JP2686125B2 - Static induction type switching element and method of manufacturing the same - Google Patents

Static induction type switching element and method of manufacturing the same

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JP2686125B2
JP2686125B2 JP1009014A JP901489A JP2686125B2 JP 2686125 B2 JP2686125 B2 JP 2686125B2 JP 1009014 A JP1009014 A JP 1009014A JP 901489 A JP901489 A JP 901489A JP 2686125 B2 JP2686125 B2 JP 2686125B2
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眞名 原田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体基板中に埋込まれたゲート領域を有
する静電誘導型スイッチング素子及びその製造方法に関
するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrostatic induction switching device having a gate region embedded in a semiconductor substrate and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図は静電誘導型トランジスタ(以下、「SIトラン
ジスタ」という。)、静電誘導型サイリスタ(以下、
「SIサイリスタ」という。)等の、従来の埋込みゲート
構造の静電誘導型スイッチング素子(以下、「SI素子」
という。)のゲート構造を示す断面図である。同図に示
すように、n-基板1の上層部に選択的不純物拡散により
p+ゲート領域5(5a,5b)が形成されている。n-基板1
の領域1a上にはnエピタキシャル層2が形成され、p+
ート領域5aを埋込んでいる。したがって、p+ゲート領域
5間のn-基板1及びnエピタキシャル層2がチャネル領
域8となっている。
Fig. 5 shows static induction type transistor (hereinafter referred to as "SI transistor"), static induction type thyristor (hereinafter referred to as "SI transistor").
It is called "SI thyristor". ) Etc., the conventional static induction switching device with a buried gate structure (hereinafter referred to as “SI device”).
That. 2] A sectional view showing the gate structure of FIG. As shown in the figure, by selective impurity diffusion in the upper layer part of the n substrate 1,
The p + gate region 5 (5a, 5b) is formed. n - substrate 1
An n epitaxial layer 2 is formed on the region 1a, and the p + gate region 5a is buried therein. Therefore, the n substrate 1 and the n epitaxial layer 2 between the p + gate regions 5 form the channel region 8.

p+ゲート領域5b上にはゲートメタル電極3が形成され
ている。またnエピタキシャル層2表面にはn+カソード
領域4が形成され、n+カソード領域4上にはカソードメ
タル電極6が形成されている。なお、各p+ゲート領域5
は図示とは異なる断面で形成された不純物拡散層により
つながっている。
Gate metal electrode 3 is formed on p + gate region 5b. An n + cathode region 4 is formed on the surface of the n epitaxial layer 2, and a cathode metal electrode 6 is formed on the n + cathode region 4. Each p + gate region 5
Are connected by an impurity diffusion layer having a cross section different from that shown in the figure.

第6図は表面ゲート構造のSI素子のゲート構造を示す
断面図である。同図に示すように、n-基板1上層部に選
択的不純物拡散によりp+ゲート領域5が深く形成されて
いる。また、p+ゲート領域5間のn-基板1の上層部に選
択的不純物拡散によりn+カソード領域4がp+ゲート領域
5より浅く形成されている。したがって、p+ゲート領域
5間の、n+カソード領域4が形成されていない深い箇所
がチャネル領域8となる。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the gate structure of the SI element having the surface gate structure. As shown in the figure, the p + gate region 5 is deeply formed in the upper layer portion of the n substrate 1 by selective impurity diffusion. Further, n between p + gate region 5 - n + cathode region 4 is shallower than the p + gate region 5 by selective impurity diffusion in the upper layer portion of the substrate 1. Therefore, a deep portion between the p + gate regions 5 where the n + cathode region 4 is not formed becomes the channel region 8.

p+ゲート領域5上にはゲートメタル電極3が、n+カソ
ード領域4上にはカソードメタル電極6がそれぞれ形成
され、これらの電極3,4は絶縁膜7により絶縁されてい
る。
A gate metal electrode 3 is formed on the p + gate region 5 and a cathode metal electrode 6 is formed on the n + cathode region 4, and these electrodes 3 and 4 are insulated by an insulating film 7.

第7図は凹溝ゲート構造のSI素子のゲート構造を示す
断面図である。同図に示すようにn-基板1には多数の凹
溝が形成されている。これらの凹溝下には、溝底部より
不純物を拡散することで得られるp+ゲート領域5が形成
されている。一方、凸部上層部には不純物拡散によりn+
カソード領域4が形成されている。したがって、p+ゲー
ト領域5間がチャネル領域8となる。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the gate structure of an SI device having a grooved gate structure. As shown in the figure, a large number of concave grooves are formed in the n substrate 1. Below these grooves, ap + gate region 5 obtained by diffusing impurities from the groove bottom is formed. On the other hand, the n +
A cathode region 4 is formed. Therefore, the region between the p + gate regions 5 becomes the channel region 8.

また、p+ゲート領域5上にはゲートメタル電極3が、
n+カソード領域4上にはカソードメタル電極6が形成さ
れており、ゲートメタル電極3とカソードメタル電極6
とは、凹凸段差部に形成された絶縁膜7により絶縁され
ている。
Further, the gate metal electrode 3 is formed on the p + gate region 5,
A cathode metal electrode 6 is formed on the n + cathode region 4, and the gate metal electrode 3 and the cathode metal electrode 6 are formed.
Are insulated by the insulating film 7 formed on the uneven step portion.

なお、第7図のゲートメタル電極3は配線として機能
するものであるが、ゲートメタル電極3を形成せずゲー
ト不純物拡散層すなわちp+ゲート領域5自身をゲート配
線とする構造がとられることもある。
Although the gate metal electrode 3 in FIG. 7 functions as a wiring, the gate metal electrode 3 may not be formed and the gate impurity diffusion layer, that is, the p + gate region 5 itself may be used as a gate wiring. is there.

第5図〜第7図に示した構成のSI素子がノーマリオン
型の場合において、ゲートメタル電極3とカソードメタ
ル電極6との間で逆バイアスがかかるようにそれぞれの
電極3,6に電圧を印加すると、チャネル領域8のピンチ
オフによりチャネル領域8を流れる主電流は阻止され、
同時にゲートメタル電極3より過剰の少数キャリヤが引
出され、SI素子はオフ状態となる。一方、ゲート,カソ
ード間に0あるいは正のバイアスを印加するとチャネル
領域8のピンチオフが解けてチャネル領域8に主電流が
流れ、SI素子はオン状態となる。
When the SI element having the configuration shown in FIGS. 5 to 7 is a normally-on type, a voltage is applied to each of the electrodes 3 and 6 so that a reverse bias is applied between the gate metal electrode 3 and the cathode metal electrode 6. When applied, the main current flowing in the channel region 8 is blocked by the pinch-off of the channel region 8,
At the same time, excess minority carriers are extracted from the gate metal electrode 3 and the SI element is turned off. On the other hand, when 0 or a positive bias is applied between the gate and the cathode, the pinch-off of the channel region 8 is released, the main current flows in the channel region 8, and the SI element is turned on.

上記したように動作するSI素子のオン,オフに関係す
る特性は、ゲート構造による依存性が大きい。例えば、
少数キャリヤの速い引き出しを行い、高速のターンオフ
を達成するためには、p+ゲート領域5の抵抗はできるだ
け低くする必要がある。
The characteristics related to ON / OFF of the SI element that operates as described above depend largely on the gate structure. For example,
The resistance of the p + gate region 5 needs to be as low as possible in order to quickly extract the minority carriers and achieve a fast turn-off.

また、ターンオフの高速性及び阻止できる電流量の大
きさはゲート,カソード間の逆耐圧(どれだけ逆バイア
スをかけられるか)に依存するため、ゲート,カソード
間の高逆耐圧性も要求される。
In addition, since the turn-off speed and the amount of current that can be blocked depend on the reverse breakdown voltage between the gate and cathode (how much reverse bias can be applied), high reverse breakdown voltage between the gate and cathode is also required. .

一方、主電流はチャネル領域8を流れることから、オ
ン,オフ特性の向上には、不純物拡散によるp+ゲート領
域5の形成時に決定するチャネル幅及びチャネル長を精
密にコントロールする必要性がある。
On the other hand, since the main current flows through the channel region 8, it is necessary to precisely control the channel width and the channel length determined when the p + gate region 5 is formed by impurity diffusion in order to improve the on / off characteristics.

上記したスイッチング特性の向上の外、オン電圧を低
くするために、チャネル数の増大が望まれ、ゲート構造
の微細化が要求されている。
In addition to the above-mentioned improvement in switching characteristics, in order to lower the on-voltage, it is desired to increase the number of channels and miniaturize the gate structure.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来のSI素子は以上のように、主に、埋込みゲート構
造,表面ゲート構造,凹溝ゲート構造の3種類がある。
As described above, there are mainly three types of conventional SI devices: a buried gate structure, a surface gate structure, and a grooved gate structure.

第5図で示した埋込みゲート構造のSI素子はp+ゲート
領域5が埋込まれているため、ゲート,カソード間の逆
耐圧を高くとれる利点があり、またその構造上、圧接形
のパッケージングに有利である。
The SI element of the buried gate structure shown in FIG. 5 has an advantage that the reverse breakdown voltage between the gate and the cathode can be made high because the p + gate region 5 is buried, and the structure is a pressure contact type packaging. Is advantageous to.

しかしながら、nエピタキシャル層2の形成時におけ
る、欠陥の発生及び地下の高濃度なp+ゲート領域5から
のオートドープを抑制しなければならず、品質のよいn
エピタキシャル層2の形成は難しい。したがって、第6
図,第7図で示した表面ゲート構造,凹凸溝ゲート構造
のようにn-基板1のみで形成される場合に比べ、チャネ
ル領域8の不純物濃度プロファイルが悪くなるという問
題点があった。また、nエピタキシャル層2の形成時に
おけるp+ゲート領域5からの不純物の浮き上がり等によ
ってチャネル領域8のチャネル幅,チャネル長を精度よ
く形成することが難しいという問題点があった。
However, when the n epitaxial layer 2 is formed, it is necessary to suppress the occurrence of defects and the autodoping from the high-concentration p + gate region 5 in the underground, and therefore, n
It is difficult to form the epitaxial layer 2. Therefore, the sixth
There is a problem that the impurity concentration profile of the channel region 8 becomes worse as compared with the case where only the n substrate 1 is used as in the surface gate structure and the uneven groove gate structure shown in FIGS. Further, there is a problem that it is difficult to accurately form the channel width and the channel length of the channel region 8 due to floating of impurities from the p + gate region 5 when forming the n epitaxial layer 2.

一方、第6図で示した表面ゲート構造のSI素子は製造
が容易であるという利点がある。しかしながら、p+ゲー
ト領域5がn-基板1表面に形成されており、n-基板1表
面のpn接合部に電界集中が起こりやすく、逆耐圧を高く
設定することが困難である。このため、ターンオフ時に
阻止できる電流量が大きくとれないという問題点があっ
た。
On the other hand, the SI element having the surface gate structure shown in FIG. 6 has an advantage that it is easy to manufacture. However, p + gate region 5 the n - are formed on the substrate 1 surface, n - easily occurs an electric field concentration in the pn junction surface of the substrate 1, it is difficult to set a high reverse breakdown voltage. Therefore, there is a problem that the amount of current that can be blocked at the time of turn-off cannot be large.

また、第7図で示した凹溝ゲート構造のSI素子は、凹
溝底部からの不純物拡散により、p+ゲート領域5を形成
するため、埋込みゲート構造のSI素子同様、深い所にp+
ゲート領域5が形成でき、逆耐圧を高くとれる利点があ
る。
Further, since the SI element having the recessed groove gate structure shown in FIG. 7 forms the p + gate region 5 by the impurity diffusion from the bottom of the recessed groove, as in the SI element having the buried gate structure, the p +
There is an advantage that the gate region 5 can be formed and a high reverse breakdown voltage can be obtained.

このSI素子のp+ゲート領域5の形成は、凹溝形成後、
通常のイオン注入、または高温での不純物を含むガスに
よるドーピングにより行っていた。このp+ゲート領域5
の形成工程では、ゲート,カソード間の逆耐圧を向上さ
せるために、凹溝側面方向へp型の不純物が拡散しない
ようにする必要がある。このため、p+ゲート領域5の形
成に高濃度な不純物拡散を行う場合は、予め側面のエッ
チングを大きくし、凹凸溝の幅を大きくとり、不純物の
凹部側面への拡散を防止しなければならず、微細化には
不適となる。逆に言えば、微細化を図る場合には、p+
ート領域5の不純物濃度を高くできないという問題点が
あった。
The formation of the p + gate region 5 of this SI element is performed after forming the concave groove.
It is performed by normal ion implantation or doping with a gas containing impurities at a high temperature. This p + gate region 5
In the step of forming, it is necessary to prevent p-type impurities from diffusing in the direction of the side surface of the groove in order to improve the reverse breakdown voltage between the gate and the cathode. For this reason, when high-concentration impurity diffusion is performed to form the p + gate region 5, it is necessary to prevent the diffusion of impurities to the side surface of the concave portion by enlarging the etching on the side surface in advance and increasing the width of the concave-convex groove. Therefore, it is not suitable for miniaturization. Conversely speaking, there is a problem that the impurity concentration of the p + gate region 5 cannot be increased when miniaturization is intended.

また、ゲートメタル電極3,カソードメタル電極6間の
短絡を防ぐ目的からも、十分な凹溝の幅を必要とするた
め、ゲートパターン,カソードパターンの微細化が困難
であるという問題点があった。さらに、凹溝ゲート構造
のSI素子は基本的に表面配線構造であり、このSI素子
を、圧接形の素子に適用するのは、十分な絶縁距離を保
てなくなる恐れがあり、不適当である。前述したよう
に、この構造で、ゲートメタル電極3による配線を行わ
ない構成のものもあるが、この場合、ゲート抵抗を十分
小さくできないという別の問題点が生じてしまう。
Also, for the purpose of preventing a short circuit between the gate metal electrode 3 and the cathode metal electrode 6, there is a problem that it is difficult to miniaturize the gate pattern and the cathode pattern because the groove width is sufficient. . Further, the SI element of the grooved gate structure is basically a surface wiring structure, and it is unsuitable to apply this SI element to a pressure contact type element because it may not be possible to maintain a sufficient insulation distance. . As described above, there is a structure in which wiring is not performed by the gate metal electrode 3, but in this case, another problem that the gate resistance cannot be made sufficiently small occurs.

この発明の上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、ゲート,カソード間の逆耐圧性に優れ、全
チャネル領域を半導体基板を用いて形成でき、該チャネ
ル領域のチャネル長,チャネル幅が精度良く形成でき、
ゲート抵抗が低く、微細化に適した静電誘導型スイッチ
ング素子を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has excellent reverse breakdown voltage between the gate and the cathode, and the entire channel region can be formed using a semiconductor substrate. The width can be formed accurately,
It is an object to obtain an electrostatic induction switching device having a low gate resistance and suitable for miniaturization.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明にかかる静電誘導型スイッチング素子は、第
1および第2の主面を有する第1の導電型の半導体基板
と、前記半導体基板内に絶縁性物質でふたをされて埋込
まれた第2の導電型の不純物を含むポリシリコンおよび
該ポリシリコンの周囲に形成された第2の導電型の拡散
層より成るゲート領域とを備え、前記ゲート領域は前記
第1の主面から前記絶縁性物質の厚み分、前記第2の主
面側に埋め込まれて前記半導体基板内に形成され、該ゲ
ート領域間の前記半導体基板の部分はチャネル領域とし
て規定され、前記チャネル領域上方の前記第1の主面上
に形成された第1の導電型の第1主電極領域と、前記第
2の主面上に形成された第1あるいは第2の導電型の第
2主電極領域と、前記第1主電極領域に電気的に接続し
て、前記第1主電極領域上及び前記絶縁性物質上に形成
された第1の金属電極と、前記第2主電極領域に電気的
に接続して前記第2主電極領域上に形成された第2の金
属電極とを備えている。
An electrostatic induction switching element according to the present invention is a semiconductor substrate of a first conductivity type having first and second main surfaces, and a semiconductor substrate covered with an insulating material and embedded therein. And a gate region formed of a diffusion layer of a second conductivity type formed around the polysilicon and a polysilicon containing impurities of a second conductivity type, the gate region being insulated from the first main surface by the insulating layer. A portion of the semiconductor substrate between the gate regions is defined as a channel region by being embedded in the semiconductor substrate by the thickness of the material and is formed in the semiconductor substrate, and the first region above the channel region is defined. A first main electrode region of a first conductivity type formed on a main surface; a second main electrode region of a first or second conductivity type formed on the second main surface; The first main electrode is electrically connected to the main electrode region. A first metal electrode formed on the region and on the insulating material, and a second metal electrode formed on the second main electrode region by being electrically connected to the second main electrode region. I have it.

この発明にかかる静電誘導型スイッチング素子の製造
方法は、(a)第1および第2の主面を有する第1の導
電型の半導体基板を準備する工程と、(b)前記半導体
基板の前記第1の主面上に、第1の導電型の第1主電極
領域を形成する工程と、(c)前記第1主電極領域およ
び前記半導体基板を選択的に除去しトレンチを形成する
工程と、(d)前記トレンチの底部に、第2の導電型の
不純物を含むポリシリコンを形成する工程と、(e)前
記ポリシリコンを拡散源として前記第2の導電型の不純
物を拡散し、前記ポリシリコンの周囲に拡散層を形成す
る工程とを備え、前記拡散層は前記ポリシリコンととも
にゲート領域を形成しており、(f)前記ポリシリコン
を、前記トレンチの底部に埋込み、絶縁性物質でふたを
する工程をさらに備え、前記ゲート領域は前記第1の主
面から前記絶縁性物質の厚み分、前記第2の主面側に埋
め込まれて前記半導体基板内に形成され、(g)前記半
導体基板の前記第2の主面上に、第1あるいは第2の導
電型の第2主電極領域を形成する工程と、(h)前記第
1主電極領域に電気的に接続して、前記第1主電極領域
上及び前記絶縁性物質上に第1の金属電極を形成する工
程と、(g)前記第2主電極領域に電気的に接続して前
記第2主電極領域上に第2の金属電極を形成する工程と
をさらに備えている。
The method for manufacturing an electrostatic induction switching device according to the present invention comprises: (a) a step of preparing a first conductivity type semiconductor substrate having first and second main surfaces; and (b) a step of preparing the semiconductor substrate. Forming a first main electrode region of a first conductivity type on the first main surface; and (c) selectively removing the first main electrode region and the semiconductor substrate to form a trench. , (D) forming polysilicon containing a second conductivity type impurity at the bottom of the trench, and (e) diffusing the second conductivity type impurity using the polysilicon as a diffusion source, Forming a diffusion layer around the polysilicon, the diffusion layer forming a gate region together with the polysilicon, and (f) burying the polysilicon in a bottom portion of the trench with an insulating material. Further equipped with a lid The gate region is embedded in the semiconductor substrate by the thickness of the insulating material from the first main surface to the second main surface side, and (g) is formed on the second main surface of the semiconductor substrate. Forming a second main electrode region of the first or second conductivity type on the main surface, and (h) electrically connecting to the first main electrode region, Forming a first metal electrode on the insulating material; and (g) forming a second metal electrode on the second main electrode region by electrically connecting to the second main electrode region. And are further equipped.

〔作用〕[Action]

この発明におけるゲート領域は、半導体基板内に埋込
まれた第2の導電型の不純物を含むポリシリコンと、こ
のポリシリコンを拡散源とした拡散により形成可能な拡
散層とからなるため、このゲート領域間の半導体基板の
部分に形成されるチャネル領域は、高精度に形成でき
る。
The gate region in the present invention is composed of polysilicon containing an impurity of the second conductivity type buried in the semiconductor substrate and a diffusion layer which can be formed by diffusion using this polysilicon as a diffusion source. The channel region formed in the portion of the semiconductor substrate between the regions can be formed with high precision.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a)〜(g)は各々この発明の一実施例であ
るSI素子の製造方法を示す断面図である。以下、同図を
参照しつつ、その製造方法を説明する。
1 (a) to 1 (g) are cross-sectional views showing a method of manufacturing an SI element according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIG.

まず、n-基板11上全面に不純物拡散によりn+カソード
領域12を形成し、さらに、このn+カソード領域12上に酸
化膜13を熱酸化法により形成する。そして、酸化膜13上
にレジストを塗布し、その後レジストをパターニングす
る。そして、このレジストをマスクとして酸化膜13を選
択的にエッチングする。さらに同図(a)に示すよう
に、パターニングした酸化膜をマスクとして、n-基板11
に対し異方性エッチングを施し、トレンチ14を形成す
る。
First, an n + cathode region 12 is formed on the entire surface of an n substrate 11 by impurity diffusion, and an oxide film 13 is further formed on the n + cathode region 12 by a thermal oxidation method. Then, a resist is applied on the oxide film 13, and then the resist is patterned. Then, the oxide film 13 is selectively etched using this resist as a mask. Further, as shown in FIG. 3A, the n substrate 11 is formed using the patterned oxide film as a mask.
The trench 14 is formed by anisotropically etching.

次にトレンチ14中に高濃度のp型の不純物を含む、い
わゆるドープドポリシリコン15を、同図(b)に示すよ
うに埋込む。さらに、表面を平坦化した後、ドープドポ
リシリコン15を含むn-基板1上全面に熱酸化膜16を形成
する。このとき、同時に、ポリシリコン15を拡散源とし
た熱拡散により、p+拡散層17がポリシリコン15外周に形
成される。
Next, a so-called doped polysilicon 15 containing a high concentration of p-type impurities is buried in the trench 14 as shown in FIG. Further, after the surface is flattened, a thermal oxide film 16 is formed on the entire surface of the n substrate 1 containing the doped polysilicon 15. At this time, at the same time, the p + diffusion layer 17 is formed on the outer periphery of the polysilicon 15 by thermal diffusion using the polysilicon 15 as a diffusion source.

そして、酸化膜16上にレジスト18を塗布し、ドープド
ポリシリコン15の上層部を含み、さらに2〜3μm広い
領域でレジスト18をパターニングする。その後、このレ
ジスト18をマスクとして酸化膜16をエッチングし、同図
(c)に示すように、ドープドポリシリコン15の上面よ
りさらに広い開口部19を形成する。
Then, a resist 18 is applied on the oxide film 16, and the resist 18 is patterned in a region including the upper layer portion of the doped polysilicon 15 and wider by 2 to 3 μm. Then, the oxide film 16 is etched by using the resist 18 as a mask to form an opening 19 wider than the upper surface of the doped polysilicon 15 as shown in FIG.

さらに、パターニングした酸化膜16をマスクとして、
ドープドポリシリコン15,n+カソード領域12及びp+拡散
層17に対し異方性エッチングを施し、ドープポリシリコ
ン15の上面より広い開口とトレンチ14より浅い深さとを
有するトレンチ20を形成する。その結果、同図(d)に
示すように、トレンチ20の深さまでのドープドポリシリ
コン15,p+拡散層17は除去されることになる。
Further, using the patterned oxide film 16 as a mask,
The doped polysilicon 15, n + cathode region 12 and the p + diffusion layer 17 are anisotropically etched to form a trench 20 having an opening wider than the upper surface of the doped polysilicon 15 and a depth shallower than the trench 14. As a result, the doped polysilicon 15 and the p + diffusion layer 17 up to the depth of the trench 20 are removed as shown in FIG.

次にトレンチ20を含むn-基板11表面全体に熱酸化法に
より、酸化膜21を形成する。さらに、熱処理によりドー
プドポリシリコン15を拡散源とした不純物拡散により、
同図(e)に示すように、p+ゲート領域22を形成する。
このとき、同時に、所望のチャネル幅,チャネル長を有
するチャネル領域23が形成される。
Next, an oxide film 21 is formed on the entire surface of the n substrate 11 including the trench 20 by a thermal oxidation method. Furthermore, due to impurity diffusion using the doped polysilicon 15 as a diffusion source by heat treatment,
As shown in FIG. 7E, the p + gate region 22 is formed.
At this time, at the same time, a channel region 23 having a desired channel width and channel length is formed.

そして、トレンチ20中にCVD法等により絶縁物24を埋
込み、同図(f)に示すように表面を平坦化する。さら
に、n+カソード領域12上の酸化膜21を選択的にエッチン
グし、n+カソード領域12の表面を露出させ、カソードコ
ンタクト領域12aを形成する。その後、同図(g)に示
すようにカソードコンタクト領域12aを介してn+カソー
ド領域12に電気的に接続されるカソードメタル電極25を
形成する。その結果、この実施例におけるSI素子のゲー
ト,カソード領域は完成する。そして、n-基板11の裏面
に不純物拡散によりp+アノード領域27を形成しp+アノー
ド領域27上にアノードメタル電極28を形成すると、第2
図で示すようなSIサイリスタが完成する。またp+アノー
ド領域27をn+層に置き換えるとSIトランジスタとなる。
Then, the insulator 24 is buried in the trench 20 by the CVD method or the like, and the surface is flattened as shown in FIG. Further, the oxide film 21 on the n + cathode region 12 is selectively etched to expose the surface of the n + cathode region 12 to form a cathode contact region 12a. Thereafter, as shown in FIG. 9G, a cathode metal electrode 25 electrically connected to the n + cathode region 12 via the cathode contact region 12a is formed. As a result, the gate and cathode regions of the SI element in this embodiment are completed. Then, the p + anode region 27 is formed on the back surface of the n substrate 11 by impurity diffusion, and the anode metal electrode 28 is formed on the p + anode region 27.
The SI thyristor as shown in the figure is completed. Further, when the p + anode region 27 is replaced with the n + layer, it becomes an SI transistor.

第3図はこの実施例のSI素子の平面図である。なお、
同図において、29は埋込みドープドポリシリコンあるい
はシリサイド層によりp+ゲート領域22と電気的に接続さ
れているゲートコンタクト領域であり、このゲートコン
タクト領域29上にゲートメタル電極30が形成されてい
る。また、31は絶縁膜であり、カソードメタル電極25の
下部に形成されている。この平面図のI-I断面が第1図
の断面図に相当する。
FIG. 3 is a plan view of the SI element of this embodiment. In addition,
In the figure, 29 is a gate contact region electrically connected to the p + gate region 22 by a buried doped polysilicon or silicide layer, and a gate metal electrode 30 is formed on this gate contact region 29. . Further, 31 is an insulating film, which is formed below the cathode metal electrode 25. The II cross section of this plan view corresponds to the cross sectional view of FIG.

このように、本実施例のSI素子のp+ゲート領域22はn-
基板11中に形成されたドープドポリシリコン15を拡散源
とした熱拡散により形成されている。このため、以下に
述べるように寸法精度が向上する。
As described above, the p + gate region 22 of the SI element of the present embodiment is n
It is formed by thermal diffusion using the doped polysilicon 15 formed in the substrate 11 as a diffusion source. Therefore, the dimensional accuracy is improved as described below.

まず、p+ゲート領域22の厚み制御は、p+ゲート領域22
の不純物濃度を高くする場合においてもドープドポリシ
リコン15の不純物濃度を高くすることで容易に行えるよ
うになった。したがって、トレンチ14,トレンチ14間の
間隔を10〜20μmに設定すれば、p型の不純物を含んだ
ドープドポリシリコン15を拡散源とした熱拡散によりp+
ゲート領域22-p+ゲート領域22間のチャネル幅dは2〜
5μmの幅(ノーマリオン形のSI素子では最適な幅)で
精度良く形成できる。
First, the thickness control of the p + gate region 22, p + gate region 22
Even in the case of increasing the impurity concentration of, it can be easily performed by increasing the impurity concentration of the doped polysilicon 15. Therefore, if the spacing between the trenches 14 is set to 10 to 20 μm, p + is obtained by thermal diffusion using the doped polysilicon 15 containing p-type impurities as the diffusion source.
The channel width d between the gate region 22-p + gate region 22 is 2 to
It can be accurately formed with a width of 5 μm (the optimum width for a normally-on SI element).

ところで、一般的なSI素子では、ゲート電圧に対する
そのゲート電圧で阻止可能な定電圧の比(ブロッキング
ゲイン)Gは、次の(1)式で決定する。
By the way, in a general SI element, the ratio (blocking gain) G of a constant voltage that can be blocked by the gate voltage to the gate voltage is determined by the following equation (1).

G ∝ L×W/d2 …(1) なお、dはチャネル幅(第1図(g)参照)、Lはチャ
ネル長(第1図(g)参照)、Wはオフ状態でゲートか
らアノードに延びる空乏層の厚みである。このブロッキ
ングゲインGが高い程、大電力用途に適することにな
る。
G ∝ L × W / d 2 (1) where d is the channel width (see FIG. 1 (g)), L is the channel length (see FIG. 1 (g)), and W is in the off state from the gate to the anode. Is the thickness of the depletion layer that extends to. The higher the blocking gain G, the more suitable for high power applications.

チャネル長Lは、最終的に残るドープドポリシリコン
15の深さによって決まる。したがって、トレンチ14,20
の深さを適当に設定すれば、所望のチャネル長Lを得る
ことができる。例えば阻止電圧が1000V,ブロッキングゲ
インμが160〜200程度の大電力用途のSI素子では、5μ
m程度のチャネル長Lが要求される。
The channel length L is the final remaining doped polysilicon.
Depends on the depth of 15. Therefore, the trench 14,20
A desired channel length L can be obtained by appropriately setting the depth. For example, the SI element for high power applications with a blocking voltage of 1000V and a blocking gain μ of 160-200 is 5μ.
A channel length L of about m is required.

また、ゲート,カソード間逆耐圧性は、p+ゲート領域
22の形成される深さ、つまりトレンチ20の深さにも依存
する。例えばn-基板11の不純物濃度が1×1015/cm3以下
であれば、トレンチ20の深さが7〜8μmで100V程度の
逆耐圧が得られる。つまり、トレンチ20の深さを適当に
設定することで十分な逆耐圧を得ることができる。
In addition, the reverse breakdown voltage between the gate and cathode is the p + gate region
It also depends on the depth at which 22 is formed, that is, the depth of the trench 20. For example, if the impurity concentration of the n substrate 11 is 1 × 10 15 / cm 3 or less, a reverse breakdown voltage of about 100 V can be obtained when the depth of the trench 20 is 7 to 8 μm. That is, by setting the depth of the trench 20 appropriately, a sufficient reverse breakdown voltage can be obtained.

一方、トレンチ14の幅は、p+ゲート領域22の抵抗値に
関係し、ゲートからの引出し電流の大きい大電力用のSI
素子では、p+ゲート領域22の不純物濃度が1019〜1020/c
m3のとき、5〜10μmは必要となる。したがって、前述
したように、トレンチ14の間隔は10〜15μm程度である
ため、1つのゲート領域と1つのカソード領域を1ユニ
ットとすれば、15〜25μmの幅で1ユニットが形成で
き、例えば第5図で示した従来のSI素子に比べて2〜3
倍以上の微細化が可能となる。
On the other hand, the width of the trench 14 is related to the resistance value of the p + gate region 22, and SI for high power with a large current drawn from the gate is used.
In the device, the impurity concentration of p + gate region 22 is 10 19 to 10 20 / c.
When it is m 3 , 5 to 10 μm is required. Therefore, as described above, since the interval between the trenches 14 is about 10 to 15 μm, if one gate region and one cathode region are regarded as one unit, one unit can be formed with a width of 15 to 25 μm. 2 to 3 compared to the conventional SI element shown in Fig. 5
More than double the miniaturization is possible.

次に、SI素子のp+ゲート領域22をn-基板11中に形成さ
れたドープドポリシリコン15を拡散源とした熱拡散によ
り形成したことによる電気特性の向上についてのべる。
Next, improvement of electrical characteristics by forming the p + gate region 22 of the SI element by thermal diffusion using the doped polysilicon 15 formed in the n substrate 11 as a diffusion source will be described.

まず、チャネル領域全体を、エピタキシャル層によら
ず、n-基板11のみで形成できるため、第5図で示した従
来のSI素子のようにチャネル領域の不純物濃度プロファ
イルが悪化することはない。その結果、安定したスイッ
チング特性,十分なゲート,カソード間の逆耐圧性及び
改善されたブロッキング特性を高精度で得ることができ
る。
First, since the entire channel region can be formed only by the n substrate 11 without using the epitaxial layer, the impurity concentration profile of the channel region does not deteriorate unlike the conventional SI element shown in FIG. As a result, stable switching characteristics, sufficient gate and reverse breakdown voltage between cathodes, and improved blocking characteristics can be obtained with high accuracy.

さらに、ドープドポリシリコン15自体が高濃度の不純
物を含んでおり、ゲート抵抗値を大幅に低減できるた
め、高速なスイッチング特性が得られるとともに、ター
ンオフ時に過剰な少数キャリアの引出しが確実に行え
る。
Furthermore, since the doped polysilicon 15 itself contains a high concentration of impurities and the gate resistance value can be greatly reduced, high-speed switching characteristics can be obtained and excess minority carriers can be reliably extracted at turn-off.

また、絶縁物24をトレンチ20に埋込むため、ゲート,
カソード間のpn接合による接合容量が減り、ターンオ
ン,ターンオフの高速化にも有利になる。以上が電気特
性の向上である。
Moreover, since the insulator 24 is embedded in the trench 20, the gate,
The junction capacitance due to the pn junction between the cathodes is reduced, which is also advantageous for faster turn-on and turn-off. The above is the improvement of electrical characteristics.

さらに、完成したSI素子は絶縁層24により平坦化され
ているため、第5図で示した従来の埋込みゲート構造の
SI素子同様に、圧接形の素子としても用いることができ
る。
Further, since the completed SI element is flattened by the insulating layer 24, it has the same structure as the conventional buried gate structure shown in FIG.
Like the SI element, it can be used as a pressure contact type element.

第4図(a)〜(h)は各々この発明の他の実施例で
あるSI素子の製造方法を示す断面図である。以下、同図
を参照しつつ、その製造方法を説明する。
4 (a) to 4 (h) are cross-sectional views showing a method of manufacturing an SI element which is another embodiment of the present invention. Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIG.

まず、n-基板11上全面にn+カソード領域12を形成し、
さらに、このn+カソード領域12上に酸化膜13を熱酸化法
により形成する。そして、酸化膜13上にレジスト塗布
し、その後レジストをパターニングする。その後、この
レジストをマスクとして酸化膜13を選択的にエッチング
し、さらに同図(a)に示すように、パターニングした
酸化膜をマスクとして、n-基板1に対し異方性エッチン
グを施しトレンチ14を形成する。
First, the n + cathode region 12 is formed on the entire surface of the n substrate 11,
Further, an oxide film 13 is formed on the n + cathode region 12 by a thermal oxidation method. Then, a resist is applied on the oxide film 13, and then the resist is patterned. Then, the oxide film 13 is selectively etched using this resist as a mask, and as shown in FIG. 3A, the n substrate 1 is anisotropically etched using the patterned oxide film as a mask to form trenches 14. To form.

次にトレンチ14中に高濃度の不純物を含むドープドポ
リシリコン15を、同図(b)に示すように埋込む。さら
に、表面を平坦化した後、ドープドポリシリコン15を含
むn-基板11上全面に熱酸化膜16を形成する。このとき、
同時にドープドポリシリコン15を拡散源とした熱拡散に
より、p+拡散層17がドープドポリシリコン15の外周に形
成される。
Then, doped polysilicon 15 containing a high concentration of impurities is buried in the trench 14 as shown in FIG. Further, after the surface is flattened, a thermal oxide film 16 is formed on the entire surface of the n substrate 11 containing the doped polysilicon 15. At this time,
At the same time, the p + diffusion layer 17 is formed on the outer periphery of the doped polysilicon 15 by thermal diffusion using the doped polysilicon 15 as a diffusion source.

そして、酸化膜16上にレジスト18を塗布し、ドープド
ポリシリコン15の上面を含み、さらに2〜3μm広い領
域のレジスト18をパターニング除去し、このレジスト18
をマスクとして酸化膜16をエッチングし、同図(c)に
示すように、ドープドポリシリコン15の上面よりさらに
広い開口部19を形成する。
Then, a resist 18 is applied on the oxide film 16, and the resist 18 in a wide area of 2 to 3 μm including the upper surface of the doped polysilicon 15 is patterned and removed.
The oxide film 16 is etched by using as a mask to form an opening 19 wider than the upper surface of the doped polysilicon 15, as shown in FIG.

次に、パターニングした酸化膜16をマスクとして、ド
ープドポリシリコン15,n+カソード領域12及びp+拡散層1
7に対し、テーパーエッチングを施し、ドープドポリシ
リコン15の上面より開口が大きく、底部がドープドポリ
シリコン15の上面程度で、トレンチ14より浅いトレンチ
20を形成する。その結果、同図(d)に示すように、ト
レンチ20の深さまでのポリシリコン15,p+拡散層17はほ
ぼ除去されることになる。
Next, using the patterned oxide film 16 as a mask, the doped polysilicon 15, n + cathode region 12 and p + diffusion layer 1 are formed.
7 is taper-etched to have a larger opening than the top surface of the doped polysilicon 15 and a bottom that is about the top surface of the doped polysilicon 15 and is shallower than the trench 14.
Form 20. As a result, as shown in FIG. 3D, the polysilicon 15 and p + diffusion layer 17 up to the depth of the trench 20 are almost removed.

次にトレンチ20を含むn-基板1表面全体を熱酸化法に
より酸化膜21で覆う。さらに、熱処理によりドープドポ
リシリコン15を拡散源とした、不純物拡散により、同図
(e)に示すように、p+ゲート領域22を形成する。この
とき、同時に所望のチャネル幅,チャネル長を有するチ
ャネル領域23が形成される。
Next, the entire surface of the n substrate 1 including the trench 20 is covered with an oxide film 21 by a thermal oxidation method. Further, by heat treatment, using the doped polysilicon 15 as a diffusion source, impurity diffusion is performed to form ap + gate region 22 as shown in FIG. At this time, a channel region 23 having a desired channel width and channel length is simultaneously formed.

その後、ポリシリコン15表面を、エッチング等により
露出させ、同図(f)に示すように、ポリシリコン15の
露出部上にメタルシリサイド等の導電層26を形成する。
このとき、トレンチ20がテーパー状に形成されているの
で、導電層をトレンチ20を含むn-基板1全面に形成後エ
ッチングを行う等により容易にポリシリコン15の露出表
面上、つまりトレンチ20の底部に導電層26を形成でき
る。
After that, the surface of the polysilicon 15 is exposed by etching or the like, and a conductive layer 26 such as metal silicide is formed on the exposed portion of the polysilicon 15 as shown in FIG.
At this time, since the trench 20 is formed in a tapered shape, the conductive layer is easily formed on the exposed surface of the polysilicon 15, that is, the bottom of the trench 20 by etching after forming the conductive layer over the entire surface of the n substrate 1 including the trench 20. A conductive layer 26 can be formed on the substrate.

そして、トレンチ20中の導電層26上にCVD法等により
絶縁物24を埋込み、同図(g)に示すように表面を平坦
化する。さらに、n+カソード領域12上の酸化膜21を選択
的にエッチングし、カソード領域12の表面を露出させ、
カソードコンタクト領域12aを形成する。その後、同図
(h)に示すように、カソードコンタクト領域12aを介
してn+カソード領域12に電気的に接続されるカソードメ
タル電極25を形成し、他の実施例におけるSI素子のゲー
ト,カソード領域は完成する。
Then, an insulator 24 is buried on the conductive layer 26 in the trench 20 by the CVD method or the like, and the surface is flattened as shown in FIG. Further, the oxide film 21 on the n + cathode region 12 is selectively etched to expose the surface of the cathode region 12,
A cathode contact region 12a is formed. Thereafter, as shown in FIG. 6H, a cathode metal electrode 25 electrically connected to the n + cathode region 12 via the cathode contact region 12a is formed, and the gate and cathode of the SI element in another embodiment are formed. The area is complete.

このSI素子は、第1図〜第3図で示した実施例のSI素
子の効果に加え、ポリシリコン15上に導電層26を形成し
たことにより、さらにゲート抵抗を低減することができ
る効果がある。
In addition to the effect of the SI element of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, this SI element has the effect of further reducing the gate resistance by forming the conductive layer 26 on the polysilicon 15. is there.

なお、これらの実施例では、SIサイリスタやSIトラン
ジスタのゲート構造に関して述べたが、ジャンクション
FET,パーミアブルベーストランジスタのゲート構造にも
適用可能である。つまり、本明細書における静電誘導型
スイッチング素子とは、電流制御機構が静電誘導によっ
て行われる全てのスイッチング素子を包含している。
In these examples, the gate structures of SI thyristors and SI transistors have been described.
It can also be applied to the gate structure of FETs and permeable base transistors. That is, the electrostatic induction switching element in this specification includes all switching elements whose current control mechanism is performed by electrostatic induction.

また、これらの実施例では、主に大電力用のSI素子に
ついて述べたが弱電力用のSI素子のICにも適用すること
ができるのは勿論である。
Further, in these embodiments, the SI element for high power was mainly described, but it goes without saying that the invention can be applied to the IC of the SI element for weak power.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、この発明によれば、ゲート領域
は、半導体基板内に埋込まれた第2の導電型の不純物を
含むポリシリコンと、このポリシリコンを拡散源とした
拡散により形成可能な拡散層とからなるため、逆耐圧性
に優れ、全チャネル領域を半導体基板を用いて形成で
き、該チャネル領域のチャネル長,チャネル幅が精度良
く形成できる。さらに、ゲート抵抗が低くなるととも
に、微細化に適するという効果がある。
As described above, according to the present invention, the gate region can be formed by the polysilicon containing the impurity of the second conductivity type buried in the semiconductor substrate and the diffusion using the polysilicon as the diffusion source. Since it is composed of a diffusion layer, it is excellent in reverse breakdown voltage, all the channel regions can be formed using a semiconductor substrate, and the channel length and channel width of the channel regions can be formed with high accuracy. Further, there is an effect that the gate resistance becomes low and it is suitable for miniaturization.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例であるSI素子の製造方法を
示す断面図、第2図はSIサイリスタの断面図、第3図は
第1図の実施例のSI素子の平面図、第4図はこの発明の
他の実施例であるSI素子の製造方法を示す断面図、第5
図は従来の埋込みゲート構造のSI素子を示す断面図、第
6図は従来の平面構造のSI素子を示す断面図、第7図は
従来の凹溝ゲート構造のSI素子を示す断面図である。 図において、12はn+カソード領域、15はドープドポリシ
リコン、22はp+ゲート領域、23はチャネル領域である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view showing a method for manufacturing an SI element according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of an SI thyristor, FIG. 3 is a plan view of the SI element of the embodiment shown in FIG. FIG. 4 is a sectional view showing a method of manufacturing an SI element which is another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing an SI element having a conventional buried gate structure, FIG. 6 is a sectional view showing an SI element having a conventional planar structure, and FIG. 7 is a sectional view showing an SI element having a conventional grooved gate structure. . In the figure, 12 is an n + cathode region, 15 is doped polysilicon, 22 is a p + gate region, and 23 is a channel region. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1および第2の主面を有する第1の導電
型の半導体基板と、 前記半導体基板内に絶縁性物質でふたをされて埋込まれ
た第2の導電型の不純物を含むポリシリコンおよび該ポ
リシリコンの周囲に形成された第2の導電型の拡散層よ
り成るゲート領域とを備え、前記ゲート領域は前記第1
の主面から前記絶縁性物質の厚み分、前記第2の主面側
に埋め込まれて前記半導体基板内に形成され、該ゲート
領域間の前記半導体基板の部分はチャネル領域として規
定され、 前記チャネル領域上方の前記第1の主面上に形成された
第1の導電型の第1主電極領域と、 前記第2の主面上に形成された第1あるいは第2の導電
型の第2主電極領域と、 前記第1主電極領域に電気的に接続して、前記第1主電
極領域上及び前記絶縁性物質上に形成された第1の金属
電極と、 前記第2主電極領域に電気的に接続して前記第2主電極
領域上に形成された第2の金属電極と、 を備える静電誘導型スイッチング素子。
1. A first-conductivity-type semiconductor substrate having first and second principal surfaces, and a second-conductivity-type impurity buried in the semiconductor substrate with an insulating material. And a gate region formed of a diffusion layer of a second conductivity type formed around the polysilicon including the polysilicon, the gate region including the first region.
A thickness of the insulating material from the main surface of the semiconductor substrate is embedded in the second main surface side to be formed in the semiconductor substrate, and a portion of the semiconductor substrate between the gate regions is defined as a channel region. A first conductive type first main electrode region formed on the first main surface above the region, and a first or second conductive type second main electrode formed on the second main surface An electrode region, a first metal electrode electrically connected to the first main electrode region, formed on the first main electrode region and the insulating material, and electrically connected to the second main electrode region. And a second metal electrode that is electrically connected to the second main electrode region and is formed on the second main electrode region.
【請求項2】前記拡散層は前記ポリシリコンの底面およ
び側面の周囲に形成される、請求項1記載の静電誘導型
スイッチング素子。
2. The static induction switching device according to claim 1, wherein the diffusion layer is formed around a bottom surface and a side surface of the polysilicon.
【請求項3】第1および第2の主面を有する第1の導電
型の半導体基板と、 前記半導体基板内に絶縁性物質でふたをされて埋込まれ
た第2の導電型の不純物を含むポリシリコンとシリサイ
ドとの積層体および前記ポリシリコンの周囲に形成され
た第2の導電型の拡散層より成るゲート領域とを備え、
該ゲート領域間の前記半導体基板の部分はチャネル領域
として規定され、 前記チャネル領域上方の前記第1の主面上に形成された
第1の導電型の第1主電極領域と、 前記第2の主面上に形成された第1あるいは第2の導電
型の第2主電極領域とを備える静電誘導型スイッチング
素子。
3. A first-conductivity-type semiconductor substrate having first and second main surfaces, and a second-conductivity-type impurity buried in the semiconductor substrate with an insulating material. And a gate region formed of a diffusion layer of a second conductivity type formed around the polysilicon and a stacked body of polysilicon and silicide containing the polysilicon,
A portion of the semiconductor substrate between the gate regions is defined as a channel region, a first conductivity type first main electrode region formed on the first main surface above the channel region, and the second main electrode region. An electrostatic induction switching device comprising: a first main electrode region of a second conductivity type or a second main electrode region of a second conductivity type formed on a main surface.
【請求項4】前記シリサイドおよび前記ふたは、上方開
きのテーパー状に形成される、請求項3記載の静電誘導
型スイッチング素子。
4. The static induction switching device according to claim 3, wherein the silicide and the lid are formed in a taper shape that opens upward.
【請求項5】(a)第1および第2の主面を有する第1
の導電型の半導体基板を準備する工程と、 (b)前記半導体基板の前記第1の主面上に、第1の導
電型の第1主電極領域を形成する工程と、 (c)前記第1主電極領域および前記半導体基板を選択
的に除去しトレンチを形成する工程と、 (d)前記トレンチの底部に、第2の導電型の不純物を
含むポリシリコンを形成する工程と、 (e)前記ポリシリコンを拡散源として前記第2の導電
型の不純物を拡散し、前記ポリシリコンの周囲に拡散層
を形成する工程とを備え、前記拡散層は前記ポリシリコ
ンとともにゲート領域を形成しており、 (f)前記ポリシリコンを、前記トレンチの底部に埋込
み、絶縁性物質でふたをする工程をさらに備え、前記ゲ
ート領域は前記第1の主面から前記絶縁性物質の厚み
分、前記第2の主面側に埋め込まれて前記半導体基板内
に形成され、 (g)前記半導体基板の前記第2の主面上に、第1ある
いは第2の導電型の第2主電極領域を形成する工程と、 (h)前記第1主電極領域に電気的に接続して、前記第
1主電極領域上及び前記絶縁性物質上に第1の金属電極
を形成する工程と、 (g)前記第2主電極領域に電気的に接続して前記第2
主電極領域上に第2の金属電極を形成する工程と、 をさらに備える静電誘導型スイッチング素子の製造方
法。
5. (a) A first having a first and a second main surface.
And (b) forming a first main electrode region of a first conductivity type on the first main surface of the semiconductor substrate, and (c) the first main electrode region of the first conductivity type. A step of selectively removing one main electrode region and the semiconductor substrate to form a trench; (d) a step of forming polysilicon containing an impurity of a second conductivity type at the bottom of the trench; (e) Diffusing the impurity of the second conductivity type using the polysilicon as a diffusion source to form a diffusion layer around the polysilicon, the diffusion layer forming a gate region together with the polysilicon. (F) further comprising the step of burying the polysilicon in a bottom portion of the trench and covering the trench with an insulating material, wherein the gate region is formed from the first main surface by a thickness of the insulating material, Embedded in the main surface side of (G) forming a second main electrode region of the first or second conductivity type on the second main surface of the semiconductor substrate; and (h) the first Electrically connecting to the main electrode region to form a first metal electrode on the first main electrode region and on the insulating material; and (g) electrically connecting to the second main electrode region. And then the second
And a step of forming a second metal electrode on the main electrode region.
【請求項6】前記工程(e)において、前記拡散層は前
記ポリシリコンの底面および側面の周囲に形成される、
請求項5記載の静電誘導型スイッチング素子の製造方
法。
6. In the step (e), the diffusion layer is formed around the bottom surface and the side surface of the polysilicon.
The method for manufacturing an electrostatic induction switching device according to claim 5.
【請求項7】前記工程(d)は、 前記トレンチを前記ポリシリコンで充填する工程と、 前記充填されたポリシリコンを前記トレンチよりも幅広
で深さの浅い別のトレンチにより途中まで除去する工程
とを備え、 前記工程(f)は、前記別のトレンチを前記絶縁性物質
で充填する工程を備える、請求項5記載の静電誘導型ス
イッチング素子の製造方法。
7. The step (d) includes a step of filling the trench with the polysilicon, and a step of partially removing the filled polysilicon with another trench wider and shallower than the trench. The method of manufacturing an electrostatic induction switching device according to claim 5, wherein the step (f) includes a step of filling the another trench with the insulating material.
【請求項8】(a)第1および第2の主面を有する第1
の導電型の半導体基板を準備する工程と、 (b)前記半導体基板の前記第1の主面上に、第1の導
電型の第1主電極領域を形成する工程と、 (c)前記第1主電極領域および前記半導体基板を選択
的に除去しトレンチを形成する工程と、 (d)前記トレンチの底部に、第2の導電型の不純物を
含むポリシリコンを形成する工程と、 (e)前記ポリシリコンを拡散源として前記第2の導電
型の不純物を拡散し、前記ポリシリコンの周囲に拡散層
を形成する工程とを備え、前記拡散層は前記ポリシリコ
ンとともにゲート領域を形成しており、 (f)前記ポリシリコン上にシリサイドを形成する工程
と、 (g)前記ポリシリコンおよび前記シリサイドを、前記
トレンチの底部に埋込み、絶縁性物質でふたをする工程
と、 (h)前記半導体基板の前記第2の主面上に、第1ある
いは第2の導電型の第2主電極領域を形成する工程とを
さらに備える静電誘導型スイッチング素子の製造方法。
8. (a) A first having a first and a second main surface.
And (b) forming a first main electrode region of a first conductivity type on the first main surface of the semiconductor substrate, and (c) the first main electrode region of the first conductivity type. A step of selectively removing one main electrode region and the semiconductor substrate to form a trench; (d) a step of forming polysilicon containing an impurity of a second conductivity type at the bottom of the trench; (e) Diffusing the impurity of the second conductivity type using the polysilicon as a diffusion source to form a diffusion layer around the polysilicon, the diffusion layer forming a gate region together with the polysilicon. (F) forming a silicide on the polysilicon, (g) burying the polysilicon and the silicide in the bottom of the trench and covering with an insulating material, (h) the semiconductor substrate of And a step of forming a second main electrode region of the first or second conductivity type on the second main surface.
【請求項9】前記工程(d)は、 前記トレンチを前記ポリシリコンで充填する工程と、 前記充填されたポリシリコンを、上部開口が前記トレン
チよりも幅広で深さの浅いテーパー状の別のトレンチに
より途中まで除去する工程とを備え、 前記工程(g)は、前記別のトレンチを前記絶縁性物質
で充填する工程を備える、請求項8記載の静電誘導型ス
イッチング素子の製造方法。
9. The step (d) comprises a step of filling the trench with the polysilicon, and another step of filling the filled polysilicon with a taper shape in which an upper opening is wider and shallower than the trench. 9. The method of manufacturing an electrostatic induction switching device according to claim 8, further comprising: a step of removing the trench halfway, wherein the step (g) includes a step of filling the another trench with the insulating material.
【請求項10】第1導電型の半導体基板の第1の表面に
並行して複数個形成されたトレンチ底部に埋込まれ、第
2導電型の不純物を含むポリシリコン層と、前記ポリシ
リコン層の側面と電気的に接続され、該側面の前記半導
体基板に形成される第2導電型の拡散層とから構成され
るゲート電極、 前記トレンチの上部に、底面が前記ポリシリコン層の上
面に接して埋込まれた絶縁層、前記ゲート電極は前記第
1の表面から前記絶縁層の厚み分、前記第1の表面に対
向する第2の表面側に埋め込まれて前記半導体基板内に
形成され、 前記ゲート電極間の前記半導体基板の第1の表面に形成
される第1導電型の第1主電極領域、 及び、前記半導体基板の第2の表面に形成される第2導
電型の第2主電極領域、 前記第1主電極領域に電気的に接続して、前記第1主電
極領域上及び前記絶縁層上に形成された第1の金属電
極、 前記第2主電極領域に電気的に接続して前記第2主電極
領域上に形成された第2の金属電極、 を備えたことを特徴とする静電誘導型スイッチング素
子。
10. A polysilicon layer containing a second conductivity type impurity and buried in the bottom of a plurality of trenches formed in parallel with the first surface of a first conductivity type semiconductor substrate, and the polysilicon layer. A gate electrode electrically connected to a side surface of the polysilicon layer and a second conductive type diffusion layer formed on the semiconductor substrate on the side surface, the bottom surface being in contact with the upper surface of the trench and the upper surface of the polysilicon layer. And the gate electrode is buried in the semiconductor substrate by being buried in the second surface side facing the first surface by the thickness of the insulating layer from the first surface, A first main electrode region of the first conductivity type formed on the first surface of the semiconductor substrate between the gate electrodes; and a second main electrode of the second conductivity type formed on the second surface of the semiconductor substrate. An electrode region, electrically connected to the first main electrode region A first metal electrode formed on the first main electrode region and on the insulating layer, and a second metal electrode electrically connected to the second main electrode region and formed on the second main electrode region. An electrostatic induction type switching element, comprising:
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