JP2012009671A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トレンチ上縁部の形状を上に開口するテーパ面T2とすることで、トレンチの形成ピッチを増大することなく、コンタクト抵抗を低減する。すなわち、トレンチは開口縁でテーパ面を有し、ソース領域とこのテーパ面に充填されるソース電極との接触面がソースコンタクト領域を構成する。
【選択図】図4
Description
このような状況の中で、トレンチの形状は素子特性に大きな影響を与えることになる。特に、トレンチ開口近傍のソースコンタクトにおけるコンタクト抵抗およびソース領域の抵抗は、オン抵抗を増大させる原因となる。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、さらなるソース抵抗の低減をはかりオン抵抗を低減することを目的とする。
本発明の半導体装置は、第1導電型の半導体領域からなるドレイン領域と、このドレイン領域上に形成された第2導電型の半導体領域からなるボディー領域と、このボディー領域内に形成された第1導電型の半導体領域からなるソース領域と、ボディー領域内であってソース領域とは異なる領域に形成された第2導電型の高濃度半導体領域からなるボディーコンタクト領域と、ソース領域からボディー領域を貫通してドレイン領域に到達するように、形成されたトレンチと、トレンチ内に形成されたゲート電極と、ソース領域およびボディーコンタクト領域に当接するように形成されたソース電極と、ドレイン領域に形成されたドレイン電極とを備え、トレンチは開口縁で外方に広がるテーパ面を形成し、ソース領域とこのトレンチ内に充填されるソース電極との間がソースコンタクト領域を構成することを特徴とする。
図1乃至3は本実施の形態1のトレンチが形成されたT−MOSFETを示す図、図4はトレンチ形状の説明図、図5(a)〜(d)および図6(a)〜(c)は、本発明にかかる半導体装置の製造方法の概略を示す工程断面図である。図1は断面図、図2は上面図、図3は斜視図であり、図1は図2のA−A断面を示す図である。
L2AB上のすべての点が、L1AB上の点よりも中心軸Oからの距離が大きい。従ってこの中心軸OからL2AB上のすべての点までの距離を半径とする回転体の表面積S2ABは、中心軸OからL1AB上のすべての点までの距離を半径とする回転体の表面積S1ABよりも大きい。
ゆえに
S2AB>S1AB
このように、テーパ面を構成するトレンチの場合、コンタクト面積S2ABが断面が上方に突出する湾曲面の場合のコンタクト面積S1ABよりも大幅に大きくなることは明らかである。
基本的には、前述した特許文献1のNチャネルT−MOSFETと同様であり、図1乃至3に示すように、N型(第1導電型)不純物がドープされた半導体基板としてのN+ 型シリコン基板10上に、エピタキシャル成長法によってエピタキシャル層Eが形成され、このエピタキシャル層Eの底部をN型のドレイン領域11とし、このエピタキシャル層E内に、不純物拡散領域を形成し、このドレイン領域11上にP型のボディー領域12と、ボディー領域12の表面上に形成されたN+ 型のソース領域13と、ソース領域13と隣接するように形成され且つボディー領域12よりも高濃度となるように同一導電型の不純物濃度を導入して形成されたP+ 型のボディーコンタクト領域14とを構成している。エピタキシャル層Eには、ソース領域13及びボディー領域12を貫通し且つドレイン領域11の上部に達するトレンチTが設けられ、該トレンチTの内部にはドープトポリシリコンからなる縦型のゲート電極20が埋め込まれている。この縦型のゲート電極20の最上面は、ソース領域13の存在するエピタキシャル層Eの表面よりも所定の深さだけ下に位置するように形成される。そして、前記トレンチTの内部における縦型のゲート電極20の上側に絶縁膜としての酸化シリコン膜30が充填されている。また、ドレイン領域11及びボディー領域12のそれぞれにおける前記トレンチの垂直な壁面となる面と、縦型のゲート電極20との間には、ゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜40が介在している。また、エピタキシャル層Eの上には、ソース領域13及びボディーコンタクト領域14に共通接続される共通電極としてのソース電極50が設けられている。
まず、半導体基板としてのN+ 型シリコン基板10上に、エピタキシャル成長法によってエピタキシャル層Eを形成し、このエピタキシャル層Eの表面に熱酸化により膜厚保700nm程度の酸化シリコン層を形成する。そしてP型のウェル領域を形成するためのマスクを形成しこのマスクを用いて酸化シリコン層をパターニングし、P型の不純物をイオン注入し、ボディー領域12となるP型ウェル領域を形成する。
こののち図5(a)に示すようにトレンチ形成のためのレジストパターンRを形成する。
さらにこの酸化シリコン膜30をマスクとして図5(c)に示すようにエッチングガスとして4フッ素炭素(CF4)+酸素(O2)を用い、温度50〜100℃、0.5〜2分のドライエッチングにより、テーパ面T2を持つトレンチを形成する。ここでO2に対しCF4は1〜5倍とした。
こののち図5(d)に示すようにエッチングガスとしてフッ素系ガス+Ar+酸素を用い、温度50〜100℃、2〜4分の異方性エッチングにより、垂直面T1からなる断面をもつトレンチTを形成する。ここでトレンチTは垂直面T1で囲まれた部分の幅が600mm、テーパ面の開口幅が800mmとなるように形成されている。
図6(a)に示すようにN+ 型シリコン基板10上に形成されたエピタキシャル層E内に形成されたトレンチTの内壁を、熱酸化によって酸化シリコン膜40を形成した後、図6(b)に示すようにさらにトレンチT内および表面に、ゲート電極20を形成するためのポリシリコン膜を堆積する。そしてこのポリシリコン膜内に所望の濃度となるように不純物を導入する。
そして、CVD法により層間絶縁膜としての酸化シリコン膜30を形成した後最後にソース電極50として、アルミニウム層を形成しこれをパターニングする。
E エピタキシャル層
11 N型ドレイン領域
12 P型ボディー領域
13 ソース領域
14 ボディーコンタクト領域
20 ゲート電極
30 酸化シリコン膜(絶縁膜)
40 酸化シリコン膜(ゲート絶縁膜)
50 ソース電極
1800 半導体基板
1811 N型ドレイン領域
1812 P型ボディー領域
1813 ソース領域
1814 ボディーコンタクト領域
1820 縦型ゲート電極
1830 絶縁膜
1840 絶縁物質
1850 共通電極
2100 半導体基板
2110 半導体層
2111 ドレイン領域
2112 ボディー領域
2113 ソース領域
2120 ゲート電極
2130 絶縁膜
2140 トレンチ
Claims (4)
- 第1導電型の半導体領域からなるドレイン領域と、
前記ドレイン領域上に形成された第2導電型の半導体領域からなるボディ領域と、
前記ボディー領域内に形成された第1導電型の半導体領域からなるソース領域と、
前記ボディー領域内であって前記ソース領域とは異なる領域に形成された第2導電型の高濃度半導体領域からなるボディーコンタクト領域と、
前記ソース領域から前記ボディー領域を貫通して前記ドレイン領域に到達するように、形成されたトレンチと、
前記トレンチ内に形成されたゲート電極と、
前記ソース領域および前記ボディーコンタクト領域に当接するように形成されたソース電極と、
前記ドレイン領域に形成されたドレイン電極とを備えた半導体装置であって、
前記トレンチは開口縁で外方に広がるテーパ面を有し、前記ソース領域と、前記トレンチ内に充填されるソース電極との間がソースコンタクト領域を構成する半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置であって、
前記トレンチは、断面が垂直方向に伸張する垂直面と、前記垂直面の上縁部に形成されたテーパ面とを具備し、
前記テーパ面は、前記ゲート電極上を覆う絶縁膜の周縁から前記ソース領域の上縁まで到達するように形成された半導体装置。 - 請求項1または2に記載の半導体装置であって、
前記半導体装置は、シリコン基板上に形成されたSiMOSFETである半導体装置。 - 第1導電型の半導体基板上にエピタキシャル成長により、第1導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第1導電型の半導体層の内、ドレイン領域となる第1導電型の半導体領域を残して、第2導電型の不純物を導入し、第2導電型のボディー領域を形成する工程と、
所望のピッチで前記ドレイン領域に到達するようにトレンチを形成する工程と、
前記ドレイン領域上に形成された第2導電型の半導体領域からなるボディー領域内に形成された第1導電型の半導体領域からなるソース領域を形成する工程と、
前記ボディー領域内であって前記ソース領域とは異なる領域に第2導電型の高濃度半導体領域からなるボディーコンタクト領域を形成する工程と、
前記トレンチ内にゲート電極を形成する工程と
前記ゲート電極上を絶縁膜で覆い、前記ソース領域および前記ボディーコンタクト領域に当接するようにソース電極を形成する工程と、
前記ドレイン領域にコンタクトするようにドレイン電極を形成する工程とを含み、
前記トレンチを形成する工程が、第2導電型のボディー領域の形成された前記半導体基板表面に酸化膜を形成し、酸化膜からなるマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクとして、等方性エッチングにより開口部に相当するテーパ面を形成する第1の工程と、
前記異方性エッチングにより垂直面を形成する第2の工程とを含む半導体装置の製造方法。
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