JP2008078397A - Method for manufacturing insulated-gate semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing insulated-gate semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2008078397A
JP2008078397A JP2006256049A JP2006256049A JP2008078397A JP 2008078397 A JP2008078397 A JP 2008078397A JP 2006256049 A JP2006256049 A JP 2006256049A JP 2006256049 A JP2006256049 A JP 2006256049A JP 2008078397 A JP2008078397 A JP 2008078397A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
channel layer
type impurity
trench
conductivity type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006256049A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Kushiyama
和成 櫛山
Shin Oikawa
慎 及川
Hiroyasu Ishida
裕康 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
System Solutions Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Semiconductor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd, Sanyo Semiconductor Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2006256049A priority Critical patent/JP2008078397A/en
Publication of JP2008078397A publication Critical patent/JP2008078397A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce on-resistance, wherein a high-concentration n type impurity region (proton layer) suppresses the advance of diffusion of a channel layer making it possible to form the channel layer shallowly. <P>SOLUTION: In this manufacturing method, the high-concentration n type impurity region is prepared under the channel layer. As the n type impurity, proton is employed. The control of injection depth is easy for proton. Since the n type impurity layer obstructs the advance of diffusion of the channel layer, the depth of the channel layer can be controlled correctly by forming the n type impurity layer in the position where the desired depth of the channel layer is obtained. Thereby, since the channel layer and a trench can be formed so as to be required and sufficient depth, low capacitance, low on-resistance can be attained. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は絶縁ゲート型半導体装置の製造方法に係り、特にトレンチ構造の絶縁ゲート型半導体装置において低容量化および低オン抵抗化が実現する絶縁ゲート型半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing an insulated gate semiconductor device that realizes low capacitance and low on-resistance in an insulated gate semiconductor device having a trench structure.

図11は従来の半導体装置の断面図であり、一例としてnチャネル型のトレンチ構造のMOSFETを示す。   FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device, showing an n-channel type MOSFET having a trench structure as an example.

n+型のシリコン半導体基板21の上にn−型のエピタキシャル層22を積層するなどしてドレイン領域を設け、その表面にp型のチャネル層24を設ける。   A drain region is provided by, for example, laminating an n− type epitaxial layer 22 on an n + type silicon semiconductor substrate 21, and a p type channel layer 24 is provided on the surface thereof.

トレンチ27は、チャネル層24を貫通し、ドレイン領域まで到達して設けられ、トレンチ27の内壁をゲート酸化膜31で被膜し、トレンチ27に充填されたポリシリコンよりなるゲート電極33を設ける。   The trench 27 penetrates the channel layer 24 and reaches the drain region. The inner wall of the trench 27 is coated with a gate oxide film 31 and a gate electrode 33 made of polysilicon filled in the trench 27 is provided.

トレンチ27に隣接したチャネル層24表面にはn+型のソース領域35が設けられ、隣り合う2つのセルのソース領域35間のチャネル層24表面にはp+型のボディ領域34が配置される。さらにゲート電極33に印加時にはソース領域35からトレンチ27に沿ってチャネル(図示せず)が形成される。ゲート電極33上は層間絶縁膜36で覆う。層間絶縁膜36間のコンタクトホールCHに露出したソース領域35およびボディ領域34にはバリアメタル層(不図示)がコンタクトし、アルミニウム合金などによるソース電極38が設けられる。   An n + type source region 35 is provided on the surface of the channel layer 24 adjacent to the trench 27, and a p + type body region 34 is disposed on the surface of the channel layer 24 between the source regions 35 of two adjacent cells. Further, when applied to the gate electrode 33, a channel (not shown) is formed from the source region 35 along the trench 27. The gate electrode 33 is covered with an interlayer insulating film 36. A barrier metal layer (not shown) is in contact with the source region 35 and the body region 34 exposed in the contact hole CH between the interlayer insulating films 36, and a source electrode 38 made of aluminum alloy or the like is provided.

図12を参照して、従来の半導体装置の製造方法について説明する。   A conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to FIG.

n+型シリコン半導体基板21にn−型のエピタキシャル層22を積層してドレイン領域を形成する。表面にp型のチャネル層24を形成し、チャネル層24を貫通してドレイン領域22まで達するトレンチ27を形成する(図12(A))。   A drain region is formed by stacking an n− type epitaxial layer 22 on an n + type silicon semiconductor substrate 21. A p-type channel layer 24 is formed on the surface, and a trench 27 that penetrates the channel layer 24 and reaches the drain region 22 is formed (FIG. 12A).

トレンチ27の内壁にゲート酸化膜31を形成し、ポリシリコンによりトレンチ27に埋設したゲート電極33を形成する(図12(B))。   A gate oxide film 31 is formed on the inner wall of the trench 27, and a gate electrode 33 embedded in the trench 27 with polysilicon is formed (FIG. 12B).

トレンチ27周囲のチャネル層24表面にイオン注入によりn+型不純物領域を形成し、隣合うn+型不純物領域間のチャネル層24表面にp+型不純物領域を形成する。全面に絶縁膜を形成してn+型のソース領域35およびp+型のボディ領域34を形成し、絶縁膜にコンタクトホールCHを形成すると共にゲート電極33上を覆う層間絶縁膜36を形成する(図12(C))。   An n + type impurity region is formed on the surface of the channel layer 24 around the trench 27 by ion implantation, and a p + type impurity region is formed on the surface of the channel layer 24 between adjacent n + type impurity regions. An insulating film is formed on the entire surface to form an n + -type source region 35 and a p + -type body region 34, a contact hole CH is formed in the insulating film, and an interlayer insulating film 36 covering the gate electrode 33 is formed (FIG. 12 (C)).

その後全面にソース電極となる金属層を形成し、図11に示す最終構造を得る(例えば特許文献1参照)。
特開2002−343805号公報
Thereafter, a metal layer to be a source electrode is formed on the entire surface, and a final structure shown in FIG. 11 is obtained (for example, see Patent Document 1).
JP 2002-343805 A

図13および図14を参照して、従来のMOSFETについて説明する。図13(A)は従来構造のMOSFETの拡大断面図である。   A conventional MOSFET will be described with reference to FIGS. FIG. 13A is an enlarged cross-sectional view of a MOSFET having a conventional structure.

チャネル層24はイオン注入および拡散により形成された領域であり、深さ方向(基板垂直方向)に沿って不純物プロファイルは均一とならず、特に底部付近では不純物濃度が大幅に低減する。   The channel layer 24 is a region formed by ion implantation and diffusion, and the impurity profile is not uniform along the depth direction (substrate vertical direction), and the impurity concentration is greatly reduced particularly near the bottom.

チャネル層24には、耐圧やリーク電流の抑制等を考慮した所定の不純物濃度と、オン抵抗、容量等を考慮した所定の深さが要求される。しかし、上記の如くチャネル層24の底部付近で不純物濃度が大幅に低減し、実質的な特性にほとんど影響しない領域が発生する(以下この領域をテール部24tと称する)。つまりチャネル層24は、チャネル層24として必要な深さの領域を実効チャネル部24sとすると、テール部24tの形成深さを考慮して実効チャネル部24sより十分深く形成される。   The channel layer 24 is required to have a predetermined impurity concentration in consideration of withstand voltage and suppression of leakage current, and a predetermined depth in consideration of on-resistance, capacitance, and the like. However, as described above, the impurity concentration is greatly reduced near the bottom of the channel layer 24, and a region that does not substantially affect the substantial characteristics is generated (hereinafter, this region is referred to as a tail portion 24t). That is, the channel layer 24 is formed sufficiently deeper than the effective channel portion 24 s in consideration of the formation depth of the tail portion 24 t, where the effective channel portion 24 s is a region having a depth necessary for the channel layer 24.

一方トレンチ27にはゲート電極33が埋め込まれ、トレンチ27に沿ったチャネル層24にチャネルを形成するため、トレンチ27はチャネル層24より深く設ける必要がある。しかし、トレンチ27が必要以上に深いと内壁に設けられるゲート絶縁膜(酸化膜)31により容量が増加し、スイッチング特性が劣化する問題がある。   On the other hand, the gate electrode 33 is buried in the trench 27 and a channel is formed in the channel layer 24 along the trench 27, so that the trench 27 needs to be provided deeper than the channel layer 24. However, if the trench 27 is deeper than necessary, the gate insulating film (oxide film) 31 provided on the inner wall increases the capacity, and there is a problem that the switching characteristics deteriorate.

つまり、容量を低減するにはトレンチ27の深さはなるべく浅い方が望ましい。そこで、チャネル層24(テール部24t)下端からトレンチ27底部までの距離d2は、プロセス上のばらつきを考慮して限界まで縮小されており、例えば0.2μ〜0.3μmである。   That is, in order to reduce the capacitance, it is desirable that the depth of the trench 27 is as shallow as possible. Therefore, the distance d2 from the lower end of the channel layer 24 (tail portion 24t) to the bottom of the trench 27 is reduced to the limit in consideration of process variations, and is, for example, 0.2 μm to 0.3 μm.

ところで製造工程において、トレンチ27は図12(A)の如くチャネル層24形成後に異方性エッチングにより形成される。また、トレンチ27形成後に、熱酸化によりその内壁にゲート酸化膜31が形成される(図12(B))。   In the manufacturing process, the trench 27 is formed by anisotropic etching after the channel layer 24 is formed as shown in FIG. After the trench 27 is formed, a gate oxide film 31 is formed on the inner wall by thermal oxidation (FIG. 12B).

しかし、不純物の拡散領域であるチャネル層24は、この熱酸化の影響を受けて所定の深さ以上に拡散が進む。つまり、チャネル層24(テール部24t)下端とトレンチ27底部の距離d2を上述の如く非常に小さくすると、図14の如くトレンチ27底部よりチャネル層24が深くなってしまう問題があった。   However, the channel layer 24, which is an impurity diffusion region, is diffused to a predetermined depth or more under the influence of this thermal oxidation. That is, if the distance d2 between the lower end of the channel layer 24 (tail portion 24t) and the bottom of the trench 27 is very small as described above, the channel layer 24 becomes deeper than the bottom of the trench 27 as shown in FIG.

一般にゲート酸化膜31は高温の熱処理により形成されるが、特に低容量化を図るために、ゲート酸化膜31の膜厚を厚く(例えば600Å〜1500Å程度)形成する場合は、その熱処理時間が長時間となる。ここでは、ゲート酸化膜31の膜厚を例えば700Å〜1000Å程度として説明するが、その場合熱酸化の温度は1100℃程度で時間は120分(700Å)〜180分(1000Å)程度である。つまり、チャネル層24を形成後にこのような高温で長時間の熱処理を行うと、不純物の拡散領域であるチャネル層24の拡散が所定の深さより進んでしまう。   In general, the gate oxide film 31 is formed by high-temperature heat treatment. However, when the gate oxide film 31 is formed thick (for example, about 600 to 1500 mm) in order to reduce the capacity, the heat treatment time is long. It will be time. Here, the film thickness of the gate oxide film 31 is described as being about 700 to 1000 mm, for example. In that case, the temperature of thermal oxidation is about 1100 ° C. and the time is about 120 minutes (700 mm) to 180 minutes (1000 mm). That is, if the heat treatment is performed at such a high temperature for a long time after the channel layer 24 is formed, the diffusion of the channel layer 24, which is an impurity diffusion region, proceeds from a predetermined depth.

更に、ドレイン−ソース間耐圧を向上させるため、n−型エピタキシャル層22の比抵抗ρを増加させる場合がある。この場合n−型エピタキシャル層22の不純物濃度を低くするため、チャネル層24の不純物が拡散しやすくなってしまう。   Furthermore, the specific resistance ρ of the n − type epitaxial layer 22 may be increased in order to improve the drain-source breakdown voltage. In this case, since the impurity concentration of the n − type epitaxial layer 22 is lowered, the impurities of the channel layer 24 are likely to diffuse.

つまり、低容量化およびドレイン−ソース間耐圧の向上を図ったMOSFETでは、トレンチ27深さはゲート酸化膜31(およびそれ以降の製造工程)の熱酸化による拡散の影響も考慮して、更に深く形成する必要があり、装置の低容量化にも限界があった。   In other words, in the MOSFET in which the capacitance is reduced and the drain-source breakdown voltage is improved, the depth of the trench 27 is further increased in consideration of the influence of diffusion due to thermal oxidation of the gate oxide film 31 (and subsequent manufacturing steps). There is a limit to reducing the capacity of the apparatus.

また、図14の如きチャネル層の形状になると、トレンチ24底部が接するn−型半導体層の面積(すなわち電流経路の面積)a2が狭小になり、抵抗が増加してしまう問題もあった。   Further, when the shape of the channel layer is as shown in FIG. 14, there is a problem that the area (namely, the current path area) a2 of the n − type semiconductor layer in contact with the bottom of the trench 24 becomes narrow and the resistance increases.

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一導電型半導体層を積層する工程と、前記半導体層の表面から所定の深さに高濃度の一導電型不純物層を形成する工程と、前記一導電型不純物層上の前記半導体層表面に逆導電型のチャネル層を形成する工程と、前記一導電型不純物層を貫通するトレンチを形成する工程と、少なくとも前記トレンチ内壁に絶縁膜を形成する工程と、前記トレンチ内にゲート電極を形成する工程と、前記トレンチに隣接する前記半導体層表面に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。   The present invention has been made in view of such problems. First, a step of laminating a one-conductivity-type semiconductor layer on a one-conductivity-type semiconductor substrate, and a high-concentration one-conductivity-type impurity at a predetermined depth from the surface of the semiconductor layer. Forming a layer, forming a reverse conductivity channel layer on the surface of the semiconductor layer on the one conductivity type impurity layer, forming a trench penetrating the one conductivity type impurity layer, at least the above A step of forming an insulating film on the inner wall of the trench, a step of forming a gate electrode in the trench, and a step of forming a source region of one conductivity type on the surface of the semiconductor layer adjacent to the trench. It is a solution.

本発明によれば、第1に、高濃度のn型不純物領域(プロトン層)が、チャネル層の拡散の進行を抑制するため、チャネル層を浅く(必要かつ十分な深さに)形成することができる。これにより、チャネル層の過剰拡散を考慮して必要以上に深く形成していた従来と比較してチャネル長を短縮できるので、オン抵抗の低減が図れる。   According to the present invention, first, a high-concentration n-type impurity region (proton layer) forms a channel layer shallow (to a necessary and sufficient depth) in order to suppress the progress of diffusion of the channel layer. Can do. As a result, the channel length can be shortened as compared with the conventional case where the channel layer is formed deeper than necessary in consideration of excessive diffusion of the channel layer, and the on-resistance can be reduced.

第2に、チャネル層を従来より浅くできることに伴いトレンチ深さを浅く(必要かつ十分な深さに)形成できる。つまり、ゲート電極深さ(ゲート長)を短縮できるので、ゲート電極と半導体によるMOS構造の面積を低減でき、例えばゲート−ソース間容量Cgsを低減できる。つまり、チャネル層などの設計パラメータを変更することなく、MOSFETの低容量化が図れる。更に、ゲート−ソース間容量Cgs+ゲート−ドレイン間容量Cgdで近似的に表わされる入力容量Cissを低減でき、スイッチング特性(速度)を向上させることができる。   Second, as the channel layer can be made shallower than before, the trench depth can be made shallower (necessary and sufficient depth). That is, since the gate electrode depth (gate length) can be shortened, the area of the MOS structure composed of the gate electrode and the semiconductor can be reduced, for example, the gate-source capacitance Cgs can be reduced. That is, the capacitance of the MOSFET can be reduced without changing design parameters such as the channel layer. Furthermore, the input capacitance Ciss approximately represented by the gate-source capacitance Cgs + the gate-drain capacitance Cgd can be reduced, and the switching characteristics (speed) can be improved.

第3に、n−型半導体層の不純物濃度が低く、また長時間の熱処理によりゲート酸化膜を厚く形成する場合であっても、チャネル層が必要以上に拡散することを防止できる。従って、ドレイン−ソース間耐圧の向上および低容量化を実現する半導体装置において、チャネル層の拡散深さの制御が正確に行える。   Third, even when the impurity concentration of the n − type semiconductor layer is low and the gate oxide film is formed thick by long-time heat treatment, the channel layer can be prevented from diffusing more than necessary. Therefore, in the semiconductor device that realizes an improvement in drain-source breakdown voltage and a reduction in capacitance, it is possible to accurately control the diffusion depth of the channel layer.

第4に、チャネル層形成後の熱処理工程を経ても、チャネル層の過剰な拡散が抑制できる。チャネル層が過剰に拡散すると、トレンチよりチャネル層が深くなり、トレンチ底部が接するn−型半導体層の面積a2の狭小化し、抵抗が増大する問題がある。しかし、本実施形態によればこれを回避できる。   Fourth, excessive diffusion of the channel layer can be suppressed even after the heat treatment step after the channel layer is formed. When the channel layer is excessively diffused, the channel layer becomes deeper than the trench, and there is a problem that the area a2 of the n − type semiconductor layer in contact with the bottom of the trench is narrowed and the resistance is increased. However, according to the present embodiment, this can be avoided.

また従来では、チャネル層形成後の熱処理工程によってもチャネル層の拡散が進行するため、チャネル層形成後の複数の熱処理工程の影響を考慮する必要があり、チャネル層の形成条件の制御が複雑であった。しかし、本実施形態によれば、後の熱処理工程の影響を考慮することなく、チャネル層深さはn型不純物層の深さで制御可能である。従って、チャネル層形成条件の制御が容易となる。   Conventionally, since the diffusion of the channel layer also proceeds by the heat treatment process after forming the channel layer, it is necessary to consider the influence of the plurality of heat treatment processes after forming the channel layer, and the control of the formation conditions of the channel layer is complicated. there were. However, according to the present embodiment, the channel layer depth can be controlled by the depth of the n-type impurity layer without considering the influence of the subsequent heat treatment process. Accordingly, it becomes easy to control the channel layer forming conditions.

本発明の実施の形態を、nチャネル型のトレンチ構造のMOSFETを例に図1から図10を参照して説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10 by taking an n-channel type MOSFET having a trench structure as an example.

図1は、MOSFETの構造を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a MOSFET.

MOSFETは、半導体基板1と、半導体層2と、トレンチ7と、チャネル層4と、ゲート電極13と、ソース領域15と、一導電型不純物層3とを有する。   The MOSFET includes a semiconductor substrate 1, a semiconductor layer 2, a trench 7, a channel layer 4, a gate electrode 13, a source region 15, and a one conductivity type impurity layer 3.

n+型シリコン半導体基板1の上にn−型半導体層2を積層するなどした基板10によりドレイン領域Dを設ける。n−型半導体層2は、例えばn+型シリコン半導体基板1上にエピタキシャル成長により形成されたエピタキシャル層である。n−型半導体層2表面にはチャネル層4が設けられる。   A drain region D is provided by a substrate 10 in which an n− type semiconductor layer 2 is stacked on an n + type silicon semiconductor substrate 1. The n − type semiconductor layer 2 is an epitaxial layer formed on the n + type silicon semiconductor substrate 1 by epitaxial growth, for example. A channel layer 4 is provided on the surface of the n − type semiconductor layer 2.

チャネル層4はp型不純物のイオン注入および拡散により設けられた不純物領域であり、所定の耐圧を得るための不純物ドーズ量(例えば2E13cm−2程度)とオン抵抗や容量等を考慮した所定の深さ(例えば2μm程度)を有する。 The channel layer 4 is an impurity region provided by ion implantation and diffusion of p-type impurities, and has a predetermined depth in consideration of an impurity dose (for example, about 2E13 cm −2 ) for obtaining a predetermined breakdown voltage, on-resistance, capacitance, and the like. (For example, about 2 μm).

チャネル層4の下方には、高濃度(n++)のn型不純物層3を設ける。n型不純物層3は、例えばプロトン(H+)の照射(ドーズ量:1E11cm−2〜1E13cm−2程度)により設けられ、不純物濃度は、チャネル層4およびn−型半導体層2と比較して十分高い。n型不純物層3は、少なくともチャネル層4が設けられる領域全面に配置される。 本実施形態のn型不純物層3は、チャネル層4の過剰な拡散を防止する。すなわち、チャネル層4は、n型不純物層3より深く拡散することはない。 A high concentration (n ++) n-type impurity layer 3 is provided below the channel layer 4. The n-type impurity layer 3 is provided by, for example, proton (H +) irradiation (dose amount: about 1E11 cm −2 to 1E13 cm −2 ), and the impurity concentration is sufficiently higher than that of the channel layer 4 and the n − type semiconductor layer 2. high. The n-type impurity layer 3 is disposed at least over the entire region where the channel layer 4 is provided. The n-type impurity layer 3 of this embodiment prevents excessive diffusion of the channel layer 4. That is, the channel layer 4 does not diffuse deeper than the n-type impurity layer 3.

尚、後に詳述するが、n型不純物層3は、当該n型不純物層3形成後の熱処理の影響を受け、次第にn−型半導体層2に拡散する。つまり、図1に示す最終構造において、実際には高濃度のn型不純物層3は残存していない。しかしここでは説明の便宜上、n型不純物層3の形成直後の位置(および不純物濃度)を示し、チャネル層4はn型不純物層3の形成直後の深さで拡散が制御されていることを示す。   As will be described in detail later, the n-type impurity layer 3 is gradually diffused into the n − -type semiconductor layer 2 under the influence of the heat treatment after the n-type impurity layer 3 is formed. That is, in the final structure shown in FIG. 1, the high-concentration n-type impurity layer 3 does not actually remain. However, here, for convenience of explanation, the position (and impurity concentration) immediately after the formation of the n-type impurity layer 3 is shown, and the channel layer 4 shows that the diffusion is controlled by the depth immediately after the formation of the n-type impurity layer 3. .

トレンチ7は、チャネル層4およびn型不純物層3を貫通する深さに設けられる。トレンチ7に隣接したチャネル層4表面には高濃度のn型(n+)のソース領域15が設けられ、隣り合う2つのソース領域15間のチャネル層4表面には高濃度のp型(p+)のボディ領域14が配置される。これによりゲート電極13に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(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間はソース電極18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り形成されたソース電極18が電気的に接続する。   The trench 7 is provided at a depth penetrating the channel layer 4 and the n-type impurity layer 3. A high concentration n-type (n +) source region 15 is provided on the surface of the channel layer 4 adjacent to the trench 7, and a high concentration p-type (p +) is provided on the surface of the channel layer 4 between two adjacent source regions 15. Body region 14 is arranged. Thus, a channel (not shown) is formed from the source region 15 along the trench 7 when applied to the gate electrode 13. The gate electrode 13 is covered with an interlayer insulating film 16, and a space between the interlayer insulating films 16 becomes a contact hole CH with the source electrode 18. A source electrode 18 formed 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 through a barrier metal layer (not shown).

図2は、本実施形態のMOSFETを示す拡大断面図である。既述の如くn型不純物層3は、図2に示す最終構造において、実際には、n−型半導体層2に広く拡散している。しかしここでは説明の便宜上、n型不純物層3の形成直後の位置(および不純物濃度)を破線で示す。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the MOSFET of this embodiment. As described above, the n-type impurity layer 3 is actually widely diffused in the n − -type semiconductor layer 2 in the final structure shown in FIG. However, for convenience of explanation, the position (and impurity concentration) immediately after the formation of the n-type impurity layer 3 is indicated by a broken line.

図2を参照し、n型不純物層3は、プロトン照射により設けられる。破線で示すn型不純物層3の形成直後の厚みd11は0.1μm〜0.2μm程度であり、基板10(チャネル層4)表面からの深さd12は1.8μm程度である。   Referring to FIG. 2, n-type impurity layer 3 is provided by proton irradiation. The thickness d11 immediately after the formation of the n-type impurity layer 3 indicated by the broken line is about 0.1 μm to 0.2 μm, and the depth d12 from the surface of the substrate 10 (channel layer 4) is about 1.8 μm.

そしてn型不純物層3を形成後に、n型エピタキシャル層2表面に不純物を注入し、長時間の熱処理により不純物を拡散してチャネル層4が設けられる。 Then, after the n-type impurity layer 3 is formed, an impurity is implanted into the surface of the n -type epitaxial layer 2 and the channel layer 4 is provided by diffusing the impurity by a long-time heat treatment.

このとき、n型不純物層3はチャネル層4に対しては、逆導電型の非常に高濃度の不純物層であるので、チャネル層4の拡散が進みn型不純物層3に達した場合であっても、n型不純物層3により相殺され、これを超えて拡散することがない。従って、チャネル層4の拡散深さを、n型不純物層3の形成直後の深さd12で留めることができる。   At this time, since the n-type impurity layer 3 is a very high-concentration impurity layer having a reverse conductivity type with respect to the channel layer 4, the diffusion of the channel layer 4 proceeds and reaches the n-type impurity layer 3. However, it is offset by the n-type impurity layer 3 and does not diffuse beyond this. Therefore, the diffusion depth of the channel layer 4 can be kept at the depth d12 immediately after the formation of the n-type impurity layer 3.

従って、n型不純物層3の深さd12を、チャネル層4に必要かつ十分な深さとすることで、チャネル層4深さを正確に制御できる。   Therefore, the channel layer 4 depth can be accurately controlled by setting the depth d12 of the n-type impurity layer 3 to a depth necessary and sufficient for the channel layer 4.

また、テール部の発生も抑制できるので、従来と同じチャネル形成条件であればその深さを浅くできる。従って、オン抵抗を低減できる。   In addition, since the generation of the tail portion can be suppressed, the depth can be reduced under the same channel formation conditions as in the prior art. Accordingly, the on-resistance can be reduced.

また、テール部の深さを考慮する必要がないので、トレンチ7も必要且つ十分な深さに形成できる。従来では、動作に実質影響しないテール部24tまで貫通するトレンチ27を形成する必要があり、トレンチ27は実際に必要な深さ以上に形成されていた。すなわち、チャネル長Xc’も必要以上に長くなっていた(図13参照)。   Further, since it is not necessary to consider the depth of the tail portion, the trench 7 can be formed to a necessary and sufficient depth. Conventionally, it is necessary to form the trench 27 that penetrates to the tail portion 24t that does not substantially affect the operation, and the trench 27 is formed to have a depth greater than that actually required. That is, the channel length Xc ′ is longer than necessary (see FIG. 13).

しかし、本実施形態によれば、従来のテール部深さを考慮する必要がない(あるいは非常にテール部深さを浅くできる)ので、トレンチ7を浅く形成することができ、チャネル長Xcも短くできる。   However, according to the present embodiment, it is not necessary to consider the conventional tail portion depth (or the tail portion depth can be very shallow), so that the trench 7 can be formed shallow and the channel length Xc is also short. it can.

これによりゲート電極13と半導体によるMOS構造の面積を低減できる。従って例えばゲート−ソース間容量Cgsが低減し、ゲート−ソース間容量Cgs+ゲート−ドレイン容量Cgdで近似される入力容量Cissが低減するため、スイッチング特性が向上する。   Thereby, the area of the MOS structure made of the gate electrode 13 and the semiconductor can be reduced. Therefore, for example, the gate-source capacitance Cgs is reduced, and the input capacitance Ciss approximated by the gate-source capacitance Cgs + the gate-drain capacitance Cgd is reduced, so that the switching characteristics are improved.

更に、従来ではチャネル層24の拡散が進行し、基板の深さ(垂直)方向のみならず水平方向にも拡散が進行する(横拡散)ため、トレンチ底部が接するn−型半導体層(すなわち電流経路)の面積a2が狭小化する問題があった(図14参照)。しかし、本実施形態では、チャネル層4の拡散を抑制できるので、図2の如く、トレンチ7底部が接するn−型半導体層の面積a1の狭小化を防止できる。従って、電流経路の低減による抵抗の増加を抑制できる。   Further, conventionally, the diffusion of the channel layer 24 proceeds, and the diffusion proceeds not only in the depth (vertical) direction of the substrate but also in the horizontal direction (lateral diffusion). Therefore, the n − type semiconductor layer (that is, the current) in contact with the bottom of the trench. There is a problem that the area a2 of the route) is narrowed (see FIG. 14). However, in this embodiment, since the diffusion of the channel layer 4 can be suppressed, it is possible to prevent the area a1 of the n − type semiconductor layer in contact with the bottom of the trench 7 from being narrowed as shown in FIG. Therefore, an increase in resistance due to a reduction in the current path can be suppressed.

尚、上記のチャネル層4の不純物濃度および深さ、n型不純物層3の形成条件は一例であり、これらはMOSFETに要求される特性に応じて適宜選択する。   The impurity concentration and depth of the channel layer 4 and the conditions for forming the n-type impurity layer 3 are examples, and these are appropriately selected according to the characteristics required for the MOSFET.

図3から図10を参照し、nチャネル型MOSFETの製造方法の一例を示す。   An example of a method for manufacturing an n-channel MOSFET will be described with reference to FIGS.

第1工程(図3参照):一導電型半導体基板上に一導電型半導体層を積層する工程。   1st process (refer FIG. 3): The process of laminating | stacking a 1 conductivity type semiconductor layer on a 1 conductivity type semiconductor substrate.

まず、n+型シリコン半導体基板1にn−型半導体層2を積層するなどした基板10を準備し、ドレイン領域Dを形成する。n−型半導体層2は、例えばn+型シリコン半導体基板1上にエピタキシャル成長により形成されたエピタキシャル層であり、不純物濃度は、例えば2E14cm−3程度の低濃度層である。 First, a substrate 10 in which an n− type semiconductor layer 2 is stacked on an n + type silicon semiconductor substrate 1 is prepared, and a drain region D is formed. The n − type semiconductor layer 2 is an epitaxial layer formed by, for example, epitaxial growth on the n + type silicon semiconductor substrate 1, and the impurity concentration is a low concentration layer of about 2E14 cm −3 , for example.

第2工程(図4参照): 半導体層の表面から所定の深さに高濃度の一導電型不純物層を形成する工程。   Second step (see FIG. 4): a step of forming a high-concentration one-conductivity type impurity layer at a predetermined depth from the surface of the semiconductor layer.

少なくともチャネル層の形成領域に、n型不純物(プロトン:H+)を照射する。ドーズ量は、1E11cm−2〜1E13cm−2程度である。これにより、基板10の表面から所定の深さd12にn型不純物層3を形成する。また深さd12は、後の工程で形成されるチャネル層に必要且つ十分な深さ(約1.8μm)である。n型不純物層3の厚みd11は0.1μm〜0.2μm程度である。プロトンは注入深さの制御が容易である。 At least the channel layer formation region is irradiated with an n-type impurity (proton: H +). The dose is about 1E11 cm −2 to 1E13 cm −2 . Thereby, the n-type impurity layer 3 is formed from the surface of the substrate 10 to a predetermined depth d12. The depth d12 is a necessary and sufficient depth (about 1.8 μm) for a channel layer formed in a later step. The thickness d11 of the n-type impurity layer 3 is about 0.1 μm to 0.2 μm. Proton is easy to control the injection depth.

第3工程(図5参照):一導電型不純物層上の半導体層表面に逆導電型のチャネル層を形成する工程。   Third step (see FIG. 5): a step of forming a reverse conductivity type channel layer on the surface of the semiconductor layer on the one conductivity type impurity layer.

表面に酸化膜(不図示)を形成した後、チャネル層の形成領域の酸化膜をエッチングして基板10表面を露出する。この酸化膜をマスクとして全面に例えばドーズ量1.0E12〜1.0E13ions・cm-2、加速エネルギー50KeV程度でボロン等を注入した後、熱処理により拡散してp型のチャネル層4を形成する。 After forming an oxide film (not shown) on the surface, the oxide film in the channel layer formation region is etched to expose the surface of the substrate 10. Using this oxide film as a mask, boron or the like is implanted over the entire surface with a dose of 1.0E12 to 1.0E13 ions · cm −2 and an acceleration energy of about 50 KeV, and then diffused by heat treatment to form the p-type channel layer 4.

チャネル層4はイオン注入および拡散で形成する領域であるため、その下方には不純物濃度が低く動作に実質的に影響しないテール部が形成される。しかし、本実施形態では、チャネル層4の最下端の不純物濃度の薄い領域は、チャネル層4と比較して非常に高濃度のn型不純物層3によって相殺されるため、テール部は発生しないか、あるいは形成されたとしても非常に薄くなる。   Since the channel layer 4 is a region formed by ion implantation and diffusion, a tail portion having a low impurity concentration and substantially not affecting the operation is formed below the channel layer 4. However, in the present embodiment, the region with the lowest impurity concentration at the bottom end of the channel layer 4 is offset by the n-type impurity layer 3 having a very high concentration compared to the channel layer 4, so that a tail portion is not generated. Or even if formed, it becomes very thin.

また、チャネル層4は、拡散の進行がn型不純物層3により抑制され、これより深く拡散することはない。従って、n型不純物層3を適切な深さに設けることにより、チャネル層4深さを正確に制御できる。   Further, in the channel layer 4, the progress of diffusion is suppressed by the n-type impurity layer 3 and does not diffuse deeper than this. Therefore, the depth of the channel layer 4 can be accurately controlled by providing the n-type impurity layer 3 at an appropriate depth.

尚、n型不純物層3は、本工程の熱処理(不図示の酸化膜形成および不純物拡散)の影響も受け、破線の如く若干拡散する。しかし、n型不純物層3により本工程以降の熱処理工程においてチャネル層4の不要な拡散の進行を防止できる。   The n-type impurity layer 3 is also slightly diffused as shown by the broken line due to the influence of the heat treatment (oxide film formation and impurity diffusion not shown) in this step. However, the n-type impurity layer 3 can prevent unnecessary diffusion of the channel layer 4 in the heat treatment process after this process.

つまり、p型のチャネル層4とn型不純物層3の境界部ではp型とn型の不純物の拡散が相殺される。一方、n型不純物の下方への拡散により若干下方へn型不純物層3は広がる。   That is, the diffusion of the p-type and n-type impurities cancels out at the boundary between the p-type channel layer 4 and the n-type impurity layer 3. On the other hand, the n-type impurity layer 3 expands slightly downward due to the downward diffusion of the n-type impurity.

第4工程(図6参照): 一導電型不純物層を貫通するトレンチを形成する工程。   Fourth step (see FIG. 6): A step of forming a trench penetrating one conductivity type impurity layer.

全面にCVD法によりNSG(Non−doped Silicate Glass)のCVD酸化膜(不図示)を生成し、レジスト膜によるマスクをトレンチ開口部となる部分を除いてかける。CVD酸化膜をドライエッチングして部分的に除去し、n−型半導体層2が露出したトレンチ開口部を形成する。   A CVD oxide film (not shown) of NSG (Non-Doped Silicate Glass) is formed on the entire surface, and a mask made of a resist film is applied except for a portion serving as a trench opening. The CVD oxide film is partially removed by dry etching to form a trench opening in which the n − type semiconductor layer 2 is exposed.

更に、レジスト膜除去後CVD酸化膜をマスクとしてトレンチ開口部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、トレンチ7を形成する。トレンチ7深さはチャネル層4およびn型不純物層3を貫通する深さに形成する。   Further, after removing the resist film, the trench 7 is formed by dry etching the silicon semiconductor substrate in the trench opening with a CF-based gas and an HBr-based gas using the CVD oxide film as a mask. The trench 7 is formed to have a depth penetrating the channel layer 4 and the n-type impurity layer 3.

第5工程(図7参照): 少なくともトレンチ内壁に絶縁膜を形成する工程。   Fifth step (see FIG. 7): A step of forming an insulating film on at least the inner wall of the trench.

ダミー酸化をしてトレンチ7内壁とチャネル層4表面にダミー酸化膜(不図示)を形成し、ドライエッチングの際のエッチングダメージを除去する。このダミー酸化で形成されたダミー酸化膜をフッ酸などの酸化膜エッチャントにより除去する。   Dummy oxidation is performed to form a dummy oxide film (not shown) on the inner wall of the trench 7 and the surface of the channel layer 4 to remove etching damage during dry etching. The dummy oxide film formed by this dummy oxidation is removed by an oxide film etchant such as hydrofluoric acid.

これにより安定したゲート酸化膜を形成することができる。また高温で熱酸化することによりトレンチ7開口部に丸みをつけ、トレンチ7開口部での電界集中を避ける効果もある。その後、ゲート酸化膜11を形成する。本実施形態では、ゲート酸化膜11の膜厚を厚く(600Å〜1500Å)形成し、ゲート容量を低減する。ここでは、一例としてゲート酸化膜11の膜厚を700Å〜1000Åとして説明する。すなわち、全面を1100℃程度で120分(700Åの場合)〜180分(1000Åの場合)の熱酸化を行い、ゲート酸化膜11を形成する。   Thereby, a stable gate oxide film can be formed. In addition, the thermal oxidation at a high temperature has an effect of rounding the opening of the trench 7 to avoid electric field concentration at the opening of the trench 7. Thereafter, a gate oxide film 11 is formed. In this embodiment, the gate oxide film 11 is formed thick (600 to 1500 mm) to reduce the gate capacitance. Here, as an example, the film thickness of the gate oxide film 11 is described as 700 to 1000 mm. That is, the entire surface is thermally oxidized at about 1100 ° C. for 120 minutes (in the case of 700 ° C.) to 180 minutes (in the case of 1000 ° C.) to form the gate oxide film 11.

従来では、この程度の熱酸化の工程により、チャネル層の拡散が必要以上に進行してしまう問題があった。しかし、本実施形態では、ゲート酸化膜形成のための高温の熱処理を長時間行っても、n型不純物層3によってチャネル層4の必要以上の拡散の進行を抑制できる。   Conventionally, there has been a problem that the diffusion of the channel layer proceeds more than necessary by this degree of thermal oxidation process. However, in this embodiment, even if high-temperature heat treatment for forming the gate oxide film is performed for a long time, the n-type impurity layer 3 can suppress the diffusion of the channel layer 4 more than necessary.

この熱処理によりn型不純物層3は、破線の如くn−型半導体層2に深く拡散するため、図4に示した形成直後の高濃度のn型不純物層3は殆ど残存しない。しかし、チャネル層4は本工程を含めこれ以降の各熱処理工程を経ても、拡散は進行せず、n型不純物層3の形成直後の深さd12までを最大深さとすることができる。   As a result of this heat treatment, the n-type impurity layer 3 is diffused deeply into the n − -type semiconductor layer 2 as indicated by the broken line, and therefore, the high-concentration n-type impurity layer 3 immediately after the formation shown in FIG. 4 hardly remains. However, even if the channel layer 4 undergoes the subsequent heat treatment steps including this step, diffusion does not proceed, and the maximum depth up to the depth d12 immediately after the formation of the n-type impurity layer 3 can be achieved.

つまり、p型のチャネル層4とn型不純物層3の境界部ではp型とn型の不純物の拡散が相殺される。一方、n型不純物の下方への拡散により下方へn型不純物層3は広がる。また、n型不純物(プロトン:H+)の機能はこの工程の熱処理工程により失われる。   That is, the diffusion of the p-type and n-type impurities cancels out at the boundary between the p-type channel layer 4 and the n-type impurity layer 3. On the other hand, the n-type impurity layer 3 spreads downward due to the downward diffusion of the n-type impurity. Further, the function of the n-type impurity (proton: H +) is lost by the heat treatment step of this step.

第6工程(図8参照): トレンチ内にゲート電極を形成する工程。   Sixth step (see FIG. 8): a step of forming a gate electrode in the trench.

全面にノンドープのポリシリコン層を堆積し、例えばリン(P)を高濃度に注入・拡散して高導電率化を図る。全面に堆積したポリシリコン層をマスクなしでドライエッチして、トレンチ7に埋設したゲート電極13を形成する。尚、不純物がドープされたポリシリコンを全面に堆積後、エッチバックしてトレンチ7にゲート電極13を埋設してもよい。   A non-doped polysilicon layer is deposited on the entire surface, and, for example, phosphorus (P) is implanted and diffused at a high concentration to increase the conductivity. The polysilicon layer deposited on the entire surface is dry etched without a mask to form the gate electrode 13 embedded in the trench 7. The gate electrode 13 may be embedded in the trench 7 by depositing polysilicon doped with impurities over the entire surface and then etching back.

第7工程(図9参照): トレンチに隣接する半導体層表面に一導電型のソース領域を形成する工程。   Seventh step (see FIG. 9): A step of forming a source region of one conductivity type on the surface of the semiconductor layer adjacent to the trench.

レジスト膜によるマスクによりボディ領域の形成領域に選択的にボロン(B)等のp型不純物を注入エネルギー50KeV、ドーズ量1015ions・cm−2台程度でイオン注入し、p+型不純物領域14’を形成した後、レジスト膜を除去する(図9(A))。 A p-type impurity such as boron (B) is selectively ion-implanted into the formation region of the body region with a resist film mask at an implantation energy of 50 KeV and a dose of about 10 15 ions · cm −2 to form a p + -type impurity region 14 ′. Then, the resist film is removed (FIG. 9A).

更に、新たなレジスト膜でソース領域の形成領域およびゲート電極13を露出する様にマスクして、ヒ素(As)等のn型不純物を注入エネルギー50KeV、ドーズ量5E15ions・cm−2程度でイオン注入し、n+型不純物領域15’を形成する(図9(B))。 Further, the source region formation region and the gate electrode 13 are masked with a new resist film, and an n-type impurity such as arsenic (As) is ion-implanted with an implantation energy of 50 KeV and a dose of about 5E15 ions · cm −2. Then, an n + -type impurity region 15 ′ is formed (FIG. 9B).

その後、図9(C)のごとく全面に、層間絶縁膜となるBPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)などの絶縁膜16’をCVD法により堆積する。この成膜時の熱処理(1000℃未満、30分程度)により、p+型不純物領域14’およびn+型不純物領域15’を拡散してトレンチ7に隣接するチャネル層4表面にソース領域15を形成する。同時に、ソース領域15間に位置するボディ領域14を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 9C, an insulating film 16 'such as BPSG (Boron Phosphorus Silicate Glass) serving as an interlayer insulating film is deposited on the entire surface by the CVD method. By this heat treatment during film formation (less than 1000 ° C., about 30 minutes), the p + -type impurity region 14 ′ and the n + -type impurity region 15 ′ are diffused to form the source region 15 on the surface of the channel layer 4 adjacent to the trench 7. . At the same time, the body region 14 located between the source regions 15 is formed.

なお、本実施形態ではp+型不純物領域14’形成後、n+型不純物領域15’を形成しているが、n+型不純物領域15’を形成後、p+型不純物領域14’を形成してもよい。   In this embodiment, the n + -type impurity region 15 ′ is formed after the formation of the p + -type impurity region 14 ′. However, the p + -type impurity region 14 ′ may be formed after the n + -type impurity region 15 ′ is formed. .

第8工程(図10参照):金属配線層を形成する工程。   Eighth step (see FIG. 10): A step of forming a metal wiring layer.

レジスト膜をマスクにして絶縁膜16’をエッチングし、少なくともゲート電極13上に層間絶縁膜16を残すと共に、ソース領域15およびボディ領域14が露出したコンタクトホールCHを形成する。   Using the resist film as a mask, the insulating film 16 ′ is etched to leave the interlayer insulating film 16 on at least the gate electrode 13 and form a contact hole CH in which the source region 15 and the body region 14 are exposed.

その後シリコンノジュールを抑制し、また、スパイク(金属とシリコン基板との相互拡散)を防止するために、チタン系の材料によるバリアメタル層(不図示)を形成する。   Thereafter, in order to suppress silicon nodules and prevent spikes (interdiffusion between metal and silicon substrate), a barrier metal layer (not shown) made of a titanium-based material is formed.

そして全面に例えばアルミニウム合金を5000Å程度の膜厚にスパッタし金属配線層を形成する。その後、金属とシリコン表面を安定させるために、合金化熱処理を行う。この熱処理は、水素含有ガス中で、300〜500℃(例えば400℃程度)の温度で30分程度行い、金属膜内の結晶ひずみを除去し、界面を安定化させる。金属配線層はソース電極18およびゲートパッド電極(不図示)など所定の形状にパターニングされる。ソース電極18は、コンタクトホールCHを介してソース領域15およびボディ領域14と電気的に接続する。これにより、図1に示す最終構造を得る。   Then, for example, an aluminum alloy is sputtered to a thickness of about 5000 mm on the entire surface to form a metal wiring layer. Thereafter, an alloying heat treatment is performed to stabilize the metal and silicon surfaces. This heat treatment is performed in a hydrogen-containing gas at a temperature of 300 to 500 ° C. (for example, about 400 ° C.) for about 30 minutes to remove crystal distortion in the metal film and stabilize the interface. The metal wiring layer is patterned into a predetermined shape such as a source electrode 18 and a gate pad electrode (not shown). Source electrode 18 is electrically connected to source region 15 and body region 14 through contact hole CH. Thereby, the final structure shown in FIG. 1 is obtained.

さらに図示はしないが、パッシベーション膜となるSiN等を設ける。その後更に、ダメージ除去のために300〜500℃(例えば400℃)で30分程度の熱処理を行う。   Further, although not shown, SiN or the like serving as a passivation film is provided. Thereafter, heat treatment is performed at 300 to 500 ° C. (for example, 400 ° C.) for about 30 minutes to remove damage.

以上、本発明の実施の形態ではnチャネル型のMOSFETを例に説明したが、これに限らず、上記のMOSFETの一導電型半導体基板1の下層に逆導電型半導体層を設けた絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)をはじめ絶縁ゲート型の半導体素子であれば同様に実施でき同様の効果が得られる。
As described above, in the embodiment of the present invention, an n-channel MOSFET has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and an insulated gate type in which a reverse conductivity type semiconductor layer is provided below the one conductivity type semiconductor substrate 1 of the MOSFET. Insulated gate bipolar transistors (IGBTs) and other insulated gate semiconductor elements can be implemented in the same manner and provide similar effects.

本発明の実施形態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 embodiment of this invention. 本発明の実施形態の半導体装置を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the semiconductor device of embodiment of this invention. 本発明の実施形態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 embodiment of this invention. 本発明の実施形態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 embodiment of this invention. 本発明の実施形態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 embodiment of this invention. 本発明の実施形態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 embodiment of this invention. 本発明の実施形態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 embodiment of this invention. 本発明の実施形態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 embodiment of this invention. 本発明の実施形態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 embodiment of this invention. 本発明の実施形態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 embodiment 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. 従来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 conventional insulated gate semiconductor device. 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. 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
3 n型不純物層
4 チャネル層
7 トレンチ
10 基板
11 ゲート酸化膜
13 ゲート電極
14 ボディ領域
15 ソース領域
16 層間絶縁膜
18 ソース電極
21 n+半導体基板
22 n−型エピタキシャル層(ドレイン領域)
24 チャネル層
24s 実効チャネル領域
24t テール部
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
36 層間絶縁膜
38 ソース電極
1 n + type semiconductor substrate
2 n-type semiconductor layer
3 n-type impurity layer
4 channel layer
7 Trench
10 Substrate
11 Gate oxide film
13 Gate electrode
14 Body region
15 Source region
16 Interlayer insulation film
18 Source electrode
21 n + semiconductor substrate
22 n-type epitaxial layer (drain region)
24 channel layer
24s effective channel area
24t tail
27 Trench
31 Gate oxide film
33 Gate electrode
34 Body area
35 Source area
36 Interlayer insulation film
38 Source electrode

Claims (8)

一導電型半導体基板上に一導電型半導体層を積層する工程と、
前記半導体層の表面から所定の深さに高濃度の一導電型不純物層を形成する工程と、
前記一導電型不純物層上の前記半導体層表面に逆導電型のチャネル層を形成する工程と、
前記一導電型不純物層を貫通するトレンチを形成する工程と、
少なくとも前記トレンチ内壁に絶縁膜を形成する工程と、
前記トレンチ内にゲート電極を形成する工程と、
前記トレンチに隣接する前記半導体層表面に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。
Laminating one conductivity type semiconductor layer on one conductivity type semiconductor substrate;
Forming a high-concentration one-conductivity type impurity layer at a predetermined depth from the surface of the semiconductor layer;
Forming a reverse conductivity type channel layer on the surface of the semiconductor layer on the one conductivity type impurity layer;
Forming a trench penetrating the one conductivity type impurity layer;
Forming an insulating film on at least the inner wall of the trench;
Forming a gate electrode in the trench;
Forming a source region of one conductivity type on the surface of the semiconductor layer adjacent to the trench;
A method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, comprising:
前記一導電型不純物層は、前記チャネル層の下方全面に形成さ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の製造方法。   2. The method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the one conductivity type impurity layer is formed on the entire lower surface of the channel layer. 前記絶縁膜は、600Å以上1500Å以下の膜厚であ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の製造方法。   2. The method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film has a thickness of 600 to 1500 mm. 前記チャネル層は、イオン注入および拡散により形成さ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の製造方法。   The method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the channel layer is formed by ion implantation and diffusion. 前記一導電型不純物層は、プロトンの照射により形成さ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の製造方法。   2. The method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the one conductivity type impurity layer is formed by proton irradiation. 前記一導電型不純物層の不純物濃度は、前記チャネル層および前記半導体層より高濃度であ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の製造方法。   2. The method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration of the one conductivity type impurity layer is higher than that of the channel layer and the semiconductor layer. 前記チャネル層は、前記一導電型不純物層の形成直後の深さで拡散が制御さ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の製造方法。   2. The method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein diffusion of the channel layer is controlled at a depth immediately after the formation of the one-conductivity type impurity layer. 前記一導電型不純物層は、当該不純物が後の熱処理により前記半導体層に拡散さ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の製造方法。   2. The method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the one conductivity type impurity layer is diffused into the semiconductor layer by a subsequent heat treatment.
JP2006256049A 2006-09-21 2006-09-21 Method for manufacturing insulated-gate semiconductor device Pending JP2008078397A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006256049A JP2008078397A (en) 2006-09-21 2006-09-21 Method for manufacturing insulated-gate semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006256049A JP2008078397A (en) 2006-09-21 2006-09-21 Method for manufacturing insulated-gate semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008078397A true JP2008078397A (en) 2008-04-03

Family

ID=39350153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006256049A Pending JP2008078397A (en) 2006-09-21 2006-09-21 Method for manufacturing insulated-gate semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008078397A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017107939A (en) * 2015-12-08 2017-06-15 株式会社豊田自動織機 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
US10490646B2 (en) 2014-09-30 2019-11-26 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
US10797045B2 (en) 2016-12-08 2020-10-06 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US10833182B2 (en) 2016-11-17 2020-11-10 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US10840361B2 (en) 2016-08-12 2020-11-17 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US10840363B2 (en) 2016-12-08 2020-11-17 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US10847617B2 (en) 2017-12-14 2020-11-24 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US10847640B2 (en) 2016-08-12 2020-11-24 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US11201208B2 (en) 2017-02-13 2021-12-14 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10490646B2 (en) 2014-09-30 2019-11-26 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
JP2017107939A (en) * 2015-12-08 2017-06-15 株式会社豊田自動織機 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
US10840361B2 (en) 2016-08-12 2020-11-17 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US11923444B2 (en) 2016-08-12 2024-03-05 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US10847640B2 (en) 2016-08-12 2020-11-24 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US11094810B2 (en) 2016-08-12 2021-08-17 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US11552185B2 (en) 2016-08-12 2023-01-10 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US11527639B2 (en) 2016-11-17 2022-12-13 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US10833182B2 (en) 2016-11-17 2020-11-10 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US10797045B2 (en) 2016-12-08 2020-10-06 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US10840363B2 (en) 2016-12-08 2020-11-17 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US11201208B2 (en) 2017-02-13 2021-12-14 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US11342416B2 (en) 2017-12-14 2022-05-24 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US11810952B2 (en) 2017-12-14 2023-11-07 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US10847617B2 (en) 2017-12-14 2020-11-24 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9099552B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP5767430B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP5025935B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect transistor
JP2008078397A (en) Method for manufacturing insulated-gate semiconductor device
JP3915180B2 (en) Trench type MOS semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2010021176A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP4109565B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP2006080177A (en) Semiconductor apparatus and its manufacturing method
JP4440188B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2005510088A (en) Trench metal oxide semiconductor field effect transistor device with polycrystalline silicon source contact structure
JP2007087985A (en) Insulated-gate semiconductor device and method of manufacturing same
JP4308096B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
TW201340327A (en) Top drain LDMOS, semiconductor power device and method of manufacturing the same
JP2006228906A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP6700648B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP2005229066A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2007294759A (en) Semiconductor device, and its manufacturing method
JP4469524B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2010062477A (en) Trench type semiconductor device and its manufacturing method
JP2009246225A (en) Semiconductor device
JP2007173379A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2006295134A (en) Semiconductor device and method for manufacture
JP2005101334A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2010056432A (en) Insulated-gate semiconductor device and method of manufacturing the same
JP5457902B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof