JP2009177221A - Method for manufacturing vertical mos transistor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トレンチ構造を有する縦形MOSトランジスタの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a vertical MOS transistor having a trench structure.
図2に従来のトレンチ構造を有する縦形MOSトランジスタの模式断面図を示す。これはドレイン領域となる第1導電型高濃度基板1上に、より低濃度の第1導電型層2をエピタキシャル成長させた半導体基板を用意し、この半導体基板の表面からボディ領域と称する第2導電型拡散領域3を不純物注入及び1000℃以上の高温熱処理で形成する。さらに表面からソース領域となる第1導電型高濃度不純物領域7と、ボディ領域の電位をオーミック・コンタクトにより固定させるための第2導電型高濃度ボディコンタクト領域8が形成されている。ここで、この第1導電型のソース領域と第2導電型のボディコンタクト領域は通常は同電位とするため図2のように表面で接触するようにレイアウトとし、同時にこのソース領域上とボディコンタクト領域上に設ける1つのコンタクトホールによって、7と8を電気的に接続している。そしてこの第1導電型のソース領域を貫通して単結晶シリコンをエッチングしてシリコントレンチ9を形成し、このシリコントレンチ内にゲート絶縁膜5及び、ゲート電極となる高濃度不純物を含んだ多結晶シリコン6を埋め込んでいる。またこの半導体基板裏面の第1導電型高濃度領域はドレイン金属電極に接続されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a vertical MOS transistor having a conventional trench structure. A semiconductor substrate is prepared by epitaxially growing a first
以上のような構造により、裏面側の第1導電型高濃度領域及び第1導電型エピタキシャル領域からなるドレイン領域から、表面側の第1導電型高濃度領域からなるソース領域へ流れる電流を、トレンチ側壁のゲート絶縁膜を介して、トレンチ内に埋め込んだゲートで制御する縦型MOSトランジスタとして機能させることができる。この方法は導電型をNとPに逆転させることで、Nチャネル型、Pチャネル型の両方に対応することができる。 With the above-described structure, a current flowing from the drain region composed of the first conductivity type high concentration region on the back surface side and the first conductivity type epitaxial region to the source region composed of the first conductivity type high concentration region on the front surface side is trenched. It can function as a vertical MOS transistor controlled by a gate buried in a trench through a gate insulating film on the side wall. This method can cope with both N channel type and P channel type by reversing the conductivity type between N and P.
また、このトレンチ構造を有する縦形MOSトランジスタは、完全に縦方向にチャネルを形成するので、平面方向の微細化技術の適用が可能であるという特徴を有する。そのため微細化技術の発達に伴い、平面的なトランジスタ占有面積が小さくなり、近年素子単位面積当たりに流れるドレイン電流量が増加する傾向にある。
実際には図2のような断面構造を複数折り返して形成する事によりチャネル幅を増やし、ドレイン電流量を増加させ、任意の駆動能力を有するMOSトランジスタとすることになる(例えば、特許文献1参照)。
In addition, the vertical MOS transistor having this trench structure has a feature that it can be applied with a miniaturization technique in the planar direction because the channel is completely formed in the vertical direction. Therefore, with the development of miniaturization technology, the planar transistor occupation area is reduced, and in recent years, the amount of drain current flowing per element unit area tends to increase.
In practice, by forming a plurality of cross-sectional structures as shown in FIG. 2, the channel width is increased, the drain current amount is increased, and a MOS transistor having an arbitrary driving capability is obtained (see, for example, Patent Document 1). ).
しかし、このような縦形MOSトランジスタの構造では、ドレイン電圧がこの縦型MOSトランジスタの耐圧以上になったときに、チャネルとなるボディ領域のゲート酸化膜近傍のドレイン側の端で高電界となりアバランシェ破壊が生じ、電流が流れることになるが、このような破壊が静電気やノイズ等により繰り返し発生した場合、この部分に欠陥や準位が発生し、トランジスタ特性の劣化が生じる。
このように従来の構造ではトランジスタ特性の長期信頼性に問題があった。
However, in such a vertical MOS transistor structure, when the drain voltage exceeds the breakdown voltage of the vertical MOS transistor, a high electric field is generated at the drain side end in the vicinity of the gate oxide film in the body region that becomes a channel, and avalanche breakdown occurs. However, when such breakdown is repeatedly generated due to static electricity, noise, or the like, defects or levels are generated in this portion, and transistor characteristics are deteriorated.
Thus, the conventional structure has a problem in the long-term reliability of transistor characteristics.
半眼発明は、高濃度ドレイン領域としての第1の導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に形成された低濃度ドレイン領域としての第1の導電型のエピタキシャル成長層と、前記エピタキシャル成長層上に形成された第2の導電型のボディ領域と、前記第2の導電型のボディ領域上の一部の表面に形成された第2の導電型の高濃度ボディコンタクト領域と、前記第2の導電型のボディ領域上であって、前記高濃度ボディコンタクト領域以外の表面に形成された第1の導電型の高濃度ソース領域と、前記第2の導電型のボディ領域及び前記第1の導電型のソース領域を貫通し、前記第1導電型のエピタキシャル成長層の内部に達する深さまで形成された所定の幅を有する第1のシリコントレンチと、前記第1のシリコントレンチと異なる幅を有する第2のシリコントレンチと、前記シリコントレンチの壁面及び底面に沿って形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に囲まれるように、前記トレンチ内に埋め込まれた高濃度多結晶シリコンゲートとを、備えたことを特徴とする縦形MOSトランジスタとした。 The half-eye invention includes a first conductivity type semiconductor substrate as a high concentration drain region, a first conductivity type epitaxial growth layer as a low concentration drain region formed on the semiconductor substrate, and an epitaxial growth layer. The second conductivity type body region, the second conductivity type high-concentration body contact region formed on a part of the surface of the second conductivity type body region, and the second conductivity type. A high-concentration source region of the first conductivity type formed on the surface of the body region other than the high-concentration body contact region, the body region of the second conductivity type, and the first conductivity type. A first silicon trench having a predetermined width formed through the source region and reaching a depth reaching the inside of the first conductivity type epitaxial growth layer, and a width different from that of the first silicon trench. A second silicon trench, a gate insulating film formed along a wall surface and a bottom surface of the silicon trench, and a high-concentration polycrystalline silicon gate embedded in the trench so as to be surrounded by the gate insulating film; Is a vertical MOS transistor characterized by comprising
以上の構造により、トランジスタに静電気又はノイズが入力した場合、シリコントレンチの深い部分の空乏層が、高濃度ドレイン領域にすぐに到達し、荷電が放出される。つまり、ボディ領域と低濃度ドレイン領域の界面で、かつシリコントレンチを脇部のアバランシュ破壊を起こすことがなくなる。このため、耐久性が長くなる。この理由は、以下で詳しく述べる。 With the above structure, when static electricity or noise is input to the transistor, the depletion layer in the deep portion of the silicon trench immediately reaches the high-concentration drain region, and charge is released. That is, the avalanche breakdown of the side of the silicon trench at the interface between the body region and the low concentration drain region is prevented. For this reason, durability becomes long. The reason for this will be described in detail below.
本発明によれば、縦形MOSトランジスタの特性劣化や長期信頼性不良を防ぐことができ、高信頼性の縦型MOSトランジスタを提供できる。 According to the present invention, it is possible to prevent deterioration in characteristics and long-term reliability of a vertical MOS transistor, and to provide a highly reliable vertical MOS transistor.
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なおここでは、第1導電型として、N導電型、第2導電型としてP導電型とする例を述べるが、逆の導電型でも同様に実施することができる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, an example in which the N conductivity type is used as the first conductivity type and the P conductivity type is used as the second conductivity type will be described, but the reverse conductivity type can be similarly applied.
図1は本発明のNチャネル縦形MOSトランジスタの断面図である。これはドレイン領域となるN導電型高濃度基板1上に、より低濃度のN導電型層2(低濃度ドレイン領域)をエピタキシャル成長させ半導体基板を形成する。N導電型層2の表面からボディ領域となるP導電型拡散領域3を不純物注入及び1000℃以上の高温熱処理で形成する。さらに表面からソース領域となるN導電型高濃度不純物領域7と、ボディ領域3の電位をオーミック・コンタクトにより固定させるためのP導電型高濃度ボディコンタクト領域8を形成する。図示しないが、ソース領域3とボディ領域8を金属配線で導通させ、これをソース電極とする。また裏面側のN導電型高濃度基板1に金属配線を設け、これをドレイン電極とする。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an N-channel vertical MOS transistor of the present invention. This forms a semiconductor substrate by epitaxially growing a lower concentration N conductivity type layer 2 (low concentration drain region) on the N conductivity type
図1に示すように、2つのソース領域7のほぼ中央に、それぞれN導電型層2まで届く第1及び第2のシリコントレンチ9、10を設ける。第1及び第2のシリコン9と10の深さ及び幅が異なっている。それぞれのシリコントレンチ9、10の溝内部には、多結晶シリコンよりなるゲート電極6が、酸化膜よりなるゲート絶縁膜5を介して埋め込まれている。つまり、2つのNチャンネルMOSトランジスタを形成している。
As shown in FIG. 1, first and
本発明においては、このように2つのトレンチを用意し、幅が狭く深さが浅い方をメインに駆動する(回路としての演算、出力、制御用)トランジスタとして使用し、幅が広く深さが深い方を長期信頼性劣化対策用(静電気及びノイズによる破壊劣化防止用)のトランジスタとして使用する。 In the present invention, two trenches are prepared as described above, and the one having a narrow width and a shallow depth is used as a main driving transistor (for calculation, output, and control) as a transistor. The deeper one is used as a transistor for long-term reliability degradation countermeasures (for preventing breakdown degradation due to static electricity and noise).
本発明では深さが異なる2つのトレンチ9、10を用いたが、この効果を図3、4に基づいて説明する。通常トレンチ深さが浅い場合と深い場合では高ドレイン電圧時の耐圧及び破壊特性が異なることが知られている。ちなみにここでゲート電圧及びボディ・ソース電圧は0Vである。
In the present invention, two
まず図3を用いてシリコントレンチの溝が浅い場合(第1のシリコントレンチ9)について説明する。図3のような縦型MOSトランジスタにおいて、ドレイン領域1の電圧を大きくしていった場合、ドレイン領域1−ボディ領域3間及びドレイン領域1−ゲート電極6間にかかる電圧により空乏層4が図3の点線4のように伸びていく。この図3の空乏層4は電圧に対する空乏層4の伸び方に関して3つの種類に分類できる。
First, the case where the trench of the silicon trench is shallow (first silicon trench 9) will be described with reference to FIG. In the vertical MOS transistor as shown in FIG. 3, when the voltage of the
第1に第1のシリコントレンチ9直下の空乏層4は、ゲート電極6が0Vなので、ドレイン領域1の電圧とエピタキシャル層2(低濃度ドレイン領域)の濃度により決まる空乏層幅で形成される。
First, since the gate electrode 6 is 0 V, the
第2に第1のトレンチ9から充分離れたエピタキシャル層2−ボディ領域3ジャンクションにおける空乏層4は、ドレイン領域1の電圧とおのおのの濃度により決まる幅で形成される。
Secondly, the
第3に、同じエピタキシャル層2−ボディ領域3ジャンクションで、且つ図3の11A点のようなゲート酸化膜近傍においては、ゲート絶縁膜5を介してゲート電極6の電圧の影響をも受けるため、ボディ領域3側の空乏層4は伸びにくくなる。
Third, in the same epitaxial layer 2 -
従って、図3においては、この3種類の空乏層4の中で最も高電界がかかるのはゲート酸化膜近傍のエピタキシャル層2−ボディ領域3ジャンクションであり、過大なドレイン電極1の電圧印加時にこの部分でアバランシェ破壊が発生し、電流が流れることになる。
Therefore, in FIG. 3, the highest electric field among the three types of
通常、縦型MOSトランジスタの仕様ではこのような過大電圧がかからないように低い電圧が使用条件として設定されるが、実使用上では静電気や様々な電気的ノイズなどによりしばしばこのような破壊現象が発生する。このようなアバランシェ現象が起きた図3の11A点においてはボディ領域3のシリコン中やゲート絶縁膜5にわずかな欠陥や準位が生じてしまう。このようにゲート絶縁膜5や、電流の経路に欠陥や準位が発生すると、これを介したキャリアの出し入れが起こったり、ここにキャリアがトラップされたりすることによる電位障壁が発生する。これにより、リーク電流の増大、閾値電圧や電流駆動能力、耐圧の変化を発生させてしまう。このような現象が繰り返し発生することにより経時的に特性が変動する、もしくは最悪の場合、トランジスタ動作しなくなるといった長期信頼性上の不良につながる。
Normally, in the specifications of the vertical MOS transistor, a low voltage is set as a use condition so that such an excessive voltage is not applied. However, in actual use, such breakdown phenomenon often occurs due to static electricity or various electric noises. To do. At the point 11A in FIG. 3 where such an avalanche phenomenon occurs, slight defects and levels occur in the silicon in the
一方、図4のようにシリコントレンチの深さを深くする(第2のシリコントレンチ10の場合)と、ドレイン領域1の電圧を大きくした場合にシリコントレンチ10直下の空乏層4がドレイン領域1(高濃度基板1)に接触し、それ以上空乏層4が伸びにくくなるので図4の12B点の電界が高くなる。もしこの点12Bの電界が図3の11A点よりも高電界になれば、図3のときと異なり、過大なドレイン領域への電圧印加時にこの低濃度ドレイン領域2(エピタキシャル層2)−ドレイン領域1(高濃度基板1)界面においてアバランシェ破壊もしくはツェナー破壊により電流が流れることになる。
On the other hand, when the depth of the silicon trench is increased as shown in FIG. 4 (in the case of the second silicon trench 10), the
この場所でのアバランシェ破壊は先に述べたようなジャンクションやゲート酸化膜の劣化を引き起こす場所ではないので、リーク電流や閾値電圧などの特性変動を引き起こしにくい。さらにツェナー破壊であればより劣化が起こりにくくなる。つまり図4のようにトレンチ深さが深く、破壊がエピタキシャル層−高濃度基板界面で生じる場合は、長期信頼性に優れるという特徴をもつ。但し、図4の構造は図3に比べてゲート電極6と(低濃度)ドレイン領域2とのオーバーラップ容量が増大するので、高周波特性が劣ってしまうという欠点を併せ持つことになる。
Since the avalanche breakdown at this place is not a place causing the deterioration of the junction or the gate oxide film as described above, it is difficult to cause the characteristic fluctuation such as the leakage current and the threshold voltage. Further, if the zener is destroyed, deterioration is less likely to occur. That is, as shown in FIG. 4, when the trench depth is deep and the breakdown occurs at the interface between the epitaxial layer and the high concentration substrate, the long-term reliability is excellent. However, the structure of FIG. 4 has the disadvantage that the high frequency characteristics are inferior because the overlap capacitance between the gate electrode 6 and the (low concentration)
本発明は図1のようにシリコントレンチ深さの異なるトランジスタを同じ基板に設けるものである。図3に示されたシリコントレンチ9の溝の浅いトランジスタのゲート絶縁膜5近傍のジャンクション破壊を起こさないように、主に製品の特性を決定するためのメイントランジスタの他に、図4のような溝の深いシリコントレンチ10を形成することでゲート近傍でのジャンクション耐圧より低い耐圧の部分を故意に設けている。これにより長期的な使用による特性の変動、動作不良を防ぐ効果を得ている。またこのような部分は製品の中の一部にしか設けないので、高周波特性を阻害することはほとんど無い。
In the present invention, transistors having different silicon trench depths are provided on the same substrate as shown in FIG. In addition to the main transistor for mainly determining the characteristics of the product so as not to cause junction breakdown in the vicinity of the gate insulating film 5 of the transistor having a shallow trench in the
また、図1のように同一半導体基板上に深さが異なるシリコントレンチ9、10を形成するには、トレンチ溝を形成するためのシリコンドライエッチング時のマイクロローディング効果を利用している。すなわちシリコントレンチ幅が狭くなるとエッチングのためのイオンの侵入が阻害されエッチングレートが遅くなるためエッチング深さが浅くなるので、製品の特性を決定するメインのトランジスタ部分のトレンチ幅は狭くし、低耐圧にする部分はトレンチ幅を故意に広くしている。このようにして異なる深さのシリコントレンチ9、10を、製造工程を増加させること無く、実現している。
Further, in order to form
このマイクロローディング効果はエッチング時の条件や狙いトレンチ深さにもよるが、エッチング時のシリコン露出幅が1.0μm以下位から観測される。0.8μm以下で顕著になる。例えば、エッチング幅が0.8μmのときと1.3μm以上のときのエッチング深さの差は約0.2μmになる。 Although the microloading effect depends on the etching conditions and the target trench depth, the silicon exposure width at the time of etching is observed from about 1.0 μm or less. It becomes remarkable at 0.8 μm or less. For example, the difference in etching depth between the etching width of 0.8 μm and 1.3 μm or more is about 0.2 μm.
第1のシリコントレンチ9のように浅いトレンチ溝を形成する場合(エッチング時の幅を浅く狙う場合)0.8μm以下、第2のシリコントレンチ10のように深く狙う場合は1.5μm以上であることが望ましい。またトレンチ幅が大きくなると、それに応じてトレンチを埋め込むための多結晶シリコンも厚く堆積する必要がある。例えば、第1のシリコントレンチ9の幅が0.8μm、第2のシリコントレンチ10の幅が1.8μmの場合、幅が広い方の第2のシリコントレンチ10に合わせて1.8μm以上の多結晶シリコンを堆積することで第1及び第2のシリコントレンチ9、10の溝を平坦化することができる。
When forming a shallow trench like the first silicon trench 9 (when aiming at a shallow width during etching), it is 0.8 μm or less, and when aiming deeply like the
次に本発明の他の実施例を、図5を基に説明する。図5では溝深さ及び幅の狭い第1のシリコントレンチ9を、駆動能力を決めるメインのトランジスタセル間に配置し、溝幅の広い第2のシリコントレンチ10を製品チップ外周部に配置する。図5において第2のシリコントレンチ10には高濃度ソース領域が接続して配置されていないのでこの部分はトランジスタ動作には全く寄与していない。そして、仮にここでアバランシェ破壊による劣化が生じても、トランジスタ性能には全く影響を与えないという利点がある。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, a
更に他の実施例を図6に示す。図6は、1つの縦型MOSトランジスタの基板表面を示す平面図である。斜線部は、基板表面に設けられた第1および第2のシリコントレンチ9、10であり、ここでは6箇所の島状の半導体基板表面を残して、エッチングされて溝が設けられている。その溝に、ゲート絶縁膜(酸化膜)を介して、シリコンゲート電極6が埋め込まれている。つまり、ボディコンタクト領域8を取り囲むようにソース領域7が島状に6箇所設けられている。勿論、ボディコンタクト領域8及びソース領域7の下には、ボディ領域3、低濃度ドレイン領域2及び高濃度ドレイン領域1が設けられている。更に、第1および第2のシリコントレンチ9、10の下にも低濃度ドレイン領域2及び高濃度ドレイン領域1が設けられている。
Yet another embodiment is shown in FIG. FIG. 6 is a plan view showing the substrate surface of one vertical MOS transistor. The hatched portions are the first and
この例では、第1及び第2のシリコントレンチ9、10を、駆動能力を決めるメインのトランジスタセル(図6では、それぞれソース領域7及びボディコンタクト領域8よりなる)間に配置する構造をとっている。図6に示すように、四角型のトランジスタセル(ソース領域7及びボディコンタクト領域8よりなる)の角を面取りした形になっている。これを繰り返し配置することでチャネル幅を大きくする構造である。ソース領域7及びボディコンタクト領域8は結線され、しかもそれぞれも結線されている。チャネル幅は、各ソース領域7の外周長さを足した長さになる。ここで隣り合う(最も近い)トランジスタセル間のトレンチを幅の狭い第1のシリコントレンチ9としており、ここで主に電流が流れる。それに対し斜め方向に配置されるトランジスタセル間のシリコントレンチは、幅の広い第2のシリコントレンチ10となる。これは、図6より明らかである。つまり、これが幅の広い第2のトレンチである。図6においては13の長さAと14の長さBにおいてはこのような構造をとることで常に以下の関係が成り立っている。
In this example, the first and
A<B
つまり、ドライエッチングにより、最も近い隣同士のソース領域7間のシリコントレンチの深さは、浅くなり、対角上に形成されたソース領域7間のシリコントレンチの深さは、深くなる。
A <B
That is, by dry etching, the depth of the silicon trench between the
この第2のシリコントレンチ10の側壁にも第1のトレンチ側壁と同様に電流が流れるのであるが、全体のチャネル幅に占める割合が少ないので、アバランシェ現象などによりこの部分が劣化しても特性変化に対する影響は少ない。
A current flows through the side wall of the
この構造による利点は、一つにはチップ内に占める第2のシリコントレンチ10の面積割合が図5に比べ大きく、チップ内に均一に分布しているので、過大なドレイン電圧によって生じる破壊による電流を多く、チップ内で均一に吸収することができるということである。これは例えば局所的な熱の発生とそれによる周辺の特性の変化や破壊を防ぐことにつながる。
One advantage of this structure is that the area ratio of the
二点目としては、トレンチ深さにチップ内ばらつきがある場合においても、常に第2のシリコントレンチ10において破壊部分を決定することができるということである。例えば図5のように第2のトレンチがチップ外周部にしかない場合では、たまたまトレンチ深さばらつきによりチップ中心のトレンチ深さが深くなったような場合、第1のトレンチと第2のトレンチの深さ関係が逆転することがある。しかし、図6のような構造では常に第1のシリコントレンチ9の近くに第2のシリコントレンチ10が存在するので、相対的に第2のシリコントレンチ10の深さが深いという状態をエッチング深さばらつきが大きい場合でも維持できる。
The second point is that even when there is intra-chip variation in the trench depth, it is possible to always determine the destructive portion in the
さらに図6においては第1のシリコントレンチ9の側壁面をシリコン単結晶の100面に、第2のシリコントレンチ10の側壁面をシリコン単結晶の110面にすることが望ましい。これは主表面が100面であるシリコン基板において、図6のトランジスタセルの平面的な向きを調整することで容易に実現することができる。
Further, in FIG. 6, it is desirable that the side wall surface of the
一般にMOSトランジスタにおいてチャネル面が110面の場合、100面に比べゲート酸化膜が厚くなる、移動度が小さくなる、閾値電圧が高くなることなどの現象が生じ駆動能力が小さくなることが分かっている。これは結晶面の原子密度の違いなどによる。縦型MOSトランジスタにおいて、先に述べたような方法でトレンチ側壁面、すなわちチャネル面を調整することにより、第2のシリコントレンチ10で駆動されるトランジスタの駆動能力が小さくなるので、この部分でのアバランシェ現象などによる特性劣化の影響をより少なくすることができる。
In general, in a MOS transistor, when the channel surface is 110, it is known that the gate oxide film becomes thicker, the mobility becomes lower, the threshold voltage becomes higher, and the driving ability becomes lower than the 100 surface. . This is due to the difference in atomic density on the crystal plane. In the vertical MOS transistor, by adjusting the trench side wall surface, that is, the channel surface by the method described above, the driving capability of the transistor driven by the
ここで図6においてトランジスタセルを方形にした場合においても、トランジスタセルの向かい合う角同士の幅は第1のトレンチ幅より大きくなるので今まで述べたと同様の効果が得ることはできる。しかしこの場合は角部の応力集中などによるリーク特性の劣化など、別の好ましくない現象が生じるのでセル構造の採用としては適切ではない。つまりトランジスタセルの角部を面取りしたような図6の構造では、角部の先鋭化による特性劣化をも未然に防ぐという利点も持っている。 Here, even when the transistor cell is rectangular in FIG. 6, the width of the opposite corners of the transistor cell is larger than the width of the first trench, so that the same effect as described above can be obtained. However, in this case, another undesirable phenomenon such as deterioration of leakage characteristics due to stress concentration at the corners or the like occurs, so that the cell structure is not appropriate. That is, the structure of FIG. 6 in which the corner of the transistor cell is chamfered also has an advantage of preventing characteristic deterioration due to sharpening of the corner.
このように本発明においては図5、図6のような構造をとることにより縦型MOSトランジスタの特性劣化を防ぎ、高い長期信頼性を確保することができるが、図5と図6を組み合わせる事もでき、それにより、より本発明の効果が高くなることはいうまでもない。 As described above, in the present invention, the structure as shown in FIGS. 5 and 6 can prevent the deterioration of the characteristics of the vertical MOS transistor and ensure high long-term reliability. However, FIG. 5 and FIG. Needless to say, the effect of the present invention is further enhanced.
1 第1導電型高濃度基板(高濃度ドレイン領域)
2 第1導電型エピタキシャル層(低濃度ドレイン領域)
3 第2導電型ボディ領域(ボディ領域)
4 空乏層
5 ゲート絶縁膜(ゲート酸化膜)
6 シリコンゲート電極
7 ソース領域
8 ボディコンタクト領域
9 第1のシリコントレンチ
10 第2のシリコントレンチ
11 A点
12 B点
13 幅A
14 幅B
1 First conductivity type high concentration substrate (high concentration drain region)
2 First conductivity type epitaxial layer (low concentration drain region)
3 Second conductivity type body region (body region)
4 Depletion layer 5 Gate insulating film (gate oxide film)
6
14 Width B
Claims (3)
前記エピタキシャル成長層上に第2の導電型のボディ領域を形成する第2工程と、
前記第2の導電型のボディ領域上の表面の一部に第2の導電型の高濃度ボディコンタクト領域を形成する第3工程と、
前記第2の導電型のボディ領域上であって、前記高濃度ボディコンタクト領域以外の表面に第1の導電型の高濃度ソース領域を形成する第4工程と
前記第1導電型のエピタキシャル成長層の内部に達する深さと所定の幅を有する第1のシリコントレンチおよび前記第1のシリコントレンチよりも幅が大きく深さの深い第2のシリコントレンチを、前記第2の導電型のボディ領域及び前記第1の導電型の高濃度ソース領域を貫通して、同時に形成する第5工程と、
前記第1および第2のシリコントレンチの壁面及び底面に沿ってゲート絶縁膜を形成する第6工程と、
前記ゲート絶縁膜に囲まれるように、前記第1および第2のトレンチ内に高濃度多結晶シリコンゲートを埋め込む工程と、を有する縦型MOSトランジスタの製造方法。 Forming a first conductivity type epitaxial growth layer serving as a low concentration drain region on a first conductivity type semiconductor substrate serving as a high concentration drain region;
A second step of forming a body region of a second conductivity type on the epitaxial growth layer;
A third step of forming a second conductivity type high-concentration body contact region on a portion of the surface of the second conductivity type body region;
A fourth step of forming a high-concentration source region of the first conductivity type on a surface of the second-conductivity-type body region other than the high-concentration body contact region; and A first silicon trench having a depth reaching the inside and a predetermined width, and a second silicon trench having a width greater than that of the first silicon trench and a depth greater than the first silicon trench, and the body region of the second conductivity type and the first silicon trench. A fifth step of simultaneously forming a high-concentration source region of one conductivity type;
A sixth step of forming a gate insulating film along the wall surface and bottom surface of the first and second silicon trenches;
Burying a high-concentration polycrystalline silicon gate in the first and second trenches so as to be surrounded by the gate insulating film.
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