JP2017107939A - Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a semiconductor device manufacturing method which can inhibit deterioration in withstand voltage, which is caused by a difference between a first distance and a second distance.SOLUTION: A semiconductor device 10 comprises a semiconductor substrate 12 where a cell area A1 and a termination area A2 are zoned. The cell area A1 has a p-type first body layer 25a, a first trench 21, a gate electrode 31 stored in the first trench 21 and a p-type first floating region 36 provided at a lower position of the first trench 21. The termination area A2 has a p-type second body layer 25b, a second trench 22 and a second floating region 42 provided at a lower position of the second trench 22. A depth D2 of the second body layer 25b is set deeper than a depth D1 of the first body layer 25a so as to equalize a first distance Z1 with a second distance Z2.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.

半導体装置として、例えば、セルエリアと終端エリアとが区画された半導体基板を備えたものが知られている(例えば特許文献1参照)。半導体基板は、例えば、ドリフト層と、当該ドリフト層の上に形成されたボディ層とを有している。そして、特許文献1には、セルエリア内に、ゲート電極が収容された第1トレンチと、第1トレンチの底部を覆うように第1トレンチの下方位置に配置された第1フローティング領域とが形成されており、当該第1フローティング領域によって耐圧の向上とオン抵抗の低減との両立を図ることができる点について記載されている。   As a semiconductor device, for example, a semiconductor device including a semiconductor substrate in which a cell area and a termination area are partitioned (see, for example, Patent Document 1). The semiconductor substrate has, for example, a drift layer and a body layer formed on the drift layer. And in patent document 1, the 1st trench in which the gate electrode was accommodated in the cell area, and the 1st floating region arrange | positioned in the downward position of a 1st trench so that the bottom part of a 1st trench might be covered are formed. It is described that the first floating region can achieve both improvement in breakdown voltage and reduction in on-resistance.

また、特許文献1には、終端エリア内に、セルエリアを囲む環状の第2トレンチと、第2トレンチの底部を覆うように第2トレンチの下方位置に配置された第2フローティング領域とが形成されており、当該第2フローティング領域によって終端エリアの拡張を抑制しつつ高耐圧化を図ることができる点について記載されている。   Further, in Patent Document 1, an annular second trench surrounding the cell area and a second floating region disposed below the second trench so as to cover the bottom of the second trench are formed in the termination area. It describes that the second floating region can increase the breakdown voltage while suppressing the expansion of the termination area.

特開2007−173319号公報JP 2007-173319 A

ここで、オン抵抗を低減するため、ゲート電極の底面は、セルエリア内に配置されているドリフト層及びボディ層の界面よりも下方に突出している。この場合、上下方向におけるゲート電極の底面と第1フローティング領域の上端との距離を第1距離とし、最内周の第2トレンチに対応する第2フローティング領域の上端とボディ層との上下方向の距離を第2距離とすると、本願発明者らは、第1距離と第2距離とが異なることによって半導体装置の耐圧が低下することを見出した。   Here, in order to reduce the on-resistance, the bottom surface of the gate electrode protrudes below the interface between the drift layer and the body layer disposed in the cell area. In this case, the distance between the bottom surface of the gate electrode in the vertical direction and the upper end of the first floating region is defined as the first distance, and the vertical distance between the upper end of the second floating region corresponding to the innermost second trench and the body layer is increased. When the distance is the second distance, the inventors of the present application have found that the breakdown voltage of the semiconductor device decreases due to the difference between the first distance and the second distance.

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は第1距離と第2距離とが異なることに起因する耐圧の低下を抑制できる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device that can suppress a decrease in breakdown voltage caused by the difference between the first distance and the second distance. That is.

上記目的を達成する半導体装置は、複数のセルが配列されているセルエリアと、前記セルエリアを囲む終端エリアとが区画されている半導体基板を備え、前記セルエリアは、第1導電型の第1ドリフト層と、前記第1ドリフト層の上に形成された第2導電型の第1ボディ層と、前記第1ボディ層を貫通し且つ前記第1ドリフト層まで到達している第1トレンチと、前記第1トレンチ内に収容され且つ絶縁膜を介して前記第1ボディ層と対向しているゲート電極と、前記第1トレンチの下方位置にて前記第1トレンチの底部を覆うように設けられた第2導電型の第1フローティング領域と、を有し、前記終端エリアは、第1導電型の第2ドリフト層と、前記第2ドリフト層の上に形成された第2導電型の第2ボディ層と、前記セルエリアを囲む環状に形成され、前記第2ボディ層を貫通し且つ前記第2ドリフト層まで到達している第2トレンチと、前記第2トレンチの下方位置にて前記第2トレンチの底部を覆うように設けられた第2導電型の第2フローティング領域と、を有し、前記ゲート電極の底面は、前記第1ボディ層と前記第1ドリフト層との界面よりも下方に突出しており、前記第2トレンチ及び前記第2フローティング領域は1又は複数設けられており、上下方向における前記第1フローティング領域の上端と前記ゲート電極の底面との間の距離を第1距離とし、前記1又は複数の第2トレンチのうち最内周にある最内周第2トレンチに対応する前記第2フローティング領域の上端と前記第2ボディ層との上下方向の距離を第2距離とすると、前記最内周第2トレンチの周囲の前記第2ボディ層の深さは、前記第1距離と前記第2距離とが同一となるように、前記第1ボディ層の深さよりも深く設定されていることを特徴とする。   A semiconductor device that achieves the above object includes a semiconductor substrate in which a cell area in which a plurality of cells are arranged and a termination area surrounding the cell area are partitioned, and the cell area has a first conductivity type first. A first drift layer; a first body layer of a second conductivity type formed on the first drift layer; a first trench penetrating the first body layer and reaching the first drift layer; A gate electrode accommodated in the first trench and opposed to the first body layer via an insulating film, and provided to cover a bottom portion of the first trench at a position below the first trench. A first floating region of the second conductivity type, and the termination area includes a second drift layer of the first conductivity type and a second conductivity type second formed on the second drift layer. Surround the body layer and the cell area A second trench extending through the second body layer and reaching the second drift layer, and a bottom portion of the second trench at a position below the second trench. And a bottom surface of the gate electrode protrudes below an interface between the first body layer and the first drift layer, and the second trench and One or a plurality of the second floating regions are provided, and a distance between an upper end of the first floating region and a bottom surface of the gate electrode in a vertical direction is a first distance, and the one or more second trenches are formed. Of the innermost peripheral second trenches, the vertical distance between the upper end of the second floating region corresponding to the innermost peripheral second trench in the innermost periphery and the second body layer is the second distance. The depth of the second body layer of circumference, said as the first distance and the second distance is equal, characterized in that it is set deeper than the depth of the first body layer.

かかる構成によれば、第1距離と第2距離とが同一となるように、第2ボディ層の深さが第1ボディ層の深さよりも深く設定されているため、セルエリアと終端エリアとで、電界強度分布を揃えることができ、それを通じて耐圧の向上を図ることができる。   According to this configuration, since the depth of the second body layer is set deeper than the depth of the first body layer so that the first distance and the second distance are the same, the cell area and the termination area Thus, the electric field strength distribution can be made uniform, and the breakdown voltage can be improved through the distribution.

上記半導体装置について、前記第1フローティング領域は、前記第1ドリフト層に囲まれており、前記1又は複数の第2フローティング領域は、前記第2ドリフト層に囲まれているとよい。かかる構成によれば、所望の形状のフローティング領域を比較的容易に実現できる。   In the semiconductor device, the first floating region may be surrounded by the first drift layer, and the one or more second floating regions may be surrounded by the second drift layer. According to such a configuration, a floating region having a desired shape can be realized relatively easily.

上記半導体装置について、前記第1フローティング領域及び前記1又は複数の第2フローティング領域は、前記両ドリフト層の下に形成されている拡散層まで到達しているとよい。かかる構成によれば、耐圧の更なる向上を図ることができる。   In the semiconductor device, the first floating region and the one or more second floating regions may reach a diffusion layer formed under both drift layers. According to such a configuration, the breakdown voltage can be further improved.

上記目的を達成する半導体装置の製造方法は、第1導電型のドリフト層及び前記ドリフト層の上に形成された第2導電型のボディ層を有し、且つ、複数のセルが配列されているセルエリアと前記セルエリアを囲む終端エリアとが区画されている半導体基板を備えた半導体装置の製造方法であって、前記ボディ層を貫通し且つ前記ドリフト層まで到達するようにエッチングを行うことにより、前記セルエリア内に配置される第1トレンチ、及び、前記終端エリア内に配置される環状の第2トレンチを形成するトレンチ形成工程と、前記第1トレンチ及び前記第2トレンチの底部から第2導電型の不純物イオンを注入することにより、前記第1トレンチの底部を覆う第2導電型の第1フローティング領域及び前記第2トレンチの底部を覆う第2導電型の第2フローティング領域を形成するフローティング領域形成工程と、前記半導体基板における前記セルエリアの表面から前記ドリフト層と前記ボディ層との界面付近に第1導電型の不純物イオンを注入することにより、前記セルエリア内に配置されている前記ボディ層である第1ボディ層の深さを、前記終端エリア内に配置されている前記ボディ層である第2ボディ層の深さよりも浅くする深さ調整工程と、前記第1トレンチ内にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、を備え、前記ゲート電極形成工程では、前記ゲート電極の底面が前記第1ボディ層の下面よりも突出するように前記ゲート電極を形成し、前記トレンチ形成工程では、前記第2トレンチを1又は複数形成し、上下方向における前記第1フローティング領域の上端と前記ゲート電極の底面との間の距離を第1距離とし、前記1又は複数の第2トレンチのうち最内周にある最内周第2トレンチに対応する前記第2フローティング領域の上端と前記第2ボディ層との上下方向の距離を第2距離とすると、前記深さ調整工程では、前記第1距離と前記第2距離とが同一となるように、前記第1ボディ層の深さを前記第2ボディ層の深さよりも浅くすることを特徴とする。   A method of manufacturing a semiconductor device that achieves the above object includes a first conductivity type drift layer and a second conductivity type body layer formed on the drift layer, and a plurality of cells are arranged. A method of manufacturing a semiconductor device including a semiconductor substrate in which a cell area and a termination area surrounding the cell area are partitioned, by performing etching so as to penetrate the body layer and reach the drift layer A trench forming step of forming a first trench disposed in the cell area and an annular second trench disposed in the termination area; and a second step from a bottom of the first trench and the second trench. By implanting conductivity type impurity ions, a second conductivity type first floating region covering the bottom of the first trench and a second conductor covering the bottom of the second trench. A floating region forming step of forming a second floating region of the mold, and implanting impurity ions of the first conductivity type near the interface between the drift layer and the body layer from the surface of the cell area in the semiconductor substrate, Depth adjustment to make the depth of the first body layer, which is the body layer, disposed in the cell area shallower than the depth of the second body layer, which is the body layer, is disposed in the termination area And a gate electrode forming step of forming a gate electrode in the first trench, wherein in the gate electrode forming step, the bottom surface of the gate electrode protrudes from the lower surface of the first body layer. A gate electrode is formed, and in the trench formation step, one or a plurality of the second trenches are formed, and the top of the first floating region in the vertical direction is formed. The first distance is the distance between the gate electrode and the bottom surface of the gate electrode, and the upper end of the second floating region corresponding to the innermost second trench in the innermost circumference of the one or more second trenches, and the When the vertical distance from the second body layer is the second distance, in the depth adjustment step, the depth of the first body layer is set so that the first distance and the second distance are the same. The depth is smaller than the depth of the second body layer.

かかる構成によれば、比較的簡素な工程で両ボディ層の深さを異ならせることができ、それを通じて第1距離と第2距離とを同一にすることができる。よって、比較的簡素な工程で第1距離と第2距離とが異なることに起因する耐圧の低下を抑制できる。   According to such a configuration, the depths of both body layers can be made different by a relatively simple process, and the first distance and the second distance can be made the same through this. Therefore, it is possible to suppress a decrease in breakdown voltage due to the difference between the first distance and the second distance in a relatively simple process.

この発明によれば、第1距離と第2距離とが異なることに起因する耐圧の低下を抑制できる。   According to this invention, it is possible to suppress a decrease in breakdown voltage due to the difference between the first distance and the second distance.

半導体装置を模式的に示す平面図。The top view which shows a semiconductor device typically. 図1の2−2線断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 in FIG. 1. 図2の拡大図。The enlarged view of FIG. (a)〜(d)半導体装置の製造方法を模式的に示す断面図。(A)-(d) Sectional drawing which shows the manufacturing method of a semiconductor device typically. (a)〜(c)半導体装置の製造方法を模式的に示す断面図。(A)-(c) Sectional drawing which shows the manufacturing method of a semiconductor device typically. 別例のフローティング領域を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the floating area | region of another example typically. (a),(b)別例のボディ層の製造方法を模式的に示す断面図。(A), (b) Sectional drawing which shows typically the manufacturing method of the body layer of another example.

以下、半導体装置の一実施形態について説明する。なお、図示の都合上、図1〜図5では、実際の寸法とは異なる寸法で示す。また、図1では、終端側絶縁膜41及び表面電極51等の図示を省略するとともに、各トレンチ21,22を簡略化して示す。   Hereinafter, an embodiment of a semiconductor device will be described. For convenience of illustration, FIGS. 1 to 5 show dimensions different from the actual dimensions. In FIG. 1, illustration of the termination-side insulating film 41 and the surface electrode 51 is omitted, and the trenches 21 and 22 are simplified.

図1に示すように、半導体装置10は、複数のセル11が配列されているセルエリアA1とセルエリアA1を囲む終端エリアA2とが区画されている半導体基板12を備えている。本実施形態では、複数のセル11は、例えばSi(シリコン)を用いたトレンチ型のMOSFETを含む。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device 10 includes a semiconductor substrate 12 in which a cell area A1 in which a plurality of cells 11 are arranged and a termination area A2 surrounding the cell area A1 are partitioned. In the present embodiment, the plurality of cells 11 include, for example, trench type MOSFETs using Si (silicon).

半導体基板12は、例えば長方形の板状である。セルエリアA1は、半導体基板12よりも小さい長方形状のエリアであり、終端エリアA2は、セルエリアA1を囲む枠状のエリアである。   The semiconductor substrate 12 has, for example, a rectangular plate shape. The cell area A1 is a rectangular area smaller than the semiconductor substrate 12, and the terminal area A2 is a frame-shaped area surrounding the cell area A1.

セルエリアA1内には、複数の第1トレンチ21が形成されている。各第1トレンチ21はそれぞれ一方向に延びている。複数の第1トレンチ21は、当該第1トレンチ21の延設方向と直交する方向に所定のピッチで配列されている。各第1トレンチ21はそれぞれ同一形状である。   A plurality of first trenches 21 are formed in the cell area A1. Each first trench 21 extends in one direction. The plurality of first trenches 21 are arranged at a predetermined pitch in a direction orthogonal to the extending direction of the first trenches 21. Each first trench 21 has the same shape.

終端エリアA2内には、複数(本実施形態では3つ)の第2トレンチ22が形成されている。各第2トレンチ22は、セルエリアA1を囲む環状に形成されている。各第2トレンチ22は、平面視で角丸長方形状である。複数の第2トレンチ22はそれぞれ平面視の大きさが異なる相似形状であり、各第2トレンチ22は、同一中心上に配置されている。つまり、セルエリアA1は、複数重の第2トレンチ22によって囲まれている。   A plurality of (three in this embodiment) second trenches 22 are formed in the termination area A2. Each second trench 22 is formed in an annular shape surrounding the cell area A1. Each second trench 22 has a rounded rectangular shape in plan view. The plurality of second trenches 22 have similar shapes with different sizes in plan view, and the second trenches 22 are arranged on the same center. That is, the cell area A1 is surrounded by the multiple second trenches 22.

この場合、複数の第2トレンチ22のうち平面視の大きさが最も小さいものが終端エリアA2の最内周に配置されている。この最内周に配置されている第2トレンチ22を最内周第2トレンチ22iとする。最内周第2トレンチ22iは、セルエリアA1(換言すればセル11)に最も近い第2トレンチ22とも言える。   In this case, among the plurality of second trenches 22, the one having the smallest size in plan view is arranged on the innermost periphery of the termination area A <b> 2. The second trench 22 disposed on the innermost periphery is defined as the innermost peripheral second trench 22i. It can be said that the innermost second trench 22i is the second trench 22 closest to the cell area A1 (in other words, the cell 11).

次に半導体装置10の断面構造について説明する。
図2及び図3に示すように、半導体基板12は、拡散層としてのn型のドレイン層23と、ドレイン層23の上に形成されたドリフト層24と、ドリフト層24の上に形成されたp型のボディ層25とを備えている。つまり、半導体基板12は、ドレイン層23→ドリフト層24→ボディ層25の順に積層された構造となっている。ドリフト層24は、ドレイン層23の不純物濃度よりも低いn型である。換言すれば、ドレイン層23は、ドリフト層24の下に形成され且つ当該ドリフト層24よりも不純物濃度が高い層である。
Next, a cross-sectional structure of the semiconductor device 10 will be described.
As shown in FIGS. 2 and 3, the semiconductor substrate 12 is formed on the n + -type drain layer 23 as a diffusion layer, the drift layer 24 formed on the drain layer 23, and the drift layer 24. And a p-type body layer 25. That is, the semiconductor substrate 12 has a structure in which the drain layer 23 → the drift layer 24 → the body layer 25 are stacked in this order. The drift layer 24 is n-type lower than the impurity concentration of the drain layer 23. In other words, the drain layer 23 is a layer formed under the drift layer 24 and having a higher impurity concentration than the drift layer 24.

なお、言うまでもないが念のため説明すると、各層23〜25の積層方向は鉛直方向に限られない。また、上(又は上方)及び下(又は下方)とは、あくまで相対的な関係を示すのに便宜上用いるものであって、鉛直方向上方及び鉛直方向下方に限られない。以降の説明においても同様である。   Needless to say, the layering direction of the layers 23 to 25 is not limited to the vertical direction. Further, upper (or upper) and lower (or lower) are used for the sake of convenience to show the relative relationship to the last, and are not limited to the upper direction in the vertical direction and the lower direction in the vertical direction. The same applies to the following description.

ここで、説明の便宜上、セルエリアA1内に配置されているドリフト層24及びボディ層25を第1ドリフト層24a及び第1ボディ層25aとし、終端エリアA2内に配置されているドリフト層24及びボディ層25を第2ドリフト層24b及び第2ボディ層25bとする。   Here, for convenience of explanation, the drift layer 24 and the body layer 25 disposed in the cell area A1 are referred to as a first drift layer 24a and a first body layer 25a, and the drift layer 24 and the body layer 25a disposed in the termination area A2 The body layer 25 is a second drift layer 24b and a second body layer 25b.

次にセルエリアA1の断面構造について説明すると、第1トレンチ21は、半導体基板12におけるセルエリアA1の表面であるセルエリア表面12aから下方に向けて延びており、第1ボディ層25aを貫通し且つ第1ドリフト層24aまで到達している。なお、セルエリア表面12aは、第1ボディ層25aの上面とも言える。   Next, the cross-sectional structure of the cell area A1 will be described. The first trench 21 extends downward from the cell area surface 12a, which is the surface of the cell area A1 in the semiconductor substrate 12, and penetrates the first body layer 25a. In addition, it reaches the first drift layer 24a. The cell area surface 12a can also be said to be the upper surface of the first body layer 25a.

図3に示すように、第1トレンチ21内には、ゲート電極31と埋込絶縁膜32とが設けられている。埋込絶縁膜32は、第1トレンチ21内に堆積されている堆積絶縁膜32aと、第1トレンチ21の側壁に形成されているゲート絶縁膜32bとを有している。ゲート電極31は、埋込絶縁膜32に囲まれた状態で第1トレンチ21内に収容されており、ゲート絶縁膜32bを介して第1ボディ層25aと対向している。   As shown in FIG. 3, a gate electrode 31 and a buried insulating film 32 are provided in the first trench 21. The buried insulating film 32 has a deposited insulating film 32 a deposited in the first trench 21 and a gate insulating film 32 b formed on the side wall of the first trench 21. The gate electrode 31 is accommodated in the first trench 21 in a state surrounded by the buried insulating film 32, and faces the first body layer 25a via the gate insulating film 32b.

また、ゲート電極31の底面31aは、第1ボディ層25aと第1ドリフト層24aとの界面(換言すれば第1ボディ層25aの下面)26aよりも下方に突出している。すなわち、ゲート電極31は、ゲート絶縁膜32bを介して、第1ボディ層25a及び第1ドリフト層24aの双方と対向するように配置されている。   The bottom surface 31a of the gate electrode 31 protrudes below the interface 26a between the first body layer 25a and the first drift layer 24a (in other words, the lower surface of the first body layer 25a). That is, the gate electrode 31 is disposed so as to face both the first body layer 25a and the first drift layer 24a with the gate insulating film 32b interposed therebetween.

また、第1トレンチ21の底部21aとゲート電極31の底面31aとの間の埋込絶縁膜32の厚み(深さ)、すなわち堆積絶縁膜32aの厚みは、ゲート絶縁膜32bの厚みよりも十分に厚く設定されており、例えばゲート電極31の上下方向の長さよりも厚く設定されている。したがって、ゲート電極31の底面31aと、後述の第1フローティング領域36との距離を十分に取ることができている。   Further, the thickness (depth) of the buried insulating film 32 between the bottom portion 21a of the first trench 21 and the bottom surface 31a of the gate electrode 31, that is, the thickness of the deposited insulating film 32a is sufficiently larger than the thickness of the gate insulating film 32b. For example, it is set thicker than the length of the gate electrode 31 in the vertical direction. Accordingly, a sufficient distance can be secured between the bottom surface 31a of the gate electrode 31 and a first floating region 36 described later.

埋込絶縁膜32の上方には層間絶縁膜33が形成されている。層間絶縁膜33は、埋込絶縁膜32の上面、及び、セルエリア表面12aにおける第1トレンチ21の周縁部分を覆っている。   An interlayer insulating film 33 is formed above the buried insulating film 32. The interlayer insulating film 33 covers the upper surface of the buried insulating film 32 and the peripheral portion of the first trench 21 on the cell area surface 12a.

なお、本実施形態では、ゲート電極31の上面は、セルエリア表面12aよりも若干下方に位置しており、埋込絶縁膜32によって覆われているが、これに限られない。例えば、ゲート電極31の上面は、セルエリア表面12aと揃っている構成でもよい。この場合、ゲート電極31の上面は層間絶縁膜33によって覆われる。また、埋込絶縁膜32及び層間絶縁膜33の具体的材料は任意であるが、例えばシリコン酸化膜等が考えられる。   In the present embodiment, the upper surface of the gate electrode 31 is located slightly below the cell area surface 12a and is covered with the buried insulating film 32, but is not limited thereto. For example, the upper surface of the gate electrode 31 may be aligned with the cell area surface 12a. In this case, the upper surface of the gate electrode 31 is covered with the interlayer insulating film 33. Further, specific materials for the buried insulating film 32 and the interlayer insulating film 33 are arbitrary, but for example, a silicon oxide film or the like can be considered.

図2及び図3に示すように、最外周の第1トレンチ21より内側の第1ボディ層25aには、第1ドリフト層24aよりも不純物濃度が高いn型のソース領域34と、第1ボディ層25aよりも不純物濃度が高いp型のボディコンタクト領域35とが形成されている。ソース領域34及びボディコンタクト領域35は、セルエリア表面12aに露出している。ソース領域34は、最外周の第1トレンチ21より内側の各第1トレンチ21の周縁に設けられており、当該各第1トレンチ21の側壁の一部を構成している。ボディコンタクト領域35は、ソース領域34と隣接する位置に設けられており、ソース領域34と接合されている。 2 and 3, the first body layer 25a inside the first outermost trench 21 has an n + -type source region 34 having a higher impurity concentration than the first drift layer 24a, and a first A p + type body contact region 35 having an impurity concentration higher than that of the body layer 25a is formed. The source region 34 and the body contact region 35 are exposed on the cell area surface 12a. The source region 34 is provided on the periphery of each first trench 21 inside the first outermost trench 21 and constitutes a part of the side wall of each first trench 21. The body contact region 35 is provided at a position adjacent to the source region 34 and is joined to the source region 34.

なお、最外周の第1トレンチ21とは、所定のピッチで配列されている複数の第1トレンチ21のうち第1トレンチ21の配列方向の両端に設けられている第1トレンチ21である。換言すれば、最外周の第1トレンチ21とは、複数の第1トレンチ21のうち第1トレンチ21の配列方向において最内周第2トレンチ22iに対して最も近い位置に設けられた第1トレンチ21と言える。最外周の第1トレンチ21の周縁にはソース領域34は形成されておらず、最外周の第1トレンチ21と終端エリアA2(換言すれば最内周第2トレンチ22i)との間にはボディコンタクト領域35は形成されていない。このため、最外周のセル11はスイッチング素子としては機能しない。   The outermost first trenches 21 are first trenches 21 provided at both ends in the arrangement direction of the first trenches 21 among the plurality of first trenches 21 arranged at a predetermined pitch. In other words, the outermost first trench 21 is the first trench provided at a position closest to the innermost second trench 22 i in the arrangement direction of the first trench 21 among the plurality of first trenches 21. 21. The source region 34 is not formed on the periphery of the outermost first trench 21, and there is no body between the outermost first trench 21 and the termination area A 2 (in other words, the innermost second trench 22 i). The contact region 35 is not formed. For this reason, the outermost peripheral cell 11 does not function as a switching element.

第1ドリフト層24aにおける第1トレンチ21の下方位置には、p型の第1フローティング領域36が形成されている。第1フローティング領域36は、第1トレンチ21に沿って延びている。本実施形態の第1フローティング領域36は、例えば延設方向と直交する断面がオーバル形状であり、第1ドリフト層24aに囲まれている。第1フローティング領域36は、第1トレンチ21の底部21a及び第1トレンチ21の側壁における底部21a側の一部を覆っている。このため、第1フローティング領域36と第1トレンチ21との境界部分は、第1トレンチ21の延設方向から見てU字状となっている。また、上下方向から見て、第1フローティング領域36の一部は、第1トレンチ21よりも幅方向(換言すれば各第1トレンチ21の配列方向)にはみ出しており、そのはみ出している部分と第1ボディ層25aとが第1ドリフト層24aを介して上下方向に対向している。すなわち、第1フローティング領域36と第1ボディ層25aとは分離している。また、第1フローティング領域36とドレイン層23とは離間しており、両者の間には第1ドリフト層24aが介在している。   A p-type first floating region 36 is formed below the first trench 21 in the first drift layer 24a. The first floating region 36 extends along the first trench 21. The first floating region 36 of the present embodiment has, for example, an oval cross section orthogonal to the extending direction, and is surrounded by the first drift layer 24a. The first floating region 36 covers the bottom 21 a of the first trench 21 and a part of the side wall of the first trench 21 on the bottom 21 a side. For this reason, the boundary portion between the first floating region 36 and the first trench 21 is U-shaped when viewed from the extending direction of the first trench 21. In addition, as viewed from the vertical direction, a part of the first floating region 36 protrudes in the width direction (in other words, the arrangement direction of the first trenches 21) from the first trench 21. The first body layer 25a is opposed to the up and down direction via the first drift layer 24a. That is, the first floating region 36 and the first body layer 25a are separated. Further, the first floating region 36 and the drain layer 23 are separated from each other, and the first drift layer 24a is interposed therebetween.

かかる構成によれば、電界が集中する箇所が、ゲート電極31の底面31a付近と、第1フローティング領域36とに分散される。このため、第1フローティング領域36がない構成、すなわちゲート電極31の底面31a付近にのみ電界が集中する構成と比較して、電界のピークが緩和されるため、耐圧の向上を図ることができる。   According to such a configuration, the portion where the electric field concentrates is dispersed in the vicinity of the bottom surface 31 a of the gate electrode 31 and the first floating region 36. For this reason, the peak of the electric field is relaxed as compared with the configuration in which the first floating region 36 is not provided, that is, the configuration in which the electric field is concentrated only in the vicinity of the bottom surface 31a of the gate electrode 31, so that the breakdown voltage can be improved.

次に終端エリアA2の断面構造について説明すると、図2及び図3に示すように、第2トレンチ22は、半導体基板12における終端エリアA2の表面である終端エリア表面12bから下方に向けて延びており、第2ボディ層25bを貫通し且つ第2ドリフト層24bまで到達している。終端エリア表面12bは、第2ボディ層25bの上面とも言える。   Next, the sectional structure of the termination area A2 will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, the second trench 22 extends downward from the termination area surface 12b, which is the surface of the termination area A2 in the semiconductor substrate 12. And penetrates through the second body layer 25b and reaches the second drift layer 24b. The termination area surface 12b can also be said to be the upper surface of the second body layer 25b.

なお、本実施形態では、第2トレンチ22は複数設けられているが、これら各第2トレンチ22の深さ及び幅は同一に設定されている。また、第1トレンチ21と第2トレンチ22とについても、深さは同一に設定されている。   In the present embodiment, a plurality of second trenches 22 are provided, but the depth and width of each second trench 22 are set to be the same. The depths of the first trench 21 and the second trench 22 are also set to be the same.

終端エリアA2には、終端側絶縁膜41が形成されている。終端側絶縁膜41は、第2トレンチ22内に埋めつつ、終端エリア表面12bを覆っている。ちなみに、最外周の第1トレンチ21の上方に設けられている最外周の層間絶縁膜33は、終端エリアA2側に張り出しており、終端側絶縁膜41と連続している。   A termination-side insulating film 41 is formed in the termination area A2. The termination-side insulating film 41 covers the termination area surface 12 b while being buried in the second trench 22. Incidentally, the outermost interlayer insulating film 33 provided above the outermost first trench 21 protrudes to the termination area A2 side and is continuous with the termination side insulating film 41.

第2ドリフト層24bにおける第2トレンチ22の下方位置には、p型の第2フローティング領域42が形成されている。第2フローティング領域42は、上下方向から見てセルエリアA1を囲む環状である。本実施形態の第2フローティング領域42は、例えば断面がオーバル形状であり、第2ドリフト層24bに囲まれている。第2フローティング領域42は、第2トレンチ22の底部22a及び第2トレンチ22の側壁における底部22a側の一部を覆っている。このため、第2フローティング領域42と第2トレンチ22との境界部分は、第2トレンチ22の延設方向から見てU字状となっている。また、上下方向から見て、第2フローティング領域42の一部は、第2トレンチ22よりも幅方向にはみ出しており、そのはみ出している部分と第2ボディ層25bとが第2ドリフト層24bを介して上下方向に対向している。すなわち、第2フローティング領域42と第2ボディ層25bとは分離している。   A p-type second floating region 42 is formed at a position below the second trench 22 in the second drift layer 24b. The second floating region 42 has an annular shape that surrounds the cell area A1 when viewed in the vertical direction. The second floating region 42 of the present embodiment has an oval cross section, for example, and is surrounded by the second drift layer 24b. The second floating region 42 covers the bottom 22 a of the second trench 22 and a part of the side wall of the second trench 22 on the bottom 22 a side. For this reason, the boundary portion between the second floating region 42 and the second trench 22 is U-shaped when viewed from the extending direction of the second trench 22. Further, when viewed from above and below, a part of the second floating region 42 protrudes in the width direction from the second trench 22, and the protruding part and the second body layer 25b define the second drift layer 24b. Via the top and bottom. That is, the second floating region 42 and the second body layer 25b are separated.

ちなみに、第1トレンチ21及び第2トレンチ22の深さが同一である関係上、第1フローティング領域36と第2フローティング領域42とは、ドリフト層24において、同一の深さ位置に設けられている。このため、図3に示すように、第1フローティング領域36の上端36aと、第2フローティング領域42の上端42aとは同一の深さ位置に配置されている。   Incidentally, since the first trench 21 and the second trench 22 have the same depth, the first floating region 36 and the second floating region 42 are provided at the same depth position in the drift layer 24. . Therefore, as shown in FIG. 3, the upper end 36a of the first floating region 36 and the upper end 42a of the second floating region 42 are arranged at the same depth position.

ここで、上下方向におけるゲート電極31の底面31aと第1フローティング領域36の上端36aとの距離を第1距離Z1とする。また、最内周第2トレンチ22iに対応する第2フローティング領域42、詳細には最内周第2トレンチ22iの下方位置に設けられた第2フローティング領域42を、最内周第2フローティング領域42iとする。そして、上下方向における最内周第2フローティング領域42iの上端42aと第2ボディ層25bとの距離を第2距離Z2とする。   Here, the distance between the bottom surface 31a of the gate electrode 31 and the upper end 36a of the first floating region 36 in the vertical direction is defined as a first distance Z1. Further, the second floating region 42 corresponding to the innermost peripheral second trench 22i, more specifically, the second floating region 42 provided at a position below the innermost peripheral second trench 22i, the innermost peripheral second floating region 42i. And A distance between the upper end 42a of the innermost peripheral second floating region 42i and the second body layer 25b in the vertical direction is defined as a second distance Z2.

かかる構成において、第2ボディ層25bの深さD2は、第1距離Z1と第2距離Z2とが同一になるように、第1ボディ層25aの深さD1よりも深く設定されている。詳細には、第2ボディ層25bの深さD2は、第1ボディ層25aと第1ドリフト層24aとの界面26aに対するゲート電極31の底面31aの突出寸法Zt分だけ、第1ボディ層25aの深さD1よりも深く設定されている。本実施形態では、第2ボディ層25bの深さD2は一定となっている。   In such a configuration, the depth D2 of the second body layer 25b is set deeper than the depth D1 of the first body layer 25a so that the first distance Z1 and the second distance Z2 are the same. Specifically, the depth D2 of the second body layer 25b is set to be equal to the protrusion dimension Zt of the bottom surface 31a of the gate electrode 31 with respect to the interface 26a between the first body layer 25a and the first drift layer 24a. It is set deeper than the depth D1. In the present embodiment, the depth D2 of the second body layer 25b is constant.

なお、第1距離Z1と第2距離Z2とが同一になっているとは、完全に同一となる構成に限られず、ある程度(例えば±5%以下)の誤差を許容する。換言すれば、第2ボディ層25bの深さD2は、第2距離Z2が第1距離Z1に近づく(好ましくは一致する)ように、第1ボディ層25aの深さD1よりも深く設定されているとも言える。   Note that the fact that the first distance Z1 and the second distance Z2 are the same is not limited to a completely identical configuration, and a certain amount of error (for example, ± 5% or less) is allowed. In other words, the depth D2 of the second body layer 25b is set deeper than the depth D1 of the first body layer 25a so that the second distance Z2 approaches (preferably matches) the first distance Z1. It can be said that there is.

ちなみに、第1フローティング領域36の上端36aとは、第1ボディ層25aに最も近づいている箇所であり、例えば第1フローティング領域36と第1トレンチ21(換言すれば埋込絶縁膜32)との境界部分のうち終端エリアA2側の上端箇所である。また、第1フローティング領域36の上端36aとは、第1フローティング領域36のうち上下方向から見て第1トレンチ21から終端エリアA2に向けてはみ出している部分の上端箇所とも言える。   Incidentally, the upper end 36a of the first floating region 36 is a portion that is closest to the first body layer 25a. For example, the first floating region 36 and the first trench 21 (in other words, the buried insulating film 32) This is the upper end of the boundary portion on the end area A2 side. The upper end 36a of the first floating region 36 can also be said to be the upper end portion of the portion of the first floating region 36 that protrudes from the first trench 21 toward the termination area A2 when viewed from the up-down direction.

同様に、最内周第2フローティング領域42iの上端42aとは、第2ボディ層25bに最も近づいている箇所であり、例えば最内周第2フローティング領域42iと第2トレンチ22(換言すれば終端側絶縁膜41)との境界部分のうちセルエリアA1側の上端箇所である。また、最内周第2フローティング領域42iの上端42aとは、最内周第2フローティング領域42iのうち上下方向から見て最内周第2トレンチ22iからセルエリアA1に向けてはみ出している部分の上端箇所とも言える。   Similarly, the upper end 42a of the innermost peripheral second floating region 42i is a portion closest to the second body layer 25b. For example, the innermost peripheral second floating region 42i and the second trench 22 (in other words, the terminal end) This is the upper end portion on the cell area A1 side in the boundary portion with the side insulating film 41). Further, the upper end 42a of the innermost peripheral second floating region 42i is a portion of the innermost peripheral second floating region 42i that protrudes from the innermost peripheral second trench 22i toward the cell area A1 when viewed in the vertical direction. It can also be said to be the upper end.

なお、ボディ層25a,25bの深さD1,D2は、ボディ層25a,25bの厚さとも言える。また、上下方向とは、半導体基板12の厚さ方向とも言えるし、各層23〜25の積層方向とも言える。   The depths D1 and D2 of the body layers 25a and 25b can be said to be the thicknesses of the body layers 25a and 25b. Further, the vertical direction can be said to be the thickness direction of the semiconductor substrate 12 or the stacking direction of the layers 23 to 25.

ここで、第1ボディ層25aの深さD1と第2ボディ層25bの深さD2とが異なっているため、図3に示すように、第1ドリフト層24aと第1ボディ層25aとの界面26a、及び、第2ドリフト層24bと第2ボディ層25bとの界面26bの間には段差面50が形成されている。段差面50は、セルエリアA1から終端エリアA2に向けて凸となった湾曲面である。当該段差面50は、深さが均一のボディ層25に対して後から選択的にn型不純物イオンを注入することにより両深さD1,D2を異ならせる深さ調整工程によって形成される。当該深さ調整工程については後述する。   Here, since the depth D1 of the first body layer 25a and the depth D2 of the second body layer 25b are different, as shown in FIG. 3, the interface between the first drift layer 24a and the first body layer 25a. A step surface 50 is formed between 26a and the interface 26b between the second drift layer 24b and the second body layer 25b. The step surface 50 is a curved surface that is convex from the cell area A1 toward the terminal area A2. The step surface 50 is formed by a depth adjustment process in which both depths D1 and D2 are made different by selectively implanting n-type impurity ions into the body layer 25 having a uniform depth later. The depth adjustment step will be described later.

図2及び図3に示すように、半導体装置10は、表面電極51を備えている。表面電極51は、ソース領域34及びボディコンタクト領域35に接合されている状態で、半導体基板12の表面全体を覆っている。なお、図示は省略するが、半導体装置10は、ドレイン層23の下側に設けられ且つ当該ドレイン層23に接合された裏面電極を備えている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the semiconductor device 10 includes a surface electrode 51. The surface electrode 51 covers the entire surface of the semiconductor substrate 12 while being bonded to the source region 34 and the body contact region 35. Although not shown, the semiconductor device 10 includes a back electrode provided below the drain layer 23 and joined to the drain layer 23.

ちなみに、本実施形態の半導体装置10は、例えば車両に搭載されており、車両に搭載されたモータを駆動させるのに用いられる。詳細には、例えば半導体装置10は、車両に搭載されたDC電源に電気的に接続されているとともにモータのコイルに電気的に接続されており、DC電源から供給される直流電力を、モータが駆動可能な交流電力に変換するインバータとして用いられる。   Incidentally, the semiconductor device 10 of this embodiment is mounted on a vehicle, for example, and is used to drive a motor mounted on the vehicle. In detail, for example, the semiconductor device 10 is electrically connected to a DC power source mounted on the vehicle and is also electrically connected to a coil of the motor, and direct current power supplied from the DC power source is converted by the motor. It is used as an inverter that converts AC power that can be driven.

次に本実施形態の作用について説明する。
ドレイン層23とソース領域34との間に電圧が印加された場合、セルエリアA1内においてはゲート電極31の底面31a付近と第1フローティング領域36とに対して電界が集中する一方、終端エリアA2内においては第2ドリフト層24bと第2ボディ層25bとの界面26bと第2フローティング領域42とに対して電界が集中する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When a voltage is applied between the drain layer 23 and the source region 34, the electric field concentrates on the vicinity of the bottom surface 31a of the gate electrode 31 and the first floating region 36 in the cell area A1, while the termination area A2 Inside, the electric field concentrates on the interface 26 b between the second drift layer 24 b and the second body layer 25 b and the second floating region 42.

ここで、本実施形態では、第1ボディ層25aの深さD1と第2ボディ層25bの深さD2とが異なることにより、セルエリアA1内において電界が集中する2箇所間の距離である第1距離Z1と、終端エリアA2内において電界が集中する2箇所間の距離である第2距離Z2とが同一となっている。このため、半導体装置10の耐圧が高くなっている。   Here, in this embodiment, since the depth D1 of the first body layer 25a and the depth D2 of the second body layer 25b are different, the distance between the two locations where the electric field concentrates in the cell area A1. The one distance Z1 is the same as the second distance Z2, which is the distance between two locations where the electric field concentrates in the termination area A2. For this reason, the breakdown voltage of the semiconductor device 10 is high.

なお、第1距離Z1と第2距離Z2とが同一となることによって耐圧が向上する要因としては、セルエリアA1と終端エリアA2とで電界強度分布が整合していること等が考えられる。   As a factor that the breakdown voltage is improved when the first distance Z1 and the second distance Z2 are the same, the electric field strength distribution is matched between the cell area A1 and the termination area A2.

次に、図4及び図5を用いて半導体装置10の製造方法について説明する。
まず、図4(a)に示すように、ドレイン層23を構成するn型のバルク基板にn型の層をエピタキシャル成長させ、そのエピタキシャル層に対してイオン注入を行うことにより、ドリフト層24及びボディ層25を形成する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 10 will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 4A, an n-type layer is epitaxially grown on an n + -type bulk substrate constituting the drain layer 23, and ion implantation is performed on the epitaxial layer. The body layer 25 is formed.

その後、図4(b)に示すように、シリコン酸化膜のトレンチマスク61を形成し、トレンチマスク61が形成された状態で、ボディ層25を貫通し且つドリフト層24まで到達するようにエッチングを行うことにより、複数の第1トレンチ21及び複数の第2トレンチ22を形成するトレンチ形成工程を行う。   Thereafter, as shown in FIG. 4B, a trench mask 61 of silicon oxide film is formed, and etching is performed so as to penetrate the body layer 25 and reach the drift layer 24 with the trench mask 61 formed. By performing, the trench formation process which forms the some 1st trench 21 and the some 2nd trench 22 is performed.

そして、図4(c)に示すように、トレンチマスク61が形成されている状態で両トレンチ21,22の底部21a,22aにp型の不純物イオンを注入して拡散させることにより、第1フローティング領域36及び第2フローティング領域42を形成するフローティング領域形成工程を行う。   Then, as shown in FIG. 4C, p-type impurity ions are implanted and diffused into the bottom portions 21a and 22a of both trenches 21 and 22 in a state where the trench mask 61 is formed, thereby causing the first floating. A floating region forming step for forming the region 36 and the second floating region 42 is performed.

続いて、図4(d)に示すように、第1トレンチ21及び第2トレンチ22を埋めつつセルエリア表面12a及び終端エリア表面12bの双方を覆う絶縁膜62を形成する。その後、図4(d)の2点鎖線に示すように、終端エリア表面12bに形成されている絶縁膜62を残しつつセルエリア表面12aに形成されている絶縁膜62を除去するパターンエッチングを行うことによりセルエリア表面12aを露出させる。この場合、セルエリア表面12aの絶縁膜62を除去するのに併せて、第1トレンチ21内の絶縁膜62の一部を除去することにより、第1トレンチ21内にスペースを形成する。なお、終端エリア表面12b及び第2トレンチ22内に形成されている絶縁膜62が終端側絶縁膜41に相当し、第1トレンチ21内に残存している絶縁膜62が堆積絶縁膜32aに相当する。   Subsequently, as shown in FIG. 4D, an insulating film 62 that covers both the cell area surface 12a and the termination area surface 12b while filling the first trench 21 and the second trench 22 is formed. Thereafter, as shown by a two-dot chain line in FIG. 4D, pattern etching is performed to remove the insulating film 62 formed on the cell area surface 12a while leaving the insulating film 62 formed on the termination area surface 12b. Thus, the cell area surface 12a is exposed. In this case, a space is formed in the first trench 21 by removing a part of the insulating film 62 in the first trench 21 in conjunction with removing the insulating film 62 on the cell area surface 12a. The insulating film 62 formed in the termination area surface 12b and the second trench 22 corresponds to the termination-side insulating film 41, and the insulating film 62 remaining in the first trench 21 corresponds to the deposited insulating film 32a. To do.

その後、図5(a)に示すように、n型の不純物イオンを、セルエリア表面12aからドリフト層24とボディ層25との界面26付近に向けて注入して拡散させる深さ調整工程を実行する。この場合、セルエリアA1のドリフト層24とボディ層25との界面26付近に選択的に不純物イオンが注入されるよう、不純物イオンの加速エネルギ等を調整する。これにより、図5(b)に示すように、セルエリアA1内に配置されているボディ層25である第1ボディ層25aの深さD1が、終端エリアA2内に配置されているボディ層25である第2ボディ層25bの深さD2よりも浅くなり、段差面50が形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 5A, a depth adjusting step is performed in which n-type impurity ions are implanted and diffused from the cell area surface 12a toward the vicinity of the interface 26 between the drift layer 24 and the body layer 25. To do. In this case, the acceleration energy and the like of the impurity ions are adjusted so that the impurity ions are selectively implanted near the interface 26 between the drift layer 24 and the body layer 25 in the cell area A1. Accordingly, as shown in FIG. 5B, the depth D1 of the first body layer 25a, which is the body layer 25 disposed in the cell area A1, is the body layer 25 disposed in the termination area A2. The depth D2 of the second body layer 25b is shallower and the step surface 50 is formed.

ちなみに、深さ調整工程においては、第1距離Z1と第2距離Z2とが同一となるように、後で形成されるゲート電極31の突出寸法Ztに対応させて、第1ボディ層25aの深さD1を第2ボディ層25bの深さD2よりも浅くする。   Incidentally, in the depth adjustment step, the depth of the first body layer 25a is set so as to correspond to the protruding dimension Zt of the gate electrode 31 to be formed later so that the first distance Z1 and the second distance Z2 are the same. The depth D1 is made shallower than the depth D2 of the second body layer 25b.

なお、終端エリア表面12bに終端側絶縁膜41が存在し、第1トレンチ21内に堆積絶縁膜32aが存在しているため、終端エリアA2及び第1フローティング領域36にはn型の不純物イオンは注入されない。   Since the termination-side insulating film 41 exists on the termination area surface 12b and the deposited insulating film 32a exists in the first trench 21, n-type impurity ions are not present in the termination area A2 and the first floating region 36. Not injected.

続いて、図5(b)に示すように、第1トレンチ21内における堆積絶縁膜32aの上方スペースにゲート電極31及びゲート絶縁膜32bを形成する。この工程の具体的な手法については、任意であるが、例えば熱処理等で第1トレンチ21の側壁にゲート絶縁膜32bを形成し、その後CVD法等を用いてゲート電極31(例えばポリシリコン等)を成長させる手法等が考えられる。   Subsequently, as illustrated in FIG. 5B, the gate electrode 31 and the gate insulating film 32 b are formed in the space above the deposited insulating film 32 a in the first trench 21. Although a specific method of this step is arbitrary, for example, a gate insulating film 32b is formed on the side wall of the first trench 21 by heat treatment or the like, and then the gate electrode 31 (for example, polysilicon or the like) is formed using a CVD method or the like. A method for growing the plant can be considered.

ゲート電極31の形成工程においては、ゲート電極31の底面31aが第1ドリフト層24aと第1ボディ層25aとの界面26aよりも突出寸法Ztだけ下方に突出するようにゲート電極31を形成する。   In the step of forming the gate electrode 31, the gate electrode 31 is formed so that the bottom surface 31 a of the gate electrode 31 protrudes downward from the interface 26 a between the first drift layer 24 a and the first body layer 25 a by the protruding dimension Zt.

その後、図5(c)に示すように、ソース領域34、ボディコンタクト領域35及び層間絶縁膜33を形成する。これにより、セル11が形成される。その後、表面電極51及び裏面電極を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 5C, a source region 34, a body contact region 35, and an interlayer insulating film 33 are formed. Thereby, the cell 11 is formed. Thereafter, the front electrode 51 and the back electrode are formed.

以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
(1)半導体装置10は、複数のセル11が配列されているセルエリアA1と、セルエリアA1を囲む終端エリアA2とが区画されている半導体基板12を備えている。セルエリアA1は、n型の第1ドリフト層24aと、第1ドリフト層24aの上に形成されたp型の第1ボディ層25aと、第1ボディ層25aを貫通し且つ第1ドリフト層24aまで到達している第1トレンチ21とを有している。セルエリアA1は、第1トレンチ21内に収容されたものであって埋込絶縁膜32を介して第1ボディ層25aと対向しているゲート電極31と、第1トレンチ21の下方位置にて第1トレンチ21の底部21aを覆うように設けられたp型の第1フローティング領域36とを有している。
According to the embodiment described above in detail, the following effects are obtained.
(1) The semiconductor device 10 includes a semiconductor substrate 12 in which a cell area A1 in which a plurality of cells 11 are arranged and a termination area A2 surrounding the cell area A1 are partitioned. The cell area A1 includes an n-type first drift layer 24a, a p-type first body layer 25a formed on the first drift layer 24a, the first body layer 25a, and the first drift layer 24a. And the first trench 21 reaching up to. The cell area A1 is accommodated in the first trench 21 and is located below the first trench 21 with the gate electrode 31 facing the first body layer 25a via the buried insulating film 32. And a p-type first floating region 36 provided so as to cover the bottom 21 a of the first trench 21.

終端エリアA2は、n型の第2ドリフト層24bと、第2ドリフト層24bの上に形成されたp型の第2ボディ層25bとを有している。また、終端エリアA2は、セルエリアA1を囲む環状に形成され、第2ボディ層25bを貫通し且つ第2ドリフト層24bまで到達している第2トレンチ22と、第2トレンチ22の下方位置にて第2トレンチ22の底部22aを覆うように設けられたp型の第2フローティング領域42とを有している。また、第2トレンチ22及び第2フローティング領域42はセルエリアA1を囲むように複数設けられている。   The termination area A2 includes an n-type second drift layer 24b and a p-type second body layer 25b formed on the second drift layer 24b. In addition, the termination area A2 is formed in an annular shape surrounding the cell area A1, and passes through the second body layer 25b and reaches the second drift layer 24b, and at a position below the second trench 22. And a p-type second floating region 42 provided so as to cover the bottom portion 22a of the second trench 22. A plurality of second trenches 22 and second floating regions 42 are provided so as to surround the cell area A1.

かかる構成において、ゲート電極31の底面31aは、第1ボディ層25aと第1ドリフト層24aとの界面26aよりも下方に突出している。これにより、ゲート電極31の一部は、埋込絶縁膜32を介して第1ドリフト層24aと対向しているため、セル11(本実施形態ではMOSFET)が正常に動作するとともに、オン抵抗の低減を図ることができる。   In this configuration, the bottom surface 31a of the gate electrode 31 protrudes below the interface 26a between the first body layer 25a and the first drift layer 24a. As a result, part of the gate electrode 31 faces the first drift layer 24a via the buried insulating film 32, so that the cell 11 (MOSFET in this embodiment) operates normally and has an on-resistance. Reduction can be achieved.

そして、最内周第2トレンチ22iの周囲の第2ボディ層25bの深さD2は、第1距離Z1と第2距離Z2とが同一となるように、第1ボディ層25aの深さD1よりも深く設定されている。詳細には、第2ボディ層25bの深さD2は、第1ボディ層25aと第1ドリフト層24aとの界面26aからのゲート電極31の底面31aの突出寸法Ztだけ、第1ボディ層25aの深さD1よりも深く設定されている。これにより、第1距離Z1と第2距離Z2とが異なることに起因する耐圧の低下を抑制できる。よって、オン抵抗の低減と耐圧の向上とを図ることができる。   The depth D2 of the second body layer 25b around the innermost second trench 22i is greater than the depth D1 of the first body layer 25a so that the first distance Z1 and the second distance Z2 are the same. Is also deeply set. Specifically, the depth D2 of the second body layer 25b is the same as that of the first body layer 25a by the protruding dimension Zt of the bottom surface 31a of the gate electrode 31 from the interface 26a between the first body layer 25a and the first drift layer 24a. It is set deeper than the depth D1. Thereby, the fall of the pressure | voltage resistance resulting from the 1st distance Z1 and the 2nd distance Z2 differing can be suppressed. Therefore, reduction in on-resistance and improvement in breakdown voltage can be achieved.

(2)第1フローティング領域36及び第2フローティング領域42は、ドリフト層24に囲まれている。かかる構成によれば、両フローティング領域36,42がドレイン層23まで到達している構成と比較して、両フローティング領域36,42の深さが浅いため、所望の形状の両フローティング領域36,42を比較的容易に形成できる。   (2) The first floating region 36 and the second floating region 42 are surrounded by the drift layer 24. According to this configuration, since both floating regions 36 and 42 are shallower than the configuration in which both floating regions 36 and 42 reach the drain layer 23, both floating regions 36 and 42 having a desired shape are formed. Can be formed relatively easily.

詳述すると、深い両フローティング領域36,42を形成しようとすると、形成に要する時間が長くなり易いという不都合が生じ得る。これに対して、本実施形態では、両フローティング領域36,42の深さが比較的浅くて済むため、上記不都合を抑制することができ、所望の形状の両フローティング領域36,42を比較的容易に得ることができる。   More specifically, when the deep floating regions 36 and 42 are formed, the time required for the formation tends to be long. On the other hand, in the present embodiment, since both the floating regions 36 and 42 need only be relatively shallow, the above disadvantages can be suppressed, and the floating regions 36 and 42 having a desired shape can be made relatively easy. Can get to.

(3)第1トレンチ21の深さと第2トレンチ22の深さとは同一に設定されている。これにより、第1フローティング領域36と第2フローティング領域42とが同一の深さ位置に配置され易い。この場合、第1ボディ層25aの深さD1と第2ボディ層25bの深さD2とを異ならせることにより、第1距離Z1と第2距離Z2とを同一にすることができる。これにより、両トレンチ21,22の深さ(換言すれば両フローティング領域36,42の深さ位置)を異ならせることなく、(1)の効果を得ることができる。   (3) The depth of the first trench 21 and the depth of the second trench 22 are set to be the same. Thereby, the 1st floating area | region 36 and the 2nd floating area | region 42 are easy to be arrange | positioned in the same depth position. In this case, the first distance Z1 and the second distance Z2 can be made the same by making the depth D1 of the first body layer 25a different from the depth D2 of the second body layer 25b. Thereby, the effect of (1) can be obtained without making the depths of both trenches 21 and 22 (in other words, the depth positions of both floating regions 36 and 42) different.

(4)半導体基板12は、n型のドリフト層24、及び、ドリフト層24の上に形成されたp型のボディ層25を有している。当該半導体基板12を備えた半導体装置10の製造方法は、ボディ層25を貫通し且つドリフト層24まで到達するようにエッチングを行うことにより、セルエリアA1内に配置される第1トレンチ21、及び、終端エリアA2内に配置される複数の第2トレンチ22を形成するトレンチ形成工程を備えている。また、半導体装置10の製造方法は、両トレンチ21,22の底部21a,22aからp型の不純物イオンを注入することにより両フローティング領域36,42を形成するフローティング領域形成工程を備えている。   (4) The semiconductor substrate 12 includes an n-type drift layer 24 and a p-type body layer 25 formed on the drift layer 24. The manufacturing method of the semiconductor device 10 including the semiconductor substrate 12 includes a first trench 21 disposed in the cell area A1 by performing etching so as to penetrate the body layer 25 and reach the drift layer 24, and And a trench forming step of forming a plurality of second trenches 22 arranged in the termination area A2. In addition, the method for manufacturing the semiconductor device 10 includes a floating region forming step in which both floating regions 36 and 42 are formed by implanting p-type impurity ions from the bottoms 21a and 22a of both trenches 21 and 22.

かかる構成において、半導体装置10の製造方法は、セルエリア表面12aからドリフト層24とボディ層25との界面26付近にn型の不純物イオンを注入することにより、セルエリアA1内の第1ボディ層25aの深さD1を、終端エリアA2内の第2ボディ層25bの深さD2よりも浅くする深さ調整工程を備えている。半導体装置10の製造方法は、ゲート電極31の底面31aが第1ボディ層25aの下面よりも突出するようにゲート電極31を形成する工程を備えており、深さ調整工程では、第1距離Z1と第2距離Z2とが同一となるように、ゲート電極31の突出に対応させて第1ボディ層25aの深さD1を第2ボディ層25bの深さD2よりも浅くしている。これにより、両ボディ層25a,25bの深さD1,D2を異ならせることができ、それを通じて第1距離Z1と第2距離Z2とを同一にすることができる。   In such a configuration, the manufacturing method of the semiconductor device 10 includes the first body layer in the cell area A1 by implanting n-type impurity ions from the cell area surface 12a to the vicinity of the interface 26 between the drift layer 24 and the body layer 25. There is a depth adjusting step for making the depth D1 of 25a shallower than the depth D2 of the second body layer 25b in the termination area A2. The manufacturing method of the semiconductor device 10 includes a step of forming the gate electrode 31 so that the bottom surface 31a of the gate electrode 31 protrudes from the lower surface of the first body layer 25a. In the depth adjustment step, the first distance Z1 is provided. And the second distance Z2 are made equal to each other so that the depth D1 of the first body layer 25a is shallower than the depth D2 of the second body layer 25b so as to correspond to the protrusion of the gate electrode 31. Thereby, the depths D1 and D2 of both the body layers 25a and 25b can be made different, and the first distance Z1 and the second distance Z2 can be made the same through this.

また、第1ボディ層25aを形成する工程と第2ボディ層25bを形成する工程とを別々に行う構成では、所定の膜厚を確保するための深いイオン注入及び拡散処理を2回行う必要があるため、工程の煩雑化が懸念される。これに対して、本実施形態では、上記深いイオン注入及び拡散処理は1回で済むため、工程の簡素化を図ることができる。   Further, in the configuration in which the step of forming the first body layer 25a and the step of forming the second body layer 25b are performed separately, it is necessary to perform deep ion implantation and diffusion treatment twice to ensure a predetermined film thickness. Therefore, there is a concern that the process becomes complicated. On the other hand, in the present embodiment, the deep ion implantation and diffusion process are performed only once, so that the process can be simplified.

(5)半導体装置10の製造方法は、フローティング領域形成工程の後、両トレンチ21,22を埋めつつセルエリア表面12a及び終端エリア表面12bの双方を覆う絶縁膜62を形成する工程を備えている。半導体装置10の製造方法は、終端エリア表面12bに形成されている絶縁膜62を残しつつセルエリア表面12aに形成されている絶縁膜62をエッチングすることにより、セルエリア表面12aを露出させるとともに第1トレンチ21内の絶縁膜62の一部を除去して第1トレンチ21内にゲート電極31のスペースを形成する工程を備えている。そして、深さ調整工程は、当該工程の後に実行される。これにより、終端エリアA2及び第1フローティング領域36にn型の不純物イオンが注入されることを抑制でき、セルエリアA1内の界面26に選択的にn型の不純物イオンを注入することができる。よって、専用のマスクを用意する必要がないため、工程の更なる簡素化を図ることができる。   (5) The manufacturing method of the semiconductor device 10 includes a step of forming the insulating film 62 covering both the cell area surface 12a and the termination area surface 12b while filling both the trenches 21 and 22 after the floating region forming step. . The method for manufacturing the semiconductor device 10 exposes the cell area surface 12a by etching the insulating film 62 formed on the cell area surface 12a while leaving the insulating film 62 formed on the termination area surface 12b. A step of removing a part of the insulating film 62 in the first trench 21 to form a space for the gate electrode 31 in the first trench 21 is provided. And a depth adjustment process is performed after the said process. As a result, the n-type impurity ions can be prevented from being implanted into the termination area A2 and the first floating region 36, and the n-type impurity ions can be selectively implanted into the interface 26 in the cell area A1. Therefore, since it is not necessary to prepare a dedicated mask, the process can be further simplified.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図6に示すように、第1フローティング領域71は、第1トレンチ21の底部21aから下方に延びてドレイン層23に到達していてもよい。この場合、耐圧の更なる向上を図ることができる。また、第2フローティング領域72は、第2トレンチ22の底部22aから下方に延びてドレイン層23に到達していてもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
As shown in FIG. 6, the first floating region 71 may extend downward from the bottom 21 a of the first trench 21 and reach the drain layer 23. In this case, the breakdown voltage can be further improved. The second floating region 72 may extend downward from the bottom 22 a of the second trench 22 and reach the drain layer 23.

○ 第2トレンチ22の数は任意であり、例えば2つでもよいし、4つ以上でもよい。また、第2トレンチ22の数は1つでもよい。なお、第2トレンチ22の数が1つである場合、当該1つの第2トレンチ22が最内周第2トレンチ22iとなる。   The number of the second trenches 22 is arbitrary, and may be two, for example, four or more. The number of second trenches 22 may be one. When the number of the second trenches 22 is one, the one second trench 22 is the innermost peripheral second trench 22i.

○ 第2ボディ層25bの深さD2は一定となっていたが、これに限られず、場所に応じて異なっていてもよい。例えば、第2ボディ層25bにおける最内周第2トレンチ22iの周囲の部分(詳細には上下方向から見て最内周第2フローティング領域42iと対向する部分)と、その他の部分とで深さが異なっていてもよい。詳細には、上記周囲の部分のみが、第1ボディ層25aの深さD1よりも深くなっており、それ以外の部分は第1ボディ層25aの深さD1と同一となっていてもよい。   O Although the depth D2 of the 2nd body layer 25b was fixed, it is not restricted to this, You may differ according to a place. For example, the depth of the portion around the innermost second trench 22 i in the second body layer 25 b (specifically, the portion facing the innermost second floating region 42 i when viewed in the vertical direction) and other portions. May be different. Specifically, only the peripheral portion may be deeper than the depth D1 of the first body layer 25a, and other portions may be the same as the depth D1 of the first body layer 25a.

○ 半導体装置10の製造方法は、実施形態のものに限られず、その構造を実現することができれば任意である。例えば、図7(a)に示すように、まず専用のマスクを用いてセルエリアA1をマスキングしつつ、終端エリアA2のみにp型の不純物イオンを注入して拡散させることにより、第2ボディ層25bを形成する。この段階では、セルエリアA1内には第1ボディ層25aは形成されていない。その後、図7(b)に示すように、マスクを用いて終端エリアA2をマスキングしつつ、セルエリアA1のみにp型の不純物イオンを注入して拡散させることにより、第1ボディ層25aを形成する。この場合、第1ボディ層25aの深さD1が、第2ボディ層25bの深さD2よりも浅くなるように不純物イオンに付与する加速エネルギ等の条件を調整するとよい。その後、両トレンチ21,22等を形成するとよい。なお、上記のように両ボディ層25a,25bを形成した場合、段差面80は、下方から上方に向かうに従って徐々にセルエリアA1側に張り出し、且つ、終端エリアA2からセルエリアA1に向けて凸となった円弧状となる。   The manufacturing method of the semiconductor device 10 is not limited to that of the embodiment, and may be arbitrary as long as the structure can be realized. For example, as shown in FIG. 7A, the second body layer is formed by first implanting and diffusing p-type impurity ions only in the termination area A2 while masking the cell area A1 using a dedicated mask. 25b is formed. At this stage, the first body layer 25a is not formed in the cell area A1. Thereafter, as shown in FIG. 7B, the first body layer 25a is formed by implanting and diffusing p-type impurity ions only in the cell area A1, while masking the termination area A2 using a mask. To do. In this case, conditions such as acceleration energy applied to impurity ions may be adjusted so that the depth D1 of the first body layer 25a is shallower than the depth D2 of the second body layer 25b. Thereafter, both trenches 21 and 22 are preferably formed. When both the body layers 25a and 25b are formed as described above, the stepped surface 80 gradually protrudes toward the cell area A1 from the bottom to the top and protrudes from the terminal area A2 toward the cell area A1. It becomes an arc shape.

○ 最外周の第1トレンチ21よりも内側のセル11は、SiのMOSFETであったが、これに限られず、例えばSiC(炭化ケイ素)のMOSFET等であってもよい。
○ 最外周の第1トレンチ21よりも内側のセル11は、MOSFETに限られず、例えばIGBTであってもよい。この場合、半導体装置10は、ソース領域34に代えてエミッタ領域を備え、ドレイン層23に代えてpコレクタ層を備えているとよい。
The cell 11 inside the outermost first trench 21 is a Si MOSFET, but is not limited thereto, and may be a SiC (silicon carbide) MOSFET, for example.
(Circle) the cell 11 inside the outermost 1st trench 21 is not restricted to MOSFET, For example, IGBT may be sufficient. In this case, the semiconductor device 10 may include an emitter region instead of the source region 34 and a p + collector layer instead of the drain layer 23.

○ 半導体装置10の適用対象は、インバータに限られず任意である。また、半導体装置10の搭載対象も車両に限られず任意である。
○ n型とp型とを反対にしてもよい。すなわち、各実施形態では、n型が「第1導電型」に対応し、p型が「第2導電型」に対応していたが、p型が「第1導電型」に対応し、n型が「第2導電型」に対応してもよい。
The application target of the semiconductor device 10 is not limited to the inverter and is arbitrary. Further, the mounting target of the semiconductor device 10 is not limited to the vehicle and is arbitrary.
○ The n-type and p-type may be reversed. That is, in each embodiment, the n-type corresponds to the “first conductivity type” and the p-type corresponds to the “second conductivity type”, but the p-type corresponds to the “first conductivity type” and the n-type The mold may correspond to the “second conductivity type”.

次に、上記実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。
(イ)半導体装置について、第1フローティング領域の上端とは、第1フローティング領域と第1トレンチ内に埋め込まれた絶縁膜との境界部分のうち終端エリア寄りの上端箇所であり、最内周第2フローティング領域の上端とは、最内周第2フローティング領域と第2トレンチ内に埋め込まれた絶縁膜との境界部分のうちセルエリア側の上端箇所であるとよい。
Next, a preferable example that can be grasped from the embodiment and another example will be described below.
(A) In the semiconductor device, the upper end of the first floating region is the upper end portion near the termination area in the boundary portion between the first floating region and the insulating film embedded in the first trench. The upper end of the two floating regions is preferably the upper end portion on the cell area side in the boundary portion between the innermost peripheral second floating region and the insulating film embedded in the second trench.

(ロ)半導体装置について、第1トレンチの深さと第2トレンチの深さとは同一に設定されているとよい。
(ハ)半導体装置の製造方法について、フローティング領域形成工程の後、第1トレンチ及び第2トレンチを埋めつつ半導体基板におけるセルエリアの表面及び終端エリアの表面の双方を覆う絶縁膜を形成し、その後終端エリアの絶縁膜を残しつつセルエリアの絶縁膜をエッチングすることにより、セルエリアの表面を露出させるとともに第1トレンチ内の絶縁膜の一部を除去して当該第1トレンチ内にゲート電極のスペースを形成する工程を備え、当該工程の後に深さ調整工程を実行するとよい。
(B) For the semiconductor device, the depth of the first trench and the depth of the second trench may be set to be the same.
(C) Regarding the semiconductor device manufacturing method, after the floating region forming step, an insulating film is formed to cover both the surface of the cell area and the surface of the termination area in the semiconductor substrate while filling the first trench and the second trench. By etching the insulating film in the cell area while leaving the insulating film in the termination area, the surface of the cell area is exposed and a part of the insulating film in the first trench is removed, and the gate electrode is formed in the first trench. A step of forming a space may be provided, and a depth adjustment step may be performed after the step.

10…半導体装置、11…セル、12…半導体基板、21…第1トレンチ、21a…第1トレンチの底部、22…第2トレンチ、22a…第2トレンチの底部、22i…最内周第2トレンチ、23…ドレイン層(拡散層)、24a…第1ドリフト層、24b…第2ドリフト層、25a…第1ボディ層、25b…第2ボディ層、31…ゲート電極、31a…ゲート電極の底面、36,71…第1フローティング領域、36a…第1フローティング領域の上端、42,72…第2フローティング領域、42a…第2フローティング領域(最内周第2フローティング領域)の上端、42i…最内周第2フローティング領域、A1…セルエリア、A2…終端エリア、Z1…第1距離、Z2…第2距離、D1…第1ボディ層の深さ、D2…第2ボディ層の深さ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor device, 11 ... Cell, 12 ... Semiconductor substrate, 21 ... 1st trench, 21a ... Bottom part of 1st trench, 22 ... 2nd trench, 22a ... Bottom part of 2nd trench, 22i ... Innermost 2nd trench 23a drain layer (diffusion layer) 24a first drift layer 24b second drift layer 25a first body layer 25b second body layer 31 gate electrode 31a bottom surface of the gate electrode 36, 71 ... first floating region, 36a ... upper end of first floating region, 42, 72 ... second floating region, 42a ... upper end of second floating region (innermost peripheral second floating region), 42i ... innermost peripheral Second floating region, A1 ... cell area, A2 ... terminal area, Z1 ... first distance, Z2 ... second distance, D1 ... depth of first body layer, D2 ... second body layer Depth.

Claims (4)

複数のセルが配列されているセルエリアと、前記セルエリアを囲む終端エリアとが区画されている半導体基板を備えた半導体装置において、
前記セルエリアは、
第1導電型の第1ドリフト層と、
前記第1ドリフト層の上に形成された第2導電型の第1ボディ層と、
前記第1ボディ層を貫通し且つ前記第1ドリフト層まで到達している第1トレンチと、
前記第1トレンチ内に収容され且つ絶縁膜を介して前記第1ボディ層と対向しているゲート電極と、
前記第1トレンチの下方位置にて前記第1トレンチの底部を覆うように設けられた第2導電型の第1フローティング領域と、
を有し、
前記終端エリアは、
第1導電型の第2ドリフト層と、
前記第2ドリフト層の上に形成された第2導電型の第2ボディ層と、
前記セルエリアを囲む環状に形成され、前記第2ボディ層を貫通し且つ前記第2ドリフト層まで到達している第2トレンチと、
前記第2トレンチの下方位置にて前記第2トレンチの底部を覆うように設けられた第2導電型の第2フローティング領域と、
を有し、
前記ゲート電極の底面は、前記第1ボディ層と前記第1ドリフト層との界面よりも下方に突出しており、
前記第2トレンチ及び前記第2フローティング領域は1又は複数設けられており、
上下方向における前記第1フローティング領域の上端と前記ゲート電極の底面との間の距離を第1距離とし、前記1又は複数の第2トレンチのうち最内周にある最内周第2トレンチに対応する前記第2フローティング領域の上端と前記第2ボディ層との上下方向の距離を第2距離とすると、
前記最内周第2トレンチの周囲の前記第2ボディ層の深さは、前記第1距離と前記第2距離とが同一となるように、前記第1ボディ層の深さよりも深く設定されていることを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device comprising a semiconductor substrate in which a cell area in which a plurality of cells are arranged and a termination area surrounding the cell area are partitioned,
The cell area is
A first drift layer of a first conductivity type;
A first body layer of a second conductivity type formed on the first drift layer;
A first trench penetrating the first body layer and reaching the first drift layer;
A gate electrode housed in the first trench and facing the first body layer via an insulating film;
A first floating region of a second conductivity type provided to cover the bottom of the first trench at a position below the first trench;
Have
The termination area is
A second drift layer of a first conductivity type;
A second body layer of a second conductivity type formed on the second drift layer;
A second trench formed in an annular shape surrounding the cell area, penetrating the second body layer and reaching the second drift layer;
A second floating region of a second conductivity type provided to cover the bottom of the second trench at a position below the second trench;
Have
The bottom surface of the gate electrode protrudes below the interface between the first body layer and the first drift layer,
One or a plurality of the second trench and the second floating region are provided,
The distance between the upper end of the first floating region and the bottom surface of the gate electrode in the vertical direction is a first distance, and corresponds to the innermost second trench in the innermost circumference among the one or more second trenches. When the vertical distance between the upper end of the second floating region and the second body layer is the second distance,
The depth of the second body layer around the innermost second trench is set deeper than the depth of the first body layer so that the first distance and the second distance are the same. A semiconductor device characterized by comprising:
前記第1フローティング領域は、前記第1ドリフト層に囲まれており、
前記1又は複数の第2フローティング領域は、前記第2ドリフト層に囲まれている請求項1に記載の半導体装置。
The first floating region is surrounded by the first drift layer;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the one or more second floating regions are surrounded by the second drift layer.
前記第1フローティング領域及び前記1又は複数の第2フローティング領域は、前記両ドリフト層の下に形成されている拡散層まで到達している請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first floating region and the one or more second floating regions reach a diffusion layer formed under the both drift layers. 第1導電型のドリフト層及び前記ドリフト層の上に形成された第2導電型のボディ層を有し、且つ、複数のセルが配列されているセルエリアと前記セルエリアを囲む終端エリアとが区画されている半導体基板を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記ボディ層を貫通し且つ前記ドリフト層まで到達するようにエッチングを行うことにより、前記セルエリア内に配置される第1トレンチ、及び、前記終端エリア内に配置される環状の第2トレンチを形成するトレンチ形成工程と、
前記第1トレンチ及び前記第2トレンチの底部から第2導電型の不純物イオンを注入することにより、前記第1トレンチの底部を覆う第2導電型の第1フローティング領域及び前記第2トレンチの底部を覆う第2導電型の第2フローティング領域を形成するフローティング領域形成工程と、
前記半導体基板における前記セルエリアの表面から前記ドリフト層と前記ボディ層との界面付近に第1導電型の不純物イオンを注入することにより、前記セルエリア内に配置されている前記ボディ層である第1ボディ層の深さを、前記終端エリア内に配置されている前記ボディ層である第2ボディ層の深さよりも浅くする深さ調整工程と、
前記第1トレンチ内にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
を備え、
前記ゲート電極形成工程では、前記ゲート電極の底面が前記第1ボディ層の下面よりも突出するように前記ゲート電極を形成し、
前記トレンチ形成工程では、前記第2トレンチを1又は複数形成し、
上下方向における前記第1フローティング領域の上端と前記ゲート電極の底面との間の距離を第1距離とし、前記1又は複数の第2トレンチのうち最内周にある最内周第2トレンチに対応する前記第2フローティング領域の上端と前記第2ボディ層との上下方向の距離を第2距離とすると、
前記深さ調整工程では、前記第1距離と前記第2距離とが同一となるように、前記第1ボディ層の深さを前記第2ボディ層の深さよりも浅くすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A cell area having a first conductivity type drift layer and a second conductivity type body layer formed on the drift layer, wherein a plurality of cells are arranged, and a termination area surrounding the cell area A method of manufacturing a semiconductor device including a partitioned semiconductor substrate,
Etching is performed so as to penetrate the body layer and reach the drift layer, thereby forming a first trench disposed in the cell area and an annular second trench disposed in the termination area. A trench forming step,
By implanting second conductivity type impurity ions from the bottoms of the first trench and the second trench, the second conductivity type first floating region covering the bottom of the first trench and the bottom of the second trench are formed. A floating region forming step for forming a second floating region of the second conductivity type to cover;
The body layer is disposed in the cell area by implanting first conductivity type impurity ions from the surface of the cell area in the semiconductor substrate to the vicinity of the interface between the drift layer and the body layer. A depth adjusting step of making the depth of one body layer shallower than the depth of the second body layer, which is the body layer disposed in the termination area;
Forming a gate electrode in the first trench; and
With
In the gate electrode forming step, the gate electrode is formed so that a bottom surface of the gate electrode protrudes from a lower surface of the first body layer,
In the trench formation step, one or a plurality of the second trenches are formed,
The distance between the upper end of the first floating region and the bottom surface of the gate electrode in the vertical direction is a first distance, and corresponds to the innermost second trench in the innermost circumference among the one or more second trenches. When the vertical distance between the upper end of the second floating region and the second body layer is the second distance,
In the depth adjusting step, the depth of the first body layer is made shallower than the depth of the second body layer so that the first distance and the second distance are the same. Device manufacturing method.
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