JP2020077734A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施の形態について説明する。なお、図面は模式的に示されたものであり、異なる図面にそれぞれ示されている画像のサイズおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されたものではなく、適宜変更され得る。また、以下の説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称および機能も同様のものとする。よって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。
<装置構成>
図1は、本発明に係る実施の形態1のトレンチゲート型IGBT100全体の上面構成を模式的に示す平面図である。図1に示すトレンチゲート型IGBT100は、四角形状の外形を有し、その大部分は、「ユニットセル」と呼称されるIGBTの最小単位構造(IGBTセル)が複数配置された活性領域ARが設けられ、活性領域ARの外側は終端領域TRで囲まれている。活性領域ARには複数のゲートトレンチ(図示せず)が互いに間隔を開けて並列に設けられている。なお、複数のゲートトレンチは、活性領域AR内に設けられたゲート配線に接続され、ゲート配線はゲートパッドに接続されるが、これらは実施の形態との関係が薄いので図示および説明は省略する。
次に、ポリシリコン付加構造31の端面に導電性膜の残渣が生じない理由について、製造工程を示す図4〜図29を用いて説明する。なお、以下においては、図4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28および30が、図2に対応する平面図であり、図5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29および31が、図3に対応する断面図である。
以上説明した実施の形態1のトレンチゲート型IGBT100においては、図8および図9を用いて説明したように、シリコン酸化膜21aの幅Wをドーパントの横方向拡散距離の2.0倍よりも小さい値、または、ドーパントの縦方向拡散距離の1.2倍よりも小さい値とした。
図32および図33は、本発明に係る実施の形態2のトレンチゲート型IGBT200の特徴部の構成を示す平面図および断面図であり、図2および図3に示したトレンチゲート型IGBT100の特徴部の構成を示す平面図および断面図に対応し、図2および図3と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
以上説明した実施の形態2のトレンチゲート型IGBT200においては、図32および図33を用いて説明したように、ポリシリコン付加構造31の端面が、一番内側のシリコン酸化膜21aの内側端面から距離Cだけ離した場所に位置するようにポリシリコン付加構造31を設けたが、図36および図37に示すように、ポリシリコン付加構造31の端面がシリコン酸化膜21aと21bとの間に位置するようにポリシリコン付加構造31を設けても良い。
以上説明した実施の形態1および2のトレンチゲート型IGBT100および200では、活性領域ARの中央部分にポリシリコン付加構造31に温度検出用ダイオードとしてのポリシリコン付加構造31を設けた例を説明したが、温度検出用ダイオードは活性領域ARの端縁部に設けても良い。
Claims (11)
- 第1導電型の半導体層と、
前記半導体層の上層部に設けられた第2導電型の拡散層と、
前記拡散層上に、第1のシリコン酸化膜を間に介して設けられ、ポリシリコンで形成されたポリシリコン付加構造と、
前記ポリシリコン付加構造の端面に接するように設けられ、前記ポリシリコン付加構造の前記端面から、なだらかな下りの傾斜を有する第2のシリコン酸化膜と、
前記拡散層上に、前記ポリシリコン付加構造の前記端面から一定距離離れて設けられ、前記第1のシリコン酸化膜で覆われる第3のシリコン酸化膜と、を有し、
前記第1のシリコン酸化膜は前記第3のシリコン酸化膜を覆う部分で隆起し、当該隆起と、前記なだらかな下りの傾斜を有する前記第2のシリコン酸化膜とで、なだらかなステップ状の表層を有するシリコン酸化膜を構成する、半導体装置。 - 前記拡散層は、
前記第3のシリコン酸化膜の直下の部分に、周囲よりも不純物濃度が低い低濃度拡散層を少なくとも有する、請求項1記載の半導体装置。 - 前記拡散層は、
前記第3のシリコン酸化膜の前記ポリシリコン付加構造側の端縁部直下と、その反対側の端縁部直下の部分に、それぞれ周囲よりも不純物濃度が低い第1および第2の低濃度拡散層を有し、前記第1および第2の低濃度拡散層の間の部分に前記半導体層を有する、請求項2記載の半導体装置。 - 前記拡散層上に、前記第3のシリコン酸化膜から前記ポリシリコン付加構造とは反対側に一定距離離れて設けられた第4のシリコン酸化膜を有し、
前記第1のシリコン酸化膜は、前記第3および第4のシリコン酸化膜を覆う部分で隆起する、請求項1記載の半導体装置。 - 前記拡散層上に、前記第3のシリコン酸化膜から前記ポリシリコン付加構造側に一定距離離れて設けられた第4のシリコン酸化膜を有し、
前記第1のシリコン酸化膜は、前記第3および第4のシリコン酸化膜を覆う部分で隆起し、
前記ポリシリコン付加構造は、
前記第1のシリコン酸化膜が前記第4のシリコン酸化膜を覆う部分に乗り上げるように形成される、請求項1記載の半導体装置。 - (a)第1導電型の半導体層上に第3のシリコン酸化膜を形成する工程と、
(b)前記第3のシリコン酸化膜をパターニングして、第1の幅を有するループ状膜とする工程と、
(c)前記工程(b)の後、前記ループ状膜上から第2導電型の不純物をイオン注入して、前記半導体層の上層部に第2導電型の拡散層を形成する工程と、
(d)前記工程(c)の後、前記半導体層上に第1のシリコン酸化膜を形成して、前記ループ状膜を覆う工程と、
(e)前記第1のシリコン酸化膜上に第1のポリシリコン膜を形成する工程と、
(f)前記ポリシリコン膜をパターニングして、ポリシリコン付加構造を形成する工程と、
(g)前記半導体層上に第2のシリコン酸化膜を形成して前記ポリシリコン付加構造を覆う工程と、
(h)前記工程(g)の後、前記第2のシリコン酸化膜を除去して、前記ポリシリコン付加構造の端面のみに、前記端面から、なだらかな下りの傾斜を有するように前記第2のシリコン酸化膜を残す工程と、
(i)前記第1および第2のシリコン酸化膜と前記ポリシリコン付加構造を覆うように絶縁膜および第2のポリシリコン膜を積層する工程と、
(j)前記第2のポリシリコン膜を部分的に除去する工程と、を備え、
前記工程(f)は、
前記ループ状膜の内側の端面から、前記ポリシリコン付加構造の前記端面までが一定距離離れるように前記ポリシリコン付加構造を形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。 - 前記工程(b)は、
前記ループ状膜の前記第1の幅を、前記拡散層のドーパントの横方向拡散距離の2.0倍よりも小さい値、または、前記ドーパントの縦方向拡散距離の1.2倍よりも小さい値とする工程を含む、請求項6記載の半導体装置の製造方法。 - 前記工程(b)は、
前記ループ状膜の前記第1の幅を、前記拡散層のドーパントの横方向拡散距離の2.0倍以上の値、または、前記ドーパントの縦方向拡散距離の1.2倍以上の値とする工程を含む、請求項6記載の半導体装置の製造方法。 - 前記一定距離は、
前記第2のシリコン酸化膜の膜厚の2倍よりも小さい値に設定される、請求項6記載の半導体装置の製造方法。 - 前記工程(b)は、
前記ループ状膜の外側に、少なくとも1つの他のループ状膜をパターニングする工程を有し、
前記工程(d)は、
前記ループ状膜および前記少なくとも1つの他のループ状膜を覆うように前記第1のシリコン酸化膜を形成する工程を含む、請求項6記載の半導体装置の製造方法。 - 前記工程(b)は、
前記ループ状膜の内側に、少なくとも1つの他のループ状膜をパターニングする工程を有し、
前記工程(d)は、
前記ループ状膜および前記少なくとも1つの他のループ状膜を覆うように前記第1のシリコン酸化膜を形成する工程を含み、
前記工程(f)は、
前記第1のシリコン酸化膜が前記少なくとも1つの他のループ状膜を覆う部分に乗り上げるように前記ポリシリコン付加構造を形成する工程を含む、請求項6記載の半導体装置の製造方法。
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