JP2007087985A - Insulated-gate semiconductor device and method of manufacturing same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid an increase of resistance (drain resistance) of a semiconductor layer, and to reduce capacity Cgd between a gate and a drain without arranging a low concentration impurity region near an interface between a channel layer serving as a current route and the semiconductor layer, by arranging the low concentration impurity region in the semiconductor layer where a base of a trench is positioned. <P>SOLUTION: In a semiconductor device; p-type impurity is selectively ion-implanted only in the base of the trench, and the low concentration impurity region 12 is formed in an n-type semiconductor layer (drain region) 2 where the base of the trench is positioned. Impurity concentration of the low concentration impurity region 12 is made lower than the n-type semiconductor layer. Thus, capacity Cgd between the gate and the drain can be reduced. Consequently, feedback capacity Crss can be reduced without reducing impurity concentration of the drain region. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法に係り、特にゲート−ドレイン間の容量を低減するトレンチ構造の絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an insulated gate semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to an insulated gate semiconductor device having a trench structure that reduces a gate-drain capacitance and a method for manufacturing the same.

図14は従来のトレンチ構造の絶縁ゲート型半導体装置を示す断面図である。図は一例としてnチャネル型のMOSFETを示す。   FIG. 14 is a sectional view showing an insulated gate semiconductor device having a conventional trench structure. The figure shows an n-channel MOSFET as an example.

半導体基板21上に半導体層を積層したドレイン領域22表面にチャネル層24を設け、チャネル層24を貫通するトレンチ27を形成する。トレンチ27内壁をゲート絶縁膜31で被覆し、ゲート電極33を埋設する。チャネル層24表面にはソース領域35、ボディ領域34を設け、ソース電極38を形成する(例えば特許文献1参照。)。
特開平11−67787号公報
A channel layer 24 is provided on the surface of the drain region 22 in which a semiconductor layer is stacked on the semiconductor substrate 21, and a trench 27 penetrating the channel layer 24 is formed. The inner wall of the trench 27 is covered with a gate insulating film 31 and a gate electrode 33 is embedded. A source region 35 and a body region 34 are provided on the surface of the channel layer 24, and a source electrode 38 is formed (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-67787

MOSFETに代表されるトレンチ構造の絶縁ゲート型半導体装置において、デバイスの高性能化に伴いトレンチ内壁の絶縁膜の膜厚は非常に薄く形成される。一方、MOSFETにとっては、入力容量Ciss、出力容量Coss、帰還容量Crssが重要な項目であり、デバイスの特性向上のためにはこれらの低減が必須である。特にゲート−ドレイン間容量Cgdは入力容量Ciss、出力容量Coss、帰還容量Crssのそれぞれに寄与するため、ゲート−ドレイン間容量の低減が望まれている。   In an insulated gate semiconductor device having a trench structure typified by a MOSFET, the insulating film on the inner wall of the trench is formed very thin as the performance of the device increases. On the other hand, for the MOSFET, the input capacitance Ciss, the output capacitance Coss, and the feedback capacitance Crss are important items, and these reductions are indispensable for improving device characteristics. In particular, since the gate-drain capacitance Cgd contributes to each of the input capacitance Ciss, the output capacitance Coss, and the feedback capacitance Crss, it is desired to reduce the gate-drain capacitance.

トレンチ構造のMOSFETの場合、ゲート−ドレイン間容量Cgd’はトレンチ底部の容量である(図14)。そして、トレンチの底部が位置する半導体層(ドレイン領域)22の比抵抗は、ゲート−ドレイン間容量Cgd’に影響する。   In the case of a MOSFET having a trench structure, the gate-drain capacitance Cgd 'is the capacitance at the bottom of the trench (FIG. 14). The specific resistance of the semiconductor layer (drain region) 22 where the bottom of the trench is located affects the gate-drain capacitance Cgd '.

すなわち、一例として半導体層22の比抵抗を高くする(半導体層22の不純物濃度を低濃度にする)ことにより、ゲート−ドレイン間容量Cgd’を低減することができる。しかし、ドレイン領域である半導体層22の比抵抗を高くすることにより、ドレイン抵抗の増大が伴う。半導体層22は膜厚が厚く、ドレイン抵抗の増大は他の要因と比較して装置のオン抵抗の増大に大きく影響する。また半導体層22の比抵抗の変動は耐圧などにも影響するため、他の構成要素(各領域)の設計値を変更する必要が有るなど問題である。   That is, as an example, the gate-drain capacitance Cgd ′ can be reduced by increasing the specific resistance of the semiconductor layer 22 (making the impurity concentration of the semiconductor layer 22 low). However, increasing the specific resistance of the semiconductor layer 22 that is the drain region is accompanied by an increase in drain resistance. The semiconductor layer 22 is thick, and the increase in drain resistance greatly affects the increase in on-resistance of the device as compared with other factors. Further, since the fluctuation of the specific resistance of the semiconductor layer 22 affects the withstand voltage and the like, there is a problem that it is necessary to change design values of other components (each region).

本発明はかかる課題に鑑みてなされ、第1に、一導電型半導体基板上にドレイン領域となる一導電型の半導体層を積層した基板と、該基板表面に設けた逆導電型のチャネル層と、該チャネル層を貫通し前記半導体層まで到達するトレンチと、前記トレンチ内壁に設けた絶縁膜と、前記トレンチに埋め込まれたゲート電極と、前記基板表面の前記トレンチに隣接して設けた一導電型のソース領域と、前記トレンチ底部が位置する前記半導体層に設けられた一導電型の低濃度不純物領域とを具備することにより解決するものである。   The present invention has been made in view of such problems. First, a substrate in which a semiconductor layer of one conductivity type serving as a drain region is stacked on a semiconductor substrate of one conductivity type, a channel layer of a reverse conductivity type provided on the surface of the substrate, A trench that penetrates the channel layer and reaches the semiconductor layer; an insulating film provided on the inner wall of the trench; a gate electrode embedded in the trench; and a conductive material provided adjacent to the trench on the substrate surface. This is solved by providing a source region of a type and a low-concentration impurity region of one conductivity type provided in the semiconductor layer where the bottom of the trench is located.

第2に、一導電型半導体基板上にドレイン領域となる一導電型の半導体層を積層した基板を準備し、該基板表面に逆導電型のチャネル層を形成する工程と、前記チャネル層を貫通し前記半導体層まで到達するトレンチを形成する工程と、前記トレンチの底部が位置する前記半導体層に一導電型の低濃度不純物領域を形成する工程と、前記トレンチ内壁に絶縁膜を形成する工程と、前記トレンチに埋め込まれたゲート電極を形成する工程と、前記基板表面で前記トレンチに隣接して一導電型のソース領域を形成する工程と、を具備することにより解決するものである。   Second, a substrate in which a semiconductor layer of one conductivity type serving as a drain region is stacked on a semiconductor substrate of one conductivity type is prepared, and a channel layer of reverse conductivity type is formed on the surface of the substrate; Forming a trench reaching the semiconductor layer, forming a one-conductivity type low-concentration impurity region in the semiconductor layer where the bottom of the trench is located, and forming an insulating film on the inner wall of the trench; The method includes the steps of: forming a gate electrode embedded in the trench; and forming a source region of one conductivity type adjacent to the trench on the substrate surface.

第3に、一導電型半導体基板上にドレイン領域となる一導電型の半導体層を積層した基板を準備し、該基板表面に逆導電型のチャネル層を形成する工程と、前記チャネル層を貫通し前記半導体層まで到達するトレンチを形成する工程と、前記トレンチ底部に逆導電型の不純物をイオン注入する工程と、前記トレンチ内壁に絶縁膜を形成する工程と、前記逆導電型の不純物を拡散し、前記トレンチの底部が位置する前記半導体層に一導電型の低濃度不純物領域を形成する工程と、前記トレンチに埋め込まれたゲート電極を形成する工程と、前記基板表面で前記トレンチに隣接して一導電型のソース領域を形成する工程と、を具備することにより解決するものである。   Third, preparing a substrate in which a one-conductivity-type semiconductor layer serving as a drain region is stacked on a one-conductivity-type semiconductor substrate, forming a reverse-conductivity-type channel layer on the substrate surface, and penetrating the channel layer A step of forming a trench reaching the semiconductor layer, a step of ion-implanting a reverse conductivity type impurity in the bottom of the trench, a step of forming an insulating film on the inner wall of the trench, and a diffusion of the reverse conductivity type impurity Forming a one-conductivity type low concentration impurity region in the semiconductor layer where the bottom of the trench is located; forming a gate electrode embedded in the trench; and adjoining the trench on the substrate surface. And a step of forming a source region of one conductivity type.

本発明に依れば、第1に、トレンチ底部が位置する半導体層に低濃度不純物領域を設けるため、ゲート−ドレイン間容量Cgdを低減できる。   According to the present invention, first, since the low concentration impurity region is provided in the semiconductor layer in which the trench bottom is located, the gate-drain capacitance Cgd can be reduced.

第2に、ゲート−ドレイン間容量Cgdの低減に寄与するトレンチ底部にのみ選択的に低濃度不純物領域を設けるため、ドレイン領域となる半導体層は従来と同じ条件で形成できる。従って、ドレイン領域としては従来通りの比抵抗を維持できる。また、電流経路となるチャネル層と半導体層の界面付近には低濃度不純物領域が配置されない。従って、半導体層の抵抗(ドレイン抵抗)の増大を回避して、ゲート−ドレイン間容量Cgdを低減できる。   Second, since the low-concentration impurity region is selectively provided only at the bottom of the trench that contributes to the reduction of the gate-drain capacitance Cgd, the semiconductor layer serving as the drain region can be formed under the same conditions as in the prior art. Accordingly, the conventional specific resistance can be maintained as the drain region. Further, the low-concentration impurity region is not disposed near the interface between the channel layer and the semiconductor layer serving as a current path. Therefore, an increase in the resistance (drain resistance) of the semiconductor layer can be avoided, and the gate-drain capacitance Cgd can be reduced.

第3に、低濃度不純物領域は、トレンチ底部に不純物のイオン注入工程を追加するのみで形成できる。具体的には、トレンチ形成後からゲート電極形成までの工程においてイオン注入工程を追加するのみでよく、例えばゲート絶縁膜の形成工程などの熱処理を利用して拡散できる。従って、従来の製造工程を利用して(各領域の設計値等を変更することなく)ゲート−ドレイン間容量Cgdを低減した絶縁ゲート型半導体装置の製造方法を提供できる。   Third, the low-concentration impurity region can be formed only by adding an impurity ion implantation step to the trench bottom. Specifically, it is only necessary to add an ion implantation step in the steps from the trench formation to the gate electrode formation. For example, the diffusion can be performed using a heat treatment such as a gate insulating film formation step. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing an insulated gate semiconductor device in which the gate-drain capacitance Cgd is reduced (without changing the design value or the like of each region) using a conventional manufacturing process.

本発明の実施の形態をトレンチ構造のnチャネル型のMOSFETを例に図1から図13を参照して詳細に説明する。   An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 13 by taking an n-channel MOSFET having a trench structure as an example.

図1は本実施形態のMOSFETの構造を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the MOSFET of this embodiment.

本実施形態のMOSFETは、基板10と、チャネル層4と、トレンチ7と、絶縁膜11と、ゲート電極13と、ソース領域15と低濃度不純物領域12とから構成される。   The MOSFET according to this embodiment includes a substrate 10, a channel layer 4, a trench 7, an insulating film 11, a gate electrode 13, a source region 15, and a low concentration impurity region 12.

基板10は、n+型のシリコン半導体基板1の上にエピタキシャル成長などによりn−型半導体層2を積層してドレイン領域を設けたものである。基板10表面にはp型のチャネル層4が設けられる。   The substrate 10 is obtained by stacking an n− type semiconductor layer 2 on an n + type silicon semiconductor substrate 1 by epitaxial growth or the like and providing a drain region. A p-type channel layer 4 is provided on the surface of the substrate 10.

トレンチ7は、チャネル層4を貫通し、ドレイン領域2まで到達して設けられる。トレンチ7の内壁は数百Åの膜厚のゲート絶縁膜(酸化膜)11で被覆される。またトレンチ7には不純物がドープされた半導体層によるゲート電極13が埋設される。   The trench 7 is provided so as to penetrate the channel layer 4 and reach the drain region 2. The inner wall of the trench 7 is covered with a gate insulating film (oxide film) 11 having a thickness of several hundreds of millimeters. The trench 7 is embedded with a gate electrode 13 made of a semiconductor layer doped with impurities.

また、トレンチ7底部が位置するn−型半導体層(ドレイン領域)2には、n型の低濃度不純物領域12が設けられる。低濃度不純物領域12は図の如くトレンチ7の底部に接してトレンチ7底部付近のみに設けられる。低濃度不純物領域12は、n−型半導体層2より不純物濃度が低く、例えば、n−型半導体層2の10%〜50%程度の不純物濃度を有する。   An n-type low-concentration impurity region 12 is provided in the n − -type semiconductor layer (drain region) 2 where the bottom of the trench 7 is located. The low concentration impurity region 12 is provided only in the vicinity of the bottom of the trench 7 in contact with the bottom of the trench 7 as shown in the figure. The low concentration impurity region 12 has a lower impurity concentration than the n − type semiconductor layer 2, and has an impurity concentration of about 10% to 50% of the n − type semiconductor layer 2, for example.

このように、トレンチ7の底部付近のn−型半導体層2に選択的に低濃度不純物領域12を設けることにより、トレンチ7底部においてはn−型半導体層2の不純物濃度が低下する。これにより、従来構造のゲート−ドレイン間容量Cgd’(図14参照)と比較して、ゲート−ドレイン間容量Cgdを低減することができる
尚、図では低濃度不純物領域12とトレンチ7底部が接しているが、トレンチ7底部と低濃度不純物領域12とが完全に接しなくても良い。すなわち、実質的に不純物濃度が高くなる領域(容量が大きくなる領域)が発生しない程度であれば、トレンチ7底部と低濃度不純物領域12は離間していてもよく、ゲート−ドレイン間容量Cgdの低減に寄与できる。
Thus, by selectively providing the low concentration impurity region 12 in the n − type semiconductor layer 2 near the bottom of the trench 7, the impurity concentration of the n − type semiconductor layer 2 is lowered at the bottom of the trench 7. As a result, the gate-drain capacitance Cgd can be reduced as compared with the gate-drain capacitance Cgd ′ of the conventional structure (see FIG. 14). In the figure, the low-concentration impurity region 12 and the bottom of the trench 7 are in contact with each other. However, the bottom of the trench 7 and the low-concentration impurity region 12 do not have to be completely in contact with each other. That is, the bottom of the trench 7 and the low-concentration impurity region 12 may be separated from each other as long as a region where the impurity concentration is substantially increased (region where the capacitance is increased) is not generated, and the gate-drain capacitance Cgd Can contribute to reduction.

このように、本実施形態によればゲート−ドレイン間容量Cgdに直接関与する領域のみ不純物濃度を低減できる。これにより、n−型半導体層2は従来と同じ条件で形成でき、すなわち従来製品と同じウエハを利用できる。   Thus, according to the present embodiment, the impurity concentration can be reduced only in the region directly related to the gate-drain capacitance Cgd. As a result, the n − type semiconductor layer 2 can be formed under the same conditions as in the prior art, that is, the same wafer as the conventional product can be used.

また、後述するが低濃度不純物領域12はトレンチ7底部のみにイオン注入し拡散することにより形成され、図のごとくトレンチ7底部に略円形状に形成される。すなわち、チャネル層4との界面付近の不純物濃度はn−型半導体層2の不純物濃度が維持される。   As will be described later, the low-concentration impurity region 12 is formed by ion implantation and diffusion only at the bottom of the trench 7 and is formed in a substantially circular shape at the bottom of the trench 7 as shown in the figure. That is, the impurity concentration in the vicinity of the interface with the channel layer 4 is maintained at the impurity concentration of the n − type semiconductor layer 2.

ここで、トレンチ構造のMOSFETにおいて、電流経路はトレンチ7の側壁に形成されるチャネル領域とドレイン領域2である。そしてドレイン領域2において電流経路は図の矢印の如く形成される。すなわち、チャネル層4とn−型半導体層2の境界を始点としてトレンチ7の側壁から45度の方向に広がって電流が流れることになる。すなわち、低濃度不純物領域12が形成されるドレイン領域2は、実質的な電流経路からはずれた微小な領域である。従ってより詳細には、低濃度不純物領域12を設けることによるドレイン抵抗の増加はほとんど無い。   Here, in the MOSFET having the trench structure, the current path is the channel region and the drain region 2 formed on the side wall of the trench 7. In the drain region 2, a current path is formed as shown by an arrow in the figure. That is, the current flows in the direction of 45 degrees from the side wall of the trench 7 starting from the boundary between the channel layer 4 and the n − type semiconductor layer 2. That is, the drain region 2 in which the low concentration impurity region 12 is formed is a minute region deviated from a substantial current path. Therefore, more specifically, there is almost no increase in drain resistance due to the provision of the low concentration impurity region 12.

トレンチ7に隣接した基板10表面にはn+型不純物領域であるソース領域15が設けられ、隣り合う2つのソース領域15間の基板10表面にはp+型不純物領域であるボディ領域14が配置される。これによりゲート電極13に電圧印加時にはソース領域15からトレンチ7に沿ってチャネル領域(図示せず)が形成される。ゲート電極13上は層間絶縁膜16で覆い、層間絶縁膜16間は金属配線層17とのコンタクトホールCHとなる。コンタクトホールCHから露出したソース領域15およびボディ領域14にはバリアメタル層(不図示)を介して、アルミニウム合金などによる金属配線層(ソース電極)17が電気的に接続する。   A source region 15 that is an n + type impurity region is provided on the surface of the substrate 10 adjacent to the trench 7, and a body region 14 that is a p + type impurity region is disposed on the surface of the substrate 10 between two adjacent source regions 15. . Thus, a channel region (not shown) is formed from the source region 15 along the trench 7 when a voltage is applied to the gate electrode 13. The gate electrode 13 is covered with an interlayer insulating film 16, and the space between the interlayer insulating films 16 becomes a contact hole CH with the metal wiring layer 17. A metal wiring layer (source electrode) 17 made of an aluminum alloy or the like is electrically connected to the source region 15 and the body region 14 exposed from the contact hole CH via a barrier metal layer (not shown).

図2は、本実施形態のMOSFETの特性を示す図である。図2(A)がトレンチ7の側壁における不純物濃度プロファイルであり、図2(B)がドレイン−ソース間電圧VDSと帰還容量Crssの関係を示す図である。各図において、実線が図1に示す本実施形態のMOSEFTであり、破線が図14に示す従来構造のMOSFETである。 FIG. 2 is a diagram showing the characteristics of the MOSFET of this embodiment. An impurity concentration profile in the side wall shown in FIG. 2 (A) is the trench 7, and FIG. 2 (B) is the drain - a diagram showing the relationship between the feedback capacitance Crss and source voltage V DS. In each figure, the solid line is the MOSEFT of the present embodiment shown in FIG. 1, and the broken line is the MOSFET having the conventional structure shown in FIG.

一例として、低濃度不純物領域12の不純物注入条件は、不純物がp型のボロン(B)の場合、ドーズ量が2×1012cm−2であり注入エネルギーが150KeVである。 As an example, when the impurity is p-type boron (B), the impurity implantation conditions for the low-concentration impurity region 12 are a dose of 2 × 10 12 cm −2 and an implantation energy of 150 KeV.

図2(A)から明らかなように、トレンチ7の底部付近(基板10表面から2.5μm程度)のみでn−型半導体層2の不純物濃度が低減している。これにより図2(B)の如くゲート−ドレイン間容量Cgd(すなわち帰還容量Crss)が低減できる
ドレイン−ソース間電圧VDSの実用的な範囲としては例えば携帯機器などの電源の場合には3V〜10V程度である。つまり、本実施形態ではこの範囲において帰還容量Crssを約10%低減することができる。
As apparent from FIG. 2A, the impurity concentration of the n − type semiconductor layer 2 is reduced only near the bottom of the trench 7 (about 2.5 μm from the surface of the substrate 10). Thus the gate as shown in FIG. 2 (B) - the drain can be reduced drain capacitance Cgd (i.e. feedback capacitance Crss) is - 3V to the case of the power supply, such as practical as the range of, for example portable devices source voltage V DS It is about 10V. That is, in this embodiment, the feedback capacity Crss can be reduced by about 10% in this range.

図3は、低濃度不純物領域12の不純物ドーズ量と帰還容量Crssの関係を示す。図3(A)は不純物ドーズ量を変化させ、帰還容量Crssを測定したシミュレーション結果を示す表であり、図3(B)は図3(A)をグラフ化したものである。またドレイン−ソース間電圧VDSは0V、5V、10Vについて比較した。 FIG. 3 shows the relationship between the impurity dose of the low concentration impurity region 12 and the feedback capacitance Crss. FIG. 3A is a table showing simulation results obtained by measuring the feedback capacitance Crss while changing the impurity dose, and FIG. 3B is a graph of FIG. 3A. The drain-source voltage VDS was compared for 0V, 5V, and 10V.

図3(A)の比率とは、低濃度不純物領域12を設けない場合(無し)を100%とした場合の、低濃度不純物領域12の各不純物ドーズ量における帰還容量Crssの比率である。   The ratio in FIG. 3A is the ratio of the feedback capacitance Crss at each impurity dose in the low concentration impurity region 12 when the low concentration impurity region 12 is not provided (none) is 100%.

これによれば、低濃度不純物領域12の不純物ドーズ量と帰還容量Crssに相関関係があることが判る。   This shows that there is a correlation between the impurity dose of the low concentration impurity region 12 and the feedback capacitance Crss.

つまり帰還容量Crssを低減するには、不純物ドーズ量を増加させればよく、例えば8.0×1012cm−2では帰還容量Crssが約40%低減できる。しかし、低濃度不純物領域12を設けることによるCrssの低減とオン抵抗はトレードオフの関係がある。製造方法は後に詳述するが、低濃度不純物領域12は、p型不純物のイオン注入により形成する。すなわち、その形成条件によってはチャネル層4の不純物濃度に影響を与える。例えば低濃度不純物領域12のドーズ量が多すぎると、チャネル層4の不純物濃度が高くなる。これによりゲート閾値電圧VGS(th)が設計値より高くなり、オン抵抗が増加してしまう。 That is, in order to reduce the feedback capacity Crss, the impurity dose may be increased. For example, at 8.0 × 10 12 cm −2 , the feedback capacity Crss can be reduced by about 40%. However, there is a trade-off between the reduction of Crss and the on-resistance due to the provision of the low concentration impurity region 12. Although the manufacturing method will be described in detail later, the low concentration impurity region 12 is formed by ion implantation of p-type impurities. That is, depending on the formation conditions, the impurity concentration of the channel layer 4 is affected. For example, when the dose amount of the low concentration impurity region 12 is too large, the impurity concentration of the channel layer 4 increases. As a result, the gate threshold voltage V GS (th) becomes higher than the design value, and the on-resistance increases.

具体的には図3の場合において、ゲート閾値電圧VGS(th)(不図示)は不純物の注入に伴い徐々に増加し始め、不純物ドーズ量が5.0×1012cm−2程度からが急激に増加してしまう。また、同じく不純物ドーズ量が5.0×1012cm−2程度以上になると、低濃度不純物領域12はp型領域に反転してしまう。低濃度不純物領域12の反転は、帰還容量Crssの低減としては問題ないが、反転したp型の不純物濃度が高すぎるとMOSFETとして動作しなくなる。 Specifically, in the case of FIG. 3, the gate threshold voltage V GS (th) (not shown) begins to gradually increase with the implantation of the impurity, and the impurity dose is reduced from about 5.0 × 10 12 cm −2. It will increase rapidly. Similarly, when the impurity dose is about 5.0 × 10 12 cm −2 or more, the low-concentration impurity region 12 is inverted into a p-type region. Inversion of the low-concentration impurity region 12 has no problem as a reduction of the feedback capacitance Crss, but if the inverted p-type impurity concentration is too high, the MOSFET does not operate.

つまり、帰還容量Crssの低減を優先するのであれば、ゲート閾値電圧VGS(th)が徐々に上昇する範囲、すなわち5.0×1012cm−2程度以下の不純物ドーズ量とし、それに合わせてチャネル層4の不純物濃度を当初から低く設計しておくなどすればよい。 In other words, if priority is given to the reduction of the feedback capacitance Crss, the impurity threshold is set to a range where the gate threshold voltage V GS (th) gradually increases, that is, about 5.0 × 10 12 cm −2 or less, and accordingly. The impurity concentration of the channel layer 4 may be designed low from the beginning.

しかし、不純物ドーズ量が2.0×1012〜3.0×1012cm−2までであれば、ゲート閾値電圧VGS(th)にほとんど影響を与えず、なおかつドレイン−ソース間電圧VDSが5Vの場合の帰還容量Crssの低減効果を高めることができる。 However, if the impurity dose amount is 2.0 × 10 12 to 3.0 × 10 12 cm −2 , the gate threshold voltage V GS (th) is hardly affected, and the drain-source voltage V DS is not affected. The effect of reducing the feedback capacitance Crss when the voltage is 5 V can be enhanced.

より詳細には、ドレイン−ソース間電圧VDSが5Vにおいて、不純物ドーズ量を2×1012cm−2とすると、帰還容量Crssを11%低減できる。更にこの条件であればゲート閾値電圧VGS(th)に与える影響がほとんど無いため、チャネル層4の設計値も従来通りでよく、効果が大きい。 More specifically, when the drain-source voltage V DS is 5 V and the impurity dose is 2 × 10 12 cm −2 , the feedback capacitance Crss can be reduced by 11%. Further, under this condition, there is almost no influence on the gate threshold voltage V GS (th) , so the design value of the channel layer 4 may be the same as the conventional value, and the effect is great.

尚、低濃度不純物領域12の不純物濃度は上記の例に限らず、n−型半導体層2およびチャネル層4の不純物濃度により変動する。   The impurity concentration of the low concentration impurity region 12 is not limited to the above example, but varies depending on the impurity concentration of the n − type semiconductor layer 2 and the channel layer 4.

また、低濃度不純物領域12がトレンチ7の底部から離れたところに位置したときは、ゲート電圧の印加時に空乏層が上下に広がり、その厚みが厚くなることによって容量が低減できる。   When the low-concentration impurity region 12 is located away from the bottom of the trench 7, the depletion layer spreads up and down when the gate voltage is applied, and the thickness can be increased to reduce the capacitance.

従って、低濃度不純物領域12の形成条件は、n−型半導体層2およびチャネル層4の不純物濃度を考慮し、入力容量Ciss、出力容量Coss、帰還容量Crss等のスイッチング特性に応じて適宜選択する。特に、低濃度不純物領域12が反転しない程度、又はチャネル層4のゲート閾値電圧VGS(th)に影響を与えない程度であれば、従来のウエハを採用でき、チャネル層4の設計値を変更せずに、ゲート−ドレイン間容量Cgdを低減できる。 Therefore, the formation conditions of the low concentration impurity region 12 are appropriately selected according to the switching characteristics such as the input capacitance Ciss, the output capacitance Coss, and the feedback capacitance Crss in consideration of the impurity concentrations of the n − type semiconductor layer 2 and the channel layer 4. . In particular, if the low-concentration impurity region 12 does not invert or does not affect the gate threshold voltage V GS (th) of the channel layer 4, a conventional wafer can be adopted, and the design value of the channel layer 4 is changed. Without this, the gate-drain capacitance Cgd can be reduced.

次に図4から図13を参照して本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図4から図10は本発明の製造方法の第1実施形態を示す。   4 to 10 show a first embodiment of the manufacturing method of the present invention.

第1工程(図4):一導電型半導体基板上にドレイン領域となる一導電型の半導体層を積層した基板を準備し、基板表面に逆導電型のチャネル層を形成する工程。   First step (FIG. 4): A step of preparing a substrate in which a semiconductor layer of one conductivity type serving as a drain region is laminated on a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming a channel layer of opposite conductivity type on the substrate surface.

n+型シリコン半導体基板1上にn−型半導体層2を積層した基板10を準備する。n−型半導体層は例えばエピタキシャル層等であり、ドレイン領域となる。   A substrate 10 in which an n− type semiconductor layer 2 is stacked on an n + type silicon semiconductor substrate 1 is prepared. The n − type semiconductor layer is, for example, an epitaxial layer or the like and serves as a drain region.

酸化膜(不図示)によるマスクを設け、全面にp型の例えばボロンを注入エネルギー50KeV、ドーズ量1×1013〜3×1013cm−2でイオン注入する。そして1100℃程度の熱処理を行い、ボロンを拡散してチャネル層4を形成する。 A mask made of an oxide film (not shown) is provided, and p-type boron, for example, is ion-implanted on the entire surface with an implantation energy of 50 KeV and a dose of 1 × 10 13 to 3 × 10 13 cm −2 . Then, heat treatment at about 1100 ° C. is performed, and boron is diffused to form the channel layer 4.

第2工程(図5):チャネル層を貫通し半導体層まで達するトレンチを形成する工程。   Second step (FIG. 5): a step of forming a trench that penetrates the channel layer and reaches the semiconductor layer.

全面にCVD法によりNSG(Non−doped Silicate Glass)のCVD酸化膜5を生成する。その後、レジスト膜によるマスクを、トレンチの開口部分を除いてかける。CVD酸化膜5をドライエッチングして部分的に除去し、チャネル領域4が露出したトレンチ開口部6を形成し、レジストを除去する(図5(A))。   A CVD oxide film 5 of NSG (Non-doped Silicate Glass) is formed on the entire surface by CVD. Thereafter, a mask made of a resist film is applied except for the opening of the trench. The CVD oxide film 5 is partially removed by dry etching to form a trench opening 6 in which the channel region 4 is exposed, and the resist is removed (FIG. 5A).

その後、CVD酸化膜5をマスクとしてトレンチ開口部6のシリコン半導体基板をCF系およびHBr系ガスによりドライエッチングし、チャネル層4を貫通してドレイン領域2まで達するトレンチ7を形成する(図5(B))。   Thereafter, using the CVD oxide film 5 as a mask, the silicon semiconductor substrate in the trench opening 6 is dry-etched with CF-based gas and HBr-based gas to form a trench 7 that penetrates the channel layer 4 and reaches the drain region 2 (FIG. 5 ( B)).

第3工程(図6):トレンチ底部に逆導電型の不純物をイオン注入する工程。   Third step (FIG. 6): A step of ion-implanting a reverse conductivity type impurity into the bottom of the trench.

ダミー酸化を行い、トレンチ7内壁とチャネル層4表面にダミー酸化膜8を形成する。次にダミー酸化膜8を介して、全面にp型(例えばボロン:B)不純物をイオン注入する。注入条件は、熱処理後、n−型半導体層2が反転しない程度のドーズ量、例えばドーズ量2×1012cm−2程度、注入エネルギー150KeVである。ここで、チャネル層4にもp型不純物がイオン注入されるが、同導電型であり、また上記の条件であればゲート閾値電圧VGS(th)にほとんど影響を与えることはないので、問題はない。 Dummy oxidation is performed to form a dummy oxide film 8 on the inner wall of the trench 7 and the surface of the channel layer 4. Next, a p-type (for example, boron: B) impurity is ion-implanted into the entire surface through the dummy oxide film 8. The implantation conditions are a dose such that the n − type semiconductor layer 2 is not inverted after the heat treatment, for example, a dose of about 2 × 10 12 cm −2 and an implantation energy of 150 KeV. Here, although the p-type impurity is ion-implanted also into the channel layer 4, it has the same conductivity type, and the gate threshold voltage V GS (th) is hardly affected under the above conditions. There is no.

その後、ダミー酸化膜8とCVD酸化膜5をエッチングにより除去する。これにより、トレンチ7形成時のドライエッチングのエッチングダメージが除去される。   Thereafter, the dummy oxide film 8 and the CVD oxide film 5 are removed by etching. Thereby, the etching damage of the dry etching at the time of forming the trench 7 is removed.

逆導電型の不純物は、ダミー酸化膜8を介してイオン注入されるので、トレンチ7内壁のシリコンにダメージを与えることはない。またダミー酸化膜8は上述の如く除去されるので、ダミー酸化膜8がイオン注入によるダメージを受けたとしても問題ではない。   The reverse conductivity type impurities are ion-implanted through the dummy oxide film 8, so that the silicon on the inner wall of the trench 7 is not damaged. Further, since the dummy oxide film 8 is removed as described above, there is no problem even if the dummy oxide film 8 is damaged by ion implantation.

第4工程(図7):トレンチ内壁に絶縁膜を形成する工程、および逆導電型の不純物を拡散し、トレンチの底部が位置する半導体層に逆導電型の低濃度不純物領域を形成する工程。   Fourth step (FIG. 7): a step of forming an insulating film on the inner wall of the trench, and a step of diffusing reverse conductivity type impurities to form a reverse conductivity type low concentration impurity region in the semiconductor layer where the bottom of the trench is located.

全面を熱酸化(1100℃、5〜30分程度)してトレンチ7内壁にゲート絶縁膜(酸化膜)11を形成する。ゲート酸化膜11は駆動電圧に応じて数百Å(例えば厚み約300Å〜700Å)に形成される。そして、このときの熱処理によりトレンチ7底部にイオン注入された不純物を拡散し、トレンチ7の底部が位置するn−型半導体層2に一導電型の低濃度不純物領域12を形成する。不純物およびドーズ量が上記の条件で有れば、低濃度不純物領域12は反転せず、n(n−−)型となる。   The entire surface is thermally oxidized (1100 ° C., about 5 to 30 minutes) to form a gate insulating film (oxide film) 11 on the inner wall of the trench 7. The gate oxide film 11 is formed in several hundreds of gallons (for example, a thickness of about 300 mm to 700 mm) according to the driving voltage. Then, the impurity ion-implanted into the bottom of the trench 7 is diffused by the heat treatment at this time, and a one-conductivity type low-concentration impurity region 12 is formed in the n − -type semiconductor layer 2 where the bottom of the trench 7 is located. If the impurity and the dose amount are under the above conditions, the low concentration impurity region 12 is not inverted and becomes n (n−−) type.

低濃度不純物領域12は、トレンチ7底部に略円形状に形成される。また不純物はトレンチ7底部のみにイオン注入されるので、低濃度不純物領域12はトレンチ7底部の下方のみ形成され、トレンチ7の底部付近の側壁はn−型半導体層2と接する。   The low concentration impurity region 12 is formed in a substantially circular shape at the bottom of the trench 7. Since impurities are ion-implanted only into the bottom of the trench 7, the low concentration impurity region 12 is formed only under the bottom of the trench 7, and the side wall near the bottom of the trench 7 is in contact with the n − type semiconductor layer 2.

図1の如く、ドレイン領域2における電流経路は、トレンチ7の側壁に対して45度の方向に広がって形成される。低濃度不純物領域12は、実質的な電流経路からはずれたトレンチ7の直下に形成されるため、この領域で抵抗が若干高くなったとしても実質的な電流経路に影響を及ぼすことはない。   As shown in FIG. 1, the current path in the drain region 2 is formed to extend in the direction of 45 degrees with respect to the sidewall of the trench 7. Since the low-concentration impurity region 12 is formed immediately below the trench 7 deviated from the substantial current path, even if the resistance slightly increases in this region, the substantial current path is not affected.

第5工程(図8):トレンチに埋め込まれたゲート電極を形成する工程。   Fifth step (FIG. 8): A step of forming a gate electrode embedded in the trench.

全面にノンドープのポリシリコン13aを堆積し、トレンチ7内に充填する(図8(A))。全面に不純物をドープして低抵抗化を図り、全面をエッチバックする。これにより、トレンチ7内に埋設されたゲート電極13が形成される(図8(B))。また不純物がドープされたポリシリコン13aを堆積し、全面をエッチバックしてゲート電極13を形成してもよい。   Non-doped polysilicon 13a is deposited on the entire surface and filled in the trench 7 (FIG. 8A). The entire surface is doped with impurities to reduce resistance, and the entire surface is etched back. Thereby, the gate electrode 13 embedded in the trench 7 is formed (FIG. 8B). Alternatively, the gate electrode 13 may be formed by depositing polysilicon 13a doped with impurities and etching back the entire surface.

第6工程(図9および図10):基板表面でトレンチに隣接して一導電型のソース領域を形成する工程。   Sixth step (FIGS. 9 and 10): a step of forming a source region of one conductivity type adjacent to the trench on the substrate surface.

ソース領域の形成領域が露出するレジストPRのマスク(不図示)を形成し全面にn型不純物(例えばヒ素(As))15aを、注入エネルギー140KeV、ドーズ量5×1015〜6×1015cm−2でイオン注入する。 A resist PR mask (not shown) exposing the formation region of the source region is formed, and an n-type impurity (for example, arsenic (As)) 15a is implanted on the entire surface with an implantation energy of 140 KeV and a dose of 5 × 10 15 to 6 × 10 15 cm. -2 for ion implantation.

引き続きボディ領域の形成領域が露出するレジストPRのマスク(不図示)を形成し、p型不純物(例えばボロン(B))14aを注入エネルギー40KeV、ドーズ量2×1015〜5×1015cm−2でイオン注入する(図9(A))。 Subsequently, a resist PR mask (not shown) in which the formation region of the body region is exposed is formed, and a p-type impurity (for example, boron (B)) 14a is implanted at an energy of 40 KeV and a dose of 2 × 10 15 to 5 × 10 15 cm −. 2 is ion-implanted (FIG. 9A).

その後全面に層間絶縁膜となるBPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)層16aを6000Å程度堆積し、900℃程度でリフローする。この熱処理によりp型不純物、n型不純物がそれぞれ拡散される。これによりトレンチ7に隣接した基板10表面にソース領域15が形成され、ソース領域15間にボディ領域14が形成される(図9(B))。尚、ソース領域15とボディ領域14のイオン注入は上記の順に限らず入れ替えてもよい。   Thereafter, a BPSG (Boron Phosphorus Silicate Glass) layer 16a serving as an interlayer insulating film is deposited on the entire surface by about 6000 mm and reflowed at about 900.degree. By this heat treatment, p-type impurities and n-type impurities are diffused. As a result, a source region 15 is formed on the surface of the substrate 10 adjacent to the trench 7, and a body region 14 is formed between the source regions 15 (FIG. 9B). The ion implantation of the source region 15 and the body region 14 is not limited to the above order and may be interchanged.

その後、図10のごとくBPSG層16a上に所定のパターンで開口されたレジストPRのマスク(不図示)を設けてエッチングし、レジスト除去後、900℃程度のリフローを行い、層間絶縁膜16を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 10, a resist PR mask (not shown) opened in a predetermined pattern is provided on the BPSG layer 16a for etching, and after removing the resist, reflow at about 900 ° C. is performed to form the interlayer insulating film 16 To do.

更にアルミニウム等をスパッタ装置で全面に堆積し、所望の形状にパターニングする。ソース領域15およびボディ領域14にコンタクトするソース電極17を形成し、図1に示す最終構造を得る。また、基板裏面にはドレイン電極(不図示)が形成される。   Further, aluminum or the like is deposited on the entire surface by a sputtering apparatus and patterned into a desired shape. A source electrode 17 in contact with the source region 15 and the body region 14 is formed to obtain the final structure shown in FIG. A drain electrode (not shown) is formed on the back surface of the substrate.

ここで、低濃度不純物領域12のイオン注入工程は、上記の例に限らない。以下図11〜図14を参照してイオン注入工程の他の実施形態を説明する。   Here, the ion implantation process of the low concentration impurity region 12 is not limited to the above example. Hereinafter, another embodiment of the ion implantation process will be described with reference to FIGS.

図11は、本発明の製造方法の第2の実施形態を示す。第2の実施形態は、トレンチ形成直後にイオン注入を行う場合である。   FIG. 11 shows a second embodiment of the manufacturing method of the present invention. In the second embodiment, ion implantation is performed immediately after trench formation.

図11(A)の如く、第1の実施形態の第2工程においてトレンチ7を形成した後、逆導電型の不純物をイオン注入する。その後、図11(B)の如くダミー酸化膜8を形成する。不純物はこのときの熱処理により拡散され、トレンチ7底部が位置するn−型半導体層2に低濃度不純物領域12が形成できる。   As shown in FIG. 11A, after the trench 7 is formed in the second step of the first embodiment, an impurity of a reverse conductivity type is ion-implanted. Thereafter, a dummy oxide film 8 is formed as shown in FIG. The impurities are diffused by the heat treatment at this time, and the low concentration impurity region 12 can be formed in the n − type semiconductor layer 2 where the bottom of the trench 7 is located.

図12は、第3の実施形態を示す。第3の実施形態はダミー酸化膜8除去後にイオン注入する場合である。   FIG. 12 shows a third embodiment. In the third embodiment, ions are implanted after the dummy oxide film 8 is removed.

第1の実施形態の第3工程において、ダミー酸化膜8およびCVD酸化膜5を除去した後、逆導電型の不純物をイオン注入する(図12(A))。その後、ゲート酸化膜11を形成する。不純物はこのときの熱処理により拡散され、トレンチ7底部が位置するn−型半導体層2に低濃度不純物領域12が形成できる。   In the third step of the first embodiment, the dummy oxide film 8 and the CVD oxide film 5 are removed, and then an impurity of a reverse conductivity type is ion-implanted (FIG. 12A). Thereafter, a gate oxide film 11 is formed. The impurities are diffused by the heat treatment at this time, and the low concentration impurity region 12 can be formed in the n − type semiconductor layer 2 where the bottom of the trench 7 is located.

図13は、第4の実施形態を示す。第4の実施形態はゲート酸化膜11形成後にイオン注入する場合である。   FIG. 13 shows a fourth embodiment. The fourth embodiment is a case where ions are implanted after the gate oxide film 11 is formed.

第1の実施形態の第4工程において、ゲート酸化膜11を形成した後、ゲート酸化膜11を介して逆導電型の不純物をイオン注入する(図13(A))。その後、第1の実施形態の第5工程〜第6工程においてゲート電極13を形成する。例えばゲート電極13となるノンドープポリシリコンへの不純物拡散や、層間絶縁膜16のリフロー等の熱処理により逆導電型の不純物が拡散され、トレンチ7底部が位置するn−型半導体層2に低濃度不純物領域12が形成できる(図13(B))。   In the fourth step of the first embodiment, after the gate oxide film 11 is formed, ions of reverse conductivity type are ion-implanted through the gate oxide film 11 (FIG. 13A). Thereafter, the gate electrode 13 is formed in the fifth to sixth steps of the first embodiment. For example, an impurity of a reverse conductivity type is diffused by heat treatment such as diffusion of impurities into the non-doped polysilicon serving as the gate electrode 13 or reflow of the interlayer insulating film 16, and low concentration impurities are formed in the n − type semiconductor layer 2 where the bottom of the trench 7 is located Region 12 can be formed (FIG. 13B).

なお、本実施形態ではnチャネル型MOSFETを例に説明したが、導電型を逆にしたpチャネル型であっても同様に実施できる。その場合、低濃度不純物領域12はn型不純物により形成される。   In the present embodiment, an n-channel MOSFET has been described as an example. However, a p-channel type in which the conductivity type is reversed can be similarly implemented. In that case, the low concentration impurity region 12 is formed of an n-type impurity.

更にMOSFETに限らず、IGBT等の絶縁ゲート型半導体装置で有れば同様に実施でき、同様の効果が得られる。
Furthermore, not only MOSFET but also insulated gate semiconductor devices such as IGBT can be implemented in the same manner, and the same effect can be obtained.

本発明の絶縁ゲート型半導体装置を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the insulated gate semiconductor device of this invention. 本発明の絶縁ゲート型半導体装置を説明する特性図である。It is a characteristic view explaining the insulated gate semiconductor device of this invention. 本発明の絶縁ゲート型半導体装置を説明する特性図である。It is a characteristic view explaining the insulated gate semiconductor device of this invention. 本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device of this invention. 本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device of this invention. 本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device of this invention. 本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device of this invention. 本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device of this invention. 本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device of this invention. 本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device of this invention. 本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device of this invention. 本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device of this invention. 本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device of this invention. 従来の絶縁ゲート型半導体装置を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the conventional insulated gate semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1 n+型半導体基板
2 n−型半導体層(ドレイン領域)
4 チャネル層
7 トレンチ
8 ダミー酸化膜
11 ゲート絶縁膜
12 低濃度不純物領域
13a ポリシリコン
13 ゲート電極
14 ボディ領域
15 ソース領域
16 層間絶縁膜
17 金属配線層
21 n+型半導体基板
22 n−型半導体層(ドレイン領域)
24 チャネル層
27 トレンチ
31 ゲート酸化膜
33 ゲート電極
34 ボディ領域
35 ソース領域
1 n + type semiconductor substrate
2 n-type semiconductor layer (drain region)
4 channel layer
7 Trench
8 Dummy oxide film
11 Gate insulation film
12 Low concentration impurity region
13a polysilicon
13 Gate electrode
14 Body region
15 Source region
16 Interlayer insulation film
17 Metal wiring layer
21 n + type semiconductor substrate
22 n-type semiconductor layer (drain region)
24 channel layer
27 Trench
31 Gate oxide film
33 Gate electrode
34 Body area
35 Source area

Claims (7)

一導電型半導体基板上にドレイン領域となる一導電型の半導体層を積層した基板と、
該基板表面に設けた逆導電型のチャネル層と、
該チャネル層を貫通し前記半導体層まで到達するトレンチと、
前記トレンチ内壁に設けた絶縁膜と、
前記トレンチに埋め込まれたゲート電極と、
前記基板表面の前記トレンチに隣接して設けた一導電型のソース領域と、
前記トレンチ底部が位置する前記半導体層に設けられた一導電型の低濃度不純物領域とを具備することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。
A substrate in which a semiconductor layer of one conductivity type serving as a drain region is stacked on a semiconductor substrate of one conductivity type;
A reverse conductivity type channel layer provided on the substrate surface;
A trench that penetrates the channel layer and reaches the semiconductor layer;
An insulating film provided on the inner wall of the trench;
A gate electrode embedded in the trench;
A source region of one conductivity type provided adjacent to the trench on the substrate surface;
An insulated gate semiconductor device comprising: a one-conductivity type low-concentration impurity region provided in the semiconductor layer in which the trench bottom is located.
前記低濃度不純物領域は前記トレンチの底部に接して設けられることを特徴とする請求項1に記載の絶縁ゲート型半導体装置。   2. The insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the low concentration impurity region is provided in contact with a bottom portion of the trench. 前記低濃度不純物領域は前記半導体層より不純物濃度が低いことを特徴とする請求項1に記載の絶縁ゲート型半導体装置。   2. The insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the low concentration impurity region has an impurity concentration lower than that of the semiconductor layer. 一導電型半導体基板上にドレイン領域となる一導電型の半導体層を積層した基板を準備し、該基板表面に逆導電型のチャネル層を形成する工程と、
前記チャネル層を貫通し前記半導体層まで到達するトレンチを形成する工程と、
前記トレンチの底部が位置する前記半導体層に一導電型の低濃度不純物領域を形成する工程と、
前記トレンチ内壁に絶縁膜を形成する工程と、
前記トレンチに埋め込まれたゲート電極を形成する工程と、
前記基板表面で前記トレンチに隣接して一導電型のソース領域を形成する工程と、を具備することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。
Preparing a substrate in which a semiconductor layer of one conductivity type serving as a drain region is stacked on a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming a channel layer of reverse conductivity type on the substrate surface;
Forming a trench that penetrates the channel layer and reaches the semiconductor layer;
Forming a low-concentration impurity region of one conductivity type in the semiconductor layer where the bottom of the trench is located;
Forming an insulating film on the inner wall of the trench;
Forming a gate electrode embedded in the trench;
Forming a source region of one conductivity type adjacent to the trench on the surface of the substrate, and a method for manufacturing an insulated gate semiconductor device.
一導電型半導体基板上にドレイン領域となる一導電型の半導体層を積層した基板を準備し、該基板表面に逆導電型のチャネル層を形成する工程と、
前記チャネル層を貫通し前記半導体層まで到達するトレンチを形成する工程と、
前記トレンチ底部に逆導電型の不純物をイオン注入する工程と、
前記トレンチ内壁に絶縁膜を形成する工程と、
前記逆導電型の不純物を拡散し、前記トレンチの底部が位置する前記半導体層に一導電型の低濃度不純物領域を形成する工程と、
前記トレンチに埋め込まれたゲート電極を形成する工程と、
前記基板表面で前記トレンチに隣接して一導電型のソース領域を形成する工程と、を具備することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。
Preparing a substrate in which a semiconductor layer of one conductivity type serving as a drain region is stacked on a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming a channel layer of reverse conductivity type on the substrate surface;
Forming a trench that penetrates the channel layer and reaches the semiconductor layer;
Ion-implanting a reverse conductivity type impurity into the bottom of the trench;
Forming an insulating film on the inner wall of the trench;
Diffusing the reverse conductivity type impurity to form a one conductivity type low concentration impurity region in the semiconductor layer where the bottom of the trench is located;
Forming a gate electrode embedded in the trench;
Forming a source region of one conductivity type adjacent to the trench on the surface of the substrate, and a method for manufacturing an insulated gate semiconductor device.
前記低濃度不純物領域の不純物は、前記ゲート電極の形成以前に前記トレンチの底部にイオン注入されることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。   7. The method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to claim 5, wherein the impurity in the low concentration impurity region is ion-implanted into a bottom portion of the trench before the gate electrode is formed. 前記低濃度不純物領域の不純物は、前記トレンチのダミー酸化以降に前記トレンチの底部にイオン注入されることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。

7. The method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to claim 5, wherein the impurity in the low concentration impurity region is ion-implanted into a bottom portion of the trench after dummy oxidation of the trench.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011086891A (en) * 2009-10-19 2011-04-28 Toyota Motor Corp Semiconductor module, and method of controlling the same
JP2011258834A (en) * 2010-06-10 2011-12-22 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
CN102593156A (en) * 2011-01-13 2012-07-18 茂达电子股份有限公司 Trench Power Transistor with Low Gate/Drain Capacitance
JP2012169551A (en) * 2011-02-16 2012-09-06 Mitsubishi Electric Corp Trench-gate type semiconductor device
JP2013120931A (en) * 2011-12-08 2013-06-17 Vanguard Internatl Semiconductor Corp Method of manufacturing semiconductor device
CN103165463A (en) * 2011-12-19 2013-06-19 世界先进积体电路股份有限公司 Manufacturing method of semiconductor device
WO2013172125A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 住友電気工業株式会社 Silicon carbide semiconductor device and method for producing same
JP2016219446A (en) * 2015-05-14 2016-12-22 富士電機株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP6237845B1 (en) * 2016-08-24 2017-11-29 富士電機株式会社 Vertical MOSFET and manufacturing method of vertical MOSFET
JP2020198433A (en) * 2019-03-07 2020-12-10 ローム株式会社 Switching element
JP2021120990A (en) * 2020-01-30 2021-08-19 株式会社豊田中央研究所 diode
WO2023070703A1 (en) * 2021-10-31 2023-05-04 无锡新洁能股份有限公司 Power semiconductor device and manufacturing method therefor

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011086891A (en) * 2009-10-19 2011-04-28 Toyota Motor Corp Semiconductor module, and method of controlling the same
US9349826B2 (en) 2010-06-10 2016-05-24 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and the method of manufacturing the same
JP2011258834A (en) * 2010-06-10 2011-12-22 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
US8482061B2 (en) 2010-06-10 2013-07-09 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and the method of manufacturing the same
US9601334B2 (en) 2010-06-10 2017-03-21 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and the method of manufacturing the same
US8952450B2 (en) 2010-06-10 2015-02-10 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and the method of manufacturing the same
CN102593156A (en) * 2011-01-13 2012-07-18 茂达电子股份有限公司 Trench Power Transistor with Low Gate/Drain Capacitance
JP2012169551A (en) * 2011-02-16 2012-09-06 Mitsubishi Electric Corp Trench-gate type semiconductor device
JP2013120931A (en) * 2011-12-08 2013-06-17 Vanguard Internatl Semiconductor Corp Method of manufacturing semiconductor device
US9076887B2 (en) 2011-12-08 2015-07-07 Vanguard International Semiconductor Corporation Method of fabricating a vertical diffusion metal-oxide-semiconductor transistor
CN103165463A (en) * 2011-12-19 2013-06-19 世界先进积体电路股份有限公司 Manufacturing method of semiconductor device
WO2013172125A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 住友電気工業株式会社 Silicon carbide semiconductor device and method for producing same
JP2016219446A (en) * 2015-05-14 2016-12-22 富士電機株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same
US10593787B2 (en) 2015-05-14 2020-03-17 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
US10943997B2 (en) 2015-05-14 2021-03-09 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP6237845B1 (en) * 2016-08-24 2017-11-29 富士電機株式会社 Vertical MOSFET and manufacturing method of vertical MOSFET
JP2018032741A (en) * 2016-08-24 2018-03-01 富士電機株式会社 Vertical mosfet and manufacturing method of vertical mosfet
US12009390B2 (en) 2016-08-24 2024-06-11 Fuji Electric Co., Ltd. Vertical MOSFET having a high resistance region
JP2020198433A (en) * 2019-03-07 2020-12-10 ローム株式会社 Switching element
JP2021120990A (en) * 2020-01-30 2021-08-19 株式会社豊田中央研究所 diode
JP7284721B2 (en) 2020-01-30 2023-05-31 株式会社豊田中央研究所 diode
WO2023070703A1 (en) * 2021-10-31 2023-05-04 无锡新洁能股份有限公司 Power semiconductor device and manufacturing method therefor

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