JP2014222769A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このMOSFET(半導体装置)は、P-型不純物領域2bを貫通する複数のトレンチ3と、トレンチ3の内面上にシリコン酸化膜(ゲート絶縁膜)4を介して形成されるゲート電極5とを備えている。ゲート電極5は、P-型不純物領域2bよりも上方に上面が位置するようにトレンチ3内に埋め込まれ、シリコン酸化膜4を挟んでP-型不純物領域2bと対向するポリシリコン層5aと、このポリシリコン層5aの上面上に形成され、ポリシリコン層5aよりも電気抵抗率が小さい低抵抗層5bとを含んでいる。また、P-型不純物領域2bの上方におけるシリコン酸化膜4と低抵抗層5bの側面との間には、SiN膜6が形成されている。
【選択図】図1
Description
閾値電圧VT=VFB+2ψB+(2εSqNA(2ψB))1/2/CO
=(φ−Qf/CO)+2ψB+(4εSqNAψB)1/2/CO
で決定される。なお、上記式中、VFBはフラットバンド電圧であり、ψBは半導体(P型不純物領域102b)内部の静電ポテンシャルであり、εSは半導体(P型不純物領域102b)の誘電率であり、qは素電荷量であり、NAはアクセプタ不純物濃度であり、COはゲート絶縁膜104の単位面積あたりの容量であり、φは仕事関数差(ゲート絶縁膜104を挟んで対向するゲート電極106の仕事関数と半導体(P型不純物領域102b)の仕事関数との差)であり、Qfはゲート絶縁膜104中の固定電荷である。
図1は、本発明の第1実施形態によるMOSFETの構造を示した断面図である。図2は、第1実施形態によるMOSFETの一部を拡大して示した断面図である。図3は、第1実施形態によるMOSFETの全体斜視図である。まず、図1〜図3を参照して、本発明の第1実施形態によるMOSFETの構造について説明する。
図17は、本発明の第2実施形態によるMOSFETの構造を示した断面図である。図18は、第2実施形態によるMOSFETの一部を拡大して示した断面図である。次に、図1、図2、図17および図18を参照して、本発明の第2実施形態によるMOSFETの構造について説明する。
2 エピタキシャル層(半導体層)
2a N-型不純物領域
2b P-型不純物領域(一導電型の半導体領域)
2c N+型ソース領域
2d P+型ベース領域
3 トレンチ
4 シリコン酸化膜
5、25 ゲート電極
5a ポリシリコン層
5b、25b 低抵抗層
5c、25c バリアメタル層
6 SiN膜(保護膜)
7 層間絶縁膜
7a コンタクトホール
8 ソース電極
9 ドレイン電極
10 パッド電極
11 チャネル
27 層間絶縁膜(絶縁体層)
Claims (14)
- 一導電型の半導体領域を含む半導体層と、
前記半導体領域を貫通するように前記半導体層に形成され、開口端が前記半導体層の上面側に位置しているトレンチと、
前記トレンチの内面にゲート絶縁膜を介して形成されるゲート電極と、を備え、
前記ゲート電極は、前記半導体領域よりも上方に上面が位置するように前記トレンチ内に埋め込まれ、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記半導体領域と対向するポリシリコン層と、前記ポリシリコン層の上面上且つ前記半導体領域の上端よりも上方に形成され、前記ポリシリコン層よりも電気抵抗率が小さい低抵抗層とを含み、
前記半導体領域の上方における前記ゲート絶縁膜と前記低抵抗層との間に介在し、且つ、前記ゲート絶縁膜とは別体に用意された保護膜が形成されていることを特徴とする、半導体装置。 - 前記トレンチの側壁に沿うように前記半導体領域に形成されるチャネル領域をさらに備え、
前記ポリシリコン層は、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記チャネル領域と対向し、
前記低抵抗層は、前記ポリシリコン層の上面上且つ前記チャネル領域の上端よりも上方に形成されることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記保護膜は、前記半導体領域の上方、且つ、前記チャネル領域と対向しない位置に形成されることを特徴とする、請求項2に記載の半導体装置。
- 前記保護膜は、前記ゲート絶縁膜とは異なる材料により成ることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記半導体層の上面のうちの前記トレンチの前記開口端の近傍領域は前記ゲート絶縁膜により被覆されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記保護膜は、前記低抵抗層の側面を覆うように形成されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記保護膜は、SiN膜から構成されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記低抵抗層は、金属層から構成されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記低抵抗層は、Al、Cu、W、Ti、Mo、Co、Ag、Pt、および、Pbの群から選択される少なくとも1つの元素を含むことを特徴とする、請求項8に記載の半導体装置。
- 前記低抵抗層は、金属珪化物を含むことを特徴とする、請求項8または9に記載の半導体装置。
- 前記ポリシリコン層と前記低抵抗層との間に介装され、前記低抵抗層の金属原子が前記ポリシリコン層に拡散するのを抑制するバリアメタル層をさらに備えることを特徴とする、請求項8〜10のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記バリアメタル層は、前記低抵抗層と前記保護膜との間に介装されていることを特徴とする、請求項11に記載の半導体装置。
- 前記ゲート絶縁膜は前記トレンチの側壁に沿って同じ厚さであることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記保護膜の厚さは10nm〜100nmであることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の半導体装置。
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