JP2007088369A - Manufacturing method and manufacturing apparatus of semiconductor device - Google Patents

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Hideaki Teranishi
秀明 寺西
Yasumasa Watanabe
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To fully ensure a thickness on a void of an insulating film formed on front surfaces of a trench and a semiconductor substrate. <P>SOLUTION: In a trench formation process by a manufacturing method of a semiconductor device, a trench 102 is formed on a front surface of a p-type semiconductor substrate 101. In an implantation process, an n-type dopant is implanted to the trench 102 formed by the trench formation process. In an insulating film formation process, an insulating film 601 is formed in the trench 102 to which the n-type dopant is implanted by the implantation process by using a viscous insulating application material. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体基板にトレンチを形成する半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関し、特にパワーICなどに使用される高耐圧MOSFETなどの半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus in which a trench is formed in a semiconductor substrate, and more particularly to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus such as a high breakdown voltage MOSFET used for a power IC or the like.

従来のトレンチ技術は、たとえば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などのキャパシタンスを作成する技術、素子分離のSOI(Silicon On Insulator)技術、ディスクリートMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)のトレンチゲート技術などが知られており、様々な方式が検討されている。また、パワーIC(Integrated Circuit)に使用される横型高耐圧MOSFETへの応用技術も近年では盛んに提案されている。   Conventional trench technologies include, for example, a technology for creating a capacitance such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory), an SOI (Silicon On Insulator) technology for element isolation, and a discrete MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Transistor Trench technology). Various methods are being studied. In recent years, application techniques to lateral high voltage MOSFETs used in power ICs (Integrated Circuits) have been actively proposed.

トレンチ部にオフセットドレインを形成する技術に関しては、たとえば、トレンチ溝の周囲に不純物イオンを注入し、幅の広いトレンチ溝の内部を酸化物などにより埋める技術が提案されている(たとえば、下記特許文献1、2参照。)。   As a technique for forming an offset drain in the trench portion, for example, a technique has been proposed in which impurity ions are implanted around the trench groove and the inside of the wide trench groove is filled with an oxide or the like (for example, the following patent document) 1 and 2).

また、半導体素子の端子を表面側および裏面側から導出する第1区画S1と表面側からのみ導出する第2区画S2とに誘電体分離されたウェハを得る技術が提案されている(たとえば、下記特許文献3参照。)。   In addition, a technique for obtaining a dielectric-separated wafer into a first section S1 that leads out the terminals of the semiconductor element from the front side and the back side and a second section S2 that leads out only from the front side has been proposed (for example, (See Patent Document 3).

特開2003−37267号公報JP 2003-37267 A 特開2005−19461号公報JP 2005-19461 A 特開平7−273187号公報JP-A-7-273187

しかしながら、上述した従来技術では、トレンチ内に形成された絶縁領域を耐圧700V程度の高耐圧MOSFETの耐圧構造に利用するためには、深さが約20μmのトレンチを形成する必要があるが、CVD法などによりトレンチを絶縁膜によって埋め込む成膜速度を考慮すると、トレンチの幅は1〜2μm程度が上限となる。また、トレンチ間に残った半導体基板を完全に熱酸化するための酸化時間を考慮すると、トレンチ間の半導体基板の幅は1〜2μm程度が上限となる。   However, in the above-described prior art, in order to use the insulating region formed in the trench for the breakdown voltage structure of a high breakdown voltage MOSFET having a breakdown voltage of about 700 V, it is necessary to form a trench having a depth of about 20 μm. Considering the film formation speed for embedding the trench with an insulating film by a method or the like, the upper limit of the width of the trench is about 1 to 2 μm. In consideration of the oxidation time for completely thermally oxidizing the semiconductor substrate remaining between the trenches, the upper limit of the width of the semiconductor substrate between the trenches is about 1 to 2 μm.

上述したように、形成するトレンチの形状がデバイス・プロセス的な制限によって規定されており、トレンチエッチング後にトレンチ間の半導体基板をフィン状に残すためには、トレンチのテーパー角度は、ほぼ垂直(具体的には、90°±0.5°以内)にする必要がある。トレンチのテーパー角度が90°付近になると、トレンチに絶縁膜を成膜する際にトレンチ開口部付近に絶縁膜が堆積する速度が速まるため、トレンチ内にボイドが形成される。   As described above, the shape of the trench to be formed is defined by device process limitations. In order to leave the semiconductor substrate between the trenches in a fin shape after the trench etching, the taper angle of the trench is substantially vertical (specifically, Specifically, it must be within 90 ° ± 0.5 °. When the taper angle of the trench is close to 90 °, the rate at which the insulating film is deposited near the opening of the trench when the insulating film is formed in the trench increases, so that a void is formed in the trench.

そして、このボイドの上端は半導体基板の表面付近に位置することになる。このような形状になると、その後のエッチングや洗浄処理の際に、ボイドの上の絶縁膜の厚さの薄い部分が消失してボイドが開口してしまう。ボイドが開口してしまうと、その後のレジスト塗布工程の際に、レジストがボイドの奥深くまで侵入してしまい、レジスト除去工程によって除去できなくなってしまう。そのため、半導体基板が製造途中において汚染されてしまい、製品の歩留まりを悪化させたり、半導体装置の特性の著しい低下を引き起こすという問題点が一例として挙げられる。   The upper end of the void is located near the surface of the semiconductor substrate. In such a shape, in the subsequent etching or cleaning process, the thin portion of the insulating film on the void disappears and the void opens. If the void opens, the resist penetrates deep into the void during the subsequent resist coating process, and cannot be removed by the resist removal process. For this reason, the semiconductor substrate is contaminated in the course of manufacturing, and the problem that the yield of the product is deteriorated or the characteristics of the semiconductor device are remarkably deteriorated is given as an example.

また、トレンチ間に残った半導体基板を熱酸化した後に、酸化膜を異方性エッチングにより除去してボイドの開口位置を下げたり、ボイド上をレジストで覆ってテーパーエッチングすることにより、ボイドの上の絶縁膜を保護し、ボイドが開口しにくくする手法も考えられる。このような手法を用いても、ボイド上の絶縁膜の膜厚は、厚くても1μm程度であり、各製造工程における処理条件のばらつきを考慮すると、その後の製造工程においてボイドが開口してしまうという問題点が一例として挙げられる。   In addition, after the semiconductor substrate remaining between the trenches is thermally oxidized, the oxide film is removed by anisotropic etching to lower the void opening position, or the void is covered with a resist and taper etched. A method of protecting the insulating film and making it difficult for the voids to open is also conceivable. Even if such a method is used, the film thickness of the insulating film on the void is about 1 μm at the maximum, and the void is opened in the subsequent manufacturing process in consideration of variations in processing conditions in each manufacturing process. The problem is given as an example.

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、トレンチに絶縁膜を形成し、形成後のボイドの上の絶縁膜の膜厚を十分に確保することができる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置を提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problems caused by the prior art, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device in which an insulating film is formed in a trench, and a sufficient thickness of the insulating film on the void after forming can be secured. An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing apparatus.

上述した課題を解決し、目的を達成するために本発明では、半導体基板表面に形成した互いに隣接する複数のトレンチ(溝)に、粘度0.5mPa・s〜5mPa・sの絶縁塗布材料を塗布し、熱処理をすることによって、トレンチ内に絶縁領域を形成する。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, in the present invention, an insulating coating material having a viscosity of 0.5 mPa · s to 5 mPa · s is applied to a plurality of adjacent trenches formed on the surface of the semiconductor substrate. Then, an insulating region is formed in the trench by heat treatment.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1の発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面部分にトレンチを形成するトレンチ形成工程と、前記トレンチ内部に、粘度が0.5mPa・s〜5mPa・sの絶縁塗布材料を用いて絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、を含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a manufacturing method of a semiconductor device according to claim 1 includes a trench forming step of forming a trench in a surface portion of a semiconductor substrate, and a viscosity of 0 inside the trench. And an insulating film forming step of forming an insulating film using an insulating coating material of 5 mPa · s to 5 mPa · s.

また、請求項2の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項1に記載の発明において、前記トレンチ形成工程は、長辺と短辺からなる矩形状に形成された凹部を有する、深さが10μm以上、前記短辺の長さが0.5μm〜5μmのトレンチを形成することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, wherein the trench forming step includes a concave portion formed in a rectangular shape having a long side and a short side. A trench having a length of 10 μm or more and a length of the short side of 0.5 μm to 5 μm is formed.

また、請求項3の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項1に記載の発明において、前記絶縁膜形成工程は、前記トレンチ内部に前記絶縁塗布材料を塗布する塗布工程と、前記塗布工程によって塗布された前記絶縁塗布材料を熱処理する熱処理工程と、を含むことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method according to the first aspect, wherein the insulating film forming step includes a coating step of coating the insulating coating material in the trench, and the coating step. And a heat treatment step of heat-treating the insulating coating material applied by the method.

また、請求項4の発明にかかる半導体装置の製造装置は、半導体基板の表面部分にトレンチを形成するトレンチ形成手段と、前記トレンチ内部に、粘度が0.5mPa・s〜5mPa・sの絶縁塗布材料を用いて絶縁膜を形成する絶縁膜形成手段と、を備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing apparatus comprising: a trench forming means for forming a trench in a surface portion of a semiconductor substrate; and an insulating coating having a viscosity of 0.5 mPa · s to 5 mPa · s inside the trench. And an insulating film forming means for forming an insulating film using a material.

また、請求項5の発明にかかる半導体装置の製造装置は、請求項4に記載の発明において、前記トレンチ形成手段は、長辺と短辺からなる矩形状に形成された凹部を有する、深さが10μm以上、前記短辺の長さが0.5μm〜5μmのトレンチを形成することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing apparatus according to the fourth aspect, wherein the trench forming means has a recess formed in a rectangular shape having a long side and a short side. A trench having a length of 10 μm or more and a length of the short side of 0.5 μm to 5 μm is formed.

また、請求項6の発明にかかる半導体装置の製造装置は、請求項4に記載の発明において、前記絶縁膜形成手段は、前記トレンチ内部に前記絶縁塗布材料を塗布する塗布手段と、前記塗布手段によって塗布された前記絶縁塗布材料を熱処理する熱処理手段と、を備えることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the insulating film forming means includes a coating means for coating the insulating coating material in the trench, and the coating means. And heat treatment means for heat-treating the insulating coating material applied by the method.

この請求項1〜3の発明によれば、トレンチに埋め込んだ絶縁膜のボイドの上の絶縁膜の厚さを十分に確保することができる。また、粘度を調節することにより、ボイドの上の絶縁膜の厚さを5μm確保することができる。   According to the first to third aspects of the present invention, it is possible to sufficiently secure the thickness of the insulating film on the void of the insulating film embedded in the trench. Further, by adjusting the viscosity, the thickness of the insulating film on the void can be ensured to 5 μm.

また、請求項4〜6の発明によれば、トレンチに埋め込んだ絶縁膜のボイドの上の絶縁膜の厚さが十分に確保された半導体装置を製造することができる。   Further, according to the inventions of claims 4 to 6, it is possible to manufacture a semiconductor device in which the thickness of the insulating film on the insulating film void buried in the trench is sufficiently secured.

本発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置によれば、トレンチに埋め込んだ絶縁膜のボイド上の絶縁膜の厚さを十分に確保することができる。そのため、製造工程の簡略化、および製造した半導体装置の歩留まりの向上を実現することができるという効果を奏する。   According to the semiconductor device manufacturing method and the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, it is possible to sufficiently secure the thickness of the insulating film on the void of the insulating film embedded in the trench. Therefore, the manufacturing process can be simplified and the yield of the manufactured semiconductor device can be improved.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。   Exemplary embodiments of a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態)
この発明の実施の形態では、シリコン半導体基板を用いた横型トレンチMOSFETの製造方法を示し、深さおよび底辺の長さがそれぞれ20μmである絶縁領域(トレンチ)に沿ってn-オフセットドレイン領域を形成する場合を例として説明する。
(Embodiment)
In the embodiment of the present invention, a method of manufacturing a lateral trench MOSFET using a silicon semiconductor substrate is shown, and an n offset drain region is formed along an insulating region (trench) having a depth and a base length of 20 μm, respectively. An example of the case will be described.

まず、この発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によって製造された横型トレンチMOSFETについて説明する。図1は、この発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によって製造された横型トレンチMOSFETを示す要部断面図である。   First, a lateral trench MOSFET manufactured by a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part showing a lateral trench MOSFET manufactured by a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

図1において、横型トレンチMOSFETは、p型半導体基板101と、トレンチ102と、絶縁領域103と、n-オフセットドレイン(offset drain)領域104と、pウェル(well)領域105と、p+ソース領域106と、n+ソース領域107と、nウェル領域108と、n+ドレイン領域109と、ゲート酸化膜110と、ゲート電極111と、ソース電極112と、ドレイン電極113と、を備えている。 In FIG. 1, the lateral trench MOSFET includes a p-type semiconductor substrate 101, a trench 102, an insulating region 103, an n offset drain region 104, a p well region 105, and a p + source region. 106, an n + source region 107, an n well region 108, an n + drain region 109, a gate oxide film 110, a gate electrode 111, a source electrode 112, and a drain electrode 113.

トレンチ102は、p型半導体基板101の表面部分において、その表面から形成されている。また、絶縁領域103は、トレンチ102に粘性の絶縁塗布材料を塗布し、熱処理をすることにより形成されている。n-オフセットドレイン領域104は、トレンチ102(絶縁領域103)の周囲、具体的には、トレンチ102(絶縁領域103)の側面および底面を囲むように形成されている。 The trench 102 is formed from the surface of the surface portion of the p-type semiconductor substrate 101. The insulating region 103 is formed by applying a viscous insulating coating material to the trench 102 and performing a heat treatment. The n offset drain region 104 is formed so as to surround the periphery of the trench 102 (insulating region 103), specifically, the side surface and the bottom surface of the trench 102 (insulating region 103).

pウェル領域105は、p型半導体基板101の、トレンチ領域に対してソース側の表面部分において、n-オフセットドレイン領域104の外側に隣接して形成されている。pウェル領域105は、ベース抵抗を下げる働きがある。p+ソース領域106は、pウェル領域105の表面部分に形成されている。n+ソース領域107は、pウェル領域105の表面部分に、p+ソース領域106に隣接して形成されている。nウェル領域108は、n-オフセットドレイン領域104のトレンチ102(絶縁領域103)に対してドレイン側(ソース側の反対側)の表面部分に形成されている。 The p well region 105 is formed adjacent to the outside of the n offset drain region 104 in the surface portion of the p type semiconductor substrate 101 on the source side with respect to the trench region. The p well region 105 serves to lower the base resistance. The p + source region 106 is formed on the surface portion of the p well region 105. The n + source region 107 is formed adjacent to the p + source region 106 in the surface portion of the p well region 105. The n-well region 108 is formed on the surface of the n offset drain region 104 on the drain side (opposite the source side) with respect to the trench 102 (insulating region 103).

+ドレイン領域109は、nウェル領域108の表面に、n-オフセットドレイン領域104に接触して形成されている。ゲート酸化膜110は、n+ソース領域107からn-オフセットドレイン領域104のソース側部分に至る表面上に形成されている。ゲート電極111は、ゲート酸化膜110上に形成されている。ソース電極112は、p+ソース領域106およびn+ソース領域107上に形成されている。 n + drain region 109, the surface of the n-well region 108, n - are formed in contact with the offset drain region 104. Gate oxide film 110 is formed on the surface from n + source region 107 to the source side portion of n offset drain region 104. The gate electrode 111 is formed on the gate oxide film 110. Source electrode 112 is formed on p + source region 106 and n + source region 107.

ソース電極112は、p+ソース領域106およびn+ソース領域107に電気的に接続している。ドレイン電極113は、n+ドレイン領域109上に形成されている。ドレイン電極113は、n+ドレイン領域109に電気的に接続している。また、図1においては、符号は省略されているが、ゲート電極111およびトレンチ102(絶縁領域103)が層間絶縁膜により覆われている。 Source electrode 112 is electrically connected to p + source region 106 and n + source region 107. The drain electrode 113 is formed on the n + drain region 109. The drain electrode 113 is electrically connected to the n + drain region 109. In FIG. 1, the reference numerals are omitted, but the gate electrode 111 and the trench 102 (insulating region 103) are covered with an interlayer insulating film.

つぎに、図1に示した構成の横型トレンチMOSFETの製造プロセスについて説明する。図2〜図7−2(図6−3を除く)は、この発明の実施の形態による製造途中の横型トレンチMOSFETの概略を示す説明図である。まず、p型半導体基板101の表面にp型不純物、たとえば、ボロン(B)をイオン注入し、pウェル領域105(図示せず)を形成する。   Next, a manufacturing process of the lateral trench MOSFET having the configuration shown in FIG. 1 will be described. 2 to 7-2 (excluding FIG. 6-3) are explanatory views showing an outline of a lateral trench MOSFET in the middle of manufacture according to the embodiment of the present invention. First, a p-type impurity, for example, boron (B) is ion-implanted into the surface of the p-type semiconductor substrate 101 to form a p-well region 105 (not shown).

また、p型半導体基板101の表面にn型不純物、たとえば、リン(P)をイオン注入し、nウェル領域108(図示せず)を形成する。ここで、pウェル領域105、nウェル領域108を形成する順序は、逆であってもよい。pウェル領域105およびnウェル領域108をそれぞれ形成したら、つぎに、図2に示すように、p型半導体基板101の表面にたとえば、1.4μmの熱酸化膜201を形成する。   Further, an n-type impurity such as phosphorus (P) is ion-implanted into the surface of the p-type semiconductor substrate 101 to form an n-well region 108 (not shown). Here, the order of forming the p well region 105 and the n well region 108 may be reversed. After the p-well region 105 and the n-well region 108 are formed, next, for example, a 1.4 μm thermal oxide film 201 is formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 101 as shown in FIG.

ついで、図3−1に示すように、フォトレジストマスク(図示せず)を用いて、n-オフセットドレイン領域104を形成する領域の上方であり、トレンチ102を形成する領域のみ熱酸化膜201をスリット状に除去する。ここで、上方とは、図2において、p型半導体基板101の熱酸化膜201が形成されている側を上方とする。図3−1においては、p型半導体基板101が露出している領域の熱酸化膜201が除去されている。また、図3−2〜図3−4に図3−1のA−A’断面図、B−B’断面図、C−C’断面図を示す。 Next, as shown in FIG. 3A, by using a photoresist mask (not shown), the thermal oxide film 201 is formed only in the region above the region where the n offset drain region 104 is formed and the trench 102 is formed. Remove in slit form. Here, the upper side in FIG. 2 is the upper side of the p-type semiconductor substrate 101 where the thermal oxide film 201 is formed. 3A, the thermal oxide film 201 in the region where the p-type semiconductor substrate 101 is exposed is removed. 3-2 to 3-4 show an AA ′ sectional view, a BB ′ sectional view, and a CC ′ sectional view of FIG. 3-1.

つぎに、RIE(反応性イオンエッチング装置)を用いて、熱酸化膜201をマスクとしてp型半導体基板101のトレンチエッチングをおこない、図3−2に示すように、トレンチ102を、たとえば、20μmの深さで形成する。トレンチ102の深さは、10μm以上であることが好ましい。   Next, by using RIE (reactive ion etching apparatus), trench etching of the p-type semiconductor substrate 101 is performed using the thermal oxide film 201 as a mask, and as shown in FIG. Form with depth. The depth of the trench 102 is preferably 10 μm or more.

また、図3−1の矢印301によって示される、トレンチ102を形成する際に用いるマスク幅は、たとえば、2μmとする。このとき、トレンチエッチング後に形成されたトレンチ102の短辺の長さは、上述したマスク幅(2μm)と等しくなるため、トレンチ102の短辺の長さを図3−2においても同様に矢印301によって示す。短辺の長さは、0.5μm〜5μmであることが好ましい。   Moreover, the mask width used when forming the trench 102 indicated by the arrow 301 in FIG. 3A is, for example, 2 μm. At this time, since the length of the short side of the trench 102 formed after the trench etching is equal to the mask width (2 μm) described above, the length of the short side of the trench 102 is similarly changed to the arrow 301 in FIG. Indicated by. The length of the short side is preferably 0.5 μm to 5 μm.

また、図3−1中の矢印302によって示される、隣接するトレンチ102間のp型半導体基板101上のマスク幅は、たとえば、2μmとする。そして、トレンチ102のテーパー角度は、90°±0.5°とする。つぎに、p型半導体基板101をバッファー酸化する。ついで、n型不純物として、たとえば、リン(P)の垂直イオン注入およびトレンチ102の長辺方向(トレンチ102の側壁303)への斜めイオン注入をおこなう。   Moreover, the mask width on the p-type semiconductor substrate 101 between the adjacent trenches 102 indicated by the arrow 302 in FIG. 3A is, for example, 2 μm. The taper angle of the trench 102 is 90 ° ± 0.5 °. Next, the p-type semiconductor substrate 101 is buffer oxidized. Next, as the n-type impurity, for example, vertical ion implantation of phosphorus (P) and oblique ion implantation in the long side direction of trench 102 (side wall 303 of trench 102) are performed.

そして、p型半導体基板101を1100℃以上の高温雰囲気中においてドライブし、図4−1(A−A’断面図)および図4−2(B−B’断面図)に示すように、注入されたリン(P)をトレンチ102の側壁303および底面401に拡散させて、たとえば、深さ4μm、ピーク濃度5×1015cm-3のn-オフセットドレイン領域104を形成する。 Then, the p-type semiconductor substrate 101 is driven in a high temperature atmosphere of 1100 ° C. or higher, and implantation is performed as shown in FIGS. 4-1 (AA ′ sectional view) and FIG. 4-2 (BB ′ sectional view). The phosphorus (P) thus diffused is diffused into the side wall 303 and the bottom surface 401 of the trench 102 to form an n offset drain region 104 having a depth of 4 μm and a peak concentration of 5 × 10 15 cm −3 , for example.

つぎに、熱酸化膜201を、たとえば、ウェットエッチングにより完全に除去し、図5−1に示すように、トレンチ102間のp型半導体基板103を熱酸化により完全酸化させる。図5−1(A−A’断面図)および図5−2(B−B’断面図)において、符号501は、熱酸化膜201を除去したあとの熱処理により、酸化された領域(酸化領域501)を示している。酸化領域501は、p型半導体基板101の表面およびトレンチ102の周囲に形成されている。   Next, the thermal oxide film 201 is completely removed by wet etching, for example, and the p-type semiconductor substrate 103 between the trenches 102 is completely oxidized by thermal oxidation, as shown in FIG. In FIG. 5-1 (AA ′ cross-sectional view) and FIG. 5-2 (BB ′ cross-sectional view), reference numeral 501 denotes a region oxidized by heat treatment after removing the thermal oxide film 201 (oxidized region). 501). The oxidized region 501 is formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 101 and around the trench 102.

そして、図6−1(A−A’断面図)に示すように、トレンチ102に、たとえば、粘度を1.5mPa・sに調節した絶縁塗布材料を塗布し、水蒸気雰囲気中において、たとえば、1100℃で11時間の熱処理(パイロジェニック酸化)をおこなう。これにより、トレンチ102の内部およびトレンチ102の上を覆うように絶縁膜601を形成する。絶縁塗布材料は、たとえば、スピンコート法により塗布する。また、絶縁塗布材料の粘度は0.5mPa・s〜5mPa・sであることが好ましい。   Then, as shown in FIG. 6A (AA ′ cross-sectional view), for example, an insulating coating material whose viscosity is adjusted to 1.5 mPa · s is applied to the trench 102, and in a steam atmosphere, for example, 1100 Heat treatment (pyrogenic oxidation) is carried out at 11 ° C. for 11 hours. Thus, the insulating film 601 is formed so as to cover the inside of the trench 102 and the top of the trench 102. The insulating coating material is applied by, for example, a spin coating method. The viscosity of the insulating coating material is preferably 0.5 mPa · s to 5 mPa · s.

上述したように、絶縁塗布材料の粘度を0.5mPa・s〜5mPa・sの範囲の値に調節することにより、図6−2(B−B’断面図)に示すようにトレンチ102の内部の絶縁膜601に形成されるボイド602の上に形成される絶縁膜601の厚さ(矢印603)を十分に確保することができる。この実施の形態では、絶縁膜601の厚さ(矢印603)を5μm確保している。   As described above, by adjusting the viscosity of the insulating coating material to a value in the range of 0.5 mPa · s to 5 mPa · s, the inside of the trench 102 as shown in FIG. 6-2 (BB ′ sectional view). The thickness (arrow 603) of the insulating film 601 formed over the void 602 formed in the insulating film 601 can be sufficiently ensured. In this embodiment, the thickness of the insulating film 601 (arrow 603) is 5 μm.

また、上述した熱処理を同一の条件下において、熱処理する時間が2倍になると、絶縁膜601の膜厚は約20.5倍となる。ここで、図6−3に、図6−1の模式図に相当する製造工程中のSEM(Scanning Electron Microscope)写真を示す。 Further, when the heat treatment time is doubled under the same conditions as described above, the thickness of the insulating film 601 is about 20.5 times. Here, FIG. 6-3 shows a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph during the manufacturing process corresponding to the schematic diagram of FIG.

つぎに、酸化膜エッチバックをおこない、図7−1(A−A’断面図)および図7−2(B−B’断面図)に示すように、p型半導体基板101の表面の絶縁膜601を除去する。このとき、図6−2において、説明したように、ボイド602の上の絶縁膜601の厚さが5μm以上確保されているため、絶縁膜601を除去する際にボイド602の上をレジストによって覆い、保護する工程が不要となる。このため、各製造工程における処理条件のばらつきによりボイド602が開口する可能性が低くなる。   Next, an oxide film etchback is performed, and as shown in FIGS. 7-1 (AA ′ cross-sectional view) and FIG. 7-2 (BB ′ cross-sectional view), an insulating film on the surface of the p-type semiconductor substrate 101 is formed. 601 is removed. At this time, as described with reference to FIG. 6B, since the thickness of the insulating film 601 over the void 602 is 5 μm or more, the upper surface of the void 602 is covered with a resist when the insulating film 601 is removed. , The step of protecting becomes unnecessary. For this reason, the possibility that the void 602 opens due to variations in processing conditions in each manufacturing process is reduced.

上述したように、p型半導体基板101の表面にトレンチ102を形成し、n-オフセットドレイン領域104をトレンチ102の表面に形成する。その後、形成したトレンチ102を絶縁膜601により充填するという製造工程が完了する。この後は、通常の横型MOSFETデバイスと同様の製造工程を用いて、図1に示したような横型MOSFETを形成する。 As described above, the trench 102 is formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 101, and the n offset drain region 104 is formed on the surface of the trench 102. Thereafter, the manufacturing process of filling the formed trench 102 with the insulating film 601 is completed. Thereafter, the lateral MOSFET as shown in FIG. 1 is formed using the same manufacturing process as that of a normal lateral MOSFET device.

以上説明したように、この発明の半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置によれば、トレンチに埋め込んだ絶縁膜のボイドの上の絶縁膜の厚さを十分に確保することができる。そのため、製造工程の簡略化、および製造した半導体装置の歩留まりの向上を実現することができる。   As described above, according to the semiconductor device manufacturing method and the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention, it is possible to sufficiently ensure the thickness of the insulating film on the void of the insulating film embedded in the trench. Therefore, simplification of the manufacturing process and improvement of the yield of the manufactured semiconductor device can be realized.

以上のように、本発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置は、横型MOSFETに有用であり、特に、パワーICなどに使用される高耐圧MOSFETに適している。   As described above, the method for manufacturing a semiconductor device and the device for manufacturing a semiconductor device according to the present invention are useful for a lateral MOSFET, and are particularly suitable for a high voltage MOSFET used for a power IC or the like.

この発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によって製造された横型トレンチMOSFETを示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the lateral trench MOSFET manufactured by the manufacturing method of the semiconductor device concerning embodiment of this invention. この発明の実施の形態による製造途中の横型トレンチMOSFETの概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of the horizontal type | mold trench MOSFET in the middle of manufacture by embodiment of this invention. この発明の実施の形態による製造途中の横型トレンチMOSFETの概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of the horizontal type | mold trench MOSFET in the middle of manufacture by embodiment of this invention. 図3−1のA−A’断面図である。It is A-A 'sectional drawing of FIGS. 図3−1のB−B’断面図である。It is B-B 'sectional drawing of FIGS. 図3−1のC−C’断面図である。FIG. 3 is a C-C ′ sectional view of FIG. この発明の実施の形態による製造途中の横型トレンチMOSFETの概略を示す説明図(A−A’断面図)である。It is explanatory drawing (A-A 'sectional drawing) which shows the outline of the horizontal type | mold trench MOSFET in the middle of manufacture by embodiment of this invention. この発明の実施の形態による製造途中の横型トレンチMOSFETの概略を示す説明図(B−B’断面図)である。It is explanatory drawing (B-B 'sectional drawing) which shows the outline of horizontal type | mold trench MOSFET in the middle of manufacture by embodiment of this invention. この発明の実施の形態による製造途中の横型トレンチMOSFETの概略を示す説明図(A−A’断面図)である。It is explanatory drawing (A-A 'sectional drawing) which shows the outline of the horizontal type | mold trench MOSFET in the middle of manufacture by embodiment of this invention. この発明の実施の形態による製造途中の横型トレンチMOSFETの概略を示す説明図(B−B’断面図)である。It is explanatory drawing (B-B 'sectional drawing) which shows the outline of horizontal type | mold trench MOSFET in the middle of manufacture by embodiment of this invention. この発明の実施の形態による製造途中の横型トレンチMOSFETの概略を示す説明図(A−A’断面図)である。It is explanatory drawing (A-A 'sectional drawing) which shows the outline of the horizontal type | mold trench MOSFET in the middle of manufacture by embodiment of this invention. この発明の実施の形態による製造途中の横型トレンチMOSFETの概略を示す説明図(B−B’断面図)である。It is explanatory drawing (B-B 'sectional drawing) which shows the outline of horizontal type | mold trench MOSFET in the middle of manufacture by embodiment of this invention. 図6−1の模式図に相当する製造工程中の横型MOSFETを示すSEM写真である。6 is an SEM photograph showing a lateral MOSFET in the manufacturing process corresponding to the schematic diagram of FIG. この発明の実施の形態による製造途中の横型トレンチMOSFETの概略を示す説明図(A−A’断面図)である。It is explanatory drawing (A-A 'sectional drawing) which shows the outline of the horizontal type | mold trench MOSFET in the middle of manufacture by embodiment of this invention. この発明の実施の形態による製造途中の横型トレンチMOSFETの概略を示す説明図(B−B’断面図)である。It is explanatory drawing (B-B 'sectional drawing) which shows the outline of horizontal type | mold trench MOSFET in the middle of manufacture by embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 p型半導体基板
102 トレンチ
103 絶縁領域
104 n-オフセットドレイン領域
105 pウェル領域
106 p+ソース領域
107 n+ソース領域
108 nウェル領域
109 n+ドレイン領域
110 ゲート酸化膜
111 ゲート電極
112 ソース電極
113 ドレイン電極
201 熱酸化膜
501 酸化領域
601 絶縁膜
602 ボイド

101 p-type semiconductor substrate 102 trench 103 insulating region 104 n - offset drain region 105 p well region 106 p + source region 107 n + source region 108 n well region 109 n + drain region 110 gate oxide film 111 gate electrode 112 source electrode 113 Drain electrode 201 Thermal oxide film 501 Oxidation region 601 Insulating film 602 Void

Claims (6)

半導体基板の表面部分にトレンチを形成するトレンチ形成工程と、
前記トレンチ内部に、粘度が0.5mPa・s〜5mPa・sの絶縁塗布材料を用いて絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A trench forming step of forming a trench in the surface portion of the semiconductor substrate;
An insulating film forming step of forming an insulating film inside the trench using an insulating coating material having a viscosity of 0.5 mPa · s to 5 mPa · s;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記トレンチ形成工程は、長辺と短辺からなる矩形状に形成された凹部を有する、深さが10μm以上、前記短辺の長さが0.5μm〜5μmのトレンチを形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The trench forming step includes forming a trench having a recess formed in a rectangular shape having a long side and a short side and having a depth of 10 μm or more and a length of the short side of 0.5 μm to 5 μm. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1. 前記絶縁膜形成工程は、
前記トレンチ内部に前記絶縁塗布材料を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程によって塗布された前記絶縁塗布材料を熱処理する熱処理工程と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
The insulating film forming step includes
An application step of applying the insulating coating material inside the trench;
A heat treatment step of heat-treating the insulating coating material applied by the application step;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising:
半導体基板の表面部分にトレンチを形成するトレンチ形成手段と、
前記トレンチ内部に、粘度が0.5mPa・s〜5mPa・sの絶縁塗布材料を用いて絶縁膜を形成する絶縁膜形成手段と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造装置。
Trench forming means for forming a trench in the surface portion of the semiconductor substrate;
Insulating film forming means for forming an insulating film inside the trench using an insulating coating material having a viscosity of 0.5 mPa · s to 5 mPa · s;
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記トレンチ形成手段は、長辺と短辺からなる矩形状に形成された凹部を有する、深さが10μm以上、前記短辺の長さが0.5μm〜5μmのトレンチを形成することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造装置。   The trench forming means forms a trench having a concave portion formed in a rectangular shape having a long side and a short side and having a depth of 10 μm or more and a length of the short side of 0.5 μm to 5 μm. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 4. 前記絶縁膜形成手段は、
前記トレンチ内部に前記絶縁塗布材料を塗布する塗布手段と、
前記塗布手段によって塗布された前記絶縁塗布材料を熱処理する熱処理手段と、
を備えることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造装置。


The insulating film forming means includes
Application means for applying the insulating coating material inside the trench;
Heat treatment means for heat-treating the insulating coating material applied by the application means;
The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, comprising:


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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8507985B2 (en) 2010-06-10 2013-08-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
US8637928B2 (en) 2010-03-25 2014-01-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
JP2020536396A (en) * 2017-10-13 2020-12-10 サムスン エスディアイ カンパニー, リミテッドSamsung Sdi Co., Ltd. Silica film forming composition, silica film manufacturing method and silica film

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60147131A (en) * 1984-01-11 1985-08-03 Seiko Epson Corp Semiconductor device
JPS6261341A (en) * 1985-09-11 1987-03-18 Hitachi Ltd Semiconductor device
JPS62132343A (en) * 1985-12-04 1987-06-15 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device
JPS62235749A (en) * 1986-04-04 1987-10-15 Sanyo Electric Co Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH01286435A (en) * 1988-05-13 1989-11-17 Hitachi Ltd Manufacture of semiconductor device and its equipment
JP2002367980A (en) * 2001-06-07 2002-12-20 Samsung Electronics Co Ltd Silicon oxide film formation method of semiconductor device and element isolation method using the method
JP2005045230A (en) * 2003-07-21 2005-02-17 Samsung Electronics Co Ltd Method for forming silicone oxide film with spin-on glass
JP2005150502A (en) * 2003-11-18 2005-06-09 Toshiba Corp Method of manufacturing semiconductor device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60147131A (en) * 1984-01-11 1985-08-03 Seiko Epson Corp Semiconductor device
JPS6261341A (en) * 1985-09-11 1987-03-18 Hitachi Ltd Semiconductor device
JPS62132343A (en) * 1985-12-04 1987-06-15 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device
JPS62235749A (en) * 1986-04-04 1987-10-15 Sanyo Electric Co Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH01286435A (en) * 1988-05-13 1989-11-17 Hitachi Ltd Manufacture of semiconductor device and its equipment
JP2002367980A (en) * 2001-06-07 2002-12-20 Samsung Electronics Co Ltd Silicon oxide film formation method of semiconductor device and element isolation method using the method
JP2005045230A (en) * 2003-07-21 2005-02-17 Samsung Electronics Co Ltd Method for forming silicone oxide film with spin-on glass
JP2005150502A (en) * 2003-11-18 2005-06-09 Toshiba Corp Method of manufacturing semiconductor device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8637928B2 (en) 2010-03-25 2014-01-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
US8847309B2 (en) 2010-03-25 2014-09-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
US8507985B2 (en) 2010-06-10 2013-08-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
JP2020536396A (en) * 2017-10-13 2020-12-10 サムスン エスディアイ カンパニー, リミテッドSamsung Sdi Co., Ltd. Silica film forming composition, silica film manufacturing method and silica film
JP7069303B2 (en) 2017-10-13 2022-05-17 サムスン エスディアイ カンパニー,リミテッド Silica film forming composition, silica film manufacturing method and silica film
US11518909B2 (en) 2017-10-13 2022-12-06 Samsung Sdi Co., Ltd. Composition for forming silica layer, manufacturing method for silica layer, and silica layer

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