JP6350679B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
電力用半導体装置の一つにIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)がある。IGBTには、例えば400V、600V、1200V、1700V、3300V、またはそれ以上の耐圧を有するものがある。IGBTは、例えばコンバーター・インバーター等の電力変換装置に用いられることがある。
電力用半導体装置には、低損失、高効率、高耐量と同時に低ノイズ(EMC)が求められる。EMCは、電圧の時間変化(dV/dt)に依存する。例えばインバータ動作時においては、ターンオンするダイオードの低電流時におけるdV/dtが最も大きくなりやすい。そのため、ゲート抵抗(Rg)を大きくしてスイッチングスピードを遅くすることによって、ターンオン時のdV/dtを適正な値まで小さくする必要がある。しかし、ターンオン時のdV/dtを小さくすると、IGBTのターンオン損失(Eon)が大きくなってしまう。そこで、Eon−dV/dtトレードオフの改善、及びRgによるターンオン時のdV/dt制御性の改善が重要となる。
一方で、IGBTの損失を低減するためには、IGBTのオン電圧Vonとターンオフ損失Eoffとの間のトレードオフ関係(Von−Eoffトレードオフ)を改善することが求められる。その改善方法としてInjection Enhancement(IE)効果の向上が有効であることが知られている。例えばトレンチ底部の酸化膜を厚くすることによってIE効果を向上させる構造が報告されている(例えば、非特許文献1参照。)。
また、ゲートとソースとの間の容量(ゲート−ソース間容量)Cgsを増やすことによって、リンギングの抑制という効果が期待できる。しかし、Cgsが増え過ぎると、スイッチングのためのゲート電流が増加してしまう。そのため、アプリケーションに応じてCgsを容易に調整できるのが好ましい。
トレンチゲート構造を有するIGBTにおいて、隣り合うトレンチ間に、チャネルを生じないフローティングp層を設ける構造が報告されている(例えば、非特許文献2、3参照。)。フローティングp層を有するトレンチゲート型のIGBTにおいて、隣り合うトレンチ間のチャネルを生じるメサ部分を微細化することによってIE効果を向上させる構造が報告されている(例えば、非特許文献4参照。)。
図9は、従来のトレンチゲート型IGBTの活性部を示す断面図である。活性部は、電流駆動を担う部分である。図9に示すように、n-型半導体基板1のおもて面側には、トレンチ型のMOSチャネルが形成されている。ゲート酸化膜2及びゲート電極3は、トレンチ4内に設けられている。隣り合うトレンチ4とトレンチ4との間のメサ部5には、チャネルを生じるp型層6が設けられている。
p型層6の表面領域には、n+型層7が設けられている。n-型半導体基板1のおもて面側は、層間絶縁膜8により被覆されている。エミッタ電極9は、層間絶縁膜8の上に設けられており、コンタクトホールを介してp型層6及びn+型層7に接触し、p型層6及びn+型層7に電気的に接続されている。
耐圧を確保するため、n-型半導体基板1のおもて面側において、トレンチ4を挟んでメサ部5の反対側には、チャネルを生じないフローティングp層10が設けられている。n-型半導体基板1の裏面側には、n+型フィールドストップ層11、p型コレクタ層12及びコレクタ電極13が設けられている。
図10は、従来のIE効果を向上させたトレンチゲート型IGBTの活性部を示す断面図である。図10に示すように、IE効果を向上させたトレンチゲート型IGBTは、図9に示す従来のトレンチゲート型IGBTと比べて、トレンチ4の下半部における酸化膜14が上半部のゲート酸化膜2よりも厚くなっている。それによって、メサ部5のドリフト層と同じ濃度の領域に流れる電流密度が向上するため、IE効果が向上する。
Eon−dV/dtトレードオフ及びRgによるターンオン時のdV/dt制御性をともに改善する構造として、ダミーゲート型構造がある。ダミーゲート型構造では、ダミーゲートとなるエミッタトレンチ内にゲート電極の代わりに例えばポリシリコンが充填されており、ダミーゲートの近傍にはn+エミッタ領域が設けられていない(例えば、特許文献1参照。)。
ダミーゲート型構造では、ターンオン前半のような高電圧時には、エミッタトレンチ沿いにホールが蓄積されることによって、ホール電流をエミッタ電極に流す低抵抗のパスが生じる。それによって、フローティング部の電位上昇を抑えることができるため、Eon−dV/dtトレードオフ及びRgによるターンオン時のdV/dt制御性を改善することができる。
また、トレンチゲート構造と、ゲート絶縁膜及びゲート電極が水平方向に伸びるプレーナ構造とを混在させた構造がある。プレーナ構造側のソース領域とエミッタ電極とが直接接続されていないため、プレーナ構造側ではチャネルが生じない(例えば、特許文献2参照。)。それによって、エミッタトレンチを用いずに、Eon−Rgトレードオフ及びRgによるターンオン時のdV/dt制御性を改善することができる。
また、メサ領域全体に、互いに接するかまたは十分近接するようにダミートレンチを設けることによって、フローティングp層をなくした構造がある(例えば、特許文献3参照。)。フローティングp層をなくすことによって、Eon−Rgトレードオフ及びRgによるターンオン時のdV/dt制御性を改善することができる。
特開2002−353456号公報 特表2013−522924号公報 国際公開第2011/111500号公報
M. Sumitomo, et al., ISPSD’12, pp.17−20, 2012. N. Tokura, IEEJ Transactions on Industry Applications, Vol.130, No.6, pp. 728−733, 2010. Y. Onozawa, et al., ISPSD ’07, pp.13−16, 2007. M. Tanaka and I. Omura, ISPSD ’12, pp.177−180, 2012.
しかしながら、図9または図10に示す従来の構造では、ターンオン時にフローティングp層にホール電流が流れる。それによって、フローティングp層の電位が上昇し、ゲートに変位電流が流れてdV/dtに関わる時間帯のターンオンスピードを決定してしまうため、制御性が悪化するという問題点がある。
また、メサ部分を微細化すると、入力容量が極端に少なくなってしまうため、従来構造との外部回路の整合性が悪くなるという問題点がある。一方、ダミーゲート型構造では、オン状態のような低電圧時でもゲートトレンチに対してエミッタトレンチにホールが蓄積されやすく、メサ部を通り抜けるホール電流の抵抗を低下させてしまうため、IE効果が小さくなり、オン電圧Vonの増加を招くという問題点がある。
また、トレンチゲート構造とプレーナ構造とを混在させた場合、ターンオン時にホール電流の低抵抗パスを積極的に用いていないため、ダミーゲート型構造よりもIE効果を損ないやすく、オン電圧VonとEon−Rgトレードオフとの両立が困難であるという問題点がある。また、近接させたダミートレンチでフローティングp層をなくした構造では、エミッタトレンチを形成する際に犠牲酸化で消滅可能な程度の細いSiピラーを形成する必要があるため、高度な製造技術が必要であるという問題点がある。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、容易な製造プロセスで、IGBTのdV/dt−Rgトレードオフ及びRgのターンオン制御性の改善と、IE効果の向上と、を両立させることができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、第1の溝、ゲート電極、第2導電型の第1の不純物領域、第1導電型の第2の不純物領域、第1の絶縁膜、第2の溝、第2の絶縁膜、第3の絶縁膜、エミッタ電極、第2導電型の第3の不純物層及びコレクタ電極を有する。第1の溝及び第2の溝は、第1導電型の半導体基板のおもて面側に設けられている。ゲート電極は、第1の溝内に充填された導電体でできている。第1の不純物領域は、半導体基板のおもて面側に第1の溝に接するように設けられている。第2の不純物領域は、第1の不純物領域の表面近傍領域に設けられている。第1の絶縁膜は、第1の溝とゲート電極との間に設けられており、第1の不純物領域に接する上半部よりも厚い下半部を有する。第2の絶縁膜は、第2の溝内に設けられ、上半部よりも厚い下半部を有する。第3の絶縁膜は、第1の溝の上と第2の溝の上とに跨って設けられている。エミッタ電極は、第3の絶縁膜上に設けられており、第1の不純物領域及び第2の不純物領域に電気的に接続されている。第3の不純物層は、半導体基板の裏面側に設けられている。コレクタ電極は、第3の不純物層の表面に設けられている。そして、第1の絶縁膜の下半部と第2の絶縁膜の下半部とが繋がっている。
この発明によれば、チャネルの生じないフローティング部において、トレンチ下部の厚い絶縁膜が隣のトレンチ下部の厚い絶縁膜に連結しているため、フローティング部にp層がない状態で耐圧の確保が可能であり、dV/dt−Rgトレードオフ及びRgのターンオン制御性を改善することができる。メサ部内でドリフト層と接するトレンチ下部の絶縁膜が厚いため、ホール電流の抵抗が上昇し、IE効果を向上させることができる。
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、第1の絶縁膜の下半部に接する部分のゲート電極の幅が、第1の絶縁膜の上半部に接する部分のゲート電極の幅よりも狭いことを特徴とする。
この発明によれば、ゲート−ドレイン間容量を減らすことができ、更なるdV/dt−Rgトレードオフ及びRgのターンオン制御性を改善することができる。
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜と第3の絶縁膜とによって囲まれた領域に半導体基板の一部分を含むことを特徴とする。
この発明によれば、ゲート−ソース間容量を増加させることができ、更なるdV/dt−Rgトレードオフ及びRgのターンオン制御性を改善することができる。
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜と第3の絶縁膜とによって囲まれた半導体基板の一部分の不純物濃度が、第1の不純物領域の不純物濃度と同じであることを特徴とする。
この発明によれば、製造工程が短縮できるためコストが低減できる。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、まず、第1導電型の半導体基板に第1の溝の上半部及び第2の溝の上半部を形成する。次いで、第1の溝の側面及び第2の溝の側面をそれぞれ窒化膜で覆い、この窒化膜をマスクとして異方性エッチングを行って、第1の溝の上半部の底及び第2の溝の上半部の底に、それぞれ第1の溝の上半部及び第2の溝の上半部よりも狭い第1の溝の下半部及び第2の溝の下半部を形成する。次いで、窒化膜をマスクとして酸化処理を行って、第1の溝の下半部及び第2の溝の下半部のそれぞれの周囲に酸化膜を生成し、第1の溝の下半部の周囲の酸化膜と第2の溝の下半部の周囲の酸化膜とを繋げる。次いで、窒化膜を除去して、第1の溝の上半部及び第1の溝の下半部を導電体で埋める。
この発明によれば、細いSiピラーを形成せずに済むため、高度な製造技術を必要としない。
本発明にかかる半導体装置及びその製造方法によれば、容易な製造プロセスで、IGBTのdV/dt−Rgトレードオフ及びRgのターンオン制御性の改善と、IE効果の向上と、を両立させることができる。
図1は、実施の形態にかかる半導体装置の活性部を示す断面図である。 図2は、図1に示す半導体装置の製造途中の様子を示す断面図である。 図3は、図2の続きを示す断面図である。 図4は、図3の続きを示す断面図である。 図5は、図4の続きを示す断面図である。 図6は、図5の続きを示す断面図である。 図7は、実施例と従来例とでゲート抵抗Rgを変化させた時のターンオン時のダイオードのdV/dtとIGBTのターンオン損失Eonとの関係を示す特性図である。 図8は、実施例と従来例とでゲート抵抗Rgを変化させた時のターンオン時のダイオードのdV/dtの変化を示す特性図である。 図9は、従来のトレンチゲート型IGBTの活性部を示す断面図である。 図10は、従来のIE効果を向上させたトレンチゲート型IGBTの活性部を示す断面図である。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置及びその製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、nまたはpを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、nやpに付す+および−は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度および低不純物濃度であることを意味する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
(実施の形態)
・半導体装置の構造
図1は、実施の形態にかかる半導体装置の活性部を示す断面図である。図1に示すように、半導体装置は、トレンチゲート型のIGBTである。このトレンチゲート型IGBTは、第1の溝(トレンチ)21、ゲート電極3、p型の第1の不純物領域22、n型の第2の不純物領域23、第1の絶縁膜24、第2の溝(トレンチ)25、第2の絶縁膜26、第3の絶縁膜27、エミッタ電極9、p型の第3の不純物層28及びコレクタ電極13を有する。
第1の溝21は、第1導電型、例えばn型のシリコンでできた半導体基板29のおもて面側に設けられている。第2の溝25は、半導体基板29のおもて面側に設けられている。第1の溝21と第2の溝25とは、互いに離れて設けられている。
ここでは、半導体基板29の導電型は、特に限定しないが、例えばn型であるとする。半導体基板29は、例えばn-ドリフト層となる。
ゲート電極3は、導電体でできており、第1の溝21内に充填されている。この導電体は、例えばポリシリコンでできていてもよい。ゲート電極3の幅は、後述する第1の絶縁膜24の上半部に接する部分の幅よりも、第1の絶縁膜24の下半部31に接する部分の方が狭くなっている。それによって、ゲート−ドレイン間容量を減らすことができ、更なるdV/dt−Rgトレードオフ及びRgのターンオン制御性を改善することができる。
第1の不純物領域22は、半導体基板29のおもて面側において第1の溝21に接するように設けられている。第1の不純物領域22の表面近傍領域には、p+不純物領域30が設けられていてもよい。
第2の不純物領域23は、第1の不純物領域22の表面近傍領域に設けられている。第2の不純物領域23は、第1の溝21に接して設けられている。第2の不純物領域23は、p+不純物領域30に接して設けられている。
第1の絶縁膜24は、第1の溝21とゲート電極3との間に設けられている。第1の絶縁膜24は、ゲート絶縁膜となる。第1の絶縁膜24は、酸化膜でできていてもよい。第1の絶縁膜24は、第1の不純物領域22に接する上半部よりも、第1の不純物領域22の下側のメサ部5に接する下半部31の方が厚くなっている。
第2の溝25内には、例えばポリシリコン32が充填されている。このポリシリコン32の幅は、後述する第2の絶縁膜26の上半部に接する部分の幅よりも、第2の絶縁膜26の下半部33に接する部分の方が狭くなっていてもよい。第2の溝25内のポリシリコン32の電位をゲート電極3と同じ電位にしてもよい。あるいは、一部の第2の溝25内のポリシリコンの電位をエミッタ電位にしてもよい。
第2の絶縁膜26は、第2の溝25と第2の溝25内のポリシリコン32との間に設けられている。第2の絶縁膜26は、酸化膜でできていてもよい。第2の絶縁膜26は、第1の絶縁膜24と同様に、上半部よりも下半部33の方が厚くなっている。
第3の絶縁膜27は、第1の溝21の上と第2の溝25の上とに跨って設けられている。第3の絶縁膜27は、酸化膜でできていてもよい。
第1の絶縁膜24の下半部31と第2の絶縁膜26の下半部33とは繋がっている。第1の絶縁膜24の上半部及び下半部31と、第2の絶縁膜26の上半部及び下半部33と、第3の絶縁膜27とによって囲まれた囲繞領域34に半導体基板29の一部分を含んでいてもよい。それによって、ゲート−ソース間容量を増加させることができ、更なるdV/dt−Rgトレードオフ及びRgのターンオン制御性を改善することができる。
また、囲繞領域34に含まれる半導体基板29の部分の不純物濃度が、第1の不純物領域22の不純物濃度と同じであってもよい。それによって、製造工程が短縮できるためコストが低減できる。この囲繞領域34を、電位的に浮いたフローティングp層としてもよい。あるいは、この囲繞領域34の電位をソース電位にしてもよい。
エミッタ電極9は、第3の絶縁膜27上に設けられている。エミッタ電極9は、第3の絶縁膜27に設けられたコンタクトホールを介して第2の不純物領域23及びp+不純物領域30に接している。エミッタ電極9は、第1の不純物領域22及び第2の不純物領域23に電気的に接続されている。
第3の不純物層28は、半導体基板29の裏面側に設けられている。半導体基板29と第3の不純物層28との間に、n+フィールドストップ層35が設けられていてもよい。コレクタ電極13は、第3の不純物層28の表面に設けられている。
・半導体装置の製造方法
図2は、図1に示す半導体装置の製造途中の様子を示す断面図である。図3は、図2の続きを示す断面図である。図4は、図3の続きを示す断面図である。図5は、図4の続きを示す断面図である。図6は、図5の続きを示す断面図である。
まず、図2に示すように、例えばn型の半導体基板29のおもて面に例えばボロンをイオン注入する。そして、活性化アニールを行って、半導体基板29のおもて面側にp層41を形成する。このp層41は、第1の不純物領域22、及び第1の不純物領域22と同じ不純物濃度を有する囲繞領域34となる。
次いで、図3に示すように、p層41の表面に酸化膜を形成し、フォトリソグラフィ及びエッチングを行って酸化膜の一部を取り除く。そして、残った酸化膜をマスクにして異方性ドライエッチングを行って第1の溝21及び第2の溝25を形成する。例えば1200V耐圧クラスの場合、この段階での第1の溝21及び第2の溝25のそれぞれの幅は、例えば0.1μm以上1.5μm以下程度であってもよく、それぞれの深さは、例えば0.5μm以上3.0μm以下程度であってもよい。また、第1の溝21と第2の溝25との間隔、及び隣り合う第2の溝25同士の間隔は、狭い箇所で例えば0.1μm以上2.0μm以下程度であってもよい。
次いで、図4に示すように、半導体基板29のおもて面側に窒化膜42を堆積する。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングを行って第1の溝21及び第2の溝25のそれぞれの底部の窒化膜を除去する。
続いて、第1の溝21及び第2の溝25のそれぞれの側壁部に残った窒化膜42をマスクにしてシリコンのエッチングを行って第1の溝21の底部にさらに深い溝43を形成するとともに、第2の溝25の底部にさらに深い溝44を形成する。例えば1200V耐圧クラスの場合、第1の溝21のさらに深い溝43及び第2の溝25のさらに深い溝44のそれぞれの幅は、例えば0.05μm以上1.0μm以下程度であってもよく、それぞれの深さは、第1の溝21の底部及び第2の溝25の底部から例えば0.5μm以上3.0μm以下程度であってもよい。
次いで、図5に示すように、窒化膜42で覆われていない箇所の犠牲酸化を行う。そして、第1の溝21のさらに深い溝43の周囲に生成した酸化膜45と、第2の溝25のさらに深い溝44の周囲に生成した酸化膜46とを繋げる。また、第2の溝25同士が隣り合って設けられている場合には、第2の溝25のさらに深い溝44の周囲に生成した酸化膜46同士を繋げる。深い溝43の周囲に生成した酸化膜45は、第1の絶縁膜24の下半部31となる。深い溝44の周囲に生成した酸化膜46は、第2の絶縁膜26の下半部33となる。
窒化膜42を剥離した後、図6に示すように、熱酸化を行って、第1の溝21の側壁部にゲート酸化膜47を生成するとともに、第2の溝25の側壁部に酸化膜48を生成する。第1の溝21の側壁部のゲート酸化膜47は、第1の絶縁膜24の上半部となる。第2の溝25の側壁部の酸化膜48は、第2の絶縁膜26の上半部となる。
次いで、半導体基板29のおもて面側にポリシリコンを堆積し、エッチバックして第1の溝21をポリシリコン49で充填するとともに、第2の溝25をポリシリコン32で充填する。第1の溝21内のポリシリコン49は、ゲート電極3となる。
次いで、図1に示すように、フォトリソグラフィ、ボロンのイオン注入及び活性化アニールを行って、p+不純物領域30を形成する。次いで、フォトリソグラフィ、ヒ素のイオン注入及び活性化アニールを行って、第2の不純物領域23を形成する。
次いで、半導体基板29のおもて面側にCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、第3の絶縁膜27となる酸化膜を例えば0.1μm以上6.0μm以下の厚さに堆積する。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングにより第3の絶縁膜27にコンタクトホールを形成する。次いで、半導体基板29のおもて面側にアルミニウムを堆積し、フォトリソグラフィ及びエッチングによりエミッタ電極9を形成する。
次いで、半導体基板29のおもて面にレジストを塗布して半導体基板29のおもて面側の素子構造を保護する。そして、シリコン厚が所定の厚さになるように、基板裏面の研磨及びエッチングを行う。例えば1200V耐圧クラスの場合、所定のシリコン厚は、例えば100μm以上140μm以下程度であってもよい。
次いで、半導体基板29の裏面に例えばリン、セレンまたはプロトンをイオン注入し、活性化アニールを行ってn+フィールドストップ層35を形成する。次いで、半導体基板29の裏面に例えばボロンをイオン注入して、コレクタ層となる第3の不純物層28を形成する。次いで、第3の不純物層28の表面にコレクタ電極13を形成する。そして、ウェハをカットしてIGBTチップが完成する。
実施の形態によれば、囲繞領域34の下方で第1の絶縁膜24の下半部31と第2の絶縁膜26の下半部33とが連結しているため、耐圧の確保が可能であり、dV/dt−Rgトレードオフ及びRgのターンオン制御性を改善することができる。また、メサ部5内で第1の絶縁膜24の下半部31が厚いため、ホール電流の抵抗が上昇し、IE効果を向上させることができる。また、製造プロセスにおいて、細いSiピラーを形成せずに済むため、高度な製造技術を必要としない。従って、容易な製造プロセスで、IGBTのdV/dt−Rgトレードオフ及びRgのターンオン制御性の改善と、IE効果の向上と、を両立させることができる。
また、実施の形態によれば、第2の溝25内のポリシリコン32の電位をゲート電極3と同じ電位にすることによって、コレクターフローティング部の容量を減らすことができるため、dV/dt−Rgトレードオフ及びRgのターンオン制御性をより一層、改善することができる。あるいは、一部の第2の溝25内のポリシリコンの電位をエミッタ電位にすることによって、入力容量を大きくすることができる。
また、実施の形態によれば、囲繞領域34の電位をソース電位にすることによって、ゲート−ソース間容量Cgsを増加させることができるため、リンギングを抑制することができる。
(実施例)
上述した半導体装置の製造方法に従って作製した1200V耐圧クラスのIGBTを実施例とする。一方、比較のため、図9に示す従来構造の1200V耐圧クラスのIGBTを従来例とする。
図7は、実施例と従来例とでゲート抵抗Rgを変化させた時のターンオン時のダイオードのdV/dtとIGBTのターンオン損失Eonとの関係を示す特性図である。図7において、縦軸はIGBTのターンオン損失Eonであり、横軸はターンオン時のダイオードのdV/dtである。また、図8は、実施例と従来例とでゲート抵抗Rgを変化させた時のターンオン時のダイオードのdV/dtの変化を示す特性図である。図8において、縦軸はターンオン時のダイオードのdV/dtであり、横軸はゲート抵抗Rgである。
図7及び図8から明らかなように、実施例のIGBTは、従来例のIGBTに対して、IGBTのdV/dt−Rgトレードオフ及びRgのターンオン制御性の改善と、IE効果の向上と、を両立させることができる。そして、IE効果の向上によって、IGBTのオン電圧Vonを低くすることができる。
以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、種々変更可能である。例えば、実施の形態中に記載した寸法や濃度などは一例であり、本発明はそれらの値に限定されるものではない。また、実施の形態では第1導電型をn型とし、第2導電型をp型としたが、本発明は第1導電型をp型とし、第2導電型をn型としても同様に成り立つ。
以上のように、本発明にかかる半導体装置及びその製造方法は、電力用半導体装置に有用であり、特に、IGBTに適している。
3 ゲート電極
9 エミッタ電極
13 コレクタ電極
21 第1の溝
22 第1の不純物領域
23 第2の不純物領域
24 第1の絶縁膜
25 第2の溝
26 第2の絶縁膜
27 第3の絶縁膜
28 第3の不純物層
31 第1の絶縁膜の下半部

Claims (4)

  1. 第1導電型の半導体基板と、
    前記半導体基板のおもて面側に設けられた第1の溝と、
    前記第1の溝内に充填された導電体でできたゲート電極と、
    前記半導体基板のおもて面側に前記第1の溝に接するように設けられた第2導電型の第1の不純物領域と、
    前記第1の不純物領域の表面近傍領域に設けられた第1導電型の第2の不純物領域と、
    前記第1の溝と前記ゲート電極との間に設けられ、前記第1の不純物領域に接する上半部よりも厚い下半部を有する第1の絶縁膜と、
    前記半導体基板のおもて面側に設けられた第2の溝と、
    前記第2の溝内に設けられ、上半部よりも厚い下半部を有する第2の絶縁膜と、
    前記第1の溝の上と前記第2の溝の上とに跨って設けられた第3の絶縁膜と、
    前記第3の絶縁膜上に設けられ、前記第1の不純物領域及び前記第2の不純物領域に電気的に接続されたエミッタ電極と、
    前記半導体基板の裏面側に設けられた第2導電型の第3の不純物層と、
    前記第3の不純物層の表面に設けられたコレクタ電極と、
    を備え、
    前記第1の絶縁膜の下半部と前記第2の絶縁膜の下半部とが繋がっており、
    前記第1の絶縁膜の下半部に接する部分の前記ゲート電極の幅は、前記第1の絶縁膜の上半部に接する部分の前記ゲート電極の幅よりも狭いことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜と前記第3の絶縁膜とによって囲まれた領域に前記半導体基板の一部分を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜と前記第3の絶縁膜とによって囲まれた前記半導体基板の一部分の不純物濃度は、前記第1の不純物領域の不純物濃度と同じであることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
  4. 第1導電型の半導体基板に第1の溝の上半部及び第2の溝の上半部を形成し、
    前記第1の溝の側面及び前記第2の溝の側面をそれぞれ窒化膜で覆い、
    前記窒化膜をマスクとして異方性エッチングを行って、前記第1の溝の上半部の底及び前記第2の溝の上半部の底に、それぞれ前記第1の溝の上半部及び前記第2の溝の上半部よりも狭い第1の溝の下半部及び第2の溝の下半部を形成し、
    前記窒化膜をマスクとして酸化処理を行って、前記第1の溝の下半部及び前記第2の溝の下半部のそれぞれの周囲に酸化膜を生成し、前記第1の溝の下半部の周囲の酸化膜と前記第2の溝の下半部の周囲の酸化膜とを繋げ、
    前記窒化膜を除去して、前記第1の溝の上半部及び前記第1の溝の下半部を導電体で埋めることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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