JP2009117412A - Insulated gate semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法に係り、特にゲート抵抗を低減するトレンチ構造の絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an insulated gate semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an insulated gate semiconductor device having a trench structure for reducing gate resistance and a manufacturing method thereof.
図9を参照して従来の絶縁ゲート型半導体装置について、トレンチ構造のnチャネル型MOSFETを例に説明する。 A conventional insulated gate semiconductor device will be described with reference to FIG. 9 by taking an n-channel MOSFET having a trench structure as an example.
n+型のシリコン半導体基板21の上にn−型半導体層22を設けてドレイン領域としその表面にp型のチャネル層24を設ける。チャネル層24を貫通し、n−型半導体層22まで到達するトレンチ27を設け、トレンチ27の内壁をゲート酸化膜28で被膜し、トレンチ27に充填されたポリシリコンよりなるゲート電極32を設ける。トレンチ27に隣接したチャネル層24表面にはn+型のソース領域34が形成され、隣り合う2つのセルのソース領域34間のチャネル層24表面にはp+型のボディ領域33を設ける。ゲート電極32上は層間絶縁膜35で覆い、ソース領域34およびボディ領域33にコンタクトするソース電極36を設ける。
An n−
図10を参照して、図9に示すMOSFETの製造方法を説明する。 With reference to FIG. 10, a method of manufacturing the MOSFET shown in FIG. 9 will be described.
n+型シリコン半導体基板21にn−型半導体層22を積層した基板20を準備し、表面に酸化膜23を形成した後、予定のチャネル層24の部分の酸化膜23をエッチングする。この酸化膜23をマスクとして全面に例えばボロンを注入した後、拡散してp型のチャネル層24を形成する。
A
その後、例えばCVD酸化膜25を所望の形状にパターンニングしたマスクにより、基板20をドライエッチングし、チャネル層24を貫通してn−型半導体層22まで達するトレンチ27を形成する。トレンチ27内にはゲート酸化膜28を形成する。
Thereafter, the
更に、全面にノンドープのポリシリコン層29を付着し、リンを高濃度に注入・拡散して高導電率化を図る(図10(A))。
Further, a
全面に付着したポリシリコン層29をマスクを設けずにドライエッチして、トレンチ27に埋設したゲート電極32を形成する。
The
チャネル層24の表面に所望のマスクを設けてソース領域を形成するn型不純物およびボディ領域を形成するp型不純物を導入し、全面に層間絶縁膜となる絶縁膜35’を形成する。この熱処理によりn型不純物及びp型不純物を拡散し、ソース領域34およびボディ領域33を形成する(図10(B))。
A desired mask is provided on the surface of the
絶縁膜35’を所望の形状でパターンニングして層間絶縁膜35を形成し、全面にソース電極36を形成して、図9に示す最終構造を得る。
かかる従来のMOSFETではトレンチ内に埋設したポリシリコンに高濃度の不純物イオンをドープしてゲート電極32の低抵抗化を図っている。しかし、ドープする不純物の不純物濃度にも限界がある。
In such a conventional MOSFET, the polysilicon buried in the trench is doped with high-concentration impurity ions to reduce the resistance of the
すなわち不純物濃度が高すぎると、ゲート電極32中の不純物イオンがゲート酸化膜27からチャネル層24へ染み出し、チャネル層24に悪影響を及ぼす問題がある。またMOSFETの場合は、ゲート−ソース間の保護のためにチップ上に保護ダイオードを形成する場合があるが、保護ダイオードはゲート電極32と同じポリシリコン層を同一プロセスにてパターンニングして形成するため、ポリシリコン層にドープする不純物濃度が高すぎると、保護ダイオードの耐圧が劣化する問題もある。
That is, if the impurity concentration is too high, the impurity ions in the
一方、MOSFETセルの微細化に伴い、ポリシリコン層を埋め込むトレンチの幅が狭くなっており、更に微細化を進め易いストライプ構造にすることで、ゲート抵抗は増加傾向となる。ゲート抵抗が増加するとCR時定数の遅れが大きくなり、各セルのスイッチング(オン/オフ)動作が不均一となるため、電流集中による破壊が発生しやすくなる。 On the other hand, with the miniaturization of the MOSFET cell, the width of the trench for embedding the polysilicon layer is narrowed, and the gate resistance tends to increase by adopting a stripe structure that facilitates further miniaturization. When the gate resistance increases, the delay of the CR time constant increases, and the switching (on / off) operation of each cell becomes non-uniform, so that breakdown due to current concentration is likely to occur.
上記の如くポリシリコン層への高濃度ドープには限界があるため、ゲート引き出し電極を形成し、ゲート抵抗を低減する方法も知られている。 As described above, since there is a limit to the high concentration doping to the polysilicon layer, a method of forming a gate lead electrode and reducing the gate resistance is also known.
図11は、従来のゲート引き出し電極38の一例を示した概要図である。
FIG. 11 is a schematic view showing an example of a conventional
ゲート引き出し電極38は、ゲート電極(不図示)と同様のポリシリコン層で形成され、セルの配置領域である実動作領域E’を囲むように、チップ上に延在されてゲート電極とゲートパッド電極39とを接続する。
The
しかし、抵抗を低減するため、チップ上で引き回すように形成すると、その分占有面積も大きくなってしまい、セルの配置領域(実動作領域E’)としての面積が影響を受けるため、微細化を進めてセル密度を向上させる目的とは相反する結果となってしまう。 However, if it is formed so as to be routed on the chip in order to reduce the resistance, the occupied area is increased accordingly, and the area as the cell arrangement region (actual operation region E ′) is affected. This is contrary to the purpose of proceeding and improving the cell density.
本発明はかかる課題に鑑みてなされ、第1に、一導電型の半導体基板と、該半導体基板上に設けた一導電型半導体層と、該一導電型半導体層表面に設けた逆導電型のチャネル層と、該チャネル層を貫通するトレンチと、該トレンチの内壁を被覆するゲート絶縁膜と、前記トレンチに埋め込まれたポリシリコン層と、該ポリシリコン層の表面に設けられ該ポリシリコン層より比抵抗の低い導体層よりなるゲート電極と、前記チャネル層表面の前記トレンチに隣接して設けた一導電型のソース領域と、を具備することにより解決するものである。 The present invention has been made in view of such a problem. First, a one-conductivity-type semiconductor substrate, a one-conductivity-type semiconductor layer provided on the semiconductor substrate, and a reverse-conductivity-type semiconductor layer provided on the surface of the one-conductivity-type semiconductor layer. A channel layer, a trench penetrating the channel layer, a gate insulating film covering the inner wall of the trench, a polysilicon layer embedded in the trench, and a polysilicon layer provided on the surface of the polysilicon layer The problem is solved by providing a gate electrode made of a conductor layer having a low specific resistance and a source region of one conductivity type provided adjacent to the trench on the surface of the channel layer.
第2に、一導電型の半導体基板に一導電型半導体層を積層した基板を準備し、前記半導体層表面に逆導電型のチャネル層を形成する工程と、該チャネル層を貫通し前記半導体層まで達するトレンチを形成する工程と、該トレンチの内壁にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記トレンチ内に埋め込まれたポリシリコン層と、該ポリシリコン層表面に形成され該ポリシリコン層より比抵抗の低い導体層からなるゲート電極を形成する工程と、前記チャネル層表面の前記トレンチに隣接して一導電型のソース領域を形成する工程と、を具備することにより解決するものである。 Second, a step of preparing a substrate in which a one-conductivity-type semiconductor layer is stacked on a one-conductivity-type semiconductor substrate and forming a reverse-conductivity-type channel layer on the surface of the semiconductor layer; A step of forming a trench reaching up to, a step of forming a gate insulating film on the inner wall of the trench, a polysilicon layer embedded in the trench, and a resistivity formed from the polysilicon layer formed on the surface of the polysilicon layer And a step of forming a one-conductivity type source region adjacent to the trench on the surface of the channel layer.
本発明によれば、以下の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
本発明の構造に依れば、ポリシリコン層と、ポリサイド層および金属層でゲート電極を構成するので、ポリシリコン層の不純物濃度を従来通りに維持したまま、ゲート抵抗を低減できる。具体的には、ポリサイド層の比抵抗は、ゲート電極のポリシリコン層より低い(ポリサイド層の比抵抗はポリシリコン層の比抵抗の2分の1)であるため、ゲート電極の不純物を高濃度にすることによるデバイスへの影響を回避して、ゲート抵抗を低減できる。 According to the structure of the present invention, since the gate electrode is constituted by the polysilicon layer, the polycide layer, and the metal layer, the gate resistance can be reduced while maintaining the impurity concentration of the polysilicon layer as usual. Specifically, since the specific resistance of the polycide layer is lower than that of the polysilicon layer of the gate electrode (the specific resistance of the polycide layer is one half of the specific resistance of the polysilicon layer), the impurity of the gate electrode is highly concentrated. The gate resistance can be reduced by avoiding the influence on the device.
また、ゲート抵抗の低減によりCR時定数の遅れも小さくできる。特に本実施形態では各セル毎にゲート電極の抵抗を低減するものであり、各セルのスイッチング動作の不均一性も少なくなり、電流集中による破壊の発生も防止できる。 Further, the delay of the CR time constant can be reduced by reducing the gate resistance. In particular, in this embodiment, the resistance of the gate electrode is reduced for each cell, the non-uniformity of the switching operation of each cell is reduced, and the occurrence of breakdown due to current concentration can be prevented.
更に、基板上に引き回すポリシリコン層(ゲート引き出し電極)の占有面積を低減できる。つまりその分、動作領域の面積を増加させることができ、かつゲート抵抗を低減することができる。 Further, the area occupied by the polysilicon layer (gate lead electrode) drawn on the substrate can be reduced. That is, the area of the operation region can be increased correspondingly, and the gate resistance can be reduced.
また、ポリサイド層は、全面に金属を蒸着して熱処理することにより、ゲート電極を構成するポリシリコン層上にセルフアラインで形成できるため、製造工程を複雑にすることなく、ゲート抵抗を低減できる。 Further, since the polycide layer can be formed by self-alignment on the polysilicon layer constituting the gate electrode by depositing metal on the entire surface and performing heat treatment, the gate resistance can be reduced without complicating the manufacturing process.
更に、ポリサイド層は、ゲート引き出し電極上にもセルフアラインで形成することができる。 Furthermore, the polycide layer can be formed on the gate lead electrode by self-alignment.
本発明の実施の形態を図1から図8を参照して、nチャネル型のトレンチ構造のMOSFETを例に詳細に説明する。 An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8 by taking an n-channel type MOSFET having a trench structure as an example.
図1は、本実施形態のMOSFETを説明するための図であり、図1(A)が断面図、図1(B)が本実施形態の平面の概要図、図11が従来の平面の概要図である。 1A and 1B are diagrams for explaining a MOSFET according to the present embodiment. FIG. 1A is a cross-sectional view, FIG. 1B is a schematic diagram of a plane of the present embodiment, and FIG. 11 is a schematic diagram of a conventional plane. FIG.
図1(A)を参照して、MOSFET100は、一導電型の半導体基板1と、一導電型半導体層2と、逆導電型のチャネル層4と、トレンチ7と、ゲート絶縁膜11と、ゲート電極13、ソース領域15と、から構成される。
Referring to FIG. 1A,
基板10は、n+型のシリコン半導体基板1に、n−型半導体層(例えばエピタキシャル層)2が積層され、ドレイン領域となる。
In the
チャネル層4は、n−型半導体層2表面に設けたp型不純物領域である。トレンチ7は、チャネル層4を貫通してn−型半導体層2まで達する深さに設けられ、トレンチ7の内壁を、駆動電圧に応じた膜厚のゲート絶縁膜(酸化膜)11で被覆する。
The channel layer 4 is a p-type impurity region provided on the surface of the n −
トレンチ7内にはゲート電極13が埋設される。ゲート電極13は、不純物(例えばリン(P))をドープ(1E19cm−3程度の不純物濃度)したポリシリコン層13aと、ポリシリコン層13aの表面に設けられた導体層13bとからなる。導体層13bは、ポリサイド層である。
A
より詳細には、ポリシリコン層13aはトレンチ7の開口部から例えば約2000Å程度下方までの高さに埋め込まれる。ポリシリコン層13aの上の導体層13bは2000Å程度である。導体層13bは、ポリシリコン層13aの上に設けた高融点金属層(例えばタングステン(W)、モリブデン(Mo)など)を熱処理してポリサイド層としたものである。
More specifically, the
導体層13bは、トレンチ7の側壁付近と、中心付近での厚みが略同等である。また、トレンチ7内においては、ポリシリコン層13aの上面のみに設けられる。すなわちトレンチ7内には開口部から2000Å程度の厚みで導体層13bのみが埋設され、その下方にポリシリコン層13aのみが埋設される。また、導体層13bはトレンチ7に完全に埋設される。
The
トレンチ7に隣接したチャネル層4表面には高濃度のn型不純物領域であるソース領域15が設けられ、隣り合うソース領域15間のチャネル層4表面には高濃度のp型不純物領域であるボディ領域14が設けられる。ソース領域15は、ゲート酸化膜11を介してゲート電極13と隣接する。トレンチ7に囲まれた領域がMOSFETの1つのセルとなる。
A
層間絶縁膜16は、少なくともゲート電極13上を覆い、トレンチ7の開口部を覆って設けられる。
The
ソース電極17は、Al等からなり、一般的にはスパイク防止のためシリコンを含有し、所望の配線形状にパターンニングされた配線層であり、層間絶縁膜16間のコンタクトホールCHを介してソース領域15およびボディ領域14にコンタクトする。
The
本実施形態では、トレンチ7に埋設されるゲート電極13をポリシリコン層13aと、その上面に設けた導体層13bで構成する。
In the present embodiment, the
導体層13b(ポリサイド層)の比抵抗は、ポリシリコン層13aの比抵抗の2分の1である。従って、ゲート電極13をポリシリコン層のみで形成する場合と比較して、ゲート抵抗を低減できる。
The specific resistance of the
また、チップ全体としてもCR時定数の遅れを回避できるが、特に各ゲート電極13毎に均一にゲート抵抗を低減できるので、各セルのスイッチング(オン/オフ)動作を均一にでき、電流集中による破壊の発生を抑制できる。
Further, although the delay of the CR time constant can be avoided as a whole chip, in particular, since the gate resistance can be uniformly reduced for each
図1(B)は、MOSFETの周辺部に設けられたゲート引き出し電極の概略を示す平面図である。 FIG. 1B is a plan view showing an outline of the gate lead electrode provided in the peripheral portion of the MOSFET.
ゲート引き出し電極18は、トレンチ7内に形成されたゲート電極13と接続し、ゲート電極13を基板10表面に引き出すように延在し、ゲートパッド電極19と接続する。ゲート引き出し電極18は、ゲート電極13と同様の構成である。すなわちポリシリコン層13aとその上に重畳する導体層13bとから構成される。尚、ゲート引き出し電極18上には、これと重畳する金属層によるゲート配線が設けられるが、ここでの図示は省略する。
The
つまり本実施形態によれば、ゲート引き出し電極18においても抵抗を低減できるので、例えばゲート引き出し電極18の幅Wを従来より狭くすることができる。また、ゲート電極13(トレンチ7)を格子状にパターンニングする場合には、図1(B)の如く、ゲート引き出し電極18をチップの周辺部全周ではなく、一部分にすることもできる。
That is, according to the present embodiment, since the resistance can be reduced also in the
従来のゲート引き出し電極38は、その長さを確保することで抵抗を低減するため、チップの全周およびチップの中程に設けられてゲートパッド電極39に接続していた。このため、MOSFETのセルが配置される実動作領域E’の面積増加にも限界があった(図11)。
The conventional
しかし、本実施形態によればゲート引き出し電極18の抵抗を低減できるので、部分的に配置することも可能となり、その分、実動作領域Eの面積を増加させることができる。
However, according to the present embodiment, since the resistance of the
図2から図8を参照して、図1に示すMOSFETの製造方法について説明する。 A method of manufacturing the MOSFET shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
本実施形態のMOSFETの製造方法は、一導電型の半導体基板に一導電型半導体層を積層した基板を準備し、前記半導体層表面に逆導電型のチャネル層を形成する工程と、該チャネル層を貫通し前記半導体層まで達するトレンチを形成する工程と、該トレンチの内壁にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記トレンチ内に埋め込まれたポリシリコン層と、該ポリシリコン層表面に形成され該ポリシリコン層より比抵抗の低い導体層からなるゲート電極を形成する工程と、前記チャネル層表面の前記トレンチに隣接して一導電型のソース領域を形成する工程と、から構成される。 The method for manufacturing a MOSFET according to the present embodiment includes a step of preparing a substrate in which a one-conductivity-type semiconductor layer is stacked on a one-conductivity-type semiconductor substrate, and forming a reverse-conductivity-type channel layer on the surface of the semiconductor layer; Forming a trench that passes through the semiconductor layer and reaching the semiconductor layer, forming a gate insulating film on the inner wall of the trench, a polysilicon layer embedded in the trench, and formed on the surface of the polysilicon layer, The method includes a step of forming a gate electrode made of a conductor layer having a specific resistance lower than that of a polysilicon layer, and a step of forming a source region of one conductivity type adjacent to the trench on the surface of the channel layer.
第1工程(図2参照):一導電型の半導体基板に一導電型半導体層を積層した基板を準備し、半導体層表面に逆導電型のチャネル層を形成する工程。 1st process (refer FIG. 2): The process of preparing the board | substrate which laminated | stacked one conductivity type semiconductor layer on the semiconductor substrate of one conductivity type, and forming a channel layer of a reverse conductivity type on the semiconductor layer surface.
n+型シリコン半導体基板1にn−型半導体層(例えばエピタキシャル層)2を積層するなどしてドレイン領域を形成した基板10を準備する。基板10(n−型半導体層2)表面に酸化膜(不図示)を形成した後、チャネル層の形成予定領域の酸化膜をエッチングする。この酸化膜をマスクとして全面に所定のp型不純物(例えばボロン)を注入(ドーズ量:1E13cm−2程度)した後、拡散してチャネル層4を形成する。
A
第2工程(図3参照):チャネル層を貫通し、半導体層まで達するトレンチを形成する工程。 Second step (see FIG. 3): a step of forming a trench that penetrates the channel layer and reaches the semiconductor layer.
全面にCVD法によりNSG(Non−doped Silicate Glass)のCVD酸化膜5を生成し、トレンチ形成のためのレジストマスクPRを設け、CVD酸化膜5をドライエッチングして部分的に除去し、チャネル領域4が露出したトレンチ開口部OPを形成する(図3(A))。
An NSG (Non-doped Silicate Glass)
更に、CVD酸化膜5をマスクとしてトレンチ開口部OPの基板10をCF系およびHBr系ガスによりドライエッチングし、チャネル層4を貫通してn−型半導体層2まで達するトレンチ7を形成する(図3(B))。
Further, using the
第3工程(図4参照):トレンチの内壁にゲート絶縁膜を形成する工程。 Third step (see FIG. 4): a step of forming a gate insulating film on the inner wall of the trench.
ダミー酸化をしてトレンチ7内壁とチャネル層4表面にダミー酸化膜(不図示)を形成してドライエッチングの際のエッチングダメージを除去する。このダミー酸化で形成されたダミー酸化膜とCVD酸化膜を同時に、フッ酸などの酸化膜エッチャントにより除去する。これにより、安定したゲート酸化膜を形成することができる。また高温で熱酸化することによりトレンチ7開口部に丸みをつけ、トレンチ7開口部での電界集中を避ける効果もある。その後、ゲート酸化膜11を形成する。すなわち、全面を熱酸化してゲート酸化膜11を閾値に応じて数百Åの膜厚に形成する。
Dummy oxidation is performed to form a dummy oxide film (not shown) on the inner wall of the
第4工程(図5および図6参照):トレンチ内に埋め込まれたポリシリコン層と、ポリシリコン層表面に形成されポリシリコン層より比抵抗の低い導体層からなるゲート電極を形成する工程。 Fourth step (see FIGS. 5 and 6): a step of forming a gate electrode comprising a polysilicon layer embedded in the trench and a conductor layer formed on the surface of the polysilicon layer and having a specific resistance lower than that of the polysilicon layer.
まず、図5を参照してトレンチ7内にポリシリコン層を埋設する。
First, referring to FIG. 5, a polysilicon layer is buried in the
全面にノンドープのポリシリコン層13aを堆積し、(不純物濃度:1E19cm−3程度)のリン等を注入・拡散して高導電率化を図る。また、予めリン等の不純物がドープされたポリシリコン層13aを堆積してもよい(図5(A))。
A
全面に堆積したポリシリコン層13をマスクなしでドライエッチングして、トレンチ7内にポリシリコン層13aを埋設する。ポリシリコン層13aは、トレンチ7の開口部から例えば1000Å程度下方に位置する。
The
次に、図6を参照して、ポリシリコン層13a上に導体層13bを形成する。
Next, referring to FIG. 6, a
すなわち、全面に例えばタングステン(W)、チタン(Ti)等の高融点金属層13b’を蒸着する。高融点金属層13b’の厚みは例えば2000Å程度である(図6(A))。
That is, a
その後、熱処理(例えば1000℃、30分)を行う。これにより、ポリシリコン層13aと、高融点金属層13b’とが反応し、これらの接触面にポリサイド層(導体層)13bが形成される。ポリサイド層13bの厚みは例えば2000Å程度である(図6(B))。
Thereafter, heat treatment (for example, 1000 ° C., 30 minutes) is performed. As a result, the
次に、マスクを設けずにポリサイド層13b上の高融点金属層13b’をウェットエッチングにより除去する。
Next, the
これにより、ポリシリコン層13aとこれに重畳する導体層(ポリサイド層13b)がセルフアラインにより形成される。ポリサイド層は、ポリシリコン層13aより比抵抗の低い導体層13bとなる。また、導体層13bは、トレンチ7内においては完全に埋め込まれてポリシリコン層13aの上面のみに形成され、ポリシリコン層13aと導体層13bによりゲート電極13が形成される(図6(C))。
Thereby, the
尚、ここでの図示は省略するが、トレンチ7内のゲート電極13は、トランジスタセルが配置される領域(実動作領域)の外側で基板10上に引き出されてゲート引き出し電極18となり、ゲートパッド電極19に接続する(図1(B)参照)。すなわち、図6に図示した以外でも、ポリシリコン層13aの形成領域にはこれと重畳して(同一パターンで)ポリサイド層13bが形成されている。
Although illustration is omitted here, the
このように、本実施形態では、ゲート電極13を構成するポリシリコン層13a上に、ポリシリコン層13aより比抵抗の低い導体層(ポリサイド層)13bを形成する。そして、導体層13bは、セルフアラインでポリシリコン層13a上に形成することができる。
Thus, in the present embodiment, the conductor layer (polycide layer) 13b having a specific resistance lower than that of the
第5工程(図7参照):チャネル層表面のトレンチに隣接して一導電型のソース領域を形成する工程。 Fifth step (see FIG. 7): a step of forming a source region of one conductivity type adjacent to the trench on the surface of the channel layer.
まずレジストマスク(不図示)により選択的にボロン等の不純物をイオン注入しp+型不純物領域14aを形成し、レジストマスクを除去する。更に、新たなレジストマスク(不図示)で予定のソース領域15およびゲート電極13を露出する様にマスクして、砒素等の不純物をイオン注入してn+型不純物領域15aを形成し、レジスト膜を除去する。尚、n型不純物をイオン注入した後、p型不純物をイオン注入してもよい(図7(A))。
First, impurities such as boron are selectively ion-implanted with a resist mask (not shown) to form a p + -
その後、全面にBPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)層16aをCVD法により堆積し、p型およびn型の不純物を基板表面に拡散し、トレンチ7に隣接するチャネル層4表面にn+型のソース領域15を形成し、隣り合うソース領域15間の基板表面にp型のボディ領域14を形成する(図7(B))。
Thereafter, a BPSG (Boron Phosphorus Silicate Glass)
第6工程(図8参照):ゲート電極上を覆う層間絶縁膜を形成する工程。 Sixth step (see FIG. 8): a step of forming an interlayer insulating film covering the gate electrode.
BPSG膜16aをレジストマスクによりエッチングし、少なくともゲート電極13上に層間絶縁膜16を残す。層間絶縁膜16は、トレンチ7開口部を覆って、例えば8000Å程度の厚みに設けられる。
The
その後、全面に、金属層(例えばAl/Si層)をスパッタする。膜厚は、例えば2μm程度である。金属層は所望の配線形状にパターンニングされ、ソース電極17が形成される。またここでの図示は省略するが、ゲート電極13に接続し、ゲート引き出し電極と重畳するゲート配線およびゲートパッド電極も同一金属層のパターンニングで形成される。
Thereafter, a metal layer (for example, an Al / Si layer) is sputtered on the entire surface. The film thickness is, for example, about 2 μm. The metal layer is patterned into a desired wiring shape, and the
尚、本実施形態では、nチャネル型MOSFETを例に説明したがこれに限らず、導電型を逆にしたpチャネル型MOSFETでもよく、IGBT等の絶縁ゲート型のトランジスタにおいても同様に実施できる。 In the present embodiment, an n-channel MOSFET has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a p-channel MOSFET having a reversed conductivity type may be used, and the present invention can be similarly applied to an insulated gate transistor such as an IGBT.
1 n+型シリコン半導体基板
2 n−型半導体層
4 チャネル層
7 トレンチ
10 基板
11 ゲート酸化膜
13 ゲート電極
13a ポリシリコン層
13b 導体層(ポリサイド層)
13’ 高融点金属層
14 ボディ領域
15 ソース領域
16 層間絶縁膜
17 ソース電極
18 ゲート引き出し電極
19 ゲートパッド電極
21 n+型シリコン半導体基板
22 n−型半導体層
23 酸化膜
24 チャネル層
27 トレンチ
28 ゲート酸化膜
32 ゲート電極
33 ボディ領域
34 ソース領域
35 層間絶縁膜
36 ソース電極
38 ゲート引き出し電極
39 ゲートパッド電極
100 MOSFET
1 n + type silicon semiconductor substrate
2 n-type semiconductor layer
4 channel layer
7 Trench
10 Substrate
11 Gate oxide film
13 Gate electrode
13a Polysilicon layer
13b Conductor layer (polycide layer)
13 'refractory metal layer
14 Body region
15 Source region
16 Interlayer insulation film
17 Source electrode
18 Gate lead electrode
19 Gate pad electrode
21 n + type silicon semiconductor substrate
22 n-type semiconductor layer
23 Oxide film
24 channel layer
27 Trench
28 Gate oxide film
32 Gate electrode
33 Body area
34 Source area
35 Interlayer insulation film
36 Source electrode
38 Gate extraction electrode
39 Gate pad electrode
100 MOSFET
Claims (9)
該半導体基板上に設けた一導電型半導体層と、
該一導電型半導体層表面に設けた逆導電型のチャネル層と、
該チャネル層を貫通するトレンチと、
該トレンチの内壁を被覆するゲート絶縁膜と、
前記トレンチに埋め込まれたポリシリコン層と、該ポリシリコン層の表面に設けられ該ポリシリコン層より比抵抗の低い導体層よりなるゲート電極と、
前記チャネル層表面の前記トレンチに隣接して設けた一導電型のソース領域と、
を具備することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 A semiconductor substrate of one conductivity type;
One conductivity type semiconductor layer provided on the semiconductor substrate;
A reverse conductivity type channel layer provided on the surface of the one conductivity type semiconductor layer;
A trench penetrating the channel layer;
A gate insulating film covering the inner wall of the trench;
A polysilicon layer embedded in the trench, and a gate electrode formed on a surface of the polysilicon layer and made of a conductor layer having a specific resistance lower than that of the polysilicon layer;
A source region of one conductivity type provided adjacent to the trench on the surface of the channel layer;
An insulated gate semiconductor device comprising:
該チャネル層を貫通し前記半導体層まで達するトレンチを形成する工程と、
該トレンチの内壁にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記トレンチ内に埋め込まれたポリシリコン層と、該ポリシリコン層表面に形成され該ポリシリコン層より比抵抗の低い導体層からなるゲート電極を形成する工程と、
前記チャネル層表面の前記トレンチに隣接して一導電型のソース領域を形成する工程と、
を具備することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。 Preparing a substrate in which a one-conductivity-type semiconductor layer is stacked on a one-conductivity-type semiconductor substrate, and forming a reverse-conductivity-type channel layer on the semiconductor layer surface;
Forming a trench that penetrates the channel layer and reaches the semiconductor layer;
Forming a gate insulating film on the inner wall of the trench;
Forming a gate electrode comprising a polysilicon layer embedded in the trench and a conductor layer formed on the surface of the polysilicon layer and having a lower specific resistance than the polysilicon layer;
Forming a source region of one conductivity type adjacent to the trench on the surface of the channel layer;
A method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, comprising:
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KR101268227B1 (en) | 2009-12-24 | 2013-05-31 | 산요 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 | Manufacturing method of semiconductor device |
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