JP3673231B2 - 絶縁ゲート型半導体装置及びゲート配線構造の製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トレンチゲート構造を有する絶縁ゲート型半導体装置に関するものである。特に本発明は、同装置のゲート配線構造に関している。
【0002】
【従来の技術】
トレンチゲート構造を有する絶縁ゲート型半導体装置は、一般的に、縦型MOSトランジスタ(トレンチの形状からUMOS)と呼ばれている。縦型MOSトランジスタにおいては、プレーナーゲートを有する横型MOSトランジスタとは違い、ゲート電極を垂直方向に形成するため、1セル当たりの必要面積を縮小することが可能となるため、微細加工技術を用いることによって単位面積当たりのセル個数を増やすことが可能である。この単位面積当たりのセル個数(密度)を増やすことによりチャネル面積が増し、より多くの電流がオン状態で流れることになる。このときのUMOSトランジスタの抵抗を「オン抵抗(Ron)」と呼び、それはデバイスの特性を表す重要な項目となっている。対照的に、横型のMOSトランジスタでは、セル密度を増すことによりj−FET抵抗が増すので、オン抵抗Ronを下げることには限界がある。この様なUMOSトランジスタの特性を生かすために、ゲートトレンチ構造は、MOSFET(MOS型電界効果トランジスタ)、あるいはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)と言ったパワーデバイスに、主に採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明における問題点を以下に指摘するに際して、先ず、本願出願人の未公表社内製品であるUMOSFET(no prior art)のゲート配線構造について、概観しておく。この未公知構造は、UMOSFETのセル終端部において、p型ベース層を貫通するトレンチの内部に埋め込まれているゲート制御電極を、当該トレンチの表面上方へ引き上げると共に、この引き上げられたゲート制御電極の部分を、ゲートコンタクト部を介して、ゲートパッドに接続されたゲート電極に電気的に接続させると言う構成を、有している。
【0004】
次に、本発明の主たる解決課題に関連するUMOSFETのゲート信頼性試験について、記載する。尚、ここでは、一般的な試験であるHTGB試験(高温ゲートバイアス試験)について、記載する。
【0005】
先ず、恒温槽又はホットプレートを用いて、UMOSFETを高温状態に保持する。その状態でドレイン電極とソース電極とを外部配線によって短絡し、ゲート電圧VGSをゲート電極とソース電極間に印加する。このとき、ゲート電圧の極性がプラスの場合の試験と、マイナスの場合の試験とが、共に実施される。しかも、ゲート電圧VGSを、UMOSFETにおけるゲート保証実力電圧に近い値に設定した上で、当該試験が実行される。そして、この状態下でUMOSFETの温度を一定に保ったまま長時間ゲート電圧VGSを印加し、ゲート酸化膜の劣化、及び、その他の特性変化の度合いを、調査する。
【0006】
このとき、トレンチ終端のコーナー部においては、オン動作状態と同じく、トレンチ内壁に形成されたゲート酸化膜に対してゲート電圧VGS相当の電界が発生する。しかし、▲1▼高温雰囲気であること、▲2▼ゲート電圧VGSの値が通常のオン動作時の値よりも高いこと、及び、▲3▼長時間連続通電であることによって、コーナー部におけるゲート酸化膜に発生する電界ストレスは、オン動作時の値よりも遥かに強い。従って、HTGB試験は、ゲート酸化膜の絶縁耐量の実力を加速的に確認する手段であると言え、ゲート酸化膜本来の寿命見極め等にも活用される。
【0007】
ところで、上記のゲート配線構造を有する社内品のUMOSFETにおいては、HTGB試験によってゲート酸化膜全面に電界ストレスが加えられるのであるが、トレンチ終端のコーナー部においては特に強い電界ストレスが印加される。その理由は、▲1▼トレンチ終端部においては、ゲート制御電極をトレンチ上方にまで引き上げるために、シリコン基板が直角に近い形状に穿設されており、しかも、ゲート酸化膜は、その直角に折れ曲がった面に沿って形成されるので、当該シリコン直角部においては酸化速度が低下する結果、ゲート酸化膜の膜圧がその他の部分と比べて極めて薄くなってしまうためであり、▲2▼しかも、トレンチ終端部におけるゲート酸化膜は比較的大きな曲率を有する形状を呈しているため、その他の部分と比較して極めて強い電界ストレスが当該ゲート酸化膜に対して加わり、トレンチ終端部においては、平坦な酸化膜部分よりも、絶縁耐量が低下するためである。
【0008】
この様な問題点を解決する手法としては、以下の方法が考えられる。
【0009】
1) トレンチ終端部にn+型不純物であるAs(砒素)を注入することにより、熱処理によってゲート酸化膜を形成する際にn+型不純物を注入した領域の酸化速度が上がることを利用して、トレンチの内壁上及び平坦部上に形成される酸化膜よりも厚い酸化膜をコーナー部に形成する方法。
【0010】
2) トレンチ形成直後に等方性のシリコンエッチングを行いコーナー部にラウンドを設けることで、電界ストレスを緩和させる方法。
【0011】
3) ゲート酸化膜形成時の処理条件(熱履歴、ガス雰囲気)を最適化して酸化膜形状を緩やかにすることで、電界ストレスを緩和させる方法。
【0012】
しかしながら、1)の方法では、製造時の熱処理を長くすることができるデバイス、即ち、ある程度厚いゲート酸化膜を有するデバイスの用途では、その効果を奏すると言えるが、熱処理時間が長くできないデバイス、即ち、比較的薄いゲート酸化膜を有するデバイスの用途では、十分な効果が得られないと言う問題点がある。
【0013】
又、2)の方法では、エッチング工程を追加する必要性があるために製造工程が煩雑にならざるを得ないと言う問題点が生じる。加えて、2)の方法によれば、トレンチ全体も同時にエッチングされるためにトレンチ幅が広がってしまい、これにより、設計マージン不足が生じて製造歩留まりの低下をもたらすと共に、メッシュ構造を有するトランジスタセルではチャネル幅の減少を引き起こす結果、オン抵抗の上昇を招くと言う問題点も生じる。
【0014】
又、3)の方法では、この点は上記2)の方法に関しても言えることであるが、ゲート酸化膜はコーナー部においてある程度のラウンド形状を有するので、電界ストレスはある程度緩和されるけれども、その膜厚がより厚くなるわけではないので、コーナー部におけるゲート酸化膜の絶縁耐量は、平坦な部分におけるゲート酸化膜のそれには到底及ばない。従って、3)の方法は根本的な解決方法とは成り得ない。
【0015】
本発明はこの様な状況に鑑みて成されたものであり、その第1目的は、ゲート絶縁耐量及びゲート信頼性を向上させることにより、歩留りの向上を図ることの出来る絶縁ゲート型半導体装置を提供することにある。更に、その第2目的は、絶縁ゲート型半導体装置における第1及び第2主電極間の主耐圧向上を図ることにある。更に、その第3目的は、ゲート配線抵抗の低減化を図ることにある。更に、その第4目的は、その様な絶縁ゲート型半導体装置の製造方法における製造工数の削減化を図ることにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、MOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置であって、第3方向に関して対面し合う第1及び第2主面を有する第1導電型の半導体基板と、前記第1主面の内で、セル領域、及び、前記セル領域に隣接するターミナル領域と前記セル領域との境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に第1方向に沿って第1距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記半導体基板の内部に向けて形成された、第2導電型のベース層と、前記第1主面の前記セル領域から前記第3方向に沿って前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部にまで形成された第1トレンチと、前記第1トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成された第1ゲート絶縁膜と、前記第2主面上に形成された第1主電極とを備え、前記第1方向は前記第1主面に平行で且つ前記第3方向に直交しており、前記第1主面から前記ベース層の底面迄の第1深さは、前記第1主面から前記第1トレンチの前記底面迄の第2深さよりも小さく、前記第1トレンチは複数の第1部分及び複数の第2部分を有しており、前記複数の第1部分は前記第1及び第3方向に直交する第2方向に沿って配列しており、前記複数の第1部分の各々は、前記セル領域と前記ターミナル領域との前記境界に位置する一端部を有し、前記第1方向に沿って前記一端部に向けて延在しており、前記複数の第2部分の各々は、前記複数の第1部分の内で隣り合う第1部分同士の間に位置しており、前記第2方向に沿って延在して前記隣り合う第1部分同士を互いに連結しており、前記絶縁ゲート型半導体装置は、更に、前記第1主面の前記セル領域の内で、前記隣り合う第1部分同士と、前記複数の第2部分の内で前記隣り合う第1部分同士に対応する隣り合う第2部分同士とで囲まれた各領域から、前記隣り合う第1部分同士の側面上部及び前記隣り合う第2部分同士の側面上部に沿って、前記ベース層内に向けて形成された、前記第1導電型の複数の第2主電極領域と、前記第1トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第1トレンチ内に形成されて、前記第1ゲート絶縁膜を介して前記第1トレンチを充填する第1ゲート制御電極と、前記第1主面の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短い第2距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部にまで形成されており、前記第1深さよりも大きい第3深さを有すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部と連結しつつ前記第2方向に沿って延在した第2トレンチと、前記第2トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成された第2ゲート絶縁膜と、前記第2トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第2トレンチ内に形成されて前記第2ゲート絶縁膜を介して前記第2トレンチを充填すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部において前記第1ゲート制御電極と電気的に接続された第2ゲート制御電極と、前記ベース層の上面上、前記第1ゲート制御電極の上面上、前記第1ゲート絶縁膜の上面上、前記第2ゲート制御電極の上面上、前記第2ゲート絶縁膜の上面上及び前記第1主面の前記ターミナル領域内で前記ベース層の終端よりも外側の領域上に形成された絶縁層と、前記複数の第2主電極領域の各々が有する上面の一部、及び、前記ベース層の内で前記複数の第2主電極領域の各々で囲まれた部分の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第1コンタクト部と、前記ベース層の内で、前記第2トレンチの前記境界側の側面と、前記隣り合う第1部分同士の側面と、前記複数の第2部分の内で前記第2トレンチに対面した第2部分の側面とで囲まれた各部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第2コンタクト部と、前記複数の第1コンタクト部内、前記複数の第2コンタクト部内、及び前記絶縁層の内で前記第1主面の前記セル領域上に位置する部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第2主電極領域の各々及び前記ベース層と電気的に接続された第2主電極と、前記第2ゲート制御電極の前記上面の一部を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第3コンタクト部と、前記第3コンタクト部内、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第2主電極の端部にまで至ることのない第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第1距離よりも大きい第4距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第3コンタクト部を介して前記第2ゲート制御電極と電気的に接続されたゲート電極とを備えることを特徴とする。
【0017】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、前記複数の第1部分の各々を充填している前記第1ゲート制御電極の各部分の内で、前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極によって充填された複数の第4コンタクト部を更に備えており、前記ゲート電極は、前記複数の第4コンタクト部を介した前記第1ゲート制御電極との電気的接続をも有することを特徴とする。
【0018】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、前記第2トレンチは前記複数の第1部分の各々の第1幅と等しい第2幅を有することを特徴とする。
【0019】
請求項4記載の発明は、請求項1記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、前記第1主面の前記ターミナル領域上に形成された前記絶縁層の内で、前記ベース層の前記終端よりも外側に位置し且つ少なくとも前記ゲート電極の下方に位置する部分の内部に配設されており、前記第2方向に沿って延在した第3ゲート制御電極と、前記第3ゲート制御電極の上面の一部を露出する様に前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極によって充填された第4コンタクト部とを更に備えており、前記ゲート電極は、前記第4コンタクト部を介した前記第3ゲート制御電極との電気的接続をも有することを特徴とする。
【0020】
請求項5記載の発明は、請求項4記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、前記第4コンタクト部は複数のコンタクトホールを備えることを特徴とする。
【0021】
請求項6記載の発明は、請求項1乃至5の何れかに記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、前記第3コンタクト部は前記第2方向に沿って前記第2トレンチと平行に延在したストライプ形状を有することを特徴とする。
【0022】
請求項7記載の発明は、請求項1記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、前記第1主面の前記ターミナル領域の内で前記第2トレンチよりも外側の領域から前記ターミナル領域下方に位置する前記ベース層を貫通しつつ前記第3方向に沿って前記半導体基板の前記内部までに形成されており、しかも、前記第2トレンチと連結しつつ前記第1及び第2方向に沿って延在してメッシュ形状を成す第3トレンチと、前記第3トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成された第3ゲート絶縁膜と、前記第3トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第3トレンチ内に形成されて前記第3ゲート絶縁膜を介して前記第3トレンチ内を充填すると共に、前記第2トレンチと前記第3トレンチの前記第1方向に沿って延在する各部分との各連結部分において前記第2ゲート制御電極と電気的に接続された第3ゲート制御電極と、前記第1及び第2方向に沿って延在してメッシュ形状を成しつつ前記第3ゲート制御電極の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極で充填された第4コンタクト部とを更に備えており、前記ゲート電極は、前記第4コンタクト部を介した前記第3ゲート制御電極との電気的接続をも有しており、前記第3コンタクト部は前記第2方向に沿って前記第2トレンチと平行に延在したストライプ形状を有すると共に、前記第4コンタクト部の前記第1方向に沿って延在する各横部分と連結していることを特徴とする。
【0023】
請求項8記載の発明は、請求項1記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、前記第1主面の前記ターミナル領域の内で前記第2トレンチよりも外側の領域から前記ターミナル領域下方に位置する前記ベース層を貫通しつつ前記第3方向に沿って前記半導体基板の前記内部までに形成されており、しかも、前記第2トレンチと連結しつつ前記第1及び第2方向に沿って延在してメッシュ形状を成す第3トレンチと、前記第3トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成された第3ゲート絶縁膜と、前記第3トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第3トレンチ内に形成されて前記第3ゲート絶縁膜を介して前記第3トレンチ内を充填すると共に、前記第2トレンチと前記第3トレンチの前記第1方向に沿って延在する各横部分との各連結部分において前記第2ゲート制御電極と電気的に接続された第3ゲート制御電極と、前記第3ゲート制御電極の上面を露出する様に前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極で充填された第4コンタクト部とを更に備えており、前記ゲート電極は、前記第4コンタクト部を介した前記第3ゲート制御電極との電気的接続をも有しており、前記第3コンタクト部は、前記第2トレンチと前記第3トレンチとの前記各連結部分近傍において形成された複数のコンタクトホールを備えており、前記第4コンタクト部は、前記第3トレンチの前記第1方向に沿って延在する前記各横部分と前記第3トレンチの前記第2方向に沿って延在する各縦部分との各交差部分において形成された複数のコンタクトホールを備えることを特徴とする。
【0024】
請求項9記載の発明は、MOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置であって、第3方向に関して対面し合う第1及び第2主面を有する第1導電型の半導体基板と、前記第1主面の内で、セル領域、及び、前記セル領域に隣接するターミナル領域と前記セル領域との境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に第1方向に沿って第1距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記半導体基板の内部に向けて形成された、第2導電型のベース層と、前記第1主面の前記セル領域から前記第3方向に沿って前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部にまで形成された第1トレンチと、前記第1トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成された第1ゲート絶縁膜と、前記第2主面上に形成された第1主電極とを備え、前記第1方向は前記第1主面に平行で且つ前記第3方向に直交しており、前記第1主面から前記ベース層の底面迄の第1深さは、前記第1主面から前記第1トレンチの前記底面迄の第2深さよりも小さく、前記第1トレンチは複数の第1部分及び複数の第2部分を有しており、前記複数の第1部分は前記第1及び第3方向に直交する第2方向に沿って配列しており、前記複数の第1部分の各々は、前記セル領域と前記ターミナル領域との前記境界に位置する一端部を有し、前記第1方向に沿って前記一端部に向けて延在しており、前記複数の第2部分の各々は、前記複数の第1部分の内で隣り合う第1部分同士の間に位置しており、前記第2方向に沿って延在して前記隣り合う第1部分同士を互いに連結しており、前記絶縁ゲート型半導体装置は、更に、前記第1主面の前記セル領域の内で、前記隣り合う第1部分同士と、前記複数の第2部分の内で前記隣り合う第1部分同士に対応する隣り合う第2部分同士とで囲まれた各領域から、前記隣り合う第1部分同士の側面上部及び前記隣り合う第2部分同士の側面上部に沿って、前記ベース層内に向けて形成された、前記第1導電型の複数の第2主電極領域と、前記第1トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第1トレンチ内に形成されて、前記第1ゲート絶縁膜を介して前記第1トレンチを充填する第1ゲート制御電極と、前記第1主面の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短い第2距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部にまで形成されており、前記第1深さよりも大きい第3深さを有すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部と連結しつつ前記第2方向に沿って延在した第2トレンチと、前記第2トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成された第2ゲート絶縁膜と、前記第2トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第2トレンチ内に形成されて前記第2ゲート絶縁膜を介して前記第2トレンチを充填すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部において前記第1ゲート制御電極と電気的に接続された第2ゲート制御電極と、前記ベース層の上面上、前記第1ゲート制御電極の上面上、前記第1ゲート絶縁膜の上面上、前記第2ゲート制御電極の上面上、前記第2ゲート絶縁膜の上面上及び前記第1主面の前記ターミナル領域内で前記ベース層の終端よりも外側の領域上に形成された絶縁層と、前記複数の第2主電極領域の各々が有する上面の一部、及び、前記ベース層の内で前記複数の第2主電極領域の各々で囲まれた部分の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第1コンタクト部と、前記ベース層の内で、前記第2トレンチの前記境界側の側面と、前記隣り合う第1部分同士の側面と、前記複数の第2部分の内で前記第2トレンチに対面した第2部分の側面とで囲まれた各部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第2コンタクト部と、前記複数の第1コンタクト部内、前記複数の第2コンタクト部内、及び前記絶縁層の内で前記第1主面の前記セル領域上に位置する部分の上に形成されており、前記境界から前記第1方向に沿って第7距離だけ離れた一端部を有し且つ前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第2主電極領域の各々及び前記ベース層と電気的に接続された第2主電極用第1電極層と、前記第2ゲート制御電極の前記上面の一部を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第3コンタクト部と、前記第3コンタクト部内、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第7距離よりも短い第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短い第4距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第3コンタクト部を介して前記第2ゲート制御電極と電気的に接続されたゲート電極と、前記ベース層の内で、前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短く且つ前記第4距離よりも長い第5距離だけ離れた箇所と、前記境界から前記第1距離だけ離れた前記ベース層の前記他端とで挟まれた部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第4コンタクト部と、前記第4コンタクト部内、及び、前記絶縁層の内で、前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第5距離だけ離れた前記箇所と、前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第1距離よりも長い第6距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第4コンタクト部を介して前記ベース層と電気的に接続された第2主電極用第2電極層とを備えており、前記第2主電極用第1電極層及び前記第2主電極用第2電極層の前記第2方向における長さは共に前記ゲート電極の前記第2方向における長さよりも大きく、前記絶縁ゲート型半導体装置は、前記ゲート電極の前記第2方向における一端部から前記第2方向に関して所定の距離だけ離れ且つ前記第1方向に沿って延在した側面を有しており、前記第2主電極用第1電極層の前記一端部と前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第5距離だけ離れた前記箇所とで規定される前記絶縁層の部分上に形成されており、前記第2主電極用第1電極層及び前記第2主電極用第2電極層を互いに電気的に接続する接続層を更に備えることを特徴とする。
【0025】
請求項10記載の発明は、MOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置であって、第3方向に関して対面し合う第1及び第2主面を有する第1導電型の半導体基板と、前記第1主面のセル領域から前記第3方向に沿って前記半導体基板の内部に位置する第1底面に向けて形成されており、前記セル領域に隣接するターミナル領域と前記セル領域との境界に位置する一端部を有すると共に、前記第1主面から前記第1底面迄の第1深さを有する第2導電型のベース層と、前記境界において前記ベース層の前記一端部と結合しつつ、前記第1主面の前記ターミナル領域の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に第1方向に沿って第1距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記半導体基板の前記内部に位置する第4底面に向けて形成されており、前記第1主面から前記第4底面迄の第4深さを有する前記第2導電型のウエル層と、前記第1主面の前記セル領域から前記第3方向に沿って前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部に位置する第2底面にまで形成されており、前記第1主面から前記第2底面迄の第2深さを有する第1トレンチと、前記第1トレンチの前記第2底面上及び側面上に全面的に形成された第1ゲート絶縁膜と、前記第2主面上に形成された第1主電極とを備え、前記第1方向は前記第1主面に平行で且つ前記第3方向に直交しており、前記第1深さは前記第2深さよりも小さく、前記第2深さは前記第4深さよりも小さく、前記ウエル層は、前記ベース層の前記第1底面の内で前記境界と前記境界から前記第1方向に沿って第5距離だけ離れた箇所とで挟まれた部分から前記ウエル層の前記第4底面に向けて前記半導体基板の前記内部に形成されたベース層被覆部分を更に有しており、前記第1トレンチは複数の第1部分及び複数の第2部分を有しており、前記複数の第1部分は前記第1及び第3方向に直交する第2方向に沿って配列しており、前記複数の第1部分の各々は、前記セル領域と前記ターミナル領域との前記境界に位置する一端部を有し、前記第1方向に沿って前記一端部に向けて延在しており、前記複数の第2部分の各々は、前記複数の第1部分の内で隣り合う第1部分同士の間に位置しており、前記第2方向に沿って延在して前記隣り合う第1部分同士を互いに連結しており、前記絶縁ゲート型半導体装置は、更に、前記第1主面の前記セル領域の内で、前記隣り合う第1部分同士と、前記複数の第2部分の内で前記隣り合う第1部分同士に対応する隣り合う第2部分同士とで囲まれた各領域から、前記隣り合う第1部分同士の側面上部及び前記隣り合う第2部分同士の側面上部に沿って、前記ベース層内に向けて形成された、前記第1導電型の複数の第2主電極領域と、前記第1トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第1トレンチ内に形成されて、前記第1ゲート絶縁膜を介して前記第1トレンチを充填する第1ゲート制御電極と、前記第1主面の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短い第2距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記ウエル層の内部に位置する第3底面にまで形成されており、前記第1主面から前記第3底面迄の第3深さを有すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部と連結しつつ前記第2方向に沿って延在した第2トレンチと、前記第2トレンチの前記第3底面上及び側面上に全面的に形成された第2ゲート絶縁膜と、前記第2トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第2トレンチ内に形成されて前記第2ゲート絶縁膜を介して前記第2トレンチを充填すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部において前記第1ゲート制御電極と電気的に接続された第2ゲート制御電極と、前記ベース層の上面上、前記第1ゲート制御電極の上面上、前記第1ゲート絶縁膜の上面上、前記第2ゲート制御電極の上面上、前記第2ゲート絶縁膜の上面上、前記ウエル層の上面上及び前記第1主面の前記ターミナル領域内で前記ウエル層の終端よりも外側の領域上に形成された絶縁層と、前記複数の第2主電極領域の各々が有する上面の一部、及び、前記ベース層の内で前記複数の第2主電極領域の各々で囲まれた部分の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第1コンタクト部と、前記ベース層の内で、前記第2トレンチの前記境界側の側面と、前記隣り合う第1部分同士の側面と、前記複数の第2部分の内で前記第2トレンチに対面した第2部分の側面とで囲まれた各部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第2コンタクト部と、前記複数の第1コンタクト部内、前記複数の第2コンタクト部内、及び前記絶縁層の内で前記第1主面の前記セル領域上に位置する部分の上に形成されており、前記境界から前記第1方向に沿って前記第5距離よりも大きい第6距離だけ離れた一端部を有し且つ前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第2主電極領域の各々及び前記ベース層と電気的に接続された第2主電極と、前記第2ゲート制御電極の前記上面の一部を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第3コンタクト部と、前記第3コンタクト部内、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第5距離よりも短い第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第1距離よりも大きい第4距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第3コンタクト部を介して前記第2ゲート制御電極と電気的に接続されたゲート電極とを備えており、前記第3深さは前記第1深さよりも大きく、前記第4深さは前記第3深さよりも大きいことを特徴とする。
【0026】
請求項11記載の発明は、請求項10記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、前記第1主面の前記ターミナル領域上に形成された前記絶縁層の内で、前記ウエル層の前記終端よりも外側に位置し且つ少なくとも前記ゲート電極の下方に位置する部分の内部に配設されており、前記第2方向に沿って延在した第3ゲート制御電極と、前記第3ゲート制御電極の上面の一部を露出する様に前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極によって充填された第4コンタクト部とを更に備えており、前記ゲート電極は、前記第4コンタクト部を介した前記第3ゲート制御電極との電気的接続をも有することを特徴とする。
【0027】
請求項12記載の発明は、MOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置であって、第3方向に関して対面し合う第1及び第2主面を有する第1導電型の半導体基板と、前記第1主面のセル領域から前記第3方向に沿って前記半導体基板の内部に位置する第1底面に向けて形成されており、前記セル領域に隣接するターミナル領域と前記セル領域との境界に位置する一端部を有すると共に、前記第1主面から前記第1底面迄の第1深さを有する第2導電型のベース層と、前記境界において前記ベース層の前記一端部と結合しつつ、前記第1主面の前記ターミナル領域の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に第1方向に沿って第1距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記半導体基板の前記内部に位置する第4底面に向けて形成されており、前記第1主面から前記第4底面迄の第4深さを有する前記第2導電型のウエル層と、前記第1主面の前記セル領域から前記第3方向に沿って前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部に位置する第2底面にまで形成されており、前記第1主面から前記第2底面迄の第2深さを有する第1トレンチと、前記第1トレンチの前記第2底面上及び側面上に全面的に形成された第1ゲート絶縁膜と、前記第2主面上に形成された第1主電極とを備え、前記第1方向は前記第1主面に平行で且つ前記第3方向に直交しており、前記第1深さは前記第2深さよりも小さく、前記第2深さは前記第4深さよりも小さく、前記ウエル層は、前記ベース層の前記第2底面の内で前記境界と前記境界から前記第1方向に沿って第8距離だけ離れた箇所とで挟まれた部分から前記ウエル層の前記第4底面に向けて前記半導体基板の前記内部に形成されたベース層被覆部分を更に有しており、前記第1トレンチは複数の第1部分及び複数の第2部分を有しており、前記複数の第1部分は前記第1及び第3方向に直交する第2方向に沿って配列しており、前記複数の第1部分の各々は、前記セル領域と前記ターミナル領域との前記境界に位置する一端部を有し、前記第1方向に沿って前記一端部に向けて延在しており、前記複数の第2部分の各々は、前記複数の第1部分の内で隣り合う第1部分同士の間に位置しており、前記第2方向に沿って延在して前記隣り合う第1部分同士を互いに連結しており、前記絶縁ゲート型半導体装置は、更に、前記第1主面の前記セル領域の内で、前記隣り合う第1部分同士と、前記複数の第2部分の内で前記隣り合う第1部分同士に対応する隣り合う第2部分同士とで囲まれた各領域から、前記隣り合う第1部分同士の側面上部及び前記隣り合う第2部分同士の側面上部に沿って、前記ベース層内に向けて形成された、前記第1導電型の複数の第2主電極領域と、前記第1トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第1トレンチ内に形成されて、前記第1ゲート絶縁膜を介して前記第1トレンチを充填する第1ゲート制御電極と、前記第1主面の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短い第2距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記ウエル層の内部に位置する第3底面にまで形成されており、前記第1主面から前記第3底面迄の第3深さを有すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部と連結しつつ前記第2方向に沿って延在した第2トレンチと、前記第2トレンチの前記第3底面上及び側面上に全面的に形成された第2ゲート絶縁膜と、前記第2トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第2トレンチ内に形成されて前記第2ゲート絶縁膜を介して前記第2トレンチを充填すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部において前記第1ゲート制御電極と電気的に接続された第2ゲート制御電極と、前記ベース層の上面上、前記第1ゲート制御電極の上面上、前記第1ゲート絶縁膜の上面上、前記第2ゲート制御電極の上面上、前記第2ゲート絶縁膜の上面上、前記ウエル層の上面上及び前記第1主面の前記ターミナル領域内で前記ウエル層の終端よりも外側の領域上に形成された絶縁層と、前記複数の第2主電極領域の各々が有する上面の一部、及び、前記ベース層の内で前記複数の第2主電極領域の各々で囲まれた部分の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第1コンタクト部と、前記ベース層の内で、前記第2トレンチの前記境界側の側面と、前記隣り合う第1部分同士の側面と、前記複数の第2部分の内で前記第2トレンチに対面した第2部分の側面とで囲まれた各部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第2コンタクト部と、前記複数の第1コンタクト部内、前記複数の第2コンタクト部内、及び前記絶縁層の内で前記第1主面の前記セル領域上に位置する部分の上に形成されており、前記境界から前記第1方向に沿って前記第8距離よりも長い第7距離だけ離れた一端部を有し且つ前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第2主電極領域の各々及び前記ベース層と電気的に接続された第2主電極用第1電極層と、前記第2ゲート制御電極の前記上面の一部を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第3コンタクト部と、前記第3コンタクト部内、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第8距離よりも短い第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短い第4距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第3コンタクト部を介して前記第2ゲート制御電極と電気的に接続されたゲート電極と、前記ウエル層の内で、前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短く且つ前記第4距離よりも長い第5距離だけ離れた箇所と、前記境界から前記第1距離だけ離れた前記ウエル層の前記他端とで挟まれた部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第4コンタクト部と、前記第4コンタクト部内、及び、前記絶縁層の内で、前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第5距離だけ離れた前記箇所と、前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第1距離よりも長い第6距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第4コンタクト部を介して前記ウエル層と電気的に接続された第2主電極用第2電極層とを備えており、前記第2主電極用第1電極層及び前記第2主電極用第2電極層の前記第2方向における長さは共に前記ゲート電極の前記第2方向における長さよりも大きく、前記絶縁ゲート型半導体装置は、前記ゲート電極の前記第2方向における一端部から前記第2方向に関して所定の距離だけ離れ且つ前記第1方向に沿って延在した側面を有しており、前記第2主電極用第1電極層の前記一端部と前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第5距離だけ離れた前記箇所とで規定される前記絶縁層の部分上に形成されており、前記第2主電極用第1電極層及び前記第2主電極用第2電極層を互いに電気的に接続する接続層を更に備えており、前記第3深さは前記第1深さよりも大きく、前記第4深さは前記第3深さよりも大きいことを特徴とする。
【0028】
請求項13記載の発明は、MOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置であって、第3方向に関して対面し合う第1及び第2主面を有する第1導電型の半導体基板と、前記第1主面のセル領域から前記第3方向に沿って前記半導体基板の内部に位置する第1底面に向けて形成されており、前記セル領域に隣接するターミナル領域と前記セル領域との境界に位置する一端部を有すると共に、前記第1主面から前記第1底面迄の第1深さを有する第2導電型のベース層と、前記第1主面の前記セル領域から前記第3方向に沿って前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部に位置する第2底面にまで形成されており、前記第1主面から前記第2底面迄の第2深さを有する第1トレンチと、前記第1トレンチの前記第2底面上及び側面上に全面的に形成された第1ゲート絶縁膜と、前記第2主面上に形成された第1主電極とを備え、前記第1方向は前記第1主面に平行で且つ前記第3方向に直交しており、前記第1深さは前記第2深さよりも小さく、前記第1トレンチは複数の第1部分及び複数の第2部分を有しており、前記複数の第1部分は前記第1及び第3方向に直交する第2方向に沿って配列しており、前記複数の第1部分の各々は、前記セル領域と前記ターミナル領域との前記境界に位置する一端部を有し、前記第1方向に沿って前記一端部に向けて延在しており、前記複数の第2部分の各々は、前記複数の第1部分の内で隣り合う第1部分同士の間に位置しており、前記第2方向に沿って延在して前記隣り合う第1部分同士を互いに連結しており、前記絶縁ゲート型半導体装置は、更に、前記第1主面の前記セル領域の内で、前記隣り合う第1部分同士と、前記複数の第2部分の内で前記隣り合う第1部分同士に対応する隣り合う第2部分同士とで囲まれた各領域から、前記隣り合う第1部分同士の側面上部及び前記隣り合う第2部分同士の側面上部に沿って、前記ベース層内に向けて形成された、前記第1導電型の複数の第2主電極領域と、前記第1トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第1トレンチ内に形成されて、前記第1ゲート絶縁膜を介して前記第1トレンチを充填する第1ゲート制御電極と、前記第1主面の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に前記第1方向に沿って第1距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記半導体基板の前記内部に位置する第3底面にまで形成されており、前記第1主面から前記第3底面迄の第3深さを有すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部と連結しつつ前記第2方向に沿って延在した第2トレンチと、前記第2トレンチの前記第3底面上及び側面上に全面的に形成された第2ゲート絶縁膜と、前記第2トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第2トレンチ内に形成されて前記第2ゲート絶縁膜を介して前記第2トレンチを充填すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部において前記第1ゲート制御電極と電気的に接続された第2ゲート制御電極と、前記ベース層の上面上、前記第1ゲート制御電極の上面上、前記第1ゲート絶縁膜の上面上、前記第2ゲート制御電極の上面上、前記第2ゲート絶縁膜の上面上、及び前記第2トレンチの前記側面の内で前記ターミナル領域側の側面の外側に位置する前記第1主面上に、形成された絶縁層と、前記複数の第2主電極領域の各々が有する上面の一部、及び、前記ベース層の内で前記複数の第2主電極領域の各々で囲まれた部分の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第1コンタクト部と、前記ベース層の内で、前記第2トレンチの前記境界側の側面と、前記隣り合う第1部分同士の側面と、前記複数の第2部分の内で前記第2トレンチに対面した第2部分の側面とで囲まれた各部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第2コンタクト部と、前記複数の第1コンタクト部内、前記複数の第2コンタクト部内、及び前記絶縁層の内で前記第1主面の前記セル領域上に位置する部分の上に形成されており、前記境界から前記第1方向に沿って第4距離だけ離れた一端部を有し且つ前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第2主電極領域の各々及び前記ベース層と電気的に接続された第2主電極と、前記第2ゲート制御電極の前記上面の一部を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第3コンタクト部と、前記第3コンタクト部内、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第4距離よりも短い第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第1距離よりも長い第2距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第3コンタクト部を介して前記第2ゲート制御電極と電気的に接続されたゲート電極とを備えており、前記第3深さは前記第1深さよりも大きく、前記第2トレンチの前記ターミナル領域側側面と、前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第2距離だけ離れた前記箇所とで規定される、前記ゲート電極の直下に位置する前記半導体基板の部分には、前記第2導電型の半導体層が一切形成されていないことを特徴とする。
【0029】
請求項14記載の発明は、請求項13記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、前記第1主面の前記ターミナル領域上に形成された前記絶縁層の内で、前記第2トレンチの前記ターミナル領域側側面よりも外側に位置し且つ少なくとも前記ゲート電極の下方に位置する部分の内部に配設されており、前記第2方向に沿って延在した第3ゲート制御電極と、前記第3ゲート制御電極の上面の一部を露出する様に前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極によって充填された第4コンタクト部とを更に備えており、前記ゲート電極は、前記第4コンタクト部を介した前記第3ゲート制御電極との電気的接続をも有することを特徴とする。
【0030】
請求項15記載の発明は、MOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置であって、第3方向に関して対面し合う第1及び第2主面を有する第1導電型の半導体基板と、前記第1主面の内で、セル領域、及び、前記セル領域に隣接するターミナル領域と前記セル領域との境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に第1方向に沿って第1距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記半導体基板の内部に向けて形成された、第2導電型のベース層と、前記第1主面の前記セル領域から前記第3方向に沿って前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部にまで形成されたトレンチと、前記トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成されたゲート絶縁膜と、前記第2主面上に形成された第1主電極とを備え、前記第1方向は前記第1主面に平行で且つ前記第3方向に直交しており、前記第1主面から前記ベース層の底面迄の第1深さは、前記第1主面から前記トレンチの前記底面迄の第2深さよりも小さく、前記トレンチは複数の第1部分及び複数の第2部分を有しており、前記複数の第1部分は前記第1及び第3方向に直交する第2方向に沿って配列しており、前記複数の第1部分の各々は、前記セル領域と前記ターミナル領域との前記境界に位置する一端部を有し、前記第1方向に沿って前記一端部に向けて延在しており、前記複数の第2部分の各々は、前記複数の第1部分の内で隣り合う第1部分同士の間に位置しており、前記第2方向に沿って延在して前記隣り合う第1部分同士を互いに連結しており、前記絶縁ゲート型半導体装置は、更に、前記第1主面の前記セル領域の内で、前記隣り合う第1部分同士と、前記複数の第2部分の内で前記隣り合う第1部分同士に対応する隣り合う第2部分同士とで囲まれた各領域から、前記隣り合う第1部分同士の側面上部及び前記隣り合う第2部分同士の側面上部に沿って、前記ベース層内に向けて形成された、前記第1導電型の複数の第2主電極領域と、前記トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記トレンチ内に形成されて、前記ゲート絶縁膜を介して前記トレンチを充填するゲート制御電極と、前記ベース層の上面上、前記ゲート制御電極の上面上、前記ゲート絶縁膜の上面上、及び前記第1主面の前記ターミナル領域内で前記ベース層の終端よりも外側の領域上に形成された絶縁層と、前記複数の第2主電極領域の各々が有する上面の一部、及び、前記ベース層の内で前記複数の第2主電極領域の各々で囲まれた部分の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第1コンタクト部と、前記ベース層の内で、前記境界と、前記隣り合う第1部分同士の側面と、前記複数の第2部分の内で前記境界に対面した第2部分の側面とで規定される各部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第2コンタクト部と、前記複数の第1コンタクト部内、前記複数の第2コンタクト部内、及び前記絶縁層の内で前記第1主面の前記セル領域上に位置する部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第2主電極領域の各々及び前記ベース層と電気的に接続された第2主電極と、前記複数の第1部分の各々を充填する前記ゲート制御電極の各部における上面の内で、前記境界から前記第1方向に沿って第4距離だけ離れた第1箇所と、前記境界から前記第1方向に沿って前記第4距離よりも長い第5距離だけ離れた第2箇所とで挟まれた部分を露出する様に、前記複数の第1部分の各々毎に前記絶縁層内に形成された複数の第3コンタクト部と、前記複数の第3コンタクト部の各々内、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第5距離よりも長い第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第1距離よりも大きい第2距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第3コンタクト部を介して前記ゲート制御電極と電気的に接続されたゲート電極とを備えることを特徴とする。
【0031】
請求項16記載の発明は、請求項15記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、前記ゲート制御電極を第1ゲート制御電極と定義するとき、前記第1主面の前記ターミナル領域上に形成された前記絶縁層の内で、前記ベース層の前記終端よりも外側に位置し且つ少なくとも前記ゲート電極の下方に位置する部分の内部に配設されており、前記第2方向に沿って延在した第2ゲート制御電極と、前記第2ゲート制御電極の上面の一部を露出する様に前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極によって充填された第4コンタクト部とを更に備えており、前記ゲート電極は、前記第4コンタクト部を介した前記第2ゲート制御電極との電気的接続をも有することを特徴とする。
【0032】
請求項17記載の発明は、ゲート配線構造の製造方法であって、(a)第1導電型の半導体基板の主面から第3方向に沿って前記半導体基板の内部にまで第2導電型のベース層を形成する工程と、(b)前記ベース層を貫通しつつ、前記主面に平行で且つ前記第3方向に直交する第1方向に向けて延在しており、前記半導体基板の前記内部に底面を有する第1トレンチと、前記ベース層を貫通しつつ、且つ、前記第1トレンチの前記第1方向における一端部と連結しつつ前記第1方向及び前記第3方向に直交する第2方向に向けて延在しており、前記半導体基板の前記内部に底面を有する第2トレンチとを形成する工程と、(c)前記第1トレンチの前記底面上及び側面上に第1ゲート酸化膜を形成し、且つ、前記第2トレンチの前記底面上及び側面上に第2ゲート酸化膜を形成する工程と、(d)前記第1ゲート酸化膜を介して前記第1トレンチ内を充填する第1ゲート制御電極と、前記第2ゲート酸化膜を介して前記第2トレンチ内を充填する第2ゲート制御電極とを形成する工程と、(e)前記第1ゲート制御電極の上面及び前記第2ゲート制御電極の上面を被覆する絶縁層を前記半導体基板の前記主面上に形成する工程と、(f)前記第2ゲート制御電極の前記上面を露出させるゲートコンタクト部を前記絶縁層内に形成する工程と、(g)前記ゲートコンタクト部を充填すると共に、前記ベース層の前記第1方向における終端部よりも外側に張り出した一端部を有するゲート電極を前記絶縁層の上面上に形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【0033】
請求項18記載の発明は、請求項17記載のゲート配線構造の製造方法であって、前記工程(d)は、前記半導体基板の前記主面の内で前記ベース層の前記終端部よりも外側に位置する部分の上に、絶縁酸化膜を介して、第3ゲート制御電極を形成する工程を含んでおり、前記工程(e)で形成される前記絶縁層は前記第3ゲート制御電極を被覆しており、前記工程(f)は、前記ゲート電極の前記一端部よりも内側に位置する前記第3ゲート制御電極の上面部分を露出させる別のゲートコンタクト部を前記絶縁層内に形成する工程を含んでおり、前記工程(g)で形成される前記ゲート電極は前記別のゲートコンタクト部をも充填していることを特徴とする。
【0034】
請求項19記載の発明は、ゲート配線構造の製造方法であって、(a)第1導電型の半導体基板の主面から第3方向に沿って前記半導体基板の内部にまで第2導電型のベース層を形成する工程と、(b)前記ベース層を貫通しつつ、前記主面に平行で且つ前記第3方向に直交する第1方向に向けて延在しており、前記半導体基板の前記内部に底面を有する第1トレンチと、前記ベース層を貫通しつつ、且つ、前記第1トレンチの前記第1方向における一端部と連結しつつ前記第1方向及び前記第3方向に直交する第2方向に向けて延在しており、前記半導体基板の前記内部に底面を有する第2トレンチとを形成する工程と、(c)前記第1トレンチの前記底面上及び側面上に第1ゲート酸化膜を形成し、且つ、前記第2トレンチの前記底面上及び側面上に第2ゲート酸化膜を形成する工程と、(d)前記第1ゲート酸化膜を介して前記第1トレンチ内を充填する第1ゲート制御電極と、前記第2ゲート酸化膜を介して前記第2トレンチ内を充填する第2ゲート制御電極とを形成する工程と、(e)前記第1ゲート制御電極の上面及び前記第2ゲート制御電極の上面を被覆する絶縁層を前記半導体基板の前記主面上に形成する工程と、(f)前記第2ゲート制御電極の前記上面を露出させるゲートコンタクト部と、前記第2トレンチよりも外側に位置する前記ベース層の上面部分を露出させるソースコンタクト部とを、前記絶縁層内に形成する工程と、(g)前記ゲートコンタクト部を充填するゲート電極と、前記ソースコンタクト部を充填し且つ前記ベース層の前記第1方向における終端部よりも外側に張り出した一端部を有するソース電極とを、前記絶縁層の上面上に形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下の各実施の形態では、記載の便宜上、本発明に係るMOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置の一例として、縦型パワートランジスタであるUMOSFETを取り扱うこととする。しかしながら、本発明は、UMOSFETに限定されるものではないことは勿論であり、ゲートトレンチ構造を有する絶縁ゲート型半導体装置全般に適用可能である。その様な他の一例としては、VMOSFET又はIGBTを挙げることが出来る。
【0036】
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態に係るnチャネル型UMOSFETの一部分であるゲート配線構造100の構造を模式的・拡大的に示す図である。特に、図1(A)はゲート配線構造100の上面図であり、図1(B)は、図1(A)中のC1−C2線に関する縦断面図であり、後述する第1トレンチ105aの第1部分P1の内部構造を眺めたときの各部の配置関係を示している。更に、図1(C)は、図1(A)中のC3−C4線に関する縦断面図であり、第1トレンチ105aの第1部分P1の外側におけるシリコンメサ領域の構造を示している。尚、図1(A)では、図示の便宜上、後述する第2主電極113及びゲート電極108は、共に途中で分断された状態で描かれている。
【0037】
図1(A)に示す様に、セル領域CRは、UMOSFETの素子が形成されるMOSトランジスタ部MTPを含む中核領域であり、境界BLを介してセル領域CRと隣接するターミナル領域TRは、後述する半導体基板1の外周縁に位置するチャネルストッパ領域(図示せず)とセル領域CRとで挟まれた領域である。そして、後述する各部、例えば第2トレンチ105b、ゲート電極108、外周縁側pベース層103a及びゲートボンディング電極ないしはゲートパッド電極(図示せず)等が、ターミナル領域TR内に形成される。
【0038】
以下、図1(A)〜図1(C)に基づき、各部の構成を記載する。
【0039】
先ず、図1(B)及び図1(C)に示す様に、シリコンをその母材とする第1導電型の半導体基板1は、そのベースとなる半導体層101と、同層101の上層である半導体層102との2層から成り、同基板1の厚み方向に該当する第3方向D3に関して互いに対面し合う第1主面1S1及び第2主面1S2を有する。ここでは、第1導電型とは、n型に相当する。この内、半導体層101は、比較的高濃度のn型不純物を含むn+基板であり、他方、半導体層102は、半導体層101の上部主面上に全面的にエピタキシャル成長法によって形成された、比較的低濃度のn型不純物を含むエピタキシャル層である。そして、同基板1の第2主面1S2上には、ドレイン電極である第1主電極114が配設されている。
【0040】
又、半導体層102内には、第2導電型(ここではp型に該当)の不純物を含む半導体層(pベース層と呼ぶ)103が形成されている。即ち、第2導電型のベース層103は、(1)第1主面1S1のセル領域CRから第3方向D3に沿って半導体基板1の内部に向けて形成されていると共に、(2)更に、第1主面1S1のターミナル領域TR内であって、且つ、境界BLである一端と境界BLから第1方向D1に沿って第1距離d1だけ離れた他端とで規定ないしは画される領域から、第3方向D3に沿って、その直下の半導体基板1内部に向けて形成されている。ここで、第1方向D1とは、第1主面1S1及び第2主面1S2に平行で且つ第3方向D3に直交する方向に該当する。特に、ベース層103の内で、第1主面1S1のターミナル領域TRの下方に形成されており、しかも、後述する第2トレンチ105bによって部分的にセル領域CR直下の部分から分断されている部分を、「外周縁側ベース層103a」と称する。この外周縁側ベース層103aは、所定の曲率を有するコーナー部分を有する。
【0041】
又、梯子状の第1トレンチ105aが、第1主面1S1のセル領域CRから、第3方向D3に沿って、ベース層103を貫通しつつ、半導体基板1内部にまで形成されている。従って、第1主面1S1から第1トレンチ105aの底面迄の第2深さT2は、第1主面1S1からベース層103の底面迄の第1深さT1よりも大きい(T1<T2)。より詳細には、第1トレンチ105aは、複数の第1部分P1及び複数の第2部分P2を有している。この内、複数の第1部分P1は、第1方向D1及び第3方向D3に直交する第2方向D2に沿って所定の間隔で配列しており、各第1部分P1は、セル領域CRとターミナル領域TRとの境界BLに位置する一端部を有し、当該一端部に向けて第1方向D1に沿って延在している。他方、各第2部分P2は、互いに隣り合う第1部分P1同士の間に配置されており、第2方向D2に沿って延在して隣り合う第1部分P1同士を互いに連結する。
【0042】
そして、ゲート酸化膜106が、第1トレンチ105aの各部P1,P2の底面上及び側面上に全面的に形成されていると共に、ベース層103の上面上にも形成されている。ここでは、ゲート酸化膜106の内で、第1トレンチ105aの底面上及び側面上に全面的に形成された部分を、「第1ゲート絶縁膜」と称す。
【0043】
更に、第1ゲート制御電極107aが、その上面が第1トレンチ105aの上面よりも若干下方に位置する様に、第1ゲート絶縁膜106が形成された第1トレンチ105a内に一様に形成されている。換言すれば、第1ゲート制御電極107aは、第1ゲート絶縁膜106を介して、第1トレンチ105aを充填している。この第1ゲート制御電極107aは、MOSトランジスタの駆動に直接的に寄与する部分であり、ここでは、第1ゲート制御電極107aは高濃度のポリシリコンより成る。そして、第1ゲート制御電極107aの上面上には、キャップ酸化膜2が形成されている。
【0044】
次に、MOSトランジスタ部MTPにおいては、n型不純物を含む半導体層であるソース領域(以下、第2主電極領域と称す)104が、第1トレンチ105aによってその周囲を完全に囲まれる様に、ベース層103内部に選択的に形成されている。即ち、第1導電型の各第2主電極領域104が、第1主面1S1のセル領域CRの内で、当該領域104に対応する隣り合う第1部分P1同士と、当該領域104に対応する隣り合う第2部分P2同士とで囲まれた領域から、隣り合う第1部分P1同士の対向側面上部及び隣り合う第2部分P2同士の対向側面上部に沿って、ベース層103内部にまで、形成されている。従って、各第2主電極領域104の上面形状ないしは横断面形状は、中央部が抜けた四角形となる。そして、各第2主電極領域104の上面の内で、第1トレンチ105aの縁ないしは上面寄りの部分上には、ゲート酸化膜106が形成されている。
【0045】
又、第2トレンチ105bが、第1主面1S1のターミナル領域TR内であって、且つ、境界BLである一端と境界BLから第1方向D1に沿って第2距離d2だけ離れた他端とで規定される(画される)領域から、第3方向D3に沿って、直下のベース層103を貫通しつつ、半導体基板1内部にまで形成されている。ここで、第2距離d2は、第1距離d1よりも短い(d2<d1)。しかも、第2トレンチ105bは、第1深さT1よりも大きい第3深さT3を有すると共に、各第1部分P1の上記一端部と連結しつつ第2方向D2に沿って延在している。加えて、図1(A)には図示されてはいないが、第2トレンチ105bは、第2方向D2への延在部分の途中で、ベース層103の一部によって分断されている。換言すれば、この第2トレンチ105bの分断部分(図示せず)を介して、外周縁側ベース層103aは、セル領域CR直下のベース層103の部分103bと、電気的に且つ機械的に接続されている。尚、第2トレンチ105bは、第1トレンチ105aと同時に形成される。
【0046】
更に、ゲート酸化膜106が、第2トレンチ105bの底面上及び側面上に全面的に形成されている。特に、第2トレンチ105bの内壁上に全面的に形成されているゲート酸化膜106を、他の部分上のゲート酸化膜106と区別する観点から、「第2ゲート絶縁膜」と称する。
【0047】
更に、第2ゲート制御電極107bが、その上面が第2トレンチ105bの上面ないしは縁よりも若干下方に位置する様に、第2トレンチ105b内に一様に形成されている。ここでは、第2ゲート制御電極107bは、高濃度のポリシリコンより成る。この構成により、第2ゲート制御電極107bは、第2ゲート絶縁膜106を介して第2トレンチ105bを充填すると共に、各第1部分P1の上記一端部(両トレンチの連結部分に相当)において、第1ゲート制御電極107aと電気的に且つ機械的に接続されている。又、第2ゲート制御電極107bの上面上には、キャップ酸化膜2が形成されている。このキャップ酸化膜2は、ベース層103(103b)の上面上のゲート酸化膜106と繋がっており、且つ、第1ゲート制御電極107aの上面上のキャップ酸化膜2とも繋がっている。
【0048】
更に、第1主面1S1の内で外周縁側ベース層103aの終端103eよりも外側に位置し且つチャネルストッパ側に向けて広がる領域上には、絶縁酸化膜116が形成されており、更に、外周縁側ベース層103aの上面の内で同層103aのコーナー部の底面上方に該当する位置よりも第2トレンチ105b側へ少し寄った位置から同層103aの終端103e迄に至る領域上にも、絶縁酸化膜116が連続的に形成されている。そして、外周縁側ベース層103aの上面の内で、第2ゲート制御電極107bの上面上のキャップ酸化膜2と絶縁酸化膜116の端部とで挟まれた領域上には、ゲート酸化膜106が形成されており、このゲート酸化膜106はキャップ酸化膜2と絶縁酸化膜116とに繋がっている。更に、第1主面1S1上方には保護膜111が全面的に形成されており、保護膜111は、同膜111の下面と第1主面1S1との間に挟まれたキャップ酸化膜2、ゲート酸化膜106及び絶縁酸化膜116の全てをオーバーコートしている。この保護膜111は、例えばBPSG膜より成る。ここで、キャップ酸化膜2、ゲート酸化膜106、絶縁酸化膜116及び保護膜111を、「絶縁層」と総称する。従って、この定義によれば、当該絶縁層は、ベース層103(103a,103b,103c)の上面上、第1ゲート制御電極107aの上面上、第1トレンチ105a内の第1ゲート絶縁膜106の上面上、第2ゲート制御電極107bの上面上、第2トレンチ105b内の第2ゲート絶縁膜106の上面上、及び第1主面1S1のターミナル領域TR内で外周縁側ベース層103aの終端103eよりも外側の領域上に、全面的に形成された膜を成している。
【0049】
更に、各第2主電極領域(ソース領域)104の上面の一部104Sを露出すると共に、隣り合う第2部分P2で挟まれたベース層103の部分103c内であって且つ各第2主電極領域104で囲まれた部分の上面をも露出する様に、複数の第1コンタクト部ないしは第1ソースコンタクト部112が、上記絶縁層(106+111)内にホール状に形成されている(横断面形状は四角形)。加えて、ベース層103の内で、第2トレンチ105bの境界BL側の側面と、隣り合う第1部分P1同士の対向し合う側面同士と、複数の第2部分P2の内で第2トレンチ105bに対面した第2部分P2の第2トレンチ側の側面とで囲まれた各部分103bの一部上面を露出する様に、複数の第2コンタクト部ないしは第2ソースコンタクト部3が、上記絶縁層(106+111)内にホール状に形成されている(横断面形状は四角形)。
【0050】
そして、第2主電極113が、複数の第1コンタクト部112内、複数の第2コンタクト部3内、及び上記絶縁層の内で第1主面S1のセル領域CR上に位置する部分(106+111)、(2+111)の上に、形成されている。しかも、第2主電極113は、その境界BL側の一端部113Eと後述するゲート電極108の一端部108E1との間に所定の間隔を保ちつつ、第2方向D2に沿って延在している。ここでは、配線抵抗を低減させる目的で、第2主電極113は例えばアルミニウムから成る。従って、第2主電極113を、ソースアルミニウム電極とも称す。以上の通り、第2主電極113は両ソースコンタクト部112、3を完全に充填しているので、第2主電極113は、第1ソースコンタクト部112を介して各第2主電極領域(各ソース領域)104及び同コンタクト部112直下のベース層103cと電気的に接続されていると共に、第2ソースコンタクト部3を介して同コンタクト部3直下のベース層103bとも電気的に接続されている。
【0051】
更に、第3コンタクト部ないしはゲートコンタクト部109が、第2ゲート制御電極107bの上面の一部を露出する様に、ターミナル領域TR側の上記絶縁層(2+111)内に形成されている。しかも、ここでは、ゲートコンタクト部109は、第2方向D2に沿って第2トレンチ105bと平行に延在したストライプ形状を有する。この様にストライプ形状のゲートコンタクト部109を設けることにより、ゲートコンタクト部109を介しての後述するゲート電極108と第2ゲート制御電極107bとの電気的接続面積(接続領域)を飛躍的に増大させることが出来ることとなり、その結果、ゲート配線抵抗の低減化を図ることが出来ると言う利点が得られる。
【0052】
そして、ゲート電極108が、ゲートコンタクト部109内を充填していると共に、上記絶縁層の内で、境界BLと、境界BLからセル領域CR側へ第1方向D1に沿って第2主電極113の一端部113Eにまで至ることのない第3距離d3だけ離れた箇所108E1とで規定される部分(2+111)、(106+111)の上に形成されており、更に、上記絶縁層の内で、境界BLと、境界BLからターミナル領域TR側へ第1方向D1に沿って第1距離d1よりも大きい第4距離d4だけ離れた箇所108E2とで規定される部分の上にも連続的に形成されている(d4>d1)。従って、ターミナル領域TR側のゲート電極108の他端部108E2は、間隔W0(>0)だけ、外周縁側ベース層103aの終端103eよりもチャネルストッパ側へ向けて張り出している。しかも、ゲート電極108は、第2主電極113と平行に、第2方向D2に沿って延在している。この様な構成により、ゲート電極108は、ゲートコンタクト部109を介して、第2ゲート制御電極107bと、従って第1ゲート制御電極107aと電気的に接続されている。ここでは、配線抵抗を低減させる目的で、ゲート電極108はアルミニウムから成る。そのため、ゲート電極108を、ゲートアルミニウム電極とも称す。尚、ゲート電極108は、ターミナル領域TR内に形成されたゲートボンディング電極(ゲートパッド)(図示せず)と、電気的に且つ機械的に接続されている。
【0053】
以上の構成により、本半導体装置ないしはゲート配線構造100は、次の様な作用・効果を奏する。
【0054】
(1) 先ず、第2トレンチ105bの側面上部及びその縁周辺部上に形成されているゲート酸化膜106は、キャップ酸化膜2及び保護膜111のみによって被覆されており、しかも、第2ゲート制御電極107bは、その直上のゲートコンタクト部109を介して、ゲートアルミニウム電極108と電気的に接続されている。このため、トレンチ終端コーナー部115は、第1及び第2ゲート制御電極107a、107bによって覆われることはない。従って、トレンチ終端コーナー部115の曲率によってゲート酸化膜106が薄くなる部分には如何なるゲート制御電極も存在しないこととなり、ゲート電圧印加に起因した電界ストレスがゲート酸化膜106に対して局所的に集中する事態は生じない。
【0055】
(2) 本実施の形態では、第2トレンチ105bの直上方にゲートコンタクト部109が配設されるため、この様な構造を容易に実現すると言う観点から見た場合には、第2トレンチ105bの幅d2が第1トレンチ105aの幅W1よりも広いことが、求められる。そこで、この要求を満足させるべく、トレンチの製造過程においてドライエッチングを用いてトレンチ幅W1よりも広いトレンチ幅d2を実現しようとすると、ドライエッチングによるμローディング効果によって、第2トレンチ105bの深さ(第1主面1S1から第2トレンチ105bの底面までの距離に相当)T3は、第1トレンチ105aの深さT2よりも大きくなってしまう。尚、図1(B)及び図1(C)では、図示の便宜上、両深さT2、T3は互いに等しい様に描かれているが、実際には、深さT3>深さT2の関係が成立する。例えば、第1トレンチ105aの第1部分P1の幅W1が0.6μmであり、第2トレンチ105bの幅d2が3μmの場合には、その深さの差の割合(T3−T2)/(深さT2)は、約10%に達する。そして、図2(no prior art)に示す様に、トレンチが深くなるにつれてドレイン-ソース間の主耐圧が低下することが、本発明者が行った実験結果から判明している。
【0056】
そこで、本実施の形態では、この様な問題点をも同時に解消するために、第1主面1S1上方に絶縁層(116+111)を介して配設されているゲートアルミニウム電極108の他端108E2を、外周縁側ベース層103aの終端103eよりも距離W0だけ外側ないしはチャネルストッパ側に向けて張り出すと言う構成を、採用している。この構成により、ゲートアルミニウム電極108の張り出し部分は所謂フィールドプレートとして機能し、同電極108に因るフィールドプレート効果によってドレイン-ソース間の主耐圧向上を図ることが出来る。従って、この効果に起因した主耐圧の増加分によって、トレンチの深さ増大に起因した主耐圧の低下分を補うことが可能となる。
【0057】
ここで図3は、図1(B)の距離W0が10μmである定格30VのパワーUMOSFETの場合と、距離W0が0μmである定格30VのパワーUMOSFETの場合とについて、デバイスシミュレータMediciを用いて、ドレイン-ソース間主耐圧VDSSをシミュレーションしたときの計算結果を示す。図3に示す様に、距離W0が0μmであるパワーUMOSFETの場合にはドレイン-ソース間主耐圧VDSSは37.5Vであるのに対して、距離W0が10μmであるパワーUMOSFETの場合にはドレイン-ソース間主耐圧VDSSは44Vとなっており、後者の場合には、トレンチの深さ増大に起因した主耐圧の低下分を補うと共に、主耐圧の更なる増大までをも達成しているのである。この様に、ゲートアルミニウム電極108の張り出し部分に起因したフィールドプレート効果を利用することが極めて有益であることが、図3のシミュレーション結果からも容易に理解されるところである。
【0058】
尚、図3に示す今回のシミュレーションでは、張り出し寸法W0が10μmである場合についての計算であるが、張り出し寸法W0が正の値を有している限り(W0>0)、同様の効果が得られることも、本発明者によって確認されている。
【0059】
(3)更に、第1及び第2ゲート制御電極107a、107bよりも低抵抗であるゲートアルミニウム電極108を形成することでゲート配線を実現しているので、その分だけゲート配線抵抗の低減が期待され、オン-オフスイッチング時の効率向上の効果が見込まれる。
【0060】
(変形例1)
本変形例は実施の形態1の構造を改善するものであり、その特徴点は、実施の形態1における、セル領域CR側のゲートアルミニウム電極108の部分直下に位置する第1部分P1の上面を露出させる新たなコンタクト部を、第1部分P1毎に設けた点にある。その他の点は実施の形態1の構造と同一である。以下、図面に基づき、本変形例の具体例を詳述する。
【0061】
図2(A)、図2(B)及び図2(C)は、本変形例に係るゲート配線構造100Aの構造を模式的に示す上面図、C1−C2線に関する縦断面図、及びC3−C4線に関する縦断面図であり、それぞれ、図1(A)、図1(B)及び図1(C)に対応している。従って、図2(A)、図2(B)及び図2(C)中の参照符号の内で図1(A)、図1(B)及び図1(C)中の参照符号と同一のものは、実施の形態1で記載したものと同一の構成要素に対応している。
【0062】
図2(A)、図2(B)及び図2(C)中において、実施の形態1には無い本変形例の特徴的構成要素とは、複数の第4コンタクト部131である。即ち、各第1部分P1を充填している各第1ゲート制御電極107aの内で、境界BLと、境界BLからセル領域CR側へ第1方向D1に沿って第3距離d3だけ離れた箇所とで規定ないしは画される部分の上面一部を露出する様に、複数の第4コンタクト部131が、上記絶縁層(2+111)内にホール状に形成されている。しかも、各第4コンタクト部131は、ゲート電極108によって完全に充填されている。この構成により、ゲート電極108は、各第4コンタクト部131を介した第1ゲート制御電極107aとの電気的接続をも有する。
【0063】
従って、本変形例によれば、既述した実施の形態1の効果(1)〜(3)と同様の効果を奏すると共に、(4)ゲート制御電極とゲート電極108とのコンタクト領域が実施の形態1よりも増大することによりゲート配線抵抗の一層の低減化を図ることが可能となり、オン-オフスイッチング時の効率の更なる向上効果を期待することが出来ると言う利点が、更に得られる。
【0064】
(変形例2)
本変形例は実施の形態1の構造を改善するものに関しており、その特徴点は、第2トレンチ105bが各第1部分P1の第1幅W1と等しい第2幅d2を有する点にある。その他の点は実施の形態1の構造と同一である。以下、図面に基づき、本変形例の具体例を詳述する。
【0065】
図5は、本変形例に係るゲート配線構造100Bの構造を模式的に示す上面図であり、図1(A)に対応している。従って、図5中の参照符号の内で図1(A)中の参照符号と同一のものは、実施の形態1において記載した構成要素と同一の構成要素に対応している。
【0066】
図5に示す通り、第2トレンチ105bの幅W2(図1(A)の幅d2に相当)は、第1トレンチ105aの幅W1と同等の値に設定されている。
【0067】
従って、本変形例によれば、既述した実施の形態1の効果(1)〜(3)と同様の効果を奏すると共に、(4)全てのトレンチ幅が均一に設定されることによりトレンチエッチング時のμローディング効果に起因した溝深さの不均一が無くなる結果、一層の主耐圧向上が見込まれると言う利点が追加的に得られる。
【0068】
尚、変形例1の特徴部分(第4コンタクト部131を設ける点)を本変形例に適用することは、勿論可能である。
【0069】
(変形例3)
本変形例は実施の形態1の構造を改善するものであり、その特徴点を要約すると、本変形例では、実施の形態1における第1主面1S1のターミナル領域TRの内で外周縁側ベース層103aの終端103eよりも外側に位置する領域上に配設されている絶縁層内に、第3ゲート制御電極を新たに設けると共に、その直上の絶縁層部分を開口することで更にゲートアルミニウム電極108を上記第3ゲート制御電極にも電気的に接続する様にしている。その他の点は実施の形態1の構造と同一である。以下、図面に基づき、本変形例の具体例を、その特徴点を中心に詳述する。
【0070】
図6(A)、図6(B)及び図6(C)は、それぞれ、本変形例に係るゲート配線構造100Cの構造を模式的に示す上面図、C1−C2線に関する縦断面図、及びC3−C4線に関する縦断面図であり、図1(A)、図1(B)及び図1(C)に対応している。従って、図6(A)、図6(B)及び図6(C)中の参照符号の内で図1(A)、図1(B)及び図1(C)中の参照符号と同一のものは、実施の形態1で記載したものと同一の構成要素に対応している。
【0071】
図6(A)、図6(B)及び図6(C)中において、実施の形態1には無い本変形例の特徴的構成要素とは、第3ゲート制御電極208c、保護膜210及び第4コンタクト部212bである。
【0072】
即ち、第3ゲート制御電極208cが、第1主面1S1のターミナル領域TR上であって、且つ、終端103eよりも外側に位置すると共に、少なくともゲート電極108の下方に位置する部分を含む領域上に形成された絶縁層(116+210)の内部に、配設されている。換言すれば、第3ゲート制御電極208cは、絶縁膜116を介在して、半導体層102の上面上に配設されている。そして、第3ゲート制御電極208cは、第2方向D2に沿って延在している。この第3ゲート制御電極208cは、例えばポリシリコンより成る。尚、第3ゲート制御電極208cの第1方向D1における外側の他端(図示せず)は、ゲート電極108の他端(境界BLから第4距離d4だけ離れた位置)108E2よりも外側に位置している。
【0073】
更に、第4コンタクト部212bが、ゲート電極108の直下に位置する、第3ゲート制御電極208cの上面の一部を露出する様に、保護膜である絶縁層210内に、第2方向D2に沿ってストライプ状に形成されており、しかも、ゲート電極108によって完全に充填されている。従って、ゲート電極108は、第4コンタクト部212bを介した第3ゲート制御電極208cとの電気的接続をも有する。しかも、第4コンタクト部212bはストライプ状に延びた溝形状を有するので、ゲート電極108と第3ゲート制御電極208cとの接触面積ないしは接触領域は、コンタクトホールの場合と比較して大きい。この構成により、第1及び第2ゲート制御電極107a、107bと第3ゲート制御電極208cとは、互いに電気的に導通状態にある。尚、第4コンタクト部212bを「第2ゲートコンタクト部」と称するときには、第3コンタクト部109を「第1ゲートコンタクト部」と称するものとする。
【0074】
以上の構成に伴い、本変形例は、既述した実施の形態1の効果(1)〜(3)を同様に奏する上に、(4)ゲート電極108と第3ゲート制御電極208cとの電気的接続も加味される結果、ゲート配線抵抗の一層の低減化を図ることが可能となり、オン-オフスイッチング時の効率の更なる向上効果を期待することが出来ると言う利点をも奏する。
【0075】
(変形例4)
本変形例は変形例3の構造を改善するものであり、変形例3における第4コンタクト部を複数のコンタクトホールより構成した点に、その特徴点を有する。この構成の採用により、変形例3と比較してゲート電極108と第3ゲート制御電極208cとの接触面積は減少せざるを得ないが、その代わりに、下記に示す製造上の効果が得られる。その他の点は実施の形態1及び変形例3の構造と同一である。以下、図面に基づき、本変形例の具体例を、その特徴点を中心に詳述する。
【0076】
図7は、本変形例に係るゲート配線構造100Dの構造を模式的に示す上面図であり、図1(A)に対応している。従って、図7中の参照符号の内で図1(A)中及び図6(A)中の参照符号と同一のものは、実施の形態1及び変形例3で記載したものと同一の構成要素に対応している。
【0077】
図7に模式的に示す様に、第4コンタクト部ないしは第2ゲートコンタクト部216は、第2方向D2及び第1方向D1をそれぞれ長手方向及び短手方向とする矩形状の横断面形状を有するコンタクトホールであり、複数の第4コンタクト部216は所定の間隔DHで以って第2方向D2に沿って一列に配設されている。そして、各第4コンタクト部216は、ゲートアルミニウム電極108によって完全に充填されている。
【0078】
以上の構成を有する本変形例によれば、既述した実施の形態1の効果(1)〜(3)が同様に得られると共に、(4)ゲートアルミニウム電極108と各第4コンタクト部216とのコンタクト面積が変形例3と比較して減少する分だけ、製造過程においてドライエッチング工程によって生じる絶縁酸化膜116へのダメージ量を軽減することが出来、その結果、ゲート歩留及び信頼性の向上が見込まれると言う効果も得られる。
【0079】
(変形例5)
本変形例は実施の形態1の構造を改善するものであり、その特徴点は、外周縁側ベース層103aを貫くメッシュ状の第3トレンチを、第2トレンチ105bの外側側面から終端103e迄の範囲内に配設した点にある。その他の構造は実施の形態1の構造と同一である。以下、図面に基づき、本変形例の具体例を、その特徴点を中心に詳述する。
【0080】
図8(A)、図8(B)及び図8(C)は、それぞれ、本変形例に係るゲート配線構造100Eの構造を模式的に示す上面図、C1−C2線に関する縦断面図、及びC3−C4線に関する縦断面図であり、図1(A)、図1(B)及び図1(C)に対応している。従って、図8(A)、図8(B)及び図8(C)中の参照符号の内で図1(A)、図1(B)及び図1(C)中の参照符号と同一のものは、実施の形態1で記載したものと同一の構成要素に対応している。
【0081】
図8(A)、図8(B)及び図8(C)中に示す様に、メッシュ形状を成す第3トレンチ301が、第1主面1S1のターミナル領域TRの内で、第2トレンチ105bのチャネルストッパ側側面の外側部分から外周縁側ベース層103aの終端103e迄の領域から、ターミナル領域TR下方に位置するベース層103aを貫通しつつ、第3方向D3に沿って、半導体基板1内部に迄形成されている。しかも、第3トレンチ301は、第2トレンチ105bのチャネルストッパ側側面と連結しつつ第1方向D1に沿って延在する複数の第1部分(横部分)301Aと、各第1部分301Aと直交しつつ第2方向D2に沿って延在するn(nは自然数)個の第2部分(縦部分)301Bとを、有する。
【0082】
更に、例えば酸化膜より成る第3ゲート絶縁膜106が、第3トレンチ301の各部301A、301Bの底面上及び側面上に全面的に形成されている。そして、第3ゲート絶縁膜106は、各第1部分301Aと第2トレンチ105bとの連結箇所において、第2トレンチ105b内に全面的に形成されている第2ゲート絶縁膜106と一体的に繋がっている。
【0083】
更に、上方から見てメッシュ形状を成す第3ゲート制御電極304が、第3トレンチ301の上面よりも下部に位置する様に第3トレンチ301内に形成されており、しかも、同電極304は、第3ゲート絶縁膜106を介して第3トレンチ301内を充填している。そして、第3ゲート制御電極304は、第2トレンチ105bと第3トレンチ301の各第1部分301Aとの各連結部分において、第2ゲート制御電極107bと電気的に接続されている。尚、第3ゲート制御電極304の材質は第2ゲート制御電極107bのそれと同一である。
【0084】
更に、第4コンタクト部ないしは第2ゲートコンタクト部303が、第1方向D1及び第2方向D2に沿って延在してメッシュ形状を成しつつ第3ゲート制御電極304の上面の一部を露出する様に、絶縁層(2+111)内に形成されている。しかも、第4コンタクト部303は、ゲートアルミニウム電極108で完全に充填されており、同部303の第1方向D1に沿って延在する各横部分は、第2方向D2に沿って第2トレンチ105bと平行に延在したストライプ形状の第3コンタクト部ないしは第1ゲートコンタクト部109と連結している。従って、ゲートアルミニウム電極108は、メッシュ状に張り渡された第4コンタクト部303を介した第3ゲート制御電極304との電気的接続をも有している。
【0085】
以上の構成を有する本変形例は、既述した実施の形態1の効果(1)〜(3)を同様に奏すると共に、(4)第3トレンチ301の各部301A,301Bの数を増やすことでゲートアルミニウム電極108と第3ゲート制御電極304との接触面積を増大させることが出来るので、ゲート配線抵抗の更なる低減化を達成することが出来ると言う効果をも奏する。
【0086】
(変形例6)
本変形例は変形例5の修正形であり、その特徴点は、第3及び第4コンタクト部を共に、トレンチの交差部分に位置する複数のコンタクトホールとして構成している点にある。その他の構造は実施の形態1及び変形例5の構造と同一である。以下、図面に基づき、本変形例の具体例を、その特徴点を中心に詳述する。
【0087】
図9(A)、図9(B)及び図9(C)は、それぞれ、本変形例に係るゲート配線構造100Fの構造を模式的に示す上面図、C1−C2線に関する縦断面図、及びC3−C4線に関する縦断面図であり、図8(A)、図8(B)及び図8(C)に対応している。従って、図9(A)、図9(B)及び図9(C)中の参照符号の内で図8(A)、図8(B)及び図8(C)中の参照符号と同一のものは、実施の形態1及び変形例5で記載したものと同一の構成要素に対応している。
【0088】
図9(A)、図9(B)及び図9(C)に示す様に、第3コンタクト部109aは、第2トレンチ105bと第3トレンチ301の横部分301Aとの各連結部分ないしは交差部分109CPの近傍において形成された複数のコンタクトホールより成る。しかも、複数のコンタクトホール109aは、所定の間隔HD1で以って第2方向D2に沿って一列に配列している。
【0089】
更に、第4コンタクト部402は、第3ゲート制御電極304の上面の一部を露出する様に絶縁層(106+111)内に形成されており、しかも、第4コンタクト部402内部はゲート電極108によって完全に充填されている。従って、ゲート電極108は、第4コンタクト部402を介した第3ゲート制御電極304との電気的接続をも有している。そして、第4コンタクト部402は、第3トレンチ301の第1方向D1に沿って延在する各横部分301Aと、第3トレンチ301の第2方向D2に沿って延在する各縦部分301Bとの各交差部分401において形成された複数のコンタクトホールより成る。同様に、複数のコンタクトホール402は、所定の間隔HD1で以って第2方向D2に沿って一列に配列している。
【0090】
以上の構成により、本変形例は、既述した実施の形態1の効果(1)〜(3)を同様に奏すると共に、(4)各交差部401の領域は各横部分301Aと比較してコンタクトホールの左右又は上下への位置ずれの影響を受けにくい場所であるので、コンタクト形成時の製造上の重ねあわせマージンの向上を図ることが出来、その結果、ゲート歩留及び信頼性の向上を達成出来ると言う効果も奏する。
【0091】
(実施の形態2)
本実施の形態は、第2方向に沿って延在し且つ第1トレンチの第1部分と連結した第2トレンチを設けると共に、第2トレンチ直上のストライプ状のゲートコンタクト部を介して、第2トレンチ内部を充填する第2ゲート制御電極と電気的に接続されたゲートアルミニウム電極を設けると言う実施の形態1の基本的なコンセプトを踏襲しつつ、実施の形態1の構成を修正するものである。その特徴点の要旨は、ゲートアルミニウム電極の外側のターミナル領域上方に、セル領域内のソース電極に電気的に接続された別のソース電極を設けると共に、当該別のソース電極をその直下のコンタクト部を介して外周縁側ベース層に電気的に接続し、且つ、当該別のソース電極におけるチャネルストッパ側の他端を外周縁側ベース層の終端よりもチャネルストッパ側へ張り出させて、当該別のソース電極にフィールドプレートとしての機能を備えさせた点にある。以下、図面に基づき、本実施の形態における特徴的な構成を詳述する。
【0092】
図10は、本実施の形態に係るnチャネル型UMOSFETの一部分であるゲート配線構造150の構造を模式的・拡大的に示す上面図である。又、図11(B)及び図11(C)は、それぞれ図10中のC1−C2線及びC3−C4線に関する縦断面図である。尚、図10においても、図1(A)と同様に、図示の都合上、後述する第2主電極用第1電極層113、第2主電極用第2電極層118及びゲート電極108は、共に途中で分断された状態で描かれている。
【0093】
図10、図11(B)及び図11(C)中において、図1(A)、図1(B)及び図1(C)中の参照符号と同一の参照符号を付したものは、対応する実施の形態1における構成要素に相当する。それ故に、それらの構成要素の記載については、実施の形態1における記載を援用することにする。従って、以下では、実施の形態1とは異なる特徴部分を中心に、本実施の形態の構成要素を記載する。
【0094】
図10、図11(B)及び図11(C)に示す通り、第2主電極用第1電極層ないしは第1ソースアルミニウム電極113は、各第1コンタクト部112内、各第2コンタクト部3内、及び絶縁層(2+111)、(106+111)の内で第1主面1S1のセル領域CR上に位置する部分の上に形成されている。しかも、第2主電極用第1電極層113は、境界BLからセル領域CR側に向けて第1方向D1に沿って第7距離d7だけ離れた一端部113Eを有しており、且つ、第2方向D2に沿って延在していると共に、各第2主電極領域104及びベース層103c、103bと電気的に接続されている。
【0095】
更に、ゲート電極108が、第3コンタクト部109内に、絶縁層(2+111)、(106+111)の内で境界BLと境界BLからセル領域CR側へ第1方向D1に沿って第7距離d7よりも短い第3距離d3(<d7)だけ離れた箇所とで規定される部分の上に、及び、上記絶縁層の内で境界BLと境界BLからターミナル領域TR側へ第1方向D1に沿って第1距離d1よりも短い第4距離d4(d2<d4<d1)だけ離れた箇所とで規定される部分の上に、形成されている。しかも、ゲート電極108は、第2トレンチ105bと平行に第2方向D2に沿って延在しており、同じく第2方向D2に沿って延在したストライプ状の第3コンタクト部109を介して第2ゲート制御電極107bと電気的に接続されている。この様に、ゲート電極108のチャネルストッパ側への張りだし寸法d4が、ベース層103の境界BLからチャネルストッパ側への張りだし寸法d1よりも小さい点が、実施の形態1に係るゲート電極108とは異なるところである。
【0096】
更に、第4コンタクト部117が、外周縁側ベース層103aの内で、境界BLからターミナル領域TR側へ向けて第1方向D1に沿って第1距離d1よりも短く且つ第4距離d4よりも長い第5距離d5(d4<d5<d1)だけ離れた箇所と、境界BLから第1距離d1だけ離れたベース層103の他端103eとで挟まれた部分の一部上面を露出する様に、上記絶縁層(106+111)内に形成されている。しかも、第4コンタクト部117は、第2トレンチ105b及びストライプ状の第3コンタクト部109と平行に第2方向D2に沿って延在しており、ストライプ形状を有する。ここで、第1及び第2コンタクト部112、3をそれぞれ「第1及び第2ソースコンタクト部」と定義するときには、第4コンタクト部117は「第3ソースコンタクト部」とも称される。
【0097】
更に、本実施の形態の中核部たる第2主電極用第2電極層ないしは第2ソースアルミニウム電極118が、第4コンタクト部117内に、及び、上記絶縁層(106+111)、(116+111)の内で、境界BLからターミナル領域TR側へ向けて第1方向D1に沿って第5距離d5だけ離れた上記箇所と、境界BLからターミナル領域TR側へ向けて第1方向D1に沿って第1距離d1よりも長い第6距離d6(>d1)だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されている。しかも、第2主電極用第2電極層118は、第2主電極用第1電極層113と平行に第2方向D2に沿って延在していると共に、第4コンタクト部117を介して外周縁側ベース層103aと電気的に接続されている。
【0098】
しかも、本実施の形態では、第2主電極用第1電極層113及び第2主電極用第2電極層118の第2方向D2における長さは共に、ゲート電極108の第2方向D2における長さよりも大きく、更に、第3コンタクト部109の第2方向D2における一端部はゲート電極108の第2方向D2における一端部108Eの手前に位置しているので、第4コンタクト部117の第2方向D2における長さも、第3コンタクト部109の第2方向D2における長さより大きい。
【0099】
そして、本実施の形態では、接続層119が、セル領域CRから境界BLを越えてターミナル領域TRにまで跨る態様で、第2主電極用第1電極層113の一端部113Eと、境界BLからターミナル領域TR側へ向けて第1方向D1に沿って第5距離d5だけ離れた第2主電極用第2電極層118の一端部118Eとで、規定される絶縁層(106+111)、(2+111)の部分上に、第2方向D2に沿って延在しつつ形成されている。しかも、接続層119は、ゲート電極108の第2方向D2における一端部108Eから第2方向D2に関して所定の距離DDだけ離れており、且つ、第1方向D1に沿って延在した側面119SSを有している。この構成により、接続層119は、両電極層113、118を連結しており、従って、両電極層113、118を互いに電気的に接続している。その結果、外周縁側ベース層103aには、第2主電極用第1電極層113に印加される電圧と同じ電圧が印加されることになる。
【0100】
尚、本実施の形態においては、第2トレンチ105bは、必ずしもベース層103によって分断される必要性はない。
【0101】
以上の構成の記載より明らかな通り、本実施の形態は、基本的に、既述した実施の形態1の効果(1)〜(3)と同様の効果を奏する。即ち、(1)ゲート配線構造150においては、第2ゲート制御電極107bがその直上のゲートコンタクト部109を介してゲートアルミニウム電極108と接続されるため、トレンチ終端コーナー部115がゲート制御電極によって覆われることはない。このため、ゲート酸化膜106が曲率によって薄くなる部分にはゲート制御電極が存在しないこととなり、ゲート酸化膜106に対してゲート印加電圧による電界ストレスが局所的に集中することは無い。加えて、(2)第2ソースアルミニウム電極118の他方の端部が外周縁側pベース層103aの終端103eよりもチャネルストッパ側に長く張り出す構造(図11(B)及び図11(C)中の距離差W0)を有するので、フィールドプレート効果によってドレイン-ソース間の主耐圧向上が得られ、トレンチ深さ不均一による耐圧低下を防止することが出来る。更に、(3)第1及び第2ゲート制御電極107a、107bよりも低抵抗であるゲートアルミニウム電極108を形成しているので、ゲート配線抵抗の低減化を実現することが出来、これにより、オン-オフスイッチング時の効率向上の効果が得られる。
【0102】
(実施の形態3)
本実施の形態は実施の形態1の改良に関するものであり、実施の形態1の基本的な発想を踏襲しつつ、実施の形態1における外周縁ベース層103aに代えて、ベース層103よりも深く形成されてベース層103の端部周辺部分を被覆し且つ第2トレンチ105bをその内部に包含する第2導電型(ここではp型に相当)のウエル層を設けた点に、その特徴点を有する。以下、図面に基づき、本実施の形態に係る半導体装置のゲート配線部の構造を詳述する。
【0103】
図12(A)は、本実施の形態に係るnチャネル型UMOSFETの一部分であるゲート配線構造110の構造を模式的・拡大的に示す上面図である。又、図12(B)及び図12(C)は、それぞれ図12(A)中のC1−C2線及びC3−C4線に関する縦断面図である。ここでも、図12(A)においては、図1(A)と同様に、図示の都合上、第2主電極113及びゲート電極108は、共に途中で分断された状態で描かれている。又、図12(A)、図12(B)及び図12(C)中の参照符号の内で図1(A)、図1(B)及び図1(C)中の参照符号と同一のものは、実施の形態1で記載した構成要素と同一のものを示す。従って、同一の構成要素の記載に関しては実施の形態1中の記載を援用することとして、以下では、実施の形態1とは異なる特徴点を中心に記載する。
【0104】
図12(A)、図12(B)及び図12(C)中に示す通り、第2導電型(p型)のベース層103は、第1主面1S1のセル領域CRから第3方向D3に沿って半導体基板1(特に半導体層102)の内部に位置する第1底面103Bに向けて形成されており、境界BLに位置する一端部103Eを有すると共に、第1主面1S1から第1底面103B迄の第1深さT1を有する。
【0105】
そして、本実施の形態の中核部たる第2導電型(p型)のウエル層130が、境界BLにおいてベース層103の一端部103Eと結合しつつ、第1主面1S1のターミナル領域TRの内で、境界BLである一端と、境界BLからターミナル領域TR内に第1方向D1に沿って第1距離d1だけ離れた他端ないしは終端130e2とで、規定される領域から、第3方向D3に沿って、半導体層102内部に位置する第4底面130Bに向けて形成されている。しかも、p型のウエル層130は、第1主面1S1から第4底面130B迄の第4深さT4を有する。加えて、ウエル層130は、ベース層103の第1底面103Bの内で、境界BLと、境界BLから第1方向D1に沿って第5距離d5だけ離れた箇所ないしは一端(始端)130e1とで、挟まれた部分103BAから、ウエル層130の第4底面130Bに向けて、所定の曲率を有するコーナー部を伴いつつ、半導体層102内部に形成されたベース層被覆部分130Pを更に有している。換言すれば、ウエル層130は、ベース層被覆部分130Pによってベース層103の底面部分103BAを完全に被覆することで、ベース層103と電気的に接続されている。つまり、ウエル層130に印加される電位は、ソースアルミニウム電極113のそれと同一である。
【0106】
ここで、第5距離d5は、第2主電極113の境界BL側の一端部113Eと境界BLとの第1方向D1に関する第6距離d6よりも短い。しかも、第1深さT1、第1主面1S1から第2底面105aB迄の第2深さT2、及び第4深さT4との間には、T1<T2<T4の関係が成立する。
【0107】
又、本実施の形態では、第2トレンチ105bが、第1主面1S1の内で、境界BLである一端と、境界BLからターミナル領域TR内に第1方向D1に沿って第1距離d1よりも短い第2距離d2だけ離れた他端とで規定される領域から、第3方向D3に沿って、ウエル層130の内部に位置する第3底面105bBにまで形成されており、しかも、第2トレンチ105bは、第1主面1S1から第3底面105bB迄の第3深さT3を有する。ここで重要な点は、第3深さT3と第4深さT4との間には、T1<T3<T4の関係が成立していることである。つまり、第2トレンチ105bの第3底面105bBはウエル層130を貫通してはおらず、第2トレンチ105bの第3底面105bB及びその上方部分は、ベース層103と同電位状態にあるウエル層130によって、完全に内包され、且つ、その周囲を完全に取り囲まれているのである。
【0108】
尚、本実施の形態では、ウエル層130の上面上及び第1主面1S1のターミナル領域TR内でウエル層130の終端130e2よりも外側の領域上に、絶縁層(106+111)、(116+111)が形成されている。
【0109】
又、実施の形態1と同様に、(第4距離d4)>(第1距離d1)の関係も成立している。
【0110】
尚、本実施の形態の技術的特徴点(p型のウエル層130を設ける点)を、既述した変形例1に適用しても良いことは勿論である。
【0111】
本実施の形態によれば、既述した実施の形態1の効果(1)〜(3)を同様に奏すると共に、(4)更に、第2トレンチ105b全体がベース層103及びソースアルミニウム電極113と同じ電位を有するp型ウエル層130で完全に被覆されているので、ドレイン-ソース間耐圧印加時に第2トレンチ105bの先端部で発生する電界を緩和することが出来る結果、耐圧安定効果をも奏する。
【0112】
(変形例7)
本変形例は、実施の形態3の技術的特徴点(p型のウエル層130を設ける点)を、既述した変形例3(図6(A)、図6(B)、図6(C))に適用したものである。その具体例であるゲート配線構造110Aを、上面図である図13(A)、C1−C2線に関する縦断面図である図13(B)、及びC3−C4線に関する縦断面図である図13(C)に示す。ここでは、実施の形態1、その変形例3及び実施の形態3の記載において用いられた参照符号をそのまま援用している。
【0113】
本変形例によれば、(i)変形例3において述べた効果(1)〜(4)を同様に奏する上に、(ii)実施の形態3において述べた効果(4)をも同様に奏することが出来る。
【0114】
尚、実施の形態3の技術的特徴点を既述した変形例4(図7)に同様に適用することは可能である。
【0115】
(変形例8)
本変形例は、実施の形態3の技術的特徴点(p型のウエル層130を設ける点)を、既述した実施の形態2(図10、図11(B)、図11(C))に適用したものである。その具体例であるゲート配線構造110Bを、図10中のC1−C2線に関する縦断面図である図14(B)、及び図10中のC3−C4線に関する縦断面図である図14(C)に示す。ここでは、ゲート配線構造110Bの上面図の図示については実施の形態2の上面図10を援用することとして割愛すると共に、本変形例の各構成要素を表示するに際して各実施の形態1〜3の記載において用いられた参照符号をそのまま援用している。
【0116】
本本変形例によれば、(i)実施の形態2において述べた効果(1)〜(3)を同様に奏する上に、(ii)実施の形態3において述べた効果(4)をも同様に奏することが出来る。
【0117】
(実施の形態4)
本実施の形態は、実施の形態1の改良に関するものであり、その特徴点は、実施の形態1におけるベース層103の外周縁側ベース層103a(図1(B)参照)を設けないこととした点にあり、その結果、本実施の形態では、第2トレンチはベース層を貫通することなく半導体基板1内に穿設されており、しかも、第2トレンチの外側領域における第1導電型の半導体基板1には、第2導電型の半導体層が一切形成されていない。以下、図面に基づき、本実施の形態の特徴点を中心に詳述する。
【0118】
図15(A)、図15(B)及び図15(C)は、それぞれ、本実施の形態に係る半導体装置のゲート配線構造120を模式的に示す上面図、C1−C2線に関する縦断面図、及びC3−C4線に関する縦断面図であり、既述した図1(A)、図1(B)及び図1(C)に対応している。従って、図15(A)、図15(B)及び図15(C)においては、実施の形態1の構成要素と同じものには、図1(A)、図1(B)及び図1(C)中の参照符号と同一の参照符号を付している。そこで、以下では、同一参照符号を付したものについては、その記載を実施の形態1での記載に委ねることとして割愛し、実施の形態1とは異なる構成要素について記載する。
【0119】
図15(A)、図15(B)及び図15(C)に示す様に、第2導電型(ここではp型)のベース層103Aが、第1主面1S1のセル領域CRから第3方向D3に沿って半導体基板1内部に位置する第1底面103ABに向けて形成されており、同層103Aは、境界BLに位置する一端部103AEを有すると共に、第1主面1S1から第1底面103AB迄の第1深さT1(<T2)を有する。
【0120】
又、第2トレンチ105bAが、第1主面1S1の内で、境界BLである一端と、境界BLからターミナル領域TR内に第1方向D1に沿って第1距離d1だけ離れた他端とで、規定される領域から、第3方向D3に沿って、半導体基板1(特に半導体層102)内部に位置する第3底面にまで形成されている。そして、第2トレンチ105bAは、第1主面1S1から上記第3底面迄の第3深さT3(>T1)を有すると共に、各第1部分P1の一端部と連結しつつ第2方向D2に沿って延在したストライプ形状を有する。
【0121】
又、ゲート電極108が、第3コンタクト部109内に形成されており、更に、絶縁層(106+111)、(2+111)の内で境界BLと境界BLからセル領域CR側へ第1方向D1に沿って第4距離d4よりも短い第3距離d3だけ離れた箇所とで規定される部分の上に、及び、上記絶縁層の内で境界BLと境界BLからターミナル領域TR側へ第1方向D1に沿って第1距離d1よりも長い第2距離d2だけ離れた箇所とで規定される部分の上に、形成されている。
【0122】
その結果、第2トレンチ105bAのターミナル領域側側面105bASと、境界BLからターミナル領域TR側へ第1方向D1に沿って第2距離d2だけ離れた上記箇所とで規定され、且つ、ゲート電極108直下に位置する、半導体基板1の部分ARには、第2導電型の半導体層が一切形成されていない。
【0123】
以上の構成により、本実施の形態は、実施の形態1の効果(1)〜(3)を同様に奏すると共に、次の特有の効果(4)を奏し得る。即ち、本実施の形態では、実施の形態1における外周縁側ベース層103aの終端付近のコーナー部分が存在しないため、外周縁側ベース層103aのコーナー部分の曲率に起因した主耐圧低下が発生し無くなる。従って、本実施の形態によれば、更なる主耐圧の向上を図ることが可能となる。この効果は、デバイスシミュレータMediciを用いて行った計算結果である図16中に、端的に表れている。
【0124】
(変形例9)
本変形例は、実施の形態4で記載した技術的発想ないしは技術的特徴(外周縁側ベース層を排除する点)を既述した変形例3に適用するものである。その具体例であるゲート配線構造120Aを、上面図である図17(A)、C1−C2線に関する縦断面図である図17(B)、C3−C4線に関する縦断面図である図17(C)に示す。
【0125】
本変形例によれば、変形例3が有する効果(1)〜(4)に加えて、実施の形態4に特有の効果(4)も同時に得られることは、勿論である。
【0126】
(実施の形態5)
本実施の形態は、実施の形態1の改良型に関しており、その改良点は、実施の形態1における第2トレンチ105b及びその内部に形成された第2ゲート制御電極107b並びにストライプ状のゲートコンタクト部109を排除し、その代わりに、第1トレンチ105aの各第1部分P1を充填するゲート制御電極107aの直上にホール状の新たなゲートコンタクト部を設けて、これらの新たなゲートコンタクト部を介してゲートアルミニウム電極108とゲート制御電極107aとを電気的に接続させた点にある。その他の構成部分に変更はない。以下、図面に基づいて、本実施の形態の特徴点を記載する。
【0127】
図18(A)及び図18(B)は、それぞれ、図1(A)及び図1(B)に対応する図面であり、図1(A)及び図1(B)中の構成要素と同一のものには、図1(A)及び図1(B)中の対応する参照符号を便宜上付している。従って、実施の形態1と共通する点についての記載は割愛し、異なる点を中心に特徴的な構成要素について記載する。
【0128】
図18(A)及び図18(B)に示す様に、第1方向D1に延在した各第1部分P1の一端部P1Eが、両領域CR,TRの境界BLを画する。そして、第2導電型(ここではp型)のベース層103が、第1主面1S1の内で、セル領域CR、及び、境界BLである一端と境界BLからターミナル領域TR内に第1方向D1に沿って第1距離d1だけ離れた他端ないしは終端103eとで規定される領域から、第3方向D3に沿って、半導体層102内部に向けて形成されている。
【0129】
しかも、ホール状の各第3コンタクト部131が、各第1部分P1を充填するゲート制御電極107aの各部における上面の内で、境界BLから第1方向D1に沿って第4距離d4だけ離れた第1箇所と、境界から第1方向D1に沿って第4距離d4よりも長い第5距離d5だけ離れた第2箇所とで、挟まれた部分の一部を露出する様に、各第1部分P1毎に、絶縁層(2+111)、(106+111)内に形成されている。
【0130】
そして、ゲート電極108が、各第3コンタクト部131内、上記絶縁層の内で境界BLと境界BLからセル領域CR側へ第1方向D1に沿って第5距離d5よりも長い第3距離d3だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、上記絶縁層の内で境界BLと境界BLからターミナル領域TR側へ第1方向D1に沿って第1距離d1よりも大きい第2距離d2(差W0)だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、且つ、第2方向D2に沿って延在していると共に、各第3コンタクト部131を介してゲート制御電極107aと電気的に接続されている。
【0131】
以上の構成を有するゲート配線構造130によれば、既述した実施の形態1の効果(1)〜(3)が得られると共に、更に、次の特有の効果(4)も同時に得られる。即ち、本実施の形態によれば、実施の形態1における第2トレンチが存在しなくなるので、トレンチの各第1部分及び各第2部分の幅を均一にすることが出来、その結果、トレンチエッチング時のμローディング効果による溝深さの不均一を無くすことが出来ると言う特有の効果が得られる。
【0132】
(変形例10)
本変形例は、実施の形態5を既述した変形例3に適用するものである。その具体的なゲート配線構造130Aの上面図を、図19に示す。
【0133】
本変形例によれば、変形例3における効果(1)〜(4)に加えて、実施の形態5における特有の効果(4)も、同時に得られる。
【0134】
(実施の形態6)
本実施の形態は、実施の形態1に係るゲート配線構造100(図1(A)〜図1(C)参照)の製造方法の一例に関するものである。以下では、図1(A)に示すMOSトランジスタ部MTPの製造工程については、C3−C4線に関する縦断面図である図20、図22、図24、図26、図28、図30、図32、図34、図36、図38、図40及び図42に示す。他方、図1(A)における第2トレンチ105b及びゲート電極108を含む境界BL周辺領域の製造工程については、C1−C2線に関する縦断面図である図21(A)、図23(A)、図25(A)、図27(A)、図29(A)、図31(A)、図33(A)、図35(A)、図37(A)、図39(A)、図41(A)及び図43(A)に、並びに、C3−C4線に関する縦断面図である図21(B)、図23(B)、図25(B)、図27(B)、図29(B)、図31(B)、図33(B)、図35(B)、図37(B)、図39(B)、図41(B)及び図43(B)に、示す。
【0135】
(工程1) 図20、図21(A)及び図21(B):
先ず、n+型不純物を高濃度に含むシリコン基板を準備する。このシリコン基板が、図1(A)におけるn+型半導体層101に相当する。次に、n型半導体層102を、n+型半導体層101の上面上に、エピタキシャル成長法を用いて形成する。その結果、シリコンを母材とする平板状の半導体基板1が出来上がる。同基板の上面が第1主面1S1であり、下面が第2主面1S2である。尚、半導体基板1自体を、半導体ウエハメーカーから購入する様にしても良い。
【0136】
(工程2) 図22、図23(A)及び図23(B):
次に、半導体基板1の第1主面1S1上に酸化膜などの絶縁膜を全面的に形成し、その後、写真製版法によって選択的にフォトレジストパターン(図示せず)を形成した上で、当該フォトレジストパターンをマスクとして上記絶縁膜をエッチングすることで絶縁膜116を形成し、上記フォトレジストを除去する。その後、p型の不純物(例えばボロン)を露出した第1主面1S1から半導体層102内部に向けてイオン注入し、注入後の半導体基板1に対して熱処理を施すことで、p型のベース層103を半導体層102内部に選択的に形成する。但し、MOSトランジスタ部においては、全面的にベース層103を形成する。
【0137】
(工程3) 図24、図25(A)及び図25(B):
次に、第1主面1S1上及び絶縁膜116上にフォトレジストを全面的に形成した上で、写真製版法によって、MOSトランジスタ部におけるベース層103の上面の一部分上にフォトレジストパターン121を選択的に形成し、フォトレジストパターン121をマスクとしてn型不純物である砒素を露出したベース層103の内部に注入し、注入されたn型不純物を拡散することにより、n+型の半導体層104を得る。その後、フォトレジストパターン121を除去する。
【0138】
(工程4) 図26、図27(A)及び図27(B):
次に、第1主面1S1上及び絶縁膜116上に、CVD法により酸化膜122を全面的に蒸着させ、更に酸化膜122上にフォトレジストを全面的に形成した上で、写真製版法によって、上記フォトレジストの内で、ベース層103の上面の一部分上方に位置する部分及び半導体層104の上面の一部分上方に位置する部分を開口することにより、フォトレジストパターン123を形成する。その上で、フォトレジストパターン123マスクとして酸化膜122をドライエッチングすることで、ベース層103の上面における上記一部分及び半導体層104の上面における上記一部分を露出させる。その後、フォトレジストパターン123を除去する。
【0139】
(工程5) 図28、図29(A)及び図29(B):
次に、パターンニングされた酸化膜122をマスクとしてシリコンエッチングを行い、共にベース層103を貫通して半導体層102内に底面を有する第1トレンチ105a及び第2トレンチ105bを形成する。ここで、第1トレンチ105aの第1部分P1は既述した第1方向に沿って延在しており、第2トレンチ105bは、各第1部分P1の第1方向における終端部と連結しつつ、既述した第2方向に沿って延在しており、第1トレンチ105aの第2部分P2は第2方向に沿って延在して隣り合う第1部分P1同士の橋渡し部分を成している。その後、酸化膜122を除去する。
【0140】
(工程6) 図30、図31(A)及び図31(B):
次に、露出した第1主面1S1上に、並びに、両トレンチ105a、105bの側面上及び底面上に、ゲート酸化膜106を全面的に形成する。
【0141】
(工程7) 図32、図33(A)及び図33(B):
次に、共に露出したゲート酸化膜106上及び絶縁膜116上に、CVD法により、n型不純物によりドープされたポリシリコン層107を全面的に蒸着する。
【0142】
(工程8) 図34、図35(A)及び図35(B):
次に、MOSトランジスタを正常動作させるために、ポリシリコン層(第1ゲート制御電極)107aの上面が、第1トレンチ105a内に位置し、しかも、半導体層103と半導体層104との接合面120よりも上側に位置すると共に、第1主面1S1よりも若干下方に位置する様に、ポリシリコン層107のエッチバックを行う。このエッチバックにより、同時に、第2トレンチ105b内のポリシリコン層(第2ゲート制御電極)107bの上面も、第1主面1S1よりも若干下方に位置する。
【0143】
(工程9) 図36、図37(A)及び図37(B):
次に、露出面全体を絶縁する目的でキャップ酸化を行い、これにより、両ポリシリコン層107a、107bの上面上に、キャップ酸化膜2を形成する。その後、半導体基板1の露出面上に、層間絶縁膜である保護膜(例えばBPSGより成る)111をCVD法により全面的に形成する。
【0144】
(工程10) 図38、図39(A)及び図39(B):
次に、保護膜111上に、フォトレジストを全面的に形成し、ソース領域104の上面上方及び同領域104で囲まれたベース層103の上面上方に、並びに、ポリシリコン層107bの上面上方に位置する開口を有するフォトレジストパターン124を、写真製版法を用いて形成する。その上で、フォトレジストパターン124をマスクとして保護膜111をドライエッチングし、これにより、MOSトランジスタ部においてはホール状のソースコンタクト部(第1コンタクト部)112を形成すると共に、第2トレンチ105b内の第2ゲート制御電極107bの上面直上にはストライプ状のゲートコンタクト部(第3コンタクト部)109を形成する。その後、フォトレジストパターン124を除去する。
【0145】
(工程11) 図40、図41(A)及び図41(B):
次に、半導体基板1の露出面上に、導電性のAl−Si層をスパッタリング法により全面的に蒸着し、更に、写真製版法によってフォトレジストパターン125、126をAl−Si層上に形成し、その後、両フォトレジストパターン125、126をマスクとしたAl−Si層のエッチングを行うことにより、ソースアルミニウム電極113とゲートアルミニウム電極108とを形成する。その際、ゲートアルミニウム電極108のチャネルストッパ側の端部が外周縁側ベース層103aの終端部103eよりもチャネルストッパ側に張り出す様に、フォトレジストパターン126のパターンを形成している。その後、両フォトレジストパターン125、126を除去する。
【0146】
(工程12) 図42、図43(A)及び図43(B):
最後に、第2主面1S2上に、導電性のTi/Ni/Au合金層をスパッタリング法により全面的に蒸着して、ドレイン電極114を形成する。
【0147】
本実施の形態によれば、本発明の課題の欄で記載した本出願人の未公表社内製品(no prior art)に係る製造方法と比較して、絶縁膜上に形成されたポリシリコンのゲート制御電極をパターンニングする必要が無くなる分だけ、製造工数の削減化を図ることが出来ると言う効果が得られる。
【0148】
(変形例11)
本変形例は、変形例3に係るゲート配線構造100C(図6(A)〜図6(C)参照)の製造方法の一例に関するものである。そこで、本変形例では、実施の形態6の工程と共通する工程については、実施の形態6において対応する図面及びそれらの記載を援用する(具体的には、実施の形態6における工程1〜工程7の記載を援用する)。従って、以下では、実施の形態6の工程と相違する工程についてのみ記載する。尚、図面の番号の取り方に関しては、実施の形態6の場合と同様に、(A)及び(B)が付されていない図面は図6(A)のMOSトランジスタ部のC3−C4線に関する縦断面図であり、(A)が付されている図面は図6(A)のC1−C2線に関する境界BL付近の縦断面図であり、(B)が付されている図面は図6(A)のC3−C4線に関する境界BL付近の縦断面図である。
【0149】
(工程8) 図44、図45(A)及び図45(B):
先ず、絶縁膜116上にポリシリコン層208cを残す様に、写真製版法によってフォトレジストパターン224を形成し、実施の形態6と同様の形態で、ポリシリコン107(図32、図33(A)、図33(B)参照)をドライエッチングする。ここで、ポリシリコン208cは、第3ゲート制御電極として機能する。その後、フォトレジストパターン224を除去する。
【0150】
(工程9) 図46、図47(A)及び図47(B):
次に、半導体基板1の露出面全体を絶縁する目的でキャップ酸化を行い、これによりキャップ酸化膜2を形成する。その後、層間絶縁膜である保護膜(例えばBPSG)210をCVD法により半導体基板1の露出面上に全面的に形成する。
【0151】
(工程10) 図48、図49(A)及び図49(B):
次に、写真製版法を用いてフォトレジストパターン124、225を形成し、これらのパターン124,225をマスクとして保護膜210をドライエッチングする。これにより、(第1)ソースコンタクト部112、第1ゲートコンタクト部109及び第2ゲートコンタクト部(別のゲートコンタクト部に相当)212bが形成される。その後、フォトレジストパターン124、225を除去する。
【0152】
(工程11) 図50、図51(A)及び図51(B):
次に、導電性のAl−Si層を露出面上に全面的にスパッタリング法により蒸着し、写真製版法によってフォトレジストパターン125、227を形成し、両フォトレジストパターン125、227をマスクとしてAl−Si層のエッチングを行うことにより、ソースアルミニウム電極113とゲートアルミニウム電極108とを形成する。その後、フォトレジストパターン125、227を除去する。
【0153】
(工程12) 図52、図53(A)及び図53(B):
次に、実施の形態6と同様に、第2主面1S2上に、ドレイン電極114を全面的に形成する。これにより、ゲート配線構造100Cが得られる。
【0154】
以上の製造工程の記載から明らかな通り、本変形例によれば、ゲートアルミニウム電極とゲート制御電極とのコンタクト領域の面積を増大させるための構造を容易に製造することが出来ると言う利点が得られる。
【0155】
(実施の形態7)
本実施の形態は、実施の形態2に係るゲート配線構造150(図10、図11(B)、図11(C)参照)の製造方法の一例に関するものであり、ここでも、実施の形態6の工程と共通する工程については、実施の形態6において対応する図面及びそれらの記載を援用する(具体的には、実施の形態6における工程1〜工程9の記載を援用する)。従って、以下では、実施の形態6の工程と相違する工程についてのみ記載する。尚、図面の番号の取り方に関しては、実施の形態6の場合と同様に、(A)及び(B)が付されていない図面は図10のMOSトランジスタ部のC3−C4線に関する縦断面図であり、(A)が付されている図面は図10のC1−C2線に関する境界BL付近の縦断面図であり、(B)が付されている図面は図10のC3−C4線に関する境界BL付近の縦断面図である。
【0156】
(工程10) 図54、図55(A)及び図55(B):
先ず、保護膜111上に、写真製版法を用いてフォトレジストパターン124を形成し、フォトレジストパターン124をマスクとして保護膜111をドライエッチングすることにより、第1ソースコンタクト部112、ゲートコンタクト部109、及び、外周縁側ベース層103a直上の第3ソースコンタクト部117を形成する。その後、フォトレジストパターン124を除去する。
【0157】
(工程11) 図56、図57(A)及び図57(B):
次に、スパッタリング法により導電性のAl−Si層を半導体基板1の露出面上に全面的に蒸着し、更に、写真製版法によってフォトレジストパターン125、126、127をAl−Si層上に形成する。そして、フォトレジストパターン125、126、127をマスクとしてAl−Si層のエッチングを行うことにより、第1ソースアルミニウム電極113、ゲートアルミニウム電極108、及び第2ソースアルミニウム電極118を形成する。その際、第2ソースアルミニウム電極118のチャネルストッパ側の端部が外周縁側ベース層103aの終端部103eよりもチャネルストッパ側に向けて張り出す様に、予めフォトレジストパターン127の寸法を決定している。又、第1ソースアルミニウム電極113と第2ソースアルミニウム電極118とは部分的に接続されており(図10の接続部119を参照)、両電極113,118は電気的に同電位となっている。
【0158】
(工程12) 図58、図59(A)及び図59(B):
最後に、実施の形態6と同様に、スパッタリング法による蒸着によって、第2主面1S2上に、Ti/Ni/Au合金より成るドレイン電極114を形成する。以上により、ゲート接続構造150が得られる。
【0159】
以上の工程の記載から明らかな通り、本実施の形態によれば、ソースアルミニウム電極自体をフィールドプレートとして機能させることが出来るゲート配線構造を容易に製造することが出来る。
【0160】
(その他の変形例)
(A) 既述した各実施の形態及び各変形例の記載では、nチャネル型のパワーUMOSFETを本発明に係る半導体装置の一例として取り上げているが、pチャネル型のパワーUMOSFETに対しても、本発明を同様に実施することは勿論可能であり、この場合にも同様の効果が得られる。この場合には、p型が第1導電型に相当し、n型が第2導電型に相当する。又、冒頭で既述した通り、本発明は、VMOSFET又はIGBTと言う様な、その他のMOS構造を有するパワー半導体装置にも適用可能である。
【0161】
(B) 既述した各実施の形態及び各変形例の記載では、トレンチ終端コーナー部には、増速酸化を目的とした不純物拡散領域が存在していないけれども、As等のn+型不純物を含む拡散層がトレンチ終端コーナー部に形成されている場合にも、本発明を適用することが出来、このときにも同様の効果が得られる。
【0162】
(C) 既述した変形例3の記載では、エピタキシャル半導体層102の上面上に部分的に絶縁酸化膜116を形成し、その上に第3ゲート制御電極208cを形成しているが、これに代えて、絶縁酸化膜116を形成せずにゲート酸化膜106のみの場合であっても、変形例3で述べた効果が同様に得られる。
【0163】
(D) 既述した各実施の形態及び各変形例の記載では、各アルミニウム電極とシリコンとの界面における接合部にバリアメタルが無い構造となっているが、バリアメタルを介する構造を採用するときには、同様の効果が得られると共に、接合抵抗を更に一層低減することが出来るので、更なる特性向上が見込まれる。
【0164】
(E) 既述した各実施の形態及び各変形例の記載では、各ゲート制御電極にポリシリコンを用いているが、その他の電極材料(例えばW−Si、Al等)を各ゲート制御電極に用いる場合にも、同様の効果が得られることは勿論である。
【0165】
(F) 既述した各実施の形態6,7及び変形例11の記載では、ドレイン電極にTi/Ni/Au合金層を用いているが、その他の電極材料(例えば、Ti/Ni/Ag合金、Al/Mo/Ni/Au合金層)をドレイン電極に用いる場合にも同様の効果が得られることは勿論である。
【0166】
(まとめ)
(1) 本発明の各実施の形態及び各変形例においては、トレンチ内に形成されたゲート制御電極がトレンチ終端コーナー部に形成されたゲート酸化膜を覆わない構造を有するため、ゲート電圧印加時に、ゲート酸化膜が薄くなる曲率部分での電界ストレス集中が発生しない構造が得られる。そのため、ゲート絶縁耐量及びゲート信頼性を向上させることが出来、それに伴う歩留りの向上を達成することが出来る。
【0167】
(2) 更に、ゲートアルミニウム電極(実施の形態2では第2ソースアルミニウム電極)をベース層の終端よりも外側に張り出させることによって、同電極をフィールドプレートとして機能させているので、ゲートトレンチが深く形成されることに起因するドレイン-ソース間の主耐圧低下を有効に防止して、同主耐圧の向上を図ることが出来る。
【0168】
(3) 更に、上記構造を採用することで、製造工数の削減化を図ることも可能となる。
【0169】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、(1)ゲート電圧印加による電界ストレスが第2ゲート絶縁膜に対して局所的に集中することが無いと言う効果を奏すると共に、(2)フィールドプレート効果を用いて第1主電極及び第2主電極間の主耐圧向上を図ることが出来ると言う効果をも奏する。
【0170】
請求項2記載の発明によれば、コンタクト領域の増大化によりゲート配線抵抗を低減することが出来、これにより、オン−オフスイッチング時の効率向上を図ることが出来ると言う効果を奏する。
【0171】
請求項3記載の発明によれば、第2トレンチの深さを第1トレンチの深さと等しくしてトレンチ深さの不均一を無くすことが出来るので、更なる主耐圧の向上を図ることが出来ると言う効果を奏する。
【0172】
請求項4記載の発明によれば、(3)コンタクト領域の増大化によりゲート配線抵抗を低減することが出来、これにより、オン−オフスイッチング時の効率向上を図ることが出来ると言う効果を奏する。
【0173】
請求項5記載の発明によれば、ホール状の第4コンタクト部を製造する際に、その直下の絶縁層部分へのダメージを軽減することが出来るので、ゲート歩留まりの向上及びゲート信頼性の向上を図ることが出来ると言う効果を奏する。
【0174】
請求項6記載の発明によれば、コンタクト領域の更なる増大化によりゲート配線抵抗を更に低減することが出来、これにより、オン−オフスイッチング時の更なる効率向上を図ることが出来ると言う効果を奏する。
【0175】
請求項7記載の発明によれば、メッシュ状の第3トレンチを利用することでコンタクト領域の面積の増大化を達成することが出来、これによりゲート配線抵抗を低減して、以って、オン−オフスイッチング時の効率向上を図ることが出来ると言う効果を奏する。
【0176】
請求項8記載の発明によれば、ゲート電極とゲート制御電極とのコンタクト部の形成時における重ね合わせマージンを増大化することが出来、以って、ゲート歩留まりの向上及びゲート信頼性の向上を図ることが出来ると言う効果を奏する。
【0177】
請求項9記載の発明によれば、上記の効果(1)及び(2)を奏することが出来る。
【0178】
請求項10記載の発明によれば、上記の効果(1)及び(2)を奏すると共に、(4)第1及び第2主電極間耐圧印加時に第2トレンチの先端部において発生する電界を緩和することが出来、これにより耐圧を安定化させることが出来ると言う効果をも奏する。
【0179】
請求項11記載の発明によれば、上記の効果(1)、(2)、(3)及び(4)を奏することが出来る。
【0180】
請求項12記載の発明によれば、上記の効果(1)、(2)及び(4)を奏することが出来る。
【0181】
請求項13記載の発明によれば、上記の効果(1)及び(2)を奏すると共に、(5)第2トレンチ外側に位置するベース層の曲率部分に起因した主耐圧の低下を無くすことが出来、これにより、更に一層の主耐圧の向上を図ることが出来ると言う効果をも奏する。
【0182】
請求項14記載の発明によれば、上記の効果(1)、(2)、(3)及び(5)を奏することが出来る。
【0183】
請求項15記載の発明によれば、上記の効果(1)及び(2)を奏すると共に、(6)第2トレンチが無いのでトレンチエッチング時のμローディング効果を無くすことが出来、これにより、トレンチ深さを均一にすることが出来ると言う効果をも奏する。
【0184】
請求項16記載の発明によれば、上記の効果(1)、(2)、(3)及び(6)を奏することが出来る。
【0185】
請求項17記載の発明によれば、トレンチのコーナー部においてゲート制御電極をトレンチ上方へ引き上げていた本願出願人の製造に係る社内未公表製品の製造方法と比較して、製造工程の削減を図ることが出来ると言う効果を奏する。
【0186】
請求項18記載の発明によれば、ゲート電極とゲート制御電極とのコンタクト領域の面積を増大させるための構造を有するゲート配線構造を容易に製造することが出来ると言う効果を奏する。
【0187】
請求項19記載の発明によれば、ソース電極自体をフィールドプレートとして機能させることが出来るゲート配線構造を容易に製造することが出来ると言う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図2】 トレンチの深さと耐圧との関係を示す測定図である。
【図3】 実施の形態1の効果を実証するシミュレーション結果を示す図である。
【図4】 本発明の変形例1に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図5】 本発明の変形例2に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図6】 本発明の変形例3に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図7】 本発明の変形例4に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図8】 本発明の変形例5に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図9】 本発明の変形例6に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図10】 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の構造を示す上面図である。
【図11】 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の構造を示す縦断面図である。
【図12】 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図13】 本発明の変形例7に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図14】 本発明の変形例8に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図15】 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図16】 実施の形態4の効果を実証するシミュレーション結果を示す図である。
【図17】 本発明の変形例9に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図18】 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図19】 本発明の変形例10に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図20】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図21】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図22】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図23】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図24】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図25】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図26】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図27】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図28】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図29】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図30】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図31】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図32】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図33】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図34】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図35】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図36】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図37】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図38】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図39】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図40】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図41】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図42】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図43】 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図44】 本発明の変形例11に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図45】 本発明の変形例11に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図46】 本発明の変形例11に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図47】 本発明の変形例11に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図48】 本発明の変形例11に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図49】 本発明の変形例11に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図50】 本発明の変形例11に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図51】 本発明の変形例11に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図52】 本発明の変形例11に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図53】 本発明の変形例11に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図54】 本発明の実施の形態7に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図55】 本発明の実施の形態7に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図56】 本発明の実施の形態7に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図57】 本発明の実施の形態7に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図58】 本発明の実施の形態7に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図59】 本発明の実施の形態7に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板、116 絶縁膜、106 ゲート酸化膜、114 ドレイン電極、103 ベース層、103a 外周縁側ベース層、103e 終端部、111 保護膜、105a 第1トレンチ、105b 第2トレンチ、104 ソース領域、107a 第1ゲート制御電極、107b 第2ゲート制御電極、208c 第3 ゲート制御電極、112,3 ソースコンタクト部、109,212b ゲートコンタクト部、113 ソースアルミニウム電極、108 ゲートアルミニウム電極、P1 第1部分、P2 第2部分、CR セル領域、TR ターミナル領域、BL 境界、D1 第1方向、D2 第2方向、D3 第3方向、118 第2ソースアルミニウム電極、119 接続部、130 ウエル層。

Claims (19)

  1. MOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置であって、
    第3方向に関して対面し合う第1及び第2主面を有する第1導電型の半導体基板と、
    前記第1主面の内で、セル領域、及び、前記セル領域に隣接するターミナル領域と前記セル領域との境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に第1方向に沿って第1距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記半導体基板の内部に向けて形成された、第2導電型のベース層と、
    前記第1主面の前記セル領域から前記第3方向に沿って前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部にまで形成された第1トレンチと、
    前記第1トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成された第1ゲート絶縁膜と、
    前記第2主面上に形成された第1主電極とを備え、
    前記第1方向は前記第1主面に平行で且つ前記第3方向に直交しており、
    前記第1主面から前記ベース層の底面迄の第1深さは、前記第1主面から前記第1トレンチの前記底面迄の第2深さよりも小さく、
    前記第1トレンチは複数の第1部分及び複数の第2部分を有しており、
    前記複数の第1部分は前記第1及び第3方向に直交する第2方向に沿って配列しており、
    前記複数の第1部分の各々は、前記セル領域と前記ターミナル領域との前記境界に位置する一端部を有し、前記第1方向に沿って前記一端部に向けて延在しており、
    前記複数の第2部分の各々は、前記複数の第1部分の内で隣り合う第1部分同士の間に位置しており、前記第2方向に沿って延在して前記隣り合う第1部分同士を互いに連結しており、
    前記絶縁ゲート型半導体装置は、更に、
    前記第1主面の前記セル領域の内で、前記隣り合う第1部分同士と、前記複数の第2部分の内で前記隣り合う第1部分同士に対応する隣り合う第2部分同士とで囲まれた各領域から、前記隣り合う第1部分同士の側面上部及び前記隣り合う第2部分同士の側面上部に沿って、前記ベース層内に向けて形成された、前記第1導電型の複数の第2主電極領域と、
    前記第1トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第1トレンチ内に形成されて、前記第1ゲート絶縁膜を介して前記第1トレンチを充填する第1ゲート制御電極と、
    前記第1主面の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短い第2距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部にまで形成されており、前記第1深さよりも大きい第3深さを有すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部と連結しつつ前記第2方向に沿って延在した第2トレンチと、
    前記第2トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成された第2ゲート絶縁膜と、
    前記第2トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第2トレンチ内に形成されて前記第2ゲート絶縁膜を介して前記第2トレンチを充填すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部において前記第1ゲート制御電極と電気的に接続された第2ゲート制御電極と、
    前記ベース層の上面上、前記第1ゲート制御電極の上面上、前記第1ゲート絶縁膜の上面上、前記第2ゲート制御電極の上面上、前記第2ゲート絶縁膜の上面上及び前記第1主面の前記ターミナル領域内で前記ベース層の終端よりも外側の領域上に形成された絶縁層と、
    前記複数の第2主電極領域の各々が有する上面の一部、及び、前記ベース層の内で前記複数の第2主電極領域の各々で囲まれた部分の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第1コンタクト部と、
    前記ベース層の内で、前記第2トレンチの前記境界側の側面と、前記隣り合う第1部分同士の側面と、前記複数の第2部分の内で前記第2トレンチに対面した第2部分の側面とで囲まれた各部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第2コンタクト部と、
    前記複数の第1コンタクト部内、前記複数の第2コンタクト部内、及び前記絶縁層の内で前記第1主面の前記セル領域上に位置する部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第2主電極領域の各々及び前記ベース層と電気的に接続された第2主電極と、
    前記第2ゲート制御電極の前記上面の一部を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第3コンタクト部と、
    前記第3コンタクト部内、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第2主電極の端部にまで至ることのない第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第1距離よりも大きい第4距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第3コンタクト部を介して前記第2ゲート制御電極と電気的に接続されたゲート電極とを備えることを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  2. 請求項1記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、
    前記複数の第1部分の各々を充填している前記第1ゲート制御電極の各部分の内で、前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極によって充填された複数の第4コンタクト部を更に備えており、
    前記ゲート電極は、前記複数の第4コンタクト部を介した前記第1ゲート制御電極との電気的接続をも有することを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  3. 請求項1記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、
    前記第2トレンチは前記複数の第1部分の各々の第1幅と等しい第2幅を有することを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  4. 請求項1記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、
    前記第1主面の前記ターミナル領域上に形成された前記絶縁層の内で、前記ベース層の前記終端よりも外側に位置し且つ少なくとも前記ゲート電極の下方に位置する部分の内部に配設されており、前記第2方向に沿って延在した第3ゲート制御電極と、
    前記第3ゲート制御電極の上面の一部を露出する様に前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極によって充填された第4コンタクト部とを更に備えており、
    前記ゲート電極は、前記第4コンタクト部を介した前記第3ゲート制御電極との電気的接続をも有することを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  5. 請求項4記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、
    前記第4コンタクト部は複数のコンタクトホールを備えることを特徴とする、絶縁ゲート型半導体装置。
  6. 請求項1乃至5の何れかに記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、
    前記第3コンタクト部は前記第2方向に沿って前記第2トレンチと平行に延在したストライプ形状を有することを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  7. 請求項1記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、
    前記第1主面の前記ターミナル領域の内で前記第2トレンチよりも外側の領域から前記ターミナル領域下方に位置する前記ベース層を貫通しつつ前記第3方向に沿って前記半導体基板の前記内部までに形成されており、しかも、前記第2トレンチと連結しつつ前記第1及び第2方向に沿って延在してメッシュ形状を成す第3トレンチと、
    前記第3トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成された第3ゲート絶縁膜と、
    前記第3トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第3トレンチ内に形成されて前記第3ゲート絶縁膜を介して前記第3トレンチ内を充填すると共に、前記第2トレンチと前記第3トレンチの前記第1方向に沿って延在する各部分との各連結部分において前記第2ゲート制御電極と電気的に接続された第3ゲート制御電極と、
    前記第1及び第2方向に沿って延在してメッシュ形状を成しつつ前記第3ゲート制御電極の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極で充填された第4コンタクト部とを更に備えており、
    前記ゲート電極は、前記第4コンタクト部を介した前記第3ゲート制御電極との電気的接続をも有しており、
    前記第3コンタクト部は前記第2方向に沿って前記第2トレンチと平行に延在したストライプ形状を有すると共に、前記第4コンタクト部の前記第1方向に沿って延在する各横部分と連結していることを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  8. 請求項1記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、
    前記第1主面の前記ターミナル領域の内で前記第2トレンチよりも外側の領域から前記ターミナル領域下方に位置する前記ベース層を貫通しつつ前記第3方向に沿って前記半導体基板の前記内部までに形成されており、しかも、前記第2トレンチと連結しつつ前記第1及び第2方向に沿って延在してメッシュ形状を成す第3トレンチと、
    前記第3トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成された第3ゲート絶縁膜と、
    前記第3トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第3トレンチ内に形成されて前記第3ゲート絶縁膜を介して前記第3トレンチ内を充填すると共に、前記第2トレンチと前記第3トレンチの前記第1方向に沿って延在する各横部分との各連結部分において前記第2ゲート制御電極と電気的に接続された第3ゲート制御電極と、
    前記第3ゲート制御電極の上面を露出する様に前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極で充填された第4コンタクト部とを更に備えており、
    前記ゲート電極は、前記第4コンタクト部を介した前記第3ゲート制御電極との電気的接続をも有しており、
    前記第3コンタクト部は、前記第2トレンチと前記第3トレンチとの前記各連結部分近傍において形成された複数のコンタクトホールを備えており、
    前記第4コンタクト部は、前記第3トレンチの前記第1方向に沿って延在する前記各横部分と前記第3トレンチの前記第2方向に沿って延在する各縦部分との各交差部分において形成された複数のコンタクトホールを備えることを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  9. MOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置であって、
    第3方向に関して対面し合う第1及び第2主面を有する第1導電型の半導体基板と、
    前記第1主面の内で、セル領域、及び、前記セル領域に隣接するターミナル領域と前記セル領域との境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に第1方向に沿って第1距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記半導体基板の内部に向けて形成された、第2導電型のベース層と、
    前記第1主面の前記セル領域から前記第3方向に沿って前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部にまで形成された第1トレンチと、
    前記第1トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成された第1ゲート絶縁膜と、
    前記第2主面上に形成された第1主電極とを備え、
    前記第1方向は前記第1主面に平行で且つ前記第3方向に直交しており、
    前記第1主面から前記ベース層の底面迄の第1深さは、前記第1主面から前記第1トレンチの前記底面迄の第2深さよりも小さく、
    前記第1トレンチは複数の第1部分及び複数の第2部分を有しており、
    前記複数の第1部分は前記第1及び第3方向に直交する第2方向に沿って配列しており、
    前記複数の第1部分の各々は、前記セル領域と前記ターミナル領域との前記境界に位置する一端部を有し、前記第1方向に沿って前記一端部に向けて延在しており、
    前記複数の第2部分の各々は、前記複数の第1部分の内で隣り合う第1部分同士の間に位置しており、前記第2方向に沿って延在して前記隣り合う第1部分同士を互いに連結しており、
    前記絶縁ゲート型半導体装置は、更に、
    前記第1主面の前記セル領域の内で、前記隣り合う第1部分同士と、前記複数の第2部分の内で前記隣り合う第1部分同士に対応する隣り合う第2部分同士とで囲まれた各領域から、前記隣り合う第1部分同士の側面上部及び前記隣り合う第2部分同士の側面上部に沿って、前記ベース層内に向けて形成された、前記第1導電型の複数の第2主電極領域と、
    前記第1トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第1トレンチ内に形成されて、前記第1ゲート絶縁膜を介して前記第1トレンチを充填する第1ゲート制御電極と、
    前記第1主面の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短い第2距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部にまで形成されており、前記第1深さよりも大きい第3深さを有すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部と連結しつつ前記第2方向に沿って延在した第2トレンチと、
    前記第2トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成された第2ゲート絶縁膜と、
    前記第2トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第2トレンチ内に形成されて前記第2ゲート絶縁膜を介して前記第2トレンチを充填すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部において前記第1ゲート制御電極と電気的に接続された第2ゲート制御電極と、
    前記ベース層の上面上、前記第1ゲート制御電極の上面上、前記第1ゲート絶縁膜の上面上、前記第2ゲート制御電極の上面上、前記第2ゲート絶縁膜の上面上及び前記第1主面の前記ターミナル領域内で前記ベース層の終端よりも外側の領域上に形成された絶縁層と、
    前記複数の第2主電極領域の各々が有する上面の一部、及び、前記ベース層の内で前記複数の第2主電極領域の各々で囲まれた部分の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第1コンタクト部と、
    前記ベース層の内で、前記第2トレンチの前記境界側の側面と、前記隣り合う第1部分同士の側面と、前記複数の第2部分の内で前記第2トレンチに対面した第2部分の側面とで囲まれた各部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第2コンタクト部と、
    前記複数の第1コンタクト部内、前記複数の第2コンタクト部内、及び前記絶縁層の内で前記第1主面の前記セル領域上に位置する部分の上に形成されており、前記境界から前記第1方向に沿って第7距離だけ離れた一端部を有し且つ前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第2主電極領域の各々及び前記ベース層と電気的に接続された第2主電極用第1電極層と、
    前記第2ゲート制御電極の前記上面の一部を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第3コンタクト部と、
    前記第3コンタクト部内、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第7距離よりも短い第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短い第4距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第3コンタクト部を介して前記第2ゲート制御電極と電気的に接続されたゲート電極と、
    前記ベース層の内で、前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短く且つ前記第4距離よりも長い第5距離だけ離れた箇所と、前記境界から前記第1距離だけ離れた前記ベース層の前記他端とで挟まれた部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第4コンタクト部と、
    前記第4コンタクト部内、及び、前記絶縁層の内で、前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第5距離だけ離れた前記箇所と、前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第1距離よりも長い第6距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第4コンタクト部を介して前記ベース層と電気的に接続された第2主電極用第2電極層とを備えており、
    前記第2主電極用第1電極層及び前記第2主電極用第2電極層の前記第2方向における長さは共に前記ゲート電極の前記第2方向における長さよりも大きく、
    前記絶縁ゲート型半導体装置は、
    前記ゲート電極の前記第2方向における一端部から前記第2方向に関して所定の距離だけ離れ且つ前記第1方向に沿って延在した側面を有しており、前記第2主電極用第1電極層の前記一端部と前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第5距離だけ離れた前記箇所とで規定される前記絶縁層の部分上に形成されており、前記第2主電極用第1電極層及び前記第2主電極用第2電極層を互いに電気的に接続する接続層を更に備えることを特徴とする、絶縁ゲート型半導体装置。
  10. MOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置であって、
    第3方向に関して対面し合う第1及び第2主面を有する第1導電型の半導体基板と、
    前記第1主面のセル領域から前記第3方向に沿って前記半導体基板の内部に位置する第1底面に向けて形成されており、前記セル領域に隣接するターミナル領域と前記セル領域との境界に位置する一端部を有すると共に、前記第1主面から前記第1底面迄の第1深さを有する第2導電型のベース層と、
    前記境界において前記ベース層の前記一端部と結合しつつ、前記第1主面の前記ターミナル領域の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に第1方向に沿って第1距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記半導体基板の前記内部に位置する第4底面に向けて形成されており、前記第1主面から前記第4底面迄の第4深さを有する前記第2導電型のウエル層と、
    前記第1主面の前記セル領域から前記第3方向に沿って前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部に位置する第2底面にまで形成されており、前記第1主面から前記第2底面迄の第2深さを有する第1トレンチと、
    前記第1トレンチの前記第2底面上及び側面上に全面的に形成された第1ゲート絶縁膜と、
    前記第2主面上に形成された第1主電極とを備え、
    前記第1方向は前記第1主面に平行で且つ前記第3方向に直交しており、
    前記第1深さは前記第2深さよりも小さく、
    前記第2深さは前記第4深さよりも小さく、
    前記ウエル層は、前記ベース層の前記第1底面の内で前記境界と前記境界から前記第1方向に沿って第5距離だけ離れた箇所とで挟まれた部分から前記ウエル層の前記第4底面に向けて前記半導体基板の前記内部に形成されたベース層被覆部分を更に有しており、
    前記第1トレンチは複数の第1部分及び複数の第2部分を有しており、
    前記複数の第1部分は前記第1及び第3方向に直交する第2方向に沿って配列しており、
    前記複数の第1部分の各々は、前記セル領域と前記ターミナル領域との前記境界に位置する一端部を有し、前記第1方向に沿って前記一端部に向けて延在しており、
    前記複数の第2部分の各々は、前記複数の第1部分の内で隣り合う第1部分同士の間に位置しており、前記第2方向に沿って延在して前記隣り合う第1部分同士を互いに連結しており、
    前記絶縁ゲート型半導体装置は、更に、
    前記第1主面の前記セル領域の内で、前記隣り合う第1部分同士と、前記複数の第2部分の内で前記隣り合う第1部分同士に対応する隣り合う第2部分同士とで囲まれた各領域から、前記隣り合う第1部分同士の側面上部及び前記隣り合う第2部分同士の側面上部に沿って、前記ベース層内に向けて形成された、前記第1導電型の複数の第2主電極領域と、
    前記第1トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第1トレンチ内に形成されて、前記第1ゲート絶縁膜を介して前記第1トレンチを充填する第1ゲート制御電極と、
    前記第1主面の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短い第2距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記ウエル層の内部に位置する第3底面にまで形成されており、前記第1主面から前記第3底面迄の第3深さを有すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部と連結しつつ前記第2方向に沿って延在した第2トレンチと、
    前記第2トレンチの前記第3底面上及び側面上に全面的に形成された第2ゲート絶縁膜と、
    前記第2トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第2トレンチ内に形成されて前記第2ゲート絶縁膜を介して前記第2トレンチを充填すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部において前記第1ゲート制御電極と電気的に接続された第2ゲート制御電極と、
    前記ベース層の上面上、前記第1ゲート制御電極の上面上、前記第1ゲート絶縁膜の上面上、前記第2ゲート制御電極の上面上、前記第2ゲート絶縁膜の上面上、前記ウエル層の上面上及び前記第1主面の前記ターミナル領域内で前記ウエル層の終端よりも外側の領域上に形成された絶縁層と、
    前記複数の第2主電極領域の各々が有する上面の一部、及び、前記ベース層の内で前記複数の第2主電極領域の各々で囲まれた部分の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第1コンタクト部と、
    前記ベース層の内で、前記第2トレンチの前記境界側の側面と、前記隣り合う第1部分同士の側面と、前記複数の第2部分の内で前記第2トレンチに対面した第2部分の側面とで囲まれた各部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第2コンタクト部と、
    前記複数の第1コンタクト部内、前記複数の第2コンタクト部内、及び前記絶縁層の内で前記第1主面の前記セル領域上に位置する部分の上に形成されており、前記境界から前記第1方向に沿って前記第5距離よりも大きい第6距離だけ離れた一端部を有し且つ前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第2主電極領域の各々及び前記ベース層と電気的に接続された第2主電極と、
    前記第2ゲート制御電極の前記上面の一部を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第3コンタクト部と、
    前記第3コンタクト部内、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第5距離よりも短い第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第1距離よりも大きい第4距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第3コンタクト部を介して前記第2ゲート制御電極と電気的に接続されたゲート電極とを備えており、
    前記第3深さは前記第1深さよりも大きく、
    前記第4深さは前記第3深さよりも大きいことを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  11. 請求項10記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、
    前記第1主面の前記ターミナル領域上に形成された前記絶縁層の内で、前記ウエル層の前記終端よりも外側に位置し且つ少なくとも前記ゲート電極の下方に位置する部分の内部に配設されており、前記第2方向に沿って延在した第3ゲート制御電極と、
    前記第3ゲート制御電極の上面の一部を露出する様に前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極によって充填された第4コンタクト部とを更に備えており、
    前記ゲート電極は、前記第4コンタクト部を介した前記第3ゲート制御電極との電気的接続をも有することを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  12. MOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置であって、
    第3方向に関して対面し合う第1及び第2主面を有する第1導電型の半導体基板と、
    前記第1主面のセル領域から前記第3方向に沿って前記半導体基板の内部に位置する第1底面に向けて形成されており、前記セル領域に隣接するターミナル領域と前記セル領域との境界に位置する一端部を有すると共に、前記第1主面から前記第1底面迄の第1深さを有する第2導電型のベース層と、
    前記境界において前記ベース層の前記一端部と結合しつつ、前記第1主面の前記ターミナル領域の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に第1方向に沿って第1距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記半導体基板の前記内部に位置する第4底面に向けて形成されており、前記第1主面から前記第4底面迄の第4深さを有する前記第2導電型のウエル層と、
    前記第1主面の前記セル領域から前記第3方向に沿って前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部に位置する第2底面にまで形成されており、前記第1主面から前記第2底面迄の第2深さを有する第1トレンチと、
    前記第1トレンチの前記第2底面上及び側面上に全面的に形成された第1ゲート絶縁膜と、
    前記第2主面上に形成された第1主電極とを備え、
    前記第1方向は前記第1主面に平行で且つ前記第3方向に直交しており、
    前記第1深さは前記第2深さよりも小さく、
    前記第2深さは前記第4深さよりも小さく、
    前記ウエル層は、前記ベース層の前記第2底面の内で前記境界と前記境界から前記第1方向に沿って第8距離だけ離れた箇所とで挟まれた部分から前記ウエル層の前記第4底面に向けて前記半導体基板の前記内部に形成されたベース層被覆部分を更に有しており、
    前記第1トレンチは複数の第1部分及び複数の第2部分を有しており、
    前記複数の第1部分は前記第1及び第3方向に直交する第2方向に沿って配列しており、
    前記複数の第1部分の各々は、前記セル領域と前記ターミナル領域との前記境界に位置する一端部を有し、前記第1方向に沿って前記一端部に向けて延在しており、
    前記複数の第2部分の各々は、前記複数の第1部分の内で隣り合う第1部分同士の間に位置しており、前記第2方向に沿って延在して前記隣り合う第1部分同士を互いに連結しており、
    前記絶縁ゲート型半導体装置は、更に、
    前記第1主面の前記セル領域の内で、前記隣り合う第1部分同士と、前記複数の第2部分の内で前記隣り合う第1部分同士に対応する隣り合う第2部分同士とで囲まれた各領域から、前記隣り合う第1部分同士の側面上部及び前記隣り合う第2部分同士の側面上部に沿って、前記ベース層内に向けて形成された、前記第1導電型の複数の第2主電極領域と、
    前記第1トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第1トレンチ内に形成されて、前記第1ゲート絶縁膜を介して前記第1トレンチを充填する第1ゲート制御電極と、
    前記第1主面の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短い第2距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記ウエル層の内部に位置する第3底面にまで形成されており、前記第1主面から前記第3底面迄の第3深さを有すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部と連結しつつ前記第2方向に沿って延在した第2トレンチと、
    前記第2トレンチの前記第3底面上及び側面上に全面的に形成された第2ゲート絶縁膜と、
    前記第2トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第2トレンチ内に形成されて前記第2ゲート絶縁膜を介して前記第2トレンチを充填すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部において前記第1ゲート制御電極と電気的に接続された第2ゲート制御電極と、
    前記ベース層の上面上、前記第1ゲート制御電極の上面上、前記第1ゲート絶縁膜の上面上、前記第2ゲート制御電極の上面上、前記第2ゲート絶縁膜の上面上、前記ウエル層の上面上及び前記第1主面の前記ターミナル領域内で前記ウエル層の終端よりも外側の領域上に形成された絶縁層と、
    前記複数の第2主電極領域の各々が有する上面の一部、及び、前記ベース層の内で前記複数の第2主電極領域の各々で囲まれた部分の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第1コンタクト部と、
    前記ベース層の内で、前記第2トレンチの前記境界側の側面と、前記隣り合う第1部分同士の側面と、前記複数の第2部分の内で前記第2トレンチに対面した第2部分の側面とで囲まれた各部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第2コンタクト部と、
    前記複数の第1コンタクト部内、前記複数の第2コンタクト部内、及び前記絶縁層の内で前記第1主面の前記セル領域上に位置する部分の上に形成されており、前記境界から前記第1方向に沿って前記第8距離よりも長い第7距離だけ離れた一端部を有し且つ前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第2主電極領域の各々及び前記ベース層と電気的に接続された第2主電極用第1電極層と、
    前記第2ゲート制御電極の前記上面の一部を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第3コンタクト部と、
    前記第3コンタクト部内、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第8距離よりも短い第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短い第4距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第3コンタクト部を介して前記第2ゲート制御電極と電気的に接続されたゲート電極と、
    前記ウエル層の内で、前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第1距離よりも短く且つ前記第4距離よりも長い第5距離だけ離れた箇所と、前記境界から前記第1距離だけ離れた前記ウエル層の前記他端とで挟まれた部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第4コンタクト部と、
    前記第4コンタクト部内、及び、前記絶縁層の内で、前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第5距離だけ離れた前記箇所と、前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第1距離よりも長い第6距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第4コンタクト部を介して前記ウエル層と電気的に接続された第2主電極用第2電極層とを備えており、
    前記第2主電極用第1電極層及び前記第2主電極用第2電極層の前記第2方向における長さは共に前記ゲート電極の前記第2方向における長さよりも大きく、
    前記絶縁ゲート型半導体装置は、
    前記ゲート電極の前記第2方向における一端部から前記第2方向に関して所定の距離だけ離れ且つ前記第1方向に沿って延在した側面を有しており、前記第2主電極用第1電極層の前記一端部と前記境界から前記ターミナル領域側へ向けて前記第1方向に沿って前記第5距離だけ離れた前記箇所とで規定される前記絶縁層の部分上に形成されており、前記第2主電極用第1電極層及び前記第2主電極用第2電極層を互いに電気的に接続する接続層を更に備えており、
    前記第3深さは前記第1深さよりも大きく、
    前記第4深さは前記第3深さよりも大きいことを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  13. MOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置であって、
    第3方向に関して対面し合う第1及び第2主面を有する第1導電型の半導体基板と、
    前記第1主面のセル領域から前記第3方向に沿って前記半導体基板の内部に位置する第1底面に向けて形成されており、前記セル領域に隣接するターミナル領域と前記セル領域との境界に位置する一端部を有すると共に、前記第1主面から前記第1底面迄の第1深さを有する第2導電型のベース層と、
    前記第1主面の前記セル領域から前記第3方向に沿って前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部に位置する第2底面にまで形成されており、前記第1主面から前記第2底面迄の第2深さを有する第1トレンチと、
    前記第1トレンチの前記第2底面上及び側面上に全面的に形成された第1ゲート絶縁膜と、
    前記第2主面上に形成された第1主電極とを備え、
    前記第1方向は前記第1主面に平行で且つ前記第3方向に直交しており、
    前記第1深さは前記第2深さよりも小さく、
    前記第1トレンチは複数の第1部分及び複数の第2部分を有しており、
    前記複数の第1部分は前記第1及び第3方向に直交する第2方向に沿って配列しており、
    前記複数の第1部分の各々は、前記セル領域と前記ターミナル領域との前記境界に位置する一端部を有し、前記第1方向に沿って前記一端部に向けて延在しており、
    前記複数の第2部分の各々は、前記複数の第1部分の内で隣り合う第1部分同士の間に位置しており、前記第2方向に沿って延在して前記隣り合う第1部分同士を互いに連結しており、
    前記絶縁ゲート型半導体装置は、更に、
    前記第1主面の前記セル領域の内で、前記隣り合う第1部分同士と、前記複数の第2部分の内で前記隣り合う第1部分同士に対応する隣り合う第2部分同士とで囲まれた各領域から、前記隣り合う第1部分同士の側面上部及び前記隣り合う第2部分同士の側面上部に沿って、前記ベース層内に向けて形成された、前記第1導電型の複数の第2主電極領域と、
    前記第1トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第1トレンチ内に形成されて、前記第1ゲート絶縁膜を介して前記第1トレンチを充填する第1ゲート制御電極と、
    前記第1主面の内で、前記境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に前記第1方向に沿って第1距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記半導体基板の前記内部に位置する第3底面にまで形成されており、前記第1主面から前記第3底面迄の第3深さを有すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部と連結しつつ前記第2方向に沿って延在した第2トレンチと、
    前記第2トレンチの前記第3底面上及び側面上に全面的に形成された第2ゲート絶縁膜と、
    前記第2トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記第2トレンチ内に形成されて前記第2ゲート絶縁膜を介して前記第2トレンチを充填すると共に、前記複数の第1部分の各々が有する前記一端部において前記第1ゲート制御電極と電気的に接続された第2ゲート制御電極と、
    前記ベース層の上面上、前記第1ゲート制御電極の上面上、前記第1ゲート絶縁膜の上面上、前記第2ゲート制御電極の上面上、前記第2ゲート絶縁膜の上面上、及び前記第2トレンチの前記側面の内で前記ターミナル領域側の側面の外側に位置する前記第1主面上に、形成された絶縁層と、
    前記複数の第2主電極領域の各々が有する上面の一部、及び、前記ベース層の内で前記複数の第2主電極領域の各々で囲まれた部分の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第1コンタクト部と、
    前記ベース層の内で、前記第2トレンチの前記境界側の側面と、前記隣り合う第1部分同士の側面と、前記複数の第2部分の内で前記第2トレンチに対面した第2部分の側面とで囲まれた各部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第2コンタクト部と、
    前記複数の第1コンタクト部内、前記複数の第2コンタクト部内、及び前記絶縁層の内で前記第1主面の前記セル領域上に位置する部分の上に形成されており、前記境界から前記第1方向に沿って第4距離だけ離れた一端部を有し且つ前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第2主電極領域の各々及び前記ベース層と電気的に接続された第2主電極と、
    前記第2ゲート制御電極の前記上面の一部を露出する様に、前記絶縁層内に形成された第3コンタクト部と、
    前記第3コンタクト部内、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第4距離よりも短い第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第1距離よりも長い第2距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記第3コンタクト部を介して前記第2ゲート制御電極と電気的に接続されたゲート電極とを備えており、
    前記第3深さは前記第1深さよりも大きく、
    前記第2トレンチの前記ターミナル領域側側面と、前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第2距離だけ離れた前記箇所とで規定される、前記ゲート電極の直下に位置する前記半導体基板の部分には、前記第2導電型の半導体層が一切形成されていないことを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  14. 請求項13記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、
    前記第1主面の前記ターミナル領域上に形成された前記絶縁層の内で、前記第2トレンチの前記ターミナル領域側側面よりも外側に位置し且つ少なくとも前記ゲート電極の下方に位置する部分の内部に配設されており、前記第2方向に沿って延在した第3ゲート制御電極と、
    前記第3ゲート制御電極の上面の一部を露出する様に前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極によって充填された第4コンタクト部とを更に備えており、
    前記ゲート電極は、前記第4コンタクト部を介した前記第3ゲート制御電極との電気的接続をも有することを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  15. MOSトランジスタ構造を備える絶縁ゲート型半導体装置であって、
    第3方向に関して対面し合う第1及び第2主面を有する第1導電型の半導体基板と、
    前記第1主面の内で、セル領域、及び、前記セル領域に隣接するターミナル領域と前記セル領域との境界である一端と前記境界から前記ターミナル領域内に第1方向に沿って第1距離だけ離れた他端とで規定される領域から、前記第3方向に沿って、前記半導体基板の内部に向けて形成された、第2導電型のベース層と、
    前記第1主面の前記セル領域から前記第3方向に沿って前記ベース層を貫通しつつ前記半導体基板の前記内部にまで形成されたトレンチと、
    前記トレンチの底面上及び側面上に全面的に形成されたゲート絶縁膜と、
    前記第2主面上に形成された第1主電極とを備え、
    前記第1方向は前記第1主面に平行で且つ前記第3方向に直交しており、
    前記第1主面から前記ベース層の底面迄の第1深さは、前記第1主面から前記トレンチの前記底面迄の第2深さよりも小さく、
    前記トレンチは複数の第1部分及び複数の第2部分を有しており、
    前記複数の第1部分は前記第1及び第3方向に直交する第2方向に沿って配列しており、
    前記複数の第1部分の各々は、前記セル領域と前記ターミナル領域との前記境界に位置する一端部を有し、前記第1方向に沿って前記一端部に向けて延在しており、
    前記複数の第2部分の各々は、前記複数の第1部分の内で隣り合う第1部分同士の間に位置しており、前記第2方向に沿って延在して前記隣り合う第1部分同士を互いに連結しており、
    前記絶縁ゲート型半導体装置は、更に、
    前記第1主面の前記セル領域の内で、前記隣り合う第1部分同士と、前記複数の第2部分の内で前記隣り合う第1部分同士に対応する隣り合う第2部分同士とで囲まれた各領域から、前記隣り合う第1部分同士の側面上部及び前記隣り合う第2部分同士の側面上部に沿って、前記ベース層内に向けて形成された、前記第1導電型の複数の第2主電極領域と、
    前記トレンチの上面よりも下部に位置する様に前記トレンチ内に形成されて、前記ゲート絶縁膜を介して前記トレンチを充填するゲート制御電極と、
    前記ベース層の上面上、前記ゲート制御電極の上面上、前記ゲート絶縁膜の上面上、及び前記第1主面の前記ターミナル領域内で前記ベース層の終端よりも外側の領域上に形成された絶縁層と、
    前記複数の第2主電極領域の各々が有する上面の一部、及び、前記ベース層の内で前記複数の第2主電極領域の各々で囲まれた部分の上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第1コンタクト部と、
    前記ベース層の内で、前記境界と、前記隣り合う第1部分同士の側面と、前記複数の第2部分の内で前記境界に対面した第2部分の側面とで規定される各部分の一部上面を露出する様に、前記絶縁層内に形成された複数の第2コンタクト部と、
    前記複数の第1コンタクト部内、前記複数の第2コンタクト部内、及び前記絶縁層の内で前記第1主面の前記セル領域上に位置する部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第2主電極領域の各々及び前記ベース層と電気的に接続された第2主電極と、
    前記複数の第1部分の各々を充填する前記ゲート制御電極の各部における上面の内で、前記境界から前記第1方向に沿って第4距離だけ離れた第1箇所と、前記境界から前記第1方向に沿って前記第4距離よりも長い第5距離だけ離れた第2箇所とで挟まれた部分を露出する様に、前記複数の第1部分の各々毎に前記絶縁層内に形成された複数の第3コンタクト部と、
    前記複数の第3コンタクト部の各々内、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記セル領域側へ前記第1方向に沿って前記第5距離よりも長い第3距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上、及び、前記絶縁層の内で前記境界と前記境界から前記ターミナル領域側へ前記第1方向に沿って前記第1距離よりも大きい第2距離だけ離れた箇所とで規定される部分の上に形成されており、前記第2方向に沿って延在していると共に、前記複数の第3コンタクト部を介して前記ゲート制御電極と電気的に接続されたゲート電極とを備えることを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  16. 請求項15記載の絶縁ゲート型半導体装置であって、
    前記ゲート制御電極を第1ゲート制御電極と定義するとき、
    前記第1主面の前記ターミナル領域上に形成された前記絶縁層の内で、前記ベース層の前記終端よりも外側に位置し且つ少なくとも前記ゲート電極の下方に位置する部分の内部に配設されており、前記第2方向に沿って延在した第2ゲート制御電極と、
    前記第2ゲート制御電極の上面の一部を露出する様に前記絶縁層内に形成されており、前記ゲート電極によって充填された第4コンタクト部とを更に備えており、
    前記ゲート電極は、前記第4コンタクト部を介した前記第2ゲート制御電極との電気的接続をも有することを特徴とする、
    絶縁ゲート型半導体装置。
  17. (a)第1導電型の半導体基板の主面から第3方向に沿って前記半導体基板の内部にまで第2導電型のベース層を形成する工程と、
    (b)前記ベース層を貫通しつつ、前記主面に平行で且つ前記第3方向に直交する第1方向に向けて延在しており、前記半導体基板の前記内部に底面を有する第1トレンチと、前記ベース層を貫通しつつ、且つ、前記第1トレンチの前記第1方向における一端部と連結しつつ前記第1方向及び前記第3方向に直交する第2方向に向けて延在しており、前記半導体基板の前記内部に底面を有する第2トレンチとを形成する工程と、
    (c)前記第1トレンチの前記底面上及び側面上に第1ゲート酸化膜を形成し、且つ、前記第2トレンチの前記底面上及び側面上に第2ゲート酸化膜を形成する工程と、
    (d)前記第1ゲート酸化膜を介して前記第1トレンチ内を充填する第1ゲート制御電極と、前記第2ゲート酸化膜を介して前記第2トレンチ内を充填する第2ゲート制御電極とを形成する工程と、
    (e)前記第1ゲート制御電極の上面及び前記第2ゲート制御電極の上面を被覆する絶縁層を前記半導体基板の前記主面上に形成する工程と、
    (f)前記第2ゲート制御電極の前記上面を露出させるゲートコンタクト部を前記絶縁層内に形成する工程と、
    (g)前記ゲートコンタクト部を充填すると共に、前記ベース層の前記第1方向における終端部よりも外側に張り出した一端部を有するゲート電極を前記絶縁層の上面上に形成する工程とを備えたことを特徴とする、
    ゲート配線構造の製造方法。
  18. 請求項17記載のゲート配線構造の製造方法であって、
    前記工程(d)は、
    前記半導体基板の前記主面の内で前記ベース層の前記終端部よりも外側に位置する部分の上に、絶縁酸化膜を介して、第3ゲート制御電極を形成する工程を含んでおり、
    前記工程(e)で形成される前記絶縁層は前記第3ゲート制御電極を被覆しており、
    前記工程(f)は、
    前記ゲート電極の前記一端部よりも内側に位置する前記第3ゲート制御電極の上面部分を露出させる別のゲートコンタクト部を前記絶縁層内に形成する工程を含んでおり、
    前記工程(g)で形成される前記ゲート電極は前記別のゲートコンタクト部をも充填していることを特徴とする、
    ゲート配線構造の製造方法。
  19. (a)第1導電型の半導体基板の主面から第3方向に沿って前記半導体基板の内部にまで第2導電型のベース層を形成する工程と、
    (b)前記ベース層を貫通しつつ、前記主面に平行で且つ前記第3方向に直交する第1方向に向けて延在しており、前記半導体基板の前記内部に底面を有する第1トレンチと、前記ベース層を貫通しつつ、且つ、前記第1トレンチの前記第1方向における一端部と連結しつつ前記第1方向及び前記第3方向に直交する第2方向に向けて延在しており、前記半導体基板の前記内部に底面を有する第2トレンチとを形成する工程と、
    (c)前記第1トレンチの前記底面上及び側面上に第1ゲート酸化膜を形成し、且つ、前記第2トレンチの前記底面上及び側面上に第2ゲート酸化膜を形成する工程と、
    (d)前記第1ゲート酸化膜を介して前記第1トレンチ内を充填する第1ゲート制御電極と、前記第2ゲート酸化膜を介して前記第2トレンチ内を充填する第2ゲート制御電極とを形成する工程と、
    (e)前記第1ゲート制御電極の上面及び前記第2ゲート制御電極の上面を被覆する絶縁層を前記半導体基板の前記主面上に形成する工程と、
    (f)前記第2ゲート制御電極の前記上面を露出させるゲートコンタクト部と、前記第2トレンチよりも外側に位置する前記ベース層の上面部分を露出させるソースコンタクト部とを、前記絶縁層内に形成する工程と、
    (g)前記ゲートコンタクト部を充填するゲート電極と、前記ソースコンタクト部を充填し且つ前記ベース層の前記第1方向における終端部よりも外側に張り出した一端部を有するソース電極とを、前記絶縁層の上面上に形成する工程とを備えたことを特徴とする、
    ゲート配線構造の製造方法。
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