JP2005079320A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Tetsuya Yoshida
哲哉 吉田
Tetsuya Okada
哲也 岡田
Hiroaki Saito
洋明 斎藤
Shigeyuki Murai
成行 村井
Kikuo Okada
喜久雄 岡田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein the potential of a fixed potential insulating electrode is not stable depending on a connection state, especially the off-operation of a semiconductor device has a problem, although the fixed potential insulating electrode and a metal layer are subjected to ohmic contact in a conventional semiconductor device. <P>SOLUTION: In the semiconductor device, a projecting region 16 is formed at the connection region of the fixed potential insulating electrode 5 connected to a metal layer, and a region for ohmic contact is increased. As a result, the ohmic contact properties between the fixed potential insulating electrode and the metal layer are improved, and the fixed potential insulating electrode is grounded reliably. Accordingly, the breaking properties of a channel region 8 are improved, and the off-operation of the semiconductor region is stabilized. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明の半導体装置は、多結晶シリコンから形成される固定電位絶縁電極と金属層とのオーミック接続性を向上させる素子に関する。   The semiconductor device of the present invention relates to an element that improves ohmic connectivity between a fixed potential insulating electrode formed of polycrystalline silicon and a metal layer.

従来の半導体装置において、ノーマリ・オフ型で、制御性に優れ、低オン抵抗で、スイッチング速度及び動作の信頼性を向上させ、更に微細化、高耐圧化を実現した素子構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。   In a conventional semiconductor device, an element structure that is normally off-type, excellent in controllability, low on-resistance, improved switching speed and operation reliability, and further miniaturized and high withstand voltage is known. (For example, refer to Patent Document 1).

図9及び図10を参照して、従来における半導体装置の構造の一例を示す。図9(A)は素子の斜視図であり、図9(B)は上面図である。図10(A)は図9(B)のD−D線方向の断面図であり、図10(B)は図9(B)のE−E線方向の断面図である。   An example of the structure of a conventional semiconductor device is shown with reference to FIGS. FIG. 9A is a perspective view of the element, and FIG. 9B is a top view. 10A is a cross-sectional view in the DD line direction of FIG. 9B, and FIG. 10B is a cross-sectional view in the EE line direction of FIG. 9B.

先ず、図9(A)に示す如く、従来の半導体装置は、N+型の半導体基板51、N+型の半導体基板51上にはN−型のエピタキシャル層52が形成されている。N−型のエピタキシャル層52には、N+型のソース領域54とトレンチ57とが互いに直交するように形成されている。そして、トレンチ57には、その内壁を被覆するように絶縁膜56、高濃度のP+型多結晶シリコン(ポリシリコン)から成る固定電位絶縁電極55が形成されている。尚、固定電位絶縁電極55とソース領域54とは、例えば、アルミニウム(Al)層61(図10参照)がオーミックコンタクトし、両者の電位が同電位に固定されている。また、エピタキシャル層52は主にドレイン領域53として用いられ、エピタキシャル層52の固定電位絶縁電極55に挾まれた領域をチャネル領域58と呼ぶことにする。   First, as shown in FIG. 9A, in the conventional semiconductor device, an N + type semiconductor substrate 51 and an N− type epitaxial layer 52 are formed on the N + type semiconductor substrate 51. An N + type source region 54 and a trench 57 are formed in the N− type epitaxial layer 52 so as to be orthogonal to each other. The trench 57 is formed with an insulating film 56 and a fixed potential insulating electrode 55 made of high-concentration P + type polycrystalline silicon (polysilicon) so as to cover the inner wall thereof. The fixed potential insulating electrode 55 and the source region 54 are, for example, in ohmic contact with an aluminum (Al) layer 61 (see FIG. 10), and both potentials are fixed to the same potential. The epitaxial layer 52 is mainly used as the drain region 53, and a region sandwiched between the fixed potential insulating electrodes 55 of the epitaxial layer 52 is referred to as a channel region 58.

そして、固定電位絶縁電極55が高濃度のP+型ポリシリコンであり、チャネル領域58表面に形成されるソース領域54と固定電位絶縁電極55とがAl層61を介して同電位に保たれる。そのため、チャネル領域58には、仕事関数差により、周囲の固定電位絶縁電極55より空乏層が形成される。そして、チャネル領域58には伝導電子に対するポテンシャル障壁が形成され、ソース領域54とドレイン領域53とは初めから電気的に遮断された状態となっている。   The fixed potential insulating electrode 55 is high-concentration P + type polysilicon, and the source region 54 formed on the surface of the channel region 58 and the fixed potential insulating electrode 55 are kept at the same potential via the Al layer 61. Therefore, a depletion layer is formed in the channel region 58 from the surrounding fixed potential insulating electrode 55 due to a work function difference. A potential barrier against conduction electrons is formed in the channel region 58, and the source region 54 and the drain region 53 are electrically cut off from the beginning.

次に、図9(B)に示す如く、固定電位絶縁電極55はストライプ状をしており、その両端はP型のゲート領域59に接している。そして、ゲート領域59表面にはゲート電極Gが形成されており、ゲート領域59からドレイン領域53へ自由キャリア(正孔)を供給する。また、固定電位絶縁電極55間に囲まれたチャネル領域58は、ひとつの単位セルを形成している。尚、チャネルの状態によって電流を遮断、もしくは電流量を制御し得るという条件を満たしていれば、単位セルを構成する固定電位絶縁電極55の形状、ソース領域54の形状などは任意である。   Next, as shown in FIG. 9B, the fixed potential insulating electrode 55 has a stripe shape, and both ends thereof are in contact with the P-type gate region 59. A gate electrode G is formed on the surface of the gate region 59 and supplies free carriers (holes) from the gate region 59 to the drain region 53. In addition, the channel region 58 surrounded by the fixed potential insulating electrodes 55 forms one unit cell. Note that the shape of the fixed potential insulating electrode 55 and the shape of the source region 54 constituting the unit cell are arbitrary as long as the condition that the current can be interrupted or the amount of current can be controlled depending on the channel state.

図10(A)に示す如く、H2をチャネル厚み、L2をチャネル長と呼ぶ。つまり、チャネル厚みH2とは、チャネル領域において対向する絶縁膜56間の間隔であり、チャネル長L2とは、溝の側壁に沿って、ソース領域54の底面から固定電位絶縁電極55の底面までの距離をいう。また、基板51裏面にはAl層60が形成されている。
特開平11−40802号公報(第13−14頁、第16−第17図)
As shown in FIG. 10A, H2 is called a channel thickness and L2 is called a channel length. That is, the channel thickness H2 is the distance between the insulating films 56 facing each other in the channel region, and the channel length L2 is the distance from the bottom surface of the source region 54 to the bottom surface of the fixed potential insulating electrode 55 along the side wall of the groove. Say distance. An Al layer 60 is formed on the back surface of the substrate 51.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-40802 (pages 13-14, FIGS. 16-17)

上述したように、従来における半導体装置では、ドレイン電極Dに正の高電圧を印加し、ソース電極Sを接地した状態で、ゲート電極Gを接地することで、または、ゲート電極Gに負の電圧を印加することで、OFF動作を成す。そして、この半導体装置のOFF動作では、N型のチャネル領域58とP型の固定電位絶縁電極55との仕事関数差によりチャネル領域58が擬似的なP型領域となる。そのことで、ドレイン領域53に正の高電圧が印加され、チャネル領域58が接地状態となることで、擬似的なP型領域となるチャネル領域58とN型領域のドレイン領域3とが逆バイアス状態となり、半導体装置はOFF動作を成す。   As described above, in a conventional semiconductor device, a positive high voltage is applied to the drain electrode D, the source electrode S is grounded, the gate electrode G is grounded, or a negative voltage is applied to the gate electrode G. Is applied to perform the OFF operation. In this semiconductor device OFF operation, the channel region 58 becomes a pseudo P-type region due to a work function difference between the N-type channel region 58 and the P-type fixed potential insulating electrode 55. As a result, a positive high voltage is applied to the drain region 53 and the channel region 58 is grounded, so that the channel region 58 serving as a pseudo P-type region and the drain region 3 of the N-type region are reversely biased. The semiconductor device is turned off.

一方、半導体装置をON動作とするためには、ゲート電極Gに正の電圧を印加し、ゲート領域59から自由キャリア(正孔)を注入し、チャネル領域58をN型領域にする。そして、チャネル領域58およびドレイン領域53では、注入された自由キャリア(正孔)により伝導度変調を起こし、低抵抗状態を成す。つまり、半導体装置はゲート領域59から注入する自由キャリア(正孔)によりON動作、OFF動作を行っているので、ゲート領域59からの自由キャリア(正孔)の注入量により直流信号電流増幅率が左右される。   On the other hand, in order to turn on the semiconductor device, a positive voltage is applied to the gate electrode G, free carriers (holes) are injected from the gate region 59, and the channel region 58 is changed to an N-type region. In the channel region 58 and the drain region 53, conductivity is modulated by the injected free carriers (holes), and a low resistance state is achieved. That is, since the semiconductor device performs the ON operation and the OFF operation by free carriers (holes) injected from the gate region 59, the direct current signal amplification factor is increased by the amount of free carriers (holes) injected from the gate region 59. It depends.

しかしながら、従来の半導体装置では、図10(A)及び図10(B)に示す如く、Al層61とオーミック接続する固定電位絶縁電極55の接続表面は、実質、平坦面となるように形成さている。そして、ポリシリコンから成る固定電位絶縁電極55とAl層61とオーミック接続性が良好でない場合には、固定電位絶縁電極55が浮いてしまう。そのことで、固定電位絶縁電極55が、ソース電極Sの電位と同電位に保つことが出来なくなり、半導体装置のOFF動作、つまり、チャネル領域58での空乏層による遮断性が劣化するという問題があった。   However, in the conventional semiconductor device, as shown in FIGS. 10A and 10B, the connection surface of the fixed potential insulating electrode 55 that is in ohmic contact with the Al layer 61 is formed to be substantially flat. Yes. If the ohmic connectivity between the fixed potential insulating electrode 55 made of polysilicon and the Al layer 61 is not good, the fixed potential insulating electrode 55 floats. As a result, the fixed potential insulating electrode 55 cannot be kept at the same potential as the potential of the source electrode S, and the OFF operation of the semiconductor device, that is, the blocking property by the depletion layer in the channel region 58 is deteriorated. there were.

本発明は、固定電位絶縁電極とAl層とのオーミック接続性を向上させる半導体装置であり、固定電位絶縁電極の接続表面に突起領域を形成し、固定電位絶縁電極とAl層との接触面積を増大させることで、両者のオーミック接続性を向上させ、固定電位絶縁電極をより確実に、ソース領域と同電位に保つことを目的とする。   The present invention is a semiconductor device that improves the ohmic connectivity between a fixed potential insulating electrode and an Al layer, wherein a protruding region is formed on the connection surface of the fixed potential insulating electrode, and the contact area between the fixed potential insulating electrode and the Al layer is increased. The purpose is to improve the ohmic connectivity between the two and increase the fixed potential insulating electrode more reliably at the same potential as the source region.

上述した各事情に鑑みて成されたものであり、本発明の半導体装置では、ドレイン領域を構成する一導電型の半導体層と、実質、等間隔をなして互いに平行となるように、前記半導体層表面から形成された複数のトレンチと、前記トレンチの内壁には絶縁膜が形成され、前記絶縁膜を覆うように前記トレンチ内を充填する逆導電型の多結晶シリコンから成る固定電位絶縁電極と、前記トレンチ間に位置し、前記固定電位絶縁電極と同電位に保たれる一導電型のソース領域と、前記ソース領域と離間され、少なくとも前記絶縁膜とその一部を隣接するように配置されるゲート領域と、前記固定電位絶縁電極間に位置し、少なくとも前記ソース領域の下方に位置するチャネル領域とを具備し、前記多結晶シリコンはその表面で金属層とオーミック接続し、前記多結晶シリコンの接続表面には、突起領域を有していることを特徴とする。従って、本発明の半導体装置では、多結晶シリコンから成る固定電位絶縁電極の接続表面に突起領域を形成することで、固定電位絶縁電極と金属層との接続面積を増大させ、オーミック接続性を向上させることができる。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the semiconductor device of the present invention, the semiconductor device is substantially parallel to each other at an equal interval with the one-conductivity-type semiconductor layer constituting the drain region. A plurality of trenches formed from the surface of the layer, and a fixed potential insulating electrode made of reverse-conductivity-type polycrystalline silicon having an insulating film formed on the inner wall of the trench and filling the trench so as to cover the insulating film; A source region of one conductivity type located between the trenches and maintained at the same potential as the fixed potential insulating electrode, spaced from the source region, and disposed so that at least a part of the insulating film is adjacent to the source region. A gate region located between the fixed potential insulating electrodes and at least a channel region located below the source region, and the polycrystalline silicon has an ohmic contact with the metal layer on the surface thereof. It continued, and the connection surface of the polycrystalline silicon is characterized in that it has a projection area. Therefore, in the semiconductor device of the present invention, by forming a protruding region on the connection surface of the fixed potential insulating electrode made of polycrystalline silicon, the connection area between the fixed potential insulating electrode and the metal layer is increased, and the ohmic connectivity is improved. Can be made.

また、本発明の半導体装置では、前記突起領域及び前記突起領域の近傍領域の前記多結晶シリコンには、酸化物質が含有されていることを特徴とする。従って、本発明の半導体装置では、該酸化物質を含有する領域と含有しない領域とのエッチングレート差を利用することで、固定電位絶縁電極の接続表面に突起領域が形成される。   In the semiconductor device of the present invention, the polycrystalline silicon in the projecting region and in the vicinity of the projecting region contains an oxidizing substance. Therefore, in the semiconductor device of the present invention, the protrusion region is formed on the connection surface of the fixed potential insulating electrode by utilizing the etching rate difference between the region containing the oxidizing substance and the region not containing the oxide substance.

また、本発明の半導体装置の製造方法では、一導電型の半導体層を形成する工程と、実質、等間隔をなして互いに平行となるように複数のトレンチを、前記半導体層表面から形成し、該トレンチの内壁を覆うように酸化膜を形成する工程と、前記トレンチに対し複数層の多結晶シリコンを堆積する工程と、前記多結晶シリコンをエッチングし、前記トレンチ内に堆積した前記多結晶シリコン上面に突起領域を形成する工程を有することを特徴とする。従って、本発明の半導体装置の製造方法では、多層の多結晶シリコンをエッチバックし、トレンチ形成領域内の多結晶シリコン表面に突起領域を形成することができる。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming a semiconductor layer of one conductivity type, and forming a plurality of trenches from the surface of the semiconductor layer so as to be substantially parallel to each other at an equal interval, Forming an oxide film so as to cover an inner wall of the trench; depositing a plurality of layers of polycrystalline silicon in the trench; etching the polycrystalline silicon; depositing the polycrystalline silicon in the trench It has the process of forming a protrusion area | region on an upper surface. Therefore, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, multilayer polycrystalline silicon can be etched back to form a projection region on the surface of the polycrystalline silicon in the trench formation region.

また、本発明の半導体装置の製造方法では、前記多結晶シリコンを形成する工程では、前記トレンチに対し第1層目の多結晶シリコンを堆積し、該第1層目の多結晶シリコンに逆導電型の不純物を導入した後、第2層目の多結晶シリコンを堆積することを特徴とする。従って、本発明の半導体装置の製造方法では、第1層目の多結晶シリコンに対して、不純物を導入し、該導入された不純物が、第2層目の多結晶シリコンに拡散するので、拡散の為の熱処理時間を短縮することできる。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step of forming the polycrystalline silicon, a first layer of polycrystalline silicon is deposited in the trench, and the first layer of polycrystalline silicon is reversely conductive. After introducing the impurity of the type, the second layer of polycrystalline silicon is deposited. Therefore, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, impurities are introduced into the first layer of polycrystalline silicon, and the introduced impurities diffuse into the second layer of polycrystalline silicon. The heat treatment time for this can be shortened.

また、本発明の半導体装置の製造方法では、前記突起領域を形成する工程では、前記シリコン酸化膜を有する領域と多結晶シリコンからなる領域とのエッチングレート差を利用し、前記突起領域を形成することを特徴とする。従って、本発明の半導体装置の製造方法では、第1及び第2の多結晶シリコンにおける酸化膜を含有する領域と酸化膜を含有しない領域とのエッチングレート差を利用し、突起領域を形成することができる。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step of forming the protruding region, the protruding region is formed by using an etching rate difference between the region having the silicon oxide film and the region made of polycrystalline silicon. It is characterized by that. Therefore, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the protrusion region is formed by using the etching rate difference between the region containing the oxide film and the region not containing the oxide film in the first and second polycrystalline silicon. Can do.

上述したように、第1に、本発明の半導体装置では、固定電位絶縁電極は、その表面で金属層とオーミックコンタクトしている。そして、固定電位絶縁電極の接続表面には、突起領域が形成されており、該突起領域も金属層とオーミックコンタクトしている。そのことで、本発明の半導体装置では、固定電位絶縁電極と金属層との接続面積を増大でき、オーミックコンタクト性を向上できる。その結果、本発明の半導体装置では、固定電位絶縁電極が確実に接地状態となることで、半導体装置のOFF動作をより確実に成すことができる。   As described above, first, in the semiconductor device of the present invention, the fixed potential insulating electrode is in ohmic contact with the metal layer on the surface thereof. A projecting region is formed on the connection surface of the fixed potential insulating electrode, and the projecting region is also in ohmic contact with the metal layer. Thus, in the semiconductor device of the present invention, the connection area between the fixed potential insulating electrode and the metal layer can be increased, and the ohmic contact property can be improved. As a result, in the semiconductor device of the present invention, the fixed potential insulating electrode is surely grounded, so that the semiconductor device can be turned off more reliably.

第2に、本発明の半導体装置の製造方法では、トレンチ内に多層の多結晶シリコンを積層し、その境界面には、シリコン酸化膜を形成する。そして、トレンチ内に固定電位絶縁電極を形成する際に、多結晶シリコンをエッチバックするが、本発明では、このエッチバックの際に、多結晶シリコンから成る領域とシリコン酸化膜とを含有する領域とのエッチングレート差を利用する。そのことで、本発明では、固定電位絶縁電極の接続表面に突起領域を形成することができる。   Second, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, multiple layers of polycrystalline silicon are stacked in a trench, and a silicon oxide film is formed on the boundary surface. Then, when the fixed potential insulating electrode is formed in the trench, the polycrystalline silicon is etched back. In the present invention, the region containing the polycrystalline silicon and the silicon oxide film are included in the etching back. The difference in etching rate is used. Accordingly, in the present invention, a protruding region can be formed on the connection surface of the fixed potential insulating electrode.

第3に、本発明の半導体装置の製造方法では、第1層目の多結晶シリコンを積層した後に、P型不純物を導入し、拡散する。その後、第2層目の多結晶シリコンを積層する。そのことで、第2層目の多結晶シリコンでは、第1層目の多結晶シリコンを拡散源として、不純物を拡散することができる。その結果、第1層目の多結晶シリコンに対し、第2層目の多結晶シリコン表面から熱拡散を行う必要はなく、拡散時間を大幅に短縮できるので、熱処理の合理化を図ることができる。   Thirdly, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, after depositing the first layer of polycrystalline silicon, a P-type impurity is introduced and diffused. Thereafter, a second layer of polycrystalline silicon is stacked. As a result, in the second layer of polycrystalline silicon, impurities can be diffused using the first layer of polycrystalline silicon as a diffusion source. As a result, it is not necessary to thermally diffuse the first-layer polycrystalline silicon from the surface of the second-layer polycrystalline silicon, and the diffusion time can be greatly shortened, so that the heat treatment can be rationalized.

第4に、本発明の半導体装置の製造方法では、第3の効果に述べたように、第1層目の多結晶シリコンに、P型不純物を導入した後に、第2層目の多結晶シリコンを堆積する。そのことで、チャネル領域での遮断状態を形成するのに重要である固定電位絶縁電極において、トレンチ内壁に形成された酸化膜近傍の多結晶シリコンのP型不純物濃度を濃くすることができる。その結果、空乏層が確実に形成され、半導体装置のOFF動作をより確実に成すことができる。   Fourth, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, as described in the third effect, after introducing a P-type impurity into the first layer of polycrystalline silicon, the second layer of polycrystalline silicon is used. To deposit. As a result, the P-type impurity concentration of polycrystalline silicon in the vicinity of the oxide film formed on the inner wall of the trench can be increased in the fixed potential insulating electrode that is important for forming a blocking state in the channel region. As a result, the depletion layer is reliably formed, and the semiconductor device can be turned off more reliably.

第5に、本発明の半導体装置の製造方法では、第3の効果に述べたように、多結晶シリコン内での拡散深さを縮めることで、熱処理時間を短縮できる。そのことで、固定電位絶縁電極での熱処理工程において、ソース領域、ゲート領域を構成する拡散領域の拡散を抑制できるので、素子の微細化を実現できる。   Fifth, in the semiconductor device manufacturing method of the present invention, as described in the third effect, the heat treatment time can be shortened by reducing the diffusion depth in the polycrystalline silicon. As a result, in the heat treatment process using the fixed potential insulating electrode, diffusion of the diffusion regions constituting the source region and the gate region can be suppressed, so that element miniaturization can be realized.

以下に、本発明における半導体装置及びその製造方法の一実施の形態について、図1〜図8を参照にして詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

先ず、図1から図4を参照とし、本実施の形態の半導体装置について、以下に説明する。   First, the semiconductor device of this embodiment will be described below with reference to FIGS.

図1(A)は本発明の半導体装置の構造を示す斜視図であり、図1(B)は本発明の半導体装置の構造を示す上面図である。図1(A)に示す如く、N+型の半導体基板1上にはN−型のエピタキシャル層2が堆積されている。このエピタキシャル層2には、等間隔をなして互いに平行な複数のトレンチ7がエピタキシャル層2の表面から形成されている。そして、基板1はドレイン取り出し領域として用いられており、エピタキシャル層2は、主に、ドレイン領域3として用いられる。また、トレンチ7はエピタキシャル層2表面に対して側壁がほぼ垂直にエッチングされ、その内壁には絶縁膜6が形成されている。更に、トレンチ7には、P型不純物が導入された、例えば、多結晶シリコンが堆積されている。そして、詳細は後述するが、トレンチ7内の多結晶シリコンは、エピタキシャル層2表面で、例えば、アルミニウム(Al)を介してソース領域4と電気的に接続されている。そのことで、トレンチ7内のP型の多結晶シリコンは、ソース電極Sと同電位からなる固定電位絶縁電極5として用いられる。一方、複数のトレンチ7間に位置するエピタキシャル層2はチャネル領域8として用いられる。   1A is a perspective view showing the structure of the semiconductor device of the present invention, and FIG. 1B is a top view showing the structure of the semiconductor device of the present invention. As shown in FIG. 1A, an N− type epitaxial layer 2 is deposited on an N + type semiconductor substrate 1. In the epitaxial layer 2, a plurality of trenches 7 are formed from the surface of the epitaxial layer 2 at equal intervals and parallel to each other. The substrate 1 is used as a drain extraction region, and the epitaxial layer 2 is mainly used as a drain region 3. Further, the trench 7 is etched so that the side wall thereof is substantially perpendicular to the surface of the epitaxial layer 2, and the insulating film 6 is formed on the inner wall thereof. Further, for example, polycrystalline silicon into which a P-type impurity is introduced is deposited in the trench 7. As will be described in detail later, the polycrystalline silicon in the trench 7 is electrically connected to the source region 4 via, for example, aluminum (Al) on the surface of the epitaxial layer 2. Thus, the P-type polycrystalline silicon in the trench 7 is used as the fixed potential insulating electrode 5 having the same potential as the source electrode S. On the other hand, the epitaxial layer 2 located between the plurality of trenches 7 is used as the channel region 8.

図1(A)及び図1(B)に示す如く、本実施の形態では、ゲート領域9はソース領域4と離間され、且つ絶縁膜6に接するエピタキシャル層2に一定の間隔を置いて複数設けられている。そして、図示の如く、ゲート領域9の長手方向、つまり、Y軸方向に延在し、1つのセルを形成する2本のゲート領域9間には、1本のソース領域4が形成されている。そして、本実施の形態では、ソース領域4は、Y軸方向にゲート領域9とほぼ平行に位置し、それぞれのゲート領域9から等距離に配置される。一方、固定電位絶縁電極5を形成するトレンチ7は、ソース領域4及びゲート領域9と直交する方向に、つまり、X軸方向に延在し、形成されている。そして、トレンチ7の両端はそれぞれゲート領域9とその形成領域の一部を重畳させ、且つ、トレンチ7はY軸方向に一定間隔でゲート領域9間に形成されている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, in this embodiment, a plurality of gate regions 9 are provided at a certain interval in the epitaxial layer 2 that is separated from the source region 4 and is in contact with the insulating film 6. It has been. As shown in the figure, one source region 4 is formed between two gate regions 9 extending in the longitudinal direction of the gate region 9, that is, in the Y-axis direction and forming one cell. . In the present embodiment, the source region 4 is positioned substantially parallel to the gate region 9 in the Y-axis direction, and is disposed at an equal distance from each gate region 9. On the other hand, the trench 7 forming the fixed potential insulating electrode 5 is formed to extend in a direction orthogonal to the source region 4 and the gate region 9, that is, in the X-axis direction. Then, both ends of the trench 7 overlap the gate region 9 and a part of the formation region, respectively, and the trench 7 is formed between the gate regions 9 at a constant interval in the Y-axis direction.

次に、図2を参照として本発明の半導体装置の断面構造およびその動作について説明する。図2(A)は図1(B)のA−A線方向の断面図であり、図2(B)は図1(B)のB−B線方向の断面図である。   Next, the cross-sectional structure and operation of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1B, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1B.

図2(A)に示す如く、エピタキシャル層2に関し、主に、ソース領域4の下方に位置し、トレンチ7に囲まれた領域がチャネル領域8であり、矢印H1をチャネル厚み、矢印L1をチャネル長とする。つまり、チャネル厚みH1とは、チャネル領域8において対向する絶縁膜6間の間隔であり、チャネル長L1とは、トレンチ7の側壁に沿って、ソース領域4底面から固定電位絶縁電極5の底面までの距離をいう。また、ドレイン取り出し領域として用いるN+型の基板1の裏面には、例えば、Al層10がオーミックコンタクトしており、このAl層10を介してドレイン電極Dが形成されている。   As shown in FIG. 2A, with respect to the epitaxial layer 2, the region mainly located below the source region 4 and surrounded by the trench 7 is the channel region 8, the arrow H1 is the channel thickness, and the arrow L1 is the channel. Long. That is, the channel thickness H1 is the distance between the insulating films 6 facing each other in the channel region 8, and the channel length L1 is from the bottom surface of the source region 4 to the bottom surface of the fixed potential insulating electrode 5 along the sidewall of the trench 7. The distance. Further, for example, an Al layer 10 is in ohmic contact with the back surface of the N + type substrate 1 used as a drain extraction region, and a drain electrode D is formed through the Al layer 10.

一方、図2(A)では図示していないが、エピタキシャル層2表面には絶縁層としてのシリコン酸化膜12が形成されている。そして、このシリコン酸化膜12に設けられたコンタクト領域13(図2(B)参照)を介して、Al層11がソース領域4にオーミックコンタクトしている。また、Al層11はコンタクト領域13を介して、固定電位絶縁電極5にもオーミックコンタクトしている。この構造により、上述の如く、固定電位絶縁電極5は接地状態となり、ソース領域4と固定電位絶縁電極5とは同電位に保たれる。また、実質、ソース領域4の下方に位置するチャネル領域8も固定電位絶縁電極5と同電位に保たれる。尚、本実施の形態の半導体装置では、チャネル領域8に形成される空乏層により主電流の導通、遮断を制御するので、その条件を満たしていれば単位セルを構成する固定電位絶縁電極5の形状、ソース領域4の形状などは任意である。   On the other hand, although not shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 12 as an insulating layer is formed on the surface of the epitaxial layer 2. The Al layer 11 is in ohmic contact with the source region 4 through a contact region 13 (see FIG. 2B) provided in the silicon oxide film 12. The Al layer 11 is also in ohmic contact with the fixed potential insulating electrode 5 through the contact region 13. With this structure, as described above, the fixed potential insulating electrode 5 is grounded, and the source region 4 and the fixed potential insulating electrode 5 are kept at the same potential. In addition, the channel region 8 located substantially below the source region 4 is also maintained at the same potential as the fixed potential insulating electrode 5. In the semiconductor device of the present embodiment, the conduction and interruption of the main current are controlled by the depletion layer formed in the channel region 8, so that the fixed potential insulating electrode 5 constituting the unit cell is satisfied if the condition is satisfied. The shape and the shape of the source region 4 are arbitrary.

図2(B)に示す如く、ゲート領域9上を含めエピタキシャル層2表面にはシリコン酸化膜12が堆積されている。そして、ゲート領域9上には、シリコン酸化膜12に設けられたコンタクト領域14を介して、例えば、Alから成るゲート電極Gが形成されている。尚、図中の破線は固定電位絶縁電極5の存在を示している。そして、図示の如く、断面図および表面図における絶縁膜6の角部は角張って描いてあるが、これらは模式図であり、実際には丸みを帯びていてもよい。すなわち、電界集中を抑制するためにこれら角部に丸みを持たせることは、広く一般に採用されていることである。   As shown in FIG. 2B, a silicon oxide film 12 is deposited on the surface of the epitaxial layer 2 including on the gate region 9. A gate electrode G made of, for example, Al is formed on the gate region 9 via a contact region 14 provided in the silicon oxide film 12. The broken line in the figure indicates the presence of the fixed potential insulating electrode 5. As shown in the drawing, the corners of the insulating film 6 in the cross-sectional view and the surface view are drawn with a square shape, but these are schematic views and may be rounded in practice. That is, it is widely adopted to round these corners in order to suppress electric field concentration.

図3(A)は本発明の半導体装置である固定電位絶縁電極の断面図であり、図3(B)は該固定電位絶縁電極の斜視図である。   FIG. 3A is a cross-sectional view of a fixed potential insulated electrode which is a semiconductor device of the present invention, and FIG. 3B is a perspective view of the fixed potential insulated electrode.

図3(A)に示す如く、本実施の形態では、Al層11とオーミックコンタクトする固定電位絶縁電極5の接続表面に突起領域16を有している。この突起領域16の形成方法は、半導体装置の製造方法にて後述するが、図3(B)に示す如く、突起領域16は、トレンチの延在方向と平行に形成されている。そして、コンタクト領域13(図2(B)参照)から露出する領域では、突起領域16は固定電位絶縁電極5の接続表面にほぼ平行に2列形成されている。上述したように、固定電位絶縁電極5はAl層11(図2(A)参照)とオーミックコンタクトするが、その接続表面に形成された突起領域16もAl層11とオーミックコンタクトする。そして、固定電位絶縁電極5の接続領域では、突起領域16が配置されていることで、Al層11と固定電位絶縁電極5との接触面積を増大させることができる。   As shown in FIG. 3A, in the present embodiment, there is a protruding region 16 on the connection surface of the fixed potential insulating electrode 5 that is in ohmic contact with the Al layer 11. A method for forming the protrusion region 16 will be described later in the method for manufacturing a semiconductor device. As shown in FIG. 3B, the protrusion region 16 is formed in parallel with the extending direction of the trench. In the region exposed from the contact region 13 (see FIG. 2B), the protruding regions 16 are formed in two rows substantially parallel to the connection surface of the fixed potential insulating electrode 5. As described above, the fixed potential insulating electrode 5 is in ohmic contact with the Al layer 11 (see FIG. 2A), but the protruding region 16 formed on the connection surface thereof is also in ohmic contact with the Al layer 11. In the connection region of the fixed potential insulating electrode 5, the contact area between the Al layer 11 and the fixed potential insulating electrode 5 can be increased by arranging the protruding region 16.

具体的には、本実施の形態では、固定電位絶縁電極5を構成する多結晶シリコンを積層構造とし、多結晶シリコンの境界面及びその近傍領域に突起領域16が形成される。そして、該境界面には、シリコン酸化膜17が形成されており、シリコン酸化膜17の膜厚は、例えば、5〜20Å程度である。この構造により、突起領域16及び突起領域16が形成されている下部の多結晶シリコンには、シリコン酸化膜17が含有される。そして、本実施の形態では、シリコン酸化膜17が含有される領域と多結晶シリコンから成る領域とのエッチングレート差により、突起領域16は形成されている。   Specifically, in the present embodiment, the polycrystalline silicon constituting the fixed potential insulating electrode 5 has a laminated structure, and the projection region 16 is formed on the boundary surface of the polycrystalline silicon and the region in the vicinity thereof. A silicon oxide film 17 is formed on the boundary surface, and the thickness of the silicon oxide film 17 is, for example, about 5 to 20 mm. With this structure, the silicon oxide film 17 is contained in the polycrystalline silicon in the lower portion where the projection region 16 and the projection region 16 are formed. In the present embodiment, the protruding region 16 is formed by the difference in etching rate between the region containing the silicon oxide film 17 and the region made of polycrystalline silicon.

つまり、本実施の形態では、固定電位絶縁電極5の接続領域では、突起領域16によりAl層11との接触面積を増大させることで、ソース領域4と同様に、固定電位絶縁電極5を確実に接地することができる。以下に、図4を用いて説明するが、本実施の形態の半導体装置では、ソース領域4と固定電位絶縁電極5とを同電位とし、更に、チャネル領域8と固定電位絶縁電極5とも、実質、同電位に保つことで、ON動作、OFF動作をコントロールしている。本実施の形態では、Al層11と固定電位絶縁電極5とのオーミックコンタクト性を向上させることで、固定電位絶縁電極5をより確実に接地することができる。その結果、本実施の形態の半導体装置では、上述したように、ON動作、OFF動作を確実に成し、特に、OFF動作におけるチャネル領域8の空乏層による遮断性を向上させることができる。   In other words, in the present embodiment, in the connection region of the fixed potential insulating electrode 5, the contact area with the Al layer 11 is increased by the protruding region 16, so that the fixed potential insulating electrode 5 can be securely connected as in the source region 4. Can be grounded. Although described below with reference to FIG. 4, in the semiconductor device of the present embodiment, the source region 4 and the fixed potential insulating electrode 5 are set to the same potential, and the channel region 8 and the fixed potential insulating electrode 5 are substantially By keeping the same potential, ON operation and OFF operation are controlled. In the present embodiment, the fixed potential insulating electrode 5 can be more reliably grounded by improving the ohmic contact property between the Al layer 11 and the fixed potential insulating electrode 5. As a result, in the semiconductor device of the present embodiment, as described above, the ON operation and the OFF operation can be reliably performed, and in particular, the blocking property by the depletion layer of the channel region 8 in the OFF operation can be improved.

また、本実施の形態では、Al層11との接続領域に突起領域16を配置することで、微細な幅のトレンチ7内に形成された多結晶シリコンに対しても、オーミックコンタクト性を向上でき、更に、素子の微細化を実現することができる。   Further, in the present embodiment, by arranging the protruding region 16 in the connection region with the Al layer 11, the ohmic contact property can be improved even for polycrystalline silicon formed in the trench 7 having a fine width. Furthermore, miniaturization of the element can be realized.

尚、本実施の形態では、シリコン酸化膜17が、積層された多結晶シリコンの境界面に配置されている場合に関し、図3(A)、(B)に図示したが、実際には、シリコン酸化膜17が周囲の多結晶シリコンと混在した状態となっているように推測される。   In this embodiment, the case where the silicon oxide film 17 is disposed on the boundary surface of the stacked polycrystalline silicon is shown in FIGS. 3A and 3B. It is presumed that the oxide film 17 is mixed with the surrounding polycrystalline silicon.

次に、本発明の半導体素子の動作原理を説明する。   Next, the operation principle of the semiconductor element of the present invention will be described.

先ず、半導体素子のOFF動作について説明する。上述したように、半導体素子の電流経路は、ドレイン取り出し領域であるN+型の基板1、N−型のエピタキシャル層2から成るドレイン領域3、トレンチ7間に位置するN−型のチャネル領域8およびN+型のソース領域4とから構成される。つまり、全ての領域がN型領域から構成されており、一見、ドレイン電極Dに正の電圧を印加し、ソース電極Sを接地した状態で動作させるとOFF動作を成すことができないようにみられる。   First, the OFF operation of the semiconductor element will be described. As described above, the current path of the semiconductor element includes the N + type substrate 1 serving as the drain extraction region, the drain region 3 including the N− type epitaxial layer 2, the N− type channel region 8 positioned between the trenches 7, and And an N + type source region 4. That is, all the regions are composed of N-type regions. At first glance, when a positive voltage is applied to the drain electrode D and the source electrode S is operated in a grounded state, it seems that the OFF operation cannot be performed. .

しかしながら、上述の如く、ソース領域4及びチャネル領域8から成るN型領域と固定電位絶縁電極5であるP型領域とはAl層11を介して接続され、同電位となっている。そのため、固定電位絶縁電極5周辺のチャネル領域8では、P+型のポリシリコンとN−型のエピタキシャル層2との仕事関数差により、固定電位絶縁電極5を囲むように空乏層が広がる。つまり、固定電位絶縁電極5を形成するトレンチ7間の幅、つまり、チャネル厚みH1を調整することで、両側の固定電位絶縁電極5から延びる空乏層によりチャネル領域8は埋め尽くされることとなる。詳細は後述するが、この空乏層で埋め尽くされたチャネル領域8は、擬似的なP型領域となっている。   However, as described above, the N-type region composed of the source region 4 and the channel region 8 and the P-type region which is the fixed potential insulating electrode 5 are connected via the Al layer 11 and have the same potential. Therefore, in the channel region 8 around the fixed potential insulating electrode 5, a depletion layer spreads so as to surround the fixed potential insulating electrode 5 due to a work function difference between the P + type polysilicon and the N− type epitaxial layer 2. That is, by adjusting the width between the trenches 7 forming the fixed potential insulating electrode 5, that is, the channel thickness H1, the channel region 8 is filled with the depletion layers extending from the fixed potential insulating electrodes 5 on both sides. Although details will be described later, the channel region 8 filled with the depletion layer is a pseudo P-type region.

この構造により、N−型のドレイン領域3とN+型のソース領域4とを擬似的なP型領域であるチャネル領域8によって、PN接合分離することができる。つまり、本発明の半導体装置は、チャネル領域8に擬似的なP型領域を形成することで、初めから遮断状態(OFF状態)となっている。また、半導体装置がOFF時では、ドレイン電極Dには正の電圧が印加され、ソース電極Sが接地され、ゲート電極Gが接地状態であるか、又は、ゲート電極Gに負の電位が印加されている。このとき、擬似的なP型領域であるチャネル領域8とN型領域であるドレイン領域3との境界面には、逆バイアスが印加されることで紙面下方向に空乏層が形成される。そして、この空乏層の形成状態は半導体装置の耐圧特性を左右する。   With this structure, the N− type drain region 3 and the N + type source region 4 can be separated by a PN junction by the channel region 8 which is a pseudo P type region. That is, the semiconductor device of the present invention is in the cutoff state (OFF state) from the beginning by forming a pseudo P-type region in the channel region 8. In addition, when the semiconductor device is OFF, a positive voltage is applied to the drain electrode D, the source electrode S is grounded, and the gate electrode G is in a ground state, or a negative potential is applied to the gate electrode G. ing. At this time, a depletion layer is formed on the boundary surface between the channel region 8 which is a pseudo P-type region and the drain region 3 which is an N-type region by applying a reverse bias to the lower surface of the drawing. The formation state of this depletion layer affects the breakdown voltage characteristics of the semiconductor device.

ここで、図4を参照とし、上述した擬似的なP型領域について以下に説明する。図4(A)はOFF時のチャネル領域8でのエネルギーバンド図を示しており、図4(B)はOFF時のチャネル領域8に形成された空乏層を模式的に表した図である。固定電位絶縁電極5であるP+型のポリシリコン領域とチャネル領域8であるN−型のエピタキシャル層2領域とは絶縁膜6を介して対峙している。そして、両者はエピタキシャル層2表面でAl層11を介して同電位に保たれている。そのことで、トレンチ7周辺部には、両者の仕事関数差により空乏層が形成され、さらに空乏層内にわずかに存在する少数の自由キャリア(正孔)によりP型領域となる。   Here, the pseudo P-type region described above will be described below with reference to FIG. FIG. 4A shows an energy band diagram in the channel region 8 when OFF, and FIG. 4B schematically shows a depletion layer formed in the channel region 8 when OFF. The P + type polysilicon region which is the fixed potential insulating electrode 5 and the N− type epitaxial layer 2 region which is the channel region 8 are opposed to each other via the insulating film 6. Both are maintained at the same potential through the Al layer 11 on the surface of the epitaxial layer 2. As a result, a depletion layer is formed around the trench 7 due to the work function difference between the two, and a P-type region is formed by a small number of free carriers (holes) slightly present in the depletion layer.

具体的には、Al層11を介してP+型のポリシリコン領域とN−型のエピタキシャル層2領域とを同電位にすると、図4(A)に示す如くエネルギーバンド図が形成される。先ず、P+型のポリシリコン領域において、絶縁膜6界面では価電子帯が負の傾斜により形成されており、自由キャリア(正孔)に対しては絶縁膜6の界面はポテンシャルエネルギーが高いことを示している。つまり、P+型のポリシリコン領域の自由キャリア(正孔)は絶縁膜6界面に存在することができず、絶縁膜6から離れる方向に追いやられる。その結果、P+型のポリシリコン領域の絶縁膜6界面にはイオン化アクセプタから成る負電荷が取り残される状態となる。そして、P+型のポリシリコン領域の絶縁膜6界面にイオン化アクセプタから成る負電荷が存在する。そのことで、N−型のエピタキシャル層2領域では、このイオン化アクセプタから成る負電荷と対となるイオン化ドナーから成る正電荷が必要となる。そのため、チャネル領域8は絶縁膜6界面から空乏層化していくこととなる。   Specifically, when the P + type polysilicon region and the N− type epitaxial layer 2 region are set to the same potential via the Al layer 11, an energy band diagram is formed as shown in FIG. First, in the P + type polysilicon region, the valence band is formed with a negative slope at the interface of the insulating film 6, and the interface of the insulating film 6 has high potential energy for free carriers (holes). Show. That is, free carriers (holes) in the P + type polysilicon region cannot exist at the interface of the insulating film 6 and are driven away from the insulating film 6. As a result, negative charges composed of ionized acceptors are left behind at the interface of the insulating film 6 in the P + type polysilicon region. A negative charge composed of an ionized acceptor exists at the interface of the insulating film 6 in the P + type polysilicon region. As a result, in the N− type epitaxial layer 2 region, a negative charge consisting of this ionization acceptor and a positive charge consisting of an ionized donor pairing with it are required. For this reason, the channel region 8 is depleted from the interface of the insulating film 6.

しかしながら、チャネル領域8の不純物濃度は1E14(/cm)程度、厚みは0.8〜1.4μm程度であるため、チャネル領域8は、固定電位絶縁電極5から広がり出した空乏層で完全に占有されることとなる。実際には、チャネル領域8が空乏層化しただけではイオン化アクセプタと釣合うだけの正電荷を確保できないため、チャネル領域8内には少数の自由キャリア(正孔)も存在するようになる。そのことで、図示の如く、P+型のポリシリコン領域内のイオン化アクセプタとN−型のエピタキシャル層2内の自由キャリア(正孔)またはイオン化ドナーとが対となり電界を形成する。その結果、絶縁膜6界面から形成された空乏層はP型領域となり、この空乏層で満たされたチャネル領域8はP型の領域となる。 However, since the impurity concentration of the channel region 8 is about 1E14 (/ cm 3 ) and the thickness is about 0.8 to 1.4 μm, the channel region 8 is completely a depletion layer extending from the fixed potential insulating electrode 5. Will be occupied. Actually, since the positive charge enough to balance with the ionization acceptor cannot be secured only by forming the channel region 8 into a depletion layer, a small number of free carriers (holes) also exist in the channel region 8. As a result, as shown in the figure, the ionized acceptor in the P + type polysilicon region and the free carriers (holes) or ionized donors in the N− type epitaxial layer 2 form a pair to form an electric field. As a result, the depletion layer formed from the interface of the insulating film 6 becomes a P-type region, and the channel region 8 filled with this depletion layer becomes a P-type region.

次に、半導体素子のOFF動作からON動作へと転じる状態について説明する。先ず、ゲート電極Gに接地状態から正の電圧を印加する。このとき、ゲート領域9からは自由キャリア(正孔)が導入されるが、上述の如く、自由キャリア(正孔)はイオン化アクセプタにひかれて絶縁膜6界面に流れ込む。そして、チャネル領域8の絶縁膜6界面に自由キャリア(正孔)が充填されることで、P+型のポリシリコン領域内のイオン化アクセプタと自由キャリア(正孔)のみで対となり電界を形成する。そのことで、チャネル領域8での絶縁膜6と最も遠い領域、つまり、チャネル領域8中央領域から、自由キャリア(電子)が存在するようになり、中性領域が出現する。その結果、チャネル領域8の空乏層が減退し、中央領域からチャネルが開き、ソース領域4からドレイン領域3へ自由キャリア(電子)が移動し、主電流が流れる。   Next, a state where the semiconductor element changes from the OFF operation to the ON operation will be described. First, a positive voltage is applied to the gate electrode G from the ground state. At this time, free carriers (holes) are introduced from the gate region 9, but as described above, the free carriers (holes) are attracted by the ionization acceptor and flow into the interface of the insulating film 6. Then, free carriers (holes) are filled in the interface of the insulating film 6 in the channel region 8 so that only an ionization acceptor and free carriers (holes) in the P + type polysilicon region are paired to form an electric field. As a result, free carriers (electrons) are present from the region farthest from the insulating film 6 in the channel region 8, that is, from the central region of the channel region 8, and a neutral region appears. As a result, the depletion layer in the channel region 8 is reduced, the channel is opened from the central region, free carriers (electrons) move from the source region 4 to the drain region 3, and a main current flows.

つまり、自由キャリア(正孔)は、トレンチ7壁面を通路として瞬時に行き渡り、固定電位絶縁電極5からチャネル領域8へと広がる空乏層は後退し、チャネルが開くのである。更に、ゲート電極Gに所定値以上の電圧が印加されると、ゲート領域9とチャネル領域8ならびにドレイン領域3の形成するPN接合が順バイアスとなる。そして、自由キャリア(正孔)がチャネル領域8ならびにドレイン領域3に直接注入される。その結果、チャネル領域8ならびにドレイン領域3に自由キャリア(正孔)が多く分布することで伝導度変調が起こり、主電流は低いオン抵抗で流れるようになる。   That is, free carriers (holes) instantaneously spread through the wall surface of the trench 7, the depletion layer extending from the fixed potential insulating electrode 5 to the channel region 8 recedes, and the channel opens. Further, when a voltage higher than a predetermined value is applied to the gate electrode G, the PN junction formed by the gate region 9, the channel region 8 and the drain region 3 becomes a forward bias. Free carriers (holes) are directly injected into the channel region 8 and the drain region 3. As a result, a large number of free carriers (holes) are distributed in the channel region 8 and the drain region 3, whereby conductivity modulation occurs, and the main current flows with a low on-resistance.

最後に、半導体素子のON時からOFF時へと転じる状態について説明する。半導体素子をターン・オフするためには、ゲート電極Gの電位を接地状態(0V)、もしくは負電位にする。するとドレイン領域3およびチャネル領域8に大量に存在していた自由キャリア(正孔)は消滅するか、もしくはゲート領域9を通して素子外に排除される。そのことで、再びチャネル領域8は空乏層で満たされ、再び擬似的なP型領域となり、耐圧を維持し、主電流は止まる。   Finally, a state where the semiconductor element turns from ON to OFF will be described. In order to turn off the semiconductor element, the potential of the gate electrode G is set to the ground state (0 V) or a negative potential. Then, a large amount of free carriers (holes) present in the drain region 3 and the channel region 8 disappear or are excluded from the device through the gate region 9. As a result, the channel region 8 is again filled with the depletion layer, becomes a pseudo P-type region again, maintains the breakdown voltage, and the main current stops.

次に、図5から図8を参照とし、本実施の形態の半導体装置の製造方法について、以下に説明する。尚、以下の説明では、図1に示した半導体装置の構造で説明した各構成要素と同じ構成要素には同じ符番を付すこととする。   Next, with reference to FIGS. 5 to 8, a method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described below. In the following description, the same components as those described in the structure of the semiconductor device shown in FIG.

先ず、図5は、図1(B)のC−C線方向の断面図であり、ゲート領域9を構成するP型の拡散領域を形成する。N+型の半導体基板1を準備し、その基板1をエピタキシャル成長装置のサセプタ上に配置する。そして、ランプ加熱によって基板1に、例えば、1000℃程度の高温を与えると共に反応管内にSiHClガスとHガスを導入する。そのことにより、基板1上にN−型のエピタキシャル層2を成長させる。 First, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 1B, and a P-type diffusion region constituting the gate region 9 is formed. An N + type semiconductor substrate 1 is prepared, and the substrate 1 is placed on a susceptor of an epitaxial growth apparatus. Then, a high temperature of, for example, about 1000 ° C. is given to the substrate 1 by lamp heating, and SiH 2 Cl 2 gas and H 2 gas are introduced into the reaction tube. As a result, an N− type epitaxial layer 2 is grown on the substrate 1.

そして、ゲート領域9を構成するP型の拡散領域を形成する。エピタキシャル層2表面に、公知のフォトリソグラフィ技術により、P型の拡散領域を形成する部分に開口部が設けられたシリコン酸化膜を選択マスクとして形成する。そして、P型不純物、例えば、ホウ素(B)を加速電圧60keV、導入量5.0×1015/cm程度でイオン注入し、拡散する。 Then, a P type diffusion region constituting the gate region 9 is formed. On the surface of the epitaxial layer 2, a silicon oxide film having an opening provided in a portion where a P-type diffusion region is formed is formed by a known photolithography technique as a selection mask. Then, a P-type impurity such as boron (B) is ion-implanted and diffused at an acceleration voltage of 60 keV and an introduction amount of about 5.0 × 10 15 / cm 2 .

次に、図6は、図1(B)のA−A線方向の断面図であり、ソース領域4を構成するN型の拡散領域を形成する。エピタキシャル層2表面に、公知のフォトリソグラフィ技術により、N+型の拡散領域を形成する部分に開口部が設けられたフォトレジストを選択マスクとして形成する。そして、N型不純物、例えば、リン(P)を加速電圧120keV、導入量5.0×1015/cm程度でイオン注入し、拡散する。その後、フォトレジストを除去する。 Next, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1B, in which an N-type diffusion region constituting the source region 4 is formed. On the surface of the epitaxial layer 2, a photoresist having an opening provided in a portion where an N + type diffusion region is formed is formed by a known photolithography technique as a selection mask. Then, an N-type impurity such as phosphorus (P) is ion-implanted and diffused at an acceleration voltage of 120 keV and an introduction amount of about 5.0 × 10 15 / cm 2 . Thereafter, the photoresist is removed.

次に、図7は、図1(B)のA−A方向の断面図であり、トレンチ7を形成し、多結晶シリコンを積層する。先ず、図7(A)に示す如く、エピタキシャル層2の表面にシリコン酸化膜(図示せず)を全面に堆積する。そして、公知のフォトリソグラフィ技術によりトレンチ7を形成する部分に開口部が設けられるよう選択的にシリコン酸化膜を除去する。そして、例えば、完全異方性のドライエッチングにより、エピタキシャル層2表面からトレンチ7を形成する。その後、マスクとして使用したシリコン酸化膜を除去した後、シリコン表面を熱酸化し、シリコン表面に絶縁膜6を形成する。   Next, FIG. 7 is a cross-sectional view in the AA direction of FIG. 1B, in which a trench 7 is formed and polycrystalline silicon is laminated. First, as shown in FIG. 7A, a silicon oxide film (not shown) is deposited on the entire surface of the epitaxial layer 2. Then, the silicon oxide film is selectively removed so that an opening is provided in a portion where the trench 7 is formed by a known photolithography technique. Then, for example, the trench 7 is formed from the surface of the epitaxial layer 2 by completely anisotropic dry etching. Thereafter, the silicon oxide film used as a mask is removed, and then the silicon surface is thermally oxidized to form an insulating film 6 on the silicon surface.

次に、例えば、CVD法により、エピタキシャル層2の上面及びトレンチ7内壁に、例えば、第1層目の多結晶シリコン21を堆積する。この工程では、第1層目の多結晶シリコン21をトレンチ7内壁の絶縁膜6から、例えば、5000Å程度の厚みを有するように、堆積する。その後、多結晶シリコン21に対し、多量のP型不純物、例えば、ホウ素(B)を導入し、拡散する。   Next, for example, a first layer of polycrystalline silicon 21 is deposited on the upper surface of the epitaxial layer 2 and the inner wall of the trench 7 by, for example, a CVD method. In this step, the first-layer polycrystalline silicon 21 is deposited from the insulating film 6 on the inner wall of the trench 7 so as to have a thickness of about 5000 mm, for example. Thereafter, a large amount of P-type impurity such as boron (B) is introduced into the polycrystalline silicon 21 and diffused.

次に、図7(B)に示す如く、例えば、ホウ素(B)が拡散されている第1層目の多結晶シリコン21上面に、CVD法により、第2層目の多結晶シリコン22を、例えば、14000Å程度、堆積する。   Next, as shown in FIG. 7B, for example, a second layer of polycrystalline silicon 22 is deposited on the upper surface of the first layer of polycrystalline silicon 21 in which boron (B) is diffused by CVD. For example, about 14000 mm is deposited.

このとき、本実施の形態では、第1層目の多結晶シリコン21に対し、ホウ素(B)を導入し、拡散する工程と、CVD法により、第2層目の多結晶シリコン22を堆積する工程との間に、基板1をそれぞれの装置間を移動させる。そして、この移動時には、第1層目の多結晶シリコン21は、大気中に曝され、その表面には、例えば、5〜20Å程度の、薄膜から成るシリコン酸化膜17が形成される。つまり、第2層目の多結晶シリコン22は、第1層目の多結晶シリコン21表面に形成されるシリコン酸化膜17を覆うように形成される。尚、本実施の形態では、シリコン酸化膜17を5〜20Å程度形成する場合について説明したが、この場合に限定する必要は無い。本実施の形態では、後述するP型不純物が、第2層目の多結晶シリコン22に拡散する程度の膜厚であれば、採用することができる。   At this time, in the present embodiment, boron (B) is introduced and diffused into the first layer of polycrystalline silicon 21, and the second layer of polycrystalline silicon 22 is deposited by the CVD method. The substrate 1 is moved between the respective apparatuses between the processes. During this movement, the first layer of polycrystalline silicon 21 is exposed to the atmosphere, and a silicon oxide film 17 made of a thin film having a thickness of about 5 to 20 mm is formed on the surface thereof. That is, the second-layer polycrystalline silicon 22 is formed so as to cover the silicon oxide film 17 formed on the surface of the first-layer polycrystalline silicon 21. In the present embodiment, the case where the silicon oxide film 17 is formed to have a thickness of about 5 to 20 mm has been described. However, the present invention is not limited to this case. In the present embodiment, any P-type impurity, which will be described later, can be employed as long as it has a thickness enough to diffuse into the second-layer polycrystalline silicon 22.

そのことで、トレンチ7内を含め、基板1上面には、シリコン酸化膜17を介して第1層目の多結晶シリコン21と第2層目の多結晶シリコン22とが、2層積層構造により形成される。   As a result, the first-layer polycrystalline silicon 21 and the second-layer polycrystalline silicon 22 are formed on the upper surface of the substrate 1 including the inside of the trench 7 through the silicon oxide film 17 in a two-layer stacked structure. It is formed.

そして、本実施の形態では、第1層目の多結晶シリコン21を積層した後に、P型不純物、例えば、ホウ素(B)を導入し、拡散し、その上面を覆うように、第2層目の多結晶シリコン22を積層する。そのことで、第2層目の多結晶シリコン22では、不純物の導入工程を省略でき、第1層目の多結晶シリコン21を拡散源として、P型不純物、例えば、ホウ素(B)を拡散することができる。   In the present embodiment, after the first-layer polycrystalline silicon 21 is stacked, a P-type impurity, for example, boron (B) is introduced and diffused, and the second-layer so as to cover the upper surface thereof. The polycrystalline silicon 22 is laminated. As a result, in the second-layer polycrystalline silicon 22, the impurity introduction step can be omitted, and P-type impurities such as boron (B) are diffused using the first-layer polycrystalline silicon 21 as a diffusion source. be able to.

更に、本実施の形態では、トレンチ7内の多結晶シリコンに、P型不純物、例えば、ホウ素(B)を導入し、拡散するが、第1層目の多結晶シリコン21積層後に、不純物を導入し、拡散する。そのことで、第2層目の多結晶シリコン22の上面から、P型不純物、例えば、ホウ素(B)を導入し、第1層目の多結晶シリコン21内まで拡散させる必要が無い。その結果、第1及び第2層目の多結晶シリコン21、22内に不純物を拡散させる熱処理時間を短縮することができる。そして、熱処理時間の短縮により、ソース領域4、ゲート領域9等の拡散領域の広がりを抑制することができるので、素子の微細化を実現できる。   Further, in the present embodiment, a P-type impurity, for example, boron (B) is introduced and diffused into the polycrystalline silicon in the trench 7, but the impurity is introduced after the first-layer polycrystalline silicon 21 is stacked. And diffuse. Therefore, it is not necessary to introduce a P-type impurity such as boron (B) from the upper surface of the second-layer polycrystalline silicon 22 and diffuse it into the first-layer polycrystalline silicon 21. As a result, the heat treatment time for diffusing impurities in the first and second layers of polycrystalline silicon 21 and 22 can be shortened. Further, by shortening the heat treatment time, the spread of the diffusion regions such as the source region 4 and the gate region 9 can be suppressed, so that element miniaturization can be realized.

更に、本実施の形態では、第1層目の多結晶シリコン21に対して、P型不純物、例えば、ホウ素(B)を導入することで、チャネル領域8の遮断性に起因する酸化膜6近傍の多結晶シリコンを高濃度領域とすることができる。そのことで、半導体装置のOFF動作時に、固定電位絶縁電極5から空乏層を確実に形成できるので、チャネル領域8での遮断性を向上させることができる。   Further, in the present embodiment, by introducing a P-type impurity such as boron (B) into the first-layer polycrystalline silicon 21, the vicinity of the oxide film 6 due to the blocking property of the channel region 8 is achieved. The polycrystalline silicon can be a high concentration region. As a result, a depletion layer can be reliably formed from the fixed potential insulating electrode 5 during the OFF operation of the semiconductor device, so that the blocking property in the channel region 8 can be improved.

次に、図8は、図1(B)のA−A方向の断面図であり、図示の如く、第2層目の多結晶シリコン22表面をエッチバックし、固定電位絶縁電極5を形成する。本実施の形態では、先ず、例えば、SF+He系のエッチャントを用いたドライエッチングを行い、その後、HBr+HCl系のエッチャントを用いたドライエッチングを行うことで、第1及び第2の多結晶シリコン21、22を選択的に除去する。 Next, FIG. 8 is a cross-sectional view in the AA direction of FIG. 1 (B). As shown in the figure, the surface of the second-layer polycrystalline silicon 22 is etched back to form the fixed potential insulating electrode 5. . In the present embodiment, first, for example, dry etching using an SF 6 + He-based etchant is performed, and then dry etching using an HBr + HCl-based etchant is performed, whereby the first and second polycrystalline silicon 21 , 22 are selectively removed.

このとき、本実施の形態では、先ず、上述したSF+He系のエッチャントにより、一定時間エッチバックし、その後、HBr+HCl系のエッチャントにより、終点検出方式のエッチバックを行う。そして、SF+He系のエッチャントを用いたエッチバックでは、エッチング時間の短縮を目的としており、HBr+HCl系のエッチャントを用いたエッチバックでは、終点検出の他に、突起領域16の形成を行う。特に、HBr+HCl系のエッチャントを用いた場合、多結晶シリコンは1分間に3000Å程度エッチバックされ、シリコン酸化膜は1分間に120Å程度エッチバックされる。 At this time, in this embodiment, first, the above-described SF 6 + He-based etchant is used to etch back for a certain period of time, and then an endpoint detection type etch-back is performed using an HBr + HCl-based etchant. The etch back using the SF 6 + He-based etchant aims to shorten the etching time. In the etch-back using the HBr + HCl-based etchant, the protruding region 16 is formed in addition to the end point detection. In particular, when an HBr + HCl-based etchant is used, polycrystalline silicon is etched back by about 3000 mm per minute and the silicon oxide film is etched back by about 120 mm per minute.

本実施の形態では、このエッチャント特性により、シリコン酸化膜17が含有された領域と多結晶シリコン21、22からのみ成る領域では、そのエッチングレートに差が生じる。例えば、上述のHBr+HCl系のエッチャントに対し、シリコン酸化膜17を含有する領域のエッチングレートは、120Å程度であり、一方、多結晶シリコンから成る領域のエッチングレートは、3000Å程度である。そのことで、本実施の形態では、上述したエッチングレート差により、シリコン酸化膜17を含有する領域のエッチバックが遅行し、固定電位絶縁電極5の表面には、突起領域16が形成される。   In the present embodiment, due to this etchant characteristic, there is a difference in the etching rate between the region containing the silicon oxide film 17 and the region consisting only of the polycrystalline silicon 21 and 22. For example, with respect to the above-described HBr + HCl-based etchant, the etching rate of the region containing the silicon oxide film 17 is about 120 mm, while the etching rate of the region made of polycrystalline silicon is about 3000 mm. As a result, in this embodiment, the etch back of the region containing the silicon oxide film 17 is delayed due to the above-described difference in the etching rate, and the projection region 16 is formed on the surface of the fixed potential insulating electrode 5.

その後、後工程の熱拡散工程を利用して、第1層目の多結晶シリコン21内に導入されたP型不純物が、第2層目の多結晶シリコン22内へと拡散され、固定電位絶縁電極5全体に分布する。そして、固定電位絶縁電極5を構成する多結晶シリコン内の不純物濃度は、例えば、1.0E20(/cm)程度となるように、第1層目の多結晶シリコン21には、不純物の導入が行われる。尚、本実施の形態では、シリコン酸化膜22の膜厚は、5〜20Å程度であるため、不純物は、第1層目の多結晶シリコン21から
第2層目の多結晶シリコン22へと拡散する。
Thereafter, the P-type impurity introduced into the first layer of polycrystalline silicon 21 is diffused into the second layer of polycrystalline silicon 22 by using a thermal diffusion process in a later step, and fixed potential insulation is performed. Distributed throughout the electrode 5. Then, impurities are introduced into the first layer of polycrystalline silicon 21 so that the impurity concentration in the polycrystalline silicon constituting the fixed potential insulating electrode 5 is, for example, about 1.0E20 (/ cm 3 ). Is done. In this embodiment, since the thickness of the silicon oxide film 22 is about 5 to 20 mm, the impurity diffuses from the first-layer polycrystalline silicon 21 to the second-layer polycrystalline silicon 22. To do.

その後、Al層10、11、15、シリコン酸化膜層12、コンタクト領域13、14等を形成し、図1及び図2に示した半導体装置が完成する。   Thereafter, Al layers 10, 11, 15, silicon oxide film layer 12, contact regions 13, 14 and the like are formed, and the semiconductor device shown in FIGS. 1 and 2 is completed.

尚、本実施の形態では、例えば、固定電位絶縁電極はシリコン酸化膜を介して2層構造の場合について説明したが、この場合に限定する必要はない。例えば、多結晶シリコンを多層構造とし、その境界面にシリコン酸化膜を形成し、突起領域を多数列形成することも出来る。また、本実施の形態では、ソース領域、ゲート領域を形成した後にトレンチを形成する場合について説明したが、この場合に限定する必要はない。例えば、トレンチを形成した後に、ゲート領域、ソース領域を形成する場合でも良い。   In the present embodiment, for example, the case where the fixed potential insulating electrode has a two-layer structure with a silicon oxide film interposed therebetween is described, but it is not necessary to limit to this case. For example, it is possible to form a multi-layer structure of polycrystalline silicon, form a silicon oxide film on the boundary surface, and form a plurality of protruding regions. In this embodiment mode, the trench is formed after the source region and the gate region are formed. However, the present invention is not limited to this case. For example, the gate region and the source region may be formed after the trench is formed.

更に、本実施の形態では、上述した半導体装置の構造に限定する必要は無い。例えば、縦型MOSトランジスタにおいて、トレンチ内に多結晶シリコンが堆積され、ゲート電極を構成する場合においても、該ゲート電極が金属層とオーミックコンタクトする領域に突起領域を形成することで、同様な効果を得ることができる。また、IGBT素子においても、同様である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。   Furthermore, in this embodiment, it is not necessary to limit to the structure of the semiconductor device described above. For example, in a vertical MOS transistor, even when polycrystalline silicon is deposited in a trench to form a gate electrode, a similar effect can be obtained by forming a protruding region in a region where the gate electrode is in ohmic contact with the metal layer. Can be obtained. The same applies to the IGBT element. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明の半導体装置を説明するための(A)斜視図、(B)上面図である。1A is a perspective view and FIG. 2B is a top view for explaining a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置を説明するための(A)断面図、(B)断面図である。1A and 1B are a cross-sectional view and a cross-sectional view for explaining a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置を説明するための(A)断面図、(B)斜視図である。It is (A) sectional drawing and (B) perspective view for demonstrating the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置を説明するための(A)エネルギーバンド図、(B)OFF時のチャネル領域を説明する図である。2A is an energy band diagram for explaining a semiconductor device of the present invention, and FIG. 2B is a diagram for explaining a channel region at OFF. FIG. 本発明の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の製造方法を説明するための(A)断面図、(B)断面図である。It is (A) sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device of this invention, (B) sectional drawing. 本発明の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 従来の半導体装置を説明するための(A)斜視図、(B)上面図である。It is (A) perspective view and (B) top view for demonstrating the conventional semiconductor device. 従来の半導体装置を説明するための(A)断面図、(B)断面図である。It is (A) sectional drawing and (B) sectional drawing for demonstrating the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 エピタキシャル層
3 ドレイン領域
4 ソース領域
5 固定電位絶縁電極
6 絶縁膜
7 トレンチ
8 チャネル領域
9 ゲート領域
10 Al層
11 Al層
12 シリコン酸化膜
13 コンタクト領域
14 コンタクト領域
15 Al層
16 突起領域
17 シリコン酸化膜
21 第1層目の多結晶シリコン
22 第2層目の多結晶シリコン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Epitaxial layer 3 Drain region 4 Source region 5 Fixed potential insulation electrode 6 Insulating film 7 Trench 8 Channel region 9 Gate region 10 Al layer 11 Al layer 12 Silicon oxide film 13 Contact region 14 Contact region 15 Al layer 16 Protrusion region 17 Silicon oxide film 21 First layer polycrystalline silicon 22 Second layer polycrystalline silicon

Claims (12)

ドレイン領域を構成する一導電型の半導体層と、
実質、等間隔をなして互いに平行となるように、前記半導体層表面から形成された複数のトレンチと、
前記トレンチの内壁には絶縁膜が形成され、前記絶縁膜を覆うように前記トレンチ内を充填する逆導電型の多結晶シリコンから成る固定電位絶縁電極と、
前記トレンチ間に位置し、前記固定電位絶縁電極と同電位に保たれる一導電型のソース領域と、
前記ソース領域と離間され、少なくとも前記絶縁膜とその一部を隣接するように配置されるゲート領域と、
前記固定電位絶縁電極間に位置し、少なくとも前記ソース領域の下方に位置するチャネル領域とを具備し、
前記多結晶シリコンはその表面で金属層とオーミック接続し、前記多結晶シリコンの接続表面には、突起領域を有していることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor layer of one conductivity type constituting the drain region;
A plurality of trenches formed from the surface of the semiconductor layer so as to be substantially parallel to each other at regular intervals;
An insulating film is formed on the inner wall of the trench, and a fixed potential insulating electrode made of reverse conductivity type polycrystalline silicon filling the trench so as to cover the insulating film,
A source region of one conductivity type located between the trenches and maintained at the same potential as the fixed potential insulating electrode;
A gate region that is spaced apart from the source region and is disposed adjacent to at least the insulating film and a portion thereof;
A channel region located between the fixed potential insulating electrodes and at least below the source region;
The polycrystalline silicon is in ohmic contact with a metal layer on the surface thereof, and the connection surface of the polycrystalline silicon has a protruding region.
前記突起領域及び前記突起領域の近傍領域の前記多結晶シリコンには、酸化物質が含有されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the polycrystalline silicon in the projecting region and a region near the projecting region contains an oxidizing substance. 前記多結晶シリコンは、前記酸化物質を介して2層の積層構造であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2, wherein the polycrystalline silicon has a two-layer stacked structure with the oxide material interposed therebetween. 前記酸化物質は、シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the oxide material is a silicon oxide film. 素子形成領域となる半導体層と、
前記半導体層の主表面に露出する電流通過領域及び制御領域と、
前記主表面上で、前記電流通過領域及び前記制御領域のそれぞれとオーミック接続する金属層とを具備し、
前記制御領域は多結晶シリコンから成り、該多結晶シリコンの接続表面には、突起領域を有していることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor layer to be an element formation region;
A current passing region and a control region exposed on the main surface of the semiconductor layer;
A metal layer in ohmic contact with each of the current passing region and the control region on the main surface;
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the control region is made of polycrystalline silicon, and a connection region of the polycrystalline silicon has a protruding region.
前記制御領域は、前記半導体層の主表面から形成されたトレンチに前記多結晶シリコンが堆積されて成ることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the control region is formed by depositing the polycrystalline silicon in a trench formed from a main surface of the semiconductor layer. 前記突起領域及び前記突起領域の近傍領域の前記多結晶シリコンには、酸化物質が含有されていることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5, wherein the polycrystalline silicon in the projecting region and a region near the projecting region contains an oxidizing substance. 一導電型の半導体層を形成する工程と、
実質、等間隔をなして互いに平行となるように複数のトレンチを、前記半導体層表面から形成し、該トレンチの内壁を覆うように酸化膜を形成する工程と、
前記トレンチに対し複数層の多結晶シリコンを堆積する工程と、
前記多結晶シリコンをエッチングし、前記トレンチ内に堆積した前記多結晶シリコン上面に突起領域を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a semiconductor layer of one conductivity type;
Forming a plurality of trenches from the surface of the semiconductor layer so as to be substantially parallel to each other at regular intervals, and forming an oxide film so as to cover an inner wall of the trench;
Depositing multiple layers of polycrystalline silicon on the trench;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: etching the polycrystalline silicon to form a protruding region on the upper surface of the polycrystalline silicon deposited in the trench.
前記多結晶シリコンを形成する工程では、前記トレンチに対し第1層目の多結晶シリコンを堆積し、該第1層目の多結晶シリコンに逆導電型の不純物を導入した後、第2層目の多結晶シリコンを堆積することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。 In the step of forming the polycrystalline silicon, a first layer of polycrystalline silicon is deposited in the trench, an impurity of a reverse conductivity type is introduced into the first layer of polycrystalline silicon, and then the second layer is formed. 9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the polycrystalline silicon is deposited. 前記第1層目の多結晶シリコン表面に、膜厚が5〜20Åのシリコン酸化膜を形成することを特徴とする請求項8または請求項9に記載の半導体装置の製造方法。 10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein a silicon oxide film having a thickness of 5 to 20 mm is formed on the surface of the first layer of polycrystalline silicon. 前記突起領域を形成する工程では、前記シリコン酸化膜を有する領域と多結晶シリコンからなる領域とのエッチングレート差を利用し、前記突起領域を形成することを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。 11. The semiconductor according to claim 10, wherein in the step of forming the protruding region, the protruding region is formed using an etching rate difference between the region having the silicon oxide film and the region made of polycrystalline silicon. Device manufacturing method. 前記トレンチ内を充填する前記多結晶シリコン表面と一導電型のソース領域表面とを金属層で接続する工程とを有し、
前記金属層を形成する工程では、前記突起領域と前記金属層とをオーミック接続させることを特徴とする請求項8から請求項11のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
Connecting the surface of the polycrystalline silicon filling the trench and the surface of the source region of one conductivity type with a metal layer,
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein in the step of forming the metal layer, the protruding region and the metal layer are ohmically connected.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04142777A (en) * 1990-10-03 1992-05-15 Kawasaki Steel Corp Forming method for gate electrode or wiring
JPH05335581A (en) * 1992-05-27 1993-12-17 Toshiba Corp Vertical field-effect transistor
JPH0846192A (en) * 1994-08-01 1996-02-16 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor device
WO2003010827A2 (en) * 2001-07-24 2003-02-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Trench-gate semiconductor devices, and their manufacture

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04142777A (en) * 1990-10-03 1992-05-15 Kawasaki Steel Corp Forming method for gate electrode or wiring
JPH05335581A (en) * 1992-05-27 1993-12-17 Toshiba Corp Vertical field-effect transistor
JPH0846192A (en) * 1994-08-01 1996-02-16 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor device
WO2003010827A2 (en) * 2001-07-24 2003-02-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Trench-gate semiconductor devices, and their manufacture
JP2004537172A (en) * 2001-07-24 2004-12-09 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Trench gate semiconductor device and manufacturing thereof

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