JP2010010263A - Vertical semiconductor device - Google Patents

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Shuji Mizoguchi
修二 溝口
Katsuyoshi Kamihisa
勝義 上久
Akihide Taguchi
晶英 田口
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vertical semiconductor device which prevents generation of destruction of the device, even if an excess surge is impressed on the drain, without causing increase of the on-resistance. <P>SOLUTION: The device is provided with a transistor region 31 functioning as a MOS transistor, and a dummy region 32. The dummy region 32 is provided with an N-type epitaxial layer 2, which continuously extends, from the transistor region 31 and a body layer 4 which is continuously extended from the transistor region 31 on a surface part of the N-type epitaxial layer 2. Dummy trenches 15b are formed in the dummy region 32, in a state where they reach the N-type epitaxial layer 2 penetrating through the body layer 4 and at intervals larger than those of trenches 15a in the transistor region 31. Electrically floating dummy gate electrodes 6b are embedded in the dummy trenches 15b through dummy gate insulating films 5b. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、縦型ゲート電極を有する縦型半導体装置に関する。   The present invention relates to a vertical semiconductor device having a vertical gate electrode.

近年、エレクトロニクス機器における低消費電力化、高機能化および高速化にともなって、それに付随する半導体装置も低消費電力化、高速化が要求されている。エレクトロニクス機器のDC−DCコンバータに一般的に用いられている半導体集積回路装置に組み込まれているMOS型トランジスタも、それらの要求に対応するために動作時のオン抵抗を低減することが要求されている。   In recent years, with the reduction in power consumption, high functionality, and high speed in electronic devices, the accompanying semiconductor devices are also required to have low power consumption and high speed. MOS transistors incorporated in semiconductor integrated circuit devices generally used for DC-DC converters in electronic equipment are also required to reduce on-resistance during operation in order to meet these requirements. Yes.

MOS型トランジスタのオン抵抗を低減する手法の1つとして、単位面積あたりに配置する1個のトランジスタのゲート電極数を多くし、各ゲート電極を並列接続するチャンネル数を増加させる手法がある。当該手法を適用した半導体装置として、例えば、半導体装置のゲート電極を縦方向、すなわち半導体基板の表面に対して垂直方向に配置した縦型ゲート半導体装置がある。この縦型ゲート半導体装置では、縦方向に配置されたゲート電極上部にソース領域およびボディ領域が存在し、また、ゲート電極底部に、ソース領域およびボディ領域に対向するようにドレイン領域が存在する。このような縦型ゲート半導体装置に対しても、低オン抵抗をより低減することが求められている。当該低オン抵抗化を実現するために、縦型ゲート半導体装置においても、微細化により隣接するトランジスタの間隔を狭くして単位面積当たりのトランジスタのゲート電極数を多くし、並列接続するチャンネル数を増加させる構造が採用されている。   One technique for reducing the on-resistance of a MOS transistor is to increase the number of gate electrodes of one transistor arranged per unit area and increase the number of channels connecting the gate electrodes in parallel. As a semiconductor device to which the technique is applied, for example, there is a vertical gate semiconductor device in which the gate electrode of the semiconductor device is arranged in the vertical direction, that is, in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. In this vertical gate semiconductor device, a source region and a body region exist above the gate electrode arranged in the vertical direction, and a drain region exists at the bottom of the gate electrode so as to face the source region and the body region. Even for such a vertical gate semiconductor device, it is required to further reduce the low on-resistance. In order to realize the low on-resistance, the vertical gate semiconductor device also reduces the distance between adjacent transistors by miniaturization, increases the number of gate electrodes of the transistor per unit area, and reduces the number of channels connected in parallel. An increasing structure is adopted.

図22は、従来の縦型半導体装置の構造を示す平面レイアウト図である。また、図23は、図22のX−X線に沿う断面図である。図22、23では、NチャネルMOS型トランジスタを例示している。図22において、半導体基板上に形成された各種薄膜およびゲート電極上の絶縁膜は図示していない。   FIG. 22 is a plan layout view showing the structure of a conventional vertical semiconductor device. FIG. 23 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 22 and 23 exemplify N-channel MOS transistors. In FIG. 22, various thin films formed on the semiconductor substrate and the insulating film on the gate electrode are not shown.

図23に示すように、従来の縦型半導体装置は、複数のトレンチゲート電極106aを備える。各トレンチゲート電極106aは、N型シリコン基板101上のN型エピタキシャル層102の表面部に形成されたP型第1ボディ層104を貫通する状態で設けられている。P型第1ボディ層104とトレンチゲート電極106aとの間には、ゲート絶縁膜が配置されている。図22に示すように、各トレンチゲート電極106aは平面視において直線状であり互いにそれぞれが平行に配置されている。また、図22、23に示すように、P型第1ボディ層104の表面部には、トレンチゲート電極106aに隣接してN型ソース層110が設けられている。各トレンチゲート電極106a間で隣り合うソース層110の間には、P型第1ボディ層104が露出している。また、表面に露出したソース層110、P型第1ボディ層104には、アルミ配線111が接触している。アルミ配線111と各トレンチゲート電極106aとは、絶縁膜107により絶縁されている。   As shown in FIG. 23, the conventional vertical semiconductor device includes a plurality of trench gate electrodes 106a. Each trench gate electrode 106 a is provided so as to penetrate the P-type first body layer 104 formed on the surface portion of the N-type epitaxial layer 102 on the N-type silicon substrate 101. A gate insulating film is disposed between the P-type first body layer 104 and the trench gate electrode 106a. As shown in FIG. 22, the trench gate electrodes 106a are linear in a plan view and are arranged in parallel to each other. As shown in FIGS. 22 and 23, an N-type source layer 110 is provided on the surface of the P-type first body layer 104 adjacent to the trench gate electrode 106a. The P-type first body layer 104 is exposed between the adjacent source layers 110 between the trench gate electrodes 106a. The aluminum wiring 111 is in contact with the source layer 110 and the P-type first body layer 104 exposed on the surface. The aluminum wiring 111 and each trench gate electrode 106a are insulated by an insulating film 107.

以上の構成において、各トレンチゲート電極106aの間隔を小さくすると、隣接するトレンチゲート電極106で挟まれたP型第1ボディ層104の幅が小さくなる。このため、P型第1ボディ層104の縦方向の抵抗(以下、ボディ抵抗という。)が増大する。ボディ抵抗が高くなると、ドレイン側に過渡的なサージが印加された場合、アバランシェ現象により局所的に電位が不安定になった領域で、N型ドレイン側すなわちN型シリコン基板101およびN型エピ層102からP型第1ボディ層104に正孔電流が集中的に注入され、当該部分でP型第1ボディ層104とN型ソース層110との間に電位差が発生する。N型ドレイン、P型第1ボディ層104、N型ソース層110は、それぞれを、コレクタ、ベース、エミッタとするNPN構造の寄生バイポーラトランジスタを構成しているため、P型第1ボディ層104とN型ソース層110との間に電位差が発生すると、P型第1ボディ層104(ベース)とN型ソース層110(エミッタ)との間が順バイアスされて寄生バイポーラトランジスタが動作(ターンオン)する。その結果、ラッチアップが発生して、電流集中による熱破壊でデバイスが破壊されてしまう。   In the above configuration, when the interval between the trench gate electrodes 106a is reduced, the width of the P-type first body layer 104 sandwiched between the adjacent trench gate electrodes 106 is reduced. For this reason, the vertical resistance (hereinafter referred to as body resistance) of the P-type first body layer 104 increases. When the body resistance increases, when a transient surge is applied to the drain side, the N-type drain side, that is, the N-type silicon substrate 101 and the N-type epilayer is a region where the potential is locally unstable due to the avalanche phenomenon. A hole current is intensively injected from 102 to the P-type first body layer 104, and a potential difference is generated between the P-type first body layer 104 and the N-type source layer 110 in this portion. Since the N-type drain, the P-type first body layer 104, and the N-type source layer 110 constitute a parasitic bipolar transistor having an NPN structure including a collector, a base, and an emitter, respectively, the P-type first body layer 104 and When a potential difference occurs between the N-type source layer 110 and the P-type first body layer 104 (base) and the N-type source layer 110 (emitter), the parasitic bipolar transistor operates (turns on). . As a result, latch-up occurs and the device is destroyed due to thermal destruction due to current concentration.

この対策として、ダミートレンチゲート電極を形成することにより上記電流集中によるデバイス破壊を発生し難くした半導体装置が提案されている。   As a countermeasure, a semiconductor device has been proposed in which a dummy trench gate electrode is formed to make it difficult to cause device breakdown due to current concentration.

例えば、特許文献1の縦型ゲート半導体装置では、1本のトレンチゲート電極に対し、その両側壁面にソース層が設けられ、かつそのトレンチゲート電極を挟むようにソース層に接続されたダミートレンチゲート電極が形成されている。そして、トレンチゲート電極の両側に、ソース層およびボディ層を配線(エミッタ電極)に接続するコンタクト部を設けることでアバランシェ電流の集中度合いを緩和できるようにしている。   For example, in the vertical gate semiconductor device of Patent Document 1, a dummy trench gate in which a source layer is provided on both side walls of one trench gate electrode and is connected to the source layer so as to sandwich the trench gate electrode. An electrode is formed. Further, by providing contact portions connecting the source layer and the body layer to the wiring (emitter electrode) on both sides of the trench gate electrode, the degree of concentration of the avalanche current can be reduced.

また、特許文献2には、図22、23に示すように、トランジスタとして動作する領域とは別の領域(ダミー領域)にダミートレンチゲート電極106bを有する縦型半導体装置が開示されている。すなわち、トランジスタ領域の外周部にソース層に電気的に接続されたダミートレンチゲート電極106bが配置されている。当該構成では、マイクロローディング効果に起因する形状ばらつきを有するダミートレンチゲート電極106bは、トランジスタのゲート電極として機能しない。そのため、トランジスタの動作が不安定になることを抑制することができる。また、ダミートレンチゲート電極106bはソース層に接続されているため、ダミートレンチゲート電極が形成された領域の不安定な挙動が抑制される。
特開2002−16252号公報 特開平9−275212号公報
Patent Document 2 discloses a vertical semiconductor device having a dummy trench gate electrode 106b in a region (dummy region) different from a region operating as a transistor, as shown in FIGS. That is, the dummy trench gate electrode 106b electrically connected to the source layer is disposed on the outer periphery of the transistor region. In this configuration, the dummy trench gate electrode 106b having a shape variation due to the microloading effect does not function as a gate electrode of the transistor. Therefore, the operation of the transistor can be prevented from becoming unstable. Further, since the dummy trench gate electrode 106b is connected to the source layer, unstable behavior of the region where the dummy trench gate electrode is formed is suppressed.
JP 2002-16252 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-275212

しかしながら、ダミートレンチゲート電極を備える縦型半導体装置であっても、オン抵抗をさらに低減するために、隣接するトレンチゲート電極間の間隔が狭くして並列接続するチャンネル数を増加させようすると、トレンチゲート電極に挟まれたボディ層幅も狭くなり、トレンチゲート電極間に存在するボディ層の抵抗が必然的に増大する。そのため、外部からドレインに過渡的なサージが印加され、局所的に正孔電流が集中して注入された場合には、上述のように、トランジスタ動作領域のドレイン、ボディ層、ソース層で構成される寄生バイポーラトランジスタが動作し、ソース・ドレイン間に大電流が流れる。この大電流によってトレンチゲート電極のチャンネル側面のゲート絶縁膜が熱破壊を起こしデバイス破壊に至る。したがって、デバイス破壊を確実に防止することはできない。   However, even in a vertical semiconductor device including a dummy trench gate electrode, in order to further reduce the on-resistance, if the interval between adjacent trench gate electrodes is narrowed to increase the number of channels connected in parallel, the trench The width of the body layer sandwiched between the gate electrodes is also narrowed, and the resistance of the body layer existing between the trench gate electrodes inevitably increases. Therefore, when a transient surge is applied from the outside to the drain and the hole current is concentrated and injected locally, it is composed of the drain, body layer, and source layer of the transistor operating region as described above. The parasitic bipolar transistor operates, and a large current flows between the source and drain. This large current causes thermal destruction of the gate insulating film on the channel side surface of the trench gate electrode, leading to device destruction. Therefore, device destruction cannot be reliably prevented.

また、特許文献1に記載された、トレンチゲート電極の両側にダミートレンチゲート電極が配置された構造では、ダミートレンチゲート電極が配置された半導体基板上の領域にはトランジスタとして動作するトレンチゲート電極が形成できない。当該構成では、単位面積あたりの、トランジスタとして動作するトレンチゲート電極数が減少することになり、結果として半導体基板平面での単位面積あたりのオン抵抗を低減する観点では不利な構造といえる。   Further, in the structure described in Patent Document 1, in which dummy trench gate electrodes are arranged on both sides of the trench gate electrode, a trench gate electrode that operates as a transistor is provided in a region on the semiconductor substrate where the dummy trench gate electrode is arranged. It cannot be formed. In this configuration, the number of trench gate electrodes operating as a transistor per unit area is reduced, and as a result, it can be said to be a disadvantageous structure from the viewpoint of reducing the on-resistance per unit area on the semiconductor substrate plane.

さらに、特許文献2に記載された、ダミートレンチゲート電極がソース層の電位に固定された構造では、トレンチゲート電極もしくはドレイン側から過渡的なサージが印加された場合、ソース層と接続されたトレンチゲート電極およびダミートレンチゲート電極に強電界が印加され、ダミートレンチゲート電極のゲート絶縁膜が破壊する可能性がある。ダミートレンチゲート電極のゲート絶縁膜が破壊した場合、ダミートレンチゲート電極はソース層に接続されているため、ソース層とドレイン層とが短絡することになる。   Further, in the structure in which the dummy trench gate electrode is fixed at the potential of the source layer described in Patent Document 2, when a transient surge is applied from the trench gate electrode or the drain side, the trench connected to the source layer is used. A strong electric field is applied to the gate electrode and the dummy trench gate electrode, and the gate insulating film of the dummy trench gate electrode may be destroyed. When the gate insulating film of the dummy trench gate electrode is broken, the dummy trench gate electrode is connected to the source layer, so that the source layer and the drain layer are short-circuited.

前記課題に鑑み、本発明は、ドレインに過渡的なサージが印加された場合であっても、デバイス破壊の発生を確実に防止することができる低オン抵抗の縦型半導体装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a low-on-resistance vertical semiconductor device capable of reliably preventing device breakdown even when a transient surge is applied to the drain. Objective.

前記の課題を解決するため、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、縦型ゲートを備えるMOS型トランジスタを有する縦型半導体装置を前提としている。そして、本発明に係る縦型半導体装置は、MOS型トランジスタ領域と当該MOS型トランジスタ領域に隣接するダミー領域を備える。MOS型トランジスタ領域は、第1導電型の半導体層からなるドレイン層と、ドレイン層上に設けられた、第1導電型と反対導電型の第2導電型の半導体層からなるボディ層とを備える。また、MOS型トランジスタ領域には、平面視において、互いに平行に配列された複数の直線状のトレンチがボディ層を貫通してドレイン層に達する状態で形成されている。各トレンチの内壁には、ゲート絶縁膜がそれぞれ形成され、当該ゲート絶縁膜を介して、各トレンチにゲート電極が埋め込まれている。ゲート電極間のボディ層の表面部の一部には、トレンチの隣接して第1導電型の半導体層からなるソース層が形成されている。一方、ダミー領域は、MOS型トランジスタ領域から連続して延長されたドレイン層と、MOS型トランジスタ領域のボディ層と一体に形成されたボディ層とを備える。また、ダミー領域には、平面視において、互いに平行に配列された複数の直線状のダミートレンチが、ボディ層を貫通してドレイン層に達する状態、かつMOS型トランジスタ領域のトレンチ間隔よりも大きな間隔で形成されている。各ダミートレンチの内壁には、ダミーゲート絶縁膜がそれぞれ形成され、当該ダミーゲート絶縁膜を介して、各ダミートレンチにダミーゲート電極が埋め込まれている。当該ダミーゲート電極は、電気的にフローティングになっている。さらに、ダミー領域のボディ層、MOS型トランジスタ領域のボディ層およびソース層は、電極により電気的に接続されている。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following technical means. First, the present invention is premised on a vertical semiconductor device having a MOS transistor having a vertical gate. The vertical semiconductor device according to the present invention includes a MOS transistor region and a dummy region adjacent to the MOS transistor region. The MOS transistor region includes a drain layer made of a first conductivity type semiconductor layer, and a body layer made of a second conductivity type semiconductor layer opposite to the first conductivity type provided on the drain layer. . In the MOS transistor region, a plurality of linear trenches arranged in parallel to each other in plan view are formed in a state of reaching the drain layer through the body layer. A gate insulating film is formed on the inner wall of each trench, and a gate electrode is embedded in each trench through the gate insulating film. A source layer made of a semiconductor layer of the first conductivity type is formed adjacent to the trench on a part of the surface portion of the body layer between the gate electrodes. On the other hand, the dummy region includes a drain layer continuously extended from the MOS transistor region and a body layer formed integrally with the body layer of the MOS transistor region. Further, in the dummy region, a plurality of linear dummy trenches arranged in parallel with each other in a plan view reach the drain layer through the body layer, and have an interval larger than the trench interval of the MOS transistor region. It is formed with. A dummy gate insulating film is formed on the inner wall of each dummy trench, and a dummy gate electrode is embedded in each dummy trench via the dummy gate insulating film. The dummy gate electrode is electrically floating. Further, the body layer of the dummy region, the body layer of the MOS transistor region, and the source layer are electrically connected by electrodes.

本発明によれば、MOS型トランジスタ領域のトレンチ間隔を狭くした場合、MOS型トランジスタ領域のボディ層の不純物濃度よりも、ダミー領域のボディ層の不純物濃度の方が大きくなる。そのため、ドレイン層とボディ層とに形成されるPN接合の耐圧は、MOS型トランジスタ領域に比べてダミー領域の方が小さくなる。その結果、ドレイン層側からサージが印加された際に、当該サージに起因する電流をダミー領域へ導くことができ、デバイス破壊の発生を抑制することができる。また、本構成では、MOS型トランジスタ領域のボディ層およびダミー領域のボディ層は、同一工程において同時に一体で形成されるため、本構造を実現するために、製造工程数が増大することがない。また、MOS型トランジスタ領域のボディ層とダミー領域のボディ層との間の不純物濃度の差は、オン抵抗低減のためにトレンチ間隔を小さくするほど顕著になるため、本構造は、オン抵抗低減を目的としてトレンチ間隔を減少させた縦型半導体装置に極めて適している。なお、製造工程数が増大することになるが、イオン注入等により、ダミー領域のボディ層の不純物濃度をさらに高めてもよい。   According to the present invention, when the trench interval in the MOS transistor region is narrowed, the impurity concentration in the body layer in the dummy region is higher than the impurity concentration in the body layer in the MOS transistor region. Therefore, the breakdown voltage of the PN junction formed in the drain layer and the body layer is smaller in the dummy region than in the MOS transistor region. As a result, when a surge is applied from the drain layer side, a current caused by the surge can be guided to the dummy region, and device breakdown can be suppressed. Further, in this configuration, the body layer of the MOS transistor region and the body layer of the dummy region are integrally formed at the same time in the same process, so that the number of manufacturing steps does not increase in order to realize this structure. In addition, since the difference in impurity concentration between the body layer of the MOS transistor region and the body layer of the dummy region becomes more conspicuous as the trench interval is reduced to reduce the on-resistance, this structure reduces the on-resistance. For the purpose, it is very suitable for a vertical semiconductor device with a reduced trench interval. Although the number of manufacturing steps increases, the impurity concentration of the body layer in the dummy region may be further increased by ion implantation or the like.

上記構成において、ダミー領域が、ボディ層を貫通するとともにダミートレンチを互いに連通する連結ダミートレンチを備え、ボディ層がダミートレンチおよび連結ダミートレンチに囲まれていてもよい。なお、連結ダミートレンチにも、ダミーゲート絶縁膜およびダミーゲート電極が形成される。本構成では、ダミートレンチおよび連結ダミートレンチに囲まれたボディ層表面部の全面に第1導電型のダミーソース層が形成され、当該ダミーソース層は、上記電極に電気的に接続されている。   In the above configuration, the dummy region may include a connection dummy trench that penetrates the body layer and communicates the dummy trench with each other, and the body layer may be surrounded by the dummy trench and the connection dummy trench. A dummy gate insulating film and a dummy gate electrode are also formed in the connection dummy trench. In this configuration, the first conductivity type dummy source layer is formed on the entire surface of the body layer surface portion surrounded by the dummy trench and the connection dummy trench, and the dummy source layer is electrically connected to the electrode.

本構成によれば、ダミーゲート電極および当該ダミーゲート電極に囲まれたボディ層が電気的にフローティングになる。また、ダミー領域のボディ層の不純物濃度がMOS型トランジスタ領域のボディ層の不純物濃度よりも大きい。そのため、ドレイン層側からサージが印加された際に、ダミー領域において、ドレイン層からボディ層に正孔電流が集中的に注入される。そのため、MOS型トランジスタ領域の寄生バイポーラトランジスタが動作する前に、ダミー領域の寄生バイポーラトランジスタが動作する。その結果、ドレイン層側からサージが印加された際に、当該サージに起因する電流をダミー領域へ導くことができ、デバイス破壊の発生を抑制することができる。また、本構成では、ダミーソース層は、MOS型トランジスタ領域のソース層と、同一工程で同時に形成できるため、本構造を実現するために、製造工程数が増大することがない。   According to this configuration, the dummy gate electrode and the body layer surrounded by the dummy gate electrode are electrically floating. Further, the impurity concentration of the body layer in the dummy region is higher than the impurity concentration in the body layer of the MOS transistor region. Therefore, when a surge is applied from the drain layer side, hole current is intensively injected from the drain layer to the body layer in the dummy region. Therefore, the parasitic bipolar transistor in the dummy region operates before the parasitic bipolar transistor in the MOS transistor region operates. As a result, when a surge is applied from the drain layer side, a current caused by the surge can be guided to the dummy region, and device breakdown can be suppressed. Further, in this configuration, the dummy source layer can be formed simultaneously with the source layer of the MOS transistor region in the same process, so that the number of manufacturing steps does not increase in order to realize this structure.

また、以上の半導体装置は、ダミー領域が、ドレイン層内に、ボディ層に接触するとともに、ドレイン層に到達したダミートレンチを包含する第1導電型の半導体層をさらに備えてもよい。この場合、当該半導体層の不純物濃度は、ドレイン層の不純物濃度より高く設定される。   In the semiconductor device described above, the dummy region may further include a first conductivity type semiconductor layer that includes a dummy trench that contacts the body layer and reaches the drain layer in the drain layer. In this case, the impurity concentration of the semiconductor layer is set higher than the impurity concentration of the drain layer.

この構成では、高濃度半導体層とボディ層とで構成されるPN接合は、上記各構成におけるドレイン層とボディ層とで構成されるPN接合の耐圧よりも低くなる。したがって、本構成によれば、より低いサージ電圧から、ダミー領域へサージ電流を導くことができ、より確実にデバイス破壊の発生を抑制することができる。なお、本構造は、高濃度不純物層を形成する工程が付加されるだけであり、製造工程が著しく複雑化することもない。   In this configuration, the PN junction composed of the high-concentration semiconductor layer and the body layer is lower than the breakdown voltage of the PN junction composed of the drain layer and the body layer in each configuration described above. Therefore, according to the present configuration, a surge current can be guided from a lower surge voltage to the dummy region, and device breakdown can be more reliably suppressed. Note that this structure only adds a process for forming a high-concentration impurity layer, and the manufacturing process is not significantly complicated.

本発明によれば、オン抵抗低減のために微細化した場合であっても、ドレインに過渡的なサージが印加された際のデバイス破壊の発生を確実に防止することができる。また、製造工程が著しく複雑化することもないため、低オン抵抗の縦型半導体装置を低コストで実現することができる。   According to the present invention, even when the device is miniaturized to reduce the on-resistance, it is possible to reliably prevent the occurrence of device breakdown when a transient surge is applied to the drain. In addition, since the manufacturing process is not significantly complicated, a low on-resistance vertical semiconductor device can be realized at low cost.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施形態では、Nチャネル型のMOS型トランジスタを含む縦型半導体装置として、本発明を具体化している。当該事例では、本発明にいう第1導電型がN型であり、第2導電型がP型である。なお、Pチャネル型のMOS型トランジスタを含む半導体装置に対しても、各不純物領域の導電型を反対にすることで、以下の説明が同様に適用できる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the present invention is embodied as a vertical semiconductor device including an N-channel MOS transistor. In this case, the first conductivity type referred to in the present invention is N-type, and the second conductivity type is P-type. Note that the following description can be similarly applied to a semiconductor device including a P-channel MOS transistor by reversing the conductivity type of each impurity region.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態における縦型半導体装置のゲート電極配置を示す平面レイアウト図である。図1に示すように、本実施形態の半導体装置は、互いに平行に配置された複数のゲート電極6aを備える。複数のゲート電極6aが形成された領域の外側には、互いに平行かつゲート電極6aと平行に配置された複数のダミーゲート電極6bが設けられている。各ゲート電極6aは、複数のゲート電極6aおよび複数のダミーゲート電極6bが配置された領域を包囲する周辺配線部26と電気的に接続されている。また、各ダミーゲート電極6bと周辺配線部26とは、電気的に分離されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan layout view showing the arrangement of gate electrodes of a vertical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the semiconductor device of this embodiment includes a plurality of gate electrodes 6a arranged in parallel to each other. A plurality of dummy gate electrodes 6b arranged in parallel with each other and in parallel with the gate electrode 6a are provided outside the region where the plurality of gate electrodes 6a are formed. Each gate electrode 6a is electrically connected to a peripheral wiring portion 26 surrounding a region where the plurality of gate electrodes 6a and the plurality of dummy gate electrodes 6b are arranged. Further, each dummy gate electrode 6b and the peripheral wiring portion 26 are electrically separated.

後述のように、ゲート電極6a間の半導体基板の表面部にはソース層が形成され、半導体基板の裏面側にドレイン層が形成されている。すなわち、ソース層、ドレイン層およびゲート電極6aにより、縦型のMOS型トランジスタが構成されている。ここで、ゲート電極6aを備え、MOS型トランジスタとして動作する領域が、MOS型トランジスタ領域31(以下、トランジスタ領域31という。)であり、ダミーゲート電極6bを備えた領域がダミー領域32である。なお、図1では、左下に保護ダイオード25が設置されている。当該保護ダイオード25は、ゲート電極6aと並列に接続されており、ゲート電極6aに入力されるサージに対する保護回路の役割を有している。   As will be described later, a source layer is formed on the front surface portion of the semiconductor substrate between the gate electrodes 6a, and a drain layer is formed on the back surface side of the semiconductor substrate. That is, a vertical MOS transistor is constituted by the source layer, the drain layer, and the gate electrode 6a. Here, a region including the gate electrode 6a and operating as a MOS transistor is a MOS transistor region 31 (hereinafter referred to as a transistor region 31), and a region including the dummy gate electrode 6b is a dummy region 32. In FIG. 1, a protective diode 25 is installed at the lower left. The protection diode 25 is connected in parallel with the gate electrode 6a and has a role of a protection circuit against a surge input to the gate electrode 6a.

図2は、図1に示した縦型半導体装置の要部を拡大して示す平面レイアウト図である。また、図3は、図2中のA−A線に沿う断面図である。なお、図2では、半導体基板上に形成された各種薄膜およびゲート電極上の絶縁膜は図示していない。   FIG. 2 is an enlarged plan view showing the main part of the vertical semiconductor device shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In FIG. 2, various thin films formed on the semiconductor substrate and the insulating film on the gate electrode are not shown.

図3に示すように、トランジスタ領域31およびダミー領域32は、N型シリコン基板1上に設けられたN型エピタキシャル層2(以下、N型エピ層2という。)の表面部に設けられている。N型エピ層2およびN型シリコン基板1は、上述のドレイン層として機能する。   As shown in FIG. 3, the transistor region 31 and the dummy region 32 are provided on a surface portion of an N-type epitaxial layer 2 (hereinafter referred to as an N-type epi layer 2) provided on the N-type silicon substrate 1. . The N-type epi layer 2 and the N-type silicon substrate 1 function as the drain layer described above.

トランジスタ領域31の各ゲート電極6aは、N型エピ層2の表面部に形成されたP型第1ボディ層4を貫通する状態で設けられている。各ゲート電極6aは、P型第1ボディ層4を貫通してN型エピ層2に到達するトレンチ(溝)15a内に、トレンチ15aの内壁に形成されたシリコン酸化膜等のゲート絶縁膜5aを介して埋め込まれたポリシリコン等の導電体からなる。各ゲート電極6aに隣接するP型第1ボディ層4の表面部には、N型ソース層10が設けられている。N型ソース層10は、図2に示すように、平面視において各ゲート電極6aと直角に交差する方向に、互いに離間して複数条設けられている。また、図2に示すように、各ソース層10の間では、P型第1ボディ層4の表面部に、平面視において各ゲート電極6aと直角に交差する方向にP型第2ボディ層9が設けられている。なお、図3に示すように、P型第2ボディ層9の底部は、P型第1ボディ層4の底部よりも浅く配置されている。   Each gate electrode 6 a in the transistor region 31 is provided in a state of penetrating the P-type first body layer 4 formed on the surface portion of the N-type epi layer 2. Each gate electrode 6a has a gate insulating film 5a such as a silicon oxide film formed on the inner wall of the trench 15a in a trench (groove) 15a that penetrates the P-type first body layer 4 and reaches the N-type epi layer 2. It is made of a conductor such as polysilicon embedded via the. An N-type source layer 10 is provided on the surface portion of the P-type first body layer 4 adjacent to each gate electrode 6a. As shown in FIG. 2, the N-type source layer 10 is provided with a plurality of strips spaced apart from each other in a direction perpendicular to each gate electrode 6 a in a plan view. Further, as shown in FIG. 2, between the source layers 10, the P-type second body layer 9 is formed on the surface portion of the P-type first body layer 4 in a direction perpendicular to the gate electrodes 6a in plan view. Is provided. As shown in FIG. 3, the bottom of the P-type second body layer 9 is disposed shallower than the bottom of the P-type first body layer 4.

トランジスタ領域31の表面に露出する、N型ソース層10およびP型第2ボディ層9は、N型エピ層2の上面に形成されたアルミ(アルミニウム)配線11aと電気的に接続されている。また、アルミ配線11aとゲート電極6aとは、各ゲート電極6a上に配置された第2層間絶縁膜7により電気的に分離されている。   The N-type source layer 10 and the P-type second body layer 9 exposed on the surface of the transistor region 31 are electrically connected to an aluminum (aluminum) wiring 11 a formed on the upper surface of the N-type epi layer 2. Also, the aluminum wiring 11a and the gate electrode 6a are electrically separated by the second interlayer insulating film 7 disposed on each gate electrode 6a.

例えば、P型第1ボディ層4は、約1E17cm-3の不純物濃度を有し、トレンチ15a側壁部に沿って形成されるチャンネル領域の閾値を制御することを目的として形成される。また、P型第2ボディ層9は1E19cm-3以上の不純物濃度を有し、アルミ配線11aとオーミックコンタクトを構成することを目的として形成される。当該構成では、N型ソース層10、P型第1ボディ層4およびP型第2ボディ層9は共通接続となり、アルミ配線11aを通じて同電位が付与されることになる。 For example, the P-type first body layer 4 has an impurity concentration of about 1E17 cm −3 and is formed for the purpose of controlling the threshold value of the channel region formed along the side wall of the trench 15a. The P-type second body layer 9 has an impurity concentration of 1E19 cm −3 or more and is formed for the purpose of forming an ohmic contact with the aluminum wiring 11a. In this configuration, the N-type source layer 10, the P-type first body layer 4, and the P-type second body layer 9 are commonly connected, and the same potential is applied through the aluminum wiring 11a.

一方、ダミー領域32の各ダミーゲート電極6bは、トランジスタ領域31から連続して延長されたP型第1ボディ層4を貫通する状態で設けられている。後述のように、トランジスタ領域31およびダミー領域32のP型第1ボディ層4は、同一工程で同時に一体で形成される。各ダミーゲート電極6bは、ゲート電極6aと同様に、P型第1ボディ層4を貫通してN型エピ層2に到達するダミートレンチ(ダミー溝)15b内に、ダミートレンチ15bの内壁に形成されたシリコン酸化膜等のダミーゲート絶縁膜5bを介して埋め込まれたポリシリコン等の導電体からなる。本実施形態では、各ダミーゲート電極6b間の間隔は、各ゲート電極6a間の間隔よりも大きくなっている。また、図2および図3に示すように、ゲート電極6bに隣接するP型第1ボディ層4の表面部には、トランジスタ領域31のソース層10間と同一の、P型第2ボディ層9が設けられている。上述のように、P型第2ボディ層9の底部は、P型第1ボディ層4の底部よりも浅く配置されている。上記アルミ配線11aはダミー領域32上にも形成されており、ダミー領域32のP型第2ボディ層9とアルミ配線11aとは、オーミックコンタクトを構成している。   On the other hand, each dummy gate electrode 6 b in the dummy region 32 is provided so as to penetrate the P-type first body layer 4 continuously extended from the transistor region 31. As will be described later, the P-type first body layer 4 of the transistor region 31 and the dummy region 32 is formed integrally at the same time in the same process. Each dummy gate electrode 6b is formed on the inner wall of the dummy trench 15b in the dummy trench (dummy groove) 15b penetrating the P-type first body layer 4 and reaching the N-type epi layer 2 similarly to the gate electrode 6a. It is made of a conductor such as polysilicon buried through a dummy gate insulating film 5b such as a silicon oxide film. In the present embodiment, the interval between the dummy gate electrodes 6b is larger than the interval between the gate electrodes 6a. As shown in FIGS. 2 and 3, the P-type second body layer 9 which is the same as between the source layers 10 of the transistor region 31 is formed on the surface of the P-type first body layer 4 adjacent to the gate electrode 6b. Is provided. As described above, the bottom of the P-type second body layer 9 is disposed shallower than the bottom of the P-type first body layer 4. The aluminum wiring 11a is also formed on the dummy region 32, and the P-type second body layer 9 in the dummy region 32 and the aluminum wiring 11a constitute an ohmic contact.

また、ダミー領域32の外側のN型エピ層2上には、段差を有する第1層間絶縁膜3を介してポリシリコン配線6fが形成されている。ポリシリコン配線6fは、後述のようにゲート電極6aおよびダミーゲート電極6bと同一の工程で形成される。また、ポリシリコン配線6fは、各ゲート電極6aと接続された状態で一体に形成されている。ポリシリコン配線6f上には第2層間絶縁膜7および第3層間絶縁膜8を介してアルミ配線11bが形成されており、ポリシリコン配線6fとアルミ配線11bとが、第2層間絶縁膜7および第3層間絶縁膜8を貫通するコンタクトホールを通じて電気的に接続されている。すなわち、ポリシリコン配線6fおよびアルミ配線11bの積層配線が、ゲート電極6aに電圧を印加する周辺配線部26を構成している。   On the N-type epi layer 2 outside the dummy region 32, a polysilicon wiring 6f is formed via a first interlayer insulating film 3 having a step. The polysilicon wiring 6f is formed in the same process as the gate electrode 6a and the dummy gate electrode 6b as will be described later. The polysilicon wiring 6f is integrally formed in a state of being connected to each gate electrode 6a. An aluminum wiring 11b is formed on the polysilicon wiring 6f via a second interlayer insulating film 7 and a third interlayer insulating film 8, and the polysilicon wiring 6f and the aluminum wiring 11b are connected to the second interlayer insulating film 7 and They are electrically connected through contact holes that penetrate the third interlayer insulating film 8. That is, the laminated wiring of the polysilicon wiring 6f and the aluminum wiring 11b constitutes the peripheral wiring portion 26 that applies a voltage to the gate electrode 6a.

本実施形態の縦型半導体装置では、上述のように、ダミーゲート電極6bが、P型第1ボディ層4とP型第2ボディ層9との両方を含む領域に形成されており、ダミー領域32のP型第2ボディ層9が、トランジスタ領域31と同様に、アルミ配線11aとオーミックコンタクトを構成している。また、ダミーゲート電極6bは、いずれの配線にも接続されておらず電気的にフローティングになっている。したがって、ダミー領域32では、N型エピ層2とP型第1ボディ層4とがN/Pダイオードを形成しているとみなすことができる。   In the vertical semiconductor device of this embodiment, as described above, the dummy gate electrode 6b is formed in a region including both the P-type first body layer 4 and the P-type second body layer 9, and the dummy region Similarly to the transistor region 31, the 32 P-type second body layers 9 form an ohmic contact with the aluminum wiring 11a. The dummy gate electrode 6b is not connected to any wiring and is electrically floating. Therefore, in the dummy region 32, it can be considered that the N-type epi layer 2 and the P-type first body layer 4 form an N / P diode.

図4〜図9は、上記構造を有する半導体装置の形成過程を示す工程断面図である。以下では、最表面に薄膜を形成する場合、適宜、半導体基板上に膜を形成すると表現する。   4 to 9 are process cross-sectional views showing a process of forming a semiconductor device having the above structure. Hereinafter, when a thin film is formed on the outermost surface, it is expressed that a film is appropriately formed on a semiconductor substrate.

図4に示すように、まず、N型シリコン基板1上に、公知のエピタキシャル成長法によりN型エピ層2が形成される。次いで、N型エピ層2の表面に、熱酸化法により、50〜500nmの膜厚を有するシリコン酸化膜からなる第1層間絶縁膜3が形成される。第1層間絶縁膜3上には、公知のリソグラフィ技術により、以降の工程でゲート電極6aおよびダミーゲート電極6bが形成される領域(トランジスタ領域31およびダミー領域32)を包含する領域に開口を有するレジストパターン(図示せず)が形成される。当該レジストパターンをマスクとしたイオン注入により、N型エピ層2の表面部にP型不純物を導入することで、P型第1ボディ層4が形成される。   As shown in FIG. 4, first, an N-type epi layer 2 is formed on an N-type silicon substrate 1 by a known epitaxial growth method. Next, a first interlayer insulating film 3 made of a silicon oxide film having a thickness of 50 to 500 nm is formed on the surface of the N-type epi layer 2 by thermal oxidation. On the first interlayer insulating film 3, an opening is formed in a region including a region (the transistor region 31 and the dummy region 32) where the gate electrode 6 a and the dummy gate electrode 6 b are formed in a subsequent process by a known lithography technique. A resist pattern (not shown) is formed. A P-type first body layer 4 is formed by introducing P-type impurities into the surface portion of the N-type epi layer 2 by ion implantation using the resist pattern as a mask.

続いて、第1ボディ層4の形成に使用したレジストパターンが除去された第1層間絶縁膜3上に、以降の工程でトレンチ15aおよびダミートレンチ15bが形成される領域に開口を有するレジストパターン(図示せず)が形成される。当該レジストパターンをマスクとしたエッチングにより、図5に示すように、トレンチ15aおよびダミートレンチ15b形成領域の第1層間絶縁膜3が除去され、その後に、レジストパターンも除去される。次いで、パターンニングされた第1層間絶縁膜3をマスクとしたドライエッチングにより、P型第1ボディ層4を貫通してN型エピ層2に到達する深さ0.8〜3.0μmのトレンチ15aおよびダミートレンチ15bが形成される。   Subsequently, on the first interlayer insulating film 3 from which the resist pattern used for forming the first body layer 4 has been removed, a resist pattern having an opening in a region where the trench 15a and the dummy trench 15b are formed in the subsequent steps ( (Not shown) is formed. By etching using the resist pattern as a mask, as shown in FIG. 5, the first interlayer insulating film 3 in the trench 15a and dummy trench 15b formation region is removed, and then the resist pattern is also removed. Next, a trench having a depth of 0.8 to 3.0 μm reaching the N-type epi layer 2 through the P-type first body layer 4 by dry etching using the patterned first interlayer insulating film 3 as a mask. 15a and dummy trench 15b are formed.

形成されたトレンチ15aおよびダミートレンチ15bの内部表面には、図6に示すように、熱酸化等により、8〜100nm程度の膜厚を有するゲート酸化膜5aおよびダミーゲート酸化膜5bが形成される。その後、ゲート電極材料となる200〜800nmのポリシリコン膜が全面に堆積される。当該ポリシリコン膜には、N型不純物のイオン注入およびアニールを実施することにより導電性が付与される。その後、ポリシリコン膜上に、ポリシリコン配線6fとなる領域および各ゲート電極6aとポリシリコン配線6fとの接続部を被覆するレジストパターン(図示せず)が形成され、当該レジストパターンをマスクとしたエッチングが実施される。これにより、第1層間絶縁膜3上にポリシリコン配線6fと、ポリシリコン配線6fと接続されるとともにトレンチ15aに埋め込まれたゲート電極6aと、ポリシリコン配線6fと接続されることなくダミートレンチ15bに埋め込まれたダミーゲート電極6bとが形成される。このとき、トレンチ15aおよびダミートレンチ15bに埋め込まれるポリシリコン膜は最上面がP型第1ボディ層4表面(N型エピ層2表面)よりも100〜800nm程度下側に後退する状態で形成される。なお、本実施形態では、図1に示すように、各ゲート電極6aは、それらの端部でポリシリコン配線6fと連続的に繋がる一体のパターンとして形成され、各ダミーゲート電極6bはそれぞれが孤立したパターンとして形成される。   As shown in FIG. 6, a gate oxide film 5a and a dummy gate oxide film 5b having a thickness of about 8 to 100 nm are formed on the inner surfaces of the formed trench 15a and dummy trench 15b by thermal oxidation or the like. . Thereafter, a 200 to 800 nm polysilicon film to be a gate electrode material is deposited on the entire surface. Conductivity is imparted to the polysilicon film by performing ion implantation of N-type impurities and annealing. Thereafter, a resist pattern (not shown) is formed on the polysilicon film so as to cover a region to be the polysilicon wiring 6f and a connection portion between each gate electrode 6a and the polysilicon wiring 6f, and the resist pattern is used as a mask. Etching is performed. Thereby, the polysilicon wiring 6f, the gate wiring 6f embedded in the trench 15a and the dummy trench 15b without being connected to the polysilicon wiring 6f are connected to the polysilicon wiring 6f on the first interlayer insulating film 3. And a dummy gate electrode 6b embedded in. At this time, the polysilicon film embedded in the trench 15a and the dummy trench 15b is formed in a state where the uppermost surface recedes about 100 to 800 nm below the surface of the P-type first body layer 4 (surface of the N-type epilayer 2). The In the present embodiment, as shown in FIG. 1, each gate electrode 6a is formed as an integral pattern continuously connected to the polysilicon wiring 6f at the end thereof, and each dummy gate electrode 6b is isolated from each other. Pattern.

ゲート電極6aおよびダミーゲート電極6bが形成された半導体基板上には、図7に示すように、シリコン酸化膜等からなる第2層間絶縁膜7および第3層間絶縁膜8が下層から順に堆積される。第2層間絶縁膜7および第3層間絶縁膜8の総膜厚は、200〜1000nm程度である。   On the semiconductor substrate on which the gate electrode 6a and the dummy gate electrode 6b are formed, as shown in FIG. 7, a second interlayer insulating film 7 and a third interlayer insulating film 8 made of a silicon oxide film or the like are sequentially deposited from the lower layer. The The total film thickness of the second interlayer insulating film 7 and the third interlayer insulating film 8 is about 200 to 1000 nm.

次いで、図8に示すように、第2層間絶縁膜7および第3層間絶縁膜8に、以降の工程で形成されるアルミ配線11a、11bとの電気的な接続するためのコンタクトホールが形成される。ここでは、第3層間絶縁膜8上に、コンタクトホール形成領域に開口を有するレジストパターン(図示せず)が形成され、当該レジストパターンをマスクとしたドライエッチングによりコンタクトホールが形成される。なお、本実施形態では、トランジスタ領域31およびダミー領域32の全域が底部に露出するコンタクトホールと、ポリシリコン配線6fが底部に露出する、ポリシリコン配線6fに沿ったコンタクトホールとが形成される。また、トランジスタ領域31およびダミー領域32では、当該エッチングにおいて、第3層間絶縁膜8および第1層間絶縁膜3が完全にエッチング除去され、トレンチ15aおよびダミートレンチ15bにおける第2層間絶縁膜7の上面が第1ボディ層4表面と、ほぼ同一平面になるように第2層間絶縁膜7がエッチングされる。これにより、ゲート電極6aおよびダミーゲート電極6bが形成されているトレンチ15a、ダミートレンチ15bの上部が、第2層間絶縁膜7の材料が充填された状態になると同時に、トランジスタ領域31の第1ボディ層4の表面およびダミー領域32の第1ボディ層4の表面が、半導体基板表面に露出する。   Next, as shown in FIG. 8, contact holes are formed in the second interlayer insulating film 7 and the third interlayer insulating film 8 for electrical connection with aluminum wirings 11a and 11b formed in the subsequent steps. The Here, a resist pattern (not shown) having an opening in the contact hole formation region is formed on the third interlayer insulating film 8, and the contact hole is formed by dry etching using the resist pattern as a mask. In the present embodiment, a contact hole in which the whole region of the transistor region 31 and the dummy region 32 is exposed at the bottom and a contact hole along the polysilicon wiring 6f in which the polysilicon wiring 6f is exposed at the bottom are formed. In the transistor region 31 and the dummy region 32, the third interlayer insulating film 8 and the first interlayer insulating film 3 are completely etched away by the etching, and the upper surface of the second interlayer insulating film 7 in the trench 15a and the dummy trench 15b. Is etched to be substantially flush with the surface of the first body layer 4. As a result, the trench 15a in which the gate electrode 6a and the dummy gate electrode 6b are formed and the upper part of the dummy trench 15b are filled with the material of the second interlayer insulating film 7, and at the same time, the first body of the transistor region 31 is formed. The surface of layer 4 and the surface of first body layer 4 in dummy region 32 are exposed on the surface of the semiconductor substrate.

コンタクトホールのエッチングに使用したレジストパターンが除去された後、半導体基板上に、以降の工程でP型第2ボディ層9が形成される領域に開口を有するレジストパターン(図示せず)が形成される。ここでは、図2に示した、トランジスタ領域31のP型第2ボディ層9形成領域およびダミー領域32のP型第2ボディ層9形成領域に開口を有するレジストパターンが形成される。そして、当該レジストパターンをマスクとしてP型不純物をP型第1ボディ層4内にイオン注入することにより、P型第2ボディ層9が形成される。当該レジストパターンが除去された後、半導体基板上に、図2に示した、トランジスタ領域31のN型ソース層10形成領域に開口を有するレジストパターン(図示せず)が形成される。当該レジストパターンをマスクとしてP型第1ボディ層4にN型不純物をイオン注入することにより、N型ソース層10が形成される。なお、P型第2ボディ層9を形成する際に用いたレジストパターンと、N型ソース層10を形成する際に用いたレジストパターンとは、トランジスタ領域31上およびダミー領域32上において、被覆部と開口部とが反転したパターンになっている。   After the resist pattern used for etching the contact hole is removed, a resist pattern (not shown) having an opening in a region where the P-type second body layer 9 is formed in a subsequent process is formed on the semiconductor substrate. The Here, resist patterns having openings in the P-type second body layer 9 formation region of the transistor region 31 and the P-type second body layer 9 formation region of the dummy region 32 shown in FIG. 2 are formed. Then, P-type second body layer 9 is formed by ion-implanting P-type impurities into P-type first body layer 4 using the resist pattern as a mask. After the resist pattern is removed, a resist pattern (not shown) having an opening in the N-type source layer 10 formation region of the transistor region 31 shown in FIG. 2 is formed on the semiconductor substrate. An N-type source layer 10 is formed by ion-implanting N-type impurities into the P-type first body layer 4 using the resist pattern as a mask. Note that the resist pattern used when forming the P-type second body layer 9 and the resist pattern used when forming the N-type source layer 10 are covered on the transistor region 31 and the dummy region 32. And the opening are reversed.

P型第2ボディ層9およびN型ソース層10の形成が完了すると、図9に示すように、全面ドライエッチングにより、ゲート電極6aおよびダミーゲート電極6b上に充填された第2層間絶縁膜7が100〜300nm程度エッチバックされる。これにより、トレンチ15a側壁およびダミートレンチ15b側壁であるN型ソース層10およびP型第2ボディ層9が露出し、トレンチ15aおよびダミートレンチ15bの上部が凹形状となる。同時に、トレンチ15a上端およびダミートレンチ15b上端のコーナ部がエッチングされ、当該コーナ部に曲面が形成される。このドライエッチングは、ゲート電極6a、ダミーゲート電極6bの上面が露出しないようにエッチング量が制御される。その後、半導体基板上に堆積されたアルミ膜にリソグラフィ技術およびエッチング技術を適用することにより、アルミ配線11a、11bが形成される。なお、ドレイン層(N型シリコン基板1およびN型エピ層2)に電気的に接続するドレイン電極は、例えば、N型シリコン基板1の裏面側に形成される。   When the formation of the P-type second body layer 9 and the N-type source layer 10 is completed, as shown in FIG. 9, the second interlayer insulating film 7 filled on the gate electrode 6a and the dummy gate electrode 6b by the whole surface dry etching. Is etched back about 100 to 300 nm. As a result, the N-type source layer 10 and the P-type second body layer 9 which are the sidewalls of the trench 15a and the dummy trench 15b are exposed, and the upper portions of the trench 15a and the dummy trench 15b become concave. At the same time, the corner portions at the upper end of the trench 15a and the upper end of the dummy trench 15b are etched, and a curved surface is formed at the corner portion. In this dry etching, the etching amount is controlled so that the upper surfaces of the gate electrode 6a and the dummy gate electrode 6b are not exposed. Thereafter, aluminum wirings 11a and 11b are formed by applying a lithography technique and an etching technique to the aluminum film deposited on the semiconductor substrate. The drain electrode electrically connected to the drain layer (N-type silicon substrate 1 and N-type epi layer 2) is formed on the back side of the N-type silicon substrate 1, for example.

以上のようにして形成された縦型半導体装置は、トランジスタ領域31の周辺部に、電気的にフローティングとなるダミーゲート電極6bを備えたダミー領域32を備える。また、ダミー領域32は、N型エピ層2とP型第1ボディ層4とで構成されたN/Pダイオードとみなされる領域を有し、P型第1ボディ層4上のP型第2ボディ層9がアルミ配線11aと接続されている。   The vertical semiconductor device formed as described above includes a dummy region 32 including a dummy gate electrode 6b that is electrically floating in the periphery of the transistor region 31. The dummy region 32 has a region regarded as an N / P diode composed of the N-type epi layer 2 and the P-type first body layer 4, and the P-type second layer on the P-type first body layer 4. The body layer 9 is connected to the aluminum wiring 11a.

本実施形態の縦型半導体装置は、トランジスタ領域31のゲート電極6aの間隔よりダミーゲート電極6bの間隔が広くなっている。図6に示したように、熱酸化法によってP型不純物、例えばボロンを含むシリコンからなるトレンチ側壁にゲート絶縁膜を形成する場合、熱酸化の過程で不純物の偏析効果によって不純物がゲート絶縁膜5a(ダミーゲート絶縁膜5b)側に吸い出される。すなわち、ゲート電極6a(ダミーゲート電極間6b)間に存在するP型第1ボディ層4の不純物濃度が低下する。この不純物濃度の低下の程度は、偏析が発生する半導体層中の不純物の絶対量に依存する。すなわち、不純物の絶対量が小さいほど、偏析により移動する不純物が当該絶対量に占める割合が大きくなるため、偏析の結果、不純物濃度が大きく低下することになる。したがって、本実施形態の構成では、ダミーゲート電極6bの間隔がゲート電極6aの間隔より大きくなっているため、ダミーゲート電極6b間のP型第1ボディ層4の不純物濃度が、ゲート電極6a間のP型第1ボディ層4の不純物濃度よりも若干高い状態になる。その結果、N型エピ層2とP型第1ボディ層4とで構成されるPN接合の耐圧はダミー領域32の方がトランジスタ領域31よりも低くなる。   In the vertical semiconductor device of this embodiment, the interval between the dummy gate electrodes 6b is wider than the interval between the gate electrodes 6a in the transistor region 31. As shown in FIG. 6, when a gate insulating film is formed on a trench sidewall made of silicon containing P-type impurities, for example, boron, by thermal oxidation, the impurities are gate-insulated by the segregation effect of impurities in the course of thermal oxidation. It is sucked out to the (dummy gate insulating film 5b) side. That is, the impurity concentration of the P-type first body layer 4 existing between the gate electrodes 6a (between the dummy gate electrodes 6b) decreases. The degree of decrease in the impurity concentration depends on the absolute amount of impurities in the semiconductor layer where segregation occurs. That is, the smaller the absolute amount of impurities, the greater the proportion of impurities that move due to segregation in the absolute amount, and as a result of segregation, the impurity concentration is greatly reduced. Therefore, in the configuration of the present embodiment, since the interval between the dummy gate electrodes 6b is larger than the interval between the gate electrodes 6a, the impurity concentration of the P-type first body layer 4 between the dummy gate electrodes 6b is between the gate electrodes 6a. The impurity concentration of the P-type first body layer 4 is slightly higher. As a result, the breakdown voltage of the PN junction formed by the N-type epi layer 2 and the P-type first body layer 4 is lower in the dummy region 32 than in the transistor region 31.

このような構造を有する半導体装置に、ドレイン層(N型シリコン基板1、N型エピ層2)側からサージが印加された場合、N型エピ層2とP型第1ボディ層4との接合耐圧がトランジスタ領域31よりもダミー領域32の方が低いため、ダミー領域32においてまずアバランシェ降伏が発生する。したがって、トランジスタ領域31におけるN型エピ層2、P型第1ボディ層4およびN型ソース層10から構成されるNPN寄生バイポーラトランジスタが動作して大電流が流れる前に、ダミー領域32におけるN型エピ層2と、P型第1ボディ層4およびP型第2ボディ層9とから構成されるN/Pダイオードの方にサージ電流を導くことができる。また、ダミー領域32におけるN型エピ層2と、P型第1ボディ層4およびP型第2ボディ層9とから構成されるN/Pダイオードに導かれたサージ電流は、ダミー領域32のP型第2ボディ層9を通じてアルミ配線11bに流入する。その結果、トランジスタ領域31のゲート酸化膜5aの破壊を防止することができる。   When a surge is applied to the semiconductor device having such a structure from the drain layer (N-type silicon substrate 1, N-type epi layer 2) side, the junction between the N-type epi layer 2 and the P-type first body layer 4. Since the withstand voltage is lower in the dummy region 32 than in the transistor region 31, the avalanche breakdown first occurs in the dummy region 32. Therefore, before the NPN parasitic bipolar transistor composed of the N-type epi layer 2, the P-type first body layer 4 and the N-type source layer 10 in the transistor region 31 operates and a large current flows, the N-type in the dummy region 32. A surge current can be guided to the N / P diode composed of the epi layer 2, the P-type first body layer 4 and the P-type second body layer 9. The surge current guided to the N / P diode composed of the N-type epi layer 2 in the dummy region 32, the P-type first body layer 4, and the P-type second body layer 9 is P in the dummy region 32. It flows into the aluminum wiring 11 b through the mold second body layer 9. As a result, destruction of the gate oxide film 5a in the transistor region 31 can be prevented.

なお、本実施形態では、ダミーゲート電極6bの間隔を大きくしているため、半導体装置の占有面積が増大することになる。しかしながら、ダミーゲート電極6bの本数は、チップ面積の大部分を占めるトランジスタ領域31のゲート電極6aに比べてはるかに少ない。したがって、ダミートレンチ15b間の間隔を広げることにより、チップ面積が著しく増大することはない。   In this embodiment, since the interval between the dummy gate electrodes 6b is increased, the area occupied by the semiconductor device increases. However, the number of dummy gate electrodes 6b is much smaller than that of the gate electrode 6a of the transistor region 31 that occupies most of the chip area. Therefore, the chip area is not significantly increased by increasing the interval between the dummy trenches 15b.

また、本構成では、MOS型トランジスタ領域のボディ層およびダミー領域のボディ層は、同一工程において同時に一体で形成されるため、本構造を実現するために、従来工程よりも製造工程数が増大することがない。また、MOS型トランジスタ領域のボディ層とダミー領域のボディ層との間の不純物濃度の差は、オン抵抗低減のためにトレンチ間隔を小さくするほど顕著になるため、本構造は、オン抵抗低減を目的としてトレンチ間隔を減少させた縦型半導体装置に好適である。なお、製造工程数が増大することになるが、イオン注入等により、ダミー領域のボディ層の不純物濃度をさらに高めてもよい。   Further, in this configuration, the body layer of the MOS transistor region and the body layer of the dummy region are integrally formed at the same time in the same process, so that the number of manufacturing processes is increased as compared with the conventional process in order to realize this structure. There is nothing. In addition, since the difference in impurity concentration between the body layer of the MOS transistor region and the body layer of the dummy region becomes more conspicuous as the trench interval is reduced to reduce the on-resistance, this structure reduces the on-resistance. For the purpose, it is suitable for a vertical semiconductor device having a reduced trench interval. Although the number of manufacturing steps increases, the impurity concentration of the body layer in the dummy region may be further increased by ion implantation or the like.

(第2の実施形態)
図10は、本発明の第2の実施形態における縦型半導体装置の要部を拡大して示す平面レイアウト図である。また、図11は、図10中のA−A線に沿う断面図である。図10では、半導体基板上に形成された各種薄膜およびゲート電極上の絶縁膜は図示していない。また、図10、図11において、第1の実施形態の半導体装置と同一の作用効果を奏する部位には同一の参照符号を付している。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is an enlarged plan view showing the main part of the vertical semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 11 is sectional drawing which follows the AA line in FIG. In FIG. 10, the various thin films formed on the semiconductor substrate and the insulating film on the gate electrode are not shown. In FIGS. 10 and 11, the same reference numerals are assigned to the portions having the same functions and effects as those of the semiconductor device of the first embodiment.

図10および図11に示すように、本実施形態の縦型半導体装置は、基本的に第1の実施形態による半導体装置と同様の構造を有している。そして、N型エピ層2(ドレイン層)内に、P型第1ボディ層4に接触するとともに、N型エピ層2に到達したダミートレンチ15bを包含する、N型エピ層2よりも高い不純物濃度を有するN型の半導体層12(以下、N型高濃度層12という。)をさらに備えている点が第1の実施形態の縦型半導体装置と相違する。   As shown in FIGS. 10 and 11, the vertical semiconductor device according to the present embodiment basically has the same structure as the semiconductor device according to the first embodiment. In the N-type epi layer 2 (drain layer), an impurity that is in contact with the P-type first body layer 4 and includes the dummy trench 15b reaching the N-type epi layer 2 is higher than the N-type epi layer 2 It differs from the vertical semiconductor device of the first embodiment in that it further includes an N-type semiconductor layer 12 having a concentration (hereinafter referred to as an N-type high concentration layer 12).

図12〜図14は、上記構造を有する半導体装置の形成過程を示す工程断面図である。本実施形態の縦型半導体装置の製造工程では、図12に示すように、まず、第1の実施形態において図4を用いて説明した工程を経て、N型シリコン基板1上にN型エピ層2が形成され、N型エピ層2の表面に50〜500nmの膜厚を有するシリコン酸化膜からなる第1層間絶縁膜3が形成される。次いで、第1層間絶縁膜3上に、以降の工程でゲート電極6aおよびダミーゲート電極6bが形成される領域(トランジスタ領域31およびダミー領域32)を包含する領域に開口を有するレジストパターン(図示せず)が形成される。当該レジストパターンをマスクとしたイオン注入により、N型エピ層2の表面部に、P型第1ボディ層4が形成される。   12 to 14 are process cross-sectional views illustrating a process of forming a semiconductor device having the above structure. In the manufacturing process of the vertical semiconductor device of this embodiment, as shown in FIG. 12, first, the N-type epitaxial layer is formed on the N-type silicon substrate 1 through the steps described with reference to FIG. 4 in the first embodiment. 2 is formed, and a first interlayer insulating film 3 made of a silicon oxide film having a thickness of 50 to 500 nm is formed on the surface of the N-type epi layer 2. Next, a resist pattern (not shown) having an opening in a region including a region (transistor region 31 and dummy region 32) where the gate electrode 6a and the dummy gate electrode 6b are formed in the subsequent steps on the first interlayer insulating film 3. Is formed. P-type first body layer 4 is formed on the surface portion of N-type epi layer 2 by ion implantation using the resist pattern as a mask.

続いて、図13に示すように、第1ボディ層4の形成に使用したレジストパターンが除去された第1層間絶縁膜3上に、以降の工程でN型高濃度層12が形成される領域に開口を有するレジストパターン20が形成される。当該レジストパターン20をマスクとしたイオン注入により、P型第1ボディ層4とN型エピ層2とが接する接合境界面下(接合境界面のN型エピ層2側)に、N型エピ層2よりも高濃度のN型高濃度層12が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 13, the region where the N-type high concentration layer 12 is formed in the subsequent steps on the first interlayer insulating film 3 from which the resist pattern used for forming the first body layer 4 has been removed. A resist pattern 20 having an opening is formed. By ion implantation using the resist pattern 20 as a mask, an N-type epi layer is formed below the junction boundary surface where the P-type first body layer 4 and the N-type epi layer 2 are in contact (on the N-type epi layer 2 side of the junction boundary surface). An N-type high concentration layer 12 having a concentration higher than 2 is formed.

続いて、レジストパターン20が除去された第1層間絶縁膜3上に、以降の工程でトレンチ15aおよびダミートレンチ15bが形成される領域に開口を有するレジストパターン(図示せず)が形成される。当該レジストパターンをマスクとしたエッチングにより、図14に示すように、トレンチ15aおよびダミートレンチ15b形成領域の第1層間絶縁膜3が除去され、その後に、レジストパターンも除去される。次いで、パターンニングされた第1層間絶縁膜3をマスクとしたドライエッチングにより、P型第1ボディ層4を貫通してN型高濃度層12に到達する深さ0.8〜3.0μmのトレンチ15aおよびダミートレンチ15bが形成される。当該ドライエッチングでは、トレンチ15aおよびダミートレンチ15bがN型高濃度層12を貫通することがない状態に、エッチング量が制御される。   Subsequently, on the first interlayer insulating film 3 from which the resist pattern 20 has been removed, a resist pattern (not shown) having an opening in a region where the trench 15a and the dummy trench 15b are to be formed in a subsequent process is formed. By etching using the resist pattern as a mask, as shown in FIG. 14, the first interlayer insulating film 3 in the trench 15a and dummy trench 15b formation region is removed, and then the resist pattern is also removed. Next, by dry etching using the patterned first interlayer insulating film 3 as a mask, a depth of 0.8 to 3.0 μm reaching the N-type high concentration layer 12 through the P-type first body layer 4 is achieved. A trench 15a and a dummy trench 15b are formed. In the dry etching, the etching amount is controlled so that the trench 15 a and the dummy trench 15 b do not penetrate the N-type high concentration layer 12.

以降の工程は、第1の実施形態において図6〜図9を用いて説明した工程と同一であるので、ここでの説明は省略する。   The subsequent steps are the same as those described with reference to FIGS. 6 to 9 in the first embodiment, and a description thereof will be omitted here.

以上のようにして形成された縦型半導体装置では、ダミー領域32が、N型高濃度層12とP型第1ボディ層4とで構成されたN/Pダイオードとみなされる領域を有している。上述のように、N型高濃度層12はN型エピ層2よりも高い不純物濃度を有しているため、N型高濃度層12とP型第1ボディ層4とで構成されるPN接合の耐圧は、第1の実施形態の半導体装置におけるN型エピ層2とP型第1ボディ層4とで構成されるPN接合の耐圧よりも低くなる。   In the vertical semiconductor device formed as described above, the dummy region 32 has a region regarded as an N / P diode composed of the N-type high concentration layer 12 and the P-type first body layer 4. Yes. As described above, since the N-type high concentration layer 12 has a higher impurity concentration than the N-type epi layer 2, a PN junction composed of the N-type high concentration layer 12 and the P-type first body layer 4. Is lower than the breakdown voltage of the PN junction composed of the N-type epi layer 2 and the P-type first body layer 4 in the semiconductor device of the first embodiment.

このような構造を有する半導体装置に、ドレイン層(N型シリコン基板1、N型エピ層2)側からサージが印加された場合、第1の実施形態と同様に、ダミー領域32においてまずアバランシェ降伏が発生する。また、本実施形態の構成では、第1の実施形態の構成に比べてダミー領域32のPN接合の耐圧が低くなっているため、より低いサージ電圧から、N型高濃度層12と、P型第1ボディ層4およびP型第2ボディ層9とから構成されるN/Pダイオードの方にサージ電流を導くことができる。したがって、第1の実施形態による半導体装置に比べて、より効率よくゲート絶縁膜5aの破壊を防止することができる。なお、本構造は、高濃度不純物層を形成する工程が付加されるだけであり、製造工程が著しく複雑化することがない。   When a surge is applied to the semiconductor device having such a structure from the drain layer (N-type silicon substrate 1, N-type epi layer 2) side, first, avalanche breakdown occurs in the dummy region 32 as in the first embodiment. Occurs. In the configuration of the present embodiment, since the breakdown voltage of the PN junction of the dummy region 32 is lower than that of the configuration of the first embodiment, the N-type high concentration layer 12 and the P-type are generated from a lower surge voltage. A surge current can be guided to the N / P diode composed of the first body layer 4 and the P-type second body layer 9. Therefore, it is possible to prevent the gate insulating film 5a from being destroyed more efficiently than the semiconductor device according to the first embodiment. Note that this structure only adds a process for forming a high-concentration impurity layer, and the manufacturing process is not significantly complicated.

(第3の実施形態)
図15は、本発明の第3の実施形態における縦型半導体装置のゲート電極配置を示す平面レイアウト図である。また、図16は、図15に示した縦型半導体装置の要部を拡大して示す平面レイアウト図であり、図17は、図16中のA−A線に沿う断面図である。図16では、半導体基板上に形成された各種薄膜およびゲート電極上の絶縁膜は図示していない。図15〜図17において、第1の実施形態の半導体装置と同一の作用効果を奏する部位には同一の参照符号を付している。
(Third embodiment)
FIG. 15 is a plan layout view showing the arrangement of the gate electrodes of the vertical semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 16 is an enlarged plan view showing the main part of the vertical semiconductor device shown in FIG. 15, and FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In FIG. 16, various thin films formed on the semiconductor substrate and the insulating film on the gate electrode are not shown. In FIGS. 15 to 17, the same reference numerals are given to the portions having the same functions and effects as those of the semiconductor device of the first embodiment.

図15〜図17に示すように、本実施形態の半導体装置は、基本的に第1の実施形態による半導体装置と同様の構造を有している。そして、ダミーゲート電極6bが形成されるダミートレンチ15bが、P型第1ボディ層4を貫通する連結ダミートレンチ15cにより互いに連通され、ダミートレンチ15bおよび連結ダミートレンチ15cに囲まれたP型第1ボディ層4表面部に、N型ダミーソース層13をさらに備えている点が第1の実施形態の縦型半導体装置と相違する。なお、連結ダミートレンチ15cには、連結ダミーゲート酸化膜5cを介して連結ダミーゲート電極6cが形成されている。また、ダミーゲート酸化膜5bおよび連結ダミーゲート酸化膜5cは一体に形成されており、ダミーゲート電極5bおよび連結ダミーゲート電極6cは一体に形成されている。連結ダミーゲート電極6cにより相互に連結されたダミーゲート電極6bは、第1の実施形態と同様に、いずれの配線にも接続されておらず、電気的にフローティングである。また、平面視において、ダミートレンチ15bおよび連結ダミートレンチ15cで囲まれた領域の外側には、第1の実施形態と同様に、P型第2ボディ層9が形成されている。   As shown in FIGS. 15 to 17, the semiconductor device according to the present embodiment basically has the same structure as the semiconductor device according to the first embodiment. The dummy trench 15b in which the dummy gate electrode 6b is formed is connected to each other by the connecting dummy trench 15c penetrating the P-type first body layer 4, and the P-type first surrounded by the dummy trench 15b and the connecting dummy trench 15c. The difference from the vertical semiconductor device of the first embodiment is that an N-type dummy source layer 13 is further provided on the surface of the body layer 4. In the connection dummy trench 15c, a connection dummy gate electrode 6c is formed via a connection dummy gate oxide film 5c. Further, the dummy gate oxide film 5b and the connection dummy gate oxide film 5c are integrally formed, and the dummy gate electrode 5b and the connection dummy gate electrode 6c are formed integrally. Similar to the first embodiment, the dummy gate electrodes 6b connected to each other by the connection dummy gate electrodes 6c are not connected to any wiring and are electrically floating. Further, in plan view, the P-type second body layer 9 is formed outside the region surrounded by the dummy trench 15b and the connection dummy trench 15c, as in the first embodiment.

本実施形態の縦型半導体装置は、図15〜図17から理解できるように、ダミーゲート電極6bおよび連結ダミーゲート電極6cによってゲート絶縁膜5b、5cを介してP型第1ボディ層4が囲まれ、当該P型第1ボディ層4の下部にN型エピ層とのPN接合が存在するとともに、上部にN型ダミーソース層13とのPN接合が存在している。そのため、ダミーゲート電極6bが電気的にフローティングであることに加えて、ダミーゲート電極6bおよび連結ダミーゲート電極6cによって囲まれたP型第1ボディ層4も電気的にフローティング状態になっている。   In the vertical semiconductor device of this embodiment, as can be understood from FIGS. 15 to 17, the P-type first body layer 4 is surrounded by the dummy gate electrode 6 b and the connection dummy gate electrode 6 c through the gate insulating films 5 b and 5 c. In addition, a PN junction with the N-type epi layer exists below the P-type first body layer 4 and a PN junction with the N-type dummy source layer 13 exists above. Therefore, in addition to the dummy gate electrode 6b being electrically floating, the P-type first body layer 4 surrounded by the dummy gate electrode 6b and the connecting dummy gate electrode 6c is also in an electrically floating state.

図18および図19は、上記構造を有する半導体装置の形成過程を示す工程断面図である。本実施形態の縦型半導体装置の製造工程では、図18に示すように、まず、第1の実施形態において図4〜図7を用いて説明した工程を経て、N型シリコン基板1上に形成されたN型エピ層2の表面部にP型第1ボディ層4が形成され、当該P型第1ボディ層4を貫通するトレンチ15aおよびダミートレンチ15bが形成される。本実施形態では、トレンチ15aおよびダミートレンチ15bを形成する工程で使用するレジストパターンが、連結ダミートレンチ15cの形成領域に対応する開口をさらに有しており、当該レジストパターンが転写された第1層間絶縁膜3をマスクとしたエッチングにより連結ダミートレンチ15cも同時に形成される。そして、トレンチ15a、ダミートレンチ15bおよび連結ダミートレンチ15cには、それぞれ内壁に形成された酸化膜(ゲート酸化膜5a、ダミーゲート酸化膜5b、連結ダミーゲート酸化膜5c)を介してゲート電極6a、ダミーゲート電極6bおよび連結ダミーゲート電極6cが形成される。そして、第2層間絶縁膜7、第3層間絶縁膜8の堆積およびエッチングが実施され、第1の実施形態と同様に、トランジスタ領域31およびダミー領域32の全域が底部に露出するコンタクトホールと、ポリシリコン配線6fが底部に露出する、ポリシリコン配線6fに沿ったコンタクトホールとが形成される。このとき、トランジスタ領域31およびダミー領域32では、第3層間絶縁膜8および第1層間絶縁膜3が完全にエッチング除去され、トレンチ15a、ダミートレンチ15bおよび連結ダミートレンチ15cにおける第2層間絶縁膜7の上面が第1ボディ層4表面とほぼ同一平面になるように第2層間絶縁膜7がエッチングされる。これにより、ゲート電極6a、ダミーゲート電極6bおよび連結ダミーゲート電極6cが形成されているトレンチ15a、ダミートレンチ15bおよび連結ダミートレンチ15cの上部が、第2層間絶縁膜7の材料が充填された状態になると同時に、トランジスタ領域31の第1ボディ層4の表面およびダミー領域32の第1ボディ層4の表面が、半導体基板表面に露出する。   18 and 19 are process cross-sectional views illustrating a process of forming a semiconductor device having the above structure. In the manufacturing process of the vertical semiconductor device of the present embodiment, as shown in FIG. 18, first, it is formed on the N-type silicon substrate 1 through the steps described with reference to FIGS. 4 to 7 in the first embodiment. A P-type first body layer 4 is formed on the surface portion of the N-type epi layer 2, and a trench 15a and a dummy trench 15b penetrating the P-type first body layer 4 are formed. In the present embodiment, the resist pattern used in the step of forming the trench 15a and the dummy trench 15b further has an opening corresponding to the formation region of the connection dummy trench 15c, and the first interlayer to which the resist pattern is transferred. A connecting dummy trench 15c is also formed simultaneously by etching using the insulating film 3 as a mask. The trench 15a, the dummy trench 15b, and the connection dummy trench 15c are respectively connected to the gate electrode 6a via the oxide films (gate oxide film 5a, dummy gate oxide film 5b, connection dummy gate oxide film 5c) formed on the inner wall. A dummy gate electrode 6b and a connection dummy gate electrode 6c are formed. Then, deposition and etching of the second interlayer insulating film 7 and the third interlayer insulating film 8 are performed, and the contact hole where the entire region of the transistor region 31 and the dummy region 32 are exposed at the bottom, as in the first embodiment, A contact hole is formed along the polysilicon wiring 6f where the polysilicon wiring 6f is exposed at the bottom. At this time, in the transistor region 31 and the dummy region 32, the third interlayer insulating film 8 and the first interlayer insulating film 3 are completely etched away, and the second interlayer insulating film 7 in the trench 15a, the dummy trench 15b, and the connection dummy trench 15c. The second interlayer insulating film 7 is etched so that the upper surface of the first body layer 4 is substantially flush with the surface of the first body layer 4. Thereby, the trench 15a in which the gate electrode 6a, the dummy gate electrode 6b and the connection dummy gate electrode 6c are formed, and the upper part of the dummy trench 15b and the connection dummy trench 15c are filled with the material of the second interlayer insulating film 7 At the same time, the surface of the first body layer 4 in the transistor region 31 and the surface of the first body layer 4 in the dummy region 32 are exposed on the surface of the semiconductor substrate.

コンタクトホールのエッチングに使用したレジストパターンが除去された後、図19に示すように、半導体基板上に、以降の工程でP型第2ボディ層9が形成される領域に開口を有するレジストパターン(図示せず)が形成される。ここでは、図16に示した、トランジスタ領域31のP型第2ボディ層9形成領域およびダミー領域32のP型第2ボディ層9形成領域に開口を有するレジストパターンが形成される。そして、当該レジストパターンをマスクとしてP型不純物をP型第1ボディ層4内にイオン注入することにより、P型第2ボディ層9が形成される。当該レジストパターンが除去された後、半導体基板上に、図16に示した、トランジスタ領域31のN型ソース層10形成領域およびN型ダミーソース層13形成領域に開口を有するレジストパターン(図示せず)が形成される。当該レジストパターンをマスクとしてP型第1ボディ層4にN型不純物をイオン注入することにより、N型ソース層10およびN型ダミーソース層13が形成される。なお、第2ボディ層9を形成する際に用いたレジストパターンと、ソース層10およびダミーソース層13を形成する際に用いたレジストパターンとは、トランジスタ領域31上およびダミー領域32上において、被覆部と開口部とが反転したパターンになっている。   After the resist pattern used for etching the contact hole is removed, as shown in FIG. 19, a resist pattern having an opening in a region where the P-type second body layer 9 is formed in a subsequent process on the semiconductor substrate. (Not shown) is formed. Here, resist patterns having openings in the P-type second body layer 9 formation region of the transistor region 31 and the P-type second body layer 9 formation region of the dummy region 32 shown in FIG. 16 are formed. Then, P-type second body layer 9 is formed by ion-implanting P-type impurities into P-type first body layer 4 using the resist pattern as a mask. After the resist pattern is removed, a resist pattern (not shown) having openings in the N-type source layer 10 formation region and the N-type dummy source layer 13 formation region of the transistor region 31 shown in FIG. ) Is formed. The N-type source layer 10 and the N-type dummy source layer 13 are formed by ion-implanting N-type impurities into the P-type first body layer 4 using the resist pattern as a mask. The resist pattern used when forming the second body layer 9 and the resist pattern used when forming the source layer 10 and the dummy source layer 13 are covered on the transistor region 31 and the dummy region 32. The pattern is such that the portion and the opening are reversed.

以降の工程は、第1の実施形態において図9を用いて説明した工程と同一であるので、ここでの説明は省略する。   The subsequent steps are the same as those described with reference to FIG. 9 in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

以上のようにして形成された縦型半導体装置は、トランジスタ領域31では、N型ソース層10、P型第1ボディ層4、ゲート電極6aの電位がそれぞれ固定されるのに対して、ダミー領域32では、ダミーゲート電極6bに囲まれたP型第1ボディ層4およびダミーゲート電極6b自体が電気的にフローティング状態になっている。また、ダミー領域32のP型第1ボディ層4の不純物濃度がトランジスタ領域31のP型第1ボディ層4の不純物濃度よりも大きくなっている。そのため、ドレイン層(N型シリコン基板1、N型エピ層2)側からサージが印加された場合、ダミー領域32において、N型エピ層2からP型第1ボディ層4に正孔電流が集中的に注入される。そして、P型第1ボディ層4とN型ダミーソース層13との間に電位差が発生し、P型第1ボディ層4とN型ダミーソース層13との間が順バイアスされる。その結果、N型エピ層2、P型第1ボディ層4およびN型ダミーソース層13から構成されるNPNバイポーラトランジスタが動作する。   In the vertical semiconductor device formed as described above, in the transistor region 31, the potentials of the N-type source layer 10, the P-type first body layer 4, and the gate electrode 6a are fixed, whereas the dummy region In 32, the P-type first body layer 4 surrounded by the dummy gate electrode 6b and the dummy gate electrode 6b itself are in an electrically floating state. Further, the impurity concentration of the P-type first body layer 4 in the dummy region 32 is higher than the impurity concentration of the P-type first body layer 4 in the transistor region 31. Therefore, when a surge is applied from the drain layer (N-type silicon substrate 1, N-type epi layer 2) side, hole current is concentrated from the N-type epi layer 2 to the P-type first body layer 4 in the dummy region 32. Injected. A potential difference is generated between the P-type first body layer 4 and the N-type dummy source layer 13, and the P-type first body layer 4 and the N-type dummy source layer 13 are forward-biased. As a result, the NPN bipolar transistor composed of the N-type epi layer 2, the P-type first body layer 4, and the N-type dummy source layer 13 operates.

すなわち、本実施形態の縦型半導体装置によれば、ドレイン層(N型シリコン基板1、N型エピ層2)側からサージが印加された場合、トランジスタ領域31におけるN型エピ層2、P型第1ボディ層4およびN型ソース層10から構成されるNPN寄生バイポーラトランジスタが動作して大電流が流れる前に、サージ電流をダミー領域32の方に導くことができる。また、ダミー領域32に導かれたサージ電流は、ダミー領域32のN型ダミーソース層13を通じてアルミ配線11aに流入する。その結果、トランジスタ領域31のゲート酸化膜5aの破壊を防止することができる。また、本実施形態の構成では、ダミー領域32のP型第1ボディ層4が電気的にフローティング状態になっているため、電位が固定された第1の実施形態の構成に比べてより低いサージ電圧から、ダミー領域32へサージ電流を導くことができる。したがって、第1の実施形態による半導体装置に比べて、より効率よくゲート絶縁膜5aの破壊を防止することができる。   That is, according to the vertical semiconductor device of this embodiment, when a surge is applied from the drain layer (N-type silicon substrate 1, N-type epi layer 2) side, the N-type epi layer 2 and P-type in the transistor region 31. A surge current can be guided toward the dummy region 32 before the NPN parasitic bipolar transistor composed of the first body layer 4 and the N-type source layer 10 operates and a large current flows. The surge current guided to the dummy region 32 flows into the aluminum wiring 11 a through the N-type dummy source layer 13 in the dummy region 32. As a result, destruction of the gate oxide film 5a in the transistor region 31 can be prevented. In the configuration of the present embodiment, since the P-type first body layer 4 in the dummy region 32 is in an electrically floating state, the surge is lower than that in the configuration of the first embodiment in which the potential is fixed. A surge current can be guided from the voltage to the dummy region 32. Therefore, it is possible to prevent the gate insulating film 5a from being destroyed more efficiently than the semiconductor device according to the first embodiment.

また、本構成では、ダミーソース層13は、トランジスタ領域31のソース層10と、同一工程で同時に形成できるため、本構造を実現するために、製造工程数が増大することもない。   Further, in this configuration, the dummy source layer 13 can be formed simultaneously with the source layer 10 of the transistor region 31 in the same process, so that the number of manufacturing processes does not increase in order to realize this structure.

(第4の実施形態)
図20は、本発明の第4の実施形態における縦型半導体装置の要部を拡大して示す平面レイアウト図である。また、図21は、図20中のA−A線に沿う断面図である。図20では、半導体基板上に形成された各種薄膜およびゲート電極上の絶縁膜は図示していない。また、図20、図21において、第3の実施形態の半導体装置と同一の作用効果を奏する部位には同一の参照符号を付している。
(Fourth embodiment)
FIG. 20 is an enlarged plan view showing the main part of the vertical semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In FIG. 20, the various thin films formed on the semiconductor substrate and the insulating film on the gate electrode are not shown. In FIGS. 20 and 21, the same reference numerals are assigned to the portions having the same operational effects as those of the semiconductor device of the third embodiment.

図20および図21に示すように、本実施形態の縦型半導体装置は、基本的に第3の実施形態による半導体装置と同様の構造を有している。そして、N型エピ層2(ドレイン層)内に、P型第1ボディ層4に接触するとともに、N型エピ層2に到達したダミートレンチ15bおよび連結ダミートレンチ15cを包含する、N型エピ層2よりも高い不純物濃度を有するN型高濃度層12をさらに備えている点が第3の実施形態の縦型半導体装置と相違する。すなわち、本実施形態の縦型半導体装置は、第2および第3の実施形態で説明したそれぞれの半導体装置の特徴を兼ね備えたものである。   As shown in FIGS. 20 and 21, the vertical semiconductor device according to the present embodiment basically has the same structure as the semiconductor device according to the third embodiment. The N-type epi layer 2 includes a dummy trench 15b and a connecting dummy trench 15c that are in contact with the P-type first body layer 4 and reach the N-type epi layer 2 in the N-type epi layer 2 (drain layer). 2 is different from the vertical semiconductor device of the third embodiment in that an N-type high concentration layer 12 having an impurity concentration higher than 2 is further provided. That is, the vertical semiconductor device of this embodiment combines the features of the respective semiconductor devices described in the second and third embodiments.

以上のような構成を有する縦型半導体装置は、第3の実施形態で説明した製造工程に、第2の実施形態で図13および図14を用いて説明したN型高濃度層12の形成工程を適宜組み合わせることで実現することができる。   In the vertical semiconductor device having the above-described configuration, the N-type high-concentration layer 12 forming process described in the second embodiment with reference to FIGS. 13 and 14 is added to the manufacturing process described in the third embodiment. Can be realized by appropriately combining the above.

本実施形態の縦型半導体装置は、ダミー領域32では、N型高濃度層12とP型第1ボディ層4とで構成されたPN接合は第3の実施形態の半導体装置におけるN型エピ層2とP型第1ボディ層4とで構成されるPN接合の耐圧よりも低くなる。すなわち、本実施形態の構成では、第3の実施形態の構成に比べて、ダミー領域32において、N型エピ層2からP型第1ボディ層4へ正孔電流が注入されやすくなる。   In the vertical semiconductor device of this embodiment, in the dummy region 32, the PN junction constituted by the N-type high concentration layer 12 and the P-type first body layer 4 is an N-type epi layer in the semiconductor device of the third embodiment. 2 and the breakdown voltage of the PN junction composed of the P-type first body layer 4. That is, in the configuration of the present embodiment, hole current is more likely to be injected from the N-type epi layer 2 to the P-type first body layer 4 in the dummy region 32 than in the configuration of the third embodiment.

このような構造を有する半導体装置に、ドレイン層(N型シリコン基板1、N型エピ層2)側からサージが印加された場合、トランジスタ領域31におけるN型エピ層2、P型第1ボディ層4およびN型ソース層10から構成されるNPN寄生バイポーラトランジスタが動作して大電流が流れる前に、サージ電流をダミー領域32の方へ導くことができる。また、本実施形態の構成では、第3の実施形態の構成に比べてより低いサージ電圧から、ダミー領域32へサージ電流を導くことができる。したがって、第3の実施形態による半導体装置に比べて、より効率よくゲート絶縁膜5aの破壊を防止することができる。すなわち、本実施形態の構成によれば、第1〜第3の各実施形態よりも、半導体装置のサージ耐性を向上させることができる。   When a surge is applied to the semiconductor device having such a structure from the drain layer (N-type silicon substrate 1, N-type epi layer 2) side, the N-type epi layer 2 and the P-type first body layer in the transistor region 31 The surge current can be guided toward the dummy region 32 before the NPN parasitic bipolar transistor composed of the 4 and N type source layers 10 operates and a large current flows. In the configuration of the present embodiment, a surge current can be guided to the dummy region 32 from a surge voltage lower than that of the configuration of the third embodiment. Therefore, the gate insulating film 5a can be more efficiently prevented from being destroyed than the semiconductor device according to the third embodiment. That is, according to the configuration of the present embodiment, the surge resistance of the semiconductor device can be improved as compared with the first to third embodiments.

以上説明したように、本発明によれば、オン抵抗低減のために微細化した場合であっても、ドレインに過渡的なサージが印加された際のデバイス破壊の発生を確実に防止することができる。また、製造工程が著しく複雑化することもないため、低オン抵抗の縦型半導体装置を低コストで実現することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to reliably prevent the occurrence of device destruction when a transient surge is applied to the drain even when the device is miniaturized to reduce the on-resistance. it can. In addition, since the manufacturing process is not significantly complicated, a low on-resistance vertical semiconductor device can be realized at low cost.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、種々の変形および応用が可能である。上記では、P型第1ボディ層4とアルミ配線11aとの間にP型第2ボディ層9を備えた構成を説明したが、P型第2ボディ層9は、コンタクト抵抗低減を目的として配置したものであり、本願の技術的思想を何ら限定するものではない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are possible without departing from the technical idea of the present invention. In the above description, the P-type second body layer 9 is provided between the P-type first body layer 4 and the aluminum wiring 11a. However, the P-type second body layer 9 is disposed for the purpose of reducing contact resistance. However, the technical idea of the present application is not limited at all.

本発明は、ドレインに過渡的なサージが印加された際のデバイス破壊の発生を確実に防止することができ、縦型半導体装置として有用である。   The present invention can reliably prevent the occurrence of device breakdown when a transient surge is applied to the drain, and is useful as a vertical semiconductor device.

本発明の第1の実施形態における縦型半導体装置を示す平面レイアウト図Plane layout view showing a vertical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施形態における縦型半導体装置を示す拡大平面レイアウト図FIG. 4 is an enlarged plan layout view showing the vertical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態における縦型半導体装置を示す断面図Sectional drawing which shows the vertical semiconductor device in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態における縦型半導体装置の製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacture process of the vertical semiconductor device in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態における縦型半導体装置の製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacture process of the vertical semiconductor device in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態における縦型半導体装置の製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacture process of the vertical semiconductor device in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態における縦型半導体装置の製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacture process of the vertical semiconductor device in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態における縦型半導体装置の製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacture process of the vertical semiconductor device in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態における縦型半導体装置の製造過程を示す平面図The top view which shows the manufacturing process of the vertical semiconductor device in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第2の実施形態における縦型半導体装置を示す拡大平面レイアウト図The enlarged plane layout figure which shows the vertical semiconductor device in the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第2の実施形態における縦型半導体装置を示す断面図Sectional drawing which shows the vertical semiconductor device in the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第2の実施形態における縦型半導体装置の製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacture process of the vertical semiconductor device in the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第2の実施形態における縦型半導体装置の製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacture process of the vertical semiconductor device in the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第2の実施形態における縦型半導体装置の製造過程を示す平面図The top view which shows the manufacture process of the vertical semiconductor device in the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第3の実施形態における縦型半導体装置を示す平面レイアウト図Planar layout showing a vertical semiconductor device according to a third embodiment of the present invention 本発明の第3の実施形態における縦型半導体装置を示す拡大平面レイアウト図FIG. 4 is an enlarged plan layout view showing a vertical semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態における縦型半導体装置を示す断面図Sectional drawing which shows the vertical semiconductor device in the 3rd Embodiment of this invention 本発明の第3の実施形態における縦型半導体装置の製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacture process of the vertical semiconductor device in the 3rd Embodiment of this invention 本発明の第3の実施形態における縦型半導体装置の製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacture process of the vertical semiconductor device in the 3rd Embodiment of this invention 本発明の第4の実施形態における縦型半導体装置を示す拡大平面レイアウト図The enlarged plane layout figure which shows the vertical semiconductor device in the 4th Embodiment of this invention 本発明の第4の実施形態における縦型半導体装置を示す断面図Sectional drawing which shows the vertical semiconductor device in the 4th Embodiment of this invention 従来の縦型半導体装置を示す平面レイアウト図Planar layout showing a conventional vertical semiconductor device 従来の縦型半導体装置を示す断面図Sectional view showing a conventional vertical semiconductor device

符号の説明Explanation of symbols

1 N型シリコン基板
2 N型エピタキシャル層
3 第1層間絶縁膜
4 P型第1ボディ層
5a ゲート絶縁膜
5b ダミーゲート絶縁膜
6a ゲート電極
6b ダミーゲート電極
7 第2層間絶縁膜
8 第3層間絶縁膜
9 P型第2ボディ層
10 N型ソース層
11a アルミ配線
11b アルミ配線
12 N型高濃度層
13 N型ダミーソース層
101 N型シリコン基板
102 N型エピタキシャル層
103 第1層間絶縁膜
104 P型第1ボディ層
105 ゲート絶縁膜
106 ゲート電極
107 第2層間絶縁膜
108 第3層間絶縁膜
109 P型第2ボディ層
110 N型ソース層
111 アルミ配線
25 保護ダイオード
26 周辺配線部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 N type silicon substrate 2 N type epitaxial layer 3 1st interlayer insulation film 4 P type 1st body layer 5a Gate insulation film 5b Dummy gate insulation film 6a Gate electrode 6b Dummy gate electrode 7 2nd interlayer insulation film 8 3rd interlayer insulation Film 9 P-type second body layer 10 N-type source layer 11a Aluminum wiring 11b Aluminum wiring 12 N-type high concentration layer 13 N-type dummy source layer 101 N-type silicon substrate 102 N-type epitaxial layer 103 First interlayer insulating film 104 P-type First body layer 105 Gate insulating film 106 Gate electrode 107 Second interlayer insulating film 108 Third interlayer insulating film 109 P-type second body layer 110 N-type source layer 111 Aluminum wiring 25 Protection diode 26 Peripheral wiring section

Claims (5)

縦型ゲートを備えるMOS型トランジスタを有する縦型半導体装置において、
第1導電型の半導体層からなるドレイン層と、
前記ドレイン層上に設けられた、前記第1導電型と反対導電型の第2導電型の半導体層からなるボディ層と、
前記ボディ層を貫通して前記ドレイン層に達する状態で形成され、平面視において、互いに平行に配列された複数の直線状の溝と、
前記複数の溝のそれぞれの内壁に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記複数の溝のそれぞれに埋め込まれたゲート電極と、
前記ゲート電極間の前記ボディ層の表面部の一部に、前記溝に隣接して形成された第1導電型の半導体層からなるソース層と、
を備えるMOS型トランジスタ領域と、
前記MOS型トランジスタ領域から連続して延長されたドレイン層と、
前記MOS型トランジスタ領域のボディ層と一体で形成されたボディ層と、
前記ボディ層を貫通して前記ドレイン層に達する状態で形成され、平面視において、前記MOS型トランジスタ領域の溝の間隔よりも大きな間隔で、互いに平行に配列された複数の直線状のダミー溝と、
前記複数のダミー溝のそれぞれの内壁に形成されたダミーゲート絶縁膜と、
前記ダミーゲート絶縁膜を介して前記複数のダミー溝のそれぞれに埋め込まれ、かつ電気的にフローティングであるダミーゲート電極と、
を備える、前記MOS型トランジスタ領域に隣接して形成されたダミー領域と、
前記ダミー領域のボディ層、前記MOS型トランジスタ領域のボディ層および前記ソース層に電気的に接続する電極と、
を備えたことを特徴とする縦型半導体装置。
In a vertical semiconductor device having a MOS transistor with a vertical gate,
A drain layer made of a semiconductor layer of the first conductivity type;
A body layer made of a semiconductor layer of a second conductivity type opposite to the first conductivity type provided on the drain layer;
A plurality of linear grooves formed in a state of reaching the drain layer through the body layer and arranged parallel to each other in a plan view;
A gate insulating film formed on the inner wall of each of the plurality of trenches;
A gate electrode embedded in each of the plurality of grooves via the gate insulating film;
A source layer made of a semiconductor layer of a first conductivity type formed adjacent to the groove on a part of the surface portion of the body layer between the gate electrodes;
A MOS transistor region comprising:
A drain layer continuously extended from the MOS transistor region;
A body layer formed integrally with the body layer of the MOS transistor region;
A plurality of linear dummy grooves formed in a state of penetrating the body layer and reaching the drain layer, and arranged in parallel with each other at an interval larger than an interval between the grooves of the MOS transistor region in plan view; ,
A dummy gate insulating film formed on the inner wall of each of the plurality of dummy grooves;
A dummy gate electrode embedded in each of the plurality of dummy grooves via the dummy gate insulating film and electrically floating;
A dummy region formed adjacent to the MOS transistor region;
An electrode electrically connected to the body layer of the dummy region, the body layer of the MOS transistor region, and the source layer;
A vertical semiconductor device comprising:
前記ダミー領域が、
前記ボディ層を貫通するとともに前記ダミー溝を互いに連通する連結ダミー溝と、
前記ダミー溝および前記連結ダミー溝に囲まれた前記ボディ層と、
前記連結ダミー溝の内壁に形成された連結ダミーゲート絶縁膜と、
前記連結ダミーゲート絶縁膜を介して前記連結ダミー溝のそれぞれに埋め込まれ、前記ダミーゲート電極を電気的に接続する連結ダミーゲート電極と、
前記ダミー溝および前記連結ダミー溝に囲まれた前記ボディ層表面部の全面に形成された第1導電型のダミーソース層と、
前記ダミーソース層に電気的に接続する前記電極と、
をさらに備える請求項1記載の縦型半導体装置。
The dummy area is
A connecting dummy groove penetrating the body layer and communicating the dummy grooves with each other;
The body layer surrounded by the dummy grooves and the connecting dummy grooves;
A connection dummy gate insulating film formed on the inner wall of the connection dummy groove;
A connection dummy gate electrode embedded in each of the connection dummy grooves via the connection dummy gate insulating film, and electrically connecting the dummy gate electrode;
A first conductivity type dummy source layer formed on the entire surface of the body layer surface portion surrounded by the dummy grooves and the connection dummy grooves;
The electrode electrically connected to the dummy source layer;
The vertical semiconductor device according to claim 1, further comprising:
前記ダミー領域が、前記ドレイン層内に、前記ボディ層に接触するとともに、ドレイン層に到達したダミー溝を包含する、前記ドレイン層の不純物濃度より高い不純物濃度を有する第1導電型の半導体層をさらに備えた、請求項1または2記載の縦型半導体装置。   A first conductivity type semiconductor layer having an impurity concentration higher than the impurity concentration of the drain layer, the dummy region being in contact with the body layer in the drain layer and including a dummy groove reaching the drain layer; The vertical semiconductor device according to claim 1, further comprising: 前記ダミー領域のボディ層の不純物濃度が前記MOS型トランジスタ領域のボディ層の不純物濃度よりも高い、請求項1〜3にいずれか1項に記載の縦型半導体装置。   4. The vertical semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity concentration of the body layer of the dummy region is higher than the impurity concentration of the body layer of the MOS transistor region. 5. 前記ダミー溝および前記連結ダミー溝に囲まれた前記ボディ層が電気的にフローティングである、請求項2記載の縦型半導体装置。   The vertical semiconductor device according to claim 2, wherein the body layer surrounded by the dummy grooves and the connecting dummy grooves is electrically floating.
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