JP2009049315A - Semiconductor device, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、トレンチゲート型VDMOSFETを有する半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a trench gate type VDMOSFET and a method for manufacturing the semiconductor device.
VDMOSFET(Vertical Double diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)の微細化に有効な構造として、トレンチゲート構造が一般に知られている。
図3は、従来のトレンチゲート型VDMOSFETを有する半導体装置を模式的に示す断面図である。
As a structure effective for miniaturization of a VDMOSFET (Vertical Double diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), a trench gate structure is generally known.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device having a conventional trench gate type VDMOSFET.
この半導体装置100は、N+型基板101を備えている。N+型基板101上には、N-型エピタキシャル層102が積層されている。N-型エピタキシャル層102の基層部は、N-型領域103とされ、N-型エピタキシャル層102の表層部には、P型ボディ領域104がN-型領域103と上下に隣接して形成されている。
N-型エピタキシャル層102には、トレンチ105がその表面から掘り下がって形成されている。トレンチ105は、P型ボディ領域104を貫通し、その最深部がN-型領域103に達している。トレンチ105内には、SiO2(酸化シリコン)からなるゲート絶縁膜106を介して、N型不純物が高濃度にドープされたポリシリコンからなるゲート電極107が埋設されている。
The
A
また、P型ボディ領域104の表層部には、トレンチ105に沿って、N+型ソース領域108が形成されている。N+型ソース領域108には、平面視でその中央部に、P+型ソースコンタクト領域109がN+型ソース領域108を貫通して形成されている。
N-型エピタキシャル層102上には、層間絶縁膜110が積層されている。層間絶縁膜110上には、ソース配線111が形成されている。ソース配線111は、接地されている。そして、ソース配線111は、層間絶縁膜110に形成されたコンタクト孔112を介して、N+型ソース領域108およびP+型ソースコンタクト領域109にコンタクト(電気接続)されている。また、ゲート電極107には、層間絶縁膜110に形成されたコンタクト孔(図示せず)を介して、ゲート配線113が電気的に接続されている。
An N +
An interlayer
N+型基板101の裏面には、ドレイン電極114が形成されている。
ドレイン電極114に適当な大きさの正電圧を印加しつつ、ゲート電極107の電位を制御することにより、P型ボディ領域104におけるゲート絶縁膜106との界面近傍にチャネルを形成して、N+型ソース領域108とドレイン電極114との間に電流を流すことができる。これにより、VDMOSFETのスイッチング動作が達成される。
By controlling the potential of the
VDMOSFETのスイッチング性能を表わす指標として、たとえば、VDMOSFETのオン抵抗Ronとゲート−ドレイン電荷量Qgdとの積Ron・Qgdが用いられ、この積が小さいほど、より高速なスイッチング動作を達成することができる。
図3の半導体装置100において、VDMOSFETのオン抵抗Ron2は、N+型ソース領域108およびP+型ソースコンタクト領域109で構成されるソース領域と、N+型基板101との間の抵抗である。一方、VDMOSFETのゲート−ドレイン電荷量Qgd2は、ゲート−ドレイン間に寄生的に形成されるゲート−ドレイン間容量Cgd2(ゲート電極107とトレンチ105の底面との間に挟まれるゲート絶縁膜106の容量Cox2と、N-型領域103とP型ボディ領域104との界面から広がる空乏層115が有する容量Cdep2との合成容量)に蓄積される電荷量である。半導体装置100では、Ron2・Qgd2を低減することができれば、VDMOSFETの高速スイッチング動作を達成することができる。
As an index representing the switching performance of the VDMOSFET, for example, on-resistance R on and the gate of the VDMOSFET - product R on · Q gd between the drain charge amount Q gd is used, the more the product is small, achieving a faster switching operation can do.
In the
ところが、図4に示されるように、Ron2とQgd2とは、一方を低減すると、他方が増大する、いわゆるトレードオフの関係にある。そのため、Ron2・Qgd2を小さくするには、Ron2およびQgd2の一方を低減するとともに、他方の増大を防止する必要がある。
そこで、この発明の目的は、オン抵抗の増大を生じることなく、ゲート−ドレイン電荷量を低減することができる半導体装置を提供することにある。
However, as shown in FIG. 4, and R on2 and Q gd2, when reducing one, the other increases, in a so-called trade-off relationship. Therefore, to reduce the R on2 · Q gd2 serves to reduce one of R on2 and Q gd2, it is necessary to prevent the other increases.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of reducing the gate-drain charge amount without increasing the on-resistance.
上記目的を達成するための請求項1記載の発明は、半導体層と、前記半導体層の基層部に形成された第1導電型の第1導電型領域と、前記半導体層に形成され、前記第1導電型領域に接する第2導電型のボディ領域と、前記半導体層に形成され、前記ボディ領域を貫通し、最深部が前記第1導電型領域に達するトレンチと、前記半導体層の表層部における前記トレンチの周囲に形成され、前記ボディ領域に接する第1導電型のソース領域と、前記トレンチの底面および側面上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜における前記トレンチの側面を覆う部分に沿って形成されたゲート電極と、前記トレンチ内の底部において前記ゲート電極に囲まれる部分に形成され、前記ゲート絶縁膜における前記トレンチの底面を覆う部分に接する絶縁体と、を含む、半導体装置である。
In order to achieve the above object, the invention according to
この構成によれば、ゲート電極は、ゲート絶縁膜におけるトレンチの側面を覆う部分に沿って形成されている。トレンチ内の底部においてゲート電極に囲まれる部分には、ゲート絶縁膜におけるトレンチの底面を覆う部分に絶縁体が接している。
ゲート絶縁膜における絶縁体の接する部分には、ゲート電極が形成されていない。そのため、ゲート絶縁膜におけるトレンチの底面を覆う部分の上面全域に、ゲート電極が接する従来の構成(図3参照)に比べ、ゲート絶縁膜におけるトレンチの底面を覆う部分を挟んで、第1導電型領域に対向するゲート電極の面積を小さくすることができる。したがって、ゲート電極とトレンチの底面(第1導電型領域)との間に生じる寄生容量を小さくすることができる。その結果、ゲート−ドレイン間容量を低減することができ、ゲート−ドレイン電荷量を低減することができる。また、ゲート絶縁膜におけるトレンチの底面を覆う部分に絶縁体が接する構成によって、半導体装置のオン抵抗が増大することがない。すなわち、前記の構成によれば、オン抵抗の増大を生じることなく、ゲート−ドレイン電荷量を低減することができる。
According to this configuration, the gate electrode is formed along the portion of the gate insulating film that covers the side surface of the trench. The insulator is in contact with the portion of the gate insulating film that covers the bottom surface of the trench at the bottom of the trench surrounded by the gate electrode.
A gate electrode is not formed at a portion of the gate insulating film that contacts the insulator. Therefore, compared to the conventional configuration in which the gate electrode is in contact with the entire upper surface of the portion covering the bottom surface of the trench in the gate insulating film (see FIG. 3), the first conductivity type is sandwiched between the portions covering the bottom surface of the trench in the gate insulating film. The area of the gate electrode facing the region can be reduced. Therefore, the parasitic capacitance generated between the gate electrode and the bottom surface (first conductivity type region) of the trench can be reduced. As a result, the gate-drain capacitance can be reduced, and the gate-drain charge amount can be reduced. Further, the on-resistance of the semiconductor device is not increased by the structure in which the insulator is in contact with the portion of the gate insulating film that covers the bottom surface of the trench. That is, according to the above configuration, the gate-drain charge amount can be reduced without increasing the on-resistance.
このような構造の半導体装置は、請求項2に記載の製造方法により得ることができる。すなわち、第1導電型の半導体層にトレンチを形成する工程と、前記トレンチの底面および側面を含む前記半導体層の表面を酸化させて、酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜上にゲート電極の材料を堆積させて、電極材料堆積層を形成する工程と、前記電極材料堆積層をエッチバックして、前記酸化膜における前記トレンチの側面を覆う部分に沿って前記電極材料堆積層を部分的に残すことにより、ゲート電極を形成する工程と、前記酸化膜上に前記トレンチを埋め尽くすように絶縁性材料を堆積させて、絶縁性材料堆積層を形成する工程と、前記絶縁性材料堆積層および前記酸化膜をエッチバックすることにより、前記絶縁性材料堆積層における前記トレンチ外の部分を除去して、前記トレンチ内の底部において前記ゲート電極に囲まれる部分に、前記酸化膜における前記トレンチの底面を覆う部分に接する絶縁体を形成するとともに、前記酸化膜における前記トレンチ外の部分を除去して、前記トレンチの底面および側面上に、ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記半導体層の表面から第2導電型の不純物を導入して、前記第2導電型のボディ領域を形成する工程と、前記半導体層の表面から前記トレンチの周囲に前記第1導電型の不純物を導入して、前記ボディ領域に接する前記第1導電型のソース領域を形成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法により得ることができる。
A semiconductor device having such a structure can be obtained by the manufacturing method according to
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る半導体装置の構造を模式的に示す断面図である。
半導体装置1は、トレンチゲート型VDMOSFETを有するユニットセルがマトリクス状に配置されたアレイ構造を有している。
半導体装置1の基体をなすN+型基板2上には、N+型基板2よりもN型不純物が低濃度(たとえば、1×1015〜4×1015/cm3)にドーピングされたシリコンからなるN-型のエピタキシャル層3が積層されている。エピタキシャル層3の基層部は、エピタキシャル成長後のままの状態で、第1導電型領域としてのN-型領域4とされている。また、エピタキシャル層3には、N-型領域4上に、P型のボディ領域5がN-型領域4に接して形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a sectional view schematically showing the structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
The
On the N + type substrate 2 that forms the base of the
エピタキシャル層3には、トレンチ6がその表面から掘り下がって形成されている。トレンチ6は、ボディ領域5を貫通し、その最深部がN-型領域4に達している。また、トレンチ6は、図1における左右方向に一定の間隔を空けて複数形成され、それぞれ図1の紙面と直交する方向(ゲート幅に沿う方向)に延びている。各トレンチ6は、図1における左右方向(ゲート幅と直交する方向)における幅W1が、たとえば、0.5μmで形成されている。トレンチ6内には、その内面全域を覆うように、SiO2(酸化シリコン)からなるゲート絶縁膜7が形成されている。ゲート絶縁膜7は、その膜厚Toxが、たとえば、50nmで形成されている。
A
また、トレンチ6内におけるゲート絶縁膜7の内側には、ゲート電極8が形成されている。
ゲート電極8は、N型不純物が高濃度にドーピングされたポリシリコンからなり、ゲート幅と直交する方向に対向する、同形状の電極81と電極82とを備えている。電極81,82は、ゲート絶縁膜7におけるトレンチ6の側面を覆う部分に沿って形成されており、トレンチ6の深さ方向にそれらの厚みが逆テーパー状に広がる断面略三角形状に形成されている。そして、トレンチ6内における電極81と電極82とで囲まれる部分を、トレンチ6の深さ方向途中までSiO2で埋め尽くすことにより、トレンチ6内の底部には、絶縁体17が埋設されている。絶縁体17は、ゲート絶縁膜7におけるトレンチ6の底面を覆う部分に、たとえば、0.3μmの幅W2で接している。
A
The
また、エピタキシャル層3の表層部には、トレンチ6に対してゲート幅と直交する方向(図1における左右方向)の両側に、N-型領域4のN型不純物濃度よりも高いN型不純物濃度(たとえば、1019/cm3)を有するN+型のソース領域9が形成されている。ソース領域9は、トレンチ6に沿ってゲート幅に沿う方向に延び、その底部がボディ領域5に接している。また、ゲート幅と直交する方向におけるソース領域9の中央部には、P+型のソースコンタクト領域10がソース領域9を貫通して形成されている。
Further, in the surface layer portion of the
すなわち、トレンチ6およびソース領域9は、ゲート幅と直交する方向に交互に設けられ、それぞれゲート幅に沿う方向に延びている。そして、ソース領域9上に、そのソース領域9に沿って、ゲート幅と直交する方向に隣接するユニットセル間の境界が設定されている。ソースコンタクト領域10は、ゲート幅と直交する方向に隣接する2つのユニットセル間に跨って少なくとも1つ以上設けられている。また、ゲート幅に沿う方向に隣接するユニットセル間の境界は、各ユニットセルに含まれるゲート電極8が一定のゲート幅を有するように設定されている。
That is, the
エピタキシャル層3上には、層間絶縁膜13が積層されている。層間絶縁膜13上には、ソース配線14が形成されている。ソース配線14は、接地されている。そして、ソース配線14は、層間絶縁膜13に形成されたコンタクト孔15に埋設されたソースプラグ18を介して、ソース領域9およびソースコンタクト領域10にコンタクト(電気接続)されている。また、層間絶縁膜13上には、ゲート配線16が形成されている。そして、ゲート配線16は、トレンチ6および層間絶縁膜13に形成されたコンタクト孔11に埋設されたゲートプラグ12を介して、電極81,82にコンタクト(電気接続)されている。
An interlayer insulating
N+型基板2の裏面には、ドレイン電極27が形成されている。
ドレイン電極27に適当な大きさの正電圧を印加しつつ、ゲート電極8の電位を制御することにより、ボディ領域5におけるゲート絶縁膜7との界面近傍にチャネルを形成して、ソース領域9とドレイン電極27との間に電流を流すことができる。
この半導体装置1では、ゲート電極8を形成する断面略三角形状の電極81および電極82が、ゲート幅と直交する方向に対向配置されており、電極81および電極82は、それぞれゲート絶縁膜7におけるトレンチ6の側面を覆う部分に沿って形成されている。そして、トレンチ6内の底部においてゲート電極8(電極81および電極82)に囲まれる部分には、ゲート絶縁膜7におけるトレンチ6の底面を覆う部分に絶縁体17が、幅W2で接している。
A
By controlling the potential of the
In this
ゲート絶縁膜7における絶縁体17が接する部分には、ゲート電極8が形成されていない。そのため、たとえば、図3で示される半導体装置100のように、ゲート絶縁膜106におけるトレンチ105の底面を覆う部分の上面全域に、ゲート電極107が接する従来の構成に比べ、ゲート絶縁膜7におけるトレンチ6の底面を覆う部分を挟んで、N-型領域4に対向するゲート電極8の面積を小さくすることができる。その結果、半導体装置1におけるゲート−ドレイン間容量Cgd1を低減することができる。
The
たとえば、図3の半導体装置100において、ゲート絶縁膜106を挟んで対向するゲート電極107とトレンチ105の底面(N-型領域103)との間に生じる寄生容量Cox2と、本実施形態の半導体装置1において、ゲート絶縁膜7を挟んで対向するゲート電極8とトレンチ6の底面(N-型領域4)との間に生じる寄生容量Cox1とを比較する。なお、この比較において、半導体装置100における、トレンチ105の幅、ゲート絶縁膜106の厚みおよびゲート幅は、半導体装置1における、トレンチ6の幅W1、ゲート絶縁膜7の厚みToxおよびゲート幅Wgと同じである。
For example, in the
図3の半導体装置100において、寄生容量Cox2は、Cox2=εox・W1・Wg/Tox(εox:SiO2の比誘電率 Wg:ゲート幅 Tox:ゲート絶縁膜7の厚み)となる。
これに対し、本実施形態の半導体装置1において、トレンチ6の幅W1と絶縁体17の幅W2との差を2W3とすると、寄生容量Cox1は、Cox1=εox・2W3・Wg/Tox(εox:SiO2の比誘電率 Wg:ゲート幅 Tox:ゲート絶縁膜7の厚み)となる。
In the
In contrast, in the
以上の計算式に、たとえば、W1=0.5μm、W2=0.3μm、W3=0.1μmおよびTox=50nmを代入して、Cox1とCox2とを比較すると、Cox1=0.4Cox2となるので、半導体装置100のCox2に比べ、半導体装置1におけるCox1が低減されることがわかる。
半導体装置1のゲート−ドレイン間容量Cgd1は、たとえば、Cox1と、N-型領域4とボディ領域5との界面から広がる空乏層28が有する容量Cdep1との合成容量で表わされる。そのため、Cox1を低減することにより、Cgd1を低減することができ、その結果、ゲート−ドレイン電荷量Qgd1を低減することができる。
Substituting, for example, W 1 = 0.5 μm, W 2 = 0.3 μm, W 3 = 0.1 μm and Tox = 50 nm into the above formula , and comparing C ox1 and C ox2 , C ox1 = 0.4C ox2 , it can be seen that C ox1 in the
The gate of the semiconductor device 1 - drain capacitance C gd1 is, for example, a C ox1, N - -
また、ゲート絶縁膜7におけるトレンチ6の底面を覆う部分に絶縁体17が接する構成によって、半導体装置1のオン抵抗が増大することがない。よって、この半導体装置1の構造によれば、オン抵抗の増大を生じることなく、ゲート−ドレイン電荷量Qgd1を低減することができる。
図2A〜図2Mは、半導体装置1の製造方法を工程順に示す模式的な断面図である。
Further, the on-resistance of the
2A to 2M are schematic cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the
まず、図2Aに示すように、エピタキシャル成長法により、N+型基板2上に、エピタキシャル層3が形成される。次いで、図2Bに示すように、熱酸化処理により、エピタキシャル層3の表面に、SiO2からなる犠牲酸化膜21が形成される。その後、P−CVD(Plasma Chemical Vapor Deposition:プラズマ化学気相成長)法により、犠牲酸化膜21上にSiN(窒化シリコン)層が形成され、このSiN層がパターニングされることによって、トレンチ6を形成すべき部分と対向する部分に開口を有するハードマスク22が形成される。そして、ハードマスク22を利用して、犠牲酸化膜21およびエピタキシャル層3がエッチングされることにより、トレンチ6が形成される(トレンチを形成する工程)。トレンチ6が形成された後には、犠牲酸化膜21およびハードマスク22が除去される。
First, as shown in FIG. 2A, an
次に、図2Cに示すように、熱酸化処理が行なわれることにより、トレンチ6の内面を含むエピタキシャル層3の表面の全域に、SiO2からなる酸化膜23が形成される(酸化膜を形成する工程)。
酸化膜23が形成された後には、図2Dに示すように、CVD法により、酸化膜23上に、N型不純物が高濃度にドーピングされたポリシリコンの堆積層24が形成される(電極材料堆積層を形成する工程)。堆積層24は、ゲート幅と直交する方向に対向するトレンチ6の側面上の部分が、接触しない厚みで形成される。すなわち、堆積層24により、トレンチ6内は埋め尽くされない。
Next, as shown in FIG. 2C, by performing a thermal oxidation process, an
After the
そして、図2Eに示すように、エッチバックによって、堆積層24のトレンチ6の底面を覆う部分が部分的に除去される。これにより、酸化膜23におけるトレンチ6の側面に沿って部分的に残された堆積層24が、ゲート電極8(電極81および電極82)となるとともに(ゲート電極を形成する工程)、酸化膜23におけるトレンチ6の底面を覆う部分が部分的に露出する。
Then, as shown in FIG. 2E, the portion covering the bottom surface of the
次いで、図2Fに示すように、HDP−CVD(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition:高密度プラズマ化学気相成長)法により、エピタキシャル層3上にSiO2が堆積される。SiO2は、トレンチ6内を埋め尽くすとともに、エピタキシャル層3を覆い尽くすまで堆積される。これにより、トレンチ6内およびエピタキシャル層3上に堆積層19が形成される(絶縁性材料堆積層を形成する工程)。
Next, as shown in FIG. 2F, SiO 2 is deposited on the
そして、図2Gに示すように、エッチバックによって、堆積層19におけるトレンチ6外に存在する部分およびトレンチ6内に存在する部分のトレンチ6の一部が除去される。これにより、トレンチ6内の底部において電極81と電極82とで囲まれる部分に、酸化膜23におけるトレンチ6の底面を覆う部分に接する絶縁体17が形成される(絶縁体を形成する工程)。また、酸化膜23におけるトレンチ6外に存在する部分が除去され、トレンチ6の内面上のみに酸化膜23が残されることにより、ゲート絶縁膜7が得られる(ゲート絶縁膜を形成する工程)。
Then, as shown in FIG. 2G, a part of the deposited
その後、P型不純物のイオンが、エピタキシャル層3の内部に向けて注入される。
次いで、ドライブイン拡散処理が行われる。このドライブイン拡散処理により、エピタキシャル層3に注入されたP型不純物のイオンが拡散し、図2Hに示すように、エピタキシャル層3に、ボディ領域5が形成される(ボディ領域を形成する工程)。また、エピタキシャル層3におけるボディ領域5以外の部分は、エピタキシャル成長後のままの状態でN-型領域4となる。
Thereafter, ions of P-type impurities are implanted toward the inside of the
Next, drive-in diffusion processing is performed. By this drive-in diffusion treatment, ions of P-type impurities implanted into the
ドライブイン拡散処理の後、図2Iに示すように、エピタキシャル層3上に、ソース領域9を形成すべき部分と対向する部分に開口を有するマスク25が形成される。そして、マスク25の開口を介して、エピタキシャル層3の表層部に、N型不純物のイオンが注入される。このイオン注入後、マスク25は除去される。
さらに、図2Jに示すように、エピタキシャル層3上に、ソースコンタクト領域10を形成すべき部分と対向する部分に開口を有するマスク26が形成される。そして、マスク26の開口を介して、エピタキシャル層3の表層部に、P型不純物のイオンが注入される。このイオン注入後、マスク26は除去される。
After the drive-in diffusion process, as shown in FIG. 2I, a
Further, as shown in FIG. 2J, a
その後、アニール処理が行われる。このアニール処理により、エピタキシャル層3の表層部に注入されたN型不純物およびP型不純物のイオンが活性化され、図2Kに示すように、エピタキシャル層3の表層部に、ソース領域9およびソースコンタクト領域10が形成される(ソース領域を形成する工程)。
その後、CVD法により、エピタキシャル層3上にSiO2が堆積される。SiO2は、トレンチ6内を埋め尽くすとともに、エピタキシャル層3を覆い尽くすまで堆積される。次いで、堆積されたSiO2上に、コンタクト孔11およびコンタクト孔15を形成すべき部分と対向する部分に開口を有するマスク20が形成され、このマスク20を用いて、SiO2がドライエッチングされる。このドライエッチングは、電極81および電極82が露出させることができるように、そのエッチング時間が制御される。これにより、図2Lに示すように、コンタクト孔11およびコンタクト孔15が形成された層間絶縁膜13が形成される。
Thereafter, an annealing process is performed. By this annealing treatment, ions of N-type impurities and P-type impurities implanted into the surface layer portion of the
Thereafter, SiO 2 is deposited on the
そして、図2Mに示すように、コンタクト孔11にゲートプラグ12が埋設され、このゲートプラグ12上にゲート配線16が形成されるとともに、コンタクト孔15にソースプラグ18が埋設され、このソースプラグ18上にソース配線14が形成される。また、N+型基板2の裏面にドレイン電極27が形成される。これにより、図1に示す半導体装置1が得られる。
As shown in FIG. 2M, a
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、半導体装置1の各半導体部分の導電型を反転した構成が採用されてもよい。すなわち、半導体装置1において、P型の部分がN型であり、N型の部分がP型であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be implemented in other forms. For example, a configuration in which the conductivity type of each semiconductor portion of the
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
1 半導体装置
2 N+型基板
3 エピタキシャル層
4 N-型領域
5 ボディ領域
6 トレンチ
7 ゲート絶縁膜
8 ゲート電極
9 ソース領域
10 ソースコンタクト領域
17 絶縁体
19 堆積層
23 酸化膜
24 堆積層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記半導体層の基層部に形成された第1導電型の第1導電型領域と、
前記半導体層に形成され、前記第1導電型領域に接する第2導電型のボディ領域と、
前記半導体層に形成され、前記ボディ領域を貫通し、最深部が前記第1導電型領域に達するトレンチと、
前記半導体層の表層部における前記トレンチの周囲に形成され、前記ボディ領域に接する第1導電型のソース領域と、
前記トレンチの底面および側面上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜における前記トレンチの側面を覆う部分に沿って形成されたゲート電極と、
前記トレンチ内の底部において前記ゲート電極に囲まれる部分に形成され、前記ゲート絶縁膜における前記トレンチの底面を覆う部分に接する絶縁体と、を含む、半導体装置。 A semiconductor layer;
A first conductivity type region of a first conductivity type formed in a base layer portion of the semiconductor layer;
A second conductivity type body region formed in the semiconductor layer and in contact with the first conductivity type region;
A trench formed in the semiconductor layer, penetrating the body region, and having a deepest portion reaching the first conductivity type region;
A source region of a first conductivity type formed around the trench in the surface layer portion of the semiconductor layer and in contact with the body region;
A gate insulating film formed on the bottom and side surfaces of the trench;
A gate electrode formed along a portion of the gate insulating film covering a side surface of the trench;
And an insulator formed in a portion surrounded by the gate electrode at a bottom portion in the trench and in contact with a portion covering the bottom surface of the trench in the gate insulating film.
前記トレンチの底面および側面を含む前記半導体層の表面を酸化させて、酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜上にゲート電極の材料を堆積させて、電極材料堆積層を形成する工程と、
前記電極材料堆積層をエッチバックして、前記酸化膜における前記トレンチの側面を覆う部分に沿って前記電極材料堆積層を部分的に残すことにより、ゲート電極を形成する工程と、
前記酸化膜上に前記トレンチを埋め尽くすように絶縁性材料を堆積させて、絶縁性材料堆積層を形成する工程と、
前記絶縁性材料堆積層および前記酸化膜をエッチバックすることにより、前記絶縁性材料堆積層における前記トレンチ外の部分を除去して、前記トレンチ内の底部において前記ゲート電極に囲まれる部分に、前記酸化膜における前記トレンチの底面を覆う部分に接する絶縁体を形成するとともに、前記酸化膜における前記トレンチ外の部分を除去して、前記トレンチの底面および側面上に、ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体層の表面から第2導電型の不純物を導入して、前記第2導電型のボディ領域を形成する工程と、
前記半導体層の表面から前記トレンチの周囲に前記第1導電型の不純物を導入して、前記ボディ領域に接する前記第1導電型のソース領域を形成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。 Forming a trench in the semiconductor layer of the first conductivity type;
Oxidizing the surface of the semiconductor layer including the bottom and side surfaces of the trench to form an oxide film;
Depositing a gate electrode material on the oxide film to form an electrode material deposition layer;
Etching back the electrode material deposition layer to leave the electrode material deposition layer partially along the portion of the oxide film that covers the side surface of the trench; and forming a gate electrode;
Depositing an insulating material on the oxide film so as to fill the trench to form an insulating material deposition layer;
Etching back the insulating material deposition layer and the oxide film removes a portion outside the trench in the insulating material deposition layer, and at a portion surrounded by the gate electrode at the bottom in the trench, Forming an insulator in contact with a portion of the oxide film covering the bottom surface of the trench, removing a portion outside the trench in the oxide film, and forming a gate insulating film on the bottom surface and side surface of the trench; ,
Introducing a second conductivity type impurity from the surface of the semiconductor layer to form the second conductivity type body region;
Introducing a first conductivity type impurity from the surface of the semiconductor layer to the periphery of the trench to form the first conductivity type source region in contact with the body region. .
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