JP2007173503A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Takashi Suzuki
隆司 鈴木
Sachiko Kawaji
佐智子 河路
Masayasu Ishiko
雅康 石子
Jun Saito
順 斎藤
Toyokazu Onishi
豊和 大西
Takeshi Nishiwaki
剛 西脇
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device wherein the ON-state resistance or the ON-state voltage is effectively reduced and the OFF-state withstand voltage is effectively improved. <P>SOLUTION: This semiconductor device 1 comprises an n-type drift region 20, a p-type body region 30, a source region 40 formed on the surface of the semiconductor device 1 and separated from the drift region 20 by the body region 30, a trench 61 extending from the surface of the source region 40 to the body region 30, and gate insulating films 62 and 65 formed on the inner wall of the trench 61. The depth from the surface of the semiconductor device 1 to the surface side of the gate insulating film 65 on the bottom is less than the depth from the surface of the semiconductor device 1 to the drift region 20. Further, the semiconductor device has semiconductor regions 70 containing a high concentration n-type impurity and formed in the body region 30 to be opposed to the thickness portion of the gate insulating film 65 on the bottom, and to be in contact with the drift region 20. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、オン抵抗ないしはオン電圧を効果的に低減するとともに、オフ耐圧を効果的に向上させる半導体装置と、その製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device that effectively reduces on-resistance or on-voltage, and effectively improves off-breakdown voltage, and a method for manufacturing the same.

ドリフト領域と、ドリフト領域の上部に設けられているボディ領域と、ボディ領域の表面の一部に形成されているとともに、ボディ領域によってドリフト領域から隔てられているソース領域と、ソース領域の表面からドリフト領域に伸びているトレンチゲート電極を備える縦型のMOSFETが知られている。
トレンチゲート電極の内壁にはゲート絶縁膜が設けられており、トレンチにはポリシリコン等の導電性部材が埋め込まれている。一般的に、半導体装置の表面から導電性部材の底部までの深さ(トレンチの底部に形成されているゲート絶縁膜の表面までの深さ)は、ドリフト領域に達するように構成されている。これにより、半導体装置がオンする際に、トレンチゲート電極の側壁にゲート絶縁膜を介して対向しているボディ領域の導電型が反転してチャネル領域が形成される。そして、ソース領域とドリフト領域がチャネル領域を介して導通する。
しかしながら、この構成によると、半導体装置がオフ状態の際に、ゲートとドレイン間にかかる電圧による電界が、トレンチゲート電極の底部のエッジ部に集中し易い。これにより半導体装置のオフ耐圧は、トレンチゲート電極の底部のエッジ部近傍の電界の集中度合いによって決定され、オフ耐圧が低くなる虞があった。
A drift region, a body region provided above the drift region, a source region formed on a part of the surface of the body region and separated from the drift region by the body region, and a surface of the source region A vertical MOSFET having a trench gate electrode extending in a drift region is known.
A gate insulating film is provided on the inner wall of the trench gate electrode, and a conductive member such as polysilicon is embedded in the trench. Generally, the depth from the surface of the semiconductor device to the bottom of the conductive member (depth to the surface of the gate insulating film formed at the bottom of the trench) is configured to reach the drift region. Thereby, when the semiconductor device is turned on, the conductivity type of the body region opposed to the side wall of the trench gate electrode through the gate insulating film is inverted to form a channel region. The source region and the drift region are conducted through the channel region.
However, according to this configuration, when the semiconductor device is in the OFF state, the electric field due to the voltage applied between the gate and the drain tends to concentrate on the edge portion at the bottom of the trench gate electrode. As a result, the off breakdown voltage of the semiconductor device is determined by the degree of concentration of the electric field in the vicinity of the edge portion at the bottom of the trench gate electrode, and the off breakdown voltage may be lowered.

そこで、図17に示す特許文献1の半導体装置100では、トレンチゲート電極160の底部がドリフト領域120に達していない。すなわち、トレンチゲート電極160は、ソース領域140の表面からボディ領域130の深さ方向の途中まで形成されている。また、トレンチゲート電極160の底部からドリフト領域120に亘って、ドリフト領域120と同じ導電型の不純物を含む半導体領域170を配設している。これにより、半導体装置100がオンする際には、トレンチゲート電極160の側壁にゲート絶縁膜162を介して対向しているボディ領域130(図17の×印部)に形成されたチャネル領域160aと半導体領域170を介して、ソース領域140とドリフト領域120を導通状態とすることができる。この構成によれば、従来と比較して、半導体装置がオフ状態の際にゲートとドレイン間にかかる電圧による電界が、トレンチゲート電極の底部のエッジ部Eに集中し難く、オフ耐圧を改善することができる。
特開2000−269487号公報
Therefore, in the semiconductor device 100 of Patent Document 1 shown in FIG. 17, the bottom of the trench gate electrode 160 does not reach the drift region 120. That is, the trench gate electrode 160 is formed from the surface of the source region 140 to the middle of the body region 130 in the depth direction. Further, a semiconductor region 170 containing impurities of the same conductivity type as the drift region 120 is disposed from the bottom of the trench gate electrode 160 to the drift region 120. As a result, when the semiconductor device 100 is turned on, the channel region 160a formed in the body region 130 (x mark portion in FIG. 17) facing the sidewall of the trench gate electrode 160 with the gate insulating film 162 therebetween. The source region 140 and the drift region 120 can be brought into conduction through the semiconductor region 170. According to this configuration, the electric field due to the voltage applied between the gate and the drain when the semiconductor device is in the off state is less likely to concentrate on the edge portion E at the bottom of the trench gate electrode, thereby improving the off breakdown voltage. be able to.
JP 2000-269487 A

特許文献1の半導体装置100は、図17に示すように、チャネル領域160aと半導体領域170を介してソース領域140とドリフト領域120が導通状態となってターンオンする。半導体領域170が電流経路となるため、不純物濃度が高濃度である方がオン抵抗を低減することができる。しかしながら、半導体領域170の近傍は、オフ状態の際には空乏化するべき領域であり、半導体領域170の不純物濃度が高いと空乏層が形成され難くなり、オフ耐圧を効果的に改善することができない。したがって、半導体領域170の不純物濃度は、オフ耐圧とオン抵抗の兼ね合いにより設定され、両方を十分に満たす不純物濃度の設定が難しい。
本発明は、上記の問題点を解決するために創案された。本発明では、オン抵抗ないしはオン電圧を効果的に低減するとともに、オフ耐圧を効果的に向上させる技術を提供する。
In the semiconductor device 100 of Patent Document 1, the source region 140 and the drift region 120 are turned on through the channel region 160a and the semiconductor region 170, as shown in FIG. Since the semiconductor region 170 serves as a current path, the on-resistance can be reduced when the impurity concentration is high. However, the vicinity of the semiconductor region 170 is a region that should be depleted in the off state. When the impurity concentration of the semiconductor region 170 is high, a depletion layer is hardly formed, and the off breakdown voltage can be effectively improved. Can not. Therefore, the impurity concentration of the semiconductor region 170 is set according to the balance between the off breakdown voltage and the on resistance, and it is difficult to set the impurity concentration that sufficiently satisfies both.
The present invention has been devised to solve the above problems. The present invention provides a technique for effectively reducing on-resistance or on-voltage and effectively improving off-breakdown voltage.

(請求項1に記載の発明)
本発明の半導体装置は、第1導電型の不純物を含む第1半導体領域と、第2導電型の不純物を含むとともに第1半導体領域の上部に設けられている第2半導体領域と、第1導電型の不純物を含んだ状態で半導体装置の表面に形成されているとともに第2半導体領域によって第1半導体領域から隔てられている第3半導体領域と、第3半導体領域の表面から第2半導体領域内に伸びているトレンチと、トレンチの内壁に形成されているゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜に包まれているトレンチゲート電極を備えている。そして、半導体装置の表面からトレンチの底部に形成されているゲート絶縁膜の表面までの深さが、半導体装置の表面から第1半導体領域の表面までの深さよりも浅く形成されている。また、第1導電型の不純物を高濃度に含むとともに、トレンチ底部に形成されているゲート絶縁膜と第1半導体領域に接する位置において第2半導体領域内に形成されている第4半導体領域を備えている。
第1半導体領域には第1導電型の不純物を含む領域があればよく、全ての領域にわたって第1導電型の不純物を含んでいなくてもよい。
この半導体装置は、半導体装置の表面からトレンチ底部に形成されているゲート絶縁膜の表面までの深さが、半導体装置の表面から第1半導体領域の表面までの深さよりも浅く形成されていればよく、トレンチそのものは、第3半導体領域から第2半導体領域内を伸びて第1半導体領域に至るまで形成されていてもよいし、第2半導体領域の途中まで形成されていてもよい。すなわち、第1半導体領域に達していてもよいし、達していなくてもよい。トレンチの底部が第1半導体領域に達している場合には、半導体装置がオフ状態の際にゲート絶縁膜の底部に電界が集中し易いので、トレンチ底部に形成するゲート絶縁膜を厚く形成するのが好ましい。トレンチの底部が第1半導体領域に達していない場合には、トレンチ底部に形成するゲート絶縁膜を必ずしも厚く形成する必要がない。
(Invention of Claim 1)
The semiconductor device of the present invention includes a first semiconductor region containing a first conductivity type impurity, a second semiconductor region containing a second conductivity type impurity and provided above the first semiconductor region, and a first conductivity type. A third semiconductor region which is formed on the surface of the semiconductor device in a state containing a type impurity and is separated from the first semiconductor region by the second semiconductor region, and in the second semiconductor region from the surface of the third semiconductor region , A gate insulating film formed on the inner wall of the trench, and a trench gate electrode surrounded by the gate insulating film. The depth from the surface of the semiconductor device to the surface of the gate insulating film formed at the bottom of the trench is shallower than the depth from the surface of the semiconductor device to the surface of the first semiconductor region. The semiconductor device further includes a fourth semiconductor region formed in the second semiconductor region at a position in contact with the gate insulating film formed at the bottom of the trench and the first semiconductor region, while containing a high concentration of the first conductivity type impurity. ing.
The first semiconductor region only needs to have a region containing the first conductivity type impurity, and may not contain the first conductivity type impurity over the entire region.
In this semiconductor device, the depth from the surface of the semiconductor device to the surface of the gate insulating film formed at the bottom of the trench is shallower than the depth from the surface of the semiconductor device to the surface of the first semiconductor region. In addition, the trench itself may be formed from the third semiconductor region to the first semiconductor region extending into the second semiconductor region, or may be formed partway through the second semiconductor region. That is, the first semiconductor region may or may not be reached. When the bottom of the trench reaches the first semiconductor region, the electric field tends to concentrate on the bottom of the gate insulating film when the semiconductor device is in an off state. Therefore, the gate insulating film formed on the bottom of the trench is formed thick. Is preferred. When the bottom of the trench does not reach the first semiconductor region, the gate insulating film formed on the bottom of the trench does not necessarily need to be formed thick.

トレンチの内壁に形成されているゲート絶縁膜の内側には、ポリシリコン等の導電性電極部材が埋められて、トレンチゲート電極が形成される。本発明の半導体装置では、半導体装置の表面からトレンチの底部に形成されているゲート絶縁膜の表面までの深さが、半導体装置の表面から第1半導体領域の表面までの深さよりも浅く形成されている。したがって、導電性電極部材で埋められている部分(トレンチゲート電極)は、第1半導体領域に設けられていない。
これにより、半導体装置がオフ状態の際に、ゲート電極の底部のエッジ部に電界が集中することを防止することができる。そして、半導体装置のオフ耐圧、例えば、半導体装置がMOS型FET等の場合にはゲートとドレイン間の耐圧、半導体装置がIGBT等の場合にはゲートとコレクタ間の耐圧を向上させることができる。また、本発明の半導体装置では、高濃度に不純物を含む第4半導体領域が設けられていることにより、半導体装置がオン状態の際には、第2半導体領域のトレンチ側壁部に形成されたチャネル層と第4半導体領域を介して、第3半導体領域と第1半導体領域が導通する。半導体装置のオン抵抗あるいはオン電圧を小さくすることができる。
したがって、本発明の半導体装置を用いれば、オン抵抗ないしはオン電圧が効果的に低減されるとともに、オフ耐圧を効果的に向上させることができる。
Inside the gate insulating film formed on the inner wall of the trench, a conductive electrode member such as polysilicon is buried to form a trench gate electrode. In the semiconductor device of the present invention, the depth from the surface of the semiconductor device to the surface of the gate insulating film formed at the bottom of the trench is shallower than the depth from the surface of the semiconductor device to the surface of the first semiconductor region. ing. Therefore, the portion (trench gate electrode) filled with the conductive electrode member is not provided in the first semiconductor region.
Accordingly, it is possible to prevent the electric field from being concentrated on the edge portion at the bottom of the gate electrode when the semiconductor device is in the off state. Further, the off breakdown voltage of the semiconductor device, for example, the breakdown voltage between the gate and the drain when the semiconductor device is a MOS FET or the like, and the breakdown voltage between the gate and the collector when the semiconductor device is an IGBT or the like can be improved. In the semiconductor device of the present invention, since the fourth semiconductor region containing the impurity at a high concentration is provided, the channel formed in the trench side wall portion of the second semiconductor region when the semiconductor device is in the on state. The third semiconductor region and the first semiconductor region are electrically connected through the layer and the fourth semiconductor region. The on-resistance or on-voltage of the semiconductor device can be reduced.
Therefore, when the semiconductor device of the present invention is used, the on-resistance or the on-voltage can be effectively reduced and the off-breakdown voltage can be effectively improved.

(請求項2に記載の発明)
半導体装置の第1半導体領域が、第1導電型の不純物を含む第5半導体領域と、第2導電型の不純物を含む第6半導体領域を備え、第5半導体領域と第6半導体領域は、相互に対を成した状態で、第2半導体領域の裏面側に分散配置されていることがある。いわゆる、スーパージャンクション構造を有する半導体装置は、上記の構成を備えている。
本発明は、スーパージャンクション構造を有する半導体装置に適用したときにも有用である。この場合、一般的に、第5半導体領域の上部にトレンチが形成されて、トレンチゲート電極が形成される。
(Invention of Claim 2)
The first semiconductor region of the semiconductor device includes a fifth semiconductor region containing an impurity of the first conductivity type and a sixth semiconductor region containing an impurity of the second conductivity type, and the fifth semiconductor region and the sixth semiconductor region are mutually In a state where they are paired with each other, they may be distributed on the back side of the second semiconductor region. A semiconductor device having a so-called super junction structure has the above-described configuration.
The present invention is also useful when applied to a semiconductor device having a super junction structure. In this case, generally, a trench is formed above the fifth semiconductor region to form a trench gate electrode.

(請求項3に記載の発明)
上記したスーパージャンクション構造を有する半導体装置において、第5半導体領域と第6半導体領域の間に絶縁膜が設けられていることがある。
これによれば、第4半導体領域を形成する際に、絶縁膜が不純物の拡散防止膜となり、不純物が不要な半導体領域に無駄に拡散しない。したがって、特性の良い半導体装置を容易に形成することができる。
(Invention of Claim 3)
In the semiconductor device having the super junction structure described above, an insulating film may be provided between the fifth semiconductor region and the sixth semiconductor region.
According to this, when the fourth semiconductor region is formed, the insulating film serves as an impurity diffusion preventing film, so that the impurity is not diffused unnecessarily into the semiconductor region where unnecessary. Therefore, a semiconductor device with good characteristics can be easily formed.

(請求項4に記載の発明)
本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型の不純物を含む第1半導体領域を形成する工程と、第2導電型の不純物を含む第2半導体領域を第1半導体領域の上部に形成する工程と、第1導電型の不純物を含む第3半導体領域を第2半導体領域の表面の一部に形成する工程と、第3半導体領域の表面から第2半導体領域に伸びるトレンチを形成する工程と、トレンチの底部に第1導電型の不純物の拡散源を含むゲート絶縁部材を配置する不純物拡散源配置工程と、トレンチの内壁面に熱酸化を施してゲート絶縁膜を形成する加熱工程を備えている。そして、不純物拡散源配置工程の後に加熱工程を実施する。
「不純物の拡散源を含むゲート絶縁部材」には、元々不純物の拡散源を含んでいるゲート絶縁部材を用いてもよいし、ゲート絶縁部材を配置してから不純物の拡散源をゲート絶縁部材に注入してもよい。また、不純物拡散源配置工程はトレンチを形成する工程の前に実施してもよいし、トレンチを形成する工程の後に実施してもよい。
また、加熱工程によって不純物拡散源を含むゲート絶縁部材の不純物が第2半導体領域に拡散すればよい。すなわち、不純物拡散源配置工程の後に加熱工程を実施すればよく、直度に実施してもよいし、直後ではなくてもよい。
(Invention of Claim 4)
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming a first semiconductor region containing a first conductivity type impurity and a second semiconductor region containing a second conductivity type impurity are formed on the first semiconductor region. A step, a step of forming a third semiconductor region containing an impurity of the first conductivity type in a part of a surface of the second semiconductor region, and a step of forming a trench extending from the surface of the third semiconductor region to the second semiconductor region. An impurity diffusion source disposing step of disposing a gate insulating member including a diffusion source of the first conductivity type impurity at the bottom of the trench, and a heating step of performing thermal oxidation on the inner wall surface of the trench to form a gate insulating film. Yes. And a heating process is implemented after an impurity diffusion source arrangement | positioning process.
As the “gate insulating member including an impurity diffusion source”, a gate insulating member originally including an impurity diffusion source may be used, or after the gate insulating member is disposed, the impurity diffusion source is used as the gate insulating member. It may be injected. Further, the impurity diffusion source arrangement step may be performed before the step of forming the trench, or may be performed after the step of forming the trench.
Further, the impurity of the gate insulating member including the impurity diffusion source may be diffused into the second semiconductor region by the heating process. That is, the heating step may be performed after the impurity diffusion source arrangement step, and may be performed immediately or not immediately after.

本発明の半導体装置の製造方法を用いれば、加熱工程でトレンチの内面にゲート絶縁膜を形成する際に、トレンチの底部の位置に配置したゲート絶縁部材からゲート絶縁部材に含まれている第1導電型の不純物を、ゲート絶縁部材に接している第2半導体領域に拡散させることができる。
これにより、トレンチ底部に形成されているゲート絶縁膜と第1半導体領域の両者に接する位置の第2半導体領域内に第1導電型の不純物を含む第4半導体領域を形成するのと同時に、トレンチ内壁面にゲート絶縁膜を形成することができる。したがって、工程数を減少させることにより半導体装置の製造コストを削減することができる。
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, when the gate insulating film is formed on the inner surface of the trench in the heating process, the first gate insulating member is included in the gate insulating member from the gate insulating member disposed at the bottom of the trench. Conductive impurities can be diffused into the second semiconductor region in contact with the gate insulating member.
As a result, the fourth semiconductor region containing the first conductivity type impurity is formed in the second semiconductor region at a position in contact with both the gate insulating film and the first semiconductor region formed at the bottom of the trench. A gate insulating film can be formed on the inner wall surface. Therefore, the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced by reducing the number of steps.

本発明によれば、半導体装置のオン抵抗ないしはオン電圧が効果的に低減されるとともにオフ耐圧が効果的に向上する。   According to the present invention, the on-resistance or on-voltage of the semiconductor device is effectively reduced and the off-breakdown voltage is effectively improved.

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。
(第1実施形態)トレンチ底部には、第1導電型の不純物の拡散源を含むゲート絶縁部材と、その下に不純物の拡散防止用のゲート絶縁部材を配置する。
(第2実施形態)拡散防止用のゲート絶縁部材は、窒化シリコンにより形成されている。
(第3実施形態)ボディ領域の裏面側に、スーパージャンクション構造が形成されている。
(第4実施形態)ボディ領域の裏面側に形成されているスーパージャンクション構造は、nコラムとpコラムの間に絶縁膜が設けられている。トレンチゲート電極はnコラムの表面側に位置するボディ領域内に形成されている。
(第5実施形態)nコラムとpコラムの間に絶縁膜を形成する工程を実施した後に、トレンチを形成する工程、トレンチの底部に第1導電型の不純物の拡散源を含むゲート絶縁部材を配置する不純物拡散源配置工程、トレンチの内壁面に熱酸化を施してゲート絶縁膜を形成する加熱工程を順次実施する。
The main features of the embodiments described below are listed.
(First Embodiment) A gate insulating member including a diffusion source of a first conductivity type impurity and a gate insulating member for preventing diffusion of impurities are disposed below the trench bottom.
(Second Embodiment) The gate insulating member for preventing diffusion is made of silicon nitride.
(Third Embodiment) A super junction structure is formed on the back side of the body region.
(Fourth Embodiment) In the super junction structure formed on the back side of the body region, an insulating film is provided between the n column and the p column. The trench gate electrode is formed in the body region located on the surface side of the n column.
(Fifth Embodiment) A step of forming a trench after performing a step of forming an insulating film between an n column and a p column, and a gate insulating member including a diffusion source of a first conductivity type impurity at the bottom of the trench. An impurity diffusion source disposing step for disposing and a heating step for forming a gate insulating film by performing thermal oxidation on the inner wall surface of the trench are sequentially performed.

(第1実施例)
以下に第1実施例の半導体装置1を図1〜図6を参照して説明する。第1実施例は、パワーMOSFETに本発明を適用したものである。
図1は、第1実施例の半導体装置1の断面図を示す。図2〜図6は、半導体装置1の製造方法を示す。
図1に示すように、半導体装置1には、n型のドレイン領域10上にn型のドリフト領域(特許請求の範囲の第1半導体領域の実施例)20が設けられている。また、ドリフト領域20の表面側(図1に示す上側)には、p型のボディ領域(特許請求の範囲の第2半導体領域の実施例)30が設けられている。また、ボディ領域30の表面側の一部には、n型のソース領域(特許請求の範囲の第3半導体領域の実施例)40,40が対を成して設けられている。n型のソース領域40,40の間には、半導体装置1の表面からボディ領域30の下面(ドリフト領域20の表面)に向かって伸びる、トレンチゲート電極60が形成されている。各ソース領域40のトレンチゲート電極60の反対側のボディ領域30の表面には、それぞれボディコンタクト領域50が形成されている。
(First embodiment)
The semiconductor device 1 according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. In the first embodiment, the present invention is applied to a power MOSFET.
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device 1 according to the first embodiment. 2 to 6 show a method for manufacturing the semiconductor device 1.
As shown in FIG. 1, in the semiconductor device 1, an n type drift region (an example of the first semiconductor region in the claims) 20 is provided on an n + type drain region 10. Further, on the surface side of drift region 20 (upper side shown in FIG. 1), a p -type body region (example of second semiconductor region in claims) 30 is provided. In addition, n + -type source regions (examples of the third semiconductor region in claims) 40 and 40 are provided in pairs on a part of the surface side of the body region 30. A trench gate electrode 60 extending from the surface of the semiconductor device 1 toward the lower surface of the body region 30 (the surface of the drift region 20) is formed between the n + -type source regions 40 and 40. A body contact region 50 is formed on the surface of the body region 30 on the opposite side of the trench gate electrode 60 of each source region 40.

トレンチ61の内壁はゲート絶縁膜62,64で覆われている。ゲート絶縁膜62,64の内側にポリシリコン等の導電性部材64が充填されており、トレンチゲート電極が形成されている。トレンチ61の側壁に形成されているゲート絶縁膜62よりも、トレンチ61の底部に形成されているゲート絶縁膜65の方が厚く形成されている。例えば、ドリフト領域20から半導体装置の表面までの深さL2が6μm程度の場合、側壁のゲート絶縁膜62の厚みは0.1μm程度であり、底部のゲート絶縁膜65の厚みは0.2μm程度に形成する。すなわち、側壁のゲート絶縁膜62の厚みと底部のゲート絶縁膜65の厚みの比が1:2程度となるように、各ゲート絶縁膜を形成する。なお、半導体装置1の表面からトレンチ61の底部に形成されているゲート絶縁膜65の表面までの深さL1は、半導体装置1の表面からドリフト領域20の表面までの深さL2よりも浅く形成されている。   The inner wall of the trench 61 is covered with gate insulating films 62 and 64. The gate insulating films 62 and 64 are filled with a conductive member 64 such as polysilicon to form a trench gate electrode. The gate insulating film 65 formed at the bottom of the trench 61 is formed thicker than the gate insulating film 62 formed on the sidewall of the trench 61. For example, when the depth L2 from the drift region 20 to the surface of the semiconductor device is about 6 μm, the thickness of the gate insulating film 62 on the side wall is about 0.1 μm and the thickness of the gate insulating film 65 on the bottom is about 0.2 μm. To form. That is, each gate insulating film is formed so that the ratio of the thickness of the gate insulating film 62 on the side wall to the thickness of the gate insulating film 65 on the bottom is about 1: 2. Note that the depth L1 from the surface of the semiconductor device 1 to the surface of the gate insulating film 65 formed at the bottom of the trench 61 is shallower than the depth L2 from the surface of the semiconductor device 1 to the surface of the drift region 20. Has been.

また、半導体装置1には、ゲート絶縁膜62の底部の厚み部分65に対向するボディ領域30内に、n型の不純物を含む半導体領域(特許請求の範囲の第4半導体領域の実施例)70が設けられている。半導体領域70は、ドリフト領域20の表面に接するボディ領域30に設けられている。
図1では、半導体装置1のごく一部のみを示しているが、実際には多数のトレンチゲート電極60等が設けられ、多数のMOSFET群が形成されている。
Further, in the semiconductor device 1, a semiconductor region (an embodiment of the fourth semiconductor region in the claims) 70 containing n-type impurities in the body region 30 facing the thickness portion 65 at the bottom of the gate insulating film 62. Is provided. The semiconductor region 70 is provided in the body region 30 in contact with the surface of the drift region 20.
Although only a small part of the semiconductor device 1 is shown in FIG. 1, in practice, a large number of trench gate electrodes 60 and the like are provided, and a large number of MOSFET groups are formed.

半導体装置1を使用する場合には、ドレイン領域10に接続されたドレイン電極(図示省略)に数百V〜1000V程度の正電圧が印加され、ソース領域40及びボディコンタクト領域50に接続されたソース電極(図示省略)が接地され、トレンチゲート電極60に印加されるゲート電圧がオンオフ制御される。トレンチゲート電極60にゲートオン電圧が印加されると、トレンチゲート電極60の側壁に対向するボディ領域30(図1に示す×印部分)がn型に反転し、チャネル領域60aが形成される。そのために、ソース領域40とドリフト領域20の間が、チャネル領域60aと半導体領域70を介して導通状態となる。そして、ソース領域40からドリフト領域20に電子が移動し、半導体装置1はオン状態となる。
また、トレンチゲート電極60に印加する電圧がオフされると、チャネル領域60aが消失して半導体装置1はオフ状態となる。
When the semiconductor device 1 is used, a positive voltage of about several hundred V to 1000 V is applied to the drain electrode (not shown) connected to the drain region 10, and the source connected to the source region 40 and the body contact region 50. An electrode (not shown) is grounded, and the gate voltage applied to the trench gate electrode 60 is on / off controlled. When a gate-on voltage is applied to the trench gate electrode 60, the body region 30 (the portion marked with x shown in FIG. 1) facing the side wall of the trench gate electrode 60 is inverted to n-type, and a channel region 60a is formed. Therefore, the source region 40 and the drift region 20 are brought into conduction through the channel region 60 a and the semiconductor region 70. Then, electrons move from the source region 40 to the drift region 20, and the semiconductor device 1 is turned on.
When the voltage applied to the trench gate electrode 60 is turned off, the channel region 60a disappears and the semiconductor device 1 is turned off.

ここで、半導体装置1の製造方法を、図2〜図6を用いて簡単に説明する。
まず図2に示すように、n型のシリコン基板で構成されるドレイン領域10の上に、エピタキシャル成長によってn型のドリフト領域20を形成する。次に、ドリフト領域20の表面に熱酸化を施して酸化シリコン(SiO)のゲート絶縁膜65を形成する。
次に、所定の間隔を隔てて離間するマスクを形成する(図示省略)。そして、マスクから露出しているゲート絶縁膜65を除去する。この結果、図3に示すように、ドリフト領域20上にゲート絶縁膜65が所定の間隔を隔てて離間して存在することとなる。そして、残したゲート絶縁膜65の上部に、その表面から、インクジェット方式でn型不純物の拡散源を注入する工程を実施する。
次に、図4に示すように、ドリフト領域20の上に、エピタキシャル成長によってp型のボディ領域30を形成する。
次に、図5に示すように、残したゲート絶縁膜65の上部以外のボディ領域30の表面にマスクMを形成する。そして、マスクMから露出しているボディ領域30にエッチングを行って、ゲート絶縁膜65に至るまでトレンチ61を形成する。次に、トレンチ61の側壁に熱酸化を行ってトレンチの側壁に酸化シリコン(SiO)のゲート絶縁膜62を形成する。この熱によって、同時に各ゲート絶縁膜65の上部に注入したn型不純物の拡散源が、各ゲート絶縁膜65に接しているボディ領域30に拡散する。これによってボディ領域30内にn型の不純物を含む半導体領域70が形成される。なお、この時点で、半導体領域70にn型不純物が0.5×1018cm−3以上が拡散するように、前述したゲート絶縁膜65の上部にn型不純物の拡散源を注入する工程で注入する際の拡散源の量が設定されている。半導体領域70は、ゲート絶縁膜65とドリフト領域20の両者に接する位置に形成される。
次に、図6に示すように、トレンチ61内を導電性電極部材64で埋め、ゲート電極60を形成する。
その後、イオン注入及び熱処理によってボディ領域30の表面の一部に、図1に示すように、ソース領域40及びボディコンタクト領域50を形成する。
Here, a method for manufacturing the semiconductor device 1 will be briefly described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 2, an n type drift region 20 is formed by epitaxial growth on a drain region 10 formed of an n + type silicon substrate. Next, the surface of the drift region 20 is subjected to thermal oxidation to form a silicon oxide (SiO 2 ) gate insulating film 65.
Next, a mask that is spaced apart by a predetermined interval is formed (not shown). Then, the gate insulating film 65 exposed from the mask is removed. As a result, as shown in FIG. 3, the gate insulating film 65 exists on the drift region 20 with a predetermined interval. Then, a step of injecting an n-type impurity diffusion source from the surface of the remaining gate insulating film 65 by an ink jet method is performed.
Next, as shown in FIG. 4, ap type body region 30 is formed on the drift region 20 by epitaxial growth.
Next, as shown in FIG. 5, a mask M is formed on the surface of the body region 30 other than the upper portion of the remaining gate insulating film 65. Then, the body region 30 exposed from the mask M is etched to form the trench 61 up to the gate insulating film 65. Next, thermal oxidation is performed on the side wall of the trench 61 to form a silicon oxide (SiO 2 ) gate insulating film 62 on the side wall of the trench. By this heat, the diffusion source of the n-type impurity simultaneously implanted into the upper part of each gate insulating film 65 diffuses into the body region 30 in contact with each gate insulating film 65. As a result, a semiconductor region 70 containing n-type impurities is formed in the body region 30. At this point, in the step of implanting an n-type impurity diffusion source above the gate insulating film 65 so that 0.5 × 10 18 cm −3 or more of n-type impurity diffuses into the semiconductor region 70. The amount of diffusion source at the time of injection is set. The semiconductor region 70 is formed at a position in contact with both the gate insulating film 65 and the drift region 20.
Next, as shown in FIG. 6, the trench 61 is filled with a conductive electrode member 64 to form a gate electrode 60.
Thereafter, as shown in FIG. 1, a source region 40 and a body contact region 50 are formed on part of the surface of the body region 30 by ion implantation and heat treatment.

本実施例の半導体装置1では、半導体装置1の表面からトレンチ底部のゲート絶縁膜65の表面までの深さL1が、半導体装置1の表面からドリフト領域20の表面までの深さL2よりも浅く形成されている。したがって、トレンチゲート電極60の、少なくとも導電性電極部材64で埋められている部分は、ドリフト領域20に配置されていない。
これにより、半導体装置1がオフ状態の際に、ゲート電極60の底部のエッジ部Eに電界が集中することを防止することができる。そして、半導体装置1のオフ耐圧を向上させることができる。
また、本実施例の半導体装置1では、高濃度に不純物を含む半導体領域70が設けられていることにより、半導体装置1がオン状態の際には、ボディ領域30のトレンチ側壁部に形成されたチャネル層60aと半導体領域70を介して、ソース領域40とドリフト領域20を導通状態とすることができる。そして、半導体装置1のオン抵抗を小さくすることができる。
したがって、半導体装置1を用いれば、オン抵抗が効果的に低減されるとともに、オフ耐圧を効果的に向上させることができる。
In the semiconductor device 1 of the present embodiment, the depth L1 from the surface of the semiconductor device 1 to the surface of the gate insulating film 65 at the bottom of the trench is shallower than the depth L2 from the surface of the semiconductor device 1 to the surface of the drift region 20. Is formed. Therefore, at least a portion of the trench gate electrode 60 that is filled with the conductive electrode member 64 is not disposed in the drift region 20.
Thereby, it is possible to prevent the electric field from being concentrated on the edge portion E at the bottom of the gate electrode 60 when the semiconductor device 1 is in the OFF state. Then, the off breakdown voltage of the semiconductor device 1 can be improved.
Further, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the semiconductor region 70 containing impurities at a high concentration is provided, so that the semiconductor device 1 is formed on the trench side wall portion of the body region 30 when the semiconductor device 1 is in the on state. The source region 40 and the drift region 20 can be brought into conduction through the channel layer 60 a and the semiconductor region 70. In addition, the on-resistance of the semiconductor device 1 can be reduced.
Therefore, when the semiconductor device 1 is used, the on-resistance can be effectively reduced and the off-breakdown voltage can be effectively improved.

第1実施例では、トレンチ61が深さ方向(図1に示す上下方向)についてドリフト領域20の表面まで達している(トレンチ61の深さ方向の寸法=ドリフト領域20の表面までの深さL2)場合について説明したが、導電性電極部材64で埋められている部分がドリフト領域20に配置されていなければよい。トレンチ61自体は、ドリフト領域20に至るまで形成されていても(トレンチ61の深さ方向の寸法>ドリフト領域20の表面までの深さL2)よい。また、半導体装置1がオン状態となる際に、半導体領域70を経路の一部として、ソース領域40とドリフト領域20の間を導通状態とすることができれば、トレンチ61はドリフト領域20の表面まで達していなくても(トレンチ61の深さ方向の寸法<ドリフト領域20の表面までの深さL2)よい。   In the first embodiment, the trench 61 reaches the surface of the drift region 20 in the depth direction (vertical direction shown in FIG. 1) (dimension in the depth direction of the trench 61 = depth L2 to the surface of the drift region 20). ) The case has been described, but the portion buried in the conductive electrode member 64 may not be disposed in the drift region 20. The trench 61 itself may be formed up to the drift region 20 (dimension in the depth direction of the trench 61> depth L2 to the surface of the drift region 20). Further, when the semiconductor device 1 is turned on, if the semiconductor region 70 is part of the path and the source region 40 and the drift region 20 can be brought into conduction, the trench 61 reaches the surface of the drift region 20. Even if it does not reach (the dimension in the depth direction of the trench 61 <the depth L2 up to the surface of the drift region 20).

(第2実施例)
以下に第2実施例の半導体装置1aを図7〜図12を参照して説明する。第2実施例の半導体装置1aでは、トレンチゲート電極のトレンチを形成した後に不純物拡散源配置工程を実施して形成する。
図7は、第2実施例の半導体装置1aの断面図を示す。図8〜図12は、半導体装置1aの製造方法を示す。
半導体装置1aでは、トレンチゲート電極60aの底部に窒化シリコン(Si)絶縁部材67aが配設されている。そして、窒化シリコン絶縁部材67aの上部には、予め不純物拡散源を含んでいる絶縁部材66aが配設されている。また、トレンチゲート電極60aの側壁には、ゲート酸化膜62aが形成されている。また、半導体装置1aの表面から絶縁部材66aの表面までの深さL3は、半導体装置1aの表面からドリフト領域20の表面までの深さL2よりも浅く形成されている。
その他の構成は、図1に示す半導体装置1と同様である。図1と図7で同様の構成部材には、同じ符号を付して表している。
(Second embodiment)
A semiconductor device 1a according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS. In the semiconductor device 1a of the second embodiment, the impurity diffusion source placement step is performed after the trench of the trench gate electrode is formed.
FIG. 7 shows a sectional view of the semiconductor device 1a of the second embodiment. 8 to 12 show a method for manufacturing the semiconductor device 1a.
In the semiconductor device 1a, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) insulating member 67a is disposed at the bottom of the trench gate electrode 60a. An insulating member 66a including an impurity diffusion source in advance is disposed on the silicon nitride insulating member 67a. A gate oxide film 62a is formed on the sidewall of the trench gate electrode 60a. Further, the depth L3 from the surface of the semiconductor device 1a to the surface of the insulating member 66a is formed to be shallower than the depth L2 from the surface of the semiconductor device 1a to the surface of the drift region 20.
Other configurations are the same as those of the semiconductor device 1 shown in FIG. 1 and 7 are denoted by the same reference numerals.

ここで、半導体装置1aの製造方法を、図8〜図12を用いて説明する。
まず図8に示すように、n型のシリコン基板で構成されるドレイン領域10の上に、エピタキシャル成長によってn型のドリフト領域20を形成する。次に、ドリフト領域20の上に、エピタキシャル成長によってp型のボディ領域30を形成する。
次に、図9に示すように、所定の間隔を隔てて離間するマスクMを形成する。そして、マスクMから露出しているボディ領域30にエッチングを行って、ドリフト領域20に至るまでトレンチ61aを形成する。
次に、図10に示すように、各トレンチ61a底部に、窒化シリコン(Si)の絶縁部材67aを形成する。
次に、図11に示すように、絶縁部材67aの上部に、n型不純物(例えば、リン)の拡散源を含む絶縁部材66aを形成する。
そして、図12に示すように、トレンチ61aの表面に熱酸化を行って酸化シリコン(SiO)の膜62aを形成する。この熱によって、絶縁部材66aに含まれているn型不純物の拡散源が、各絶縁部材66aに接しているボディ領域30に拡散する。これによってn型の不純物を含む半導体領域70が形成される。なお、この時点で、半導体領域70にn型不純物が0.5×1018cm−3以上拡散するように、前述した絶縁部材66aに含めるn型不純物の拡散源の量が設定される。
後は、図6に示した第1実施例と同様、各トレンチ61a内をポリシリコン等の導電性電極部材64で埋め、ゲート電極60を形成する。そして、マスクMを除去し、イオン注入及び熱処理によってボディ領域30の表面の一部にソース領域及びボディコンタクト領域を形成する。
Here, a method for manufacturing the semiconductor device 1a will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 8, an n type drift region 20 is formed by epitaxial growth on a drain region 10 formed of an n + type silicon substrate. Next, a p type body region 30 is formed on the drift region 20 by epitaxial growth.
Next, as shown in FIG. 9, a mask M that is spaced apart by a predetermined interval is formed. Then, the body region 30 exposed from the mask M is etched to form the trench 61 a up to the drift region 20.
Next, as shown in FIG. 10, an insulating member 67a of silicon nitride (Si 3 N 4 ) is formed at the bottom of each trench 61a.
Next, as shown in FIG. 11, an insulating member 66a including an n-type impurity (for example, phosphorus) diffusion source is formed on the insulating member 67a.
Then, as shown in FIG. 12, the surface of the trench 61a is thermally oxidized to form a silicon oxide (SiO 2 ) film 62a. By this heat, the diffusion source of the n-type impurity contained in the insulating member 66a diffuses into the body region 30 in contact with each insulating member 66a. As a result, a semiconductor region 70 containing n-type impurities is formed. At this time, the amount of the n-type impurity diffusion source included in the insulating member 66a is set so that the n-type impurity diffuses in the semiconductor region 70 by 0.5 × 10 18 cm −3 or more.
Thereafter, as in the first embodiment shown in FIG. 6, each trench 61 a is filled with a conductive electrode member 64 such as polysilicon to form a gate electrode 60. Then, the mask M is removed, and a source region and a body contact region are formed on part of the surface of the body region 30 by ion implantation and heat treatment.

本実施例の半導体装置1aでは、n型不純物の拡散源を含む絶縁部材66aの下部に、窒化シリコン(Si)の絶縁部材67aを形成している。これにより、絶縁部材66aに含まれるn型不純物がドリフト領域20に拡散し難く、効率よく半導体領域70を形成することができる。 In the semiconductor device 1a of the present embodiment, an insulating member 67a of silicon nitride (Si 3 N 4 ) is formed below the insulating member 66a including the n-type impurity diffusion source. As a result, the n-type impurities contained in the insulating member 66a are difficult to diffuse into the drift region 20, and the semiconductor region 70 can be formed efficiently.

(第3実施例)
以下に第3実施例の半導体装置1bを図13〜図16を参照して説明する。第3実施例の半導体装置1bは、ドリフト領域20bにスーパージャンクション構造を有している。
図13は、第3実施例の半導体装置1bの断面図を示す。図14〜図16は、半導体装1bの製造方法を示す。
図13に示すように、ドリフト領域20bのスーパージャンクション構造として、n型コラム23bとp型コラム21bの繰り返し構造が形成されている。n型コラム23bとp型コラム21bは、ドレイン領域10とボディ領域30bの間で、縦方向(図13の上下方向)に伸びている。また、各コラム21b,23bは、奥行き方向(図1の紙面に垂直な方向)に伸びており、横方向(図1の左右方向)には所定の幅を有している。各コラム21b,23bの間には、絶縁膜22bが設けられている。すなわち、各コラム21b,23bは薄板状に形成されており、横方向(図13の左右方向)で、絶縁膜22bを介して互いに隣接して繰り返し設けられている。
(Third embodiment)
The semiconductor device 1b according to the third embodiment will be described below with reference to FIGS. The semiconductor device 1b according to the third embodiment has a super junction structure in the drift region 20b.
FIG. 13 is a sectional view of the semiconductor device 1b according to the third embodiment. 14 to 16 show a method for manufacturing the semiconductor device 1b.
As shown in FIG. 13, a repetitive structure of n-type column 23b and p-type column 21b is formed as a super junction structure of drift region 20b. The n-type column 23b and the p-type column 21b extend in the vertical direction (vertical direction in FIG. 13) between the drain region 10 and the body region 30b. Each column 21b, 23b extends in the depth direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1), and has a predetermined width in the lateral direction (left-right direction in FIG. 1). An insulating film 22b is provided between the columns 21b and 23b. That is, each column 21b, 23b is formed in a thin plate shape, and is repeatedly provided adjacent to each other via the insulating film 22b in the horizontal direction (left-right direction in FIG. 13).

ここで、半導体装置1bの製造方法を、図14〜図16を用いて説明する。
まず、n型のシリコン基板で構成されるドレイン領域10の上に、エピタキシャル成長によってn-型の半導体領域を形成する。
そして、図14に示すように、所定の間隔を隔てて離間するマスクMを形成する。そして、マスクMから露出しているn-型の半導体領域にエッチングを行って溝80を形成する。この結果、n-型の半導体領域が離間して存在することとなる。この工程により残存したn-型の半導体領域がスーパージャンクション構造のn型コラム23bとなる。次に、溝80の内周面を熱酸化して絶縁膜22bを形成する。溝80の底部に形成された酸化膜(図示省略)は除去しておく。
そして、図14のマスクMを除去し、図15に示すように、離間して存在する溝80内にn型コラム23bを囲繞するまでp型のシリコン結晶を埋め込みエピタキシャル成長させてp型コラム21bとn型コラム23bが絶縁膜22bを介して交互に繰り返されたスーパージャンクション構造を形成する。この際、p型コラム21bのp型不純物が、エピタキシャル成長させたp型半導体領域(p型コラム21bから、さらに上方やそ側方に成長した半導体領域)からn型コラム23bの上面に拡散する。そのため、n型コラム23bの上面はカウンタードーピングされ、p型に反転する。この工程によりn型コラム23b上部に形成されたp型の半導体領域が半導体装置1bのボディ領域30bとなる。なお、ボディ領域30bを形成するために、n型コラム23b上部を積極的にp型に反転する目的で、その位置にp型の不純物をイオン注入してもよい。
次に、図16に示すように、トレンチゲート電極60b(併せて図13参照)を形成しない位置の表面にマスクMを形成する。そして、ボディ領域30bにエッチングを行い、表面からn型コラム23bに至るトレンチ61bを形成する。
その後の工程は、図10〜図12に示した第2実施例の半導体装置1aと同様、半導体装置1aのトレンチゲート電極60aのように、トレンチ61bにトレンチゲート電極60bを形成する。そして、マスクMを除去し、イオン注入及び熱処理によってボディ領域30bの表面の一部にソース領域及びボディコンタクト領域を形成する。
Here, a method for manufacturing the semiconductor device 1b will be described with reference to FIGS.
First, an n type semiconductor region is formed by epitaxial growth on the drain region 10 formed of an n + type silicon substrate.
Then, as shown in FIG. 14, a mask M is formed that is separated by a predetermined interval. Then, the n -type semiconductor region exposed from the mask M is etched to form the groove 80. As a result, n -type semiconductor regions are present apart from each other. The n type semiconductor region remaining by this process becomes the n-type column 23b having a super junction structure. Next, the inner peripheral surface of the groove 80 is thermally oxidized to form the insulating film 22b. The oxide film (not shown) formed on the bottom of the groove 80 is removed.
Then, the mask M shown in FIG. 14 is removed, and as shown in FIG. 15, a p-type silicon crystal is buried and epitaxially grown until the n-type column 23b is surrounded in a groove 80 that is separated from the p-type column 21b. The n-type column 23b forms a super junction structure that is alternately repeated through the insulating film 22b. At this time, the p-type impurity of the p-type column 21b diffuses from the epitaxially grown p-type semiconductor region (the semiconductor region grown further upward or laterally from the p-type column 21b) to the upper surface of the n-type column 23b. Therefore, the upper surface of the n-type column 23b is counter-doped and inverted to p-type. By this step, the p-type semiconductor region formed on the n-type column 23b becomes the body region 30b of the semiconductor device 1b. In order to form the body region 30b, a p-type impurity may be ion-implanted at the position in order to positively invert the upper portion of the n-type column 23b to the p-type.
Next, as shown in FIG. 16, a mask M is formed on the surface where the trench gate electrode 60b (also see FIG. 13) is not formed. Then, the body region 30b is etched to form a trench 61b extending from the surface to the n-type column 23b.
In the subsequent steps, like the semiconductor device 1a of the second embodiment shown in FIGS. 10 to 12, the trench gate electrode 60b is formed in the trench 61b like the trench gate electrode 60a of the semiconductor device 1a. Then, the mask M is removed, and a source region and a body contact region are formed on a part of the surface of the body region 30b by ion implantation and heat treatment.

本実施例の半導体装置1bは、ドリフト領域20bにスーパージャンクション構造を有している。これにより、オフ耐圧を向上させることができるとともに、オン抵抗を減少させることができる。また、p型コラム21bとn型コラム23bの間に設けられている絶縁膜22bが不純物の拡散防止膜となって、不純物がボディ領域30に無駄に拡散せず、効率良く半導体領域70を形成することができる。したがって、特性の良い半導体装置を容易に形成することができる。   The semiconductor device 1b of this example has a super junction structure in the drift region 20b. As a result, the off breakdown voltage can be improved and the on resistance can be reduced. Further, the insulating film 22b provided between the p-type column 21b and the n-type column 23b serves as an impurity diffusion preventing film, so that the impurity is not diffused into the body region 30 and the semiconductor region 70 is efficiently formed. can do. Therefore, a semiconductor device with good characteristics can be easily formed.

第1実施例〜第3実施例では、特許請求の範囲でいう第1導電型がn型であり、第2導電型がp型である場合を示している。第1導電型がp型であり、第2導電型がn型である実施例もありえる。
第1実施例〜第3実施例では、半導体装置が縦型MOS電界効果トランジスタである場合について説明したが、本発明は、IGBT等他の半導体装置にも適用することができる。
In the first to third embodiments, the first conductivity type in the claims is n-type, and the second conductivity type is p-type. There may be an embodiment in which the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type.
In the first to third embodiments, the case where the semiconductor device is a vertical MOS field effect transistor has been described. However, the present invention can also be applied to other semiconductor devices such as IGBTs.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
In addition, the technical elements described in the present specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

半導体装置1の断面図を示す。1 is a cross-sectional view of a semiconductor device 1. FIG. 半導体装置1の製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1 will be described. 半導体装置1の製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1 will be described. 半導体装置1の製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1 will be described. 半導体装置1の製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1 will be described. 半導体装置1の製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1 will be described. 半導体装置1aの断面図を示す。A sectional view of semiconductor device 1a is shown. 半導体装置1aの製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1a will be described. 半導体装置1aの製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1a will be described. 半導体装置1aの製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1a will be described. 半導体装置1aの製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1a will be described. 半導体装置1aの製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1a will be described. 半導体装置1bの断面図を示す。A sectional view of semiconductor device 1b is shown. 半導体装置1bの製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1b will be described. 半導体装置1bの製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1b will be described. 半導体装置1bの製造方法を示す。A method for manufacturing the semiconductor device 1b will be described. 従来の半導体装置100の断面図を示す。A cross-sectional view of a conventional semiconductor device 100 is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a,1b 半導体装置
10 ドレイン領域
20,20b ドリフト領域
21b p型コラム
22b 絶縁膜
23b n型コラム
30,30b ボディ領域
40 ソース領域
50 ボディコンタクト領域
60,60a,60b トレンチゲート電極
61,61a,61b トレンチ
62,62a,62b,65 ゲート絶縁膜
66a,67a 絶縁部材
70 n型の半導体領域
80 溝



1, 1a, 1b Semiconductor device 10 Drain region 20, 20b Drift region 21b P-type column 22b Insulating film 23b N-type column 30, 30b Body region 40 Source region 50 Body contact regions 60, 60a, 60b Trench gate electrodes 61, 61a, 61b Trench 62, 62a, 62b, 65 Gate insulating film 66a, 67a Insulating member 70 n + type semiconductor region 80 groove



Claims (4)

第1導電型の不純物を含む第1半導体領域と、
第2導電型の不純物を含むとともに、第1半導体領域の上部に設けられている第2半導体領域と、
第1導電型の不純物を含み、半導体装置の表面に形成されているとともに、第2半導体領域によって第1半導体領域から隔てられている第3半導体領域と、
第3半導体領域の表面から第2半導体領域内に伸びているトレンチと、
トレンチの内壁に形成されているゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜に包まれているトレンチゲート電極を備えており、
半導体装置の表面からトレンチの底部に形成されているゲート絶縁膜の表面までの深さが、半導体装置の表面から第1半導体領域の表面までの深さよりも浅く形成されており、
第1導電型の不純物を高濃度に含むとともに、トレンチの底部に形成されているゲート絶縁膜と第1半導体領域に接する位置において第2半導体領域内に形成されている第4半導体領域を備えていることを特徴とする半導体装置。
A first semiconductor region containing an impurity of a first conductivity type;
A second semiconductor region containing an impurity of the second conductivity type and provided on the first semiconductor region;
A third semiconductor region that includes an impurity of the first conductivity type, is formed on the surface of the semiconductor device, and is separated from the first semiconductor region by the second semiconductor region;
A trench extending from the surface of the third semiconductor region into the second semiconductor region;
A gate insulating film formed on the inner wall of the trench;
It has a trench gate electrode wrapped in a gate insulating film,
The depth from the surface of the semiconductor device to the surface of the gate insulating film formed at the bottom of the trench is shallower than the depth from the surface of the semiconductor device to the surface of the first semiconductor region;
A high-concentration impurity of the first conductivity type is included, and a gate insulating film formed at the bottom of the trench and a fourth semiconductor region formed in the second semiconductor region at a position in contact with the first semiconductor region are provided. A semiconductor device characterized by comprising:
第1半導体領域は、第1導電型の不純物を含む第5半導体領域と、第2導電型の不純物を含む第6半導体領域を備え、
第5半導体領域と第6半導体領域は、相互に対を成した状態で、第2半導体領域の裏面側に分散配置されていることを特徴とする請求項1の半導体装置。
The first semiconductor region includes a fifth semiconductor region containing a first conductivity type impurity and a sixth semiconductor region containing a second conductivity type impurity,
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the fifth semiconductor region and the sixth semiconductor region are distributed on the back side of the second semiconductor region in a state of being paired with each other.
第5半導体領域と第6半導体領域の間には絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項2の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein an insulating film is provided between the fifth semiconductor region and the sixth semiconductor region. 第1導電型の不純物を含む第1半導体領域を形成する工程と、
第2導電型の不純物を含む第2半導体領域を第1半導体領域の上部に形成する工程と、
第1導電型の不純物を含む第3半導体領域を第2半導体領域の表面の一部に形成する工程と、
第3半導体領域の表面から第2半導体領域に伸びるトレンチを形成する工程と、
トレンチの底部に、第1導電型の不純物の拡散源を含むゲート絶縁部材を配置する不純物拡散源配置工程と、
トレンチの内壁面に熱酸化を施してゲート絶縁膜を形成する加熱工程を備え、
前記不純物拡散源配置工程の後に前記加熱工程を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first semiconductor region containing an impurity of a first conductivity type;
Forming a second semiconductor region containing impurities of a second conductivity type on top of the first semiconductor region;
Forming a third semiconductor region containing an impurity of the first conductivity type on a part of the surface of the second semiconductor region;
Forming a trench extending from the surface of the third semiconductor region to the second semiconductor region;
An impurity diffusion source arrangement step of arranging a gate insulating member including a diffusion source of an impurity of the first conductivity type at the bottom of the trench;
A heating step of forming a gate insulating film by subjecting the inner wall surface of the trench to thermal oxidation,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the heating step is performed after the impurity diffusion source arrangement step.
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