JP2012169421A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特にトレンチゲート構造を有する縦型パワーMOSトランジスタのゲート・ドレイン間容量の低減を図った半導体装置及びその製造方法に係るものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device and a method for manufacturing the same in which a gate-drain capacitance of a vertical power MOS transistor having a trench gate structure is reduced.
パワーMOSトランジスタは、バイポーラ型のパワートランジスタに比べてスイッチング特性が優れており特性も安定し使いやすいことからDC−DCコンバータなどのスイッチング電源やモーターのインバータ回路等に広く使用されている。パワーMOSトランジスタは当初、製品の歴史があり作りやすいことから半導体基板表面にソース領域、ドレイン領域、ゲート領域を形成する横型パワーMOSトランジスタが主流であった。 Power MOS transistors are widely used in switching power supplies such as DC-DC converters and motor inverter circuits because they have superior switching characteristics and are stable and easy to use compared to bipolar power transistors. Since power MOS transistors have a long history of products and are easy to make, horizontal power MOS transistors in which a source region, a drain region, and a gate region are formed on the surface of a semiconductor substrate were mainly used.
しかし高耐圧、大電流、低飽和電圧への要求が強まり、半導体基板をエッチングして複数のトレンチを形成し、該トレンチ側壁にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜が形成されたトレンチ内をゲート電極で埋設したトレンチゲート構造の縦型パワーMOSトランジスタが開発された。その結果、セルの微細化、高密度化により、ソース電極からチャネル層を経由しドレイン電極に流れる電流に対するオン抵抗も飛躍的に低減された。 However, the demand for high withstand voltage, large current, and low saturation voltage is increasing, the semiconductor substrate is etched to form a plurality of trenches, a gate insulating film is formed on the trench sidewall, and the inside of the trench in which the gate insulating film is formed is formed. A vertical power MOS transistor with a trench gate structure embedded with a gate electrode has been developed. As a result, the on-resistance with respect to the current flowing from the source electrode through the channel layer to the drain electrode has been drastically reduced by miniaturization and higher density of the cell.
しかし、トレンチ底面及びその近傍がドリフト層とゲート絶縁膜を介して対峙することになるため、当該部分のゲート・ドレイン間容量CGDが問題となる場合がある。特に、携帯機器等で高周波動作が必要な場合、ゲート・ドレイン間容量CGDが入力容量に影響を与えることからパワーMOSトランジスタの利得帯域幅積が小さくなる。該部分のゲート・ドレイン間容量CGDはゲート絶縁膜の膜厚に反比例する絶縁膜容量COXとゲート絶縁膜の直下のドリフト層に広がる空乏層容量CSが直列に接続された容量となる。 However, since the bottom surface of the trench and the vicinity thereof are opposed to each other via the drift layer and the gate insulating film, the gate-drain capacitance C GD in this portion may be a problem. In particular, when high-frequency operation is required in a portable device or the like, the gain-bandwidth product of the power MOS transistor is reduced because the gate-drain capacitance C GD affects the input capacitance. The gate-drain capacitance C GD in this portion is a capacitance in which an insulating film capacitance C OX that is inversely proportional to the thickness of the gate insulating film and a depletion layer capacitance C S extending in the drift layer immediately below the gate insulating film are connected in series. .
一般的に、トレンチ内壁に成長するゲート絶縁膜は側壁部分より底面及びその近傍で薄くなる傾向が見られ、トレンチ側壁部のチャネル層形成領域のゲート絶縁膜を最適膜厚にした場合、トレンチ底面でゲート絶縁膜が薄くなりCOXが大きくなり、ゲート・ドレイン間容量CGDが大きくなる。また、空乏層容量CSは高耐圧化と低オン抵抗化のバランスの元に決定されるドリフト層の不純物濃度で決定される。従って、空乏層容量CSを低減させるため、ドリフト層の不純物濃度を安易に低減させることも難しい。 In general, the gate insulating film grown on the inner wall of the trench tends to be thinner at and near the bottom surface than the side wall portion. When the gate insulating film in the channel layer forming region on the trench side wall portion is set to the optimum film thickness, As a result, the gate insulating film becomes thin, C OX increases, and the gate-drain capacitance C GD increases. The depletion layer capacitance C S is determined by the impurity concentration of the drift layer determined based on the balance between high breakdown voltage and low on-resistance. Therefore, since the depletion layer capacitance C S is reduced, it is difficult to easily reduce the impurity concentration of the drift layer.
トレンチ底面のゲート絶縁膜を厚くして絶縁膜容量COXを小さくすることにより、ゲート・ドレイン間容量CGDを小さくする技術が以下の特許文献1に開示されている。また、横型パワーMOSトランジスタの場合であるが、空乏層容量CSを小さくしてゲート・ドレイン間容量CGDを小さくする技術が以下の特許文献2に開示されている。
Patent Document 1 below discloses a technique for reducing the gate-drain capacitance CGD by increasing the thickness of the gate insulating film at the bottom of the trench to reduce the insulating film capacitance COX . In the case of a lateral power MOS transistor, a technique for reducing the gate-drain capacitance C GD by reducing the depletion layer capacitance C S is disclosed in
特許文献1では、トレンチ側壁をシリコン窒化膜で被覆した状態で半導体基板を高温の酸化雰囲気中に曝すことにより、シリコン窒化膜で被覆されていないトレンチ底面にゲート絶縁膜を厚く形成する内容を開示している。確実に、トレンチ底面のゲート絶縁膜を必要な膜厚にすることができる利点があるが、シリコン窒化膜のマスク形成等に費用、工数を要する。 Patent Document 1 discloses that a gate insulating film is formed thickly on the bottom surface of a trench not covered with a silicon nitride film by exposing the semiconductor substrate to a high-temperature oxidizing atmosphere with the trench sidewalls covered with a silicon nitride film. is doing. There is an advantage that the gate insulating film on the bottom surface of the trench can be surely made to have a necessary film thickness, but cost and man-hour are required for forming a mask of the silicon nitride film.
特許文献2では、横型パワーMOSトランジスタの空乏層容量CSを低減させつつ、オン抵抗が増大しないようにゲート電極の直下のチャネル領域の端部からドレイン領域に延在するドリフト層の不純物濃度を2段階に分けて形成している。これにより空乏層容量CSを低減しつつ、オン抵抗の増大防止を図っている。
In
シリコン窒化膜を使用することなくトレンチ底面のゲート絶縁膜を厚く形成しゲート・ドレイン間容量CGDを小さくする事、及びトレンチ構造縦型パワーMOSトランジスタの空乏層容量CSを小さくしてゲート・ドレイン間容量CGDを小さくする事が課題となる。 Possible to reduce the thick and the gate-drain capacitance C GD the gate insulating film of the trench bottom surface without the use of silicon nitride film, and to reduce the depletion layer capacitance C S of the trench structure vertical power MOS transistor gate The problem is to reduce the drain-to-drain capacitance CGD .
本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板上に第1導電型のドリフト層を形成する工程と、前記ドリフト層に第2導電型のボディ層を形成する工程と、前記ボディ層の表面から前記ドリフト層内まで延在するトレンチを形成する工程と、前記トレンチの内壁を被覆するダミー酸化膜を形成し、その後ダミー酸化膜を含む前記半導体基板上にポリシリコン膜を形成する工程と、前記ポリシリコン膜をエッチバックして前記トレンチの底面にポリシリコン層を形成する工程と、前記ポリシリコン層及び前記トレンチの側壁を犠牲酸化し、前記トレンチの側壁及び底面にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記トレンチの側壁に形成したシリコン酸化膜の全てと前記トレンチの底面に形成されたシリコン酸化膜の一部をエッチング除去する工程と、前記トレンチの内壁を被覆するゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜に被覆された前記トレンチ内を埋設するゲート電極を形成する工程と、前記ボディ層に第1導電型のソース層及び第2導電型のコンタクト層を形成する工程と、を有し、前記ゲート絶縁膜を前記トレンチの底面において該トレンチの側壁部より厚く形成することを特徴とする。 The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a first conductivity type drift layer on a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a second conductivity type body layer on the drift layer, Forming a trench extending from the surface of the body layer into the drift layer; forming a dummy oxide film covering the inner wall of the trench; and then forming a polysilicon film on the semiconductor substrate including the dummy oxide film Etching back the polysilicon film to form a polysilicon layer on the bottom of the trench, sacrificing the polysilicon layer and the sidewall of the trench, and oxidizing the polysilicon on the sidewall and bottom of the trench. Etching the entire silicon oxide film formed on the sidewalls of the trench and a portion of the silicon oxide film formed on the bottom surface of the trench; A step of forming a gate insulating film covering the inner wall of the trench, a step of forming a gate electrode filling the trench covered with the gate insulating film, and a first conductive layer in the body layer. Forming a source layer of a type and a contact layer of a second conductivity type, wherein the gate insulating film is formed thicker at a bottom surface of the trench than a side wall portion of the trench.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板上に第1導電型のドリフト層を形成する工程と、前記ドリフト層に第2導電型のボディ層を形成する工程と、 前記ボディ層の表面から前記ドリフト層内まで延在するトレンチを形成する工程と、前記トレンチの底面に露出する前記ドリフト層に第1導電型の容量形成層を形成する工程と、 前記トレンチの内壁を被覆するゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜に被覆された前記トレンチ内を埋設するゲート電極を形成する工程と、前記ボディ層に第1導電型のソース層及び第2導電型のコンタクト層を形成する工程と、を有することを特徴とする。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a first conductivity type drift layer on a first conductivity type semiconductor substrate, and a step of forming a second conductivity type body layer on the drift layer. Forming a trench extending from the surface of the body layer into the drift layer; forming a first conductivity type capacitance forming layer on the drift layer exposed on a bottom surface of the trench; and A step of forming a gate insulating film covering an inner wall; a step of forming a gate electrode embedded in the trench covered by the gate insulating film; and a first conductivity type source layer and a second conductivity in the body layer Forming a contact layer of the mold.
本発明の半導体装置は、第1導電型の半導体基板上に形成された第1導電型のドリフト層と、前記ドリフト層に形成された第2導電型のボディ層と、前記ボディ層の表面から前記ドリフト層内まで延在して形成されたトレンチと、前記トレンチの底面の前記ドリフト層に形成された第1導電型の容量形成層と、前記トレンチの内壁を被覆して形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に被覆された前記トレンチ内を埋設して形成されたゲート電極と、前記ボディ層に形成された第1導電型のソース層及び第2導電型のコンタクト層と、を有することを特徴とする。 A semiconductor device of the present invention includes a first conductivity type drift layer formed on a first conductivity type semiconductor substrate, a second conductivity type body layer formed on the drift layer, and a surface of the body layer. A trench formed extending into the drift layer; a first conductivity type capacitance forming layer formed in the drift layer at the bottom of the trench; and a gate insulation formed covering the inner wall of the trench A gate electrode formed by burying in the trench covered with the gate insulating film, and a first conductivity type source layer and a second conductivity type contact layer formed in the body layer, It is characterized by having.
また、本発明の半導体装置は、前記ゲート絶縁膜が前記トレンチの底面において該トレンチの側壁部より厚く形成されたことを特徴とする。 The semiconductor device according to the present invention is characterized in that the gate insulating film is formed thicker at a bottom surface of the trench than a side wall portion of the trench.
本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、トレンチゲート構造を有する縦型パワーMOSトランジスタのゲート・ドレイン間容量の低減を図ることができる。 According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof of the present invention, the gate-drain capacitance of a vertical power MOS transistor having a trench gate structure can be reduced.
〔第1の実施形態〕
図1及び図2は本実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。図3は従来の半導体装置の断面図である。図1と同一構成は同一記号で表示している。従来の半導体装置では、トレンチ4を形成後にトレンチ4の側壁と底面とは同時にゲート絶縁膜5が形成される。この場合、同図に示すトレンチ4の底面のゲート絶縁膜5cが、トレンチ4の側壁のゲート絶縁膜5aより薄くなる場合があり、ゲート・ドレイン間容量が大きくなり問題となる。
[First Embodiment]
1 and 2 are cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device. The same components as those in FIG. 1 are indicated by the same symbols. In the conventional semiconductor device, after the
本実施形態の半導体装置の製造方法は、係る従来の半導体装置の問題の解決を図るもので、従来の半導体装置の製造方法との相違点はトレンチ4の底面のゲート絶縁膜5の形成法のみで、その他の構成については同様に製造される。
The semiconductor device manufacturing method of this embodiment is intended to solve the problems of the conventional semiconductor device. The only difference from the conventional semiconductor device manufacturing method is the method of forming the
先ず、図1に示すように、半導体基板1を準備する。該半導体基板1はN+型ドレイン層1aになる。半導体基板1上に所定のエピタキシャル法にてN型ドリフト層2を堆積する。N型ドリフト層2の膜厚や比抵抗はパワーNMOSトランジスタの耐圧とオン抵抗から決定される。
First, as shown in FIG. 1, a semiconductor substrate 1 is prepared. The semiconductor substrate 1 becomes an N + type drain layer 1a. N-
次に図2(A)に示すように、N型ドリフト層2にP型ボディ層3を所定のボロン(B)等のイオン注入等により形成する。図1に示すゲート電極6に正電圧が印加されると、ゲート絶縁膜5aと対峙するP型ボディ層3に、N型反転層からなるチャネル層が形成されパワーNMOSトランジスタはオンする。
Next, as shown in FIG. 2A, a P-type body layer 3 is formed in the N-
次に、P型ボディ層3の表面から該P型ボディ層3を貫通しN型ドリフト層2の内部まで延在するトレンチ4を、所定のドライエッチング法により形成する。その後、トレンチ4の内壁等に対して、ライトエッチングや犠牲酸化膜の生成・除去によりドライエッチング時に受けた損傷除去作業がなされる。
Next, a
次に、トレンチ4内を含む半導体基板1にシリコン熱酸化膜等からなるダミー酸化膜12を形成し、その後、トレンチ4内を含む半導体基板1の全面に所定のCVD法によりポリシリコン膜11を堆積する。同図に示すようにポリシリコン膜11は、トレンチ4内部を完全に埋設する。
Next, a
次に、図2(B)に示すように、所定のドライエッチングによりポリシリコン膜11を全面エッチバックする。この場合、トレンチ4の底部に所望の膜厚のポリシリコン層11aが残るような条件でエッチバックする。
Next, as shown in FIG. 2B, the entire surface of the
次に、図2(C)に示すように、高温炉中に半導体基板1を投入して、犠牲酸化によりトレンチ4の底部に残存するポリシリコン層11aをシリコン酸化膜11bにする。このとき、トレンチ4の側壁等のダミー酸化膜12も厚くなりダミー酸化膜12aになる。
Next, as shown in FIG. 2C, the semiconductor substrate 1 is put into a high temperature furnace, and the
次に、図2(D)に示すように、ダミー酸化膜12aを所定のウエットまたはドライエッチングで除去し、トレンチ4の側壁を露出させる。この場合、トレンチ4の底面のポリシリコン酸化膜11bも一部エッチングされるが所望の膜厚以上が残るようにする。次に、露出したトレンチ4の側壁に、所定の方法でシリコン熱酸化膜等からなる所定の膜厚のゲート絶縁膜5aを形成する。
Next, as shown in FIG. 2D, the
トレンチ4の底面は残存するシリコン酸化膜11bをベースにしてゲート絶縁膜5aより膜厚の厚いゲート絶縁膜5bで被覆される。このようにして、トレンチ4の底面のゲート絶縁膜5bの膜厚をトレンチ4の側壁のゲート絶縁膜5aより厚く形成したのが本実施形態の特徴である。この結果、ゲート・ドレイン間容量CGDが従来に比し低減される。
The bottom surface of the
その後、図1に示すように、トレンチ4内を含む半導体基板1上に所定のCVD法によりポリシリコン膜を堆積する。次に、所定のドライエッチングによりポリシリコン膜をエッチバックしてトレンチ4の内部を埋設するゲート電極6を形成する。その後、所定の方法でP型ボディ層3に砒素(As)等をイオン注入してN+型ソース層7を、またボロン(B)等をイオン注入してP+型コンタクト層8を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1, a polysilicon film is deposited on the semiconductor substrate 1 including the inside of the
次に、トレンチ4及びその周辺を被覆する層間絶縁膜9を、所定のCVD法等により堆積された絶縁膜を所定のフォトエッチング処理することにより形成する。その後、N+型ソース層7及びP+型コンタクト層8と接続するソース電極10を、所定のスパッタ法により堆積されたアルミニューム(Al)合金等を、所定のフォトエッチング処理をする事により形成する。次に、必要に応じ多層配線構造を形成し、最後にシリコン窒化膜等からなるパッシベーション膜を形成することにより、本実施形態の半導体装置は完成する。
Next, an interlayer insulating film 9 covering the
本実施形態では、トレンチ4の底面でゲート絶縁膜5bを介して対峙するN型ドリフト層2とゲート電極6との間のゲート・ドレイン間容量CGDを、ゲート絶縁膜5bを厚く形成し絶縁膜容量COXを小さくする事により低減している。
In the present embodiment, the gate-drain capacitance CGD between the N-
〔第2の実施形態〕
本実施形態の半導体装置について、図4に基づいて以下に説明する。第1の実施形態と同様の構成には同一の符号を付している。第1の実施形態とは、図3に示す従来例のようにゲート絶縁膜5が特にトレント4の底面で厚く形成されていず、トレンチ4の底面のゲート絶縁膜5cがトレンチ4の側壁のゲート絶縁膜5aより薄くなる場合がある点で異なる。
[Second Embodiment]
The semiconductor device of this embodiment will be described below with reference to FIG. The same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment. The first embodiment is different from the conventional example shown in FIG. 3 in that the
なお、第1の実施形態と同様の工程を経ることにより、図1に示す場合と同様に、トレンチ4の底面に厚いゲート絶縁膜5bを形成することも可能である。この場合、以下の本実施形態と重畳した効果が発揮されることになり、更にゲート・ドレイン間容量CGDの低減を図ることも可能になる。
Note that by performing the same steps as in the first embodiment, it is possible to form a thick
第1実施形態との最大の相違点は、同図に示すように、トレンチ4の底面及びその近傍からゲート絶縁膜5cを介して、N型ドリフト層2に該N型ドリフト層2より不純物濃度の低いN−型容量形成層2aを設けたことである。係る構成により、トレンチ4の底面からN型ドリフト層2内に空乏層を拡がりやすくし、空乏層容量CSの低減を図ったのが本実施形態の特徴である。
The greatest difference from the first embodiment is that, as shown in the figure, the impurity concentration in the N-
パワーMOSトランジスタのゲート・ドレイン間容量CGDは、前述のように、その殆どがトレンチ4の底面のゲート絶縁膜5cの膜厚及びトレンチ4の底面のゲート絶縁膜5cに隣接するN型ドレイン層2に拡がる空乏層の幅で決定される。
As described above, most of the gate-drain capacitance C GD of the power MOS transistor is the N-type drain layer adjacent to the
ゲート・ドレイン間容量CGDは、ゲート絶縁膜5cを挟み込むゲート電極6とN型ドレイン層2間の絶縁膜容量COXと、トレンチ4の底面のゲート絶縁膜5cの直下から下方にN型ドリフト層2内を延在する空乏層容量CSが直列に接続された状態で構成される。従って、絶縁膜容量COXまたは空乏層容量CSを小さくすればするほど、ゲート・ドレイン間容量CGDを小さくすることができる。
The gate-drain capacitance C GD is an N-type drift from the
絶縁膜容量COX及び空乏層容量CSの双方を小さくすれば、一層ゲート・ドレイン間容量CGDは小さくなり好ましい。第1の実施形態は、トレンチ4の底面のゲート絶縁膜5bを厚くして絶縁膜容量COXを小さくしている点に特徴がある。
It is preferable to reduce both the insulating film capacitance C OX and the depletion layer capacitance C S because the gate-drain capacitance C GD is further reduced. The first embodiment is characterized in that the
それに対して、本実施形態ではトレンチ4の底面の下方のN型ドリフト層2に、該N型ドリフト層2より不純物濃度の低いN−型容量形成層2aを設けて、空乏層を拡がりやすくして空乏層容量CSを小さくしている点に特徴がある。
On the other hand, in this embodiment, an N− type
本実施形態の半導体装置の製造方法について図4及び図5に基づいて以下に説明する。トレンチ4の形成までは第1の実施形態と同様である。本実施形態の半導体装置の製造方法の特徴的部分を、図5に基づいて説明する。図5(A)に示すように、トレンチ4の形成に用いられた絶縁膜等からなるマスク層13をマスクとしてトレンチ4の底面に露出するN型ドリフト層2に、反対導電型のボロン(B)等を所定の方法によりイオン注入する。
A method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described below with reference to FIGS. The process up to the formation of the
イオン注入時のボロン(B)等のドーズ量は、N型ドリフト層2の不純物濃度をコンペンセイトし、その不純物濃度が該N型ドリフト層2の不純物濃度より低いN−型容量形成層2aを形成するよう設定される。図5(A)では、ボロン(B)等はトレンチ4の底面に垂直方向にイオン注入される。
The dose amount of boron (B) at the time of ion implantation compensates the impurity concentration of the N-
イオン注入の方向は、トレンチ4の底面に垂直に限るものではなく、斜め方向に角度をもって注入してもよい。N型ドリフト層2の不純物濃度はP型ボディ層3の不純物濃度に比べて低いので、N−型容量形成層2aを形成するときのボロン(B)等のドーズ量はそれほど多くなく、P型ボディ層3にトレンチ4の側壁部からボロン(B)等が注入されたとしてもそれほど大きな問題とならないからである。
The direction of ion implantation is not limited to being perpendicular to the bottom surface of the
次に、図5(B)に示すように、マスク層13を除去し、所定の犠牲酸化等の熱処理を行い、該犠牲酸化膜を除去してからゲート絶縁膜5を所定の方法で形成する。この場合、図2(D)に示すように、第1の実施形態と同様の処理を行いトレンチ4の底部のゲート絶縁膜5cを膜厚の厚いゲート絶縁膜5bとしてもよい。
Next, as shown in FIG. 5B, the
次に、第1の実施形態と同様の処理でゲート電極6を形成する。イオン注入後の熱処理等により図5(B)に示すように、N型ドリフト層2に活性化されたN−型容量形成層2aが形成される。N−型容量形成層2aはトレンチ4の底面及びその近傍直下のN型ドリフト層2にのみ形成される。
Next, the
従って、N−型容量形成層2aは、N+型ソース層7から、ゲート電極6に印加された正電圧によりP型ボディ層3に誘起されたチャネル層を経由して、N+型ドレイン層1aに流れるオン電流に対する大きな障害になることも無い。即ち、トレンチ4の底面に形成された不純物濃度の低いN−型容量形成層2aがパワーMOSトランジスタのオン抵抗を高くする事は無い。
Therefore, the N − type
以降、図4に示すように、第1の実施形態と同様の工程を経ることにより本実施形態に係るパワーNMOSトランジスタが完成する。以上において、パワーNMOSトランジスタを例にとり説明したが、本発明は、パワーPMOSトランジスタにおいても同様に適用できることは言うまでも無い。 Thereafter, as shown in FIG. 4, the power NMOS transistor according to this embodiment is completed through the same steps as those of the first embodiment. In the above description, the power NMOS transistor has been described as an example, but it goes without saying that the present invention can be similarly applied to a power PMOS transistor.
1 半導体基板 1a N+型ドレイン層 2 N型ドリフト層
2a N−型容量形成層 3 P型ボディ層 4 トレンチ
5,5a,5b,5c ゲート絶縁膜 6 ゲート電極 7 N+型ソース層
8 P+型コンタクト層 9 層間絶縁膜 10 ソース電極
11 ポリシリコン膜 11a ポリシリコン層 11b シリコン酸化膜
12,12a ダミー酸化膜 13 マスク層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 1a N + type drain layer 2 N type drift layer
2a N-type capacitance forming layer 3 P-
5, 5a, 5b, 5c
11
12, 12a
Claims (7)
前記ドリフト層に第2導電型のボディ層を形成する工程と、
前記ボディ層の表面から前記ドリフト層内まで延在するトレンチを形成する工程と、
前記トレンチの内壁を被覆するダミー酸化膜を形成し、その後ダミー酸化膜を含む前記半導体基板上にポリシリコン膜を形成する工程と、
前記ポリシリコン膜をエッチバックして前記トレンチの底面にポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層及び前記トレンチの側壁を犠牲酸化し、前記トレンチの側壁及び底面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記トレンチの側壁に形成したシリコン酸化膜の全てと前記トレンチの底面に形成されたシリコン酸化膜の一部をエッチング除去する工程と、
前記トレンチの内壁を被覆するゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜に被覆された前記トレンチ内を埋設するゲート電極を形成する工程と、
前記ボディ層に第1導電型のソース層及び第2導電型のコンタクト層を形成する工程と、を有し、前記ゲート絶縁膜を前記トレンチの底面において該トレンチの側壁部より厚く形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first conductivity type drift layer on a first conductivity type semiconductor substrate;
Forming a second conductivity type body layer on the drift layer;
Forming a trench extending from the surface of the body layer into the drift layer;
Forming a dummy oxide film covering the inner wall of the trench, and then forming a polysilicon film on the semiconductor substrate including the dummy oxide film;
Etching back the polysilicon film to form a polysilicon layer on the bottom of the trench;
Sacrificial oxidation of the polysilicon layer and the sidewall of the trench, and forming a silicon oxide film on the sidewall and bottom of the trench;
Etching and removing all of the silicon oxide film formed on the sidewall of the trench and part of the silicon oxide film formed on the bottom surface of the trench;
Forming a gate insulating film covering the inner wall of the trench;
Forming a gate electrode embedded in the trench covered with the gate insulating film;
Forming a first conductivity type source layer and a second conductivity type contact layer on the body layer, and forming the gate insulating film thicker at a bottom surface of the trench than a side wall portion of the trench. A method of manufacturing a semiconductor device.
前記ドリフト層に第2導電型のボディ層を形成する工程と、
前記ボディ層の表面から前記ドリフト層内まで延在するトレンチを形成する工程と、
前記トレンチの底面に露出する前記ドリフト層に第1導電型の容量形成層を形成する工程と、
前記トレンチの内壁を被覆するゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜に被覆された前記トレンチ内を埋設するゲート電極を形成する工程と、
前記ボディ層に第1導電型のソース層及び第2導電型のコンタクト層を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first conductivity type drift layer on a first conductivity type semiconductor substrate;
Forming a second conductivity type body layer on the drift layer;
Forming a trench extending from the surface of the body layer into the drift layer;
Forming a first conductivity type capacitance forming layer on the drift layer exposed at the bottom of the trench;
Forming a gate insulating film covering the inner wall of the trench;
Forming a gate electrode embedded in the trench covered with the gate insulating film;
Forming a first conductivity type source layer and a second conductivity type contact layer on the body layer.
前記ドリフト層に形成された第2導電型のボディ層と、
前記ボディ層の表面から前記ドリフト層内まで延在して形成されたトレンチと、
前記トレンチの底面の前記ドリフト層に形成された第1導電型の容量形成層と、
前記トレンチの内壁を被覆して形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜に被覆された前記トレンチ内を埋設して形成されたゲート電極と、
前記ボディ層に形成された第1導電型のソース層及び第2導電型のコンタクト層と、を有することを特徴とする半導体装置。 A first conductivity type drift layer formed on a first conductivity type semiconductor substrate;
A second conductivity type body layer formed on the drift layer;
A trench formed extending from the surface of the body layer into the drift layer;
A first conductivity type capacitance forming layer formed in the drift layer at the bottom of the trench;
A gate insulating film formed to cover the inner wall of the trench;
A gate electrode formed by embedding the trench covered with the gate insulating film;
A semiconductor device comprising: a first conductivity type source layer and a second conductivity type contact layer formed on the body layer.
The semiconductor device according to claim 6, wherein the gate insulating film is formed thicker at a bottom surface of the trench than a side wall portion of the trench.
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