッチングされ、開口部204が
形成される。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film 203 serving as a mask material is deposited on the surface of the oxide film 200 including the polycrystalline silicon film pattern 202 by a CVD method. Subsequently, a predetermined portion of the silicon oxide film 203 where a trench electrode is to be formed is etched by a lithography technique to form an opening 204.

【0072】続いて、図11(d)に示すように、上記
第1の実施形態の場合と同様に、前記シリコン酸化膜2
03をマスクにして、Cl2ガスを用いたRIEによ
り、前記多結晶シリコン膜パターン202がドライエッ
チングされ、ゲート電極9が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 11D, the silicon oxide film 2 is formed in the same manner as in the first embodiment.
Using the mask 03 as a mask, the polycrystalline silicon film pattern 202 is dry-etched by RIE using Cl 2 gas to form the gate electrode 9.

【0073】次いで、図11(e)に示すように、前記
シリコン酸化膜203をマスクにしてイオン注入により
開口部204からp型ボディ領域形成用のp型不純物、
例えばボロン、n+型ソース領域形成用のn型不純物、
例えば砒素及びp+型層形成用p型不純物、例えばボロ
ンが、順次、注入され、注入層4’、5’及び30’
が、各々、形成される。ここで、前記注入層30’は、
他の前記注入層4’及び5’より深く形成される。
Next, as shown in FIG. 11E, a p-type impurity for forming a p-type body region is formed through the opening 204 by ion implantation using the silicon oxide film 203 as a mask.
For example, boron, an n-type impurity for forming an n + -type source region,
For example, arsenic and a p-type impurity for forming ap + type layer, for example, boron are sequentially implanted, and the implanted layers 4 ', 5' and 30 'are implanted.
Are each formed. Here, the injection layer 30 ′
It is formed deeper than the other injection layers 4 'and 5'.

【0074】本実施形態では、前記注入層4’及び5’
は、夫々、約60K及び約50KVの加速電圧でイオン
注入し、前記注入層30’は、約500KVの高加速電
圧にてイオン注入している。
In this embodiment, the injection layers 4 'and 5'
Are implanted at an acceleration voltage of about 60 K and about 50 KV, respectively, and the implanted layer 30 ′ is implanted at a high acceleration voltage of about 500 KV.

【0075】引続いて、図11(f)に示すように、上
記第1の実施形態の場合と同様に、約1000℃で、ア
ニール処理を行なうことにより、各注入層4’、5’、
6’、7’及び30’の不純物が再拡散され、p型ボデ
ィ領域4、n+型ソース領域5、n型ドリフト領域6、
n+型ドレイン領域7及びp+型層30が、各々、形成
される。
Subsequently, as shown in FIG. 11F, as in the case of the first embodiment, annealing is performed at about 1000.degree.
The impurities of 6 ′, 7 ′ and 30 ′ are rediffused, and the p-type body region 4, the n + type source region 5, the n-type drift region 6,
An n + type drain region 7 and a p + type layer 30 are each formed.

【0076】引続き、図12(g)に示すように、前記
シリコン酸化膜203をマスクにして、CHF3とSF6
の混合ガスを用いたRIEにより、前記シリコン酸化膜
200がドライエッチングされてゲート酸化膜8が形成
され、更に、HBrガスを用いたRIEにより前記p−
型シリコン層2表面から前記p+型シリコン基板1に向
かってドライエッチングされ、前記n+型ソース領域
5、前記p型ボディ領域5及び前記p+型層30の一部
領域を貫通して、前記p+型シリコン基板1に達するト
レンチ(溝)16が形成される。前記シリコン酸化膜2
00をRIEエッチングする際、マスク材である前記シ
リコン酸化膜203もエッチングされるので、前記シリ
コン酸化膜203は、予めその分厚く形成しておく。
Subsequently, as shown in FIG. 12 (g), using the silicon oxide film 203 as a mask, CHF 3 and SF 6 are used.
The silicon oxide film 200 is dry-etched by RIE using a mixed gas of the above to form a gate oxide film 8, and further, the p-type film is formed by RIE using HBr gas.
Dry etching is performed from the surface of the p-type silicon substrate 1 toward the p + -type silicon substrate 1, and penetrates the n + -type source region 5, the p-type body region 5 and a part of the p + -type layer 30, and A trench 16 reaching the silicon substrate 1 is formed. The silicon oxide film 2
Since the silicon oxide film 203 serving as a mask material is also etched when the RIE is performed on the silicon oxide film 00, the silicon oxide film 203 is formed to be thicker in advance.

【0077】次に、図12(h)に示すように、導電性
物質17となるタングステン(W)膜が、前記トレンチ
16内を含む前記シリコン酸化膜203の表面に堆積さ
れ、前記トレンチ203内以外の前記シリコン酸化膜2
03表面の余分なタングステン膜17をCDE法等でエ
ッチバックすることによって前記トレンチ16内部に導
電性物質17が埋め込まれたトレンチ電極15が形成さ
れる。
Next, as shown in FIG. 12H, a tungsten (W) film serving as the conductive material 17 is deposited on the surface of the silicon oxide film 203 including the inside of the trench 16, and Other than the silicon oxide film 2
The excess tungsten film 17 on the surface 03 is etched back by CDE or the like to form a trench electrode 15 in which the conductive material 17 is embedded in the trench 16.

【0078】最後に、前記トレンチ16内及び前記シリ
コン酸化膜203の表面に層間絶縁膜が形成され、前記
導電性物質17上部の前記トレンチ16内の空隙部が前
記シリコン酸化膜203で埋め込まれ後、リソグラフィ
ー技術を用いて前記シリコン酸化膜203にコンタクト
孔が形成され、前記n+型ドレイン領域7にドレイン電
極10がオーミックコンタクトされ、また、前記p+型
シリコン基板1の裏面にソース電極11が形成されて、
図9に示すパワーMOSFETが完成される。(第3の
実施形態に係わる製造方法の変形例)上記第3の実施形
態に係わるパワーMOFETは、別の製造方法によって
も作製される。図13乃至図16は、その別の製造方法
を示す工程断面図である。
Finally, an interlayer insulating film is formed in the trench 16 and on the surface of the silicon oxide film 203, and a void in the trench 16 above the conductive material 17 is filled with the silicon oxide film 203. A contact hole is formed in the silicon oxide film 203 by using a lithography technique, a drain electrode 10 is in ohmic contact with the n + -type drain region 7, and a source electrode 11 is formed on the back surface of the p + -type silicon substrate 1. hand,
The power MOSFET shown in FIG. 9 is completed. (Modification of Manufacturing Method According to Third Embodiment) The power MOSFET according to the third embodiment can be manufactured by another manufacturing method. 13 to 16 are process cross-sectional views showing another manufacturing method.

【0079】図13乃至図16は、パワーMOSFET
の製造工程を示すもので、トレンチ電極9の周辺部分の
断面を示した工程断面図である。
FIGS. 13 to 16 show power MOSFETs.
FIG. 9 is a process cross-sectional view showing a cross section of a peripheral portion of the trench electrode 9, illustrating the manufacturing process of FIG.

【0080】まず、図13(a)乃至図14(f)まで
は、上記第3の実施形態の場合と同じである。即ち、図
13(a)に示すように、p+型シリコン基板1上のp
−型シリコン層2表面に、シリコン酸化膜200及び多
結晶シリコン膜201が、順次、積層形成され、前記多
結晶シリコン膜201をリソグラフィー技術によりパタ
ーニングして、多結晶シリコン膜パターン202が形成
される。しかる後、前記多結晶シリコン膜パターン20
2をマスクにして、イオン注入法によりn型不純物のイ
オン注入層6’が形成される。
First, FIG. 13A to FIG. 14F are the same as those in the third embodiment. That is, as shown in FIG.
A silicon oxide film 200 and a polycrystalline silicon film 201 are sequentially formed on the surface of the negative type silicon layer 2, and the polycrystalline silicon film 201 is patterned by lithography to form a polycrystalline silicon film pattern 202. . Thereafter, the polycrystalline silicon film pattern 20 is formed.
2 is used as a mask to form an ion implantation layer 6 'of an n-type impurity by an ion implantation method.

【0081】次いで、図13(b)に示すように、前記
多結晶シリコン膜パターン202を含む前記シリコン酸
化膜200表面に、ドレイン領域の形成予定領域に開口
部を有するレジストパターン220が形成され、引続い
て、前記レジストパターン220をマスクにして、イオ
ン注入法によりn型不純物の注入層7’が形成される。
しかる後、前記レジストパターン220は、O2アッシ
ング法により灰化される。
Next, as shown in FIG. 13B, a resist pattern 220 having an opening in a region where a drain region is to be formed is formed on the surface of the silicon oxide film 200 including the polycrystalline silicon film pattern 202. Subsequently, using the resist pattern 220 as a mask, an n-type impurity implanted layer 7 'is formed by ion implantation.
Thereafter, the resist pattern 220 is ashed by an O 2 ashing method.

【0082】次に、図13(c)に示すように、RIE
のマスク材となるシリコン酸化膜203が、前記多結晶
シリコン膜パターン202を含む前記シリコン酸化膜2
00表面にCVD法により堆積される。続いて、リソグ
ラフィー技術によりトレンチ電極が形成される前記シリ
コン酸化膜203の所定部分がエッチングされ、開口部
204が形成される。
Next, as shown in FIG.
The silicon oxide film 203 serving as a mask material for the silicon oxide film 2 including the polycrystalline silicon film pattern 202;
00 is deposited on the surface by a CVD method. Subsequently, a predetermined portion of the silicon oxide film 203 where a trench electrode is to be formed is etched by a lithography technique to form an opening 204.

【0083】続いて、図14(d)に示すように、上記
第1の実施形態の場合と同様に、前記シリコン酸化膜2
03をマスクにして、Cl2ガスを用いたRIEによ
り、前記多結晶シリコン膜パターン202がドライエッ
チングされ、ゲート電極9が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 14D, the silicon oxide film 2 is formed in the same manner as in the first embodiment.
Using the mask 03 as a mask, the polycrystalline silicon film pattern 202 is dry-etched by RIE using Cl 2 gas to form the gate electrode 9.

【0084】次いで、図14(e)に示すように、前記
シリコン酸化膜203をマスクにしてイオン注入により
開口部204からp型不純物、例えばボロン及びn型不
純物、例えば砒素が、順次、注入され、注入層4’及び
5’が、各々、形成される。
Next, as shown in FIG. 14E, a p-type impurity such as boron and an n-type impurity such as arsenic are sequentially implanted from the opening 204 by ion implantation using the silicon oxide film 203 as a mask. , Injection layers 4 'and 5', respectively, are formed.

【0085】引続いて、図14(f)に示すように、約
1000℃で、アニール処理を行なうことにより、各注
入層4’、5’、6’及び7’の不純物が再拡散され、
p型ボディ領域4、n+型ソース領域5、n型ドリフト
領域6及びn+型ドレイン領域が、各々、形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 14 (f), by performing an annealing process at about 1000 ° C., the impurities in each of the implanted layers 4 ′, 5 ′, 6 ′ and 7 ′ are re-diffused,
A p-type body region 4, an n + -type source region 5, an n-type drift region 6, and an n + -type drain region are respectively formed.

【0086】引続き、図15(g)に示すように、前記
シリコン酸化膜203をマスクにして、CHF3とSF6
の混合ガスを用いたRIEにより、前記酸化膜200が
ドライエッチングされてゲート絶縁膜8が形成され、更
に、HBrガスを用いたRIEにより前記p−型シリコ
ン層2表面から前記p+型シリコン基板1に向かってド
ライエッチングされ、前記n+型ソース領域5及び前記
p型ボディ領域5の一部領域を貫通して、前記p-型シ
リコン層2に達するトレンチ(溝)16が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 15G, using the silicon oxide film 203 as a mask, CHF 3 and SF 6 are used.
The oxide film 200 is dry-etched by RIE using a mixed gas of the above to form a gate insulating film 8. Further, the RIE using HBr gas is used to remove the surface of the p− type silicon layer 2 from the p− type silicon substrate 1. Then, a trench (groove) 16 which penetrates the n + -type source region 5 and a part of the p-type body region 5 and reaches the p − -type silicon layer 2 is formed.

【0087】次いで、図15(h)に示すように、前記
シリコン酸化膜203をマスクにして、前記トレンチ1
6底面よりp+型層形成用のp型不純物、例えばボロン
が前記p−型シリコン層2にイオン注入された後、約1
000℃で、アニール処理を行なうことにより、注入不
純物が再拡散され、前記p型ボディ領域4下に、p+型
層30が前記p型ボディ領域4の低部に接して形成され
る。
Next, as shown in FIG. 15H, the trench 1 is formed using the silicon oxide film 203 as a mask.
After the p-type impurity for forming a p + type layer, for example, boron is ion-implanted into the p− type silicon layer 2 from the bottom surface of
By performing the annealing process at 000 ° C., the implanted impurities are re-diffused, and a p + -type layer 30 is formed below the p-type body region 4 in contact with the lower portion of the p-type body region 4.

【0088】次いで、図15(i)に示すように、更
に、HBrガスを用いたRIEによりトレンチ16底面
下の前記p−型シリコン層2をエッチングして、前記p
+型層30を貫通し、且つ前記p+型シリコン基板1に
達するトレンチ(溝)16が形成される。
Next, as shown in FIG. 15 (i), the p− type silicon layer 2 under the bottom of the trench 16 is further etched by RIE using HBr gas,
A trench (groove) 16 penetrating through the + type layer 30 and reaching the p + type silicon substrate 1 is formed.

【0089】次いで、図16(j)に示すように、導電
性物質17となるタングステン(W)膜が、前記トレン
チ16内を含む前記シリコン酸化膜203の表面に堆積
され、前記トレンチ16内以外の前記シリコン酸化膜2
03表面の余分なタングステン膜をCDE法等でエッチ
バックすることによって前記トレンチ16内部に導電性
物質17が埋め込まれたトレンチ電極15が形成され
る。
Next, as shown in FIG. 16 (j), a tungsten (W) film serving as the conductive material 17 is deposited on the surface of the silicon oxide film 203 including the inside of the trench 16, and a portion other than the inside of the trench 16 is formed. The silicon oxide film 2
The trench electrode 15 in which the conductive material 17 is buried inside the trench 16 is formed by etching back the excess tungsten film on the surface 03 by the CDE method or the like.

【0090】最後に、前記トレンチ16内及び前記シリ
コン酸化膜203の表面に層間絶縁膜が形成され、前記
導電性物質17上部の前記トレンチ16内の空隙部が前
記シリコン酸化膜203で埋め込まれ後、リソグラフィ
ー技術を用いて前記シリコン酸化膜203にコンタクト
孔が形成され、前記n+型ドレイン領域7にドレイン電
極10がオーミックコンタクトされ、また、前記p+型
シリコン基板1の裏面にソース電極11が形成されて、
図9に示すパワーMOSFETが完成される。 (第4の実施形態)次に、本発明の第4の実施形態に係
わるnチャンネルMOSFETについて、図17を用い
て説明する。
Finally, an interlayer insulating film is formed in the trench 16 and on the surface of the silicon oxide film 203, and a void in the trench 16 above the conductive material 17 is filled with the silicon oxide film 203. A contact hole is formed in the silicon oxide film 203 by using a lithography technique, a drain electrode 10 is in ohmic contact with the n + -type drain region 7, and a source electrode 11 is formed on the back surface of the p + -type silicon substrate 1. hand,
The power MOSFET shown in FIG. 9 is completed. (Fourth Embodiment) Next, an n-channel MOSFET according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0091】図17は、第4の実施形態に係わるMOS
FETのユニット部分の構造を模式的に示す断面図であ
る。ここで、上記第3の実施形態と同一構成部分には同
一符号を付して詳細な説明を省略する。
FIG. 17 shows a MOS transistor according to the fourth embodiment.
It is sectional drawing which shows the structure of the unit part of FET typically. Here, the same components as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【0092】本実施形態が上記第3の実施形態と異なる
点は、p型ボディ領域4の形状が異なっている。このp
型ボディ領域4は前記ゲート電極9よりも先に形成され
たものである。
This embodiment differs from the third embodiment in that the shape of the p-type body region 4 is different. This p
The mold body region 4 is formed before the gate electrode 9.

【0093】この構成により、上記第3の実施形態と同
様に効果の他に、第3の実施形態よりもチャネル長が長
くなるが、その代わりパンチスルーしにくいという効果
を有する。
According to this configuration, in addition to the effect similar to that of the third embodiment, the channel length is longer than that of the third embodiment, but there is an effect that punch-through is difficult.

【0094】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々、変形して実施しても良いことは勿
論である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but may, of course, be carried out in various modifications without departing from the gist of the invention described in the appended claims.

【0095】即ち、上記実施形態では、nチャネルMO
SFETに適用した場合にについて説明したが、pチャ
ネルMOSFETにも適用できる。この場合は、上記実
施形態において、n型とp型を逆にすれば良い。
That is, in the above embodiment, the n-channel MO
Although the case where the present invention is applied to the SFET has been described, the present invention can also be applied to a p-channel MOSFET. In this case, the n-type and p-type may be reversed in the above embodiment.

【0096】また、上記実施形態では、素子の耐圧を高
くするためにドリフト領域を設けたが、高耐圧が必要で
ない場合には、前記ドリフト領域は無くても良い。この
場合には、ドレイン領域の端部がゲート電極の直下に位
置するように形成すれば良い。
In the above embodiment, the drift region is provided in order to increase the breakdown voltage of the element. However, if a high breakdown voltage is not required, the drift region may not be provided. In this case, the drain region may be formed so that the end thereof is located immediately below the gate electrode.

【0097】また、上記実施形態では、ドリフト領域及
びドレイン領域は、トレンチの形成工程前に形成した
が、前記トレンチ形成工程後であっても良く、特に、限
定されない。
In the above embodiment, the drift region and the drain region are formed before the trench forming step, but may be formed after the trench forming step, and there is no particular limitation.

【0098】更に、前記ドリフト領域及び前記ドレイン
領域は、ボディ領域及びソース領域を形成するためのア
ニール処理工程において、不純物注入層の再拡散を行な
うことにより形成したが、前記アニール工程と別のアニ
ール処理工程で形成しても良い。
Further, the drift region and the drain region are formed by performing re-diffusion of the impurity-implanted layer in the annealing process for forming the body region and the source region. It may be formed in a processing step.

【0099】更にまた、上記第1の実施形態におけるゲ
ート側壁保護薄膜を、他の実施形態にも適用しても良
い。
Further, the gate side wall protective thin film in the first embodiment may be applied to other embodiments.

【0100】更にまた、上記第4の実施形態におけるp
型ボディ領域構造を、他の実施形態に適用しても良い。
Further, p in the fourth embodiment described above.
The mold body region structure may be applied to other embodiments.

【0101】[0101]

【発明の効果】以上述べたように本発明のパワーMOS
FETによれば、素子面積の小さいパワーMOSFET
が得られる。また、アバランシェ耐量を改善することが
できる。
As described above, according to the power MOS of the present invention,
According to FET, power MOSFET with small element area
Is obtained. Also, the avalanche withstand capability can be improved.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係るパワーMOSF
ETのユニットセル部分を模式的に示す断面図。
FIG. 1 is a power MOSF according to a first embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows the unit cell part of ET typically.

【図2】本発明の第1の実施形態に係わるパワーMOS
FETの製造方法を示す工程断面図。
FIG. 2 is a power MOS according to the first embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows the manufacturing method of FET.

【図3】本発明の第1の実施形態に係わるパワーMOS
FETの製造方法を示す工程断面図。
FIG. 3 is a power MOS according to the first embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows the manufacturing method of FET.

【図4】本発明の第1の実施形態に係わるパワーMOS
FETの製造方法を示す工程断面図。
FIG. 4 is a power MOS according to the first embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows the manufacturing method of FET.

【図5】本発明の第1の実施形態に係わるパワーMOS
FETの別の製造方法を示す工程断面図。
FIG. 5 is a power MOS according to the first embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows another manufacturing method of FET.

【図6】本発明の第1の実施形態に係わるパワーMOS
FETの別の製造方法を示す工程断面図。
FIG. 6 is a power MOS according to the first embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows another manufacturing method of FET.

【図7】本発明の第1の実施形態に係わるパワーMOS
FETの別の製造方法を示す工程断面図。
FIG. 7 is a power MOS according to the first embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows another manufacturing method of FET.

【図8】本発明の第2の実施形態に係るパワーMOSF
ETのユニットセル部分を模式的に示す断面図。
FIG. 8 shows a power MOSF according to a second embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows the unit cell part of ET typically.

【図9】本発明の第3の実施形態に係るパワーMOSF
ETのユニットセル部分を模式的に示す断面図。
FIG. 9 shows a power MOSF according to a third embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows the unit cell part of ET typically.

【図10】本発明の第3の実施形態に係わるパワーMO
SFETの製造方法を示す工程断面図。
FIG. 10 shows a power MO according to a third embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows the manufacturing method of SFET.

【図11】本発明の第3の実施形態に係わるパワーMO
SFETの製造方法を示す工程断面図。
FIG. 11 shows a power MO according to a third embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows the manufacturing method of SFET.

【図12】本発明の第3の実施形態に係わるパワーMO
SFETの製造方法を示す工程断面図。
FIG. 12 shows a power MO according to a third embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows the manufacturing method of SFET.

【図13】本発明の第3の実施形態に係わるパワーMO
SFETの別の製造方法を示す工程断面図。
FIG. 13 shows a power MO according to a third embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows another manufacturing method of SFET.

【図14】本発明の第3の実施形態に係わるパワーMO
SFETの別の製造方法を示す工程断面図。
FIG. 14 shows a power MO according to a third embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows another manufacturing method of SFET.

【図15】本発明の第3の実施形態に係わるパワーMO
SFETの別の製造方法を示す工程断面図。
FIG. 15 shows a power MO according to a third embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows another manufacturing method of SFET.

【図16】本発明の第3の実施形態に係わるパワーMO
SFETの別の製造方法を示す工程断面図。
FIG. 16 shows a power MO according to a third embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows another manufacturing method of SFET.

【図17】本発明の第4の実施形態に係るパワーMOS
FETのユニットセル部分を模式的に示す断面図。
FIG. 17 shows a power MOS according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a unit cell portion of the FET.

【図18】従来のパワーMOSFETのユニットセル部
分を模式的に示す断面図。
FIG. 18 is a sectional view schematically showing a unit cell portion of a conventional power MOSFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、101…p+型シリコン基板(第1導電型の半導体
基板) 2、102…p−型シリコン層(第1導電型の半導体
層) 4、104…p型ボディ領域(第1導電型のボディ領
域) 5、105…n+型ソース領域(第2導電型のソース領
域) 6、106…n型ドリフト領域(第2導電型のドリフト
領域) 7、107…n+型ドレイン領域(第2導電型のドレイ
ン領域) 4’、5’、6’7’…注入層 8、108…ゲート絶縁膜 9、109…ゲート電極 10、110…ドレイン電極 11、111…ソース電極 15…トレンチ電極 16…トレンチ 17…導電性物質 20、30…p+型層(不純物層) 30’…注入層 103…p+型接続領域 200…シリコン酸化膜 201…多結晶シリコン膜 202…多結晶シリコン膜パターン 203…酸化膜 204…開口部 205…側壁保護薄膜 220…レジストパターン
1, 101... P + type silicon substrate (first conductivity type semiconductor substrate) 2, 102... P− type silicon layer (first conductivity type semiconductor layer) 4, 104... P type body region (first conductivity type body) 5, 105 ... n + type source region (source region of second conductivity type) 6, 106 ... n type drift region (drift region of second conductivity type) 7, 107 ... n + type drain region (second conductivity type) 4 ′, 5 ′, 6′7 ′, injection layer 8, 108, gate insulating film 9, 109, gate electrode 10, 110, drain electrode 11, 111, source electrode 15, trench electrode 16, trench 17, etc. Conductive substance 20, 30 ... p + type layer (impurity layer) 30 '... injection layer 103 ... p + type connection region 200 ... silicon oxide film 201 ... polycrystalline silicon film 202 ... polycrystalline silicon film pattern 203 ... oxide film 204: Opening 205: Sidewall protective thin film 220: Resist pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F040 DA20 DC01 EB01 EC07 EF13 EF18 EH01 EH02 EH07 FA05 FC05 FC10 FC13 FC21  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F040 DA20 DC01 EB01 EC07 EF13 EF18 EH01 EH02 EH07 FA05 FC05 FC10 FC13 FC21

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】低抵抗の第1導電型の半導体基板と、 前記半導体基板表面上に形成された第1導電型の半導体
層と、 前記半導体層に、該表面から前記半導体基板に達する深
さに形成されたトレンチと、 前記トレンチ内に設けられた導電性物質と、 前記半導体層表面に選択的に形成され、且つ一側端が前
記導電性物質に接触してなる第1導電型のボディ領域
と、 前記ボディ領域表面に選択的に形成され、且つ一側端が
前記導電性物質に接触してなる第2導電型のソース領域
と、 前記半導体層表面に選択的に形成され、且つ前記ボディ
領域の一部を挟んで対向する第2導電型のドレイン領域
と、前記ソース領域と前記ドレイン領域に挟まれた前記
ボディ領域の表面にゲート絶縁膜を介して形成されたゲ
ート電極と、 前記ドレイン領域に電気的に接続されたドレイン電極
と、 前記半導体基板裏面に電気的に接続されたソース電極と
を具備し、前記トレンチは、該トレンチの側壁面が前記
ゲート電極の一端側壁面と同一平面をなすように隣接配
置されてなることを特徴とするパワーMOSFET。
A first conductive type semiconductor substrate having a low resistance; a first conductive type semiconductor layer formed on a surface of the semiconductor substrate; and a depth reaching the semiconductor substrate from the surface of the semiconductor layer. A conductive material provided in the trench; a first conductivity type body selectively formed on the surface of the semiconductor layer and having one side end in contact with the conductive material; A source region of a second conductivity type selectively formed on the surface of the body region and having one side end in contact with the conductive material; and a source region of the second conductivity type selectively formed on the surface of the semiconductor layer; A second conductivity type drain region opposed to a part of the body region, a gate electrode formed on a surface of the body region sandwiched between the source region and the drain region via a gate insulating film, Electrically to the drain region A drain electrode connected to the semiconductor substrate, and a source electrode electrically connected to the back surface of the semiconductor substrate. A power MOSFET, which is arranged.
【請求項2】低抵抗の第1導電型の半導体基板と、 前記半導体基板表面上に形成された第1導電型の半導体
層と、 前記半導体層に、該表面から前記半導体基板に達する深
さに形成されたトレンチと、 前記トレンチ内に設けられた導電性物質と、 前記半導体層表面に選択的に形成され、且つ一側端が前
記導電性物質に接触してなる第1導電型のボディ領域
と、 前記ボディ領域表面に選択的に形成され、且つ一側端が
前記導電性物質に接触してなる第2導電型のソース領域
と、 前記半導体層表面に選択的に形成され、且つ前記ボディ
領域の一部を挟んで対向する第2導電型のドレイン領域
と、前記ソース領域と前記ドレイン領域に挟まれた前記
ボディ領域の表面にゲート絶縁膜を介して形成され、且
つ前記トレンチ側の一端側壁面が側壁保護薄膜で覆われ
たゲート電極と、 前記ドレイン領域に電気的に接続されたドレイン電極
と、 前記半導体基板裏面に電気的に接続されたソース電極と
を具備し、前記トレンチは、該トレンチの側壁面と前記
ゲート電極の一端側壁面とが前記側壁保護薄膜の膜厚分
離れて隣接配置されてなることを特徴とするパワーMO
SFET。
2. A semiconductor substrate of a first conductivity type having a low resistance, a semiconductor layer of a first conductivity type formed on a surface of the semiconductor substrate, and a depth reaching the semiconductor substrate from the surface of the semiconductor layer. A conductive material provided in the trench; a first conductivity type body selectively formed on the surface of the semiconductor layer and having one side end in contact with the conductive material; A source region of a second conductivity type selectively formed on the surface of the body region and having one side end in contact with the conductive material; and a source region of the second conductivity type selectively formed on the surface of the semiconductor layer; A drain region of the second conductivity type opposed to a part of the body region, and a gate insulating film formed on a surface of the body region sandwiched between the source region and the drain region; One side wall is side wall protected A gate electrode covered with a film, a drain electrode electrically connected to the drain region, and a source electrode electrically connected to the back surface of the semiconductor substrate, wherein the trench has a side wall surface of the trench. And a side wall surface of one end of the gate electrode is disposed adjacent to the side wall protective thin film with a separation of the film thickness.
SFET.
【請求項3】前記ソース領域直下の前記トレンチ側壁面
部分と前記ボディ領域の一側端部との間に、第1導電型
で低抵抗の不純物層が配置され、前記不純物層を介して
前記ボディ領域が前記導電性物質に接触されてなること
を特徴とする請求項1、又は2に記載のパワーMOSF
ET。
3. An impurity layer of a first conductivity type and a low resistance is disposed between the trench side wall surface portion immediately below the source region and one end of the body region, and the impurity layer is disposed via the impurity layer. 3. The power MOSF according to claim 1, wherein a body region is in contact with said conductive material.
ET.
【請求項4】前記ソース領域と前記半導体基板との間の
前記トレンチ側壁面に、第1導電型で低抵抗の不純物層
が配置され、前記不純物層は、一端部が前記ソース領域
底面に接し、且つ他端部が前記半導体基板に接して設け
られてなることを特徴とする請求項1、又は2に記載の
パワーMOSFET。
4. An impurity layer having a first conductivity type and a low resistance is disposed on a side wall surface of the trench between the source region and the semiconductor substrate, and one end of the impurity layer is in contact with a bottom surface of the source region. 3. The power MOSFET according to claim 1, wherein the other end is provided in contact with the semiconductor substrate.
【請求項5】前記ボディ領域の下に第1導電型で低抵抗
の不純物層が配置され、前記不純物層は、前記ボディ領
域底面部に重畳して形成され、且つ前記導電性物質に接
してなることを特徴とする請求項1、又2に記載のパワ
ーMOSFET。
5. An impurity layer of a first conductivity type and a low resistance is disposed under the body region, the impurity layer is formed so as to overlap a bottom surface of the body region, and is in contact with the conductive material. The power MOSFET according to claim 1, wherein
【請求項6】前記導電性物質は、金属からなることを特
徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のパワーM
OSFET。
6. The power supply according to claim 1, wherein the conductive material is made of a metal.
OSFET.
【請求項7】前記金属は、タングステンであることを特
徴とする請求項6に記載のパワーMOSFET。
7. The power MOSFET according to claim 6, wherein the metal is tungsten.
【請求項8】前記導電性物質は、第1導電型の低抵抗の
半導体からなることを特徴とする請求項1乃至5のいず
れか1項に記載のパワーMOSFET。
8. The power MOSFET according to claim 1, wherein the conductive material is made of a low-resistance semiconductor of a first conductivity type.
【請求項9】第1導電型で低抵抗の半導体基板表面に第
1導電型の半導体層を形成する工程と、 前記半導体層表面に最終的にゲート絶縁膜となるゲート
絶縁膜及び最終的にゲート電極となるゲート電極膜を、
順次、積層形成する工程と、 前記ゲート電極膜をパターンニングしてゲート電極膜パ
ターンを形成する工程と、 前記ゲート電極膜パターンを含む前記ゲート絶縁膜表面
に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜をパターンニングして前記ゲート電極膜パタ
ーン上に開口部を有する絶縁膜パターンを形成する工程
と、 前記絶縁膜パターンをマスクにして開口部内の少なくと
も前記ゲート電極膜をエッチング除去し、ゲート電極を
形成する工程と、 前記絶縁膜パターンの開口部から第1導電型不純物及び
第2導電型不純物を導入して前記半導体層表面に、第1
導電型のボディ領域と該ボディ領域内に第2導電型のソ
ース領域とを形成する工程と、 前記絶縁膜パターンをマスクに開口部内の前記半導体層
部分をエッチングして、前記ソース領域及び前記ボディ
領域の一部領域を貫通して前記半導体基板に達するトレ
ンチを形成する工程と、前記トレンチ内に導電性物質を
埋め込む工程と、 前記半導体層表面に、第2導電型のドレイン領域を形成
する工程と、 前記ドレイン領域にコンタクトするドレイン電極を形成
する工程と、 前記半導体基板の裏面にソース電極を形成する工程とを
具備してなることを特徴とするパワーMOSFETの製
造方法。
9. A step of forming a semiconductor layer of a first conductivity type on a surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type and a low resistance; a gate insulating film finally serving as a gate insulating film on the surface of the semiconductor layer; The gate electrode film to be the gate electrode is
Sequentially forming a stack, patterning the gate electrode film to form a gate electrode film pattern, forming an insulating film on the gate insulating film surface including the gate electrode film pattern, Patterning a film to form an insulating film pattern having an opening on the gate electrode film pattern, and etching away at least the gate electrode film in the opening using the insulating film pattern as a mask to form a gate electrode. Forming a first conductive type impurity and a second conductive type impurity through an opening of the insulating film pattern to form a first conductive type impurity and a second conductive type impurity on the surface of the semiconductor layer;
Forming a conductive type body region and a second conductive type source region in the body region; etching the semiconductor layer portion in an opening using the insulating film pattern as a mask to form the source region and the body; Forming a trench reaching the semiconductor substrate through a partial region of the region, embedding a conductive material in the trench, and forming a second conductivity type drain region on the semiconductor layer surface Forming a drain electrode in contact with the drain region; and forming a source electrode on the back surface of the semiconductor substrate.
【請求項10】前記ソース領域及び前記ボディ領域を形
成する工程は、前記絶縁膜パターンの開口部から第1及
び第2導電型不純物を前記半導体層表面に注入する注入
工程と、前記注入工程後、前記不純物を再拡散させる再
拡散工程とからなることを特徴とする請求項9に記載の
パワーMOSFETの製造方法。
10. The step of forming the source region and the body region includes an implantation step of implanting first and second conductivity-type impurities into the surface of the semiconductor layer from an opening of the insulating film pattern, and a step after the implantation step. 10. The method for manufacturing a power MOSFET according to claim 9, comprising a re-diffusion step of re-diffusing the impurity.
【請求項11】前記絶縁膜パターンの開口部から第1導
電型不純物及び第2導電型不純物を導入して前記半導体
層表面に、第1導電型のボディ領域と該ボディ領域内に
第2導電型のソース領域とを形成する工程において、前
記ボディ領域下に該ボディ領域の底部に接し、且つ第1
導電型で前記ボディ領域より低抵抗の不純物層を形成す
る工程を含むことを特徴とする請求項9に記載のパワー
MOSFETの製造方法。
11. A first conductivity type body region and a second conductivity type impurity in the body region by introducing a first conductivity type impurity and a second conductivity type impurity from an opening of the insulating film pattern. Forming a source region of a mold, contacting a bottom of the body region below the body region,
The method for manufacturing a power MOSFET according to claim 9, further comprising a step of forming an impurity layer of a conductivity type and lower in resistance than the body region.
【請求項12】前記ソース領域、前記ボディ領域及び前
記不純物層を形成する工程は、前記絶縁膜パターンの開
口部からの前記ボディ領域形成用の第1導電型不純物及
び前記ソース領域形成用の第2導電型不純物を前記半導
体層表面に注入し、前記低抵抗の不純物層形成用の第1
導電型不純物を前記ボディ及び前記ソース領域用不純物
より深く注入する注入工程と、前記注入工程後、前記不
純物を再拡散させる再拡散工程とからなることを特徴と
する請求項11に記載のパワーMOSFETの製造方
法。
12. The step of forming the source region, the body region, and the impurity layer, wherein the step of forming the first conductivity type impurity for forming the body region from the opening of the insulating film pattern and the step of forming the impurity for forming the source region are performed. A two-conductivity-type impurity is implanted into the surface of the semiconductor layer, and a first impurity for forming the low-resistance impurity layer is formed.
12. The power MOSFET according to claim 11, comprising: an implantation step of implanting a conductivity-type impurity deeper than the body and source region impurities; and a re-diffusion step of re-diffusing the impurity after the implantation step. Manufacturing method.
【請求項13】第1導電型で低抵抗の半導体基板表面に
第1導電型の半導体層を形成する工程と、 前記半導体層表面に最終的にゲート絶縁膜となるゲート
絶縁膜及び最終的にゲート電極となるゲート電極膜を、
順次、積層形成する工程と、 前記ゲート電極膜をパターンニングしてゲート電極膜パ
ターンを形成する工程と、 前記ゲート電極膜パターンを含む前記ゲート絶縁膜表面
に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜をパターンニングして前記ゲート電極膜パタ
ーン上に開口部を有する絶縁膜パターンを形成する工程
と、 前記絶縁膜パターンをマスクにして開口部内の少なくと
も前記ゲート電極膜をエッチング除去し、ゲート電極を
形成する工程と、 前記絶縁膜パターンの開口部から第1導電型不純物及び
第2導電型不純物を導入して前記半導体層表面に、第1
導電型のボディ領域と該ボディ領域内に第2導電型のソ
ース領域とを形成する工程と、 前記絶縁膜パターンをマスクに開口部内の前記半導体層
部分をエッチングして、前記ソース領域及び前記ボディ
領域の一部領域を貫通して前記半導体層に達するトレン
チを形成する工程と、 前記トレンチの底面部より第1導電型不純物を前記半導
体層に注入して、前記ボディ領域下に該ボディ領域の底
部に接し、且つ第1導電型で前記ボディ領域より低抵抗
の不純物層を形成する工程と、 前記絶縁膜パターンをマスクに前記トレンチ低面下の前
記半導体層をエッチングして、前記不純物層を貫通して
前記半導体基板に達するトレンチを形成する工程と、 前記トレンチ内に導電性物質を埋め込む工程と、 前記半導体層表面に、第2導電型のドレイン領域を形成
する工程と、 前記ドレイン領域にコンタクトするドレイン電極を形成
する工程と、 前記半導体基板の裏面にソース電極を形成する工程とを
具備してなることを特徴とするパワーMOSFETの製
造方法。
13. A step of forming a semiconductor layer of a first conductivity type on a surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type and a low resistance; a gate insulating film which finally becomes a gate insulating film on the surface of the semiconductor layer; The gate electrode film to be the gate electrode is
Sequentially forming a stack, patterning the gate electrode film to form a gate electrode film pattern, forming an insulating film on the gate insulating film surface including the gate electrode film pattern, Patterning a film to form an insulating film pattern having an opening on the gate electrode film pattern, and etching away at least the gate electrode film in the opening using the insulating film pattern as a mask to form a gate electrode. Forming a first conductive type impurity and a second conductive type impurity through an opening of the insulating film pattern to form a first conductive type impurity and a second conductive type impurity on the surface of the semiconductor layer;
Forming a conductive type body region and a second conductive type source region in the body region; etching the semiconductor layer portion in an opening using the insulating film pattern as a mask to form the source region and the body; Forming a trench reaching the semiconductor layer through a partial region of the region; implanting a first conductivity type impurity into the semiconductor layer from a bottom portion of the trench to form a trench of the body region below the body region; Forming an impurity layer in contact with the bottom and having a first conductivity type and lower resistance than the body region; and etching the semiconductor layer below the lower surface of the trench using the insulating film pattern as a mask, thereby forming the impurity layer. Forming a trench that penetrates to reach the semiconductor substrate; burying a conductive material in the trench; and forming a second conductivity type drain region on the semiconductor layer surface. Forming, the forming a drain electrode to contact the drain regions, the method for manufacturing power MOSFET characterized by comprising by and forming a source electrode on the rear surface of the semiconductor substrate.
【請求項14】前記絶縁膜パターンをマスクにして開口
部内の少なくとも前記ゲート電極膜をエッチング除去
し、ゲート電極を形成する工程と前記絶縁膜パターンを
マスクに開口部内の前記半導体層部分をエッチングし
て、前記半導体層にトレンチを形成する工程との間に、
前記開口部内に露出する前記ゲート電極側壁に側壁保護
薄膜を形成する工程を具備することを特徴とする請求項
9乃至13のいずれか1項に記載のパワーMOSFET
の製造方法。
14. A step of etching and removing at least the gate electrode film in the opening by using the insulating film pattern as a mask, and etching the semiconductor layer portion in the opening by using the insulating film pattern as a mask. Between the step of forming a trench in the semiconductor layer,
14. The power MOSFET according to claim 9, further comprising a step of forming a side wall protective thin film on the side wall of the gate electrode exposed in the opening.
Manufacturing method.
【請求項15】前記導電性物質は、金属からなることを
特徴とする請求項9乃至14いずれか1項に記載のパワ
ーMOSFETの製造方法。
15. The method for manufacturing a power MOSFET according to claim 9, wherein the conductive material is made of a metal.
【請求項16】前記金属は、タングステンであることを
特徴とする請求項15に記載のパワーMOSFETの製
造方法。
16. The method according to claim 15, wherein the metal is tungsten.
【請求項17】前記導電性物質は、第1導電型の低抵抗
の半導体からなることを特徴とする請求項9乃至13の
いずれか1項に記載のパワーMOSFET。
17. The power MOSFET according to claim 9, wherein said conductive material is made of a low-resistance semiconductor of a first conductivity type.
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