JP2003124233A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2003124233A
JP2003124233A JP2002226991A JP2002226991A JP2003124233A JP 2003124233 A JP2003124233 A JP 2003124233A JP 2002226991 A JP2002226991 A JP 2002226991A JP 2002226991 A JP2002226991 A JP 2002226991A JP 2003124233 A JP2003124233 A JP 2003124233A
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type semiconductor
groove
film
oxide film
thermal oxide
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Application number
JP2002226991A
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Japanese (ja)
Inventor
Sumuto Numazawa
澄人 沼沢
Yoshito Nakazawa
芳人 中沢
Masayoshi Kobayashi
正義 小林
Satoshi Kudo
聡 工藤
Yasuo Imai
保雄 今井
Sakae Kubo
栄 久保
Taku Shigematsu
卓 重松
Akihiro Onishi
紹弘 大西
Kouzou Uesawa
浩三 植澤
Kentaro Oishi
健太郎 大石
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that reliability in a semiconductor device having a MISFET of a trench gate structure is lowered. SOLUTION: In a method for manufacturing a semiconductor device having a MISFET of a trench gate structure, a groove 4 is formed of a main plane of a first conductive type semiconductor layer 1B as a drain area to the depth direction thereof, and a gate insulating film 5 composed of a thermal oxide film 5A and a deposited film 5B on the internal plane of the groove 4 is formed, and a gate electrode 6A is formed in the groove 4. Thereafter, impurities are introduced into the first conductive type semiconductor layer 1B to form a second conductive type semiconductor area 8 as a channel forming area, and impurities are introduced into the second conductive type semiconductor area 8 to form a first conductive type semiconductor area 9 as a source area.

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、半導体装置に関
し、特に、トレンチゲート構造のトランジスタ素子を有
する半導体装置に適用して有効な技術に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor device having a transistor element having a trench gate structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】電力増幅回路、電源回路等のスイッチン
グ素子としてパワートランジスタ(半導体装置)が使用
されている。この種のパワートランジスタは、複数個の
トランジスタ素子の夫々を電気的に並列に接続した構成
になっている。トランジスタ素子は、例えばトレンチゲ
ート構造のMISFET(etal nsulator emicon
ductor ield ffect ransistor)で構成されてい
る。以下、トレンチゲート構造のMISFETを有する
パワートランジスタの製造方法について説明する。
2. Description of the Related Art A power transistor (semiconductor device) is used as a switching element of a power amplification circuit, a power supply circuit and the like. This type of power transistor has a structure in which a plurality of transistor elements are electrically connected in parallel. Transistor element, for example, MISFET of trench gate structure (M etal I nsulator S emicon
It is composed of a ductor F ield E ffect T ransistor) . Hereinafter, a method for manufacturing a power transistor having a trench gate structure MISFET will be described.

【0003】まず、単結晶珪素からなるn型半導体基
板の主面上にエピタキシャル成長法でn型半導体層を
形成する。このn型半導体基板及びn型半導体層は
ドレイン領域として使用される。次に、前記n型半導
体層の主面の全面にp型不純物をイオン打込み法で導入
し、チャネル形成領域として使用されるp型半導体領域
を形成する。次に、前記p型半導体領域の主面にイオン
打込み法でn型不純物を選択的に導入し、ソース領域で
あるn型半導体領域を形成する。
First, an n type semiconductor layer is formed on the main surface of an n + type semiconductor substrate made of single crystal silicon by an epitaxial growth method. The n + type semiconductor substrate and the n type semiconductor layer are used as a drain region. Next, p-type impurities are introduced into the entire main surface of the n -type semiconductor layer by ion implantation to form a p-type semiconductor region used as a channel formation region. Next, an n-type impurity is selectively introduced into the main surface of the p-type semiconductor region by an ion implantation method to form an n + type semiconductor region as a source region.

【0004】次に、前記n型半導体層の主面上に例え
ば酸化珪素膜を形成した後、前記酸化珪素膜にパターン
ニングを施し、前記n型半導体層の溝形成領域上に開
口部を有するマスクを形成する。次に、前記マスクをエ
ッチングマスクとして使用し、前記n型半導体層の主
面からその深さ方向に向って溝を形成する。溝の形成
は、異方性ドライエッチング法で行う。
Next, after forming, for example, a silicon oxide film on the main surface of the n type semiconductor layer, the silicon oxide film is patterned to form an opening on the groove forming region of the n type semiconductor layer. Forming a mask having Next, using the mask as an etching mask, a groove is formed in the depth direction from the main surface of the n type semiconductor layer. The groove is formed by an anisotropic dry etching method.

【0005】次に、ウエットエッチング処理を施し、前
記マスクを前記溝の上縁部(溝の側面とn型半導体層
の主面とが交わる部分)から後退させる。次に、等方性
ドライエッチング処理を施し、前記溝の上縁部及び底面
縁部(溝の側面とその底面とが交わる部分)をなだらか
な形状にする。次に、前記マスクを除去する。
Then, a wet etching process is performed to retract the mask from the upper edge portion of the groove (the portion where the side surface of the groove intersects with the main surface of the n -- type semiconductor layer). Next, an isotropic dry etching process is performed to make the upper edge portion and the bottom edge portion (the portion where the side surface of the groove and the bottom surface thereof intersect) of the groove gentle. Next, the mask is removed.

【0006】次に、熱酸化処理を施し、前記溝の内面に
犠牲熱酸化膜を形成した後、前記犠牲熱酸化膜を除去す
る。この犠牲熱酸化膜の形成及び除去は、溝を形成する
時に生じた欠陥、歪み、汚染等を除去する目的で行なわ
れる。
Next, a thermal oxidation process is performed to form a sacrificial thermal oxide film on the inner surface of the groove, and then the sacrificial thermal oxide film is removed. The formation and removal of this sacrificial thermal oxide film is carried out for the purpose of removing defects, distortions, contamination, etc., which have occurred when forming the groove.

【0007】次に、熱酸化処理を施し、前記溝の内面に
熱酸化膜からなるゲート絶縁膜を形成する。次に、前記
溝内を含むn型半導体層の主面上の全面に多結晶珪素
膜を化学気相成長(Chemical Vapor Deposition)法
で形成する。この多結晶珪素膜には抵抗値を低減する不
純物がその堆積中又は堆積後に導入される。
Next, a thermal oxidation process is performed to form a gate insulating film made of a thermal oxide film on the inner surface of the groove. Next, a polycrystalline silicon film is formed on the entire main surface of the n type semiconductor layer including the inside of the groove by a chemical vapor deposition method. Impurities that reduce the resistance value are introduced into the polycrystalline silicon film during or after the deposition.

【0008】次に、エッチバック処理を施し、前記多結
晶珪素膜の表面を平坦化する。次に、前記多結晶珪素膜
にエッチング処理を選択的に施し、前記溝内にゲート電
極を形成すると共に、前記n型半導体層の主面の周辺
領域上に前記ゲート電極と一体化されたゲート引出用電
極を形成する。この工程により、n型半導体層の溝内
にゲート絶縁膜を介在してゲート電極を形成したトレン
チゲート構造のMISFETが形成される。
Next, an etch back process is performed to flatten the surface of the polycrystalline silicon film. Next, the polycrystalline silicon film is selectively subjected to an etching treatment to form a gate electrode in the groove, and is integrated with the gate electrode on the peripheral region of the main surface of the n type semiconductor layer. An electrode for leading out the gate is formed. By this step, a MISFET having a trench gate structure in which a gate electrode is formed with a gate insulating film interposed in the groove of the n type semiconductor layer is formed.

【0009】次に、前記ゲート電極上を含むn型半導
体層の主面上の全面に層間絶縁膜を形成し、その後、前
記層間絶縁膜に接続孔を形成し、その後、ソース配線及
びゲート配線を形成し、その後、最終保護膜を形成し、
その後、前記最終保護膜にボンディング開口を形成し、
その後、前記n型半導体基板の裏面にドレイン電極を
形成することにより、トレンチゲート構造のMISFE
Tを有するパワートランジスタがほぼ完成する。
Next, an interlayer insulating film is formed on the entire main surface of the n -- type semiconductor layer including on the gate electrode, then a connection hole is formed in the interlayer insulating film, and then the source wiring and the gate are formed. Forming wiring, then forming a final protective film,
After that, a bonding opening is formed in the final protective film,
Then, a drain electrode is formed on the back surface of the n + -type semiconductor substrate to form a trench gate structure MISFE.
The power transistor having T is almost completed.

【0010】このように構成されたトレンチゲート構造
のMISFETは、半導体層の主面上にゲート絶縁膜を
介在してゲート電極を形成したMISFETに比べて占
有面積を縮小できるので、パワートランジスタの小型化
及び低オン抵抗化を図ることができる。
Since the MISFET having the trench gate structure configured as described above can occupy a smaller area than the MISFET in which the gate electrode is formed on the main surface of the semiconductor layer with the gate insulating film interposed, the size of the power transistor is small. And low on-resistance.

【0011】なお、トレンチゲート構造のMISFET
を有するパワートランジスタについては、例えば特開平
7−263692号公報に記載されている。
A MISFET having a trench gate structure
The power transistor having the above is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-263692.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、前述の
パワートランジスタ(半導体装置)について検討した結
果、以下の問題点を見出した。
The present inventors have found the following problems as a result of examining the above-mentioned power transistor (semiconductor device).

【0013】前記パワートランジスタは、ドレイン領域
であるn型半導体層にチャネル形成領域であるp型半
導体領域を形成し、前記p型半導体領域にソース領域で
あるn型半導体領域を形成し、前記n型半導体層に
溝を形成した後、熱酸化処理を施して前記溝の内面にゲ
ート絶縁膜である熱酸化膜を形成している。このため、
前記p型半導体領域の不純物(例えば硼素(B))や前記
型半導体領域の不純物(例えば砒素(As))が熱酸
化膜中に取り込まれ、ゲート絶縁膜の絶縁耐圧が劣化し
易くなるので、パワートランジスタの信頼性が低下す
る。
In the power transistor, a p-type semiconductor region which is a channel forming region is formed in an n type semiconductor layer which is a drain region, and an n + type semiconductor region which is a source region is formed in the p type semiconductor region, After forming a groove in the n type semiconductor layer, a thermal oxidation process is performed to form a thermal oxide film as a gate insulating film on the inner surface of the groove. For this reason,
Impurities (for example, boron (B)) in the p-type semiconductor region and impurities (for example, arsenic (As)) in the n + -type semiconductor region are taken into the thermal oxide film, and the breakdown voltage of the gate insulating film is likely to deteriorate. Therefore, the reliability of the power transistor is reduced.

【0014】また、溝の側面におけるp型半導体領域の
不純物が熱酸化膜中に取り込まれ、溝の側面におけるチ
ャネル形成領域の不純物濃度にバラツキが生じるので、
MISFETのしきい値電圧(Vth)が変動し、FET
特性を安定に再現性良く提供することが出来ない。
Further, the impurities of the p-type semiconductor region on the side surface of the groove are taken into the thermal oxide film, and the impurity concentration of the channel forming region on the side surface of the groove varies.
The threshold voltage (Vth) of the MISFET fluctuates,
It is impossible to provide stable characteristics with good reproducibility.

【0015】また、熱酸化膜を形成する時の熱処理温度
によってソース領域であるn型半導体領域の不純物が
増速拡散してMISFETの実効チャネル長が短縮さ
れ、パンチスルー耐圧が低下する。そこで、950
[℃]程度の低温の熱処理温度で熱酸化膜を形成すれ
ば、ソース領域であるn型半導体領域の不純物の増速
拡散を抑制でき、MISFETのパンチスルー耐圧を確
保できる。しかしながら、低温の熱処理温度で熱酸化膜
を形成した場合、熱酸化膜の成長時に生じる圧縮応力に
よって溝の上縁部が角張った形状に変形し、この上縁部
における熱酸化膜の膜厚が局所的に薄くなるので、MI
SFETのゲート耐圧が低下する。そこで、1100
[℃]程度の高温の熱処理温度で熱酸化膜を形成すれ
ば、溝の上縁部における変形を抑制でき、MISFET
のゲート耐圧を確保できるが、1100[℃]程度の高
温の熱処理温度で熱酸化膜を形成した場合、前述のよう
に、ソース領域であるn型半導体領域の不純物が増速
拡散し、MISFETのパンチスルー耐圧が低下する。
即ち、MISFETのパンチスルー耐圧及びゲート耐圧
を確保することができないので、パワートランジスタの
信頼性が低下する。
Further, due to the heat treatment temperature at the time of forming the thermal oxide film, the impurities in the n + type semiconductor region, which is the source region, are accelerated and diffused, the effective channel length of the MISFET is shortened, and the punch through breakdown voltage is lowered. So 950
By forming the thermal oxide film at a heat treatment temperature as low as about [° C.], accelerated diffusion of impurities in the n + type semiconductor region that is the source region can be suppressed, and the punch through breakdown voltage of the MISFET can be secured. However, when the thermal oxide film is formed at a low heat treatment temperature, the upper edge of the groove is deformed into an angular shape due to the compressive stress generated during the growth of the thermal oxide film, and the film thickness of the thermal oxide film at the upper edge is changed. Since it becomes thin locally, MI
The gate breakdown voltage of the SFET decreases. So 1100
If the thermal oxide film is formed at a heat treatment temperature as high as [° C.], the deformation at the upper edge of the groove can be suppressed, and the MISFET can be suppressed.
However, when the thermal oxide film is formed at a high heat treatment temperature of about 1100 [° C.], the impurity in the n + type semiconductor region, which is the source region, diffuses more rapidly as described above, and the MISFET The punch-through breakdown voltage of is reduced.
That is, the punch-through breakdown voltage and the gate breakdown voltage of the MISFET cannot be secured, so that the reliability of the power transistor is lowered.

【0016】本発明の目的は、半導体装置の信頼性を高
め、かつ安定で再現性の良いFET特性を得ることが可
能な技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of a semiconductor device and obtaining stable and reproducible FET characteristics.

【0017】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0019】トレンチゲート構造のMISFETを有す
る半導体装置の製造方法であって、ドレイン領域である
第1導電型半導体層の主面からその深さ方向に向って溝
を形成し、前記溝の内面に熱酸化膜と堆積膜からなるゲ
ート絶縁膜を形成し、かつ前記溝内にゲート電極を形成
した後、前記第1導電型半導体層に不純物を導入してチ
ャネル形成領域である第2導電型半導体領域を形成する
と共に、前記第2導電型半導体領域に不純物を導入して
ソース領域である第1導電型半導体領域を形成する。前
記熱酸化膜の形成は酸素ガス雰囲気中又は水蒸気雰囲気
中で行い、前記堆積膜の形成は化学気相成長法で行う。
前記堆積膜は、酸化珪素膜又は窒化珪素膜若しくは酸窒
化膜で形成する。
A method of manufacturing a semiconductor device having a MISFET having a trench gate structure, wherein a groove is formed in a depth direction from a main surface of a first conductivity type semiconductor layer which is a drain region, and an inner surface of the groove is formed. After forming a gate insulating film composed of a thermal oxide film and a deposited film and forming a gate electrode in the groove, impurities are introduced into the first conductive type semiconductor layer to form a second conductive type semiconductor which is a channel formation region. While forming the region, impurities are introduced into the second conductive type semiconductor region to form a first conductive type semiconductor region which is a source region. The thermal oxide film is formed in an oxygen gas atmosphere or a water vapor atmosphere, and the deposited film is formed by a chemical vapor deposition method.
The deposited film is formed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or an oxynitride film.

【0020】上述した手段によれば、ゲート絶縁膜であ
る熱酸化膜を形成した後に、チャネル形成領域である第
2導電型半導体領域及びソース領域である第1導電型半
導体領域を形成するので、第2導電型半導体領域の不純
物や第1導電型半導体領域の不純物が熱酸化膜中に取り
込まれることはなく、不純物の取り込みによるゲート絶
縁膜の絶縁耐圧の劣化を抑制できる。この結果、半導体
装置の信頼性を高めることができる。
According to the above-mentioned means, after the thermal oxide film which is the gate insulating film is formed, the second conductivity type semiconductor region which is the channel formation region and the first conductivity type semiconductor region which is the source region are formed. Impurities in the second conductivity type semiconductor region and impurities in the first conductivity type semiconductor region are not incorporated into the thermal oxide film, and deterioration of the dielectric strength of the gate insulating film due to the incorporation of impurities can be suppressed. As a result, the reliability of the semiconductor device can be improved.

【0021】また、ゲート絶縁膜である熱酸化膜を形成
した後に、チャネル形成領域である第2半導体領域を形
成するので、溝の側面における第2導電型半導体領域の
不純物が熱酸化膜中に取り込まれることはなく、チャネ
ル形成領域の不純物濃度のバラツキによるMISFET
のしきい値電圧(Vth)の変動を抑制できる。この結
果、安定なFET特性を再現性良く得ることができる。
Further, since the second semiconductor region which is the channel forming region is formed after the thermal oxide film which is the gate insulating film is formed, the impurities of the second conductivity type semiconductor region on the side surface of the groove are contained in the thermal oxide film. MISFET that is not captured and is caused by variations in the impurity concentration in the channel formation region.
Of the threshold voltage (Vth) can be suppressed. As a result, stable FET characteristics can be obtained with good reproducibility.

【0022】また、ゲート絶縁膜である熱酸化膜を形成
した後に、ソース領域である第1導電型半導体領域を形
成するので、1100[℃]程度の高温の熱酸化処理温
度で熱酸化膜の形成を行っても、第1導電型半導体領域
の不純物が増速拡散することはなく、実効チャネル長の
縮小を抑制でき、MISFETのパンチスルー耐圧を確
保できる。また、950[℃]程度の低温の熱酸化処理
温度で熱酸化膜の形成を行い、熱酸化膜の成長時に生じ
る圧縮応力によって溝の上縁部(溝の側面と第1導電型
半導体層の主面とが交わる部分)が角張った形状に変形
し、この上縁部における熱酸化膜の膜厚が局所的に薄く
なっても、その部分を堆積膜で補うことができるので、
MISFETのゲート耐圧を確保できる。この結果、半
導体装置の信頼性を高めることができる。
Further, since the first conductivity type semiconductor region which is the source region is formed after the thermal oxide film which is the gate insulating film is formed, the thermal oxide film is formed at a high thermal oxidation treatment temperature of about 1100 [° C.]. Even if it is formed, the impurities in the first conductivity type semiconductor region do not diffuse more rapidly, the reduction of the effective channel length can be suppressed, and the punch-through breakdown voltage of the MISFET can be secured. Further, the thermal oxide film is formed at a low thermal oxidation treatment temperature of about 950 [° C.], and the upper edge portion of the groove (the side surface of the groove and the first conductivity type semiconductor layer Even if the part where the main surface intersects) is deformed into an angular shape and the film thickness of the thermal oxide film at this upper edge part is locally thinned, that part can be supplemented by the deposited film,
The gate breakdown voltage of the MISFET can be secured. As a result, the reliability of the semiconductor device can be improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments of the invention, components having the same function are designated by the same reference numeral, and the repeated description thereof will be omitted.

【0024】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1であるパワートランジスタ(半導体装置)の要部平面
図であり、図2は、図1に示すA−A線の位置で切った
断面図であり、図3は、図1に示すB−B線の位置で切
った断面図である。なお、図1において、図を見易くす
るため、後述するソース配線12A、ゲート配線12
B、最終保護膜13等は図示を省略している。また、図
2及び図3において、図を見易くするため、断面を表わ
すハッチング(斜線)は一部省略している。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a plan view of a main part of a power transistor (semiconductor device) according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA shown in FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. 1. In FIG. 1, a source wiring 12A and a gate wiring 12 which will be described later are shown to make the drawing easy to see.
B, the final protective film 13 and the like are not shown. In addition, in FIGS. 2 and 3, some hatching (diagonal lines) showing the cross section is omitted for easy understanding of the drawings.

【0025】本実施形態のパワートランジスタは、図1
及び図2に示すように、例えば、単結晶珪素からなるn
型半導体基板1Aの主面上にn型半導体層1Bが形
成された半導体基体を主体とする構成になっている。n
型半導体層1Bは、例えばエピタキシャル成長法で形
成され、単結晶珪素で構成されている。
The power transistor of this embodiment is shown in FIG.
And as shown in FIG. 2, for example, n made of single crystal silicon
The main structure is a semiconductor substrate in which an n type semiconductor layer 1B is formed on the main surface of a + type semiconductor substrate 1A. n
The − type semiconductor layer 1B is formed by, for example, an epitaxial growth method and is made of single crystal silicon.

【0026】前記半導体基体には複数個のトランジスタ
素子が形成され、この複数個のトランジスタ素子の夫々
は電気的に並列に接続されている。本実施形態のトラン
ジスタ素子はMISFETで構成されている。
A plurality of transistor elements are formed on the semiconductor substrate, and the plurality of transistor elements are electrically connected in parallel. The transistor element of this embodiment is composed of a MISFET.

【0027】前記MISFETは、主に、チャネル形成
領域、ゲート絶縁膜5、ゲート電極6A、ソース領域及
びドレイン領域で構成されている。チャネル形成領域
は、n 型半導体層1Bに形成されたp型半導体領域8
で構成されている。ソース領域は、p型半導体領域8に
形成されたn型半導体領域9で構成されている。ドレ
イン領域は、n型半導体基板1A及びn型半導体層
1Bで構成されている。ゲート絶縁膜5は、n型半導
体層1Bの主面からその深さ方向に向って形成された溝
4の内面に形成されている。ゲート電極6Aは、溝4内
にゲート絶縁膜5を介在して埋め込まれた導電膜で構成
されている。導電膜としては、例えば抵抗値を低減する
不純物が導入された多結晶珪素膜で形成されている。即
ち、MISFETは、n型半導体層1Bの主面からそ
の深さ方向に向ってソース領域、チャネル形成領域、ド
レイン領域の夫々を順次配列した縦型構造で構成され、
更に、n型半導体層1Bに形成された溝4内にゲート
絶縁膜5、ゲート電極6Aの夫々を形成したトレンチゲ
ート構造で構成されている。また、MISFETは、溝
4の側面におけるp型半導体領域8をチャネル形成領域
とするnチャネル導電型で構成されている。
The MISFET is mainly used for channel formation.
Region, gate insulating film 5, gate electrode 6A, source region and
And a drain region. Channel formation area
Is n Type semiconductor region 8 formed in the type semiconductor layer 1B
It is composed of. The source region is the p-type semiconductor region 8.
N formed+It is composed of the type semiconductor region 9. Drain
The in area is n+Type semiconductor substrates 1A and nType semiconductor layer
It is composed of 1B. The gate insulating film 5 is nMold
Grooves formed in the depth direction from the main surface of the body layer 1B
4 is formed on the inner surface. The gate electrode 6A is in the groove 4.
Consists of a conductive film embedded in the gate insulating film 5
Has been done. As the conductive film, for example, the resistance value is reduced.
It is formed of a polycrystalline silicon film into which impurities are introduced. Immediately
MISFET is nFrom the main surface of the type semiconductor layer 1B
Toward the depth direction of the source region, channel formation region,
It is composed of a vertical structure in which each of the rain regions is sequentially arranged,
Furthermore, nGate in the groove 4 formed in the semiconductor layer 1B
A trench gate formed with the insulating film 5 and the gate electrode 6A, respectively.
It is composed of a card structure. In addition, MISFET is a groove
4 is a channel forming region
And an n-channel conductivity type.

【0028】前記MISFETのゲート絶縁膜5は、こ
れに限定されないが、例えば、溝4の内面から熱酸化膜
5A、堆積膜5Bの夫々を順次配列した多層膜で構成さ
れている。熱酸化膜5Aは例えば20[nm]程度の膜
厚で形成され、堆積膜5Bは例えば50[nm]程度の
膜厚で形成されている。熱酸化膜5Aは、n型半導体
層1Bに溝4を形成した後、例えば、酸素ガス雰囲気又
は水蒸気雰囲気において950[℃]程度の熱処理を施
すことによって形成される。堆積膜5Bは、例えば化学
気相成長(Chemical Vapor Deposition)法で堆積し
た酸化珪素膜で形成されている。この酸化珪素膜は、例
えば800[℃]程度の温度雰囲気中にて、シラン(S
iH)を酸素(O)と反応させることによって形成
される。
Although not limited to this, the gate insulating film 5 of the MISFET is composed of, for example, a multilayer film in which the thermal oxide film 5A and the deposited film 5B are sequentially arranged from the inner surface of the groove 4. The thermal oxide film 5A is formed with a film thickness of, for example, about 20 [nm], and the deposited film 5B is formed with a film thickness of, for example, about 50 [nm]. The thermal oxide film 5A is formed by forming the groove 4 in the n type semiconductor layer 1B and then performing a heat treatment at about 950 ° C. in an oxygen gas atmosphere or a water vapor atmosphere, for example. The deposited film 5B is formed of, for example, a silicon oxide film deposited by a chemical vapor deposition (Chemical Vapor Deposition) method. This silicon oxide film is formed of silane (S
It is formed by reacting iH 4 ) with oxygen (O 2 ).

【0029】前記n型半導体層1Bの主面の素子形成
領域は溝4によって複数の島領域に区分されている。こ
の複数の島領域の夫々は行列状に規則的に配置され、そ
の平面形状は扁平八角形で形成されている。即ち、溝4
は、n型半導体層1Bの主面の素子形成領域を複数の
島領域に区分し、これらの島領域の平面形状が扁平八角
形となるパターンで形成されている。なお、MISFE
Tのソース領域であるn型半導体領域9は、溝4によ
って区分されたn型半導体層1Bの島領域の主面に形
成されている。
The element forming region on the main surface of the n -- type semiconductor layer 1B is divided into a plurality of island regions by the groove 4. Each of the plurality of island regions is regularly arranged in a matrix, and its planar shape is a flat octagon. That is, groove 4
Is formed by dividing the element formation region of the main surface of the n -type semiconductor layer 1B into a plurality of island regions, and the planar shape of these island regions is a flat octagon. MISFE
The n + type semiconductor region 9 which is the source region of T is formed on the main surface of the island region of the n type semiconductor layer 1B divided by the trench 4.

【0030】前記溝4の上縁部(溝4の側面とn型半
導体層1Bの主面とが交わる部分)及びその底面縁部
(溝4の側面とその底面とが交わる部分)は、なだらか
な形状になっている。この溝4の上縁部及び低面縁部の
形状は、n型半導体層1Bに溝4を形成した後、塩素
ガスと酸素ガスの混合ガスを用いたケミカルドライエッ
チングを施すことによって形成される。
The upper edge portion of the groove 4 (the portion where the side surface of the groove 4 and the main surface of the n type semiconductor layer 1B intersect) and the bottom edge portion (the portion where the side surface of the groove 4 intersects with the bottom surface thereof) are It has a gentle shape. The shapes of the upper edge portion and the lower surface edge portion of the groove 4 are formed by forming the groove 4 in the n type semiconductor layer 1B and then performing chemical dry etching using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas. It

【0031】前記n型半導体領域9、p型半導体領域
8の夫々には、層間絶縁膜10に形成された接続孔11
Aを通してソース配線12Aが電気的に接続されてい
る。層間絶縁膜10は、ゲート電極6Aとソース配線1
2Aとの間に設けられ、ゲート電極6Aとソース配線1
2Aとを絶縁分離している。ソース配線12Aは、例え
ばアルミニウム(Al)膜又はアルミニウム合金膜で形
成されている。なお、ゲート電極6Aと層間絶縁膜10
との間には絶縁膜7が設けられている。
A connection hole 11 formed in the interlayer insulating film 10 is formed in each of the n + type semiconductor region 9 and the p type semiconductor region 8.
The source wiring 12A is electrically connected through A. The interlayer insulating film 10 includes the gate electrode 6A and the source wiring 1
2A provided between the gate electrode 6A and the source wiring 1
2A is insulated and separated. The source wiring 12A is formed of, for example, an aluminum (Al) film or an aluminum alloy film. The gate electrode 6A and the interlayer insulating film 10
An insulating film 7 is provided between and.

【0032】前記ゲート電極6Aは、図1及び図3に示
すように、n型半導体層1の主面の周辺領域に引き出
され、その主面上に形成されたゲート引出用電極6Bと
一体化されている。ゲート引出用電極6Bには、層間絶
縁膜10に形成された接続孔11Bを通してゲート配線
12Bが電気的に接続されている。ゲート配線12Bは
ソース配線12Aと同一の層に形成され、互いに電気的
に分離されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the gate electrode 6A is led out to a peripheral region of the main surface of the n -- type semiconductor layer 1 and is integrated with a gate lead electrode 6B formed on the main surface. Has been converted. The gate wiring 12B is electrically connected to the gate extraction electrode 6B through a connection hole 11B formed in the interlayer insulating film 10. The gate wiring 12B is formed in the same layer as the source wiring 12A and is electrically isolated from each other.

【0033】前記ソース配線12A上及びゲート配線1
2B上を含むn型半導体層1Bの主面上の全面には、
図2及び図3に示すように、最終保護膜13が形成され
ている。この最終保護膜13は、例えば、ソースガスの
主体としてテトラエトキシシラン(TEOS)ガスを使
用するプラズマ化学気相成長(Plasma Chemical Vap
or Deposition)法によって堆積された酸化珪素膜で形
成されている。なお、最終保護膜13には、ソース配線
12Aの表面の一部を露出するボンディング開口が形成
され、更に、ゲート配線12Bの表面の一部を露出する
ボンディング開口が形成されている。
On the source wiring 12A and the gate wiring 1
2B, on the entire main surface of the n type semiconductor layer 1B,
As shown in FIGS. 2 and 3, the final protective film 13 is formed. The final protective film 13 is, for example, a plasma chemical vapor deposition (Plasma Chemical Vap) using tetraethoxysilane (TEOS) gas as a main source gas.
or deposition) method is used to form the silicon oxide film. The final protective film 13 has a bonding opening that exposes a part of the surface of the source wiring 12A and a bonding opening that exposes a part of the surface of the gate wiring 12B.

【0034】前記n型半導体基板1の裏面にはドレイ
ン電極14が形成されている。
A drain electrode 14 is formed on the back surface of the n + type semiconductor substrate 1.

【0035】次に、前記パワートランジスタの製造方法
について、図4乃至図14(製造方法を説明するための
要部断面図)を用いて説明する。なお、図8乃至図14
において、図を見易くするため、断面を表わすハッチン
グ(斜線)は、一部省略している。
Next, a method of manufacturing the power transistor will be described with reference to FIGS. 4 to 14 (cross-sectional views of a main part for explaining the manufacturing method). 8 to 14
In FIG. 3, hatching (diagonal lines) representing the cross section is partially omitted for easy viewing of the drawing.

【0036】まず、単結晶珪素からなるn型半導体基
板1Aを用意する。n型半導体基板1は2×1019
[atoms/cm]程度の不純物濃度に設定されている。
不純物としては、例えば砒素(As)が導入されてい
る。
First, an n + type semiconductor substrate 1A made of single crystal silicon is prepared. The n + type semiconductor substrate 1 is 2 × 10 19
The impurity concentration is set to about [atoms / cm 3 ].
As impurities, for example, arsenic (As) is introduced.

【0037】次に、図4に示すように、前記n型半導
体基板1Aの主面上に、エピタキシャル成長法でn
半導体層1Bを形成する。n型半導体層1Bとして
は、例えば、0.4[Ωcm]程度の比抵抗値及び6[μ
m]程度の厚さで形成する。この工程により、n型半
導体基板1A及びn型半導体基板1Bからなる半導体
基体が形成される。
Next, as shown in FIG. 4, an n type semiconductor layer 1B is formed on the main surface of the n + type semiconductor substrate 1A by an epitaxial growth method. As the n type semiconductor layer 1B, for example, a specific resistance value of about 0.4 [Ωcm] and 6 [μ
m]. By this step, a semiconductor substrate composed of the n + type semiconductor substrate 1A and the n type semiconductor substrate 1B is formed.

【0038】次に、前記n型半導体層1Bの主面上に
500[nm]程度の膜厚の酸化珪素膜を形成する。こ
の酸化珪素膜は、例えば熱酸化法で形成する。
Next, a silicon oxide film having a thickness of about 500 [nm] is formed on the main surface of the n type semiconductor layer 1B. This silicon oxide film is formed by, for example, a thermal oxidation method.

【0039】次に、前記酸化珪素膜にパターンニングを
施し、図5に示すように、前記n型半導体層1Bの溝
形成領域上に開口部3を有するマスク2を形成する。こ
のマスク2は、n型半導体層1Bの主面の素子形成領
域において、開口部3で規定された領域の平面形状が扁
平八角形となるパターンで形成する。
Next, the silicon oxide film is patterned to form a mask 2 having an opening 3 on the groove forming region of the n -- type semiconductor layer 1B, as shown in FIG. The mask 2 is formed in a pattern in which the planar shape of the region defined by the opening 3 is a flat octagon in the element forming region of the main surface of the n type semiconductor layer 1B.

【0040】次に、前記マスク2をエッチングマスクと
して使用し、図6に示すように、n 型半導体層1Bの
主面からその深さ方向に向って溝4を形成する。この溝
4の形成は、例えば、塩素ガス又は臭化水素ガスを用
い、RF(adio requency)パワーを高く設定した
異方性エッチング法で行う。溝4は、深さが1.5〜2
[μm]程度、幅が0.5〜2[μm]程度となるよう
に形成する。
Next, the mask 2 is used as an etching mask.
Used as shown in FIG. Of the type semiconductor layer 1B
Grooves 4 are formed from the main surface in the depth direction. This groove
The formation of 4 uses, for example, chlorine gas or hydrogen bromide gas.
Yes, RF (RadioFrequency) Power set high
The anisotropic etching method is used. The groove 4 has a depth of 1.5 to 2
About [μm] and width should be about 0.5 to 2 [μm]
To form.

【0041】次に、ウエットエッチング処理を施し、前
記マスク2を前記溝4の上縁部(溝4の側面とn型半
導体層1Bの主面とが交わる部分)から200[nm]
程度後退させる。
Next, a wet etching process is performed to expose the mask 2 from the upper edge portion of the groove 4 (the portion where the side surface of the groove 4 and the main surface of the n -- type semiconductor layer 1B intersect) to 200 nm.
Move back about.

【0042】次に、塩素ガスと酸素ガスの混合ガスを用
いたケミカルドライエッチング処理を施し、図7に示す
ように、前記溝4の上縁部及び底面縁部(溝4の側面と
その底面とが交わる部分)をなだらかな形状にする。こ
の工程により、上縁部及び底面縁部の形状がなだらかな
溝4が得られる。その後、前記マスク2を除去する。
Next, a chemical dry etching process using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is performed, and as shown in FIG. 7, the upper edge portion and the bottom edge portion of the groove 4 (the side surface of the groove 4 and the bottom surface thereof). (The part where and intersect) is made into a gentle shape. By this step, the groove 4 having the shape of the top edge portion and the bottom edge portion which are gentle is obtained. Then, the mask 2 is removed.

【0043】次に、熱酸化処理を施し、前記溝4の内面
に100[nm]程度の膜厚の犠牲熱酸化膜を形成した
後、前記犠牲熱酸化膜を除去する。この犠牲酸化膜の形
成及び除去は、溝4を形成する時に生じた欠陥、歪み、
汚染等を除去する目的として行なわれる。犠牲熱酸化膜
の形成は、1100[℃]程度の高温度の酸素ガス雰囲
気中で行う。950[℃]程度の低温の熱酸化処理温度
で犠牲熱酸化膜の形成を行った場合、犠牲熱酸化膜の成
長時に生じる圧縮応力により、前段の工程でなだらかな
形状に加工した溝4の上縁部が角張った形状に変形して
しまうので、犠牲熱酸化膜の形成は1000[℃]以上
の熱酸化処理温度で行う。なお、犠牲酸化膜の形成は、
窒素ガスで希釈した酸素ガス雰囲気中で行ってもよい。
Next, a thermal oxidation process is performed to form a sacrificial thermal oxide film having a film thickness of about 100 nm on the inner surface of the groove 4, and then the sacrificial thermal oxide film is removed. The formation and removal of this sacrificial oxide film is performed by removing defects, strains,
This is done for the purpose of removing contamination and the like. The sacrificial thermal oxide film is formed in an oxygen gas atmosphere at a high temperature of about 1100 [° C.]. When the sacrificial thermal oxide film is formed at a low thermal oxidation temperature of about 950 [° C.], the compressive stress generated during the growth of the sacrificial thermal oxide film causes the upper surface of the groove 4 processed into a gentle shape. Since the edge portion is deformed into an angular shape, the sacrificial thermal oxide film is formed at a thermal oxidation treatment temperature of 1000 [° C.] or higher. The sacrificial oxide film is formed by
You may perform in the oxygen gas atmosphere diluted with nitrogen gas.

【0044】次に、熱酸化処理を施し、図8に示すよう
に、溝4の内面に20[nm]程度の膜厚の熱酸化膜5
Aを形成した後、図9に示すように、前記熱酸化膜5A
の表面上に50[nm]程度の膜厚の酸化珪素膜からな
る堆積膜5Bを化学気相成長法で堆積してゲート絶縁膜
5を形成する。熱酸化膜5Aの形成は950[℃]程度
の低温の酸素ガス雰囲気中又は水蒸気雰囲気中で行う。
堆積膜5Bの堆積は800[℃]程度の低温の温度雰囲
気中で行う。このゲート絶縁膜5の形成工程において、
950[℃]程度の低温の熱酸化処理温度で熱酸化膜5
Aの形成を行っているため、熱酸化膜5Aの成長時に生
じる圧縮応力により、前段の工程でなだらかな形状に加
工した溝4の上縁部(溝4の側面とn型半導体層1B
の主面とが交わる部分)が角張った形状に変形し、この
上縁部における熱酸化膜5Aの膜厚が局所的に薄くなる
が、その部分を堆積膜5Bで補っているので、ゲート絶
縁膜5の絶縁耐圧は確保される。
Next, a thermal oxidation process is performed, and as shown in FIG. 8, the thermal oxide film 5 having a film thickness of about 20 [nm] is formed on the inner surface of the groove 4.
After forming A, as shown in FIG. 9, the thermal oxide film 5A is formed.
A gate insulating film 5 is formed by depositing a deposition film 5B made of a silicon oxide film with a thickness of about 50 [nm] on the surface of the substrate by chemical vapor deposition. The thermal oxide film 5A is formed in an oxygen gas atmosphere or a steam atmosphere at a low temperature of about 950 [° C.].
The deposition film 5B is deposited in a low temperature atmosphere of about 800 [° C.]. In the process of forming the gate insulating film 5,
Thermal oxide film 5 at a thermal oxidation processing temperature as low as 950 [° C.]
Since A is formed, the upper edge portion of the groove 4 (the side surface of the groove 4 and the n -type semiconductor layer 1B is processed into a gentle shape in the previous step due to the compressive stress generated during the growth of the thermal oxide film 5A.
The portion where the main surface of the thermal oxide film 5A is deformed into an angular shape, and the film thickness of the thermal oxide film 5A at this upper edge portion is locally thinned, but since that portion is supplemented by the deposited film 5B, the gate insulation The withstand voltage of the film 5 is secured.

【0045】次に、前記溝4内を含むn型半導体層1
Bの主面上の全面に導電膜として例えば多結晶珪素膜を
化学気相成長法で形成する。この多結晶珪素膜には抵抗
値を低減する不純物(例えば燐(P))がその堆積中又は
堆積後に導入される。多結晶珪素膜は、例えば1[μ
m]程度の膜厚で形成する。
Next, the n -- type semiconductor layer 1 including the inside of the groove 4 is formed.
A polycrystalline silicon film, for example, is formed on the entire main surface of B as a conductive film by chemical vapor deposition. Impurities (for example, phosphorus (P)) that reduce the resistance value are introduced into the polycrystalline silicon film during or after the deposition. The polycrystalline silicon film is, for example, 1 [μ
The film thickness is about m].

【0046】次に、前記多結晶珪素膜の表面を平坦化す
る。この平坦化は、例えばエッチバック法又は化学的機
械研磨(CMP:hemical echanical olishing)
法で行う。
Next, the surface of the polycrystalline silicon film is flattened. The planarization, for example etch-back method or chemical mechanical polishing (CMP: C hemical M echanical P olishing)
Do by law.

【0047】次に、前記多結晶珪素膜にエッチング処理
を選択的に施し、図10に示すように、前記溝4内にゲ
ート電極6Aを形成すると共に、前記n型半導体層1
Bの主面の周辺領域上にゲート電極6Aと一体化された
ゲート引出用電極(図3に示す)6Bを形成する。
Next, the polycrystal silicon film is selectively subjected to an etching treatment to form a gate electrode 6A in the groove 4 as shown in FIG. 10, and at the same time, the n -- type semiconductor layer 1 is formed.
A gate extraction electrode (shown in FIG. 3) 6B integrated with the gate electrode 6A is formed on the peripheral region of the main surface of B.

【0048】次に、前記n型半導体層1Bの主面上に
残存する堆積膜5B、熱酸化膜5Aの夫々を除去した
後、図11に示すように、前記ゲート電極6A上及びゲ
ート引出用電極6B上を含むn型半導体層1Bの主面
上の全面に例えば酸化珪素膜からなる絶縁膜7を形成す
る。この絶縁膜7の形成は熱酸化法又は化学気相成長法
で行う。
Next, after removing the deposited film 5B and the thermal oxide film 5A remaining on the main surface of the n type semiconductor layer 1B, respectively, as shown in FIG. An insulating film 7 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the entire main surface of the n type semiconductor layer 1B including the working electrode 6B. The insulating film 7 is formed by a thermal oxidation method or a chemical vapor deposition method.

【0049】次に、前記n型半導体層1Bの主面の全
面にp型不純物(例えば硼素)をイオン打込み法で導入
した後、引き伸ばし拡散処理を施し、図11に示すよう
に、チャネル形成領域であるp型半導体領域8を形成す
る。引き伸ばし拡散処理は、1100[℃]程度の温度
のN2ガス雰囲気中にて約1時間程度行う。
Next, after introducing a p-type impurity (for example, boron) into the entire main surface of the n -type semiconductor layer 1B by an ion implantation method, an extension diffusion process is performed to form a channel as shown in FIG. A p-type semiconductor region 8 which is a region is formed. The stretching diffusion process is performed for about 1 hour in an N 2 gas atmosphere at a temperature of about 1100 [° C.].

【0050】次に、前記n型半導体層1Bの主面であ
る前記p型半導体層8の主面にn型不純物(例えば砒
素)をイオン打込み法で選択的に導入した後、950
[℃]の温度で約20分程度のアニール処理を施し、図
12に示すように、ソース領域であるn型半導体領域
9を形成する。n型不純物の導入は、最終的な導入量が
5×1015[atoms/cm]程度に設定され、導入時
のエネルギ量が80[KeV]に設定された条件下にお
いて行う。この工程により、n型半導体層1Bの溝4
内にゲート絶縁膜5、ゲート電極6Aの夫々を形成した
トレンチゲート構造のMISFETが形成される。
Next, after selectively introducing an n-type impurity (for example, arsenic) into the main surface of the p-type semiconductor layer 8 which is the main surface of the n -- type semiconductor layer 1B by an ion implantation method, 950
Annealing treatment is performed at a temperature of [° C.] for about 20 minutes to form an n + type semiconductor region 9 as a source region, as shown in FIG. The introduction of the n-type impurity is performed under the conditions that the final introduction amount is set to about 5 × 10 15 [atoms / cm 2 ] and the energy amount at the time of introduction is set to 80 [KeV]. By this step, the groove 4 of the n type semiconductor layer 1B is formed.
A MISFET having a trench gate structure in which the gate insulating film 5 and the gate electrode 6A are formed is formed.

【0051】ここまでの工程において、チャネル形成領
域であるp型半導体領域8及びソース領域であるn
半導体領域9の形成は、ゲート絶縁膜5である熱酸化膜
5Aを形成した後に行っている。従って、熱酸化膜5A
の形成工程において、p型半導体領域8の不純物やn
型半導体領域9の不純物が熱酸化膜5A中に取り込まれ
ることはなく、不純物の取り込みによるゲート絶縁膜5
の絶縁耐圧の劣化を抑制できる。
In the steps up to this point, the p-type semiconductor region 8 which is the channel forming region and the n + -type semiconductor region 9 which is the source region are formed after the thermal oxide film 5A which is the gate insulating film 5 is formed. There is. Therefore, the thermal oxide film 5A
In the step of forming the p-type semiconductor region, impurities in the p-type semiconductor region 8 and n +
Impurities in the type semiconductor region 9 are not taken into the thermal oxide film 5A, and the gate insulating film 5 due to the inclusion of impurities is not included.
It is possible to suppress the deterioration of the withstand voltage.

【0052】また、チャネル形成領域であるp型半導体
領域8の形成は、ゲート絶縁膜5である熱酸化膜5Aを
形成した後に行っている。従って、溝4の側面における
p型半導体領域8の不純物が熱酸化膜5A中に取り込ま
れることはなく、チャネル形成領域の不純物濃度のバラ
ツキによるMISFETのしきい値電圧(Vth)の変動
を抑制できる。
The p-type semiconductor region 8 which is the channel forming region is formed after the thermal oxide film 5A which is the gate insulating film 5 is formed. Therefore, the impurity of the p-type semiconductor region 8 on the side surface of the groove 4 is not taken into the thermal oxide film 5A, and the variation of the threshold voltage (Vth) of the MISFET due to the variation of the impurity concentration of the channel forming region can be suppressed. .

【0053】また、ソース領域であるn型半導体領域
9の形成は、ゲート絶縁膜5である熱酸化膜5Aを形成
した後に行っている。従って、1100[℃]程度の高
温の熱酸化処理温度で熱酸化膜5Aの形成を行っても、
型半導体領域9の不純物が増速拡散することはな
く、実効チャネル長の縮小を抑制でき、MISFETの
パンチスルー耐圧を確保できる。また、950[℃]程
度の低温の熱酸化処理温度で熱酸化膜5Aの形成を行
い、熱酸化膜5Aの成長時に生じる圧縮応力によって溝
4の上縁部(溝4の側面とn型半導体層1Bの主面と
が交わる部分)が角張った形状に変形し、この上縁部に
おける熱酸化膜5Aの膜厚が局所的に薄くなっても、そ
の部分を堆積膜5Bで補うことができるので、MISF
ETのゲート耐圧を確保できる。
The n + type semiconductor region 9 which is the source region is formed after the thermal oxide film 5A which is the gate insulating film 5 is formed. Therefore, even if the thermal oxide film 5A is formed at a high thermal oxidation processing temperature of about 1100 [° C.],
Impurities in the n + type semiconductor region 9 do not diffuse at an accelerated rate, reduction of the effective channel length can be suppressed, and the punch-through breakdown voltage of the MISFET can be secured. Further, the thermal oxide film 5A is formed at a low thermal oxidation processing temperature of about 950 [° C.], and the upper edge portion of the groove 4 (the side surface of the groove 4 and the n -type is formed by the compressive stress generated during the growth of the thermal oxide film 5A). Even if the portion where the main surface of the semiconductor layer 1B intersects) is deformed into an angular shape and the film thickness of the thermal oxide film 5A at this upper edge portion becomes locally thin, that portion can be supplemented by the deposited film 5B. Because I can, MISF
The gate breakdown voltage of ET can be secured.

【0054】次に、図13に示すように、前記n型半
導体層1B上の全面に、例えば500[nm]程度の膜
厚の層間絶縁膜10を形成する。層間絶縁膜10として
は、例えばBPSG(ron hospho ilicate las
s)膜で形成する。
Next, as shown in FIG. 13, an interlayer insulating film 10 having a film thickness of, for example, about 500 [nm] is formed on the entire surface of the n type semiconductor layer 1B. The interlayer insulating film 10, for example, BPSG (B ron P hospho S ilicate G las
s) Form with a film.

【0055】次に、CHFガスを用いた異方性ドライ
エッチング処理を施し、図14に示すように、前記層間
絶縁膜10に接続孔11A及び接続孔(図3に示す)1
1Bを形成する。
Next, an anisotropic dry etching process using CHF 3 gas is performed to form a connection hole 11A and a connection hole (shown in FIG. 3) 1 in the interlayer insulating film 10 as shown in FIG.
Form 1B.

【0056】次に、前記接続孔内を含むn型半導体層
1Bの主面上の全面に例えばアルミニウム膜又はアルミ
ニウム合金膜からなる導電膜を形成した後、前記導電膜
にパターンニングを施し、p型半導体領域8、n型半
導体領域9の夫々に電気的に接続されるソース配線12
Aを形成すると共に、ゲート引出用電極6Bに電気的に
接続されるゲート配線12Bを形成する。
Then, a conductive film made of, for example, an aluminum film or an aluminum alloy film is formed on the entire main surface of the n -- type semiconductor layer 1B including the inside of the connection hole, and then the conductive film is patterned. A source wiring 12 electrically connected to each of the p-type semiconductor region 8 and the n + -type semiconductor region 9.
A is formed, and at the same time, a gate wiring 12B that is electrically connected to the gate lead electrode 6B is formed.

【0057】次に、前記ソース配線12A上及びゲート
引出用電極6B上を含むn型半導体層1Bの主面上の
全面に最終保護膜13を形成する。最終保護膜13とし
ては、例えば、ソースガスの主体としてテトラエトキシ
シラン(TEOS)ガスを使用するプラズマ化学気相成
長法によって堆積した酸化珪素膜で形成する。
Next, a final protective film 13 is formed on the entire main surface of the n -- type semiconductor layer 1B including the source wiring 12A and the gate leading electrode 6B. The final protective film 13 is formed of, for example, a silicon oxide film deposited by a plasma chemical vapor deposition method using tetraethoxysilane (TEOS) gas as a main source gas.

【0058】次に、前記最終保護膜13に、ソース配線
12Aの一部の表面を露出するボンディング開口及びゲ
ート配線12Bの一部の表面を露出するボンディング開
口を形成し、その後、前記n型半導体基板1Aの裏面
に研削処理を施し、その後、前記n型半導体基板1の
裏面にドレイン電極14を形成することにより、トレン
チゲート構造のMISFETを有するパワートランジス
タがほぼ完成する。
Then, a bonding opening exposing a part of the surface of the source wiring 12A and a bonding opening exposing a part of the surface of the gate wiring 12B are formed in the final protective film 13, and then the n + type is formed. By grinding the back surface of the semiconductor substrate 1A and then forming the drain electrode 14 on the back surface of the n + type semiconductor substrate 1, a power transistor having a MISFET having a trench gate structure is almost completed.

【0059】このように、本実施形態によれば、以下の
効果が得られる。
As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.

【0060】トレンチゲート構造のMISFETを有す
る半導体装置の製造方法であって、ドレイン領域である
型半導体層1Bの表面からその深さ方向に向って溝
4を形成し、前記溝4の内面に熱酸化膜5Aと堆積膜5
Bからなるゲート絶縁膜5を形成し、かつ前記溝4内に
ゲート電極6Aを形成した後、前記n型半導体層1B
に不純物を導入してチャネル形成領域であるp型半導体
領域8を形成すると共に、前記p型半導体領域8に不純
物を導入してソース領域であるn型半導体領域9を形
成する。
A method of manufacturing a semiconductor device having a MISFET having a trench gate structure, in which a groove 4 is formed from a surface of an n type semiconductor layer 1B which is a drain region in a depth direction thereof, and an inner surface of the groove 4 is formed. Thermal oxide film 5A and deposited film 5
After forming the gate insulating film 5 made of B and forming the gate electrode 6A in the groove 4, the n type semiconductor layer 1B is formed.
An impurity is introduced into the p-type semiconductor region 8 to form a channel forming region, and an impurity is introduced into the p-type semiconductor region 8 to form an n + type semiconductor region 9 to form a source region.

【0061】これにより、ゲート絶縁膜5である熱酸化
膜5Aを形成した後に、チャネル形成領域であるp型半
導体領域8及びソース領域であるn型半導体領域9を
形成するので、p型半導体領域8の不純物やn型半導
体領域9の不純物が熱酸化膜5A中に取り込まれること
はなく、不純物の取り込みによるゲート絶縁膜5の絶縁
耐圧の劣化を抑制できる。この結果、パワートランジス
タ(半導体装置)の信頼性を高めることができる。
As a result, the p-type semiconductor region 8 which is the channel forming region and the n + -type semiconductor region 9 which is the source region are formed after the thermal oxide film 5A which is the gate insulating film 5 is formed. Impurities in the region 8 and n + type semiconductor regions 9 are not taken into the thermal oxide film 5A, and deterioration of the dielectric strength of the gate insulating film 5 due to the taken-in impurities can be suppressed. As a result, the reliability of the power transistor (semiconductor device) can be improved.

【0062】また、ゲート絶縁膜5である熱酸化膜5A
を形成した後に、チャネル形成領域であるp型半導体領
域8を形成するので、溝4の側面におけるp型半導体領
域8の不純物が熱酸化膜5A中に取り込まれることはな
く、チャネル形成領域の不純物濃度のバラツキによるM
ISFETのしきい値電圧(Vth)の変動を抑制でき
る。この結果、安定なFET特性を再現性良く得ること
ができる。
Further, the thermal oxide film 5A which is the gate insulating film 5
Since the p-type semiconductor region 8 which is the channel formation region is formed after the formation of the impurity, the impurity of the p-type semiconductor region 8 on the side surface of the groove 4 is not taken into the thermal oxide film 5A, and the impurity of the channel formation region is not formed. M due to variation in concentration
The fluctuation of the threshold voltage (Vth) of the ISFET can be suppressed. As a result, stable FET characteristics can be obtained with good reproducibility.

【0063】また、ゲート絶縁膜5である熱酸化膜5A
を形成した後に、ソース領域であるn型半導体領域9
を形成するので、1100[℃]程度の高温の熱酸化処
理温度で熱酸化膜5Aの形成を行っても、n型半導体
領域9の不純物が増速拡散することはなく、実効チャネ
ル長の縮小を抑制でき、MISFETのパンチスルー耐
圧を確保できる。また、950[℃]程度の低温の熱酸
化処理温度で熱酸化膜5Aの形成を行い、熱酸化膜5A
の成長時に生じる圧縮応力によって溝4の上縁部(溝4
の側面とn型半導体層1Bの主面とが交わる部分)が
角張った形状に変形し、この上縁部における熱酸化膜5
Aの膜厚が局所的に薄くなっても、その部分を堆積膜5
Bで補うことができるので、MISFETのゲート耐圧
を確保できる。この結果、パワートランジスタ(半導体
装置)の信頼性を高めることができる。
Further, the thermal oxide film 5A which is the gate insulating film 5
After forming the n - type semiconductor region 9 which is the source region
Therefore, even if the thermal oxide film 5A is formed at a high temperature of about 1100 [° C.], the impurity in the n + type semiconductor region 9 does not diffuse faster and the effective channel length of The reduction can be suppressed, and the punch-through breakdown voltage of the MISFET can be secured. Further, the thermal oxide film 5A is formed at a low thermal oxidation processing temperature of about 950 [° C.].
The upper edge portion of the groove 4 (the groove 4
Side surface of the n type semiconductor layer 1B and a main surface of the n type semiconductor layer 1B) are deformed into an angular shape, and the thermal oxide film 5 at the upper edge is formed.
Even if the film thickness of A is locally thinned, that portion is deposited film 5
Since it can be compensated by B, the gate breakdown voltage of the MISFET can be secured. As a result, the reliability of the power transistor (semiconductor device) can be improved.

【0064】なお、本実施形態は、堆積膜5Bを酸化珪
素膜で形成した例について説明したが、堆積膜5Bは窒
化珪素膜又は酸窒化膜で形成してもよい。
In this embodiment, the example in which the deposited film 5B is formed of a silicon oxide film has been described, but the deposited film 5B may be formed of a silicon nitride film or an oxynitride film.

【0065】(実施形態2)本実施形態では、溝の形成
時にエッチングマスクとして使用されるマスクを酸化珪
素膜/窒化珪素膜/酸化珪素膜の夫々からなる多層膜で
形成した例について説明する。その理由は、前述の実施
形態1のように、溝の形成時にエッチングマスクとして
使用されるマスクを酸化珪素膜からなる単層膜で形成し
た場合、異方性エッチング時に生成された反応性の堆積
物を除去するためにフッ酸系のエッチング液を使用する
必要があり、この時、図6に示すマスク2の膜厚が薄過
ぎると、エッチング後にマスク2が除去されてしまい、
等方性エッチングで溝の上縁部をなだらかな形状にする
加工ができなくなってしまう。
(Embodiment 2) In this embodiment, an example in which a mask used as an etching mask at the time of forming a groove is formed of a multi-layered film including a silicon oxide film / a silicon nitride film / a silicon oxide film will be described. The reason is that when the mask used as the etching mask when forming the groove is formed of a single layer film made of a silicon oxide film as in the first embodiment, the reactive deposition generated during the anisotropic etching is performed. It is necessary to use a hydrofluoric acid-based etching solution to remove the substance. At this time, if the mask 2 shown in FIG. 6 is too thin, the mask 2 is removed after etching,
It becomes impossible to process the upper edge of the groove into a gentle shape by isotropic etching.

【0066】また、異方性エッチングの条件次第では、
反応性の堆積物が溝の側面に厚く生成される結果、これ
を取り除くために、フッ酸系のエッチングを長時間に亘
って行う必要が生じるので、溝の上縁部をなだらかな形
状に加工するための等方性エッチング時にマスクが無い
状態になる可能性が十分にある。本実施形態ではフッ酸
系のエッチング液で全くエッチングされない窒化珪素
(Si)膜を溝形成時のマスク材に使用すること
によって、溝を形成した後に十分なフッ酸系のエッチン
グが行なえ、結果として等方性エッチング時に窒化珪素
膜の下層膜である酸化珪素膜を残すことができるので、
溝の上縁部の形状をなだらかな形状に加工することがで
きる。
Further, depending on the anisotropic etching conditions,
As a result of thick reactive deposits being formed on the sides of the groove, it is necessary to perform hydrofluoric acid-based etching for a long time in order to remove them, so the upper edge of the groove is processed into a gentle shape. There is a sufficient possibility that there will be no mask during isotropic etching for this purpose. In the present embodiment, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film that is not etched at all by a hydrofluoric acid-based etching solution is used as a mask material during groove formation, so that sufficient hydrofluoric acid-based etching can be performed after the groove is formed. As a result, the silicon oxide film which is the lower layer film of the silicon nitride film can be left during the isotropic etching.
The shape of the upper edge of the groove can be processed into a gentle shape.

【0067】以下、本発明の実施形態2であるパワート
ランジスタの製造方法について、図15乃至図26を用
いて説明する。なお、図19乃至図26において、図を
見易くするため、断面を表わすハッチング(斜線)は一
部省略している。
Hereinafter, a method of manufacturing the power transistor according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. It should be noted that in FIGS. 19 to 26, in order to make the drawings easy to see, some hatching (diagonal lines) representing cross sections is omitted.

【0068】まず、単結晶珪素からなるn型半導体基
板1Aの主面上に、エピタキシャル成長法でn型半導
体層1Bを形成する。n型半導体層1Bとしては、例
えば、0.4[Ωcm]程度の比抵抗値及び6[μm]程
度の厚さで形成する。この工程により、n型半導体基
板1A及びn型半導体基板1Bからなる半導体基体が
形成される。
First, an n type semiconductor layer 1B is formed by an epitaxial growth method on the main surface of an n + type semiconductor substrate 1A made of single crystal silicon. The n type semiconductor layer 1B is formed with a specific resistance value of about 0.4 [Ωcm] and a thickness of about 6 μm, for example. By this step, a semiconductor substrate composed of the n + type semiconductor substrate 1A and the n type semiconductor substrate 1B is formed.

【0069】次に、図15に示すように、前記n型半
導体層1Bの主面上に、100[nm]程度の膜厚の酸
化珪素膜2A、200[nm]程度の膜厚の窒化珪素膜
2B、400[nm]程度の膜厚の酸化珪素膜2Cを順
次形成する。酸化珪素膜2Aは熱酸化法で形成し、窒化
珪素膜2B及び酸化珪素膜2Cは化学気相成長法で形成
する。
Next, as shown in FIG. 15, a silicon oxide film 2A having a film thickness of about 100 [nm] and a nitriding film having a film thickness of about 200 [nm] are formed on the main surface of the n type semiconductor layer 1B. A silicon film 2B and a silicon oxide film 2C having a thickness of about 400 [nm] are sequentially formed. The silicon oxide film 2A is formed by a thermal oxidation method, and the silicon nitride film 2B and the silicon oxide film 2C are formed by a chemical vapor deposition method.

【0070】次に、CHF等のガスを用いた異方性ド
ライエッチングで前記酸化珪素膜2C、窒化珪素膜2
B、酸化珪素膜2Aの夫々に順次パターンニングを施
し、図16に示すように、前記n型半導体層1Bの溝
形成領域上に開口部3を有するマスク2を形成する。
Then, the silicon oxide film 2C and the silicon nitride film 2 are anisotropically dry-etched using a gas such as CHF 3.
B and the silicon oxide film 2A are sequentially patterned to form a mask 2 having an opening 3 on the groove forming region of the n type semiconductor layer 1B as shown in FIG.

【0071】次に、前記マスク2をエッチングマスクと
して使用し、図17に示すように、n型半導体層1B
の主面からその深さ方向に向って溝4を形成する。この
溝4の形成は、例えば、塩素ガス又は臭化水素ガスを用
い、RF(adio requency)パワーを高く設定した異
方性エッチング法で行う。溝4は、深さが1.5〜2
[μm]程度、幅が0.5〜2[μm]程度となるよう
に形成する。
Next, using the mask 2 as an etching mask, as shown in FIG. 17, an n -- type semiconductor layer 1B is formed.
The groove 4 is formed from the main surface of the same in the depth direction. The formation of the grooves 4, for example, using a chlorine gas or hydrogen bromide gas is carried out at a RF (R adio F requency) anisotropic etching method set high power. The groove 4 has a depth of 1.5 to 2
The width is about [μm] and the width is about 0.5 to 2 [μm].

【0072】次に、ウエットエッチング処理を施し、前
記マスク2の酸化珪素膜2Aを前記溝4の上縁部(溝4
の側面とn型半導体層1Bの主面とが交わる部分)か
ら500[nm]〜1[μm]程度後退させる。この工
程において、溝4の側面に生成された反応性の堆積物と
酸化珪素膜2Cが全面除去され、窒化珪素膜2Bの表面
が露出される。
Next, a wet etching process is performed to remove the silicon oxide film 2A of the mask 2 from the upper edge portion of the groove 4 (the groove 4).
(The portion where the side surface of the n type semiconductor layer 1B intersects with the main surface of the n type semiconductor layer 1B) is retracted by about 500 [nm] to 1 [μm]. In this step, the reactive deposit formed on the side surface of the groove 4 and the silicon oxide film 2C are entirely removed, and the surface of the silicon nitride film 2B is exposed.

【0073】次に、塩素ガスと酸素ガスの混合ガスを用
いたケミカルドライエッチング処理を施し、図18に示
すように、前記溝4の上縁部及び底面縁部(溝4の側面
とその底面とが交わる部分)をなだらかな形状にする。
この工程により、上縁部及び底面縁部の形状がなだらか
な溝4が形成される。
Next, a chemical dry etching process using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is performed, and as shown in FIG. 18, the upper edge portion and the bottom edge portion of the groove 4 (the side surface of the groove 4 and the bottom surface thereof). (The part where and intersect) is made into a gentle shape.
By this step, the groove 4 having the shape of the upper edge portion and the bottom edge portion which are gentle is formed.

【0074】次に、熱酸化処理を施し、前記溝4の内面
に100[nm]程度の膜厚の犠牲熱酸化膜を形成し
後、前記犠牲熱酸化膜を除去する。犠牲熱酸化膜の形成
は、1100[℃]程度の高温度の酸素ガス雰囲気中で
行う。950[℃]程度の低温の熱酸化処理温度で犠牲
熱酸化膜の形成を行った場合、犠牲熱酸化膜の成長時に
生じる圧縮応力により、前段の工程でなだらかな形状に
加工した溝4の上縁部が角張った形状に変形してしまう
ので、犠牲熱酸化膜の形成は1000[℃]以上の熱酸
化処理温度で行う。なお、犠牲酸化膜の形成は、窒素ガ
スで希釈した酸素ガス雰囲気中で行ってもよい。
Next, a thermal oxidation process is performed to form a sacrificial thermal oxide film with a thickness of about 100 nm on the inner surface of the groove 4, and then the sacrificial thermal oxide film is removed. The sacrificial thermal oxide film is formed in an oxygen gas atmosphere at a high temperature of about 1100 [° C.]. When the sacrificial thermal oxide film is formed at a low thermal oxidation temperature of about 950 [° C.], the compressive stress generated during the growth of the sacrificial thermal oxide film causes the upper surface of the groove 4 processed into a gentle shape. Since the edge portion is deformed into an angular shape, the sacrificial thermal oxide film is formed at a thermal oxidation treatment temperature of 1000 [° C.] or higher. The sacrificial oxide film may be formed in an oxygen gas atmosphere diluted with nitrogen gas.

【0075】次に、熱酸化処理を施し、図19に示すよ
うに、溝4の内面に20[nm]程度の膜厚の熱酸化膜
5Aを形成した後、図20に示すように、前記熱酸化膜
5Aの表面上に50[nm]程度の膜厚の酸化珪素膜か
らなる堆積膜5Bを化学気相成長法で堆積してゲート絶
縁膜5を形成する。熱酸化膜5Aの形成は、950
[℃]程度の低温の酸素ガス雰囲気中又は水蒸気雰囲気
中で行う。堆積膜5Bの堆積は800[℃]程度の低温
の温度雰囲気中で行う。このゲート絶縁膜5の形成工程
において、950[℃]程度の低温の熱酸化処理温度で
熱酸化膜5Aの形成を行っているため、熱酸化膜5Aの
成長時に生じる圧縮応力により、前段の工程でなだらか
な形状に加工した溝4の上縁部(溝4の側面とn型半
導体層1Bの主面とが交わる部分)が角張った形状に変
形し、この上縁部における熱酸化膜5Aの膜厚が局所的
に薄くなるが、その部分を堆積膜5Bで補っているの
で、ゲート絶縁膜5の絶縁耐圧は確保される。
Next, a thermal oxidation process is performed to form a thermal oxide film 5A having a film thickness of about 20 [nm] on the inner surface of the groove 4 as shown in FIG. 19, and then, as shown in FIG. A gate insulating film 5 is formed on the surface of the thermal oxide film 5A by depositing a deposited film 5B made of a silicon oxide film having a thickness of about 50 [nm] by chemical vapor deposition. The formation of the thermal oxide film 5A is 950
It is performed in an oxygen gas atmosphere or a water vapor atmosphere at a low temperature of about [° C.]. The deposition film 5B is deposited in a low temperature atmosphere of about 800 [° C.]. In the step of forming the gate insulating film 5, since the thermal oxide film 5A is formed at a low temperature of about 950 [° C.], the compressive stress generated during the growth of the thermal oxide film 5A causes the former step to proceed. Then, the upper edge portion of the groove 4 (the portion where the side surface of the groove 4 and the main surface of the n type semiconductor layer 1B intersect) is processed into an angular shape, and the thermal oxide film 5A at this upper edge portion is deformed. The thickness of the gate insulating film 5 is locally thinned, but since the portion is supplemented by the deposited film 5B, the withstand voltage of the gate insulating film 5 is secured.

【0076】次に、前記溝4内を含むn型半導体層1
Bの主面上の全面に導電膜として例えば多結晶珪素膜を
化学気相成長法で形成する。この多結晶珪素膜には抵抗
値を低減する不純物(例えば燐)がその堆積中又は堆積
後に導入される。多結晶珪素膜は、例えば1[μm]程
度の膜厚で形成する。
Next, the n -- type semiconductor layer 1 including the inside of the groove 4 is formed.
A polycrystalline silicon film, for example, is formed on the entire main surface of B as a conductive film by chemical vapor deposition. Impurities (for example, phosphorus) that reduce the resistance value are introduced into the polycrystalline silicon film during or after the deposition. The polycrystalline silicon film is formed with a film thickness of, for example, about 1 [μm].

【0077】次に、前記多結晶珪素膜の表面を平坦化す
る。この平坦化は、例えばエッチバック法又は化学的機
械研磨法で行う。
Next, the surface of the polycrystalline silicon film is flattened. This flattening is performed by, for example, an etch back method or a chemical mechanical polishing method.

【0078】次に、前記多結晶珪素膜にエッチング処理
を選択的に施し、図21に示すように、前記溝4内にゲ
ート電極6Aを形成すると共に、前記n型半導体層1
Bの主面の周辺領域上にゲート電極6Aと一体化された
ゲート引出用電極(図3に示す6B)を形成する。
Next, the polycrystalline silicon film is selectively subjected to an etching treatment to form a gate electrode 6A in the groove 4 as shown in FIG. 21, and at the same time, the n -- type semiconductor layer 1 is formed.
A gate lead electrode (6B shown in FIG. 3) integrated with the gate electrode 6A is formed on the peripheral region of the main surface of B.

【0079】次に、前記窒化珪素膜2B上に残存する堆
積膜5Bを除去し、更に窒化珪素膜2Bを除去する。そ
の後、図22に示すように、前記ゲート電極6A上及び
ゲート引出用電極上を含むn型半導体層1Bの主面上
の全面に例えば酸化珪素膜からなる絶縁膜7を形成す
る。この絶縁膜7の形成は熱酸化法又は化学気相成長法
で行う。
Next, the deposited film 5B remaining on the silicon nitride film 2B is removed, and further the silicon nitride film 2B is removed. Then, as shown in FIG. 22, an insulating film 7 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the entire main surface of the n type semiconductor layer 1B including the gate electrode 6A and the gate lead-out electrode. The insulating film 7 is formed by a thermal oxidation method or a chemical vapor deposition method.

【0080】次に、前記n型半導体層1Bの主面の全
面にp型不純物(例えば硼素)をイオン打込み法で導入
した後、引き伸ばし拡散処理を施し、図23に示すよう
に、チャネル形成領域であるp型半導体領域8を形成す
る。引き伸ばし拡散処理は、1100[℃]の温度のN
ガス雰囲気中にて約1時間程度行う。
Next, after introducing a p-type impurity (for example, boron) into the entire main surface of the n -type semiconductor layer 1B by an ion implantation method, an extension diffusion process is performed to form a channel as shown in FIG. A p-type semiconductor region 8 which is a region is formed. The stretching diffusion process is performed at a temperature of 1100 [° C.]
Approximately 1 hour in a 2 gas atmosphere.

【0081】次に、前記n型半導体層1Bの主面であ
る前記p型半導体層8の主面にn型不純物(例えば砒
素)をイオン打込み法で選択的に導入した後、950
[℃]の温度で約20分程度のアニール処理を施し、図
24に示すように、ソース領域であるn型半導体領域
9を形成する。n型不純物の導入は、最終的な導入量が
5×1015[atoms/cm]程度に設定され、導入時
のエネルギ量が80[KeV]に設定された条件下にお
いて行う。この工程により、n型半導体層1Bの溝4
内にゲート絶縁膜5、ゲート電極6Aの夫々を形成した
トレンチゲート構造のMISFETが形成される。
Then, after selectively introducing an n-type impurity (for example, arsenic) into the main surface of the p-type semiconductor layer 8 which is the main surface of the n -- type semiconductor layer 1B by an ion implantation method, 950
An annealing process is performed at a temperature of [° C.] for about 20 minutes to form an n + type semiconductor region 9 which is a source region, as shown in FIG. The introduction of the n-type impurity is performed under the conditions that the final introduction amount is set to about 5 × 10 15 [atoms / cm 2 ] and the energy amount at the time of introduction is set to 80 [KeV]. By this step, the groove 4 of the n type semiconductor layer 1B is formed.
A MISFET having a trench gate structure in which the gate insulating film 5 and the gate electrode 6A are formed is formed.

【0082】次に、図24に示すように、前記n型半
導体層1B上の全面に、例えば500[nm]程度の膜
厚の層間絶縁膜10を形成する。層間絶縁膜10として
は、例えばBPSG(ron hospho ilicate las
s)膜で形成する。
Next, as shown in FIG. 24, an interlayer insulating film 10 having a film thickness of, for example, about 500 [nm] is formed on the entire surface of the n type semiconductor layer 1B. The interlayer insulating film 10, for example, BPSG (B ron P hospho S ilicate G las
s) Form with a film.

【0083】次に、CHFガスを用いた異方性ドライ
エッチング処理を施し、図25に示すように、前記層間
絶縁膜10に接続孔11A及び接続孔(図3に示す11
B)を形成する。
Next, anisotropic dry etching treatment using CHF 3 gas is performed, and as shown in FIG. 25, the interlayer insulating film 10 is provided with a connection hole 11A and a connection hole (11 shown in FIG. 3).
B) is formed.

【0084】次に、前記接続孔内を含むn型半導体層
1Bの主面上の全面に例えばアルミニウム膜又はアルミ
ニウム合金膜からなる導電膜を形成した後、前記導電膜
にパターンニングを施し、p型半導体領域8、n型半
導体領域9の夫々に電気的に接続されるソース配線12
Aを形成すると共に、ゲート引出用電極に電気的に接続
されるゲート配線(図3に示す12B)を形成する。
Next, a conductive film made of, for example, an aluminum film or an aluminum alloy film is formed on the entire main surface of the n -- type semiconductor layer 1B including the inside of the connection hole, and then the conductive film is patterned. A source wiring 12 electrically connected to each of the p-type semiconductor region 8 and the n + -type semiconductor region 9.
A is formed, and at the same time, a gate wiring (12B shown in FIG. 3) electrically connected to the gate lead electrode is formed.

【0085】次に、前記ソース配線12A上及びゲート
引出用電極6B上を含むn型半導体層1Bの主面上の
全面に最終保護膜13を形成する。最終保護膜13とし
ては、例えば、ソースガスの主体としてテトラエトキシ
シラン(TEOS)ガスを使用するプラズマ化学気相成
長法によって堆積した酸化珪素膜で形成する。
Next, a final protective film 13 is formed on the entire main surface of the n -- type semiconductor layer 1B including the source wiring 12A and the gate leading electrode 6B. The final protective film 13 is formed of, for example, a silicon oxide film deposited by a plasma chemical vapor deposition method using tetraethoxysilane (TEOS) gas as a main source gas.

【0086】次に、前記最終保護膜13に、ソース配線
12Aの一部の表面を露出するボンディング開口及びゲ
ート配線12Bの一部の表面を露出するボンディング開
口を形成し、その後、前記n型半導体基板1Aの裏面
に研削処理を施し、その後、図26に示すように、前記
型半導体基板1の裏面にドレイン電極14を形成す
ることにより、トレンチゲート構造のMISFETを有
するパワートランジスタがほぼ完成する。
Next, a bonding opening exposing a part of the surface of the source wiring 12A and a bonding opening exposing a part of the surface of the gate wiring 12B are formed in the final protective film 13, and then the n + type is formed. By grinding the back surface of the semiconductor substrate 1A and then forming the drain electrode 14 on the back surface of the n + type semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 26, a power transistor having a MISFET having a trench gate structure is almost formed. Complete.

【0087】このように、本実施形態の製造方法は、前
述の実施形態1と同様に、ドレイン領域であるn型半
導体層1Bの主面からその深さ方向に向って溝4を形成
し、前記溝4の内面に熱酸化膜5Aと堆積膜5Bからな
るゲート絶縁膜5を形成し、かつ前記溝4内にゲート電
極6Aを形成した後、前記n型半導体層1Bに不純物
を導入してチャネル形成領域であるp型半導体領域8を
形成すると共に、前記p型半導体領域8に不純物を導入
してソース領域であるn型半導体領域9を形成するの
で、前述の実施形態1と同様の効果が得られる。
As described above, according to the manufacturing method of this embodiment, the groove 4 is formed in the depth direction from the main surface of the n type semiconductor layer 1B which is the drain region, as in the first embodiment. After forming the gate insulating film 5 including the thermal oxide film 5A and the deposited film 5B on the inner surface of the groove 4 and forming the gate electrode 6A in the groove 4, impurities are introduced into the n type semiconductor layer 1B. Then, the p-type semiconductor region 8 which is the channel forming region is formed, and at the same time, the impurity is introduced into the p-type semiconductor region 8 to form the n + type semiconductor region 9 which is the source region. The same effect can be obtained.

【0088】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。
As described above, the inventions made by the present inventor are
Although specifically described based on the above embodiment, the present invention is
It is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the invention.

【0089】例えば、本発明は、トレンチゲート構造の
pチャネル導電型MISFETを有するパワートランジ
スタ(半導体装置)に適用できる。
For example, the present invention can be applied to a power transistor (semiconductor device) having a p-channel conductivity type MISFET having a trench gate structure.

【0090】また、本発明は、トレンチゲート構造のI
GBT(nsulated ate ipolarransistor)を有
するパワートランジスタ(半導体装置)に適用できる。
The present invention also relates to the trench gate structure I.
It can be applied to a power transistor (semiconductor device) having a GBT (I nsulated G ate B ipolar T ransistor).

【0091】[0091]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0092】トレンチゲート構造のトランジスタ素子を
有する半導体装置の信頼性を高め、かつ安定で再現性の
良いFET特性を得ることができる。
It is possible to improve the reliability of a semiconductor device having a transistor element having a trench gate structure and obtain stable and reproducible FET characteristics.

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

【図1】本発明の実施形態1であるパワートランジスタ
(半導体装置)の要部平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a main part of a power transistor (semiconductor device) according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すA−A線の位置で切った断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA shown in FIG.

【図3】図1に示すB−B線の位置で切った断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG.

【図4】前記パワートランジスタの製造方法を説明する
ための要部断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part for explaining a method for manufacturing the power transistor.

【図5】前記パワートランジスタの製造方法を説明する
ための要部断面図である。
FIG. 5 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図6】前記パワートランジスタの製造方法を説明する
ための要部断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part for explaining a method for manufacturing the power transistor.

【図7】前記パワートランジスタの製造方法を説明する
ための要部断面図である。
FIG. 7 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図8】前記パワートランジスタの製造方法を説明する
ための要部断面図である。
FIG. 8 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図9】前記パワートランジスタの製造方法を説明する
ための要部断面図である。
FIG. 9 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図10】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 10 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図11】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 11 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図12】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 12 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図13】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 13 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図14】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 14 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図15】本発明の実施形態2であるパワートランジス
タの製造方法を説明するための要部断面図である。
FIG. 15 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor according to the second embodiment of the present invention.

【図16】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 16 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図17】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 17 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図18】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 18 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図19】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 19 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図20】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 20 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図21】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 21 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図22】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 22 is a fragmentary cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the power transistor.

【図23】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 23 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図24】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 24 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図25】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 25 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【図26】前記パワートランジスタの製造方法を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 26 is a main-portion cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the power transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A…n型半導体基板、1B…n型半導体層、2…
マスク、3…開口、4…溝、5…ゲート絶縁膜、5A…
熱酸化膜、5B…堆積膜、6A…ゲート電極、6B…ゲ
ート引出用電極、7…絶縁膜、8…p型半導体領域、9
…n型半導体領域、10…絶縁膜、11…開口、12
A…ソース配線、12B…ゲート配線、13…最終保護
膜、14…ドレイン電極。
1A ... n + type semiconductor substrate, 1B ... n type semiconductor layer, 2 ...
Mask, 3 ... Opening, 4 ... Trench, 5 ... Gate insulating film, 5A ...
Thermal oxide film, 5B ... Deposited film, 6A ... Gate electrode, 6B ... Gate extraction electrode, 7 ... Insulating film, 8 ... P-type semiconductor region, 9
... n + type semiconductor region, 10 ... Insulating film, 11 ... Opening, 12
A ... Source wiring, 12B ... Gate wiring, 13 ... Final protective film, 14 ... Drain electrode.

フロントページの続き (72)発明者 沼沢 澄人 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 中沢 芳人 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 小林 正義 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 工藤 聡 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 今井 保雄 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 久保 栄 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 重松 卓 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 大西 紹弘 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 植澤 浩三 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 大石 健太郎 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 Fターム(参考) 5F058 BA01 BD01 BE10 BF02 BF55Continued front page    (72) Inventor Sumito Numazawa             5-22-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company Hitachi Cho-LS System             Within (72) Inventor Yoshito Nakazawa             5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company within Hitachi Semiconductor Group (72) Inventor Masayoshi Kobayashi             5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company within Hitachi Semiconductor Group (72) Inventor Satoshi Kudo             5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company within Hitachi Semiconductor Group (72) Inventor Yasuo Imai             5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company within Hitachi Semiconductor Group (72) Inventor Sakae Kubo             5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company within Hitachi Semiconductor Group (72) Inventor Takashi Shigematsu             5-22-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company Hitachi Cho-LS System             Within (72) Inventor Shohiro Onishi             5-22-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company Hitachi Cho-LS System             Within (72) Inventor Kozo Uesawa             5-22-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company Hitachi Cho-LS System             Within (72) Inventor Kentaro Oishi             5-22-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company Hitachi Cho-LS System             Within F-term (reference) 5F058 BA01 BD01 BE10 BF02 BF55

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トレンチゲート構造のトランジスタ素子
を有する半導体装置の製造方法であって、半導体層の主
面からその深さ方向に向って溝を形成し、前記溝の内面
に犠牲熱酸化膜を形成し、その後、前記犠牲熱酸化膜を
除去し、前記犠牲熱酸化膜が除去された溝の内面に堆積
膜からなるゲート絶縁膜を形成し、かつ前記溝内にゲー
ト電極を形成した後、前記半導体層に不純物を導入して
半導体領域を形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device having a transistor element having a trench gate structure, wherein a groove is formed from a main surface of a semiconductor layer in a depth direction thereof, and a sacrificial thermal oxide film is formed on an inner surface of the groove. After the formation, the sacrificial thermal oxide film is removed, a gate insulating film made of a deposited film is formed on the inner surface of the groove from which the sacrificial thermal oxide film is removed, and a gate electrode is formed in the groove, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a semiconductor region by introducing impurities into the semiconductor layer.
【請求項2】 トレンチゲート構造のMISFETを有
する半導体装置の製造方法であって、半導体層の主面か
らその深さ方向に向って溝を形成し、前記溝の内面に犠
牲熱酸化膜を形成し、その後、前記犠牲熱酸化膜を除去
し、前記犠牲熱酸化膜が除去された溝の内面に堆積膜か
らなるゲート絶縁膜を形成し、かつ前記溝内にゲート電
極を形成した後、前記半導体層に不純物を導入してチャ
ネル形成領域となる第1導電型半導体領域を形成し、前
記第1導電型半導体領域に不純物を導入してソース領域
である第2導電型半導体領域を形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device having a MISFET having a trench gate structure, wherein a groove is formed from a main surface of a semiconductor layer in a depth direction thereof, and a sacrificial thermal oxide film is formed on an inner surface of the groove. Then, the sacrificial thermal oxide film is removed, a gate insulating film made of a deposited film is formed on the inner surface of the groove from which the sacrificial thermal oxide film has been removed, and a gate electrode is formed in the groove. Impurity is introduced into the semiconductor layer to form a first conductivity type semiconductor region which becomes a channel formation region, and impurities are introduced into the first conductivity type semiconductor region to form a second conductivity type semiconductor region which is a source region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項3】 前記犠牲熱酸化膜の形成は、1000
[℃]以上の酸素ガス雰囲気中又は窒素ガスで希釈した
酸素ガス雰囲気中にて行うことを特徴とする請求項1ま
たは請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
3. The formation of the sacrificial thermal oxide film is 1000 times.
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is performed in an oxygen gas atmosphere of [° C.] or higher or in an oxygen gas atmosphere diluted with nitrogen gas.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006228901A (en) * 2005-02-16 2006-08-31 Fuji Electric Holdings Co Ltd Manufacturing method of silicon carbide semiconductor element
JP2007109888A (en) * 2005-10-13 2007-04-26 Denso Corp Method of manufacturing semiconductor device
JP2007110071A (en) * 2005-09-16 2007-04-26 Denso Corp Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device

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