JP2004200441A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
【特許文献1】
特開平9−266311号公報(その公報の図面の図7〜図9等)
【特許文献2】
特開2000−260984号公報(その公報の図面の図1、図4等)
【0003】
特許文献1には、図1に示すように、ドリフト領域にいわゆるスーパージャンクション構造部23を設けたパワーMOSFETが示されている。スーパージャンクション構造部23には、p型コラム領域24とn型コラム領域26が交互に形成されている。
ドリフト領域にスーパージャンクション構造部23を設けると、ドリフト領域がn型領域のみの場合に比べて、オン抵抗とソース・ドレイン間耐圧のトレードオフの関係を改善できる。
【0004】
図1の構造では、p型コラム領域24とn型コラム領域26は、平面視したときにゲート電極36の奥行方向に対して非平行方向(この例では直交方向)に伸びている。別の表現をすると、p型コラム領域24とn型コラム領域26は、平面視したときにゲート電極36の奥行方向に対して非直交方向(この例では平行方向)に交互に形成されている。これらの態様を以下では「第1態様」という。
これに対し、図2に示すように、p型コラム領域24とn型コラム領域26が、平面視したときにゲート電極36の奥行方向に対して平行方向に伸びる構造がある。別の表現をすると、p型コラム領域24とn型コラム領域26が、平面視したときにゲート電極の奥行方向に対して直交方向に交互に形成されている構造がある。これらの態様を以下では「第2態様」という。
第1態様は、トレンチ33を形成する際のマスクずれが生じた場合(例えば図示横方向にずれた場合)でも、ゲート電極36とn型コラム領域26が重なる領域の変化が小さい。よって、第2態様に比べてオン抵抗の変化が小さいという利点がある。
【0005】
第2態様の場合、トレンチ33を形成する際のマスクが図示横方向にずれたときに、オン抵抗が増加し易い。第2態様において、本来図3に示す位置にトレンチ33を形成するはずであったのに、マスクずれによって図4に示す位置にトレンチ33が形成されたとする。図3の場合、半導体装置のオン時には、ゲート電極36に隣接するボディ領域30にチャネル30xが形成される。一方、図4の場合、このチャネル30xに加えて、本来チャネルを形成する予定になかったp型領域の部分24xにもチャネル(反転層)が形成されてしまう。この反転層24xの部分は30xの部分に比べて高抵抗になる。よって、オン抵抗が増加してしまう。
これに対し、図1に例示される第1態様によると、上記のようなマスクずれが生じた場合でも、オン抵抗が増加しにくい。
【0006】
特許文献2には、図5に示すように、ボディ領域30の底面とスーパージャンクション構造部23の頂面の間全体に、n−型領域50を設けた構造が示されている。このようなn−型領域50を設けると、オン抵抗を低減できる旨が特許文献2に記載されている。
【0007】
しかし、図5に示す構造によると、p型コラム領域24がフローティングの電位状態となってしまう。p型コラム領域24がフローティングの電位状態になると、耐圧時にp型コラム領域24とn型コラム領域26のpn接合部に、これらの領域24,26を空乏化させるための充分な電圧がかからない場合が生じる。この結果、耐圧特性が不安定となる場合が生じる。
【0008】
特許文献2にはさらに図6に示すように、半導体装置の後部に、p型コラム領域54の後部頂面とp型ボディ領域30の後面をつなぐためのp型の接続用領域58を設けた構造が示されている。この構造によると、p型コラム領域54がフローティングの電位状態となることを回避できる。
【0009】
しかし、このようにp型ボディ領域30とp型コラム領域54の間に接続用領域58を設けると、p型ボディ領域30とp型コラム領域54の間の電流経路が長くなる。この結果、この電流経路が長くなった分、抵抗が増加してしまう。これにより、n+型ソース領域32とp型ボディ領域30とn+型ドレイン領域22で形成されるnpn構造の寄生トランジスタのベース抵抗が高くなる。このため、この寄生トランジスタがオンし易くなってしまう。
【0010】
本発明は、半導体装置について以下の課題を解決することを目的とする。
(1)トレンチを形成する際のマスクずれが生じてもオン抵抗が増加しにくくすること。
(2)オン抵抗を低減すること。
(3)耐圧特性を安定化すること。
(4)寄生トランジスタをオンさせにくくすること。
【0011】
【課題を解決するための手段及び作用と効果】本発明に係る半導体装置は、トレンチが形成された半導体部と、トレンチの壁面に沿って形成されたゲート絶縁膜と、トレンチ内に形成されたゲート電極を備えている。半導体部は、第1導電型のボディ領域と、第1導電型の第1領域と、第2導電型の第2領域と、第2導電型の第3領域を有する。ボディ領域は、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して隣合う領域を有する。第1領域は、平面視したときにゲート電極の奥行方向に対して非平行方向に伸びているとともにボディ領域に接している。第2領域は、平面視したときにゲート電極の奥行方向に対して非平行方向に伸びているとともに第1領域と隣合っている。第3領域は、ゲート電極と第1領域の間に形成されている。
ここで、第1領域と第2領域は接していてもよいし、第1領域と第2領域の間に例えば絶縁層が介在していてもよい。
【0012】
本発明に係る他の半導体装置は、トレンチが形成された半導体部と、トレンチの壁面に沿って形成されたゲート絶縁膜と、トレンチ内に形成されたゲート電極を備えている。半導体部は、第1導電型のボディ領域と、第1導電型の第1領域と、第2導電型の第2領域と、第2導電型の第3領域を有する。ボディ領域は、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して隣合う領域を有する。第1領域と第2領域は、平面視したときにゲート電極の奥行方向に対して非直交方向に交互に形成されている。第3領域は、ゲート電極と第1領域の間に形成されている。
【0013】
本発明者は研究の結果、図1に例示される態様(第1態様)に関する新たな知見を得た。具体的には、半導体装置のオン時に、n型コラム領域26だけでなく、p型コラム領域24のうちゲート電極36に隣接する領域にも電流が流れるという知見を得た(図7〜図10を参照して実施例の欄で説明する内容を参照)。図1に示す構造では、p型コラム領域24のゲート電極36に隣接する領域に反転層が形成され、電流が流れる。この反転層の部分は高抵抗であるため、オン抵抗を増加させる要因となる。
本発明者は、上記知見から図1のゲート電極36とp型コラム領域24の間に、高抵抗の反転層の代わりに予めn型領域(上記第3領域の一例)を設けておけば、オン抵抗を低減できることを見出した。
また、本発明者は、上記知見から図1の構造のようにp型ボディ領域30とp型コラム領域24の間の全体にn型領域50を設けなくてもオン抵抗を低減できることを見出した。即ち、p型コラム領域24がp型ボディ領域30に直接的に接する構造でも、オン抵抗を効果的に低減できることを見出した。
【0014】
(1)本発明に係る半導体装置では、第1領域と第2領域は、平面視したときにゲート電極の奥行方向に対して非平行方向に伸びている。あるいは、第1領域と第2領域は、平面視したときにゲート電極の奥行方向に対して非直交方向に交互に形成されている。よって、トレンチを形成する際のマスクずれが生じた場合等でも、オン抵抗が増加しにくい。
(2)本発明に係る半導体装置は、ゲート電極と第1領域の間に形成された第3領域を有する。よって、上記したようにオン抵抗をより低減できる。
(3)本発明に係る半導体装置では、第1導電型の第1領域は第1導電型のボディ領域に接している。よって、第1領域がフローティングの電位状態となることを回避できる。このため、耐圧特性を安定化できる。
(4)本発明に係る半導体装置では、第1領域はボディ領域に接している。よって、第1領域とボディ領域間の電流経路を短くできる。このため、半導体装置内の寄生トランジスタをオンさせにくくすることができる。
【0015】
第1領域と第2領域は、平面視したときにゲート電極の奥行方向に対してほぼ直交方向に伸びていることが好ましい。第1領域と第2領域は、平面視したときにゲート電極の奥行方向に対してほぼ平行方向に交互に形成されていることが好ましい。
【0016】
第1領域は、ゲート電極の下方に位置する領域を有し、第3領域は、ゲート電極の底面と第1領域の頂面の間に形成された領域を有することが好ましい。また、第3領域は、ゲート電極の側面と第1領域の間に形成された領域を有することが好ましい。
これによると、オン抵抗をより有効に低減できる。
【0017】
第3領域の不純物濃度は、第1領域及び/又は第2領域の不純物濃度よりも高いことが好ましい。
これによると、耐圧の低下を抑制しながら、オン抵抗をより低減できる。
【0018】
半導体部は、第1領域及び/又は第2領域に接する第1導電型のドレイン領域を有することが好ましい。半導体部は、ボディ領域に接する第2導電型のソース領域を有することが好ましい。
第1領域と第2領域は、ボディ領域とドレイン領域の間に形成されていることが好ましい。第1領域と第2領域は、ほぼ同じ方向にストライプ状に伸びていることが好ましい。第1領域はオフ状態で実質的に完全空乏化することが好ましい。第2領域はオン状態で電流が流れ、オフ状態で実質的に完全空乏化することが好ましい。
【0019】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、第1導電型の第1領域と第2導電型の第2領域上の半導体領域の一部を少なくとも除去して、平面視したときに第1領域と第2領域が伸びる方向に対して非平行方向に伸び、かつ、第1領域と第2領域が露出する深さまで達するトレンチを形成する工程と、トレンチの底面に隣接する第1領域に第2導電型不純物を添加する工程を有する。この製造方法は、第2導電型不純物を活性化する工程をさらに有することが好ましい。
上記トレンチ形成工程に代えて、第1導電型の第1領域と第2導電型の第2領域上の半導体領域の一部を少なくとも除去して、平面視したときに第1領域と第2領域が交互に形成された方向に対して非直交方向に伸び、かつ、第1領域と第2領域が露出する深さまで達するトレンチを形成する工程を採用してもよい。
この製造方法によると、第1領域と第2領域上に半導体領域が存在する場合でも、第1領域に第2導電型不純物を効率的な方法で添加できる。
【0020】
トレンチを形成する工程では、半導体領域のうちトレンチを形成しない領域上をマスクで覆い、マスクで覆っていない領域を除去してトレンチを形成し、第2導電型不純物を添加する工程では、半導体領域を前記マスクで覆ったままの状態で第2導電型不純物を添加することが好ましい。
これによると、第2導電型不純物を添加するために、新たにマスクを追加しなくてもよい。よって、製造工程を簡単化できる。
【0021】
トレンチの側面に隣合う半導体領域への第2導電型不純物の侵入を抑制するマスクでトレンチの側面を覆う工程を有することが好ましい。
これによると、トレンチの側面に隣合う半導体領域に第2導電型不純物が侵入することで生じるゲートしきい値電圧の変動等を抑制できる。
【0022】
また、他の半導体装置の製造方法は、第1導電型の第1領域と第2導電型の第2領域上に、第1領域を含む所定領域上が開口したマスクを配置する工程と、前記所定領域に第2導電型不純物を添加する工程と、第1領域と第2領域上に半導体領域を形成する工程と、少なくとも半導体領域の一部を除去して、第1領域と第2領域が伸びる方向に対して非平行方向に伸び、かつ、第2導電型不純物を添加した領域が露出する深さまで達するトレンチを形成する工程を有する。
上記トレンチ形成工程に代えて、少なくとも半導体領域の一部を除去して、平面視したときに第1領域と第2領域が交互に形成された方向に対して非直交方向に伸び、かつ、第2導電型不純物を添加した領域が露出する深さまで達するトレンチを形成する工程を採用してもよい。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明の実施例の半導体装置について説明する前に、図1に示す従来の半導体装置について行ったシミュレーションの内容と結果を説明する。
図7は、従来の半導体装置としてシミュレーションを行った構造の斜視図を示す。シミュレーションは、スーパージャンクション構造部23の繰返しの最小単位(ハーフセル)で行った。基板22はn+型シリコン基板を用いた。p型コラム領域24及びn型コラム領域26の幅は2μmとした。p型コラム領域24の奥行方向の長さは1.5μm、不純物濃度は1×1016cm−3とした。n型コラム領域26の奥行方向の長さは0.5μm、不純物濃度は3×1016cm−3とした。スーパージャンクション構造部23の深さは、耐圧200Vを想定して12μmとした。p型ボディ領域30は1×1017cm−3の表面濃度を持ち、2μmの深さまでガウス分布を持つようにした。n型ソース領域32とp+型ボディコンタクト領域30aの厚さは共に0.5μm、不純物濃度は共に1×1019cm−3とした。ゲート電極36の幅は0.3μm、深さは2.5μmとした。ゲート絶縁膜34の厚さは0.1μmとした。
【0024】
図8(A)は図7のA−A断面図、即ちn型コラム領域26のオン時の電流分布を示す。図8(B)は図7のB−B断面図、即ちp型コラム領域24のオン時の電流分布を示す。図8(C)は図7のC−C断面図、即ちp型コラム領域24のオン時の電流分布を示す。図9(A)〜(C)はそれぞれ、図8(A)〜(C)のゲート電極36付近の拡大図である。
この時のバイアス条件は、ソース電圧(VS)=0V、ドレイン電圧(VD)=0.1V、ゲート電圧(VG)=15Vとした。
【0025】
図8と図9において、色が濃くなっている箇所が電流の流れている箇所である。色が濃くなるにつれて(黒色に近づくにつれて)、電流密度が高くなっている。但し、ゲート絶縁膜34の部分は除く。
図8(A)から、n+型ドレイン領域22を流れ出た電流は、n型コラム領域26を通り、さらに、ゲート電極36に隣合うp型ボディ領域30に形成されたチャネルを経由して、n+型ソース領域32へ流れていることがわかる。
図8(B)(C)と図9(B)(C)から、n型コラム領域26を流れる電流は、n型コラム領域26の直上のp型ボディ領域(但し、ゲート電極36の側面に隣接した領域)30だけでなく、p型コラム領域24の直上のp型ボディ領域のゲート電極36の側面に隣接した領域30にも流れていることがわかる。この結果から、p型コラム領域24とn型コラム領域26がゲート電極36の奥行方向と非平行に(この例では直交して)伸びている構造では、p型ボディ領域30(ゲート電極36)の下方のスーパージャンクション構造部23の導電型に関係なく、p型ボディ領域30のゲート電極36の側面に隣接した領域にチャネルが形成され、電流が流れていることがわかる。
また、図9(B)(C)から明らかなように、ゲート電極36の底面に隣接するp型コラム領域24の上部(頂部)にも反転層が形成され、電流が流れていることがわかる。
しかし、n型コラム領域26を流れる電流の密度と、ゲート電極36の底面に隣接するp型コラム領域24の反転層を流れる電流の密度を比較すると、p型コラム領域24の反転層の方が電流の密度が少ないことがわかる。これが、オン抵抗の増加の要因となっていることがわかる。
【0026】
図10は、図7に示す構造のオン時のゲート電圧(VG)−ドレイン電流(ID)特性を示す。このときのバイアス条件は、ソース電圧(VS)=0V、ドレイン電圧(VD)=0.1Vである。図10に示す特性から、ゲート電圧(VG)=15Vのときの規格化オン抵抗(Specific On resistance:Ron)を求めると、0.16Ω・mm2であった。なお、耐圧は225Vであった。
【0027】
図11は、本発明の第1実施例の半導体装置の斜視図を示す。本実施例で説明する半導体装置は、トレンチゲート構造を有するパワーMOSFETである。この半導体装置は、半導体部21を備えている。半導体部21は、n+型ドレイン領域22と、ドリフト領域と、p型ボディ領域30と、n+型ソース領域32を有する。ドリフト領域は、スーパージャンクション構造部23と、n型領域(第3領域の一例)28を有する。スーパージャンクション構造部23は、p型コラム領域(第1領域の一例)24とn型コラム領域(第2領域の一例)26を有する。半導体部21には、トレンチ33が形成されている。このトレンチ33の壁面(底面と側面)に沿って、ゲート絶縁膜34が形成されている。トレンチ33内には、ゲート電極36が形成されている。ゲート電極36はゲート端子に接続されている。なお、トレンチ33の形状は、U型でもよいし、V型でもよいし、その他の形状であってもよい。
【0028】
スーパージャンクション構造部23のp型コラム領域24とn型コラム領域26は、n+型ドレイン領域22とp型ボディ領域30の間に位置している。p型コラム領域24とn型コラム領域26は、n+型ドレイン領域22に接している。p型コラム領域24とn型コラム領域26は、p型ボディ領域30に接している。p型コラム領域24とn型コラム領域26は、平面視したときにゲート電極36の奥行方向(長手方向ともいえる)に対して非平行方向(この例では直交方向)に伸びている。p型コラム領域24とn型コラム領域26は、同じ方向にストライプ状に伸びている。別の表現をすると、p型コラム領域24とn型コラム領域26は、平面視したときにゲート電極36の奥行方向に対して非直交方向(この例では平行方向)に交互に繰返し形成されている。
【0029】
p型コラム領域24とn型コラム領域26は接している。p型コラム領域24とn型コラム領域26は、ゲート電極36の下方に位置する領域を有する。p型コラム領域24とn型コラム領域26は、ゲート電極36の下方において、ゲート電極36の奥行方向に平行な方向に交互に繰返し形成された領域を有する。p型コラム領域24はオフ状態で実質的に完全空乏化する。n型コラム領域26はオン状態でドリフト電流が流れ、オフ状態で実質的に完全空乏化する。
なお、p型コラム領域24とn型コラム領域26は、接していなくてもよい。例えばp型コラム領域24とn型コラム領域26の間に絶縁層が介在していてもよい。
【0030】
n型領域28は、ゲート電極36とp型コラム領域24の間に形成されている。この例では、n型領域28は、ゲート電極36の底面とp型コラム領域24の頂面の間に形成されている。
n型領域28の不純物濃度は、p型コラム領域24の不純物濃度よりも高く設定することが好ましい。n型領域28の不純物濃度は、1×1017cm−3〜1×1019cm−3であることが好ましい。n型領域28の厚さは、チャネルの厚さ以上に設定することが好ましい。n型領域28の厚さは、0.1μm〜0.5μmであることが好ましい。
n型領域28の不純物濃度は、p型コラム領域24及び/又はn型コラム領域26の不純物濃度よりも高く設定すると、オン抵抗を効果的に低減できる。
【0031】
p型ボディ領域30は、n+型ソース領域32に接している。p型ボディ領域30は、ゲート電極36にゲート絶縁膜34を介して隣合う領域を有する。この領域は、n+型ソース領域32とスーパージャンクション構造部23の間に形成されている。この領域にはチャネルが形成される。
n+型ドレイン領域22の底面には、ドレイン電極20が接続されている。ドレイン電極20はドレイン端子に接続されている。n+型ソース領域32とp型ボディ領域30(ボディコンタクト領域30a)には、ソース電極(図示省略)が接続されている。ソース電極は、ソース端子に接続されている。
【0032】
次に、第1実施例の半導体装置の動作を説明する。n+型ドレイン領域22に正電圧を印加し、n+型ソース領域32とp型ボディ領域30(p+型ボディコンタクト領域)を接地する。この状態で、ゲート電極36に正電圧を印加する。すると、半導体装置がオンし、n+型ドレイン領域22からn+型ソース領域32に電流が流れる。より具体的には、p型ボディ領域30中の電子はゲート電極36に隣接する領域に集まり、n型チャネルが形成される。これにより、n+型ソース領域32から供給される電子は、p型ボディ領域30のn型チャネル、ゲート電極36の側面に隣接するn型コラム領域26、n型領域28、n型コラム領域26の順に流れ、n+型ドレイン領域22に達する。但し、n+型ソース領域32から供給される電子の中には、p型ボディ領域30のn型チャネル、ゲート電極36の側面に隣接するp型コラム領域24に形成された反転層、n型領域28、n型コラム領域26の順に流れ、n+型ドレイン領域22に達するものもある。
【0033】
このように、第1実施例の半導体装置では、p型ボディ領域30のn型チャネルを流れ出た電子は、n型領域28を経由して、n+型ドレイン領域22に達する。従来のようにn型領域28がない構造では、このn型領域28が位置する領域にもp型コラム領域24の上部(頂部)が形成されている(図1参照)。図1の構造では、オン時にはこのp型コラム領域24の上部(頂部)に反転層が形成される。この反転層は高抵抗であるため、オン抵抗を増加させる要因となる。
これに対し、第1実施例の半導体装置では、高抵抗の反転層の代わりに上記のように予めn型領域28を設けている。従って、同じにゲートバイアスの場合、オン時にp型コラム領域24を流れる電流を増加させることができる。よって、このようなn型領域28が設けられていない場合に比べて、オン抵抗を低減できる。
【0034】
一方、n+型ソース領域32とn+型ドレイン領域22間の耐圧測定時には、ゲート電極36とn+型ソース領域32の電位を0Vにする。また、n+型ドレイン領域22の電位を0Vから徐々に上昇させる。すると、(1)p型コラム領域24とn型コラム領域26のpn接合部、(2)p型コラム領域24とn型領域28のpn接合部、及び(3)p型ボディ領域30とn型コラム領域26のpn接合部から、各領域24,26,28,30に空乏層が広がる。但し、n型領域28の不純物濃度が高い場合は、n型領域28には空乏層が広がりにくい。所望の耐圧時には、p型コラム領域24とn型コラム領域26が実質的に完全空乏化される。即ち、ドリフト領域が実質的に完全空乏化することによって高耐圧が確保される。
【0035】
また、先に述べたように、p型コラム領域24はp型ボディ領域30に接している。p型ボディ領域30(p+型ボディコンタクト領域)は、ソース電極に接続されている。よって、p型コラム領域24はフローティングの電位状態とならない。このため、耐圧特性を安定化できる。
【0036】
また、p型コラム領域24はp型ボディ領域30に接しているので、p型ボディ領域30とp型コラム領域24間の電流経路を短くできる。よって、n+型ソース領域32とp型ボディ領域30とn+型ドレイン領域22で形成されるnpn構造の寄生トランジスタのベース抵抗を低くできる。このため、この寄生トランジスタをオンさせにくくすることができる。
【0037】
また、p型コラム領域24とn型コラム領域26は、平面視したときにゲート電極36の奥行方向に対して直交方向に伸びている。別の表現をすると、p型コラム領域24とn型コラム領域26は、平面視したときにゲート電極36の奥行方向に対して平行方向に交互に繰返し形成されている。よって、トレンチ33を形成する際のマスクずれが生じた場合でも、オン抵抗が増加しにくい。
【0038】
図12は、本発明の第2実施例の半導体装置の斜視図を示す。この半導体装置は、n型領域38が、ゲート電極36の底面とp型コラム領域24の頂面の間のみならず、ゲート電極36の側面とp型コラム領域24の側面の間にも形成されている。上記の点で第1実施例の半導体装置と異なる。
【0039】
第2実施例の半導体装置では、ゲート電極36の側面に隣接する領域にもn型領域38が形成されている。第1実施例では、このゲート電極36の側面に隣接する領域にもp型コラム領域24が形成されており、オン時にはこのp型コラム領域24に反転層が形成され、電流が流れる。よって、第2実施例のようにゲート電極36の側面に隣接する領域にもp型コラム領域24に代えてn型領域28を形成することで、よりオン抵抗を低減できる。
【0040】
図13は、本発明の実施例としてシミュレーションを行った構造の斜視図を示す。図13に示す構造は、図7に示す構造において、ゲート電極36の底面とp型コラム領域24の頂面の間にn型領域28を介在させた構造である。このn型領域28の厚さは0.5μm、不純物濃度は1×1017cm−3である。その他のデバイスパラメータは、図7に示す構造と同様である。
【0041】
図14は、図13に示す半導体装置のオン時の電流分布を示す。図14に示すように、n+型ドレイン領域22から、n型コラム領域26、n型領域28、p型ボディ領域30のチャネルを経て、n+型ソース領域32へ電流が流れていることがわかる。
【0042】
図15は、図13に示す半導体装置のオン時のゲート電圧(VG)−ドレイン電流(ID)特性を示す。バイアス条件は、図10の場合と同様である。図15に示す特性から求めた規格化オン抵抗(Ron)は0.15Ω・mm2であった。図7に示す構造のオン抵抗(0.16Ω・mm2)と比較すると、約6%オン抵抗が減少していることがわかる。これにより、図13に示す構造が有効であることがわかる。
【0043】
図7と図13に示す構造において、スーパージャンクション構造部23の深さは12μmである。これは先に述べたように耐圧200Vを想定した設定した値である。耐圧はスーパージャンクション構造部23の深さで決まる。今回対象とした半導体装置のサイズの場合、オン抵抗のうちドリフト抵抗(ドリフト領域としてのn型コラム領域26の抵抗成分)は約85%を占める。図13に示す構造のゲート電極36とp型コラム領域24の間に設けたn型領域28は、ドリフト抵抗の低減には基本的に寄与しない。このn型領域28は、ドリフト抵抗以外の抵抗成分(p型コラム領域24の抵抗成分)を減少させる効果がある。
【0044】
耐圧が低い構造では、スーパージャンクション構造部23の深さは浅くなる。この結果、オン抵抗のうちドリフト抵抗の占める割合が減少する。換言すると、オン抵抗のうちドリフト抵抗以外の抵抗成分の占める割合が増加する。上記したように、n型領域28を設けると、このドリフト抵抗以外の抵抗成分を減少させることができる。よって、耐圧が低い構造(スーパージャンクション構造部23の深さが浅い構造)では、n型領域28を設けることによるオン抵抗の低減効果がより顕著になる。
【0045】
また、図13に示す構造の耐圧は221Vであり、図10に示す構造(耐圧225V)とほぼ同様の耐圧値が得られた。
【0046】
図16〜図18は、本発明の実施例の半導体装置の第1製造方法の説明図を示す。図16に示すように、n+型の半導体基板22上に、p型コラム領域24とn型コラム領域26が交互に繰返された構造(スーパージャンクション構造部)を形成する。スーパージャンクション構造部の形成方法としては種々の方法がある。例えば、斜めイオン注入法(例えばISPSD2000,p.77-80)、マルチエピタキシャル法(例えばIEDM98,p683-685)、埋込みエピタキシャル法(例えばISPSD2001,p.363-366)によって形成することができる。次に、p型コラム領域24とn型コラム領域26上にp型半導体領域30をエピタキシャル成長させる。
【0047】
次に、上記のように形成されたp型半導体領域30を貫通するトレンチ33を形成する。具体的には、p型半導体領域30上にマスク42をCVD(ChemicalVapor Deposition)法によって形成する。本実施例ではマスク材として、アンドープド・シリケート・ガラス(Undoped Silicate Glass:以下では「USG」という)を用いている。なお、マスク42とp型半導体領域30の間には、酸化膜40を形成している。また、トレンチフォト工程とマスクエッチングにより、p型コラム領域24とn型コラム領域26が伸びる方向に対して直交する方向に伸びるp型半導体領域30をマスク42から露出させる。
次に、露出しているp型半導体領域30等をRIE等のドライエッチング(異方性エッチング)で所定深さまで除去する。この例では、この所定深さは、p型の半導体領域30を貫通して、p型コラム領域24とn型コラム領域26の上部(頂部)に達するまでの深さである。これにより、トレンチ33が形成される。
【0048】
次に、図17に示すように、トレンチ33の底面に隣接するp型コラム領域24とn型コラム領域26に、所定深さまでn型不純物(ドーパント)をイオン注入する。このイオン注入は、p型半導体領域30上をマスク42で覆ったままの状態で行う。符号38の領域がn型不純物がイオン注入された領域である。このn型不純物の注入は、トレンチ33の底面に垂直な方向に行う。
【0049】
次に、図18に示すように、熱酸化法やCVD法等によってトレンチ33の壁面に沿ってゲート絶縁膜34を形成する。次に、CVD法等によってトレンチ33内に電極材料(ポリシリコン等)36を積層する。次に、p型半導体領域30の上部のうち、トレンチ33の側面に近い側の領域にn型不純物をイオン注入する。この領域は、n+型ソース領域32となる。また、p型半導体領域30の上部のうち、n型不純物をイオン注入した領域に隣合う領域にp型不純物をイオン注入する。この領域は、p+型ボディコンタクト領域30aとなる。
【0050】
次に、熱処理工程(アニール工程)を行う。これにより、イオン注入された不純物が活性化される。また、トレンチ33の底面に隣接する領域にイオン注入したn型不純物38が広がる。そして、このn型領域38は、図18に示すように、トレンチ33の底面部を覆うような形状(即ち、図12に示す第2実施例のn型領域38の形状)となる。
以上のような製造工程を経て、本発明の実施例の半導体装置が製造される。
【0051】
この製造方法では、図16に示すトレンチ33が形成される前の状態の半導体層を加工する。即ち、p型コラム領域24とn型コラム領域26上にp型半導体領域30をエピタキシャル成長させた状態の半導体層を加工する。
このように、p型コラム領域24とn型コラム領域26上に半導体領域30が形成された半導体層を加工する場合でも、この製造方法によると、p型コラム領域24とn型コラム領域26の上部(頂部)に効率的な方法でn型領域38を形成できる。また、この製造方法によると、n型領域38を形成する際には、トレンチ33の形成の際のマスク42(図16,図17参照)を利用できる。よって、新たにマスクを追加しなくてもよい。このため、製造工程を簡単化できる。
【0052】
図19と図20は、本発明の実施例の半導体装置の第2製造方法の説明図を示す。第1製造方法と同様にしてトレンチ33等を形成した後、図19に示すように、熱酸化法やCVD法等によってトレンチ33の壁面(側面と底面)に沿って酸化膜44を形成する。次に、その酸化膜44を覆うようにCVD法等によって窒化膜46を形成する。次に、トレンチ33の底面部に位置する酸化膜44と窒化膜46をRIE(Reactive Ion Etching)法等でエッチングして除去する。この結果、トレンチ33の側面部のみに酸化膜44と窒化膜46が形成された状態となる。次に、図20に示すように、第1製造方法の場合と同様にして、n型不純物をイオン注入してn型領域38を形成する。次に、トレンチ33の側面部の酸化膜44と窒化膜46を除去する。次に、第1製造方法の場合と同様に、ゲート絶縁膜の形成等の工程を行う。
【0053】
n型領域38を形成するためのn型不純物のイオン注入角度がトレンチ33の底面に垂直な方向からずれて、トレンチ底面に対し斜め方向となる場合がある。この場合、トレンチ33の側面に隣合うp型半導体領域30が露出した状態であると、その半導体領域30にn型不純物が注入されてしまう場合が生じる。トレンチ33の側面に隣接するp型半導体領域30にはチャネルが形成される。このチャネルが形成される領域にn型不純物が侵入すると、ゲートしきい値電圧の変動等が生じるおそれがある。これに対し、上記製造方法では、トレンチ33の側面を覆う酸化膜44と窒化膜46を形成した後にn型不純物のイオン注入を行う。この結果、これらの酸化膜44と窒化膜46によって、トレンチ33の側面に隣合うp型半導体領域30へのn型不純物の侵入をほぼ阻止できる。よって、トレンチ33の側面に隣合う半導体領域30にn型不純物が侵入することで生じるゲートしきい値電圧の変動等を抑制できる。
なお、酸化膜44と窒化膜46のどちらか一方のみでトレンチ33の側面を覆うようにしても、n型不純物の侵入を抑制する効果が得られる。
【0054】
図21と図22は、本発明の実施例の半導体装置の第3製造方法の説明図を示す。図21に示すように、p型コラム領域24とn型コラム領域26が交互に繰返された構造(スーパージャンクション構造部)を形成する。次に、p型コラム領域24とn型コラム領域26上の所定領域にマスク(レジスト)48を塗布する。次に、トレンチフォト工程とマスクエッチングを行うことで、p型コラム領域24とn型コラム領域26のうち、これらの領域24,26が交互に繰返し形成された方向に伸びる領域をマスク48から露出させる。次に、この露出した領域から所定深さまでn型不純物をイオン注入する。これにより、n型領域38が形成される。次に、熱処理を行ってn型領域38のn型不純物を活性化させる。次に、図22に示すように、p型コラム領域24とn型コラム領域26上にp型半導体領域30をエピタキシャル成長させる。次に、第1製造方法と同様にして、トレンチ33の形成等の工程を経て、本発明の実施例の半導体装置を製造する。
【0055】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の第1の半導体装置の斜視図を示す。
【図2】従来の第2の半導体装置の斜視図を示す。
【図3】第2態様においてトレンチを形成する際のマスクずれが生じなかった場合の説明図を示す。
【図4】第2態様においてトレンチを形成する際のマスクずれが生じた場合の説明図を示す。
【図5】従来の第3の半導体装置の斜視図を示す。
【図6】従来の第4の半導体装置の斜視図を示す。
【図7】従来の第1の半導体装置としてシミュレーションを行った構造の斜視図を示す。
【図8】(A)は図7のA−A線断面図のオン時の電流分布を示す。(B)は図7のB−B線断面図のオン時の電流分布を示す。(C)は図7のC−C線断面図のオン時の電流分布を示す。
【図9】(A)は図7のA−A線断面図の部分拡大図のオン時の電流分布を示す。(B)は図7のB−B線断面図の部分拡大図のオン時の電流分布を示す。(C)は図7のC−C線断面図の部分拡大図のオン時の電流分布を示す。
【図10】図7に示す半導体装置のオン時のゲート電圧(VG)−ドレイン電流(ID)特性を示す。
【図11】本発明の第1実施例の半導体装置の斜視図を示す。
【図12】本発明の第2実施例の半導体装置の斜視図を示す。
【図13】本発明の実施例としてシミュレーションを行った構造の斜視図を示す。
【図14】図13に示す半導体装置のオン時の電流分布を示す。
【図15】図13に示す半導体装置のオン時のゲート電圧(VG)−ドレイン電流(ID)特性を示す。
【図16】本発明の実施例の半導体装置の第1製造方法の説明図を示す(1)。
【図17】本発明の実施例の半導体装置の第1製造方法の説明図を示す(2)。
【図18】本発明の実施例の半導体装置の第1製造方法の説明図を示す(3)。
【図19】本発明の実施例の半導体装置の第2製造方法の説明図を示す(1)。
【図20】本発明の実施例の半導体装置の第2製造方法の説明図を示す(2)。
【図21】本発明の実施例の半導体装置の第3製造方法の説明図を示す(1)。
【図22】本発明の実施例の半導体装置の第3製造方法の説明図を示す(2)。
【符号の説明】
20:ドレイン電極
21:半導体部
22:n+型ドレイン領域
23:スーパージャンクション構造部
24:p型コラム領域(第1領域の一例)
26:n型コラム領域(第2領域の一例)
28:n型領域(第3領域の一例)
30:p型ボディ領域
32:n+型ソース領域
34:ゲート絶縁膜
36:ゲート電極[0001]
The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-26631 (FIGS. 7 to 9 in the drawings of the publication)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-260984 (FIGS. 1 and 4 in the drawings of the publication)
[0003]
By providing the super
[0004]
In the structure of FIG. 1, the p-
On the other hand, as shown in FIG. 2, there is a structure in which the p-
In the first mode, even when a mask shift occurs when the
[0005]
In the case of the second aspect, when the mask used for forming the
On the other hand, according to the first mode illustrated in FIG. 1, even when the above-described mask shift occurs, the on-resistance does not easily increase.
[0006]
Patent Document 2 discloses that, as shown in FIG. 5, the entire area between the bottom surface of the
[0007]
However, according to the structure shown in FIG. 5, the p-
[0008]
In Patent Document 2, as shown in FIG. 6, a p-
[0009]
However, when the
[0010]
An object of the present invention is to solve the following problems of a semiconductor device.
(1) It is difficult to increase the on-resistance even if a mask shift occurs when forming a trench.
(2) To reduce on-resistance.
(3) To stabilize the breakdown voltage characteristics.
(4) To make it difficult to turn on a parasitic transistor.
[0011]
According to the present invention, there is provided a semiconductor device having a semiconductor portion having a trench, a gate insulating film formed along a wall surface of the trench, and a semiconductor device formed in the trench. A gate electrode is provided. The semiconductor unit has a body region of the first conductivity type, a first region of the first conductivity type, a second region of the second conductivity type, and a third region of the second conductivity type. The body region has a region adjacent to the gate electrode via a gate insulating film. The first region extends in a non-parallel direction with respect to the depth direction of the gate electrode when viewed in plan, and is in contact with the body region. The second region extends in a non-parallel direction with respect to the depth direction of the gate electrode when viewed in plan, and is adjacent to the first region. The third region is formed between the gate electrode and the first region.
Here, the first region and the second region may be in contact with each other, or, for example, an insulating layer may be interposed between the first region and the second region.
[0012]
Another semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor portion having a trench, a gate insulating film formed along a wall surface of the trench, and a gate electrode formed in the trench. The semiconductor unit has a body region of the first conductivity type, a first region of the first conductivity type, a second region of the second conductivity type, and a third region of the second conductivity type. The body region has a region adjacent to the gate electrode via a gate insulating film. The first region and the second region are alternately formed in a direction orthogonal to the depth direction of the gate electrode when viewed in a plan view. The third region is formed between the gate electrode and the first region.
[0013]
As a result of the research, the inventor has obtained new findings regarding the embodiment (first embodiment) illustrated in FIG. Specifically, it has been found that when the semiconductor device is turned on, a current flows not only in the n-
From the above findings, the present inventor has provided an n-type region (an example of the third region) instead of the high-resistance inversion layer between the
In addition, the present inventor has found that the on-resistance can be reduced without providing the n-
[0014]
(1) In the semiconductor device according to the present invention, the first region and the second region extend in a non-parallel direction to the depth direction of the gate electrode when viewed in plan. Alternatively, the first region and the second region are alternately formed in a direction orthogonal to the depth direction of the gate electrode when viewed in a plan view. Therefore, even when the mask is displaced when forming the trench, the on-resistance hardly increases.
(2) The semiconductor device according to the present invention has a third region formed between the gate electrode and the first region. Therefore, the on-resistance can be further reduced as described above.
(3) In the semiconductor device according to the present invention, the first region of the first conductivity type is in contact with the body region of the first conductivity type. Therefore, it is possible to prevent the first region from being in a floating potential state. Therefore, the breakdown voltage characteristics can be stabilized.
(4) In the semiconductor device according to the present invention, the first region is in contact with the body region. Therefore, the current path between the first region and the body region can be shortened. Therefore, it is possible to make it difficult to turn on the parasitic transistor in the semiconductor device.
[0015]
The first region and the second region preferably extend in a direction substantially orthogonal to the depth direction of the gate electrode when viewed in a plan view. It is preferable that the first region and the second region are alternately formed in a direction substantially parallel to a depth direction of the gate electrode when viewed in plan.
[0016]
Preferably, the first region has a region located below the gate electrode, and the third region has a region formed between a bottom surface of the gate electrode and a top surface of the first region. Further, the third region preferably has a region formed between the side surface of the gate electrode and the first region.
According to this, the on-resistance can be reduced more effectively.
[0017]
It is preferable that the impurity concentration of the third region is higher than the impurity concentration of the first region and / or the second region.
According to this, the on-resistance can be further reduced while suppressing the decrease in the withstand voltage.
[0018]
The semiconductor section preferably has a first conductivity type drain region in contact with the first region and / or the second region. The semiconductor section preferably has a source region of the second conductivity type in contact with the body region.
It is preferable that the first region and the second region are formed between the body region and the drain region. It is preferable that the first region and the second region extend in a stripe shape in substantially the same direction. Preferably, the first region is substantially completely depleted in the off state. It is preferable that a current flows in the second region in the on state and that the second region is substantially completely depleted in the off state.
[0019]
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of: removing at least a portion of the semiconductor region on the first region of the first conductivity type and the second region of the second conductivity type; Forming a trench extending in a non-parallel direction to a direction in which the second region extends and reaching a depth where the first region and the second region are exposed; and forming a second conductive layer in the first region adjacent to the bottom surface of the trench. A step of adding a mold impurity. This manufacturing method preferably further includes a step of activating the second conductivity type impurity.
Instead of the trench forming step, at least a part of the semiconductor region on the first region of the first conductivity type and the semiconductor region on the second region of the second conductivity type is removed, and the first region and the second region are viewed in plan. May be formed in a non-orthogonal direction to the direction in which the first and second regions are alternately formed.
According to this manufacturing method, even when a semiconductor region exists on the first region and the second region, the second conductivity type impurity can be added to the first region by an efficient method.
[0020]
In the step of forming a trench, a region of the semiconductor region where the trench is not formed is covered with a mask, the region not covered with the mask is removed to form a trench, and in the step of adding a second conductivity type impurity, the semiconductor region is formed. Is preferably added with the second conductivity type while the mask is covered with the mask.
According to this, it is not necessary to add a new mask in order to add the second conductivity type impurity. Therefore, the manufacturing process can be simplified.
[0021]
It is preferable that the method further includes a step of covering the side surface of the trench with a mask for suppressing intrusion of the second conductivity type impurity into the semiconductor region adjacent to the side surface of the trench.
According to this, it is possible to suppress a change in the gate threshold voltage and the like caused by the second conductivity type impurity penetrating into the semiconductor region adjacent to the side surface of the trench.
[0022]
Another method for manufacturing a semiconductor device includes a step of disposing a mask having an opening on a predetermined region including the first region on the first region of the first conductivity type and the second region of the second conductivity type; Adding a second conductivity type impurity to a predetermined region, forming a semiconductor region on the first region and the second region, and removing at least a part of the semiconductor region to form a first region and a second region. Forming a trench extending in a non-parallel direction to the extension direction and reaching a depth at which the region to which the second conductivity type impurity is added is exposed.
Instead of the trench forming step, at least a part of the semiconductor region is removed, and extends in a non-perpendicular direction to a direction in which the first region and the second region are alternately formed when viewed in plan, and A step of forming a trench reaching a depth where the region to which the two-conductivity-type impurity is added is exposed may be employed.
[0023]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, the contents and results of a simulation performed on the conventional semiconductor device shown in FIG. 1 will be described.
FIG. 7 is a perspective view of a structure obtained by performing a simulation as a conventional semiconductor device. The simulation was performed in the minimum unit (half cell) of the repetition of the super
[0024]
FIG. 8A is a sectional view taken along line AA of FIG. 7, that is, a current distribution when the n-
The bias condition at this time is that the source voltage (V S ) = 0 V, drain voltage (V D ) = 0.1 V, gate voltage (V G ) = 15V.
[0025]
In FIGS. 8 and 9, a portion where the color is dark is a portion where a current flows. As the color becomes darker (closer to black), the current density becomes higher. However, the portion of the
From FIG. 8A, n + The current flowing out of the p-
From FIGS. 8B and 9C and FIGS. 9B and 9C, the current flowing through the n-
Further, as apparent from FIGS. 9B and 9C, an inversion layer is also formed on the top (top) of the p-
However, comparing the density of the current flowing in the n-
[0026]
FIG. 10 shows a gate voltage (V) when the structure shown in FIG. G ) -Drain current (I D ) Shows the characteristics. The bias condition at this time is that the source voltage (V S ) = 0 V, drain voltage (V D ) = 0.1V. From the characteristics shown in FIG. 10, the gate voltage (V G ) = 15V, the standardized on resistance (Ron) is 0.16Ω · mm 2 Met. The withstand voltage was 225V.
[0027]
FIG. 11 is a perspective view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor device described in this embodiment is a power MOSFET having a trench gate structure. This semiconductor device includes a
[0028]
The p-
[0029]
The p-
The p-
[0030]
The n-
It is preferable that the impurity concentration of n-
When the impurity concentration of the n-
[0031]
The p-
n + The
[0032]
Next, the operation of the semiconductor device of the first embodiment will be described. n + A positive voltage is applied to the
[0033]
As described above, in the semiconductor device of the first embodiment, the electrons flowing out of the n-type channel of the p-
On the other hand, in the semiconductor device of the first embodiment, the n-
[0034]
On the other hand, n +
[0035]
Further, as described above, p-
[0036]
Further, since p-
[0037]
The p-
[0038]
FIG. 12 is a perspective view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. In this semiconductor device, the n-
[0039]
In the semiconductor device of the second embodiment, an n-
[0040]
FIG. 13 is a perspective view of a structure simulated as an embodiment of the present invention. The structure shown in FIG. 13 differs from the structure shown in FIG. 7 in that n-
[0041]
FIG. 14 shows a current distribution when the semiconductor device shown in FIG. 13 is turned on. As shown in FIG. +
[0042]
FIG. 15 shows the gate voltage (V) when the semiconductor device shown in FIG. 13 is turned on. G ) -Drain current (I D ) Shows the characteristics. The bias condition is the same as in FIG. The normalized on-resistance (Ron) obtained from the characteristics shown in FIG. 2 Met. The on-resistance of the structure shown in FIG. 2 ), The ON resistance is reduced by about 6%. This shows that the structure shown in FIG. 13 is effective.
[0043]
In the structure shown in FIGS. 7 and 13, the depth of the
[0044]
In a structure having a low withstand voltage, the depth of the super
[0045]
Further, the breakdown voltage of the structure shown in FIG. 13 was 221 V, and a breakdown voltage value almost similar to that of the structure shown in FIG.
[0046]
16 to 18 are explanatory views of a first manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. + A structure (super junction structure) in which a p-
[0047]
Next, a
Next, the exposed p-
[0048]
Next, as shown in FIG. 17, an n-type impurity (dopant) is ion-implanted to a predetermined depth into the p-
[0049]
Next, as shown in FIG. 18, a
[0050]
Next, a heat treatment step (annealing step) is performed. Thereby, the ion-implanted impurities are activated. Further, the n-
Through the above manufacturing steps, the semiconductor device according to the embodiment of the present invention is manufactured.
[0051]
In this manufacturing method, the semiconductor layer in a state before the
As described above, even when a semiconductor layer in which the
[0052]
19 and 20 are explanatory views of a second method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. After forming the
[0053]
In some cases, the ion implantation angle of the n-type impurity for forming the n-
Note that even if only one of the oxide film 44 and the
[0054]
FIG. 21 and FIG. 22 are explanatory views of a third method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 21, a structure (super junction structure) in which p-
[0055]
As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and alterations of the specific examples illustrated above.
In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exert technical utility singly or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Further, the technology exemplified in the present specification or the drawings can simultaneously achieve a plurality of objects, and has technical utility by achieving one of the objects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a conventional first semiconductor device.
FIG. 2 shows a perspective view of a second conventional semiconductor device.
FIG. 3 is an explanatory view showing a case where no mask shift occurs when forming a trench in the second mode.
FIG. 4 is an explanatory view showing a case where a mask shift occurs when forming a trench in the second mode.
FIG. 5 is a perspective view of a third conventional semiconductor device.
FIG. 6 is a perspective view of a fourth conventional semiconductor device.
FIG. 7 is a perspective view of a structure obtained by performing a simulation as a conventional first semiconductor device.
FIG. 8A shows a current distribution at the time of turning on in a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 7; (B) shows the current distribution at the time of ON in the cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 7. (C) shows the current distribution at the time of ON in the cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 7.
9A shows a current distribution at the time of ON in a partially enlarged view of a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 7; (B) shows a current distribution at the time of ON in a partially enlarged view of a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 7. (C) shows a current distribution at the time of ON in a partially enlarged view of a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 7.
10 shows a gate voltage (V) of the semiconductor device shown in FIG. G ) -Drain current (I D ) Shows the characteristics.
FIG. 11 is a perspective view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view of a structure simulated as an example of the present invention.
14 shows a current distribution when the semiconductor device shown in FIG. 13 is turned on.
FIG. 15 illustrates a gate voltage (V) of the semiconductor device illustrated in FIG. G ) -Drain current (I D ) Shows the characteristics.
FIG. 16 is an explanatory view of a first method for manufacturing a semiconductor device according to an example of the present invention (1).
FIG. 17 is an explanatory view of a first method for manufacturing a semiconductor device according to an example of the present invention (2).
FIG. 18 is an explanatory view (3) of the first manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 19 is an explanatory view of a second method for manufacturing a semiconductor device according to an example of the present invention (1).
FIG. 20 is an explanatory view (2) of a second method for manufacturing a semiconductor device according to an example of the present invention.
FIG. 21 is an explanatory view of a third method of manufacturing the semiconductor device according to the example of the present invention (1).
FIG. 22 is an explanatory view of a third method of manufacturing a semiconductor device according to an example of the present invention (2).
[Explanation of symbols]
20: drain electrode
21: Semiconductor section
22: n + Drain region
23: Super junction structure
24: p-type column region (an example of a first region)
26: n-type column region (an example of the second region)
28: n-type region (an example of a third region)
30: p-type body region
32: n + Type source area
34: Gate insulating film
36: Gate electrode
Claims (9)
半導体部は、第1導電型のボディ領域と、第1導電型の第1領域と、第2導電型の第2領域と、第2導電型の第3領域を有し、
ボディ領域は、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して隣合う領域を有し、
第1領域は、平面視したときにゲート電極の奥行方向に対して非平行方向に伸びているとともにボディ領域に接しており、
第2領域は、平面視したときにゲート電極の奥行方向に対して非平行方向に伸びているとともに第1領域と隣合っており、
第3領域は、ゲート電極と第1領域の間に形成されている半導体装置。A semiconductor portion in which the trench is formed, a gate insulating film formed along the wall surface of the trench, and a gate electrode formed in the trench;
The semiconductor unit has a body region of the first conductivity type, a first region of the first conductivity type, a second region of the second conductivity type, and a third region of the second conductivity type,
The body region has a region adjacent to the gate electrode via a gate insulating film,
The first region extends in a non-parallel direction with respect to the depth direction of the gate electrode when viewed in plan, and is in contact with the body region,
The second region extends in a non-parallel direction with respect to the depth direction of the gate electrode when viewed in plan and is adjacent to the first region,
A semiconductor device in which the third region is formed between the gate electrode and the first region.
半導体部は、第1導電型のボディ領域と、第1導電型の第1領域と、第2導電型の第2領域と、第2導電型の第3領域を有し、
ボディ領域は、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して隣合う領域を有し、
第1領域と第2領域は、平面視したときにゲート電極の奥行方向に対して非直交方向に交互に形成されており、
第3領域は、ゲート電極と第1領域の間に形成されている半導体装置。A semiconductor portion in which the trench is formed, a gate insulating film formed along the wall surface of the trench, and a gate electrode formed in the trench;
The semiconductor unit has a body region of the first conductivity type, a first region of the first conductivity type, a second region of the second conductivity type, and a third region of the second conductivity type,
The body region has a region adjacent to the gate electrode via a gate insulating film,
The first region and the second region are alternately formed in a non-orthogonal direction with respect to the depth direction of the gate electrode when viewed in plan,
A semiconductor device in which the third region is formed between the gate electrode and the first region.
第3領域は、ゲート電極の底面と第1領域の頂面の間に形成された領域を有する請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装置。The first region has a region located below the gate electrode,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the third region has a region formed between a bottom surface of the gate electrode and a top surface of the first region.
トレンチの底面に隣接する第1領域に第2導電型不純物を添加する工程を有する半導体装置の製造方法。At least a part of the semiconductor region on the first region of the first conductivity type and the semiconductor region on the second region of the second conductivity type is removed, and is non-parallel to the direction in which the first region and the second region extend in plan view. Forming a trench extending in the direction and reaching a depth where the first region and the second region are exposed;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: adding a second conductivity type impurity to a first region adjacent to a bottom surface of a trench.
第2導電型不純物を添加する工程では、半導体領域を前記マスクで覆ったままの状態で第2導電型不純物を添加する請求項7に記載の半導体装置の製造方法。In the step of forming a trench, a region of the semiconductor region where the trench is not formed is covered with a mask, and the region not covered with the mask is removed to form a trench.
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the step of adding the second conductivity type impurity, the second conductivity type impurity is added while the semiconductor region is covered with the mask.
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