JP4857827B2 - Method for manufacturing MOS type semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置、特にはトレンチゲート構造を有するMOS型半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, particularly a MOS semiconductor device having a trench gate structure.

パワー半導体素子においては、素子のオン抵抗低減のためにトレンチゲート構造を採用してユニットセル密度を高めたMOSFETが作製されている。   In a power semiconductor element, a MOSFET having a unit cell density increased by adopting a trench gate structure in order to reduce the on-resistance of the element.

たとえば、このようなトレンチ型MOSFETは以下のように作製される。図8に示すように、高濃度n型のシリコン基板21上に、高抵抗のn型のシリコンエピタキシャル層22を成長させ、その表面にp型のドーパントを選択的にイオン注入し、酸化雰囲気中で熱拡散させてpウエル23を形成する。このpウエル23の形成時に表面に形成された熱酸化膜をフォトリソグラフィでパターニングしてマスク酸化膜(図示せず)を形成し、マスクされないpウエル23部分を表面から前記エピタキシャル層22に至るまでRIE(Reactive Ion Etching)法による異方性エッチングしトレンチ(溝)27を形成する。その後、トレンチ27内に残留するシリコン酸化膜系ポリマーとマスク酸化膜を、HF系エッチング液を用いたエッチングにより除去して内部を清浄化する。次に、前記RIEエッチングによるトレンチ27表面のダメージ層を除去するためのソフトエッチングと図示しない犠牲酸化膜形成を行う。一旦形成された犠牲酸化膜とマスク酸化膜とを除去したトレンチ内の表面にゲート酸化膜28を形成する。 For example, such a trench MOSFET is manufactured as follows. As shown in FIG. 8, a high-resistance n-type silicon epitaxial layer 22 is grown on a high-concentration n + -type silicon substrate 21, and p-type dopant is selectively ion-implanted on the surface to oxidize the atmosphere. The p-well 23 is formed by thermal diffusion. A thermal oxide film formed on the surface at the time of forming the p-well 23 is patterned by photolithography to form a mask oxide film (not shown). A trench (groove) 27 is formed by anisotropic etching by RIE (Reactive Ion Etching). Thereafter, the silicon oxide film polymer and the mask oxide film remaining in the trench 27 are removed by etching using an HF etching solution to clean the inside. Next, soft etching for removing the damaged layer on the surface of the trench 27 by RIE etching and sacrificial oxide film formation (not shown) are performed. A gate oxide film 28 is formed on the surface in the trench from which the once formed sacrificial oxide film and mask oxide film are removed.

ゲート電極24を形成するため、基板表面にリンドープされたポリシリコン層を堆積してトレンチ部に埋め込み、その後、基板表面部のみのポリシリコン層をエッチバックする。さらに、トレンチ27の開口部表面に沿った基板表面領域にパターニングを行い、n型のドーパントをイオン注入・拡散してソース領域25を形成する。   In order to form the gate electrode 24, a phosphorous doped polysilicon layer is deposited on the substrate surface and buried in the trench portion, and then the polysilicon layer only on the substrate surface portion is etched back. Further, patterning is performed on the substrate surface region along the opening surface of the trench 27, and an n-type dopant is ion-implanted and diffused to form the source region 25.

隣接する2つのトレンチ27間において、各トレンチ27の表面開口部に沿ったソース領域25間のpウエル23表面にpコンタクト領域29を形成するためのパターニングを行い、p型のドーパントをイオン注入し、熱処理し活性化する。その後ゲート電極24上に、この後に形成されるソース電極20とを絶縁するための層間絶縁膜26を堆積形成し、パターニングした後に、さらにソース電極20とゲート電極パッド部(図示せず)を基板表面側へのアルミニウム膜蒸着とそのパターニングにより作製する。 Patterning is performed to form a p + contact region 29 on the surface of the p well 23 between the source regions 25 along the surface opening of each trench 27 between two adjacent trenches 27, and a p-type dopant is ion-implanted. Then, heat treatment is activated. After that, an interlayer insulating film 26 for insulating the source electrode 20 formed later is deposited on the gate electrode 24, and after patterning, the source electrode 20 and the gate electrode pad portion (not shown) are further formed on the substrate. It is produced by depositing an aluminum film on the surface side and patterning it.

以上は、シリコン基板上に作製したトレンチMOSFETの製造方法の説明であるが、バンドギャップエネルギーがシリコンより大きいSiC(炭化珪素)基板を用いると高耐圧領域での特性が優れているトレンチゲート構造のMOSFETが作製できる。このSiC―MOSFETは以下のように作製される(図示せず)。n型のSiC基板上に高抵抗n型のSiC膜をエピタキシャル成長により堆積させ、この膜上にp型、n型のSiC薄膜をこの順にエピタキシャル成長により堆積させる。ここで、前記p型SiCエピタキシャル層はpウエル、n型SiCエピタキシャル層はnソース領域となる。次に、トレンチエッチング用のマスク膜を堆積した後にフォトリソグラフィでパターニングし、表面から前記pウエル直下のn型のソース領域までRIEエッチングしトレンチ(溝)部を形成する。その後、トレンチ内を洗浄し、エッチングによるダメージ層を除去するためのソフトエッチングと犠牲酸化形成を行った後、犠牲酸化膜とマスク膜を除去する。ゲート酸化膜はポリシリコンを堆積した後、酸化して形成する。ゲート電極は、基板表面にリンドープされたポリシリコンを堆積してトレンチ部に埋め込み、基板表面部のポリシリコンをエッチバックして作製する。さらに、nソース領域およびpウエルのpコンタクト領域を設けるためのパターニングを行い、n型およびp型のドーパントをそれぞれイオン注入し、熱処理し活性化する。表面にゲート電極とnソース領域とを絶縁するための層間絶縁膜を堆積し、パターニングした後に、ソース電極とゲート電極のパッド部を基板表面側にアルミニウム膜を蒸着させ、パターニングすることにより作製する。 The above is an explanation of a method for manufacturing a trench MOSFET fabricated on a silicon substrate. A trench gate structure having excellent characteristics in a high breakdown voltage region when a SiC (silicon carbide) substrate having a band gap energy larger than silicon is used. MOSFET can be manufactured. This SiC-MOSFET is manufactured as follows (not shown). A high-resistance n-type SiC film is deposited on the n-type SiC substrate by epitaxial growth, and p-type and n-type SiC thin films are deposited on the film in this order by epitaxial growth. Here, the p-type SiC epitaxial layer becomes a p-well, and the n-type SiC epitaxial layer becomes an n + source region. Next, after depositing a mask film for trench etching, patterning is performed by photolithography, and RIE etching is performed from the surface to the n + type source region immediately below the p-well to form a trench (groove) portion. Thereafter, the inside of the trench is cleaned, soft etching and sacrificial oxide formation for removing a damaged layer by etching are performed, and then the sacrificial oxide film and the mask film are removed. The gate oxide film is formed by depositing polysilicon and then oxidizing it. The gate electrode is produced by depositing phosphorous-doped polysilicon on the substrate surface, filling the trench portion, and etching back the polysilicon on the substrate surface portion. Further, patterning for providing an n + source region and a p + contact region of a p well is performed, and n-type and p-type dopants are ion-implanted, heat-treated, and activated. Fabricated by depositing and patterning an interlayer insulation film on the surface to insulate the gate electrode from the n + source region, and then patterning the source electrode and the pad portion of the gate electrode by depositing an aluminum film on the substrate surface side To do.

ところが、以上述べたトレンチゲート構造を利用したMOS型デバイスでは前述のいずれの結晶材料を用いた場合でも、トレンチ開口部と底部で電界集中が生じる。また、ゲート酸化膜を熱酸化膜で形成すると、トレンチ底部で薄膜化するなど、トレンチゲート構造は、その信頼性という点において、まだ、充分ではなく、解決されるべき課題が残っている。   However, in the MOS type device using the above-described trench gate structure, electric field concentration occurs at the trench opening and bottom even when any of the aforementioned crystal materials is used. In addition, when the gate oxide film is formed of a thermal oxide film, the trench gate structure is not sufficient in terms of reliability, such as being thinned at the bottom of the trench, and there remains a problem to be solved.

そのため、トレンチ底部のゲート酸化膜を厚くして前記課題を解決しようとする方法が提案された(特許文献1,2)。たとえば、特許文献1ではトレンチ底部に厚いLOCOS構造を形成する方法が提案されている。   Therefore, a method has been proposed in which the gate oxide film at the bottom of the trench is thickened to solve the above problem (Patent Documents 1 and 2). For example, Patent Document 1 proposes a method of forming a thick LOCOS structure at the bottom of a trench.

SiCトレンチゲートMOSFETに関し、トレンチ底部でのゲート酸化膜の破壊を防止する構造に関する記載がある(特許文献3)。   Regarding the SiC trench gate MOSFET, there is a description regarding a structure for preventing the gate oxide film from being broken at the bottom of the trench (Patent Document 3).

トレンチ内に形成されるゲート絶縁膜をシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との積層膜とすることにより、ゲート絶縁膜の耐圧を向上させることが開示されている(特許文献4−段落0006〜段落0008)。   It is disclosed that the gate insulating film formed in the trench is a laminated film of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film, thereby improving the breakdown voltage of the gate insulating film (Patent Document 4-paragraph). 0006-paragraph 0008).

トレンチ底部に厚いゲート酸化膜を設けることにより、ドレイン・ゲート間容量を低下させ、スイッチング損失を低減することが記載されている(特許文献5)。
特開2003−8018号公報 特開2001−196587号公報 特開平10−308512号公報 特許第3471473号公報 特開2004−303802号公報
It is described that by providing a thick gate oxide film at the bottom of the trench, the drain-gate capacitance is reduced and switching loss is reduced (Patent Document 5).
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-8018 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-196587 JP-A-10-308512 Japanese Patent No. 3471473 JP 2004-303802 A

しかしながら、図9に示すように、前記特許文献1では熱酸化によりトレンチ底部に厚いLOCOS酸化膜28−1が形成されるため、シリコンエピタキシャル高抵抗層22と酸化膜28−1間に歪み応力が発生する。その結果、厚い酸化膜にもかかわらず、ゲート信頼性は必ずしも充分に改善されるとは言えないことが問題である。   However, as shown in FIG. 9, in Patent Document 1, since a thick LOCOS oxide film 28-1 is formed at the bottom of the trench by thermal oxidation, there is a strain stress between the silicon epitaxial high resistance layer 22 and the oxide film 28-1. appear. As a result, the gate reliability is not necessarily improved sufficiently despite the thick oxide film.

SiC半導体の場合は、SiC半導体結晶のバンドギャップエネルギーがシリコン半導体結晶より大きいため、シリコン酸化膜とのエネルギー障壁がシリコンと比べ小さくなり、ゲートからのリーク電流が増加し易いので、信頼性においてシリコン半導体よりも厳しい。また、SiC半導体では直接酸化により酸化膜を形成することは、MOS界面に欠陥が多数発生することが分かっているので、この点からもトレンチゲート構造の信頼性およびチャネル移動度に問題が発生し易い。   In the case of a SiC semiconductor, since the band gap energy of the SiC semiconductor crystal is larger than that of the silicon semiconductor crystal, the energy barrier with the silicon oxide film is smaller than that of silicon, and the leakage current from the gate is likely to increase. More severe than semiconductors. In addition, it is known that the formation of an oxide film by direct oxidation in a SiC semiconductor causes many defects at the MOS interface, which also causes problems in the reliability and channel mobility of the trench gate structure. easy.

本発明は、以上述べた点に鑑みてなされたものであり、本発明は前述した課題を解決して、高信頼性のトレンチゲート構造を有するMOS型半導体装置の新しい製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and the present invention solves the above-described problems and provides a new manufacturing method of a MOS semiconductor device having a highly reliable trench gate structure. is there.

特許請求の範囲の請求項1記載の発明によれば、半導体基板の一面から第一導電型ウエル層を貫通して第2導電型高抵抗層に達するトレンチを形成する工程と、該トレンチ内にCVD法によるゲート酸化膜、ポリシリコン層、シリコン窒化膜を順次形成する工程と、トレンチ内の底部と半導体基板表面とに形成されている前記シリコン窒化膜を除去して前記ポリシリコン層を露出させる工程と、露出したポリシリコン層を酸化してシリコン酸化膜にする工程と、トレンチ側壁に形成されているシリコン窒化膜とポリシリコン層を除去する工程と、前記トレンチ内にドープドポリシリコンを埋め込む工程とを含むトレンチゲート構造の作成工程を有するMOS型半導体装置の製造方法とすることにより、前記本発明の目的は達成される。 According to the first aspect of the present invention, the step of forming a trench that reaches the second conductivity type high resistance layer from the one surface of the semiconductor substrate through the first conductivity type well layer, and in the trench A step of sequentially forming a gate oxide film, a polysilicon layer, and a silicon nitride film by a CVD method, and removing the silicon nitride film formed on the bottom of the trench and the surface of the semiconductor substrate to expose the polysilicon layer A step of oxidizing the exposed polysilicon layer to form a silicon oxide film, a step of removing the silicon nitride film and the polysilicon layer formed on the sidewall of the trench, and embedding doped polysilicon in the trench The object of the present invention is achieved by a method for manufacturing a MOS type semiconductor device having a trench gate structure forming step including the steps.

特許請求の範囲の請求項記載の発明によれば、半導体基板として半導体シリコンを用いる特許請求の範囲の請求項1記載のMOS型半導体装置の製造方法とすることが望ましい。 According to the invention of claim 2, wherein in the claims, it is desirable that the method of manufacturing a MOS type semiconductor device according to claim 1 of the appended claims to use a semiconductor silicon as the semiconductor substrate.

特許請求の範囲の請求項記載の発明によれば、半導体基板として半導体炭化珪素を用いる特許請求の範囲の請求項1記載のMOS型半導体装置の製造方法とすることが好適である。 According to the patented invention in the range of claim 2 of the claims it is preferable to use a method of manufacturing a MOS type semiconductor device according to claim 1 of the appended claims to use a semiconductor silicon carbide as a semiconductor substrate.

本発明は上記課題を解決し、本発明の目的を達成するために、トレンチ形成後にCVD法によるゲート酸化膜を形成し、その上にノンドープのポリシリコン層を堆積する。さらにその上にシリコン窒化膜を堆積し、前記トレンチ底部と基板表面のシリコン窒化膜をRIE法でエッチング除去して開口する。露出した前記ポリシリコン層を熱酸化しトレンチ底部のゲート酸化膜を厚膜化してトレンチゲート構造を形成するMOS型半導体装置の製造方法とするものである。 In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, a gate oxide film is formed by CVD after forming a trench, and a non-doped polysilicon layer is deposited thereon. Further, a silicon nitride film is deposited thereon, and the silicon nitride film on the trench bottom and the substrate surface is removed by etching using RIE. In this method, the exposed polysilicon layer is thermally oxidized to thicken the gate oxide film at the bottom of the trench to form a trench gate structure.

本発明によれば、高信頼性のトレンチゲート構造を有するMOS型半導体装置の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a MOS semiconductor device having a highly reliable trench gate structure.

図1〜図7は本発明の半導体装置の製造方法について、トレンチゲート構造を形成するプロセスを工程順に示すMOS型半導体基板の要部断面図である。以下、本発明にかかるMOS型半導体装置の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例の記載に限定されるものではない。     1 to 7 are cross-sectional views of a main part of a MOS type semiconductor substrate showing a process of forming a trench gate structure in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. Hereinafter, a method for manufacturing a MOS semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the description of the examples described below unless it exceeds the gist.

下記の実施例の説明に限って、シリコン基板にエピタキシャル層を堆積させたもの、あるいはさらに、そのエピタキシャル層に不純物イオン注入層、不純物拡散層、絶縁膜、電極膜などの半導体機能層を形成したものを便宜上ウエハと称することとする。本明細書全般では前記シリコン基板、炭化珪素基板、ウエハを含めた総称が半導体基板である。   Only in the description of the following examples, an epitaxial layer is deposited on a silicon substrate, or a semiconductor functional layer such as an impurity ion implantation layer, an impurity diffusion layer, an insulating film, or an electrode film is formed on the epitaxial layer. This is referred to as a wafer for convenience. In this specification as a whole, the generic term including the silicon substrate, silicon carbide substrate, and wafer is a semiconductor substrate.

図1から順に説明する。高濃度nシリコン基板1上に厚さが約10μmで、リンがドープされた高抵抗エピタキシャル層2を成長させる。このウエハの表面にボロンをイオン注入して拡散させて深さ約1.5μmのpウエル層3を形成するとともに厚さ400nmの図示しない熱酸化膜を形成する。図1〜図7では厚さ1.5μmのpウエル層3が残り厚さ約8.5μmの高抵抗エピタキシャル層2より厚く描かれているが、図を見やすくするために、他の寸法を含めて敢えて実際の寸法比率を変えているためである。このウエハ上の前記熱酸化膜をフォトリソグラフィ技術により幅0.5μmの線状にパターニングしてエッチングマスクとする。pウエル3表面からRIE法によりエッチングして深さ2μmのトレンチ(溝)4を形成する。このRIEエッチングにより形成されたトレンチ4内表面のダメージ層を除去するために、CDE(Chemical Dry Etching)法による等方性のエッチングと犠牲酸化膜形成処理を行って表面を清浄化する(図1)。次に、ゲート酸化膜5をCVD法で膜厚100nm形成し、ポリシリコン層6を厚さ50nmで堆積形成する。さらにシリコン窒化膜7を積層させた(図2)。 Description will be made sequentially from FIG. A high resistance epitaxial layer 2 having a thickness of about 10 μm and doped with phosphorus is grown on the high concentration n + silicon substrate 1. Boron ions are implanted and diffused on the surface of the wafer to form a p-well layer 3 having a depth of about 1.5 μm and a thermal oxide film (not shown) having a thickness of 400 nm. In FIG. 1 to FIG. 7, the p-well layer 3 having a thickness of 1.5 μm is depicted thicker than the high-resistance epitaxial layer 2 having a thickness of about 8.5 μm. This is because the actual dimensional ratio is changed. The thermal oxide film on the wafer is patterned into a line having a width of 0.5 μm by a photolithography technique to form an etching mask. Etching is performed from the surface of the p-well 3 by the RIE method to form a trench 4 having a depth of 2 μm. In order to remove the damage layer on the inner surface of the trench 4 formed by this RIE etching, the surface is cleaned by performing isotropic etching and sacrificial oxide film forming treatment by CDE (Chemical Dry Etching) method (FIG. 1). ). Next, a gate oxide film 5 is formed to a thickness of 100 nm by a CVD method, and a polysilicon layer 6 is deposited to a thickness of 50 nm. Further, a silicon nitride film 7 was laminated (FIG. 2).

RIE法でトレンチ4底部とウエハ表面の前記シリコン窒化膜7のみを除去し(図3)、露出したポリシリコン層6を熱酸化してシリコン酸化膜にする(図4)。HF系エッチング液を用いて熱酸化されたシリコン窒化膜7上の酸化膜を除去した後にCDE法でトレンチ4側壁部のシリコン窒化膜7とポリシリコン層6をエッチングしてトレンチ4内面の膜をシリコン酸化膜5のみとする(図5)。このシリコン酸化膜5はトレンチ側壁の厚さが薄く、底部と基板表面とにおいて厚い酸化膜となっている。しかも、熱酸化法により厚膜化していないので、その界面に発生する歪が極めて小さくされている。次に、ゲート電極となるドープドポリシリコン8をトレンチ4内に埋め込み、トレンチ4開口部下までエッチバックしてウエハ表面上のドープドポリシリコン層8を除去する(図6)。   Only the silicon nitride film 7 on the bottom of the trench 4 and the wafer surface is removed by RIE (FIG. 3), and the exposed polysilicon layer 6 is thermally oxidized to form a silicon oxide film (FIG. 4). After removing the oxide film on the silicon nitride film 7 thermally oxidized using an HF-based etchant, the silicon nitride film 7 and the polysilicon layer 6 on the side wall of the trench 4 are etched by the CDE method to form a film on the inner surface of the trench 4. Only the silicon oxide film 5 is used (FIG. 5). This silicon oxide film 5 has a thin trench sidewall and is a thick oxide film at the bottom and the substrate surface. In addition, since the film is not thickened by the thermal oxidation method, the strain generated at the interface is extremely small. Next, doped polysilicon 8 to be a gate electrode is buried in the trench 4 and etched back to the bottom of the opening of the trench 4 to remove the doped polysilicon layer 8 on the wafer surface (FIG. 6).

前述の実施例1では、トレンチ4側壁のシリコン窒化膜7とその下のポリシリコン層6の除去後にドープドポリシリコン層8を堆積しトレンチ4を埋め込んだが、シリコン窒化膜7とその下のポリシリコン層6の除去後に再びCVD酸化膜を堆積してからドープドポリシリコン層8を形成しても良い。   In the first embodiment described above, the doped polysilicon layer 8 is deposited after the removal of the silicon nitride film 7 on the sidewall of the trench 4 and the polysilicon layer 6 therebelow, and the trench 4 is buried. The doped polysilicon layer 8 may be formed after depositing a CVD oxide film again after removing the silicon layer 6.

次に、ウエハ表面の酸化膜を除去し、再度スクリーン酸化膜を形成し、パターニングして砒素(As)をイオン注入し、拡散させることにより、ソース領域9を形成する。pウエル3の表面にボロン(B)をイオン注入し、アニールしてpコンタクト領域10を形成する。次に、層間絶縁膜11としてCVD酸化膜を200nmとBPSGを400nm堆積しリフローさせて形成する。この後、ソ−ス領域9とポリシリコンゲート引き出し部に電極材料(アルミニウム)を蒸着しパターニングしてソース電極12、ゲート電極パッドおよび金属配線(図示せず)等の形成を行う(図7)。以上のように作製されたトレンチゲート構造を有するMOSFETは従来のトレンチゲートMOSFETと比較してゲート信頼性が向上した。 Next, the oxide film on the wafer surface is removed, a screen oxide film is formed again, patterning is performed, and arsenic (As) is ion-implanted and diffused to form the source region 9. Boron (B) ions are implanted into the surface of the p-well 3 and annealed to form the p + contact region 10. Next, a CVD oxide film of 200 nm and BPSG of 400 nm is deposited and reflowed as the interlayer insulating film 11. Thereafter, an electrode material (aluminum) is deposited on the source region 9 and the polysilicon gate lead portion and patterned to form the source electrode 12, the gate electrode pad, the metal wiring (not shown), etc. (FIG. 7). . The MOSFET having the trench gate structure manufactured as described above has improved gate reliability as compared with the conventional trench gate MOSFET.

n型のSiC基板上に高抵抗半導体層のnエピタキシャル層、p型のエピタキシャル層、n++エピタキシャル層を順次成長させる。次に、基板上にトレンチエッチング用のマスク膜を堆積し、幅1μmの線状にパターニングし,pエピタキシャル層を貫通しn層までエッチングしトレンチを形成する。 On the n-type SiC substrate, an n epitaxial layer, a p-type epitaxial layer, and an n ++ epitaxial layer of a high resistance semiconductor layer are sequentially grown. Next, a mask film for trench etching is deposited on the substrate, patterned into a line having a width of 1 μm, and etched through the p epitaxial layer to the n layer to form a trench.

次に、ゲート酸化膜をCVD法で膜厚100nm形成し、ポリシリコン層を50nm堆積する。シリコン窒化膜を堆積した後に、RIE法のエッチングによりトレンチ底部と基板表面のシリコン窒化膜を除去し、ポリシリコン膜を熱酸化する。HFでシリコン窒化膜上の酸化膜を除去した後にCDE法のエッチングによりトレンチ側壁部のシリコン窒化膜とポリシリコン層をエッチングする。そして、ゲート電極であるドープドポリシリコン層をトレンチ内に埋め込み、トレンチ開口部下までエッチバックしてウエハ表面のドープドポリシリコン層を除去する。   Next, a gate oxide film is formed to a thickness of 100 nm by CVD, and a polysilicon layer is deposited to 50 nm. After the silicon nitride film is deposited, the silicon nitride film on the trench bottom and the substrate surface is removed by RIE etching, and the polysilicon film is thermally oxidized. After removing the oxide film on the silicon nitride film by HF, the silicon nitride film and the polysilicon layer on the trench side wall are etched by CDE etching. Then, a doped polysilicon layer as a gate electrode is embedded in the trench, and etched back to the bottom of the trench opening to remove the doped polysilicon layer on the wafer surface.

次に、コンタクト領域を形成するために、層間絶縁膜を堆積後に、メサ部表面をパターニングしてn領域を貫通するトレンチをエッチングして形成する。トレンチ底部にはp型のドーパント、例えばアルミニウムをイオン注入してp++層のコンタクト領域を形成する。そして、メタル電極を堆積し、パターニングして配線する。以上のように作製された素子は従来素子と比較してゲートリーク電流が低減することが認められた。 Next, in order to form a contact region, after depositing an interlayer insulating film, the mesa surface is patterned and a trench penetrating the n + region is etched. A p-type dopant, for example, aluminum is ion-implanted at the bottom of the trench to form a contact region of the p ++ layer. Then, a metal electrode is deposited, patterned and wired. It was confirmed that the gate leakage current of the device manufactured as described above was reduced as compared with the conventional device.

本発明の実施例1にかかるトレンチゲートMOSFETのプロセス工程に要部ウエハ断面図(その1)、Sectional wafer cross-sectional view (No. 1) in the process step of the trench gate MOSFET according to the first embodiment of the present invention, 本発明の実施例1にかかるトレンチゲートMOSFETのプロセス工程に要部ウエハ断面図(その2)、Sectional wafer cross-sectional view (No. 2) in the process step of the trench gate MOSFET according to the first embodiment of the present invention, 本発明の実施例1にかかるトレンチゲートMOSFETのプロセス工程に要部ウエハ断面図(その3)、Sectional wafer sectional view (No. 3) in the process step of the trench gate MOSFET according to the first embodiment of the present invention, 本発明の実施例1にかかるトレンチゲートMOSFETのプロセス工程に要部ウエハ断面図(その4)、Sectional wafer sectional view (No. 4) in the process step of the trench gate MOSFET according to Example 1 of the present invention, 本発明の実施例1にかかるトレンチゲートMOSFETのプロセス工程に要部ウエハ断面図(その5)、Sectional wafer cross-sectional view (Part 5) in the process step of the trench gate MOSFET according to Example 1 of the present invention, 本発明の実施例1にかかるトレンチゲートMOSFETのプロセス工程に要部ウエハ断面図(その6)、Sectional wafer sectional view (No. 6) in the process step of the trench gate MOSFET according to Example 1 of the present invention, 本発明の実施例1にかかるトレンチゲートMOSFETのプロセス工程に要部ウエハ断面図(その7)、Sectional wafer sectional view (No. 7) in the process step of the trench gate MOSFET according to Example 1 of the present invention, トレンチゲーと構造を有するMOSFETの要部断面図、Cross-sectional view of a main part of a MOSFET having a trench gate and a structure, トレンチゲーと構造を有するMOSFETの異なる要部断面図。The principal part different sectional view of MOSFET which has a trench game and a structure.

符号の説明Explanation of symbols

1、 シリコン基板
2、 高抵抗シリコンエピタキシャル層
3、 pウエル領域
4、 トレンチ
5、 シリコン酸化膜
6、 ポリシリコン層
7、 シリコン窒化膜
8、 ドープドポリシリコン層(ゲート電極)
9、 ソース領域
11、 層間絶縁膜
12、 ソース電極。
1, silicon substrate 2, high-resistance silicon epitaxial layer 3, p-well region 4, trench 5, silicon oxide film 6, polysilicon layer 7, silicon nitride film 8, doped polysilicon layer (gate electrode)
9, source region 11, interlayer insulating film 12, source electrode.

Claims (3)

半導体基板の一面から第一導電型ウエル層を貫通して第2導電型高抵抗層に達するトレンチを形成する工程と、該トレンチ内にCVD法によるゲート酸化膜、ポリシリコン層、シリコン窒化膜を順次形成する工程と、トレンチ内の底部と半導体基板表面とに形成されている前記シリコン窒化膜を除去して前記ポリシリコン層を露出させる工程と、露出したポリシリコン層を酸化してシリコン酸化膜にする工程と、トレンチ側壁に形成されているシリコン窒化膜とポリシリコン層を除去する工程と、前記トレンチ内にドープドポリシリコンを埋め込む工程とを含むトレンチゲート構造の作成工程を有することを特徴とするMOS型半導体装置の製造方法。 Forming a trench that penetrates the first conductivity type well layer from one surface of the semiconductor substrate and reaches the second conductivity type high resistance layer; and a gate oxide film, a polysilicon layer, and a silicon nitride film formed by CVD in the trench. A step of sequentially forming, a step of removing the silicon nitride film formed on the bottom of the trench and the surface of the semiconductor substrate to expose the polysilicon layer, and oxidizing the exposed polysilicon layer to form a silicon oxide film And a step of removing the silicon nitride film and the polysilicon layer formed on the sidewall of the trench, and a step of creating a trench gate structure including a step of embedding doped polysilicon in the trench. A method for manufacturing a MOS semiconductor device. 半導体基板として半導体シリコンを用いることを特徴とする請求項1記載のMOS型半導体装置の製造方法。 2. The method of manufacturing a MOS type semiconductor device according to claim 1 , wherein semiconductor silicon is used as the semiconductor substrate. 半導体基板として半導体炭化珪素を用いることを特徴とする請求項1記載のMOS型半導体装置の製造方法。 2. The method of manufacturing a MOS semiconductor device according to claim 1 , wherein semiconductor silicon carbide is used as the semiconductor substrate.
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