JP4735235B2 - 絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
第1の形態に係る絶縁ゲート型半導体装置100(以下,「半導体装置100」とする)は,図1の平面透視図および図2の断面図に示す構造を有している。なお,本明細書においては,出発基板と,出発基板上にエピタキシャル成長により形成した単結晶シリコンの部分とを合わせた全体を半導体基板と呼ぶこととする。
第2の形態の半導体装置200は,図5に示すように終端トレンチ621,622,623内を絶縁膜で充填する。さらに,3本の終端トレンチ62の開口部上に絶縁膜77を設け,その絶縁膜77上にゲート電極22と電気的に接続された終端ゲート領域76を設ける。すなわち,終端ゲート領域76は,主表面上に位置し,セルエリアを取り囲むように配置されている。この点,終端ゲート領域72が終端トレンチ621に内蔵されている第1の形態とは異なる。絶縁膜77の膜厚は,およそ0.7μmである。
第3の形態の半導体装置300は,図8に示すように終端トレンチ621,622,623内を絶縁膜で充填する。さらに,終端トレンチ621の開口部の直上にゲート電極22と電気的に接続された終端ゲート領域75を設ける。この点,終端ゲート領域72が終端トレンチ621に内蔵されている第1の形態とは異なる。また,終端ゲート領域76が絶縁膜77を介して終端エリアの主表面上に位置する第2の形態とは異なる。
12 N- ドリフト領域(ドリフト領域)
21 ゲートトレンチ(第1トレンチ部群のトレンチ部)
22 ゲート電極
23 堆積絶縁層
24 ゲート絶縁膜
31 N+ ソース領域
41 P- ボディ領域(ボディ領域)
51 Pフローティング領域(第1フローティング領域)
53 Pフローティング領域(第2フローティング領域)
62 終端トレンチ(第2トレンチ部群のトレンチ部)
72 終端ゲート領域(導体領域)
75 終端ゲート領域(導体領域)
76 終端ゲート領域(導体領域)
100 半導体装置(絶縁ゲート型半導体装置)
Claims (8)
- 半導体基板内の上面側に位置し第1導電型半導体であるボディ領域と,前記ボディ領域の下方に接し第2導電型半導体であるドリフト領域とを有する絶縁ゲート型半導体装置において,
前記ボディ領域を半導体基板の厚さ方向に貫通するとともにセル領域内に位置し,ゲート電極を内蔵する複数のトレンチ部によってなる第1トレンチ部群と,
前記ドリフト領域に囲まれるとともに前記第1トレンチ部群のうちの少なくとも1つのトレンチ部の底部を包囲し,第1導電型半導体である第1フローティング領域と,
セル領域を取り囲む終端領域内に位置し,前記ボディ領域を半導体基板の厚さ方向に貫通し,半導体基板の上面から見てセル領域を取り囲んで環状をなす複数のトレンチ部によってなる第2トレンチ部群と,
前記ドリフト領域に囲まれるとともに前記第2トレンチ部群のうちの最内に位置するトレンチ部の底部を包囲し,第1導電型半導体である第2フローティング領域と,
前記第2トレンチ部群のトレンチ部内に位置し,絶縁物によってなる絶縁領域と,
前記第2トレンチ部群のうちの少なくとも最内に位置するトレンチ部内に内蔵され,前記ゲート電極と電気的に接続された導体領域とを有し,
前記導体領域は,前記絶縁領域上に配設され,その下端は,前記ボディ領域の下面よりも上方に位置していることを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 半導体基板内の上面側に位置し第1導電型半導体であるボディ領域と,前記ボディ領域の下方に接し第2導電型半導体であるドリフト領域とを有する絶縁ゲート型半導体装置において,
前記ボディ領域を半導体基板の厚さ方向に貫通するとともにセル領域内に位置し,ゲート電極を内蔵する複数のトレンチ部によってなる第1トレンチ部群と,
前記ドリフト領域に囲まれるとともに前記第1トレンチ部群のうちの少なくとも1つのトレンチ部の底部を包囲し,第1導電型半導体である第1フローティング領域と,
セル領域を取り囲む終端領域内に位置し,前記ボディ領域を半導体基板の厚さ方向に貫通し,半導体基板の上面から見てセル領域を取り囲んで環状をなす複数のトレンチ部によってなる第2トレンチ部群と,
前記ドリフト領域に囲まれるとともに前記第2トレンチ部群のうちの最内に位置するトレンチ部の底部を包囲し,第1導電型半導体である第2フローティング領域と,
前記第2トレンチ部群のトレンチ部内に位置し,絶縁物によってなる絶縁領域と,
前記第2トレンチ部群のうちの少なくとも最内に位置するトレンチ部の開口部の上方に配設され,前記ゲート電極と電気的に接続された導体領域とを有することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 請求項2に記載する絶縁ゲート型半導体装置において,
前記導体領域は,主表面の直上に位置していることを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 請求項2に記載する絶縁ゲート型半導体装置において,
前記導体領域は,絶縁膜を挟んで前記第2トレンチ部群のうちの少なくとも最内に位置するトレンチ部の開口部と対向していることを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1つに記載する絶縁ゲート型半導体装置において,
前記第2トレンチ部群の各トレンチ部の溝幅は,前記第1トレンチ部群の各トレンチ部の溝幅よりも広いことを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 半導体基板内の上面側に位置し第1導電型半導体であるボディ領域と,前記ボディ領域の下方に接し第2導電型半導体であるドリフト領域とを有する絶縁ゲート型半導体装置の製造方法において,
セル領域内に位置する第1トレンチ部群およびセル領域を取り囲む終端領域に位置し前記第1トレンチ部群を取り囲む第2トレンチ部群を形成するためのマスクパターンを形成し,そのマスクパターンを基にエッチングにより,前記ボディ領域を半導体基板の厚さ方向に貫通し,各トレンチ部群を構成するトレンチ部を形成するトレンチ部形成工程と,
前記トレンチ部の底部から不純物を注入し,第1導電型半導体であるフローティング領域を形成する不純物注入工程と,
前記トレンチ部内に絶縁物の堆積による堆積絶縁層を形成する堆積絶縁層形成工程と,
前記第2トレンチ部群の上方にエッチング保護層を形成し,前記堆積絶縁層の一部をエッチングにより除去するエッチバック工程と,
エッチングによって前記トレンチ部内に生じたスペースに,ゲート材を充填するゲート材充填工程と,
前記ゲート材のパターニングにより,前記第1トレンチ部群のトレンチ部に内蔵されるゲート電極とともに,前記第2トレンチ部群の少なくとも最内に位置するトレンチ部の上方に,そのゲート電極と電気的に接続する導体領域を形成するゲートパターン形成工程とを含むことを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。 - 請求項6に記載する絶縁ゲート型半導体装置の製造方法において,
エッチング保護層を形成する前に,堆積絶縁層のうちの主表面上に堆積する部分を除去する平滑化工程を含むことを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。 - 請求項6または請求項7に記載する絶縁ゲート型半導体装置の製造方法において,
前記トレンチ部形成工程では,前記第2トレンチ部群の各トレンチ部を形成するためのマスクパターンのパターン幅を,第1トレンチ部群の各トレンチ部を形成するためのマスクパターンのパターン幅よりも広くすることを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。
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