JP2008543046A - Trench-type metal oxide semiconductor field effect transistor - Google Patents
Trench-type metal oxide semiconductor field effect transistor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008543046A JP2008543046A JP2008513438A JP2008513438A JP2008543046A JP 2008543046 A JP2008543046 A JP 2008543046A JP 2008513438 A JP2008513438 A JP 2008513438A JP 2008513438 A JP2008513438 A JP 2008513438A JP 2008543046 A JP2008543046 A JP 2008543046A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- source
- regions
- semiconductor layer
- gate
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 183
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title abstract description 11
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 title abstract description 11
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 title abstract description 11
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 claims abstract description 102
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 124
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 72
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 64
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 58
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 54
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 54
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 48
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 40
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 35
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 31
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 25
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 23
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 18
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 17
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 17
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 15
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 12
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 12
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 9
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 6
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical group [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ti] Chemical compound [Si].[Ti] UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021341 titanium silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/402—Field plates
- H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
- H01L29/41766—Source or drain electrodes for field effect devices with at least part of the source or drain electrode having contact below the semiconductor surface, e.g. the source or drain electrode formed at least partially in a groove or with inclusions of conductor inside the semiconductor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/66734—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with a step of recessing the gate electrode, e.g. to form a trench gate electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/781—Inverted VDMOS transistors, i.e. Source-Down VDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
Abstract
ストライプセル型又はクローズドセル型のトレンチ型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)を提供する。ストライプセル型又はクローズドセル型のTMOSFETは、ソース領域、ソース領域の上方に配置されたボディ領域、ボディ領域の上方に配置されたドリフト領域、ドリフト領域の上方に配置されたドレイン領域を有する。ゲート領域はソース領域の上方に、ボディ領域に隣接して配置されている。ゲート絶縁体領域がゲート領域を、ソース領域、ボディ領域、ドリフト領域及びドレイン領域から電気的に絶縁している。ボディ領域はソース領域に電気的に結合されている。 A trench cell type or closed cell type trench type metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) is provided. A stripe cell type or closed cell type TMOSFET has a source region, a body region disposed above the source region, a drift region disposed above the body region, and a drain region disposed above the drift region. The gate region is disposed above the source region and adjacent to the body region. A gate insulator region electrically insulates the gate region from the source region, body region, drift region and drain region. The body region is electrically coupled to the source region.
Description
本発明の実施形態は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)に関し、より具体的には、トレンチゲート構造を有する縦型MOSFETデバイスに関する。ドレイン側ゲートのトレンチ型MOSFET(TMOSFET)が説明される。 Embodiments of the present invention relate to metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs), and more specifically to vertical MOSFET devices having a trench gate structure. A drain side gate trench MOSFET (TMOSFET) is described.
図1を参照するに、従来技術に従ったストライプ型トレンチを有するTMOSFET100の斜視断面図が示されている。このストライプ型TMOSFET100は、複数のソースコンタクト110、複数のソース領域115、複数のゲート領域120、複数のゲート絶縁体領域125、複数のボディ領域130、ドレイン領域135、140、及びドレインコンタクト145を有している。ドレイン領域135、140は、必要に応じて、第1ドレイン部分140及び第2ドレイン部分135を含んでいる。
Referring to FIG. 1, a perspective cross-sectional view of a
ボディ領域130はドレイン領域135、140の上方に配置されている。ソース領域115、ゲート領域120及びゲート絶縁体領域125は、ボディ領域130内に配置されている。ゲート領域120及びゲート絶縁体領域125は平行な細長い構造として形成されている。ゲート絶縁体領域125はゲート領域120を囲んでいる。故に、ゲート領域120はゲート絶縁体領域125によって周囲の領域から電気的に絶縁されている。ゲート領域群120はデバイス100の共通ゲートを形成するように結合されている。ソース領域群115は、デバイス100の共通ソースを形成するように、ソースコンタクト110によって結合されている。ソースコンタクト110は複数の個別のソースコンタクト110として図示されているが、認識されるように、ソースコンタクト110は全てのソース領域115を結合させる単一の導電層として設けられ得る。ソースコンタクト110はまた、ソース領域115をボディ領域130に結合させている。
ソース領域115及びドレイン領域140は、例えばリン又はヒ素でドープされたシリコン等の、高濃度にn型ドープされた(N+型)半導体である。ボディ領域130は、例えばボロンでドープされたシリコン等の、p型ドープされた(P型)半導体である。ゲート領域120は、例えばリンでドープされたポリシリコン等の、高濃度にn型ドープされた(N+型)半導体である。ゲート絶縁体領域125は例えば二酸化シリコン等の絶縁体である。
ソース領域115に対するゲート領域120の電位がデバイス100の閾値電圧より高くされると、導電性のチャネルがボディ領域130内でゲート絶縁体領域125の外周に沿って発生させられる。そして、ストライプ型TMOSFET100はドレイン領域140とソース領域115との間で電流を導通することになる。従って、デバイス100はオン状態になる。
When the potential of the
ゲート領域120の電位が閾値電圧より低くされると、チャネルはもはや発生させられない。その結果、ドレイン領域140とソース領域115との間に印加された電圧は、それらの間に電流を流さなくなる。従って、デバイス100はオフ状態になり、ボディ領域130とドレイン領域140とによって形成される接合がソース−ドレイン間への印加電圧を支える。
When the potential of the
ドレイン領域135、140が第1ドレイン部分140上に配置された第2ドレイン部分135を有する場合、ドレイン領域の第2部分135は、例えばリン又はヒ素でドープされたシリコン等の、低濃度にn型ドープされた(N−型)半導体であり、ドレイン領域の第1部分140は、例えばリン又はヒ素でドープされたシリコン等の、高濃度にn型ドープされた(N+型)半導体である。低濃度にn型ドープされた(N−型の)ドレイン領域の第2部分135は、ボディ領域130とドレイン領域の第2部分135との双方の内部に拡がる空乏領域をもたらし、それによりパンチスルー効果が抑制される。従って、低濃度にn型ドープされた(N−型の)ドレイン領域の第2部分135は、ストライプ型TMOSFET100の耐圧を高める働きをする。
When the
ストライプ型TMOSFET100のチャネル幅は、複数のソース領域115の長さの関数である。故に、ストライプ型TMOSFET100は大きいチャネル幅対長さ比をもたらす。従って、ストライプ型TMOSFETは、例えばパルス幅変調(PWM)式の電圧調整器におけるスイッチング素子などの、パワーMOSFET用途に有利に利用され得るものである。
The channel width of the striped TMOSFET 100 is a function of the length of the plurality of
図2を参照するに、従来技術に従ったクローズドセル(closed cell)型のトレンチを有するTMOSFET200の斜視断面図が示されている。このクローズドセル型TMOSFET200は、複数のソースコンタクト210、複数のソース領域215、ゲート領域220、ゲート絶縁体領域225、複数のボディ領域230、ドレイン領域235、240、及びドレインコンタクト245を有している。ドレイン領域235、240は、必要に応じて、第1ドレイン部分240及び第2ドレイン部分235を含んでいる。
Referring to FIG. 2, a perspective cross-sectional view of a TMOSFET 200 having a closed cell type trench according to the prior art is shown. The closed cell type TMOSFET 200 includes a plurality of
ボディ領域230、ソース領域215、ゲート領域220及びゲート絶縁体領域225は、ドレイン領域235、240の上方に配置されている。ゲート領域220及びゲート絶縁体領域225の第1部分は実質的に平行な細長い構造221として形成されている。ゲート領域220及びゲート絶縁体領域225の第2部分は、実質的に垂直な、平行な細長い構造222として形成されている。ゲート領域220の第1部分及び第2部分は、全てが相互に接続されており、複数のセルを形成している。ボディ領域230はゲート領域220によって形成された複数のセル内に配置されている。
The
ゲート絶縁体領域225はゲート領域220を囲んでいる。故に、ゲート領域220はゲート絶縁体領域225によって周囲の領域から電気的に絶縁されている。ソース領域215は、ゲート絶縁体領域225の外周に沿って複数のセル内に配置されている。
A
ソース領域群215は、デバイス200の共通ソースを形成するように、ソースコンタクト210によって結合されている。ソースコンタクト210は複数の個別のソースコンタクト210として図示されているが、認識されるように、ソースコンタクト210は、各々のストリップが複数のソース領域215を結合させる複数の導電性ストリップや、全てのソース領域215を結合させる単一の導電層などとして設けられ得る。ソースコンタクト210はまた、ソース領域215をボディ領域230に結合させている。
ソース領域215及びドレイン領域240は、例えばリン又はヒ素でドープされたシリコン等の、高濃度にn型ドープされた(N+型)半導体である。ボディ領域230は、例えばボロンでドープされたシリコン等の、p型ドープされた(P型)半導体である。ゲート領域220は、例えばリンでドープされたポリシリコン等の、高濃度にn型ドープされた(N+型)半導体である。ゲート絶縁体領域225は例えば二酸化シリコン等の絶縁体である。
ソース領域215に対するゲート領域220の電位がデバイス200の閾値電圧より高くされると、導電性のチャネルがボディ領域230内でゲート絶縁体領域225の外周に沿って発生させられる。そして、デバイス200はドレイン領域240とソース領域215との間で電流を導通することになる。従って、デバイス200はオン状態になる。
When the potential of the
ゲート領域220の電位が閾値電圧より低くされると、チャネルはもはや発生させられない。その結果、ドレイン領域240とソース領域215との間に印加された電圧は、それらの間に電流を流さなくなる。従って、デバイス200はオフ状態になり、ボディ領域230とドレイン領域240とによって形成される接合がソース−ドレイン間への印加電圧を支える。
When the potential of the
ドレイン領域235、240が第1ドレイン部分240上に配置された第2ドレイン部分235を有する場合、ドレイン領域の第2部分235は、例えばリン又はヒ素でドープされたシリコン等の、低濃度にn型ドープされた(N−型)半導体であり、ドレイン領域の第1部分240は、例えばリンでドープされたシリコン等の、高濃度にn型ドープされた(N+型)半導体である。低濃度にn型ドープされた(N−型の)ドレイン領域の第2部分235は、ボディ領域230とドレイン領域の第2部分235との双方の内部に拡がる空乏領域をもたらし、それによりパンチスルー効果が抑制される。従って、低濃度にn型ドープされた(N−型の)ドレイン領域の第2部分235は、クローズドセル型TMOSFET200の耐圧を高める働きをする。
If the
クローズドセル型TMOSFET200のチャネル幅は、ソース領域群215の幅の合計値の関数である。故に、クローズドセル型TMOSFET200はチャネル領域の幅を、ストライプ型TMOSFET100と比較して、幾何学的に有利に増大させる。従って、クローズドセル型TMOSFET200はストライプ型TMOSFET100と比較して低いチャネル抵抗(例えば、オン抵抗)を有する。この低いチャネル抵抗は、クローズドセル型TMOSFET200内で消散される電力を、ストライプ型TMOSFET100内で消散される電力より小さくする。
The channel width of the closed cell type TMOSFET 200 is a function of the total width of the
同様に、クローズドセル型TMOSFET200のゲート−ドレイン間の静電容量(以下、ゲート−ドレイン容量)は、ゲート領域220の底部とドレイン領域240とが重なり合う面積の関数である。従って、クローズドセル型TMOSFET200の構造は、ストライプ型TMOSFET100と比較して大きいゲート−ドレイン容量を有するという問題を有する。ストライプ型TMOSFET100と比較して大きいゲート−ドレイン容量は、クローズドセル型TMOSFET200のスイッチング速度を制限してしまう。
Similarly, the gate-drain capacitance (hereinafter referred to as gate-drain capacitance) of the closed
本発明の実施形態は、従来と同等のオン抵抗を有しながら、ゲート−ドレイン容量が低減された、ストライプセル型又はクローズドセル型のトレンチ型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)を提供することを目的とする。 Embodiments of the present invention provide a stripe-cell or closed-cell trench-type metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) having a reduced gate-drain capacitance while having an on-resistance equivalent to that of the prior art. For the purpose.
本発明の実施形態に従って提供されるトレンチ型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)は、ゲート領域とドレイン領域とを同じ面の側に有する一方で、ソース領域が反対の面の側に配置されている。 A trench-type metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) provided in accordance with an embodiment of the present invention has a gate region and a drain region on the same side, while a source region is disposed on the opposite side. ing.
また、本発明の実施形態に従って提供されるストライプセル型又はクローズドセル型のTMOSFETは、ソース領域、ソース領域の上方に配置されたボディ領域、ボディ領域の上方に配置されたドリフト領域、ドリフト領域の上方に配置されたドレイン領域を有する。ゲート領域はソース領域の上方に、ボディ領域に隣接して配置されている。ゲート絶縁体領域がゲート領域を、ソース領域、ボディ領域、ドリフト領域及びドレイン領域から電気的に絶縁している。ボディ領域はソース領域に電気的に結合されている。 A stripe cell type or closed cell type TMOSFET provided according to an embodiment of the present invention includes a source region, a body region disposed above the source region, a drift region disposed above the body region, and a drift region. A drain region is disposed above. The gate region is disposed above the source region and adjacent to the body region. A gate insulator region electrically insulates the gate region from the source region, body region, drift region and drain region. The body region is electrically coupled to the source region.
また、本発明の実施形態に従って提供されるストライプ型又はクローズドセル型TMOSFETの製造方法は、n型ドープされたシリコン基板上にp型ドープされたエピタキシャルシリコン層を成長させる工程、及びこのp型ドープされたシリコン層上にn型ドープされたエピタキシャルシリコン層を成長させる工程を有する。一組のトレンチを形成するように、これらエピタキシャル成長されたシリコン層と基板の一部とが選択的にエッチングされる。ゲート酸化物領域を形成するように、トレンチに隣接するシリコンが酸化される。トレンチの第1の部分はポリシリコンで充填され、トレンチの残りの部分は誘電体で充填される。ドリフト領域とドレイン領域とを形成するようにN型不純物が注入される。NチャネルMOSFETのボディ領域を形成するようにP型不純物が注入される。 In addition, a method of manufacturing a stripe-type or closed-cell type TMOSFET provided according to an embodiment of the present invention includes growing a p-type doped epitaxial silicon layer on an n-type doped silicon substrate, and the p-type doping. And growing an n-type doped epitaxial silicon layer on the formed silicon layer. These epitaxially grown silicon layers and a portion of the substrate are selectively etched to form a set of trenches. The silicon adjacent to the trench is oxidized to form a gate oxide region. The first portion of the trench is filled with polysilicon and the remaining portion of the trench is filled with dielectric. N-type impurities are implanted so as to form a drift region and a drain region. P-type impurities are implanted so as to form the body region of the N-channel MOSFET.
本発明は、添付図面に示された図によって、限定としてではなく例として説明される。図面において、似通った参照符号は同様の要素を参照するものとする。 The invention is illustrated by way of example and not limitation by the figures shown in the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to similar elements.
続いて、添付の図面に例が示された本発明の実施形態を詳細に参照する。本発明はこれらの実施形態との関連で説明されるが、理解されるように、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明は、対照的に、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲に含まれる変更、改良及び均等物を包含するものである。また、以下の発明の詳細な説明において、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的詳細事項が説明される。しかしながら、理解されるように、本発明はこれらの具体的詳細事項を用いずに実施され得るものである。また、本発明の態様をいたずらに不明瞭にしないよう、周知の方法、手順、構成要素及び回路については詳細には説明しないこととする。 Reference will now be made in detail to embodiments of the invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. While the invention will be described in connection with these embodiments, it will be understood that the invention is not limited to these embodiments. The invention, on the contrary, is intended to cover modifications, improvements and equivalents falling within the scope of the invention as defined by the appended claims. In the following detailed description of the invention, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be understood that the invention may be practiced without these specific details. In other instances, well known methods, procedures, components, and circuits have not been described in detail as not to unnecessarily obscure aspects of the present invention.
図3を参照するに、本発明の一実施形態に従ったストライプセル型のトレンチ型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)300の斜視断面図が示されている。ストライプセル型TMOSFET300は、ソースコンタクト310、ソース領域315、複数のゲート領域320、複数のゲート絶縁体領域325、複数のボディ領域330、複数のドリフト領域335、複数のドレイン領域340、及びドレインコンタクト345を有している。このストライプ型TMOSFET300は更に、第1のソース−ボディコンタクト領域350、第2のソース−ボディコンタクト領域355、及びソース−ボディコンタクト絶縁体領域360を有していてもよい。
Referring to FIG. 3, a perspective cross-sectional view of a stripe cell type trench type metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) 300 according to an embodiment of the present invention is shown. The stripe
複数のゲート領域320、複数のゲート絶縁体領域325、複数のボディ領域330、複数のドリフト領域335、及び複数のドレイン領域340は、ソース領域315の上方に配置されている。ゲート領域320及びゲート絶縁体領域325は実質的に平行な細長い構造として形成されている。ボディ領域330は、ソース領域315の上方で、ゲート領域320とゲート絶縁体領域325とによって形成された平行な細長構造群の間に配置されている。ドリフト領域335は、ボディ領域330の上方で、ゲート領域320とゲート絶縁体領域325とによって形成された平行な細長構造群の間に配置されている。ドレイン領域340は、ドリフト領域335の上方で、ゲート領域320とゲート絶縁体領域325とによって形成された平行な細長構造群の間に配置されている。
The plurality of
ゲート領域320は対応するゲート絶縁体領域325に囲まれている。故に、ゲート領域320はゲート絶縁体領域325によって周囲の領域(例えば、ソース領域315、ボディ領域330、ドリフト領域335、ドレイン領域340及びドレインコンタクト345)から電気的に絶縁されている。図示されていないが、ゲート領域群320は(例えば、このデバイスの外周領域でゲートコンタクトによって)互いに接続されている。複数のドレイン領域340は、デバイスの共通ドレインを形成するように、ドレインコンタクト345によって結合されている。以上の説明から認識されるように、このストライプ型TMOSFET300はゲート領域320及びドレイン領域340を実質的に同じ面の側に有している。
一実施例において、ソース領域315及びドレイン領域340は、例えばリン又はヒ素でドープされたシリコン等の、高濃度にn型ドープされた(N+型)半導体である。ボディ領域330は、例えばボロンでドープされたシリコン等の、p型ドープされた(P型)半導体である。ドリフト領域335は、例えばリン又はヒ素でドープされたシリコン等の、低濃度にn型ドープされた(N−型)半導体である。ゲート領域320は、例えばリン若しくはヒ素でドープされたポリシリコン等の、高濃度にn型ドープされた(N+型)半導体、又は例えばボロンでドープされたポリシリコン等の、高濃度にp型ドープされた(P+型)半導体である。ゲート絶縁体領域325は例えば二酸化シリコン等の酸化物である。
In one embodiment,
他の一実施例においては、ソース領域315及びドレイン領域340は、例えばボロンでドープされたシリコン等の、高濃度にp型ドープされた(P+型)半導体である。ボディ領域330は、例えばリン又はヒ素でドープされたシリコン等の、低濃度にn型ドープされた(N−型)半導体である。ドリフト領域335は、例えばボロンでドープされたシリコン等の、低濃度にp型ドープされた(P−型)半導体である。ゲート領域320は、例えばリン若しくはヒ素でドープされたポリシリコン等の、高濃度にn型ドープされた(N+型)半導体、又は例えばボロンでドープされたポリシリコン等の、高濃度にp型ドープされた(P+型)半導体である。ゲート絶縁体領域325は例えば二酸化シリコン等の酸化物である。
In another embodiment,
ボディ領域330はソース領域315に電気的に結合されている。一実施例において、ボディ領域330は第1及び第2のソース−ボディコンタクト領域350、355によってソース領域315に結合されている。第2のソース−ボディコンタクト領域355は例えばタングステンシリサイド等のシリサイドである。第1のソース−ボディコンタクト領域350は、例えばボロンでドープされたシリコン等の、高濃度にp型ドープされた(P+型)半導体である。ソース−ボディコンタクト領域350、355はソース−ボディコンタクト絶縁体領域360によって周囲の領域(例えば、ドリフト領域335)から電気的に絶縁されている。一実施例において、ソース−ボディコンタクト絶縁体領域360は例えば二酸化シリコン等の酸化物である。他の一実施例においては、ソース−ボディコンタクト絶縁体領域360は、p型ドープされたポリシリコン、窒化シリコン等であってもよい。
ソース領域315に対するゲート領域320の電位がデバイス300の閾値電圧より高くされると、導電性のチャネルがボディ領域330内でゲート絶縁体領域325の外周に沿って発生させられる。そして、デバイス300は複数のドレイン領域340とソース領域315との間で電流を導通することになる。従って、デバイス300はオン状態になる。複数のゲート領域320の電位が閾値電圧より低くされると、チャネルはもはや発生させられない。その結果、複数のドレイン領域340とソース領域315との間に印加された電圧は、それらの間に電流を流さなくなる。従って、デバイス300はオフ状態になり、ボディ領域330とドリフト領域335とによって形成される接合が、ソース領域315とドレイン領域340との間に印加された電圧を支える。
When the potential of the
チャネル幅は、ドレイン領域群340の長さの合計値の関数である。故に、チャネル領域の幅は、従来のストライプセル型TMOSFET100の場合と実質的に等しい。従って、デバイス300のオン抵抗(Rds-on)は従来のストライプセル型TMOSFET100のそれと実質的に等しい。
The channel width is a function of the total length of the
従来のストライプセル型TMOSFETにおいては、ダイ上のソースを外部デバイスに接続するためにリード線が用いられている。ソースのリード線は、従来のストライプセル型TMOSFET100における実効的なソースインダクタンスを増大させる。本発明に係るストライプセル型TMOSFET300のソースは、PCB又は従来のストライプセル型TMOSFETに直接的に接続され得る(例えば、ソースコンタクトがダイの底面を覆っており、それがPCB等にウェーブソルダーではんだ付けされ得る)。ソースのリード線は削除されることができ、故に、実効的なソースインダクタンスが低減される。
In conventional stripe cell type TMOSFETs, lead wires are used to connect the source on the die to an external device. The source leads increase the effective source inductance in the conventional
ストライプセル型TMOSFET300は、ゲート領域320がドレイン領域340と重ならないように製造され得る。故に、ゲート領域320とドレイン領域340との離隔間隔が増大される。従って、ゲート−ドレイン容量(Cgd)が従来のストライプセル型TMOSFET100と比較して実質的に低減され得る。例えば、一実施例において、ゲート領域は実質的にボディ領域と重なり、ドリフト領域又はドレイン領域とは実質的に重ならない。
The stripe
さらに、ストライプセル型TMOSFET300は、ゲート領域320のソース領域315との重なりの結果として、比較的大きいゲート−ソース容量(Cgs)を有する。故に、本発明に係るストライプセル型TMOSFET300のゲート−ソース容量(Cgs)は、一般に、従来のストライプセル型TMOSFET100のゲート−ソース容量(Cgs)より大きい。これにより、性能指数であるゲート−ドレイン容量(Cgd)のゲート−ソース容量(Cgs)に対する比は、本発明に係るストライプセル型TMOSFET300の方が従来のストライプセル型TMOSFET100より小さい(良好な性能指数を有する)。これまた認識されるように、ゲート−ドレイン容量(Cgd)のゲート−ソース容量(Cgs)に対する比は、ソース領域315に近接するゲート酸化物領域325の部分及び/又はドレイン領域340に近接するゲート絶縁体領域325の部分の厚さを調整することによって調整されてもよい。
Furthermore, the
ゲート領域320とドリフト領域335との重なりは、デバイス300のオン状態において、導電チャネルにおける蓄積を増大させる。これにより、ゲート領域320がボディ領域330とドリフト領域335とに重なるように延在している場合、本発明に係るストライプセル型TMOSFET300のオン抵抗(Rds-on)は更に低減され得る。
The overlap of the
続いて図4を参照するに、本発明の他の一実施形態に従ったストライプセル型のトレンチ型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)400の斜視断面図が示されている。ストライプセル型TMOSFET400は、複数のスーパーソース領域365が付加された点を除いて、図3を参照して説明されたのと同一である。スーパーソース領域365は、ゲート領域320の上方に配置された実質的に平行な細長い構造として形成されている。ゲート絶縁体領域325は、スーパーソース領域365をも囲んでおり、スーパーソース領域365を周囲の領域(例えば、ゲート領域320、ボディ領域330、ドリフト領域335、ドレイン領域340、及びドレインコンタクト345)から電気的に絶縁している。
With continued reference to FIG. 4, a perspective cross-sectional view of a stripe cell type trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) 400 according to another embodiment of the present invention is shown. The stripe
図示されていないが、スーパーソース領域365は(例えば、外周領域におけるコンタクトによって)ソース領域315に電気的に結合されている。スーパーソース領域365は、オン状態での抵抗(Rds-on)を低減し且つオフ状態での耐圧を増大させるように適応される。
Although not shown, the
また、ストライプセル型構造が詳細に図示されるように、ドレインコンタクト345は実質的に切断して示されている。しかしながら、理解されるように、ドレインコンタクト345はストライプセル型TMOSFET400の中心領域の表面を覆っている。
Also, the
続いて図5A−5Dを参照するに、本発明の一実施形態に従ったストライプセル型のトレンチ型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)を製造する方法のフロー図が示されている。本発明の一実施形態に従ったストライプセル型TMOSFETの製造方法は、図6A−6Oにも示されている。図5A及び6Aに示されるように、このプロセスは、工程502にて、基板502’への例えば洗浄、堆積、ドーピング、エッチング等の様々な初期工程で開始される。一実施例において、基板502’はリンで高濃度にドープされた(N+型)シリコンを有している。認識されるように、半導体基板502’は実質的に、この製造プロセスの完了時にTMOSFETのソース領域を構成することになる。
With continued reference to FIGS. 5A-5D, a flow diagram of a method of manufacturing a stripe cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) in accordance with one embodiment of the present invention is shown. A method of manufacturing a striped cell TMOSFET according to an embodiment of the present invention is also illustrated in FIGS. 6A-6O. As shown in FIGS. 5A and 6A, the process begins at
工程504にて、基板502’上に第1半導体層504’がエピタキシャル成長される。一実施例において、第1半導体層504’はp型ドープされた(P型)シリコンから成っている。エピタキシャル成長されるシリコンは、エピタキシャル反応チャンバ内に例えばボロン等の所望の不純物を導入することによってドーピングされ得る。他の例では、第1半導体層504’のドーピングは、例えばボロン等のp型ドーパントを用いた高エネルギーインプラ(イオン注入)によって実現されてもよい。
In
工程506にて、第1半導体層504’上に第2半導体層506’がエピタキシャル成長される。一実施例において、第2半導体層506’は低濃度にp型ドープされた(P−型)シリコンから成っている。エピタキシャル成長されるシリコンは、反応チャンバ内に例えばボロン等の所望の不純物を導入することによってドーピングされ得る。他の例では、第2半導体層506’のドーピングは、例えばボロン等のp型ドーパントを用いた高エネルギーインプラによって実現されてもよい。
In
必要に応じての工程508にて、第2半導体層506’上に犠牲酸化層508’が形成される。一実施例において、犠牲酸化層508’は第2半導体層506’の表面を酸化することによって形成される。工程510にて、ゲートトレンチ用レジスト層510’を形成するために、何らかの周知のリソグラフィプロセスによってフォトレジストが堆積・パターニングされる。
A
工程512にて、露出された部分の犠牲酸化層508’、第2半導体層506’、第1半導体層504’、及び基板502’の一部が、何らかの周知の異方性エッチング法(例えば、ドライエッチング)によってエッチングされる。一実施例において、イオン性のエッチング液が、ゲートトレンチ用レジスト層510’によって露出された犠牲酸化層508’、第2半導体層506’、第1半導体層504’及び基板502’と相互作用する。このエッチングプロセスにより、複数の第1のトレンチ512’が実質的に平行な構造として形成される。
In
工程514にて、ゲートトレンチ用レジスト層510’が適当なレジスト剥離又はレジストアッシングプロセスを用いて除去される。工程516にて、複数の第1のトレンチ512’に沿って誘電体層516’が形成される。一実施例において、誘電体層516’はシリコンの露出表面を酸化して二酸化シリコン層を形成することによって形成される。トレンチ壁に沿って得られた誘電体層516’はゲート絶縁体領域の第1部分を形成する。
At
工程518にて、複数の第1のトレンチ512’内にポリシリコン層が堆積される。一実施例において、このポリシリコンは、例えばシラン(SiH4)の分解などの方法によってトレンチ512’内に堆積される。ポリシリコンは例えばリン又はヒ素などのn型不純物でドーピングされる。このポリシリコンは堆積プロセス中に不純物を導入することによってドーピングされ得る。工程520にて、余分なポリシリコン材料を除去してゲート領域520’を形成するように、エッチバックプロセスが実行される。ポリシリコン層は、トレンチ内に該ポリシリコン層から形成されるゲート領域と、後に形成されるボディ、ドリフト及びドレイン領域との間の所望の離隔間隔/重なりが得られるようにエッチバックされる。一実施例において、余分なポリシリコンは化学機械研磨(CMP)プロセスと異方性エッチング法との組み合わせによって除去される。
At
必要に応じて選択される一実施形態においては、ゲート領域520’上に誘電体層が形成される。一実施例において、ゲート領域512’のポリシリコンが酸化され、二酸化シリコン層が形成される。ゲート領域520’上に形成された誘電体層上に、第2のポリシリコン層が堆積される。第2のポリシリコン層からスーパーソース領域を形成するために、エッチバックプロセスがもう1度使用される。
In one embodiment selected as needed, a dielectric layer is formed over the
図5B及び6Eに示されるように、工程522にて、複数の第1のトレンチ512’内に誘電体層が堆積される。一実施例において、この誘電体は、例えばテトラエチルオルソシリケイト(TEOS)の分解、又は高密度プラズマ充填(HDP)等の方法によってトレンチ内に堆積される。工程524にて、余分な誘電体が除去され、ゲート絶縁体領域524’が完成される。一実施例において、余分な誘電体は化学機械研磨(CMP)プロセスによって除去される。
As shown in FIGS. 5B and 6E, at
工程526にて、複数の第1のトレンチ512’間にボディ領域526’を形成するようにドーピング濃度を調整するために、第1半導体層504’がp型ドープされる。一実施例において、このドーピングプロセスは例えばボロン等のp型不純物527’を第1半導体層504’に注入(インプラ)する。工程528にて、注入された不純物を実質的に第1半導体層504’の深さ全体に押し込む(例えば、拡散させる)ように熱サイクルが用いられ、それにより、ボディ領域526’が形成される。工程530にて、第2半導体層506’がn型ドープされる。一実施例において、このドーピングプロセスは例えばリン又はヒ素などのn型不純物531’を第2半導体層506’に注入する。工程532にて、注入された不純物を実質的に第2半導体層506’の深さ全体に押し込む(例えば、拡散させる)ように熱サイクルが用いられる。工程534にて、第2半導体層506’の上部が高濃度にn型ドープされ、複数の第1のトレンチ512’間に、第2半導体層506’の上部のドレイン領域534’と下部のドリフト領域530’とが形成される。一実施例において、このドーピングプロセスは例えばリン又はヒ素などのn型不純物533’を第2半導体層506’の上部に注入する。工程536にて、所望深さのドレイン領域534’を実現するようにこの第3の注入不純物を押し込むために第3の熱サイクルが用いられてもよい。
In
必要に応じての工程538にて、ウェハ上に第2の犠牲酸化層538’が形成される。一実施例において、この犠牲酸化層538’はウェハ表面を酸化することによって形成される。工程542にて、ソース−ボディコンタクトトレンチ用レジスト層542’を形成するために、何らかの周知のリソグラフィプロセスによってフォトレジストが堆積・パターニングされる。
In
図5C及び6Jに示されるように、工程544にて、露出された部分の第2の犠牲酸化層538’、ドレイン領域534’及びドリフト領域530’が、何らかの周知の異方性エッチング法によってエッチングされる。一実施例において、イオン性のエッチング液が、ソース−ボディコンタクトトレンチ用レジスト層542’によって露出された犠牲酸化層538’、ドレイン領域534’及びドリフト領域530’と相互作用する。このエッチングプロセスにより、実質的に平行な複数の第2のトレンチ544’が形成される。複数の第2のトレンチ544’の各々は複数の第1のトレンチ512’の各々の間に配置される。
As shown in FIGS. 5C and 6J, in
工程546にて、第1のソース−ボディコンタクト546’を形成するために、露出された部分のボディ領域526’が高濃度にp型ドープされる。一実施例において、このドーピングプロセスは例えばボロン等のp型不純物545’をボディ領域526’に注入する。ソース−ボディ注入不純物を実質的にボディ領域526’の露出部分全体に押し込むように熱サイクルが用いられてもよい。認識されるように、注入された不純物の一部は、その露出部分が隣接しているボディ領域526’の非露出部分へと横方向に拡散する。
In
工程548にて、ソース−ボディコンタクトトレンチ用レジスト層542’が適当なレジスト剥離又はレジストアッシングプロセスを用いて除去される。工程550にて、複数の第2のトレンチ544’に沿って誘電体層550’が形成される。一実施例において、誘電体層550’はシリコンの露出表面を酸化して二酸化シリコン層を形成することによって形成される。
At
工程552にて、複数の第2のトレンチ544’の底部に形成された誘電体とボディ領域526’の露出部分とが、何らかの周知の異方性エッチング法によってエッチングされる。このエッチングプロセスは、複数の第2のトレンチ552’がソース領域502’(例えば、基板)内に部分的に延在するまで行われる。このエッチングプロセスにより、ボディ領域526’の隣接し合う部分とソース領域502’とが露出される一方で、ドリフト領域530’及びドレイン領域は側壁に沿った誘電体層550’によって保護されたままである。認識されるように、ボディ領域526’の非露出部分へと横方向に拡散したソース−ボディコンタクト注入不純物の部分は、このエッチングプロセス後にも実質的に残されたままである。このソース−ボディコンタクト注入不純物の残された部分が第1のソース−ボディコンタクトを形成する。
At
工程554にて、複数の第2のトレンチ552’の底部に第1の金属層554’が堆積され、この金属層554’はソース領域502’及びボディ領域526’と反応させられる。一実施例において、チタンがスパッタリングされ且つ急速熱アニール(RTA)にかけられ、ソース領域502’及びボディ領域526’の露出部分に沿ってチタンシリサイド(TiSi)が形成される。このチタンシリサイドは第2のソース−ボディコンタクト556’を形成し、この第2のソース−ボディコンタクト556’は第1のソース−ボディコンタクト546’と組み合わさって、ボディ領域526’をソース領域502’に電気的に結合させる。工程556にて、誘電体で内側を覆われたソース−ボディトレンチの壁部に沿った金属の未反応部分がエッチングされる。
In
工程558にて、複数の第2のトレンチ552’内に第2の誘電体が堆積され、ソース−ボディ絶縁体領域560’が形成される。一実施例において、この誘電体は、例えばテトラエチルオルソシリケイト(TEOS)の分解、又は高密度プラズマ充填(HDP)等の方法によってトレンチ内に堆積される。
At
工程564にて、ゲートコンタクト用レジスト層(図示せず)を形成するために、何らかの周知のリソグラフィプロセスによってフォトレジストが堆積・パターニングされる。ゲートコンタクトは周辺領域(図示せず)に形成される。工程566にて、ゲート絶縁体524’の露出部分が、何らかの周知の異方性エッチング法によってエッチングされる(図示せず)。一実施例において、イオン性のエッチング液が、ゲートコンタクト用レジスト層によって露出されたゲート酸化物と相互作用する。ゲートコンタクト開口が下にあるゲート520’まで延在する。工程568にて、ゲートコンタクト用レジスト層が適当なレジスト剥離又はレジストアッシングプロセスを用いて除去される(図示せず)。
In step 564, a photoresist is deposited and patterned by any known lithography process to form a gate contact resist layer (not shown). The gate contact is formed in a peripheral region (not shown). At step 566, the exposed portion of
工程570にて、ドレインコンタクト用レジスト層(図示せず)を形成するために、何らかの周知のリソグラフィプロセスによってフォトレジストが堆積・パターニングされる。工程572にて、第3の犠牲酸化物の露出部分が、何らかの周知の異方性エッチング法によってエッチングされる(図示せず)。一実施例において、イオン性のエッチング液が、第3の犠牲酸化物及び余分な第2の誘電体材料と相互作用し、ドレインコンタクト開口が形成される。ドレインコンタクト開口は下にあるドレイン領域まで延在する。工程574にて、ドレインコンタクト用レジスト層が適当なレジスト剥離又はレジストアッシングプロセスを用いて除去される。
In step 570, a photoresist is deposited and patterned by any known lithography process to form a drain contact resist layer (not shown). At step 572, the exposed portion of the third sacrificial oxide is etched (not shown) by any known anisotropic etching method. In one embodiment, an ionic etchant interacts with the third sacrificial oxide and excess second dielectric material to form a drain contact opening. The drain contact opening extends to the underlying drain region. In
工程576にて、ウェハ上に第2の金属層が堆積される。一実施例において、例えばアルミニウムである第2の金属層は、スパッタリング等の何らかの周知の方法によって堆積される。第2の金属層は、ドレイン領域534’、ゲート絶縁体524’及びソース−ボディコンタクト絶縁体560’の頂部を覆う。第2の金属層は、ゲートコンタクト開口内に延在してゲート520’と電気的に接触するとともに、ドレインコンタクト開口内に延在してドレインと電気的に接触する。その後、工程578にて、第2の金属層はフォトレジストマスクと選択的エッチング法とを用いてパターニングされ、ゲートコンタクト層(図示せず)及びドレインコンタクト層578’が形成される。
At
工程584にて、ソースコンタクトを形成するために、様々な裏面製造プロセスが続けられる。この様々なプロセスには、一般に、エッチング、堆積、ドーピング、洗浄、アニーリング、パッシベーション、切断などが含まれる。
At
続いて図7を参照するに、本発明の一実施形態に従ったクローズドセル型のトレンチ型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)700の斜視断面図が示されている。クローズドセル型TMOSFET700は、ソースコンタクト710、ソース領域715、ゲート領域720、ゲート絶縁体領域725、複数のボディ領域730、複数のドリフト領域735、複数のドレイン領域740、及びドレインコンタクト745を有している。このクローズドセル型TMOSFET700は更に、複数の第1のソース−ボディコンタクト領域750、複数の第2のソース−ボディコンタクト領域755、及び複数のソース−ボディコンタクト絶縁体領域760を有していてもよい。
With continued reference to FIG. 7, a perspective cross-sectional view of a closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) 700 in accordance with one embodiment of the present invention is shown. The closed cell type TMOSFET 700 includes a
ゲート領域720、ゲート絶縁体領域725、複数のボディ領域730、複数のドリフト領域735、及び複数のドレイン領域740は、ソース領域715の上方に配置されている。ゲート領域720及びゲート絶縁体領域725の第1部分は実質的に平行な細長い構造として形成されている。ゲート領域720及びゲート絶縁体領域725の第2部分は、実質的に垂直な、平行な細長い構造として形成されている(例えば、ウェハの表面内で、ゲート領域及びゲート絶縁体領域の第2部分は、ゲート領域及びゲート絶縁体領域の第1部分に垂直に形成された複数の実質的に平行な細長い構造を有している)。ゲート領域720の第1部分及び第2部分は、全てが相互に接続されており、複数のセルを形成している。ボディ領域730はソース領域715の上方でこの複数のセル内に配置されている。ドリフト領域735は、ボディ領域330の上方で上記の複数のセル内に配置されている。ドレイン領域740は、ドリフト領域735の上方で上記の複数のセル内に配置されている。ドレインコンタクト745は、クローズドセル型構造が詳細に図示されるように、実質的に切断して示されている。しかしながら、理解されるように、ドレインコンタクト745は中心領域の表面全体を覆っている。
The
ゲート領域720はゲート絶縁体領域725に囲まれている。故に、ゲート領域720はゲート絶縁体領域725によって周囲の領域(例えば、ソース領域715、ボディ領域730、ドリフト領域735、ドレイン領域740及びドレインコンタクト745)から電気的に絶縁されている。複数のドレイン領域740は、デバイスの共通ドレインを形成するように、ドレインコンタクト745によって結合されている。以上の説明から認識されるように、このクローズドセル型TMOSFET700はそのゲート端子及びドレイン端子を同じ面の側に有している。
一実施例において、ソース領域715及びドレイン領域740は、例えばリン又はヒ素でドープされたシリコン等の、高濃度にn型ドープされた(N+型)半導体である。ボディ領域730は、例えばボロンでドープされたシリコン等の、p型ドープされた(P型)半導体である。ドリフト領域735は、例えばリン又はヒ素でドープされたシリコン等の、低濃度にn型ドープされた(N−型)半導体である。ゲート領域720は、例えばリン若しくはヒ素でドープされたポリシリコン等の、高濃度にn型ドープされた(N+型)半導体、又は例えばボロンでドープされたポリシリコン等の、高濃度にp型ドープされた(P+型)半導体である。ゲート絶縁体領域725は例えば二酸化シリコン等の酸化物である。
In one embodiment,
他の一実施例においては、ソース領域715及びドレイン領域740は、例えばボロンでドープされたシリコン等の、高濃度にp型ドープされた(P+型)半導体である。ボディ領域730は、例えばリン又はヒ素でドープされたシリコン等の、低濃度にn型ドープされた(N−型)半導体である。ドリフト領域735は、例えばボロンでドープされたシリコン等の、低濃度にp型ドープされた(P−型)半導体である。ゲート領域720は、例えばボロンでドープされたポリシリコン等の、高濃度にp型ドープされた(P+型)半導体、又は例えばリン若しくはヒ素でドープされたポリシリコン等の、高濃度にn型ドープされた(N+型)半導体である。ゲート絶縁体領域725は例えば二酸化シリコン等の酸化物である。
In another embodiment,
ボディ領域730はソース領域715に電気的に結合されている。一実施例において、ボディ領域730は第1及び第2のソース−ボディコンタクト領域750、755によってソース領域715に結合されている。第2のソース−ボディコンタクト領域755は例えばタングステンシリサイド等のシリサイドである。第1のソース−ボディコンタクト領域750は、例えばボロンでドープされたシリコン等の、高濃度にp型ドープされた(P+型)半導体である。ソース−ボディコンタクト領域750、755はソース−ボディコンタクト絶縁体領域760によって周囲のドリフト領域735から電気的に絶縁されている。一実施例において、ソース−ボディコンタクト絶縁体領域760は例えば二酸化シリコン等の酸化物である。他の一実施例においては、ソース−ボディコンタクト絶縁体領域760は、p型ドープされたポリシリコン、窒化シリコン等であってもよい。ソース−ボディコンタクト領域750、755及びソース−ボディ絶縁体領域760は、実質的に各セルの中央に形成されている。この断面図の正面のコーナー部は、ソース−ボディコンタクト領域750、755及びソース−ボディ絶縁体領域760の構造を詳細に示すために切断されている。
ソース領域715に対するゲート領域720の電位がデバイス700の閾値電圧より高くされると、導電性のチャネルがボディ領域730内でゲート絶縁体領域725の外周に沿って発生させられる。そして、デバイス700は複数のドレイン領域740とソース領域715との間で電流を導通することになる。従って、デバイス700はオン状態になる。複数のゲート領域720の電位が閾値電圧より低くされると、チャネルはもはや発生させられない。その結果、複数のドレイン領域740とソース領域715との間に印加された電圧は、それらの間に電流を流さなくなる。従って、デバイス700はオフ状態になり、ボディ領域730とドリフト領域735とによって形成される接合が、ソース領域715とドレイン領域740との間に印加された電圧を支える。
When the potential of the
チャネル幅は、ゲート絶縁体領域725に隣接するドレイン領域群740の周囲長の合計値の関数である。故に、チャネル領域の幅は、従来のクローズドセル型TMOSFET200の場合と実質的に等しい。従って、デバイス700のオン抵抗(Rds-on)は従来のクローズドセル型TMOSFET200のそれと実質的に等しい。
The channel width is a function of the total perimeter of the
従来のクローズドセル型TMOSFET200においては、ダイ上のソースを外部デバイスに接続するためにリード線が用いられている。ソースのリード線は、従来のクローズドセル型TMOSFET200における実効的なソースインダクタンスを増大させる。本発明に係るクローズドセル型TMOSFET700のソースは、PCB又は従来のクローズドセル型TMOSFET200に直接的に接続され得る(例えば、ソースコンタクトがダイの底面を覆っており、それがPCB等にウェーブソルダーではんだ付けされ得る)。ソースのリード線は削除されることができ、故に、本発明に係るクローズドセル型TMOSFET700の実効的なソースインダクタンスが低減される。
In conventional
クローズドセル型TMOSFET700は、ゲート領域720がドレイン領域740と重ならないように製造され得る。故に、ゲート領域720とドレイン領域740との離隔間隔が増大される。離隔間隔が増大されることにより、ゲート−ドレイン容量(Cgd)が低減される。従って、本発明に係るクローズドセル型TMOSFET700のゲート−ドレイン容量(Cgd)は、従来のクローズドセル型TMOSFET200のそれと比較して低減される。
The closed cell TMOSFET 700 can be manufactured such that the
さらに、クローズドセル型TMOSFET700は、ゲート領域720のソース領域715との重なりの結果として、比較的大きいゲート−ソース容量(Cgs)を有する。故に、本発明に係るクローズドセル型TMOSFET700のゲート−ソース容量(Cgs)は、一般に、従来のクローズドセル型TMOSFET200のゲート−ソース容量(Cgs)より大きい。これにより、性能指数であるゲート−ドレイン容量(Cgd)のゲート−ソース容量(Cgs)に対する比は、本発明に係るクローズドセル型TMOSFET700の方が従来のクローズドセル型TMOSFET200より小さい(良好な性能指数を有する)。これまた認識されるように、ゲート−ドレイン容量(Cgd)のゲート−ソース容量(Cgs)に対する比は、ソース領域715に近接するゲート絶縁体領域725の部分及び/又はドレイン領域740に近接するゲート絶縁体領域725の部分の厚さを調整することによって調整されてもよい。
Further, the closed cell TMOSFET 700 has a relatively large gate-source capacitance (Cgs) as a result of the overlap of the
ゲート領域720とドリフト領域735との重なりは、デバイス700のオン状態において、導電チャネルにおける蓄積を増大させる。これにより、ゲート領域720がボディ領域730とドリフト領域735とに重なるように延在している場合、本発明に係るクローズドセル型TMOSFET700のオン抵抗(Rds-on)は更に低減され得る。
The overlap of the
図示されていないが、これまた認識されるように、クローズドセル型TMOSFET700は更に、スーパーソース領域を含んでいてもよい。スーパーソース領域は、ゲート領域720の上方に配置された実質的に平行な細長い構造として形成される。ゲート絶縁体領域725は、スーパーソース領域をも囲み、スーパーソース領域を周囲の領域(例えば、ゲート領域720、ボディ領域730、ドリフト領域735、ドレイン領域740、及びドレインコンタクト745)から電気的に絶縁する。スーパーソース領域は(例えば、外周領域におけるコンタクトによって)ソース領域715に電気的に結合される。スーパーソース領域は、クローズドセル型TMOSFET700のオン状態での抵抗(Rds-on)を更に低減し且つオフ状態での耐圧を増大させるように適応される。
Although not shown, as will also be appreciated, the closed cell TMOSFET 700 may further include a super source region. The super source region is formed as a substantially parallel elongated structure disposed above the
続いて図8A−8Dを参照するに、本発明の一実施形態に従ったクローズドセル型のトレンチ型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)を製造する方法のフロー図が示されている。本発明の一実施形態に従ったクローズドセル型TMOSFETの製造方法は、図9A−9Nにも示されている。図8A及び9Aに示されるように、このプロセスは、工程802にて、基板802’への例えば洗浄、堆積、ドーピング、エッチング等の様々な初期工程で開始される。一実施例において、基板802’はリンで高濃度にドープされた(N+型)シリコンを有している。半導体基板802’は実質的に、この製造プロセスの完了時にTMOSFETのソース領域を構成することになる。
With continued reference to FIGS. 8A-8D, a flow diagram of a method of fabricating a closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) according to one embodiment of the present invention is shown. A method of manufacturing a closed cell TMOSFET according to an embodiment of the present invention is also illustrated in FIGS. 9A-9N. As shown in FIGS. 8A and 9A, the process begins at
工程804にて、基板802’上に第1半導体層804’がエピタキシャル成長される。一実施例において、第1半導体層804’は高濃度にp型ドープされた(P+型)シリコンから成っている。エピタキシャル成長されるシリコンは、エピタキシャル反応チャンバ内に例えばボロン等の所望の不純物を導入することによってドーピングされ得る。他の例では、第1半導体層のドーピングは、例えばボロン等のp型ドーパントを用いた高エネルギーインプラ(イオン注入)によって実現されてもよい。
In
工程806にて、第1半導体層804’上に第2半導体層806’がエピタキシャル成長される。一実施例において、第2半導体層806’はn型ドープされた(N型)シリコンから成っている。エピタキシャル成長されるシリコンは、反応チャンバ内に例えばリン又はヒ素等の所望の不純物を導入することによってドーピングされ得る。他の例では、第2半導体層のドーピングは、例えばリン又はヒ素等のn型ドーパントを用いた高エネルギーインプラによって実現されてもよい。
In
必要に応じての工程808にて、第2半導体層806’上に第1の犠牲酸化層808’が形成される。一実施例において、犠牲酸化層808’は第2半導体層806’の表面を酸化することによって形成される。工程810にて、ゲートトレンチ用レジスト層810’を形成するために、何らかの周知のリソグラフィプロセスによってフォトレジストが堆積・パターニングされる。
In
工程812にて、露出された部分の犠牲酸化層808’、第2半導体層806’、第1半導体層804’、及び基板802’の一部が、何らかの周知の異方性エッチング法(例えば、ドライエッチング)によってエッチングされる。一実施例において、イオン性のエッチング液が、ゲートトレンチ用レジスト層810’によって露出された犠牲酸化層808’、第2半導体層806’、第1半導体層804’及び基板802’と相互作用する。このエッチングプロセスにより、内部に複数のセルを配置した複数のトレンチ812’が得られる。複数のトレンチ812’は、実質的に平行な構造をした第1部分と、それに実質的に垂直な、平行な構造をした第2部分とを有するように形成される。
In
工程814にて、ゲートトレンチ用レジスト層810’が適当なレジスト剥離又はレジストアッシングプロセスを用いて除去される。工程816にて、複数のトレンチ812’に沿って第1の誘電体層816’が形成される。一実施例において、第1の誘電体層816’はシリコンの露出表面を酸化して二酸化シリコン層を形成することによって形成される。トレンチ壁に沿って得られた誘電体816’はゲート絶縁体領域の第1部分を形成する。
At step 814, the gate trench resist layer 810 'is removed using a suitable resist strip or resist ashing process. In
工程818にて、複数のトレンチ812’内にポリシリコン層820’が堆積される。一実施例において、ポリシリコン820’は、例えばシラン(SiH4)の分解などの方法によってトレンチ812’内に堆積される。このポリシリコンは例えばリン又はヒ素などのn型不純物でドーピングされてもよい。このポリシリコンは堆積プロセス中に不純物を導入することによってドーピングされ得る。工程820にて、余分なポリシリコン材料を除去してゲート領域を形成するように、エッチバックプロセスが実行される。ポリシリコン層は、トレンチ内に該ポリシリコン層から形成されるゲート領域と、後に形成されるボディ、ドリフト及びドレイン領域との間の所望の離隔間隔/重なりが得られるようにエッチバックされる。一実施例において、余分なポリシリコンは化学機械研磨(CMP)プロセスと異方性エッチング法との組み合わせによって除去される。
At
必要に応じて選択される一実施形態においては、ゲート上に誘電体層が形成される。一実施例において、ゲートのポリシリコンが酸化され、二酸化シリコン層が形成される。ゲート上に形成された誘電体層上に、第2のポリシリコン層が堆積される。第2のポリシリコン層からスーパーソースを形成するために、エッチバックプロセスがもう1度使用される。 In one embodiment, selected as needed, a dielectric layer is formed on the gate. In one embodiment, the gate polysilicon is oxidized to form a silicon dioxide layer. A second polysilicon layer is deposited on the dielectric layer formed on the gate. Another etch back process is used to form a supersource from the second polysilicon layer.
図8B及び9Eに示されるように、工程822にて、複数のトレンチ812’内に第2の誘電体824’が堆積される。一実施例において、この誘電体は、例えばテトラエチルオルソシリケイト(TEOS)の分解、又は高密度プラズマ充填(HDP)等の方法によってトレンチ内に堆積される。工程824にて、余分な誘電体が除去され、ゲート絶縁体領域が完成される。一実施例において、余分な誘電体は化学機械研磨(CMP)プロセスによって除去される。
As shown in FIGS. 8B and 9E, at
工程826にて、複数のトレンチ812’間のボディ領域826’のドーピング濃度を調整するために、第1半導体層804’がp型ドープされる。一実施例において、このドーピングプロセスは例えばボロン等のp型不純物827’を第1半導体層804’に注入(インプラ)する。工程828にて、注入された不純物を実質的に第1半導体層804’の深さ全体に押し込む(例えば、拡散させる)ように熱サイクルが用いられ、それにより、ボディ領域826’が形成される。工程830にて、第2半導体層806’がn型ドープされる。一実施例において、このドーピングプロセスは例えばリン又はヒ素などのn型不純物831’を第2半導体層806’に注入する。工程832にて、注入された不純物を実質的に第2半導体層806’の深さ全体に押し込む(例えば、拡散させる)ように熱サイクルが用いられる。工程834にて、第2半導体層806’の上部が高濃度にn型ドープされ、複数のトレンチ812’間に、第2半導体層806’の上部のドレイン領域834’と下部のドリフト領域830’とが形成される。一実施例において、このドーピングプロセスは例えばリン又はヒ素などのn型不純物833’を第2半導体層806’の上部に注入する。工程836にて、所望深さのドレイン領域834’を実現するようにドレイン領域への注入不純物を押し込むために第3の熱サイクルが用いられてもよい。
In
工程838にて、ウェハ上に第2の犠牲酸化層838’が形成される。一実施例において、第2の犠牲酸化層838’はウェハ表面を酸化することによって形成される。工程840にて、ソース−ボディコンタクト開口用レジスト層840’を形成するために、何らかの周知のリソグラフィプロセスによってフォトレジストが堆積・パターニングされる。
In
図8C及び9Jに示されるように、工程842にて、露出された部分の第2の犠牲酸化層838’、ドレイン領域834’及びドリフト領域830’が、何らかの周知の異方性エッチング法によってエッチングされる。一実施例において、イオン性のエッチング液が、ソース−ボディコンタクト開口用レジスト層840’によって露出された犠牲酸化層838’、ドレイン領域834’及びドリフト領域830’と相互作用する。このエッチングプロセスにより、複数のソース−ボディコンタクト開口842’が形成される。ソース−ボディコンタクト開口842’の各々は、複数のトレンチ812’によって形成されたセル内に配置される。
As shown in FIGS. 8C and 9J, in
工程844にて、第1のソース−ボディコンタクト領域844’を形成するために、露出された部分のボディ領域826’が高濃度にドープされる。一実施例において、このドーピングプロセスは例えばボロン等のp型不純物843’をボディ領域826’に注入する。ソース−ボディ注入不純物を実質的にボディ領域826’の露出部分全体に押し込むように熱サイクルが用いられてもよい。認識されるように、注入された不純物の一部は、その露出部分が隣接しているボディ領域826’の非露出部分へと横方向に拡散する。
In
工程846にて、ソース−ボディコンタクト開口用レジスト層840’が適当なレジスト剥離又はレジストアッシングプロセスを用いて除去される。工程848にて、ソース−ボディコンタクト開口842’に沿って誘電体848’が形成される。一実施例において、誘電体848’はシリコンの露出表面を酸化して二酸化シリコン層を形成することによって形成される。
At step 846, the source-body contact opening resist layer 840 'is removed using a suitable resist strip or resist ashing process. At
工程850にて、ソース−ボディコンタクト開口842’の底部に形成された誘電体848’とボディ領域826’の露出部分とが、何らかの周知の異方性エッチング法によってエッチングされる。このエッチングプロセスは、ソース−ボディコンタクト開口850’がソース領域802’(例えば、基板)内に部分的に延在するまで行われる。このエッチングプロセスにより、ボディ領域826’の隣接し合う部分とソース領域802’とが露出される一方で、ドリフト領域830’及びドレイン領域834’は誘電体層848’によって保護されたままである。認識されるように、ボディ領域826’の非露出部分へと横方向に拡散したソース−ボディコンタクト注入不純物844’の部分は、このエッチングプロセス後にも実質的に残されたままである。このソース−ボディコンタクト注入不純物の残された部分が第1のソース−ボディコンタクト844’を形成する。
At
工程852にて、ソース−ボディコンタクト開口850’の底部に第1の金属852’が堆積され、この金属852’は露出された部分のボディ領域826’及びソース領域802’と反応させられる。一実施例において、チタンが開口内にスパッタリングされ且つ急速熱アニール(RTA)にかけられ、チタンシリサイド(TiSi)が形成される。このチタンシリサイドは第2のソース−ボディコンタクト854’を形成し、この第2のソース−ボディコンタクト854’は第1のソース−ボディコンタクトと組み合わさって、ボディ領域826’をソース領域802’に電気的に結合させる。工程854にて、誘電体で内側を覆われたソース−ボディコンタクト開口850’の壁部に沿ったチタンの未反応部分がエッチング除去される。
In
工程856にて、ソース−ボディコンタクト開口850’内に第3の誘電体が堆積され、ソース−ボディ絶縁体領域856’が形成される。一実施例において、誘電体856’は、例えばテトラエチルオルソシリケイト(TEOS)の分解、又は高密度プラズマ充填(HDP)等の方法によって開口850’内に堆積される。
In
工程862にて、ゲートコンタクト用レジスト層(図示せず)を形成するために、何らかの周知のリソグラフィプロセスによってフォトレジストが堆積・パターニングされる。ゲートコンタクトは周辺領域(図示せず)に形成される。図8Dに示されるように、工程864にて、ゲート絶縁体領域824’の露出部分が何らかの周知の異方性エッチング法によってエッチングされ、周辺領域(図示せず)にゲートコンタクトが形成される。一実施例において、イオン性のエッチング液が、ゲートコンタクト用レジスト層によって露出されたゲート酸化物と相互作用する。ゲートコンタクト開口が下にあるゲート領域820’まで延在する。工程866にて、ゲートコンタクト用レジスト層が適当なレジスト剥離又はレジストアッシングプロセスを用いて除去される。
In step 862, a photoresist is deposited and patterned by any known lithography process to form a gate contact resist layer (not shown). The gate contact is formed in a peripheral region (not shown). As shown in FIG. 8D, at step 864, the exposed portion of
工程868にて、ドレインコンタクト用レジスト層(図示せず)を形成するために、何らかの周知のリソグラフィプロセスによってフォトレジストが堆積・パターニングされる。工程870にて、中心領域の余分な誘電体材料及び第3の犠牲酸化物の露出部分が何らかの周知の異方性エッチング法によってエッチングされ、ドレインコンタクト開口(図示せず)が形成される。一実施例において、イオン性のエッチング液が、余分な誘電体材料及び第3の犠牲酸化物と相互作用し、ドレインコンタクト開口が形成される。ドレインコンタクト開口は下にあるドレイン領域834’まで延在する。工程872にて、ドレインコンタクト用レジスト層が適当なレジスト剥離又はレジストアッシングプロセスを用いて除去される(図示せず)。
In
工程874にて、ウェハ上に第2の金属層が堆積される。一実施例において、例えばアルミニウムである第2の金属層は、スパッタリング等の何らかの周知の方法によって堆積される。この金属層は、ドレイン領域834’、ゲート絶縁体領域824’及びソース−ボディコンタクト絶縁体領域856’の頂部を覆う。第2の金属層は、ゲートコンタクト開口内に延在してゲート領域と電気的に接触するとともに、ドレインコンタクト開口内に延在してドレイン領域834’と電気的に接触する。その後、工程876にて、第2の金属層はフォトレジストマスクと選択的エッチング法とを用いてパターニングされ、ゲートコンタクト層(図示せず)及びドレインコンタクト層876’が形成される。
At
工程882にて、ソースコンタクトを形成するために、様々な裏面製造プロセスが続けられる。この様々なプロセスには、一般に、エッチング、堆積、ドーピング、洗浄、アニーリング、パッシベーション、切断などが含まれる。 At step 882, various backside fabrication processes are continued to form source contacts. These various processes generally include etching, deposition, doping, cleaning, annealing, passivation, cutting, and the like.
続いて図10A−10Dを参照するに、本発明の他の一実施形態に従ったクローズドセル型のトレンチ型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)を製造する方法のフロー図が示されている。本発明の他の一実施形態に従ったクローズドセル型TMOSFETの製造方法は、図11A−11Oにも示されている。図10A及び11Aに示されるように、このプロセスは、工程1002にて、基板1002’への例えば洗浄、堆積、ドーピング、エッチング等の様々な初期工程で開始される。一実施例において、基板1002’はリンで高濃度にドープされた(N+型)シリコンを有している。半導体基板1002’は実質的に、この製造プロセスの完了時にTMOSFETのソース領域を構成することになる。
With continued reference to FIGS. 10A-10D, a flow diagram of a method of fabricating a closed cell trench metal oxide semiconductor field effect transistor (TMOSFET) according to another embodiment of the present invention is shown. . A method of manufacturing a closed cell TMOSFET according to another embodiment of the present invention is also illustrated in FIGS. 11A-11O. As shown in FIGS. 10A and 11A, the process begins at
工程1004にて、基板1002’上に第1半導体層1004’がエピタキシャル成長される。一実施例において、第1半導体層1004’は高濃度にp型ドープされた(P+型)シリコンから成っている。エピタキシャル成長されるシリコンは、エピタキシャル反応チャンバ内に例えばボロン等の所望の不純物を導入することによってドーピングされ得る。他の例では、第1半導体層1004’のドーピングは、例えばボロン等のp型ドーパントを用いた高エネルギーインプラ(イオン注入)によって実現されてもよい。
In
工程1006にて、第1半導体層1004’上に第2半導体層1006’がエピタキシャル成長される。一実施例において、第2半導体層は低濃度にn型ドープされた(N−型)シリコンから成っている。エピタキシャル成長されるシリコンは、反応チャンバ内に例えばリン又はヒ素等の所望の不純物を導入することによってドーピングされ得る。他の例では、第2半導体層1006’のドーピングは、例えばリン又はヒ素等のn型ドーパントを用いた高エネルギーインプラによって実現されてもよい。
In
工程1008にて、第2半導体層1006’上に第1の犠牲酸化層1008’が形成される。一実施例において、犠牲酸化層1008’は第2半導体層1006’の表面を酸化することによって形成される。工程1010にて、ゲートトレンチ用レジスト層1010’を形成するために、何らかの周知のリソグラフィプロセスによってフォトレジストが堆積・パターニングされる。
工程1012にて、露出された部分の第1の犠牲酸化層1008’、第2半導体層1006’、第1半導体層1004’、及び基板1002’の一部が、何らかの周知の異方性エッチング法(例えば、ドライエッチング)によってエッチングされる。一実施例において、イオン性のエッチング液が、ゲートトレンチ用レジスト層1010’によって露出された犠牲酸化層1008’、第2半導体層1006’、第1半導体層1004’及び基板1002’と相互作用する。実質的に平行な構造をした第1部分と、それに実質的に垂直な、平行な構造をした第2部分とを有する複数のトレンチ1012’が形成される。
In
工程1014にて、ゲートトレンチ用レジスト層1010’が適当なレジスト剥離又はレジストアッシングプロセスを用いて除去される。工程1016にて、複数のトレンチ1012’に沿って第1の誘電体層1016’が形成される。一実施例において、誘電体層1016’はシリコンの露出表面を酸化して二酸化シリコン層を形成することによって形成される。トレンチ壁に沿って得られた誘電体層1016’はゲート絶縁体領域の第1部分を形成する。
In
工程1018にて、複数のトレンチ内に第1のポリシリコン層が堆積される。一実施例において、このポリシリコンは、例えばシラン(SiH4)の分解などの方法によってトレンチ内に堆積される。このポリシリコンは例えばリン又はヒ素などのn型不純物でドーピングされてもよい。このポリシリコンは堆積プロセス中に不純物を導入することによってドーピングされ得る。工程1020にて、余分なポリシリコン材料を除去してゲート領域1020’を形成するように、エッチバックプロセスが実行される。このポリシリコン層は、トレンチ内に該ポリシリコン層から形成されるゲート領域と、後に形成されるボディ、ドリフト及びドレイン領域との間の所望の離隔間隔/重なりが得られるようにエッチバックされる。一実施例において、余分なポリシリコンは化学機械研磨(CMP)プロセスと異方性エッチング法との組み合わせによって除去される。
At
続いて図10B及び11Eを参照するに、必要に応じての工程1022にて、ゲート領域1020’上に第2の誘電体層1022’が形成される。一実施例において、ゲート1020’のポリシリコンが酸化され、二酸化シリコン層が形成される。必要に応じての工程1024にて、ゲート1020’上に形成された誘電体層1022’上に、第2のポリシリコン層が堆積される。必要に応じての工程1026にて、第2のポリシリコン層からスーパーソース領域1026’を形成するために、エッチバックプロセスがもう1度使用される。
With continued reference to FIGS. 10B and 11E, a second dielectric layer 1022 'is formed over the
工程1028にて、複数のトレンチ1012’内に第3の誘電体が堆積される。一実施例において、この誘電体は準常圧化学的気相堆積(SACVD)プロセスを用いて堆積される。工程1030にて、余分な誘電体材料が除去され、ゲート絶縁体領域1030’が完成される。一実施例において、余分な誘電体材料は化学機械研磨(CMP)プロセスによって除去される。
At
工程1032にて、第2半導体層1006’の下部がp型不純物でドープされる。一実施例において、このドーピングプロセスは例えばボロン等のp型不純物1032’を第2半導体層1006’の下部に注入(インプラ)する。必要に応じての工程1034にて、注入された不純物を押し込むように熱サイクルが用いられ、それにより、ボディ領域1035’が形成される。認識されるように、この熱サイクルは、ボディ領域1035’が実質的に第1半導体層1004’と第2半導体層1006’の下部とから形成されるように、第1半導体層1004’内の不純物と、第2半導体層1006’の下部内の工程1032により注入された不純物とを拡散させるものである。
In
工程1036にて、ドリフト領域1036’のドーピング濃度を調整するために、第2半導体層1006’の上部がn型ドープされる。一実施例において、このドーピングプロセスは例えばリン又はヒ素などのn型不純物1037’を第2半導体層1006’の上部に注入する。必要に応じての工程1038にて、注入された第2の不純物を押し込む(例えば、拡散させる)ように第2の熱サイクルが用いられ、それにより、ドリフト領域1036’が形成される。
In
工程1042にて、ウェハ上に第2の犠牲酸化層1042’が形成される。一実施例において、この犠牲酸化層はウェハ表面を酸化することによって形成される。図10C及び11Hに示されるように、工程1046にて、ソース−ボディコンタクト開口用レジスト層1046’を形成するために、何らかの周知のリソグラフィプロセスによってフォトレジストが堆積・パターニングされる。
工程1048にて、露出された部分の第2の犠牲酸化層1042’及びドリフト領域1036’が、何らかの周知の異方性エッチング法によってエッチングされる。一実施例において、イオン性のエッチング液が、ソース−ボディコンタクト開口用レジスト層1046’によって露出された第2の犠牲酸化層1042’及びドリフト領域1036’と相互作用する。このエッチングプロセスにより、複数のソース−ボディコンタクト開口1048’が形成される。ソース−ボディコンタクト開口の各々は、複数のトレンチ1012’によって形成されたセル内に配置される。
At
工程1050にて、ソース−ボディ注入領域1050’を形成するために、露出された部分のボディ領域が高濃度にp型ドープされる。一実施例において、このドーピングプロセスは例えばボロン等のp型不純物1049’をボディ領域1035’に注入する。ソース−ボディ注入不純物を実質的にボディ領域1035’の露出部分全体に押し込むように熱サイクルが用いられてもよい。認識されるように、ソース−ボディ注入不純物の一部は、その露出部分が隣接しているボディ領域1035’の非露出部分へと横方向に拡散する。
In
工程1052にて、ソース−ボディコンタクト開口用レジスト層1046’が適当なレジスト剥離又はレジストアッシングプロセスを用いて除去される。工程1054にて、ソース−ボディコンタクト開口1048’に沿って第4の誘電体層1054’が形成される。一実施例において、誘電体層1054’はシリコンの露出表面を酸化して二酸化シリコン層を形成することによって形成される。
In
工程1056にて、ソース−ボディコンタクト開口1048’の底部に形成された誘電体層1054’の部分とボディ領域1035’の露出部分とが、何らかの周知の異方性エッチング法によってエッチングされる。このエッチングプロセスは、ソース−ボディコンタクト開口1056’が基板1002’内に部分的に延在するまで行われる。このエッチングプロセスにより、ボディ領域1035’の隣接し合う部分とソース領域1002’とが露出される一方で、ドリフト領域1036’は誘電体層1054’によって保護されたままである。認識されるように、ボディ領域1035’の非露出部分へと横方向に拡散したソース−ボディコンタクト注入不純物の部分は、このエッチングプロセス後にも実質的に残されたままである。このソース−ボディコンタクト注入不純物の残された部分が第1のソース−ボディコンタクト1050’を形成する。
In
工程1058にて、ソース−ボディコンタクト開口1056’の底部に第1の金属層1060’が堆積され、この金属層1060’は露出された部分のボディ領域1035’及び基板1002’と反応させられる。一実施例において、チタンが開口内にスパッタリングされ且つ急速熱アニール(RTA)にかけられ、チタンシリサイド(TiSi)が形成される。このチタンシリサイドは第2のソース−ボディコンタクト1060’を形成し、この第2のソース−ボディコンタクト1060’は第1のソース−ボディコンタクト1050’と組み合わさって、ボディ領域1035’を基板領域1002’に電気的に結合させる。工程1060にて、誘電体で内側を覆われたソース−ボディコンタクト開口の壁部に沿ったチタンの未反応部分がエッチング除去される。工程1062にて、ソース−ボディコンタクト開口内に第5の誘電体層が堆積され、ソース−ボディ絶縁体領域1064’が形成される。一実施例において、この誘電体層は、準常圧化学的気相堆積(SACVD)プロセスを用いてソース−ボディコンタクト開口1056’内に堆積される。
In step 1058, a first metal layer 1060 'is deposited on the bottom of the source-body contact opening 1056', which is reacted with the exposed body region 1035 'and the substrate 1002'. In one example, titanium is sputtered into the opening and subjected to rapid thermal annealing (RTA) to form titanium silicide (TiSi). The titanium silicide forms a second source-
図10Dに示されるように、工程1068にて、ゲートコンタクト用レジスト層(図示せず)を形成するために、何らかの周知のリソグラフィプロセスによってフォトレジストが堆積・パターニングされる。ゲートコンタクトは周辺領域(図示せず)に形成される。工程1070にて、第5の誘電体層及びゲート絶縁体領域1030’の露出部分が何らかの周知の異方性エッチング法によってエッチングされる(図示せず)。一実施例において、イオン性のエッチング液が、ゲートコンタクト用レジスト層によって露出されたゲート酸化物と相互作用する。ゲートコンタクト開口が下にあるゲート領域1020’まで延在する。工程1072にて、ゲートコンタクト用レジスト層が適当なレジスト剥離又はレジストアッシングプロセスを用いて除去される(図示せず)。
As shown in FIG. 10D, at step 1068, a photoresist is deposited and patterned by any known lithographic process to form a gate contact resist layer (not shown). The gate contact is formed in a peripheral region (not shown). At
工程1074にて、ドレインコンタクト用レジスト層(図示せず)を形成するために、何らかの周知のリソグラフィプロセスによってフォトレジストが堆積・パターニングされる。工程1076にて、第5の誘電体層の露出部分が何らかの周知の異方性エッチング法によってエッチングされる。一実施例において、イオン性のエッチング液が第5の誘電体層と相互作用し、ドレインコンタクト開口が形成される。ドレインコンタクト開口は下にあるドリフト領域1036’まで延在する。工程1078にて、ドレイン領域を形成するためにドリフト領域の上部が高濃度にn型ドープされる。必要に応じての工程1080にて、所望深さのドレイン領域1080’を実現するように注入不純物を押し込む(例えば、拡散させる)ために第3の熱サイクルが用いられる。工程1082にて、ドレインコンタクト用レジスト層が適当なレジスト剥離又はレジストアッシングプロセスを用いて除去される。
In step 1074, a photoresist is deposited and patterned by any known lithography process to form a drain contact resist layer (not shown). At step 1076, the exposed portion of the fifth dielectric layer is etched by any known anisotropic etching method. In one embodiment, an ionic etchant interacts with the fifth dielectric layer to form a drain contact opening. The drain contact opening extends to the underlying drift region 1036 '. In
工程1084にて、ウェハ上に第2の金属層が堆積される。一実施例において、例えばアルミニウムである第2の金属層は、スパッタリング等の何らかの周知の方法によって堆積される。この金属層は、ドレイン領域、ゲート酸化物及びソース−ボディコンタクト酸化物領域の頂部を覆い、ドレイン領域と電気的に接触する。第2の金属層はまた、ゲートコンタクト開口内に延在してゲート領域と電気的に接触する。その後、工程1086にて、この金属層はフォトレジストマスクと選択的エッチング法とを用いてパターニングされ、ゲートコンタクト層(図示せず)及びドレインコンタクト層1086’が形成される。
At
工程1088にて、ソースコンタクトを形成するために、様々な裏面製造プロセスが続けられる。この様々なプロセスには、一般に、エッチング、堆積、ドーピング、洗浄、アニーリング、パッシベーション、切断などが含まれる。
At
本発明の具体的な実施形態についての以上の記載は説明目的で提示されたものである。これらは網羅的なものではないし、本発明を開示されたそのままの形態に限定するものでもない。そして、上述の教示を踏まえて数多くの変更及び変形が為され得ることは明らかである。以上の実施形態は、本発明の原理及びその実際の適用を最もよく説明し、それにより、当業者が意図する具体的な用途にふさわしい様々な変更を用いて本発明及び様々な実施形態を最良に使用することができるように、選択されて記載されたものである。本発明の範囲は添付の請求項及びその均等物によって定められるものである。 The foregoing descriptions of specific embodiments of the present invention have been presented for purposes of illustration. These are not exhaustive and do not limit the invention to the precise forms disclosed. Obviously, many modifications and variations may be made in light of the above teachings. The foregoing embodiments best illustrate the principles of the invention and its practical application, thereby besting the invention and various embodiments with various modifications suitable for the specific application intended by those skilled in the art. It is selected and described so that it can be used. The scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (39)
前記ソース領域の上方に配置された複数のゲート領域であり、実質的に平行な細長構造として形成された複数のゲート領域;
複数のゲート絶縁体領域であり、各々が前記ゲート領域のそれぞれの1つの周囲に配置された複数のゲート絶縁体領域;
前記ソース領域の上方且つ前記複数のゲート絶縁体領域の間に配置された複数のボディ領域;
前記複数のボディ領域の上方且つ前記複数のゲート絶縁体領域の間に配置された複数のドリフト領域;及び
前記複数のドリフト領域の上方且つ前記複数のゲート絶縁体領域の間に配置された複数のドレイン領域;
を有するストライプセル型のトレンチ型MOSFET。 Source area;
A plurality of gate regions disposed above the source region and formed as substantially parallel elongated structures;
A plurality of gate insulator regions, each of which is disposed around a respective one of said gate regions;
A plurality of body regions disposed above the source region and between the plurality of gate insulator regions;
A plurality of drift regions disposed above the plurality of body regions and between the plurality of gate insulator regions; and a plurality of drift regions disposed above the plurality of drift regions and between the plurality of gate insulator regions. Drain region;
A stripe cell type trench MOSFET having
前記複数のボディ領域はp型ドープされた半導体から成り;
前記複数のドリフト領域は低濃度にn型ドープされた半導体から成り;
前記複数のドレイン領域は高濃度にn型ドープされた半導体から成り;
前記複数のゲート絶縁体領域は酸化物から成り;且つ
前記複数のゲート領域は高濃度にn型ドープされた半導体から成る;
請求項1に記載のストライプセル型のトレンチ型MOSFET。 The source region comprises a heavily n-doped semiconductor;
The plurality of body regions comprise a p-type doped semiconductor;
The plurality of drift regions comprise a lightly doped n-type semiconductor;
The plurality of drain regions comprise a heavily n-doped semiconductor;
The plurality of gate insulator regions are made of oxide; and the plurality of gate regions are made of heavily n-doped semiconductor;
The stripe cell type trench MOSFET according to claim 1.
前記複数の第1のソース−ボディコンタクトと前記ソース領域とに電気的に結合された複数の第2のソース−ボディコンタクト;及び
前記第1のソース−ボディコンタクト及び前記第2のソース−ボディコンタクトを、前記複数のドリフト領域及び前記複数のドレイン領域の1つ以上から電気的に絶縁するソース−ボディコンタクト絶縁体領域;
を更に有する請求項1に記載のストライプセル型のトレンチ型MOSFET。 A plurality of first source-body contacts electrically coupled to the plurality of body regions;
A plurality of second source-body contacts electrically coupled to the plurality of first source-body contacts and the source region; and the first source-body contact and the second source-body contact. A source-body contact insulator region that is electrically isolated from one or more of the plurality of drift regions and the plurality of drain regions;
The stripe cell type trench MOSFET according to claim 1, further comprising:
前記複数の第2のソース−ボディコンタクトはシリサイドから成る;
請求項5に記載のストライプセル型のトレンチ型MOSFET。 The plurality of first source-body contacts are made of heavily p-doped semiconductor; and the plurality of second source-body contacts are made of silicide;
6. A stripe cell type trench MOSFET according to claim 5.
半導体基板上に第1の半導体層を堆積する工程であり、該第1の半導体層は第1型の不純物でドープされ、該半導体基板は第2型の不純物でドープされている工程;
前記第1の半導体層上に第2の半導体層を堆積する工程;
前記第1の半導体層、前記第2の半導体層、及び前記半導体基板の一部に複数の第1のトレンチをエッチングする工程であり、該複数の第1のトレンチは互いに実質的に平行である工程;
前記複数の第1のトレンチ内に第1の誘電体層を形成する工程;
前記複数の第1のトレンチ内に第1のポリシリコン層を堆積する工程;
前記複数の第1のトレンチ内の前記第1のポリシリコン層上に第2の誘電体層を堆積する工程;
前記第1の半導体層を第1型の不純物でドーピングする工程;及び
前記第2の半導体層の前記第1の半導体層とは反対側の一部を第2型の不純物で第1の濃度にドーピングする工程;
を有する方法。 A method of manufacturing a stripe cell type trench MOSFET comprising:
Depositing a first semiconductor layer on a semiconductor substrate, the first semiconductor layer being doped with a first type impurity, and the semiconductor substrate being doped with a second type impurity;
Depositing a second semiconductor layer on the first semiconductor layer;
Etching a plurality of first trenches in a portion of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the semiconductor substrate, wherein the plurality of first trenches are substantially parallel to each other; Process;
Forming a first dielectric layer in the plurality of first trenches;
Depositing a first polysilicon layer in the plurality of first trenches;
Depositing a second dielectric layer on the first polysilicon layer in the plurality of first trenches;
Doping the first semiconductor layer with a first type impurity; and a portion of the second semiconductor layer opposite to the first semiconductor layer to a first concentration with a second type impurity. Doping step;
Having a method.
前記第1の半導体層の前記複数の第2のトレンチに隣接する部分をドーピングする工程;
前記複数の第2のトレンチ内に前記半導体基板及び前記第1の半導体層に沿ってシリサイドを形成する工程;及び
前記複数の第2のトレンチ内に第3の誘電体層を堆積する工程;
を更に有する請求項11に記載の方法。 Etching a plurality of second trenches in a portion of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the semiconductor substrate, wherein the plurality of second trenches are substantially parallel to each other; And arranging between the plurality of first trenches;
Doping a portion of the first semiconductor layer adjacent to the plurality of second trenches;
Forming silicide in the plurality of second trenches along the semiconductor substrate and the first semiconductor layer; and depositing a third dielectric layer in the plurality of second trenches;
The method of claim 11, further comprising:
前記複数の第2のトレンチ内に前記半導体基板及び前記第1の半導体層に沿って金属膜をスパッタリングする工程;及び
前記金属膜、前記半導体基板及び前記第1の半導体層を熱サイクルにかける工程;
を有する、請求項18に記載の方法。 The steps of forming the silicide include:
Sputtering a metal film along the semiconductor substrate and the first semiconductor layer in the plurality of second trenches; and subjecting the metal film, the semiconductor substrate, and the first semiconductor layer to a thermal cycle ;
The method of claim 18, comprising:
前記第1のポリシリコン層と前記第2のポリシリコン層との間に第4の誘電体層を形成する工程;
を更に有する請求項11に記載の方法。 Depositing a second polysilicon layer between the first polysilicon layer and the second dielectric layer in the plurality of first trenches; and the first polysilicon layer and the Forming a fourth dielectric layer between the second polysilicon layer;
The method of claim 11, further comprising:
前記ソース領域の上方に配置されたゲート領域であり、該ゲート領域の第1部分は実質的に平行な細長構造として形成され、該ゲート領域の第2部分は、実質的に垂直な、平行な細長構造として形成されているゲート領域;
前記ゲート領域の周囲に配置されたゲート絶縁体領域;
前記ソース領域の上方且つ前記ゲート絶縁体領域の間に配置された複数のボディ領域;
前記複数のボディ領域の上方且つ前記ゲート絶縁体領域の間に配置された複数のドリフト領域;及び
前記複数のドリフト領域の上方且つ前記ゲート絶縁体領域の間に配置された複数のドレイン領域;
を有するクローズドセル型のトレンチ型MOSFET。 Source area;
A gate region disposed above the source region, wherein the first portion of the gate region is formed as a substantially parallel elongated structure, and the second portion of the gate region is substantially vertical, parallel A gate region formed as an elongated structure;
A gate insulator region disposed around the gate region;
A plurality of body regions disposed above the source region and between the gate insulator regions;
A plurality of drift regions disposed above the plurality of body regions and between the gate insulator regions; and a plurality of drain regions disposed above the plurality of drift regions and between the gate insulator regions;
A closed cell type trench MOSFET.
前記複数のボディ領域はp型ドープされた半導体から成り;
前記複数のドリフト領域は低濃度にn型ドープされた半導体から成り;
前記複数のドレイン領域は高濃度にn型ドープされた半導体から成り;
前記ゲート絶縁体領域は酸化物から成り;且つ
前記ゲート領域は高濃度にn型ドープされた半導体から成る;
請求項21に記載のクローズドセル型のトレンチ型MOSFET。 The source region comprises a heavily n-doped semiconductor;
The plurality of body regions comprise a p-type doped semiconductor;
The plurality of drift regions comprise a lightly doped n-type semiconductor;
The plurality of drain regions comprise a heavily n-doped semiconductor;
The gate insulator region comprises an oxide; and the gate region comprises a heavily n-doped semiconductor;
The closed-cell trench MOSFET according to claim 21.
前記複数の第1のソース−ボディコンタクトと前記ソース領域とに電気的に結合された複数の第2のソース−ボディコンタクト;及び
前記複数の第1のソース−ボディコンタクト及び前記複数の第2のソース−ボディコンタクトを、前記複数のドリフト領域及び前記複数のドレイン領域の1つ以上から電気的に絶縁する複数のソース−ボディコンタクト絶縁体領域;
を更に有する請求項21に記載のクローズドセル型のトレンチ型MOSFET。 A plurality of first source-body contacts electrically coupled to the plurality of body regions;
A plurality of second source-body contacts electrically coupled to the plurality of first source-body contacts and the source region; and the plurality of first source-body contacts and the plurality of second A plurality of source-body contact insulator regions that electrically isolate a source-body contact from one or more of the plurality of drift regions and the plurality of drain regions;
The closed-cell trench MOSFET according to claim 21, further comprising:
前記複数の第2のソース−ボディコンタクトはシリサイドから成る;
請求項25に記載のクローズドセル型のトレンチ型MOSFET。 The plurality of first source-body contacts are made of heavily p-doped semiconductor; and the plurality of second source-body contacts are made of silicide;
26. A closed cell trench MOSFET according to claim 25.
半導体基板上に第1の半導体層を堆積する工程であり、該第1の半導体層は第1型の不純物でドープされ、該半導体基板は第2型の不純物でドープされている工程;
前記第1の半導体層上に第2の半導体層を堆積する工程;
前記第1の半導体層、前記第2の半導体層、及び前記半導体基板の一部に複数のトレンチをエッチングする工程であり、該複数のトレンチの第1の組は互いに実質的に平行であり、該複数のトレンチの第2の組は互いに対して実質的に平行で、該複数のトレンチの前記第1の組に対して実質的に垂直である工程;
前記複数のトレンチに隣接する前記第1の半導体層、前記第2の半導体層及び前記半導体基板に、第1の誘電体層を形成する工程;
前記複数のトレンチ内に第1のポリシリコン層を堆積する工程;
前記複数の第1のトレンチ内の前記第1のポリシリコン層上に第2の誘電体層を堆積する工程;
前記第1の半導体層を第1型の不純物でドーピングする工程;
前記第2の半導体層を第2型の不純物で第1の濃度にドーピングする工程;及び
前記第2の半導体層の前記第1の半導体層とは反対側の一部を第2型の不純物で第2の濃度にドーピングする工程;
を有する方法。 A method of manufacturing a closed cell trench MOSFET comprising:
Depositing a first semiconductor layer on a semiconductor substrate, the first semiconductor layer being doped with a first type impurity, and the semiconductor substrate being doped with a second type impurity;
Depositing a second semiconductor layer on the first semiconductor layer;
Etching a plurality of trenches in a portion of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the semiconductor substrate, the first set of the plurality of trenches being substantially parallel to each other; The second set of trenches is substantially parallel to each other and substantially perpendicular to the first set of trenches;
Forming a first dielectric layer on the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the semiconductor substrate adjacent to the plurality of trenches;
Depositing a first polysilicon layer in the plurality of trenches;
Depositing a second dielectric layer on the first polysilicon layer in the plurality of first trenches;
Doping the first semiconductor layer with a first type impurity;
Doping the second semiconductor layer to a first concentration with a second type impurity; and a portion of the second semiconductor layer opposite to the first semiconductor layer with a second type impurity. Doping to a second concentration;
Having a method.
前記第1の半導体層の前記複数の開口に隣接する部分をドーピングする工程;
前記複数の開口内に前記半導体基板及び前記第1の半導体層に沿ってシリサイドを形成する工程;及び
前記複数の開口内に第3の誘電体層を堆積する工程;
を更に有する請求項31に記載の方法。 Etching a plurality of openings in a part of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the semiconductor substrate, the openings being in each of a plurality of cells formed between the plurality of trenches; Arranged in a process;
Doping a portion of the first semiconductor layer adjacent to the plurality of openings;
Forming silicide in the plurality of openings along the semiconductor substrate and the first semiconductor layer; and depositing a third dielectric layer in the plurality of openings;
32. The method of claim 31, further comprising:
前記複数の開口内に前記半導体基板及び前記第1の半導体層に沿って金属膜をスパッタリングする工程;及び
前記金属膜、前記半導体基板及び前記第1の半導体層を熱サイクルにかける工程;
を有する、請求項37に記載の方法。 The steps of forming the silicide include:
Sputtering a metal film along the semiconductor substrate and the first semiconductor layer in the plurality of openings; and subjecting the metal film, the semiconductor substrate and the first semiconductor layer to a thermal cycle;
38. The method of claim 37, comprising:
前記第1のポリシリコン層と前記第2のポリシリコン層との間に第4の誘電体層を形成する工程;
を更に有する請求項31に記載の方法。 Depositing a second polysilicon layer between the first polysilicon layer and the second dielectric layer in the plurality of trenches; and the first polysilicon layer and the second Forming a fourth dielectric layer between the polysilicon layer;
32. The method of claim 31, further comprising:
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US2005/018096 WO2006126998A1 (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Trench metal oxide semiconductor field effect transistor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008543046A true JP2008543046A (en) | 2008-11-27 |
JP5350783B2 JP5350783B2 (en) | 2013-11-27 |
Family
ID=35615572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008513438A Active JP5350783B2 (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Manufacturing method of trench type metal oxide semiconductor field effect transistor |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5350783B2 (en) |
KR (1) | KR101047945B1 (en) |
CN (1) | CN101208803B (en) |
DE (1) | DE112005003584B4 (en) |
WO (1) | WO2006126998A1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013508980A (en) * | 2009-10-20 | 2013-03-07 | ヴィシェイ−シリコニックス | Split gate field effect transistor |
US9419129B2 (en) | 2009-10-21 | 2016-08-16 | Vishay-Siliconix | Split gate semiconductor device with curved gate oxide profile |
US9577089B2 (en) | 2010-03-02 | 2017-02-21 | Vishay-Siliconix | Structures and methods of fabricating dual gate devices |
US10234486B2 (en) | 2014-08-19 | 2019-03-19 | Vishay/Siliconix | Vertical sense devices in vertical trench MOSFET |
US11114559B2 (en) | 2011-05-18 | 2021-09-07 | Vishay-Siliconix, LLC | Semiconductor device having reduced gate charges and superior figure of merit |
US11218144B2 (en) | 2019-09-12 | 2022-01-04 | Vishay-Siliconix, LLC | Semiconductor device with multiple independent gates |
US11217541B2 (en) | 2019-05-08 | 2022-01-04 | Vishay-Siliconix, LLC | Transistors with electrically active chip seal ring and methods of manufacture |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9437729B2 (en) | 2007-01-08 | 2016-09-06 | Vishay-Siliconix | High-density power MOSFET with planarized metalization |
US9947770B2 (en) | 2007-04-03 | 2018-04-17 | Vishay-Siliconix | Self-aligned trench MOSFET and method of manufacture |
US9484451B2 (en) | 2007-10-05 | 2016-11-01 | Vishay-Siliconix | MOSFET active area and edge termination area charge balance |
US9443974B2 (en) | 2009-08-27 | 2016-09-13 | Vishay-Siliconix | Super junction trench power MOSFET device fabrication |
US9431530B2 (en) | 2009-10-20 | 2016-08-30 | Vishay-Siliconix | Super-high density trench MOSFET |
US9553185B2 (en) | 2010-05-27 | 2017-01-24 | Fuji Electric Co., Ltd. | MOS-driven semiconductor device and method for manufacturing MOS-driven semiconductor device |
US20120028425A1 (en) * | 2010-08-02 | 2012-02-02 | Hamilton Lu | Methods for fabricating trench metal oxide semiconductor field effect transistors |
US9842911B2 (en) | 2012-05-30 | 2017-12-12 | Vishay-Siliconix | Adaptive charge balanced edge termination |
US9887259B2 (en) | 2014-06-23 | 2018-02-06 | Vishay-Siliconix | Modulated super junction power MOSFET devices |
US9882044B2 (en) | 2014-08-19 | 2018-01-30 | Vishay-Siliconix | Edge termination for super-junction MOSFETs |
CN109037337A (en) * | 2018-06-28 | 2018-12-18 | 华为技术有限公司 | A kind of power semiconductor and manufacturing method |
CN111599860B (en) * | 2019-02-20 | 2023-10-13 | 联华电子股份有限公司 | Metal oxide semiconductor transistor and method for manufacturing same |
KR102515335B1 (en) * | 2021-06-23 | 2023-03-29 | 서강대학교산학협력단 | Mosfet device and method thereof |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04212469A (en) * | 1990-01-29 | 1992-08-04 | Motorola Inc | Mosfet provided with substrate source contact and its manufacture |
JP2001267572A (en) * | 2000-03-22 | 2001-09-28 | Seiko Instruments Inc | Vertical mos transistor and method for manufacturing the same |
JP2002110984A (en) * | 2000-06-08 | 2002-04-12 | Siliconix Inc | High-frequency mosfet and manufacturing method thereof |
JP2003505864A (en) * | 1999-07-20 | 2003-02-12 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Trench-gate field-effect transistor and method of manufacturing the same |
JP2006074054A (en) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Internatl Rectifier Corp | Top surface drain mos gate device and method for manufacturing it |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3291958B2 (en) * | 1995-02-21 | 2002-06-17 | 富士電機株式会社 | Back source MOSFET |
US5998833A (en) * | 1998-10-26 | 1999-12-07 | North Carolina State University | Power semiconductor devices having improved high frequency switching and breakdown characteristics |
JP3910335B2 (en) * | 2000-03-22 | 2007-04-25 | セイコーインスツル株式会社 | Vertical MOS transistor and manufacturing method thereof |
GB0010041D0 (en) * | 2000-04-26 | 2000-06-14 | Koninkl Philips Electronics Nv | Trench semiconductor device manufacture |
DE10239310B4 (en) * | 2002-08-27 | 2005-11-03 | Infineon Technologies Ag | Method for producing an electrically conductive connection between a first and a second buried semiconductor layer |
-
2005
- 2005-05-24 WO PCT/US2005/018096 patent/WO2006126998A1/en active Application Filing
- 2005-05-24 DE DE112005003584T patent/DE112005003584B4/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-05-24 CN CN2005800502609A patent/CN101208803B/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-05-24 JP JP2008513438A patent/JP5350783B2/en active Active
- 2005-05-24 KR KR1020077026898A patent/KR101047945B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04212469A (en) * | 1990-01-29 | 1992-08-04 | Motorola Inc | Mosfet provided with substrate source contact and its manufacture |
JP2003505864A (en) * | 1999-07-20 | 2003-02-12 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Trench-gate field-effect transistor and method of manufacturing the same |
JP2001267572A (en) * | 2000-03-22 | 2001-09-28 | Seiko Instruments Inc | Vertical mos transistor and method for manufacturing the same |
JP2002110984A (en) * | 2000-06-08 | 2002-04-12 | Siliconix Inc | High-frequency mosfet and manufacturing method thereof |
JP2006074054A (en) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Internatl Rectifier Corp | Top surface drain mos gate device and method for manufacturing it |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013508980A (en) * | 2009-10-20 | 2013-03-07 | ヴィシェイ−シリコニックス | Split gate field effect transistor |
US9425305B2 (en) | 2009-10-20 | 2016-08-23 | Vishay-Siliconix | Structures of and methods of fabricating split gate MIS devices |
US9419129B2 (en) | 2009-10-21 | 2016-08-16 | Vishay-Siliconix | Split gate semiconductor device with curved gate oxide profile |
US9893168B2 (en) | 2009-10-21 | 2018-02-13 | Vishay-Siliconix | Split gate semiconductor device with curved gate oxide profile |
US9577089B2 (en) | 2010-03-02 | 2017-02-21 | Vishay-Siliconix | Structures and methods of fabricating dual gate devices |
US10453953B2 (en) | 2010-03-02 | 2019-10-22 | Vishay-Siliconix | Structures and methods of fabricating dual gate devices |
US11114559B2 (en) | 2011-05-18 | 2021-09-07 | Vishay-Siliconix, LLC | Semiconductor device having reduced gate charges and superior figure of merit |
US10234486B2 (en) | 2014-08-19 | 2019-03-19 | Vishay/Siliconix | Vertical sense devices in vertical trench MOSFET |
US10444262B2 (en) | 2014-08-19 | 2019-10-15 | Vishay-Siliconix | Vertical sense devices in vertical trench MOSFET |
US10527654B2 (en) | 2014-08-19 | 2020-01-07 | Vishay SIliconix, LLC | Vertical sense devices in vertical trench MOSFET |
US11217541B2 (en) | 2019-05-08 | 2022-01-04 | Vishay-Siliconix, LLC | Transistors with electrically active chip seal ring and methods of manufacture |
US11218144B2 (en) | 2019-09-12 | 2022-01-04 | Vishay-Siliconix, LLC | Semiconductor device with multiple independent gates |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101208803A (en) | 2008-06-25 |
WO2006126998A1 (en) | 2006-11-30 |
DE112005003584B4 (en) | 2011-06-16 |
KR20080025041A (en) | 2008-03-19 |
KR101047945B1 (en) | 2011-07-12 |
CN101208803B (en) | 2012-05-30 |
JP5350783B2 (en) | 2013-11-27 |
DE112005003584T5 (en) | 2008-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5350783B2 (en) | Manufacturing method of trench type metal oxide semiconductor field effect transistor | |
US7344945B1 (en) | Method of manufacturing a drain side gate trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor | |
US7361558B2 (en) | Method of manufacturing a closed cell trench MOSFET | |
US9893190B2 (en) | Fin FET and method of fabricating same | |
US9761696B2 (en) | Self-aligned trench MOSFET and method of manufacture | |
KR100976526B1 (en) | Semiconductor device and method of making semiconductor device | |
US8183629B2 (en) | Stacked trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor device | |
EP1610372B1 (en) | Fabrication method of a self aligned contact in a semiconductor device | |
US7417266B1 (en) | MOSFET having a JFET embedded as a body diode | |
US8030705B2 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
JP2005505912A (en) | Power semiconductor device having trench gate electrode and method for manufacturing the same | |
KR20040009680A (en) | High voltage vertical double diffused MOS transistor and method for manufacturing the same | |
JP2008529279A (en) | Integrated circuit including power diode | |
JP4234586B2 (en) | Output MOSFET with deep injection junction | |
KR101912030B1 (en) | Combined gate and source trench formation and related structure | |
US7368353B2 (en) | Trench power MOSFET with reduced gate resistance | |
TWI557807B (en) | Semiconductor device and related fabrication methods | |
US20040232482A1 (en) | Trenched DMOS devices and methods and processes for making same | |
TWI808856B (en) | Bottom source trench mosfet with shield electrode | |
TWI823639B (en) | Semiconductor device and methods for forming the same | |
US20220157972A1 (en) | Fin-based laterally-diffused metal-oxide semiconductor field effect transistor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111122 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111124 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120216 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120904 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130104 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20130117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130226 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20130520 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20130527 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130617 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130730 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130822 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5350783 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |