JP3717195B2 - 電力用mosfet及びその製造方法 - Google Patents

電力用mosfet及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP3717195B2
JP3717195B2 JP18630694A JP18630694A JP3717195B2 JP 3717195 B2 JP3717195 B2 JP 3717195B2 JP 18630694 A JP18630694 A JP 18630694A JP 18630694 A JP18630694 A JP 18630694A JP 3717195 B2 JP3717195 B2 JP 3717195B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
crystal semiconductor
layer
single crystal
insulating layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP18630694A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0758333A (ja
Inventor
フゥ−イユァン・シィエ
マイク・チャング
ジュン・ウェイ・チェン
キング・オウヤング
ドーマン・シー・ピッツァー
ジャン・バン・デル・リンデ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vishay Siliconix Inc
Original Assignee
Siliconix Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siliconix Inc filed Critical Siliconix Inc
Publication of JPH0758333A publication Critical patent/JPH0758333A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3717195B2 publication Critical patent/JP3717195B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H01L21/02233Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
    • H01L21/02236Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor
    • H01L21/02238Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor silicon in uncombined form, i.e. pure silicon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/02255Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by thermal treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28158Making the insulator
    • H01L21/28167Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314Inorganic layers
    • H01L21/316Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/3165Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation
    • H01L21/31654Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself
    • H01L21/31658Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself by thermal oxidation, e.g. of SiGe
    • H01L21/31662Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself by thermal oxidation, e.g. of SiGe of silicon in uncombined form
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/322Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
    • H01L21/3221Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66674DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/66712Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7811Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28158Making the insulator
    • H01L21/28167Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation
    • H01L21/28211Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation in a gaseous ambient using an oxygen or a water vapour, e.g. RTO, possibly through a layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/0619Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692Surface layout
    • H01L29/0696Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402Field plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42372Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
    • H01L29/4238Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the surface lay-out

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体デバイスの構造及び製造方法に関し、特に電力用MOSFET及び関連するターミネーション構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
電力用MOSFETは、自動車用電気システム、及び電力管理などの用途に用いられている。図1は、Nチャネル電力用MOSFETの典型的な構造を表している。N+シリコン基層2の上に形成された1つのN−エピタキシャルシリコン層1は、デバイス内の2個のMOSFETセルの、高濃度P+領域3及び4と、Pボディ領域5及び6と、N+ソース領域7及び8とを含む。連続したソース・ボディ電極12は、エピタキシャル層1の特定の表面部分の上に延在している。
【0003】
2つのセルのN型ドレイン領域は、図1の上側の半導体層に延在するN−エピタキシャル層1の一部によって形成されている。ドレイン電極(個々に図示されていない)は、N+基層2の底面に設けられている。ゲート酸化膜16及びゲートポリシリコン18を有する絶縁ゲート構造が、ボディ領域のチャネル及びドレイン領域の上に配置されている。
【0004】
電力用MOSFETデバイスを製造するために、多くの異なる方法が用いられてきた。これらの製造方法は概ね、高濃度の拡散を用いている。例えば、Lidlowらによる英国特許第2,033,658A号明細書に開示された方法では、約4μmの厚さの高濃度のP型領域と、約3μmの厚さのP型ボディ領域が形成される。
【0005】
商業的に入手可能な電力用MOSFETとしては、Siliconix社によって製造されたSMP60N05が挙げられる。このSMP60N05は、3.5mΩ/cm2の特定のオン抵抗を備えている。SMP60N05を製造する方法によって、Pボディ領域に対する2.5〜5.0μmの接合部の深さと、P+ボディ接触ゾーンに対する5.0〜6.0μmの接合部の深さと、N+ソース領域に対する0.5〜1.0μmの接合部の深さが形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電力用MOSFETデバイス内に強電界の発生することを防止して、MOSFETの性能を向上させることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述された目的は、主活性領域及び周辺ターミネーション領域を備えた、第1の導電型の半導体ボディの主面に沿った第1の絶縁層を形成する過程と、前記第1の絶縁層の上に非単結晶半導体層を堆積する過程と、前記ターミネーション領域の上に前記非単結晶層の少なくとも一部を貫通する開口部を形成する過程と、前記開口部を通して前記半導体ボディ内に前記第1の導電型とは相異なる第2の導電型のドーパントを導入し、前記ターミネーション領域に前記第2の導電型のフィールドプレート領域を形成する過程と、前記非単結晶層に沿って及び前記開口部の上に第2の絶縁層を形成する過程と、少なくとも前記第2の絶縁層の一部を選択的に除去し、(a)前記フィールドプレート領域の少なくとも一部と、(b)前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶層の少なくとも一部とを露出させる過程と、前記絶縁層の上の導電性材料のパターン化された層を形成し、前記導電性材料の単一の部分が前記フィールドプレート領域と、前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶層とに接触し、前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶層の露出された部分が、前記活性領域と、前記導電性材料の前記単一の部分の両方を横方向に囲繞するようにする過程と、その後、前記露出された部分の前記非単結晶層をエッチングし、前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶層の材料を、(a)前記導電性材料の前記単一の部分に接触する第1の非単結晶区分と、(b)前記第1の非単結晶区分を概ね横方向に囲繞する横方向に分離された第2の非単結晶区分とに分割する過程とを有することを特徴とする電力用MOSFETの製造方法を提供することによって達成される。
【0008】
【作用】
本発明は、単結晶半導体を、主アクティブ領域と周辺のターミネーション領域に分割することによって形成された電力用MOSFETの新規なターミネーション構造を提供する。
【0009】
本発明の第1の特徴は、概ね均一な厚みの第1の絶縁層が、アクティブ領域及びターミネーション領域の上に配置されていることである。第1の絶縁層の厚さは、好ましくは100〜1000Åである。第1の絶縁層は、電力用MOSFETのゲート絶縁層として働く。
【0010】
周辺の多結晶半導体区分は、ターミネーション領域の上部の第1の絶縁層の上に配置されている。第2の絶縁層が、周辺の多結晶シリコン区分の上に配置されている。MOSFETのソース電極は、アクティブ領域と接続されている。ソース電極の終息部分は、ターミネーション領域と周辺の多結晶区分にも接続されている。ソース電極の終息部分と、周辺の多結晶区分と、周辺の多結晶区分の周囲に配置された第1の絶縁層の下のフィールドリングとの組合せによって、好ましくない強電界の発生を防止して、MOSFETの性能を向上させるフィールドプレートが形成される。
【0011】
本発明の他の特徴は、一対の横方向に分離された多結晶半導体区分が、ターミネーション領域の上の第1の絶縁層に配置されていることである。第2の絶縁層が、2つの多結晶区分の上に配置されている。本発明の第1の特徴と同様に、ソース電極は、アクティブ領域と、ターミネーション領域と、多結晶区分の1つとに接続されている。
【0012】
他の多結晶区分は、スクライブライン(scribe−line)区分の拡張領域の上に延在し、この拡張領域では半導体が別個のダイスに切断される。ターミネーション構造は、この第2の多結晶区分と接触する特別な金属部分を含む。方形切断(dicing)過程の間、第2の多結晶区分及びその上に配置された特別な金属部分は、半導体に電気的に短絡されている。これによって、特別な金属部分は第2の多結晶区分と組み合わされて、MOSFETの外周部分と等しい電位となり、故障の可能性が減少される。
【0013】
以上の本発明の2つの特徴では、主要な多結晶半導体部分が、大部分が活性領域を覆う第1の絶縁層の上に配置され、かつMOSFETのゲート電極と接触している。本発明の第3の特徴は、主多結晶部分と、特定の金属部分と、特定の金属部分の下に配置された多結晶区分とからなる構造に関する。この構造は、溝絶縁されたデバイスを含む広範囲に亘るMOSFETに用いることができる。
【0014】
本発明は、本発明のMOSFET構造を製造する能率化された方法を提供する。この製造方法の重要な特徴は、非単結晶半導体層を上述された対応する多結晶部分と多結晶区分に分割する過程を用いていることである。始めに、非単結晶層が第1の絶縁層の上に堆積される。次に非単結晶層がパターン化され、主非単結晶部分と周辺非単結晶部分が形成される。主非単結晶部分は、上述された主多結晶部分に対応し、概ね活性領域の上に配置されている。一方、周辺非単結晶部分はターミネーション領域の上に配置されている。
【0015】
第2の絶縁層が非単結晶部分の上に形成される。金属層が堆積されかつパターン化され、ソース電極とゲート電極及び所望に応じて特別な金属部分が形成される。次に、一般にデフレックル(defreckle)エッチングと呼ばれるエッチング過程が実施され、周辺多結晶部分が第1の周辺多結晶区分と第2の周辺多結晶区分にそれぞれ対応する第1の非単結晶区分と第2の非単結晶区分に分割される。
【0016】
非単結晶層は好ましくは多結晶構造として堆積されたシリコンからなる。しかし、非単結晶層をアモルファス構造として堆積することもできる。後者の場合、MOSFET製造過程中の通常の加熱操作によって、アモルファスシリコンが多結晶シリコンに変換される。
【0017】
上述された種々の層及び領域を製造するためには4個のマスキング過程のみが必要とされる。最後にパッシベーションマスク過程を用いることによって、マスキング過程の合計数は5個という非常に少ない数となる。その結果本発明の製造過程は非常に効率のよいものとなる。
【0018】
【実施例】
好適な実施例に関する説明及び好適な実施例を表す図面では、同一部分または概ね等しい部分には同一の符号が付されている。
【0019】
本発明に基づけば、バーチカルNチャネル電力用二重拡散MOSFET(DMOSFET)が、5個のマスキング過程を必要とする方法によって製造される。DMOSFETデバイスは、ターミネーション構造によって横方向に囲繞されたDMOSFETセルの集合からなる。図2〜図14は、ターミネーション構造に沿った外側のDMOSFETセルの1つを製造するためのさまざまな過程を表している。
【0020】
図2に示されているように、DMOSFETデバイスの製造方法は、高濃度にドープされたN型単結晶シリコン基層2001の上に低濃度にドープされたN型シリコンエピタキシャル層2000を堆積することによって始まる。N−エピタキシャル層2000は、5〜20μmの厚さを有し、かつ4×1015〜4×1016原子/cm3のドーパント濃度を有する。N+基層2001は、2×1019〜8×1019原子/cm3のドーパント濃度を有する。基層2001は実際にはおよそ500μmの厚さを有するが、例示を容易にするために厚みを縮小されて表されている。
【0021】
基層2000及びエピタキシャル層2001によって構成された半導体ボディは、(a)DMOSFETセルが形成される主活性領域と、(b)前記主活性領域を横方向に囲繞する周辺ターミネーション領域とを有する。図面内の破線Aは、活性領域とターミネーション領域との区分を表し、破線Aの左側には活性領域が配置され、破線Aの右側にはターミネーション領域が配置されている。ターミネーション領域のスクライブライン区分は、図面内の破線Sの右側に配置されている。二酸化シリコンからなる薄い絶縁ゲート層2002は、エピタキシャル層2000の上面全体に熱成長によって形成されほぼ等しい厚さを有する。図2では、ゲート酸化膜2002は100〜1000Åの厚さを有する。
【0022】
多結晶シリコン(ポリシリコン)層は、厚さ4000〜5000Åを有するように薄い酸化膜2002の上に堆積される。第1のマスキング過程では、ポリシリコン層が異方性エッチング液を用いて特定の部分を除去することによってパターン化され、ポリシリコン部分2003A、2003B及び2003Cが残され、下側の薄い酸化膜2002の選択された部分が露出される。図3では、ポリシリコン部分2003A及び2003Bが、図3の平面外の部分と接続され、活性領域の上に概ね配置された単一の主ポリシリコン部分を形成する。周辺ポリシリコン部分2003Cは、ターミネーション領域を覆い、かつ主ポリシリコン部分2003Aと2003Bの周囲に延在するリングとして横方向に形成される。
【0023】
エッチング過程の結果、開口部2004が、活性領域の一部分の上に形成されたポリシリコンを貫通して形成され、この活性領域には外部のDMOSFETセルが形成される。図3の平面外の多数の他の開口部2004が、活性領域の他の部分の上にポリシリコンを貫通して形成され、この活性領域の他の部分には他のDMOSFETセルが形成される。環状の開口部2005もまた、ターミネーション領域の上のポリシリコンを貫通して形成される。
【0024】
図4に示されているように、開口部2004及び2005からエピタキシャル層2000内に薄い酸化膜2002を通して、低濃度のP型ボディ領域に対するイオン注入が行われる。残りのポリシリコン部分2003A、2003B及び2003Cは、注入マスクとして働く。このイオン注入は、イオン加速電圧40〜50keV、ドーズ量1×1013〜3×1014イオン/cm2で、ホウ素(B+)を用いて行われる。
【0025】
注入されたホウ素は、ボディ拡散と呼ばれる加熱操作中に、エピタキシャル層2000内により深くドライブインされる。図5に示されているように、ホウ素がエピタキシャル層2000内に0.5〜2.0μm拡散されるまで、温度1050〜2000℃で5〜120分間、ボディ拡散が実施される。注入されたホウ素は更に、ポリシリコン部分2003A〜2003Cの一部の下に横方向に0.4〜1.6μm拡散する。こうして、ホウ素がP−ボディ領域2006とP−リング領域2007とを形成する。他のP−ボディ領域2006も、図5の平面外の開口部2004の下に同時に形成される。リング領域2007は、半導体ボディの活性領域全体を横方向に囲繞する。
【0026】
一方、不活性セルの集合に対して、横方向に分離されたP−領域をエピタキシャル層2000内に形成することもできる。そのような不活性セルは、活性セルとポリシリコンリング2003Cとの間の環状の行内に配置されている。
【0027】
ボディ拡散過程の一部の間に、酸化性雰囲気が用いられる。その結果、その構造で不活性領域に対するリング領域2007または横方向に分離されたP−領域が用いられているかどうかに関わらず、ボディ拡散過程の間に、酸化シリコン層2008A、2008B及び2008Cが、ポリシリコン部分2003A〜2003Cの露出された上面及び側面の上に形成される。酸化膜2008A及び2008Bは、図6の平面外に接合される。
【0028】
図6に示されているように、ポジティブフォトレジスト層が提供され、第2のマスキング過程内で発達させられ、フォトレジストの局部的なブロッキング領域を形成する。このフォトレジストは概ね1.5μmの厚さを有する。フォトレジストのブロック2009は、P−型に注入されたボディ領域を形成するための各開口部2004の一部内に形成される。各開口部2004の残りの部分は、環状部分2004Aとして働く。フォトレジストのブロック2010がターミネーション領域内に形成され、ポリシリコン内の開口部2005を完全に被覆する。フォトレジストのブロック2010は、開口部2005の横方向の境界を越えて、ポリシリコン部分2003B及び2003Cの少なくとも一部の上に延在するので、フォトレジストマスクが右または左に不整合となり、P−リング領域2007の一部が露出されることはない。
【0029】
次に図7に示すように、ソース領域への高濃度のN型ドーパントが注入される。この注入過程は、イオン加速電圧80〜150keV及びドーズ量5×1015〜8×1015イオン/cm2で、砒素(As+)を用いて行われる。こうして、N+領域2011が、活性領域内のフォトレジストブロック2009の周りの環状の開口部2004Aの下に形成される。各N+領域2011は、上側から見た場合、環状の形状を備えている。この環状の形状をしたN+領域2011の外側及び内側の境界は、六角形、四角形、八角形または長い帯状の長方形などの多角形であってよい。環状のN+領域2011の内側の境界及び外側の境界は、上側からみた場合、異なる形状を有することも可能である。フォトレジストブロック2010が、開口部2005内の酸化膜2002の表面全体を被覆しているので、N+領域がターミネーション領域内の開口部2005の下に形成されることはない。
【0030】
その後に、フォトレジストブロック2009及び2010が除去される。ソース拡散と呼ばれる加熱操作の間に、N+領域2011が、活性領域内のP−領域2006内に更にドライブインされる。図8には、領域2011が下向きに0.3〜0.7μm拡散されるまで、酸化性雰囲気内で30〜60分間、900〜1000℃で、ソース拡散が行われる様子が表されている。
【0031】
ソース拡散が行われた後、図8に示すように、ほう燐珪酸ガラス(BPSG)層2012が堆積され、構造の上にフローオーバーする。BPSG層2012は、1.2〜1.4μmの厚さを有する。
【0032】
浅い接合部を備えた応用例では(0.1〜0.3μm)、ソース拡散を省略することができる。N+領域2011は、図7のN+領域2011によって例示された位置に概ね残される。N+領域2011内の砒素は、BPSGのフローオーバー中に活性化される。
【0033】
第3のマスク過程が実施され、図9に示すように、BPSG層2012内に開口部2013A、2013B、2013C、2013D、及び2013Eが形成され、BPSG層の一部2012A、2012B、2012C、2012D、2012E、及び2012Fが残される。開口部2013Aのような他の多くの開口部が、図9の平面外の活性領域内のBPSG層2012を貫通して形成されている。同様に、図9の外側の平面には、開口部2013Bのような他の多くの開口部が形成されている。
【0034】
BPSGの一部2012A〜2012Cは、図9の平面外に接続されている。各開口部2013C〜2013Eは、活性領域を囲繞する環状の開口部からなる。従って、BPSGの部分2012D〜2012Fは、互いに横方向に分離されかつBPSG部分2012Aと2012Bと2012Cとの組合せから分離された環状領域からなる。
【0035】
各開口部2013Aは、フォトレジストブロック2009の1つによって予め被覆された表面の一部の上に配置され、従って下側に配置された環状領域N+領域2011の内側の環状部分のみが露出される。開口部2013Cは、フォトレジストブロック2010によって予め被覆された表面の一部の上に配置され、従ってBPSG領域2012Dは、開口部2005の内側の酸化膜2002の一部の上及びポリシリコン領域2003Cの上に延在する。開口部2013A及び2013Cは、BPSG層2012とその下側に配置されたゲート酸化膜2002を貫通し、エピタキシャル層2000の上面で終息する。
【0036】
各開口部2013Bは、BPSG層2012と酸化膜2008Bを貫通し、ポリシリコン部分2003Bの上面で終息している。酸化膜2008Bは、酸化膜部分2008B1と2008B2とに分割され、これらの酸化膜部分は図9の平面外と接続されている。
【0037】
開口部2013Dと2013Eは、BPSG層2012及び酸化膜2008Cを貫通し、ターミネーション領域内のポリシリコン部分2003Cの上面で終息している。このようにして、開口部2013Dと2013Eは、ポリシリコン部分2003Cの選択された領域の2つの分離された部分を露出する。開口部2013Dと2013Eは環状の開口部であるために、酸化膜2008Cは、互いに横方向に分離された環状の酸化膜区分2008C1と、2008C2と、2008C3とに分割される。
【0038】
図10に示されているように、活性領域の各P−領域2006の一部と、ターミネーション領域のP−リング領域2007の一部内へ更にP型のドーパントを注入することによって高濃度のP型イオン注入が行われる。このイオン注入は、イオン加速電圧40〜60keV及びドーズ量1×1014〜1×1015イオン/cm2で、ホウ素(B+)を用いて行われる。このイオン注入によって、後の過程で加えられる金属電極とのより良好な面接触が提供される。
【0039】
注入されたホウ素は、ボディ接触拡散と呼ばれる加熱操作によって、P−領域2006及び2007内に更にドライブインされる。こうしてP+ボディ接触領域2014Aが各ボディ領域2006内に形成され、環状のP+ターミネーション接触領域2014Bが、図11に示されているように、リング領域2007内に形成される。
【0040】
ボディ接触拡散過程が、酸化性雰囲気または不活性雰囲気内で温度900〜950℃で30〜60分間実施される。BPSG2012が同時にリフロー(reflow)され、BPSG2012内の開口部2013A〜2013Eと同時にが形成された急峻なBPSGのエッジを除去する。このリフローによって、最終的な構造内で良好な金属ステップカバレッジが形成される。急速な焼き鈍し過程もまた、注入されたホウ素を領域2006及び2007内に更に拡散させるために用いられる。
【0041】
図12に示されているように、厚さ2〜4μmのアルミニウムなどの金属層2015が、スパッタリングによってBPSG層2012の開口部2013A〜2013E内に下向きに延在するように形成される。従って、金属層2015は、開口部2013Aと2013Cを通してP+領域2014Aと2014Bとに接触する。金属層2015は、開口部2013Bを通してポリシリコン部分2003Bと接触する。更に金属層2015は、開口部2013D及び2013Eを通して選択された2つの位置でターミネーション領域内のポリシリコン部分2003Cと接触する。
【0042】
図13に示されているように、ウェットエッチングによって金属層2015の選択された部分を除去するための第4のマスキング過程が実施され、ソース金属電極2015Aと、金属ゲートファインダ電極2016と、ターミネーション金属部2015Bが形成される。以下に説明されるように、電極2015A及び2015Bは、互いに連続しており、組合せソース電極が形成されることが注意される。この過程中に、開口部2013E内の金属がエッチングによって除去され、開口部2013Eの底部の周囲のポリシリコン部分2003Cの上面が露出される。金属層2015は、少量のシリコンを含むので、金属をウェットエッチングする過程の後にシリコンの残留物が残される。
【0043】
本発明では、デフレックルエッチングが実施され、金属ウェットエッチングの後に残されたシリコンの残留物を除去し、BPSG層2012内の開口部2013Eによって露出されたポリシリコン部分2003Cの一部を貫通する開口部が形成される。その結果、開口部2013Eが、エピタキシャル層2000の上の薄い酸化膜2002の上面まで延在し、この上面で終息する。環状の第1のポリシリコン区分2003C1と環状の第2のポリシリコン区分2003C2が、始めのポリシリコンリング2003Cから形成される。ポリシリコン区分2003C2が、図13に示されているようにターミネーション領域のスクライブライン区分の上に延在する。
【0044】
金属エッチング及びデフレックルエッチングの後に、パッシベーション層2018が図14に示されているように構造の上面全体の上に堆積される。第5の最終的なマスキング過程が実施され、パッシベーション層2018を貫通し金属ゲートパッド及び金属ソースパッドで終息する開口部が形成される。これらのゲートパッド及びソースパッドは、図14の平面外に配置されている。
【0045】
次に、基層2001の底面が構造の厚さが350〜450μmとなるまでバックラップ(backlap)(グランドダウン:ground down)される。金属ドレイン2017が、N+シリコン基層2001の裏側面にスパッタされる。その結果形成された構造が図14に示されている。
【0046】
図14では、環状のBPSG部分2012Eとその下に配置された薄い酸化膜区分2008C2が、ターミネーション金属部分2015Bを開口部2013Eの内側エッジ(左側のエッジ)に沿ったポリシリコン区分2003C1から分離している様子が示されている。代わりに、BPSG部分2012E及び酸化膜部分2008Cが省略され、ターミネーション金属部分2015Bがポリシリコン区分2003C1の外周部分まで延在することも可能である。
【0047】
図15には、金属部分2015Bの終息部と、ポリシリコン区分2003C1とが、その外側の境界面で接触する完成された変形実施例が示されている。図9の開口部2013D及び2013Eが単一の開口部2013DEとなるように、図9の構造をエッチングするために用いられたフォトレジストマスクを変形することによって、図15の構造が形成される。後者のデフレックルエッチングの間、開口部2013DEの環状部分はポリシリコン部分2003Cを貫通し、ポリシリコン部分2003Cをポリシリコン区分2003C1と2003C2とに分割し、ターミネーション金属部2015Bが開口部2013DEまで延在している。パッシベーション層2018を堆積しかつパターン化することによって、図15に示された構造が形成される。
【0048】
図16には、図15のポリシリコンレイアウトに対応するゲートフィンガ電極2016及び組合せソース電極2015A/2015Bの金属レイアウトが表されている。図16の長方形パッド2101は金属ゲートパッドを表している。長方形パッド2102は金属ソースパッドを表している。
【0049】
高電圧DMOSFETデバイスは、高い逆バイアス状態に対する耐性を備えていなければならない。逆バイアス状態では、各活性セルのPボディ領域とエピタキシャル層のN型材料との間に形成されたPN接合部はデプリーション状態となっている。逆バイアス電圧の増加にともないPN接合部がより高いデプリーション状態となるとき、デプリーション領域は接合部からより外側に延在することになる。デプリーション領域が平坦かつ連続な表面を有する場合、デプリーション領域の表面にはほぼ一定の電界が存在することになる。デプリーション領域が均一な表面を備えていない場合、局部的に強電界が存在することになる。従って、そのデプリーション領域内のシリコンは、強電界の存在する局部的な領域で始めにブレークダウンすることになる。従って、フィールドプレートがターミネーション領域内で用いられ、デプリーション領域の表面の外形をより平坦にし、DMOSFETデバイスがブレークダウンする逆バイアス電圧をより高くするように、基層内の電界に影響を与える。
【0050】
上述された実施例では、ポリシリコン区分2003C1が、ターミネーション金属部分2015BによってP+リング2014Bに電気的に接続されている。P−リング2007、P+リング2014B、金属部分2015B、及びポリシリコン区分2003C1がターミネーションフィールドプレートを形成する。フィールドプレートのポリシリコン区分2003C1は、薄い酸化膜2002によってその下に配置されたエピタキシャル層と絶縁されている。高電圧で逆バイアスされた場合、デプリーション領域はその下に配置されたポリシリコン区分2003C1の影響によって、エピタキシャル層2000の上側面に沿って形成される。
【0051】
図18は、高電圧によって逆バイアスされたデプリーション領域の外形2100の概略図であり、ドレインとソースとの間の電圧は約20Vであり、ゲートとソースとの間の電圧は約20Vである。図19は、ポリシリコンリング2003C1が存在しない場合の、高電圧によって逆バイアスされたデプリーション領域2100の外形を表す概略図である。図18のデバイスがブレークダウンを起こす局部的な高い電界を備えた領域が、図19の点Bによって示されており、図19ではP−リング2007が薄い酸化膜2002に沿ってエピタキシャル層2000の上部に到達している。図18では、ポリシリコンフィールドリング2003C1がデプリーション領域の外形を平坦にし、点Bでのデプリーション領域の比較的急峻な不連続性を除去している。
【0052】
その結果形成されたバーチカルDMOSFETデバイスのブレークダウン電圧は、組合せソース電極2015A/2015Bとドレイン電極2017との間で測定することができる。大きな負の電圧がデバイスに加えられた場合、負の電圧が、ターミネーション金属(2015B、図18の平面外のソース金属部2015Aに電気的に接続されている)と、基層2001の底面のドレイン金属部2017との間に印加される。酸化膜2002と下側に配置されたデプリーション領域には静電容量が存在するので、デバイスに印加された大きな負の電圧は、その一部がポリシリコン区分2003C1の下の酸化膜2002で減少し、更にその一部がその下に配置されたシリコン層内のデプリーション領域内で減少する。従って、酸化膜2002はブレークダウンを起こさないため及びその機能を十分に実施するために、印加された負の電圧全体に対する耐性を備えている必要はない。
上述された過程では、酸化膜2002は約500Åの厚さを有し、約35Vの電圧が印加された場合にも絶縁破壊を起こさない。バーチカルDMOSFETのブレークダウン電圧は約40Vである。比較的薄い酸化膜に対して絶縁破壊に対する耐性が要求される実施例では、この5個の過程からなる上述された実施例は特に有効である。
【0053】
図14の最終的な構造では、ターミネーション領域のポリシリコンリング2003C2は、ターミネーション領域のスクライブライン区分内のエピタキシャル層2000の表面をマスクするために部分的に用いられている。ターミネーション領域のスクライブライン区分がマスクされていない場合、エピタキシャル層2000のスクライブライン区分は、図10のP型注入過程の間にP型のドーパントをドープされることになる。寄生NPNPサイリスタ(SCR)が、活性領域のN+領域2011から、活性領域のP−領域2006と、N−エピタキシャル層2000と、ターミネーション領域のスクライブライン区分内のP+領域までの間に形成されることになる。本発明では、ポリシリコンリング2003C2が、スクライブライン領域のエピタキシャル層部分内にP+領域が形成されることを防止するために用いられる。スクライブライン領域でダイスを切断する間、ポリシリコンリング2003C2は、その下に配置されたエピタキシャル層2000と電気的に短絡される。この接続によって、ポリシリコンリング2003C2に電荷が貯えられることが防止され、スクライブラインのポリシリコンリング2003C2の下にデプリーション領域が形成されることが防止されるので、この接続は効果的である。開口部2013Eは、ポリシリコンフィールドプレートリング2003C1を外側のポリシリコンリング2003C2から絶縁し、ポリシリコンリング2003Cとエピタキシャル層2000との間の接続が、活性MOSFETセルの性能を低下させることを防止する。
【0054】
上述された方法の変形実施例では、特別な金属部分が、ターミネーション金属部2015Bの外側のターミネーション領域に提供されている。この変形実施例の初めの過程は、初めに説明された実施例の図12に示された過程と等しいが、図9のBPSGエッチングで用いられたフォトレジストマスクが、新たな金属区分の所望の位置で、環状の開口部2013Eの外側のBPSG層2012及びその下に配置された酸化膜2008Cを貫通する新たな環状開口部を形成するように変形されている点が異なる。
【0055】
図20及び図21は、この変形実施例の残りの過程を例示している。図20及び図21の部分2013Fは、BPSGエッチングの間にBPSG層2012及び酸化膜2008Cを貫通して形成された新たな環状開口部を表している。従って、この変形実施例では図9のBPSG部分2012Fは、横方向に分離された環状のBPSG部分2012Fと、2012Gとに分割されている。同様に、図9の下側に配置された酸化膜2008C3は、横方向に隔てられた酸化膜2008C3と、2008C4とに分割されている。
【0056】
図20は、この変形実施例の第4のマスク過程での金属エッチングを表している。このマスク過程では、図12の金属層2015は選択的にエッチングされ、ソース金属電極2015Aと、ゲートフィンガー金属電極2016と、ターミネーション金属部2015Bと、特別な新たな金属部2019とが形成される。引き続き実施されるデフレックルエッチングの間、開口部2013Eがポリシリコン部分2003Cを貫通し、上述された方法でポリシリコン部分2003Cを、ポリシリコン区分2003C1と2003C2とに分割する。図20に示されているように、新たな金属部分2019は、ターミネーション領域内のポリシリコン区分2003C2と接触するが、スクライブライン部分の上には延在していない。
【0057】
次に、パッシベーション層2018が図21に示された構造の上に形成される。パッシベーション層2018と、BPSG部分2012Gと、酸化膜2008C4との組合せが、その外側の境界に沿って金属部分2019を横方向に囲繞する。
【0058】
基層2001の底面がバックラップされ、その後に図21に示されているように基層2001の底面に金属ドレイン電極2017が形成される。図21の平面外に対してパッドマスキング過程が実施され、パッシベーション層2018を貫通する開口部が形成され、図17のゲートパッド2101及びソースパッド2102が露出される。
【0059】
新たな金属部分2019の導電率は、ポリシリコン区分2003C2の導電率よりも十分に高い。ダイをスクライブする(die scribing)間、ポリシリコン区分2003C2がエピタキシャル層2000と電気的に短絡され、金属部分2019が、ポリシリコン区分2003C2に沿ったターミネーション領域の外側の周縁部の電位を等しく保つ。
【0060】
図14の構造を、図15の構造に変換したように、環状のBPSG部分2012Eとその下に配置された酸化膜2008C2は、図21の構造で省略することができる。したがって、ターミネーション金属2015Bとポリシリコン区分2003C1は、その外側の周辺部で互いに接触する。同様に、図21では環状のBPSG部分2012Fとその下に配置された酸化膜2008C3を省略できるので、保護用金属2019はポリシリコン区分2003C2の内側の境界まで延在する。
【0061】
図21の構造のうちBPSG部分2012E及び2012Fと、その下側に配置された酸化膜2008C2及び2008C3が、全て除去された場合の構造の例が、図22に表されている。図22の構造は、開口部2013D〜2013Fを単一の開口部2013DEFに融合するように、図9のBPSGエッチングで用いられたホトレジストを更に変形することによって形成される。デフレックルエッチングの間、開口部2013DEFの環状部分は、ターミネーション金属部2015Bとポリシリコン部分2003C1がそれらの外側の境界面で接触するようにポリシリコン部分2003Cを貫通している。新たな金属部分2019とポリシリコン区分2003C2も同様にその内側の境界面で接触している。パッシベーション層2018を堆積しパターン化することによって、図22の構造が形成される。
【0062】
図16及び図17は、図21の構造に対するパターン化されたポリシリコン層の可能なレイアウトを表している。図23は、ゲート電極2016と、組合せソース電極2015A/2015Bと、金属部分2019に対する対応する金属レイアウトを表している。図23に表されているように、金属部分2019は、電極2016及び2015A/2015Bを横方向に囲繞するストリップを形成する。
【0063】
本発明のターミネーション構造は、溝絶縁を用いた電力用MOSFETに用いることができる。その溝絶縁された電力用MOSFETの適切な例は、米国特許第5,316,959号明細書に開示されている。図21及び図22の特別な金属部分2019のような周辺部の金属部分を含むターミネーション構造は、米国特許第5,316,959号明細書に開示された溝絶縁された電力用MOSFETに特に適している。
【0064】
本発明は特定の実施例について説明されてきたが、これは単なる例示を意図するものであって、本発明の技術的視点を限定するものではない。例えば、NチャネルDMOSFETを製造する過程は、接合部の極性を反転させ、P型のドーパントをN型のドーパントに及びN型のドーパントをP型のドーパントに各々変更することによってPチャネルバーチカルDMOSFETを製造する過程に変形することができる。開示された構造を製造するための設備の形式は特に限定されるものではない。他の種類の半導体材料を用いることもできる。
【0065】
さまざまなポリシリコン部分は、アモルファスシリコンとして堆積された層から形成することができる。この方法の加熱サイクルが、アモルファスシリコンをポリシリコンに変換するために適しているという利点が挙げられる。この点に関して、ポリシリコン及びアモルファスシリコンは、非単結晶シリコンの形を決定するといえる。添付の請求項によって定義される本発明の技術的視点を逸脱することなしに、さまざまな変形、応用及び改良が実施可能なことが当業者には明かである。
【0066】
【発明の効果】
本発明によれば、電力用MOSFETデバイス内に強電界の発生することを防止して、MOSFETの性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のNチャネル電力用MOSFETの構造を表す断面図。
【図2】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す断面図。
【図3】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す断面図。
【図4】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す断面図。
【図5】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す断面図。
【図6】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す断面図。
【図7】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す断面図。
【図8】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す断面図。
【図9】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す断面図。
【図10】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す断面図。
【図11】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す断面図。
【図12】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す断面図。
【図13】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す断面図。
【図14】本発明に基づくNチャネル電力用MOSFETデバイス及び関連するターミネーション構造を製造する過程を表す、図16及び図17の線A−Aから見た断面図。
【図15】図14に例示された構造の変形例を表す断面図。
【図16】図14の構造の多結晶シリコンを表す平面図。
【図17】図14の金属層を表す平面図。
【図18】逆バイアスされた状態のフィールドプレートを備えた本発明のターミネーション構造内のデプリーション領域の外形を表す断面図。
【図19】フィールドプレートが用いられていない場合のターミネーション構造内のデプリーション領域の外形を表す断面図。
【図20】ターミネーション領域内の外側のBPSG部分と下側の酸化膜を貫通して設けられた環状の開口部を備えた図12の構造から電力用MOSFETを製造するための他の方法の過程を表す断面図。
【図21】ターミネーション領域内の外側のBPSG部分と下側の酸化膜を貫通して設けられた環状の開口部を備えた図12の構造から電力用MOSFETを製造するための他の方法の過程を表す、図23の線A−Aから見た断面図。
【図22】図21の構造の変形例を表す断面図。
【図23】図21の金属層の構造を表す平面図。
【符号の説明】
1 N−エピタキシャルシリコン層
2 N+シリコン基層
3、4 高濃度P+領域
5、6 Pボディ領域
7、8 N+ソース領域
12 ソース・ボディ電極
16 ゲート酸化膜
18 ゲートポリシリコン
2000 N型シリコンエピタキシャル層
2001 N型単結晶シリコン基層
2002 ゲート酸化膜
2003A、2003B、2003C ポリシリコン部分
2003C1 環状の第1のポリシリコン区分
2003C2 環状の第2のポリシリコン区分
2004、2005 開口部
2004A 環状部分
2006 P−ボディ領域
2007 P−リング領域
2008A、2008B、2008C 酸化シリコン層
2008B1、2008B2 酸化膜部分
2008C1、2008C2、2008C3 酸化膜区分
2009 フォトレジストのブロック
2010 フォトレジストのブロック
2011 N+領域
2012 ほう燐珪酸ガラス(BPSG)層
2012A〜2012F BPSG層の一部
2013A〜2013E 開口部
2015 金属層
2015A ソース金属電極
2015B ターミネーション金属部
2016 金属ゲートファインダ電極
2017 金属ドレイン
2018 パッシベーション層
2019 特別な金属部分
2100 デプリーション領域の外形
2101 ゲートパッド
2102 ソースパッド

Claims (33)

  1. 電力用MOSFETの製造方法であって、
    主活性領域及びそれを外囲するターミネーション領域を有する第1の導電型の半導体ボディの主面の上に第1の絶縁層を形成する過程と、
    前記第1の絶縁層の上に非単結晶半導体層を堆積する過程と、
    前記ターミネーション領域の上に前記非単結晶半導体層の少なくとも一部を貫通する開口部を形成する過程と、
    前記開口部を通して前記半導体ボディ内に前記第1の導電型とは相異なる第2の導電型のドーパントを導入し、前記ターミネーション領域に前記第2の導電型のフィールドプレート領域を形成する過程と、
    前記非単結晶半導体層の上及び前記開口部の上に第2の絶縁層を形成する過程と、
    少なくとも前記第2の絶縁層の一部を選択的に除去し、(a)前記フィールドプレート領域の少なくとも一部と、(b)前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶半導体層の少なくとも一部とを露出させる過程と、
    前記絶縁層の上の導電性材料のパターン化された層を形成する過程であって、前記導電性材料のパターン化された層の一部をなす単体の導電性材料からなる導電性材料部分が、露出された前記フィールドプレート領域と、露出された前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶半導体層とに接触し、かつ前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶半導体層が、前記導電性材料部分と接触している部分より横方向外側にその接触部分を囲繞する形で露出された部分を有するように、前記導電性材料のパターン化された層が設けられる、該過程と、
    その後、前記導電性材料部分との接触部分を囲繞する前記露出された部分の前記非単結晶半導体層をエッチングし、前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶半導体層の材料を、(a)前記導電性材料部分に接触する第1の非単結晶半導体区分と(b)前記第1の非単結晶半導体区分を囲繞するように前記第1の非単結晶半導体区分から横方向外側に分離された第2の非単結晶半導体区分とに分割する過程とを有することを特徴とする電力用MOSFETの製造方法。
  2. 前記非単結晶半導体層と、前記導電性材料のパターン化された層が各々、ポリシリコンと金属を主成分とすることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記導電性材料のパターン化された層を形成する前記過程において、前記導電性材料が、前記第2の非単結晶半導体区分となる領域の上に配置されないようなパターンの層に形成されることを特徴とする請求項1若しくは2に記載の方法。
  4. 前記導電性材料のパターン化された層を形成する前記過程において、前記導電性材料が、前記第2の非単結晶半導体区分となる領域の少なくとも一部の上にも配置されるようなパターンの層に形成されることを特徴とする請求項1若しくは2に記載の方法。
  5. 前記非単結晶半導体層と前記導電性材料部分との前記接触部分を囲繞する前記非単結晶半導体層の前記露出された部分が、前記接触部分から横方向に隔てられた位置に設けられることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の方法。
  6. 電力用MOSFETの製造方法であって、
    主活性領域及びそれを外囲するターミネーション領域を有する半導体ボディの主面の上に第1の絶縁層を形成する過程と、
    前記第1の絶縁層の上に非単結晶半導体層を堆積する過程と、
    前記非単結晶半導体層の上に第2の絶縁層を形成する過程と、
    前記第2の絶縁層の材料を選択的に除去し、前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶半導体層の少なくとも一部を露出させる過程と、
    前記第2の絶縁層の上及び前記非単結晶半導体層の露出された部分の上に導電層を堆積する過程と、
    ソース電極と、ゲート電極とを形成するとともに、(a)前記ソース電極及び前記ゲート電極を横方向外側に隔てられた位置で外囲し、(b)前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶半導体層に接触する追加の導電性部分を形成するように前記導電層をパターン化する過程であって、前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶半導体層の露出された部分が、前記活性領域を横方向に隔てられた位置で外囲するように、前記導電層がパターン化される、該過程と、
    前記露出された部分で前記非単結晶半導体層をエッチングし、前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶半導体層の材料を、第1の非単結晶半導体区分と、前記第1の非単結晶半導体区分を囲繞するように前記第1の非単結晶半導体区分から横方向外側に分離された第2の非単結晶半導体区分とに分割する過程とを有することを特徴とする電力用MOSFETの製造方法。
  7. 前記非単結晶半導体層と前記導電層が各々、ポリシリコンと金属を主成分とすることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. MOSFETセルのソース領域を形成するべく前記活性領域内にドーパントを導入する過程を更に有することを特徴とする請求項6若しくは7に記載の方法。
  9. 前記導電層をパターン化する前記過程において、前記ソース電極の一部が、前記ターミネーション領域の上の前記非単結晶半導体層と接触するようなパターンの層に形成されることを特徴とする請求項6乃至8の何れかに記載の方法。
  10. 前記活性領域を横方向に隔てられた位置で外囲する前記非単結晶半導体層の前記露出された部分が、前記ソース電極が前記非単結晶半導体層と接触する位置を外囲するように横方向に隔てられた位置に設けられることを特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. 前記追加の導電性部分が、前記ターミネーション領域から垂直に間隔を置いて配置されるように形成されていることを特徴とする請求項6乃至10の何れかに記載の方法。
  12. 電力用MOSFETの製造方法であって、
    主活性領域及びそれを外囲するターミネーション領域を有する第1の導電型の半導体ボディに沿った第1の絶縁層の上に非単結晶半導体層を形成する過程と、
    (a)前記活性領域の上に配置された開口部と、(b)前記活性領域の上の前記開口部を横方向に囲繞すると共に前記ターミネーション領域の上に配置された開口部とを形成するべく前記非単結晶半導体層をパターン化し、(b1)前記活性領域を主に覆う主非単結晶半導体部分と、(b2)前記ターミネーション領域を覆う横方向に分離された周辺非単結晶半導体部分とに前記非単結晶半導体層を分割する過程と、
    前記開口部を通して前記半導体ボディに前記第1の導電型とは相異なる第2の導電型のドーパントを導入し、(a)前記活性領域内の前記第2の導電型のボディ領域と、(b)前記ターミネーション領域内の前記第2の導電型のフィールドプレート領域とを形成する過程と、
    前記活性領域の上の前記開口部を通し、前記ターミネーション領域の上の前記開口部を通さず、前記半導体内に前記第1の導電型のドーパントを選択的に導入し、前記ボディ領域内に前記第1の導電型のソース領域を形成する過程と、
    前記非単結晶半導体部分の上及び前記開口部内に第2の絶縁層を形成する過程と、
    少なくとも前記第2の絶縁層の一部を選択的に除去し、前記ソース領域と、前記フィールドプレート領域と、前記2個の非単結晶半導体部分の各々の少なくとも一部を露出する過程と、
    (a)前記主非単結晶半導体部分と接触するゲート電極と、(b)前記ソース領域と、前記フィールドプレート領域と、前記周辺非単結晶半導体部分とに接触するソース電極と、(c)前記半導体と接触するドレイン電極とを形成する過程とを有することを特徴とする電力用MOSFETを製造する方法。
  13. 前記選択的に除去する過程において形成された前記第2の絶縁層を貫通する環状開口部を通して、前記周辺非単結晶半導体部分をエッチングし、前記周辺非単結晶半導体部分を、(a)前記ソース電極に接触しかつ前記活性領域を横方向に囲繞する第1の非単結晶半導体区分と、(b)横方向に分離され、前記第1の非単結晶半導体区分を横方向に囲繞する第2の非単結晶半導体区分に分割する過程を更に有することを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 前記第1の絶縁層の前記厚みが100Å〜1000Åからなることを特徴とする請求項12若しくは13に記載の方法。
  15. 前記第1の絶縁層が、均一な厚さを有することを特徴とする請求項12乃至14の何れかに記載の方法。
  16. 前記選択的な除去過程において形成された開口部を通して、前記第2の導電型のドーパントを導入し、(a)前記ボディ領域と連続したより高濃度にドープされたボディ接触領域と、(b)前記フィールドプレート領域と連続したより高濃度にドープされたフィールドプレート接触領域とを形成する過程を更に有することを特徴とする請求項12乃至15の何れかに記載の方法。
  17. 前記ソース電極が、前記ボディ接触領域及び前記フィールドプレート接触領域の両方と接触していることを特徴とする請求項16に記載の方法。
  18. 前記ゲート電極と、前記ソース領域と、前記ドレイン電極を形成する前記過程が、
    前記ソース領域と、前記フィールドプレート領域と、前記2つの非単結晶半導体部分とに接触する金属層を前記絶縁層の上に堆積する過程と、
    前記金属層をパターン化し、ゲート電極とソース電極を形成する過程と、
    前記ソース領域と、前記フィールドプレート領域と、前記2つの非単結晶半導体部分とから隔てられた位置で、前記半導体ボディと接触するように前記ドレイン電極を別個に形成する過程とを有することを特徴とする請求項12乃至17の何れかに記載の方法。
  19. 前記選択的に除去する過程において形成された前記第2の絶縁層を貫通する環状開口部を通して、前記周辺非単結晶半導体部分をエッチングし、前記周辺非単結晶半導体部分を、(a)前記ソース電極に接触しかつ前記活性領域を横方向に囲繞する第1の非単結晶半導体区分と、(b)横方向に分離され、前記第1の非単結晶半導体区分を横方向に囲繞する第2の非単結晶半導体区分に分割する過程を有し、
    前記金属層をパターン化する過程において、前記金属層の部分が、前記第2の非単結晶半導体区分となる領域の上に配置されないようなパターンに形成されることを特徴とする請求項18に記載の方法。
  20. 前記選択的に除去する過程において形成された前記第2の絶縁層を貫通する環状開口部を通して、前記周辺非単結晶半導体部分をエッチングし、前記周辺非単結晶半導体部分を、(a)前記ソース電極に接触しかつ前記活性領域を横方向に囲繞する第1の非単結晶半導体区分と、(b)横方向に分離され、前記第1の非単結晶半導体区分を横方向に囲繞する第2の非単結晶半導体区分に分割する過程を有し、
    前記金属層をパターン化する過程において、前記金属層の部分が、前記第2の非単結晶半導体区分となる領域の少なくとも一部の上も配置されるようなパターンに形成されることを特徴とする請求項18に記載の方法。
  21. 前記金属層の前記第2の非単結晶半導体区分となる領域の上に配置された部分が、前記ターミネーション領域から垂直方向に隔てられて配置されるように形成されていることを特徴とする請求項20に記載の方法。
  22. 前記選択的に除去する過程が、(a)前記ソース領域に達する新たな開口部と、(b)前記フィールドプレート領域に達する新たな開口部と、(c)前記主非単結晶半導体部分に達する少なくとも1つの新たな開口部と、(d)前記周辺非単結晶半導体部分に達する少なくとも1つの新たな開口部とを形成するように前記第2の絶縁層の少なくとも一部を除去する過程を有することを特徴とする請求項12乃至21の何れかに記載の方法。
  23. 電力用MOSFETであって、
    主活性領域及びそれを外囲するターミネーション領域とを備えた半導体ボディと、
    前記活性領域内に配置された少なくとも1つのソース領域と、
    前記活性領域と前記ターミネーション領域の上に配置された第1の絶縁層と、
    前記活性領域の上の前記第1の絶縁層の上に配置された主多結晶半導体部分と、
    前記ターミネーション領域の上の前記第1の絶縁層の上に配置されかつ前記主多結晶半導体部分から横方向に隔てられた周辺多結晶半導体区分と、
    前記主多結晶半導体部分と、前記周辺多結晶半導体区分の上に配置された第2の絶縁層と、
    前記主多結晶半導体部分に接触するゲート電極と、
    前記活性領域内に配置された各ソース領域に接触するソース電極と、
    前記ソース電極及び前記ゲート電極から横方向に隔てられ、前記周辺多結晶半導体区分に接触する金属部分とを有し、
    前記周辺多結晶半導体区分が前記ターミネーション領域のスクライブラインの上に延在し、スクライブ動作の間にスクライブされることを特徴とする電力用MOSFET。
  24. 前記周辺多結晶半導体区分が、前記主多結晶半導体部分を横方向に囲繞することを特徴とする請求項23に記載の電力用MOSFET。
  25. 電力用MOSFETであって、
    主活性領域及びそれを外囲するターミネーション領域とを有する第1の導電型の半導体ボディと、
    前記活性領域内に配置された少なくとも1つのソースと、
    前記活性領域内に配置された、前記第1の導電型とは相異なる第2の導電型のボディ領域と、
    前記ターミネーション領域内に配置されたフィールドプレート領域と、
    前記活性領域と前記ターミネーション領域の上に配置された第1の絶縁層と、
    前記活性領域の上の前記第1の絶縁層の上に配置された主多結晶半導体部分と、
    前記ターミネーション領域の上の前記第1の絶縁層の上に配置され、互いにかつ前記主多結晶半導体部分から横方向に隔てられた第1及び第2の周辺多結晶半導体区分と、
    前記主多結晶半導体部分と前記周辺多結晶半導体区分との上に配置された第2の絶縁層と、
    前記主多結晶半導体部分に接触するゲート電極と、
    前記ソース領域と、前記フィールドプレート領域と、前記第1の多結晶半導体区分とに接触するソース電極と、
    前記半導体に接触するドレイン電極と、
    前記第2の多結晶半導体区分と接触し、かつ前記ソース電極及びゲート電極から横方向に分離された金属部分とを有し、
    前記第2の多結晶半導体区分が、前記ターミネーション領域のスクライブライン区分の上に延在し、スクライビング動作の間にスクライブされることを特徴とする電力用MOSFET。
  26. 前記第1の多結晶半導体区分が、前記主多結晶半導体部分を横方向に囲繞し、前記第2の多結晶半導体区分が、前記第1の多結晶半導体区分を横方向に囲繞することを特徴とする請求項25に記載の電力用MOSFET。
  27. 前記フィールドプレート領域が、前記第1の多結晶半導体区分に沿って延在すると共に前記第1の多結晶半導体区分の下に部分的に延在する環状のフィールドリング領域を有し、かつ前記フィールドリング領域の外側の前記ターミネーション領域の隣接する材料とPN接合を形成することを特徴とする請求項25若しくは26に記載の電力用MOSFET。
  28. 前記第2の絶縁層が、前記スクライブライン区分の上に延在し、スクライブ動作の間にスクライブされることを特徴とする請求項23乃至27の何れかに記載の電力用MOSFET。
  29. 前記金属部分が、前記ソース電極及び前記ゲート電極を横方向に囲繞することを特徴とする請求項23乃至28の何れかに記載の電力用MOSFET。
  30. 前記金属部分が、前記ターミネーション領域から垂直方向に間隔を置いて配置されていることを特徴とする請求項23乃至29の何れかに記載の電力用MOSFET。
  31. 電力用MOSFETであって、
    主活性領域及びそれを外囲するターミネーション領域とを有する第1の導電型の半導体ボディと、
    前記活性領域内に配置された少なくとも1つのソース領域と、
    前記活性領域内に配置された、前記第1の導電型とは相異なる第2の導電型のボディ領域と、
    前記ターミネーション領域内に配置されたフィールドプレート領域と、
    前記活性領域と前記ターミネーション領域の上に配置された等しい厚さを有する第1の絶縁層と、
    前記活性領域の上の前記第1の絶縁層の上に配置された主多結晶半導体部分と、
    前記ターミネーション領域の上の前記第1の絶縁層の上に配置されると共に前記主多結晶半導体部分から横方向に間隔を置いて配置された周辺多結晶半導体区分と、
    前記主多結晶半導体部分と前記周辺多結晶半導体区分の上に配置された第2の絶縁層と、
    前記主多結晶半導体部分に接触するゲート電極と、
    前記フィールドプレート領域と、前記ソース電極が前記フィールドプレート領域と接触する位置から横方向に間隔を置いて配置された前記周辺多結晶半導体区分と、前記活性領域内に配置された各ソース領域とに接触するソース電極と、
    前記半導体ボディに接触するドレイン電極とを有することを特徴とする電力用MOSFET。
  32. 前記第1絶縁層の前記厚さが100Å〜1000Åであることを特徴とする請求項31に記載の電力用MOSFET。
  33. 前記フィールドプレート領域が、前記周辺多結晶半導体区分に沿って延在し、かつ前記周辺多結晶半導体区分の少なくとも一部の下に配置された環状のフィールドリング領域を有し、かつ前記フィールドリング領域の外側の前記ターミネーション領域の隣接する材料とのPN接合を形成することを特徴とする請求項31若しくは32に記載の電力用MOSFET。
JP18630694A 1993-07-22 1994-07-15 電力用mosfet及びその製造方法 Expired - Lifetime JP3717195B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/096,135 US5404040A (en) 1990-12-21 1993-07-22 Structure and fabrication of power MOSFETs, including termination structures
US08/096,135 1993-07-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0758333A JPH0758333A (ja) 1995-03-03
JP3717195B2 true JP3717195B2 (ja) 2005-11-16

Family

ID=22255651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18630694A Expired - Lifetime JP3717195B2 (ja) 1993-07-22 1994-07-15 電力用mosfet及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US5404040A (ja)
EP (1) EP0635888B1 (ja)
JP (1) JP3717195B2 (ja)
DE (2) DE69434643T2 (ja)
SG (1) SG48915A1 (ja)

Families Citing this family (71)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5404040A (en) * 1990-12-21 1995-04-04 Siliconix Incorporated Structure and fabrication of power MOSFETs, including termination structures
KR0123434B1 (ko) * 1994-02-07 1997-11-26 천성순 실리콘 웨이퍼에서의 부정합전위의 발생을 억제화하기 위한 링패턴 형성방법 및 그 구조
JP3275536B2 (ja) * 1994-05-31 2002-04-15 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP3294001B2 (ja) * 1994-06-01 2002-06-17 三菱電機株式会社 絶縁ゲート型半導体装置の製造方法
DE69434937D1 (de) * 1994-06-23 2007-04-19 St Microelectronics Srl Verfahren zur Herstellung von Leistungsbauteilen in MOS-Technologie
EP0693773B1 (en) * 1994-07-14 2005-02-09 STMicroelectronics S.r.l. VDMOS power device and manufacturing process thereof
US5597765A (en) * 1995-01-10 1997-01-28 Siliconix Incorporated Method for making termination structure for power MOSFET
US5545915A (en) * 1995-01-23 1996-08-13 Delco Electronics Corporation Semiconductor device having field limiting ring and a process therefor
DE69505348T2 (de) * 1995-02-21 1999-03-11 St Microelectronics Srl Hochspannungs-MOSFET mit Feldplatten-Elektrode und Verfahren zur Herstellung
US5689128A (en) * 1995-08-21 1997-11-18 Siliconix Incorporated High density trenched DMOS transistor
TW344130B (en) 1995-10-11 1998-11-01 Int Rectifier Corp Termination structure for semiconductor device and process for its manufacture
US5940721A (en) * 1995-10-11 1999-08-17 International Rectifier Corporation Termination structure for semiconductor devices and process for manufacture thereof
US5631484A (en) * 1995-12-26 1997-05-20 Motorola, Inc. Method of manufacturing a semiconductor device and termination structure
US6104060A (en) * 1996-02-20 2000-08-15 Megamos Corporation Cost savings for manufacturing planar MOSFET devices achieved by implementing an improved device structure and fabrication process eliminating passivation layer and/or field plate
US5821583A (en) * 1996-03-06 1998-10-13 Siliconix Incorporated Trenched DMOS transistor with lightly doped tub
US5840624A (en) * 1996-03-15 1998-11-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd Reduction of via over etching for borderless contacts
DE19622415A1 (de) * 1996-06-04 1997-12-11 Siemens Ag CMOS-Halbleiterstruktur und Verfahren zur Herstellung derselben
EP0817274B1 (en) 1996-07-05 2004-02-11 STMicroelectronics S.r.l. Asymmetric MOS technology power device
US6150675A (en) * 1996-07-16 2000-11-21 Siemens Aktiengesellschaft Semiconductor component with a control electrode for modulating the conductivity of a channel area by means of a magnetoresistor structure
US6043126A (en) * 1996-10-25 2000-03-28 International Rectifier Corporation Process for manufacture of MOS gated device with self aligned cells
US5883416A (en) * 1997-01-31 1999-03-16 Megamos Corporation Gate-contact structure to prevent contact metal penetration through gate layer without affecting breakdown voltage
JP3507274B2 (ja) * 1997-03-31 2004-03-15 三洋電機株式会社 マザーガラス基板およびその製造方法
US6046078A (en) * 1997-04-28 2000-04-04 Megamos Corp. Semiconductor device fabrication with reduced masking steps
JPH1154746A (ja) 1997-07-31 1999-02-26 Toyota Motor Corp 絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法
US5923979A (en) * 1997-09-03 1999-07-13 Siliconix Incorporated Planar DMOS transistor fabricated by a three mask process
US6404025B1 (en) * 1997-10-02 2002-06-11 Magepower Semiconductor Corp. MOSFET power device manufactured with reduced number of masks by fabrication simplified processes
US6429481B1 (en) * 1997-11-14 2002-08-06 Fairchild Semiconductor Corporation Field effect transistor and method of its manufacture
US5994780A (en) * 1997-12-16 1999-11-30 Advanced Micro Devices, Inc. Semiconductor device with multiple contact sizes
US6022790A (en) * 1998-08-05 2000-02-08 International Rectifier Corporation Semiconductor process integration of a guard ring structure
FR2785448B1 (fr) * 1998-10-30 2001-01-26 Alstom Technology Procede de fabrication d'une electrode de commande de grille pour transistor igbt
CN1171318C (zh) * 1999-06-03 2004-10-13 通用半导体公司 具有低导通电阻的高压功率金属氧化物半导体场效应晶体管
US6627949B2 (en) * 2000-06-02 2003-09-30 General Semiconductor, Inc. High voltage power MOSFET having low on-resistance
US6479352B2 (en) 2000-06-02 2002-11-12 General Semiconductor, Inc. Method of fabricating high voltage power MOSFET having low on-resistance
US6660571B2 (en) 2000-06-02 2003-12-09 General Semiconductor, Inc. High voltage power MOSFET having low on-resistance
US7217977B2 (en) * 2004-04-19 2007-05-15 Hrl Laboratories, Llc Covert transformation of transistor properties as a circuit protection method
US6815816B1 (en) 2000-10-25 2004-11-09 Hrl Laboratories, Llc Implanted hidden interconnections in a semiconductor device for preventing reverse engineering
JP4887559B2 (ja) * 2000-11-07 2012-02-29 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法
US7294935B2 (en) * 2001-01-24 2007-11-13 Hrl Laboratories, Llc Integrated circuits protected against reverse engineering and method for fabricating the same using an apparent metal contact line terminating on field oxide
US6740942B2 (en) * 2001-06-15 2004-05-25 Hrl Laboratories, Llc. Permanently on transistor implemented using a double polysilicon layer CMOS process with buried contact
US6774413B2 (en) * 2001-06-15 2004-08-10 Hrl Laboratories, Llc Integrated circuit structure with programmable connector/isolator
ITMI20012284A1 (it) * 2001-10-30 2003-04-30 St Microelectronics Srl Metodo per il perfezionamento della connessione elettrica tra un dispositivo elettronico di potenza ed il suo package
US6897535B2 (en) 2002-05-14 2005-05-24 Hrl Laboratories, Llc Integrated circuit with reverse engineering protection
KR100447731B1 (ko) * 2002-07-18 2004-09-08 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 고전압 접합 형성 방법
US7049667B2 (en) 2002-09-27 2006-05-23 Hrl Laboratories, Llc Conductive channel pseudo block process and circuit to inhibit reverse engineering
EP1408552A1 (en) * 2002-10-09 2004-04-14 STMicroelectronics S.r.l. Integrated MOS semiconductor device with high performance and process of manufacturing the same
US6979606B2 (en) 2002-11-22 2005-12-27 Hrl Laboratories, Llc Use of silicon block process step to camouflage a false transistor
AU2003293540A1 (en) 2002-12-13 2004-07-09 Raytheon Company Integrated circuit modification using well implants
JP3906184B2 (ja) * 2003-06-11 2007-04-18 株式会社東芝 半導体装置およびその製造方法
US7242063B1 (en) 2004-06-29 2007-07-10 Hrl Laboratories, Llc Symmetric non-intrusive and covert technique to render a transistor permanently non-operable
US7179676B2 (en) * 2005-03-28 2007-02-20 Kenet, Inc. Manufacturing CCDs in a conventional CMOS process
US8168487B2 (en) 2006-09-28 2012-05-01 Hrl Laboratories, Llc Programmable connection and isolation of active regions in an integrated circuit using ambiguous features to confuse a reverse engineer
US8035159B2 (en) * 2007-04-30 2011-10-11 Alpha & Omega Semiconductor, Ltd. Device structure and manufacturing method using HDP deposited source-body implant block
US9484451B2 (en) * 2007-10-05 2016-11-01 Vishay-Siliconix MOSFET active area and edge termination area charge balance
CN102473723B (zh) * 2009-07-15 2014-12-03 三菱电机株式会社 功率用半导体装置及其制造方法
US8536659B2 (en) * 2009-07-30 2013-09-17 Polar Seminconductor, Inc. Semiconductor device with integrated channel stop and body contact
TWI426568B (zh) * 2010-03-29 2014-02-11 Sinopower Semiconductor Inc 半導體功率元件與其製作方法
JP5616665B2 (ja) * 2010-03-30 2014-10-29 ローム株式会社 半導体装置
US8735289B2 (en) 2010-11-29 2014-05-27 Infineon Technologies Ag Method of contacting a doping region in a semiconductor substrate
US9431249B2 (en) 2011-12-01 2016-08-30 Vishay-Siliconix Edge termination for super junction MOSFET devices
US9614043B2 (en) 2012-02-09 2017-04-04 Vishay-Siliconix MOSFET termination trench
JP2013239488A (ja) * 2012-05-11 2013-11-28 Rohm Co Ltd 半導体装置
US9842911B2 (en) 2012-05-30 2017-12-12 Vishay-Siliconix Adaptive charge balanced edge termination
US8895453B2 (en) 2013-04-12 2014-11-25 Infineon Technologies Ag Semiconductor device with an insulation layer having a varying thickness
DE102014005879B4 (de) * 2014-04-16 2021-12-16 Infineon Technologies Ag Vertikale Halbleitervorrichtung
US9508596B2 (en) * 2014-06-20 2016-11-29 Vishay-Siliconix Processes used in fabricating a metal-insulator-semiconductor field effect transistor
US9887259B2 (en) 2014-06-23 2018-02-06 Vishay-Siliconix Modulated super junction power MOSFET devices
US9882044B2 (en) 2014-08-19 2018-01-30 Vishay-Siliconix Edge termination for super-junction MOSFETs
CN104505401B (zh) * 2014-12-18 2017-12-01 电子科技大学 一种功率器件结终端结构
US9455136B2 (en) * 2015-01-23 2016-09-27 Infineon Technologies Austria Ag Controlling the reflow behaviour of BPSG films and devices made thereof
CN106298534A (zh) * 2015-06-09 2017-01-04 北大方正集团有限公司 一种vdmos器件及其制作方法
JP2020127017A (ja) * 2020-04-02 2020-08-20 ローム株式会社 半導体装置

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4191603A (en) * 1978-05-01 1980-03-04 International Business Machines Corporation Making semiconductor structure with improved phosphosilicate glass isolation
DK157272C (da) * 1978-10-13 1990-04-30 Int Rectifier Corp Mosfet med hoej effekt
JPS56115525A (en) * 1980-02-18 1981-09-10 Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Manufacture of semiconductor device
US4680853A (en) * 1980-08-18 1987-07-21 International Rectifier Corporation Process for manufacture of high power MOSFET with laterally distributed high carrier density beneath the gate oxide
US4593302B1 (en) * 1980-08-18 1998-02-03 Int Rectifier Corp Process for manufacture of high power mosfet laterally distributed high carrier density beneath the gate oxide
US4412242A (en) * 1980-11-17 1983-10-25 International Rectifier Corporation Planar structure for high voltage semiconductor devices with gaps in glassy layer over high field regions
US4399449A (en) * 1980-11-17 1983-08-16 International Rectifier Corporation Composite metal and polysilicon field plate structure for high voltage semiconductor devices
JPS5910358A (ja) * 1982-07-07 1984-01-19 Nippon Denso Co Ltd サイクロン式空気清浄器
US4532534A (en) * 1982-09-07 1985-07-30 Rca Corporation MOSFET with perimeter channel
US4803532A (en) * 1982-11-27 1989-02-07 Nissan Motor Co., Ltd. Vertical MOSFET having a proof structure against puncture due to breakdown
US4974059A (en) * 1982-12-21 1990-11-27 International Rectifier Corporation Semiconductor high-power mosfet device
GB2134705B (en) * 1983-01-28 1985-12-24 Philips Electronic Associated Semiconductor devices
US4789882A (en) * 1983-03-21 1988-12-06 International Rectifier Corporation High power MOSFET with direct connection from connection pads to underlying silicon
JPS60117613A (ja) * 1983-11-30 1985-06-25 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPS60249367A (ja) * 1984-05-25 1985-12-10 Hitachi Ltd 絶縁ゲ−ト形トランジスタ
US4620211A (en) * 1984-08-13 1986-10-28 General Electric Company Method of reducing the current gain of an inherent bipolar transistor in an insulated-gate semiconductor device and resulting devices
JPS6180860A (ja) * 1984-09-28 1986-04-24 Hitachi Ltd パワ−mosfet
US4631564A (en) * 1984-10-23 1986-12-23 Rca Corporation Gate shield structure for power MOS device
US4646117A (en) * 1984-12-05 1987-02-24 General Electric Company Power semiconductor devices with increased turn-off current ratings and limited current density in peripheral portions
JPS61182264A (ja) * 1985-02-08 1986-08-14 Nissan Motor Co Ltd 縦型mosトランジスタ
EP0227894A3 (en) * 1985-12-19 1988-07-13 SILICONIX Incorporated High density vertical dmos transistor
EP0279403A3 (en) * 1987-02-16 1988-12-07 Nec Corporation Vertical mos field effect transistor having a high withstand voltage and a high switching speed
JPS6489465A (en) * 1987-09-30 1989-04-03 Toshiba Corp Double-diffusion type mos field effect transistor
JP2771172B2 (ja) * 1988-04-01 1998-07-02 日本電気株式会社 縦型電界効果トランジスタ
KR910004318B1 (ko) * 1988-06-27 1991-06-25 현대전자산업 주식회사 수직형 d mos 트랜지스터의 셀
US5034346A (en) * 1988-08-25 1991-07-23 Micrel Inc. Method for forming shorting contact for semiconductor which allows for relaxed alignment tolerance
US5072266A (en) * 1988-12-27 1991-12-10 Siliconix Incorporated Trench DMOS power transistor with field-shaping body profile and three-dimensional geometry
JPH03273180A (ja) * 1990-03-23 1991-12-04 Nec Corp 電池容量検出装置
US5094900A (en) * 1990-04-13 1992-03-10 Micron Technology, Inc. Self-aligned sloped contact
JP2751612B2 (ja) * 1990-10-01 1998-05-18 株式会社デンソー 縦型パワートランジスタ及びその製造方法
US5171699A (en) * 1990-10-03 1992-12-15 Texas Instruments Incorporated Vertical DMOS transistor structure built in an N-well CMOS-based BiCMOS process and method of fabrication
DE69131376T2 (de) * 1990-12-21 1999-10-21 Siliconix Inc Verfahren zur Herstellung von doppelt-diffundierten integrierten MOSFET-Zellen
US5404040A (en) * 1990-12-21 1995-04-04 Siliconix Incorporated Structure and fabrication of power MOSFETs, including termination structures
US5268586A (en) * 1992-02-25 1993-12-07 North American Philips Corporation Vertical power MOS device with increased ruggedness and method of fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
US5404040A (en) 1995-04-04
JPH0758333A (ja) 1995-03-03
EP0635888A1 (en) 1995-01-25
DE69434643D1 (de) 2006-04-27
US5521409A (en) 1996-05-28
SG48915A1 (en) 1998-05-18
EP0635888B1 (en) 2006-03-01
DE635888T1 (de) 1995-10-12
DE69434643T2 (de) 2006-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3717195B2 (ja) 電力用mosfet及びその製造方法
EP0777910B1 (en) Process for manufacture of mos gated device with reduced mask count
KR100270796B1 (ko) 자기정렬셀을 가진 mos게이트소자의 제조방법
KR20010023861A (ko) 반도체 전력 장치의 제조 방법
JPH0130312B2 (ja)
KR100214408B1 (ko) 반도체 소자의 터미네이션 구조 및 그 제조방법
US4516143A (en) Self-aligned power MOSFET with integral source-base short and methods of making
US5879968A (en) Process for manufacture of a P-channel MOS gated device with base implant through the contact window
WO2004032244A1 (ja) 半導体装置、半導体装置の製造方法
EP1081768A2 (en) Insulated gate field-effect transistor and method of making the same
US20010023957A1 (en) Trench-gate semiconductor devices
JP5134746B2 (ja) 電界効果トランジスタの製造方法
US5831318A (en) Radhard mosfet with thick gate oxide and deep channel region
US6180981B1 (en) Termination structure for semiconductor devices and process for manufacture thereof
US20060022261A1 (en) Insulated gate semiconductor device and method of making the same
AU698654C (en) Process for manufacture of mos gated device with reduced mask count
JP2000294779A (ja) 半導体装置およびその製法
JP2002246595A (ja) トランジスタ
JP2005093479A (ja) 半導体装置、半導体装置の製造方法
JP2003152181A (ja) 電界効果トランジスタ

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040914

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20041207

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20050104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050311

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050511

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050816

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050830

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090909

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100909

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110909

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110909

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120909

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120909

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130909

Year of fee payment: 8

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term