JP6967907B2 - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6967907B2
JP6967907B2 JP2017152602A JP2017152602A JP6967907B2 JP 6967907 B2 JP6967907 B2 JP 6967907B2 JP 2017152602 A JP2017152602 A JP 2017152602A JP 2017152602 A JP2017152602 A JP 2017152602A JP 6967907 B2 JP6967907 B2 JP 6967907B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
groove
region
outer peripheral
contact plug
gate electrode
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.)
Active
Application number
JP2017152602A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019033151A (ja
Inventor
太郎 守屋
弘儀 工藤
洋 柳川
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.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
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 Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
Priority to JP2017152602A priority Critical patent/JP6967907B2/ja
Priority to US16/028,146 priority patent/US10529846B2/en
Priority to CN201810867285.7A priority patent/CN109390321A/zh
Publication of JP2019033151A publication Critical patent/JP2019033151A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6967907B2 publication Critical patent/JP6967907B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76897Formation of self-aligned vias or contact plugs, i.e. involving a lithographically uncritical step
    • 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
    • H01L29/7813Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
    • 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
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/763Polycrystalline semiconductor regions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3157Partial encapsulation or coating
    • H01L23/3171Partial encapsulation or coating the coating being directly applied to the semiconductor body, e.g. passivation layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5386Geometry or layout of the interconnection structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0629Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with diodes, or resistors, or capacitors
    • 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
    • H01L29/0623Buried supplementary region, e.g. buried guard ring
    • 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]
    • H01L29/063Reduced surface field [RESURF] pn-junction structures
    • H01L29/0634Multiple reduced surface field (multi-RESURF) structures, e.g. double RESURF, charge compensation, cool, superjunction (SJ), 3D-RESURF, composite buffer (CB) structures
    • 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
    • H01L29/02Semiconductor 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
    • H01L29/40Electrodes ; 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
    • H01L29/42356Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode
    • 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
    • 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
    • H01L29/66734Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with a step of recessing the gate electrode, e.g. to form a trench gate electrode
    • 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
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/0212Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers
    • H01L2224/02122Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers being formed on the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/02163Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers being formed on the semiconductor or solid-state body on the bonding area
    • H01L2224/02165Reinforcing structures
    • H01L2224/02166Collar structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001Internal layers
    • H01L2224/05075Plural internal layers
    • H01L2224/0508Plural internal layers being stacked
    • H01L2224/05085Plural internal layers being stacked with additional elements, e.g. vias arrays, interposed between the stacked layers
    • H01L2224/05098Material of the additional element
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/05599Material
    • H01L2224/056Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05617Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05624Aluminium [Al] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601Structure
    • H01L2224/0603Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/03Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/06Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • 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
    • H01L29/407Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates

Landscapes

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

Description

本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
従来から、特許文献1(特開2006−196518号公報)に記載の半導体装置が知られている。特許文献1に記載の半導体装置は、スーパージャンクション構造を有するトレンチゲート型のパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。特許文献1に記載の半導体装置において、外周領域にある半導体基板の表面に、溝が形成されている。この溝には、ゲート電極が埋め込まれている。
その他のトレンチゲート型のパワーMOSFETの構造として、特許文献2(特開2013−33931号公報)に記載の構造及び特許文献3(特開2012−129446号公報)に記載の構造が知られている。
特開2006−196518号公報 特開2013−33931号公報 特開2012−129446号公報
特許文献1に記載の半導体装置においては、コラム領域が、平面視において千鳥状に形成されている。そのため、外周領域に形成されるゲート電極を埋め込むための溝は、コラム領域を避けて形成される必要がある。このように、半導体基板中に溝を設けることができない箇所がある場合、溝は、当該箇所を避けて形成せざるをえない。
このような場合には、外周領域に形成されるゲート電極を埋め込む溝は、外周領域に平行な方向において、直線状に長く形成することができない。すなわち、外周領域に形成された溝に埋め込まれるゲート電極に電気的に接続されるコンタクトプラグの長手方向の寸法は、小さくならざるを得ない。本発明者らが見出した知見によると、コンタクトプラグの長手方向における寸法が小さくなると、寸法の低下による面積減少以上に、コンタクト抵抗が増加する。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施形態に係る半導体装置は、半導体基板と、ゲート電極と、第1コンタクトプラグとを備える。半導体基板は、第1面と、第1面の反対面である第2面とを有する。また、半導体基板には、第1面に配置される第1導電型のソース領域と、第2面に配置される第1導電型のドレイン領域と、ドレイン領域の第1面側に配置される第1導電型のドリフト領域と、ソース領域とドリフト領域とにより挟み込まれる第1導電型とは反対の第2導電型のボディ領域とが形成される。第1面には、第2面に向かってドリフト領域に達するように延在し、かつゲート電極が埋め込まれた第1溝が設けられる。第1面は、ソース領域が配置される有効領域と、有効領域の周囲を取り囲む外周領域とを有する。第1溝は、平面視において外周領域から有効領域に向かう第1方向に沿って、外周領域から有効領域にわたって延在する。ゲート電極は、ソース領域とドリフト領域に挟み込まれるボディ領域と絶縁されながら対向する部分を有する。第1コンタクトプラグは、平面視において長手方向が第1方向に沿うように、外周領域において、第1溝に埋め込まれたゲート電極に電気的に接続される。
一実施形態に係る半導体装置によると、外周領域にゲート電極を埋め込む溝を直線状に長く形成することができない場合であっても、コンタクト抵抗の増加を抑制することができる。
第1実施形態に係る半導体装置の上面図である。 図1の領域IIにおける拡大図である。 図2のIII−IIIにおける断面図である。 図2のIV−IVにおける断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 第1実施形態に係る半導体装置の不純物領域形成工程における有効領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置の不純物領域形成工程における外周領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置の溝形成工程における有効領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置の溝形成工程における外周領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置のゲート絶縁膜形成工程における有効領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置のゲート絶縁膜形成工程における外周領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置のゲート電極形成工程における有効領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置のゲート電極形成工程における外周領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置の層間絶縁膜形成工程における有効領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置の層間絶縁膜形成工程における外周領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置のコンタクトプラグ形成工程における有効領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置のコンタクトプラグ形成工程における外周領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置の配線形成工程における有効領域での断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置の配線形成工程における外周領域での断面図である。 コンタクトプラグの長手方向寸法とコンタクト抵抗との関係を示すグラフである。 第2実施形態に係る半導体装置の上面図である。 図14の領域XV−XVにおける拡大図である。 図15のXVI−XVIにおける断面図である。
図面を参照して、実施形態の詳細を説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
(第1実施形態)
以下に、第1実施形態に係る半導体装置の構成を説明する。
図1〜図4に示すように、第1実施形態に係る半導体装置は、半導体基板SUBと、ゲート絶縁膜GOと、ゲート電極GEとを有している。第1実施形態に係る半導体装置は、層間絶縁膜ILDと、配線WL1と、配線WL2と、パッシベーション膜PVとをさらに有している。第1実施形態に係る半導体装置は、コンタクトプラグCP1と、コンタクトプラグCP2と、コンタクトプラグCP3と、コンタクトプラグCP4と、コンタクトプラグCP5と、コンタクトプラグCP6とをさらに有している。
半導体基板SUBは、第1面FSと、第2面SSとを有している。第2面SSは、第1面FSの反対面である。半導体基板SUBは、例えば単結晶のシリコン(Si)により形成されている。
第1面FSは、有効領域EFFと、外周領域PERとを有している。ここで、有効領域EFFとは、第1面FSにソース領域SRが設けられている領域であり、外周領域PERとは、平面視において有効領域EFFを取り囲んでいる領域である。
半導体基板SUBは、ソース領域SRと、ドレイン領域DRAと、ドリフト領域DRIと、ボディ領域BRとを有している。半導体基板SUBは、コラム領域CLを有していてもよい。
ソース領域SRは、第1面FSに配置されている。ソース領域SRの導電型は、第1導電型である。ドレイン領域DRAは、第2面SSに配置されている。ドレイン領域DRAの導電型は、第1導電型である。ドリフト領域DRIは、ドレイン領域DRAの上に配置されている。すなわち、ドリフト領域DRIは、ドレイン領域DRAの第1面FS側に配置されている。ドリフト領域DRI中の不純物濃度は、好ましくはソース領域SR及びドレイン領域DRA中の不純物濃度よりも低い。
ボディ領域BRは、ソース領域SRとドリフト領域DRIに挟み込まれるように配置されている。ボディ領域BRの導電型は、第2導電型である。第2導電型は、第1導電型の反対の導電型である。例えば、第1導電型がn型である場合、第2導電型はp型である。
コラム領域CLは、ボディ領域BRから第2面SSに向かって、ドリフト領域DRIに達するように延在している。コラム領域CLの導電型は、第2導電型である。コラム領域CLの数は、複数である。コラム領域CLは、外周領域PERにおける耐圧確保の観点から、有効領域EFFのみならず、外周領域PERにも設けられていることが好ましい。
複数のコラム領域CLは、外周領域PERから有効領域EFFに向かう方向(以下において、この方向を、第1方向という)に沿って列状に配置されている。このコラム領域CLの列は、第1方向に直交する方向(以下において、この方向を、第2方向という)において、隣り合って配置されている。互いに隣接するコラム領域CLの列は、第1方向にずれて配置されている。すなわち、複数のコラム領域CLは、平面視において千鳥状に配置されている。隣接して配置されるコラム領域CLの間の距離は、等しいことが好ましい。
なお、複数のコラム領域CLが平面視において千鳥状に配置されている場合には、複数のコラム領域CLが平面視において正方格子状に配置されている場合と比較して、コラム領域CL同士の間隔を均一にすることができる。その結果、コラム領域CLにより、ドリフト領域DRIをより均一に空乏化させることができる。
第1面FSには、溝TR1〜溝TR5が設けられている。溝TR1〜溝TR5は、第2面SSに向かって延在している。溝TR1〜溝TR5は、ドリフト領域DRIに達するように延在している。有効領域EFFにおいて、溝TR1、溝TR2及び溝TR3の側壁からは、ソース領域SR、ボディ領域BR及びドリフト領域DRIが露出している。
溝TR1、溝TR2及び溝TR3は、外周領域PERから有効領域EFFにわたって、第1方向に沿って延在している。溝TR4及び溝TR5は、外周領域PERにおいて、第2方向に沿って延在している。
溝TR2及び溝TR3は、第2方向において、溝TR1と隣り合い、かつ溝TR1から離間して配置されている。溝TR4は、溝TR1と溝TR2とを接続している。より具体的には、溝TR4は、溝TR1の外周領域PER側の端と溝TR2の外周領域PER側の端とを接続している。溝TR5は、溝TR1と溝TR3とを接続している。溝TR5は、第1方向において、溝TR4よりも有効領域EFF側に位置している。
溝TR1〜溝TR5は、平面視において、コラム領域CLと重ならないように配置されている。このことを別の観点からいえば、溝TR1〜溝TR5は、平面視において、コラム領域CLの間を通過するように配置されている。
溝TR1、溝TR2及び溝TR3は、拡幅部WPを有していてもよい。拡幅部WPは、外周領域PERに位置している。拡幅部WPにおける溝TR1、溝TR2及び溝TR3の第2方向における幅は、有効領域EFFにおける溝TR1、溝TR2及び溝TR3の幅よりも広い。
溝TR1、溝TR2及び溝TR3は、テーパ部TPを有していてもよい。テーパ部TPは、拡幅部WPの有効領域EFF側の端に連なっている。溝TR1、溝TR2及び溝TR3の幅は、テーパ部TPにおいて、外周領域PER側から有効領域EFF側に向かうにしたがって、狭くなっている。
上記の溝TR1〜溝TR5により構成される構造は、第2方向に沿って周期的に配置されていてもよい。
ゲート絶縁膜GOは、第1面FSの上に配置されている。より具体的には、ゲート絶縁膜GOは、溝TR1、溝TR2、溝TR3、溝TR4及び溝TR5の側壁及び底壁の上に配置されている。ゲート絶縁膜GOは、例えば二酸化珪素(SiO)により形成されている。
ゲート電極GEは、溝TR1、溝TR2、溝TR3、溝TR4及び溝TR5を埋め込むように、ゲート絶縁膜GOの上に配置されている。ゲート電極GEは、有効領域EFFにおいて、溝TR1、溝TR2及び溝TR3の側壁から露出しているボディ領域BRと対向するように配置されている部分を有している。すなわち、ゲート電極GEは、ソース領域SRとドリフト領域DRIとに挟み込まれているボディ領域BRと、ゲート絶縁膜GOにより絶縁されながら対向している部分を有している。ゲート電極GEは、例えば不純物がドープされた多結晶のSiにより形成されている。
層間絶縁膜ILDは、第1面FSの上に配置されている。層間絶縁膜ILDには、コンタクトホールCH1、コンタクトホールCH2、コンタクトホールCH3及びコンタクトホールCH6が設けられている。図示されていないが、層間絶縁膜ILDには、コンタクトホールCH4及びコンタクトホールCH5が設けられている。層間絶縁膜ILDは、例えばSiOにより形成されている。
コンタクトホールCH1〜コンタクトホールCH6は、層間絶縁膜ILDを貫通している。コンタクトホールCH1〜コンタクトホールCH5は、平面視において外周領域PERに位置している。コンタクトホールCH6は、平面視において有効領域EFFに位置している。
コンタクトホールCH1からは、溝TR1に埋め込まれたゲート電極GEが露出している。コンタクトホールCH2からは、溝TR2に埋め込まれたゲート電極GEが露出している。コンタクトホールCH3からは、溝TR3に埋め込まれたゲート電極GEが露出している。コンタクトホールCH4からは、溝TR4に埋め込まれたゲート電極GEが露出している。コンタクトホールCH5からは、溝TR5に埋め込まれたゲート電極GEが露出している。コンタクトホールCH6からは、ソース領域SRが露出している。
コンタクトホールCH1、コンタクトホールCH2及びコンタクトホールCH3は、平面視において、長手方向が第1方向に沿うように形成されている。コンタクトホールCH4及びコンタクトホールCH5は、平面視において、長手方向が第2方向に沿うように形成されている。
コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP6は、層間絶縁膜ILD中に配置されている。より具体的には、コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP6は、それぞれ、コンタクトホールCH1〜コンタクトホールCH6中に埋め込まれている。
コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP5は、ゲート電極GEに電気的に接続されている。コンタクトプラグCP6は、ソース領域SRに電気的に接続されている。コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP6は、例えば、タングステン(W)により形成されている。
コンタクトプラグCP1、コンタクトプラグCP2及びコンタクトプラグCP3は、平面視において、長手方向が第1方向に沿うように配置されている。コンタクトプラグCP4及びコンタクトプラグCP5は、平面視において、長手方向が第2方向に沿うように配置されている。
配線WL1は、層間絶縁膜ILDの上に配置されている。配線WL1は、平面視において、有効領域EFFに位置している。配線WL1は、コンタクトプラグCP6に電気的に接続されている。すなわち、配線WL1は、コンタクトプラグCP6を介してソース領域SRに電気的に接続されるソース配線である。
配線WL2は、層間絶縁膜ILDの上に配置されている。配線WL2は、平面視において外周領域PERの上に位置している第1部分を有している。配線WL2は、平面視において有効領域に位置している第2部分を有している。配線WL2は、第1部分において、コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP5に電気的に接続している。すなわち、配線WL2は、コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP5を介してゲート電極GEに接続されているゲート配線である。
配線WL1及び配線WL2は、例えばアルミニウム(Al)、Al合金により形成されている。
パッシベーション膜PVは、層間絶縁膜ILDの上に、配線WL1及び配線WL2を覆うように配置されている。パッシベーション膜PVには、開口OP1と開口OP2とが形成されている。開口OP1及び開口OP2は、パッシベーション膜PVを貫通している。
開口OP1からは、配線WL1の一部が露出している。開口OP2からは、配線WL2の第2部分が露出している。開口OP1から露出している配線WL1は、ソースパッドSPを構成し、開口OP2から露出している配線WL2は、ゲートパッドGPを構成している。パッシベーション膜PVは、例えば窒化珪素(SiN)、酸窒化珪素(SiON)等により形成されている。
以下に、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
図5に示すように、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法は、フロントエンド工程S1と、バックエンド工程S2とを有している。
フロントエンド工程S1は、不純物領域形成工程S11と、溝形成工程S12と、ゲート絶縁膜形成工程S13と、ゲート電極形成工程S14とを有している。バックエンド工程S2は、層間絶縁膜形成工程S21と、コンタクトプラグ形成工程S22と、配線形成工程S23と、パッシベーション膜形成工程S24とを有している。
図6A及び図6Bに示すように、不純物領域形成工程S11においては、半導体基板SUBに、ソース領域SR、ドレイン領域DRA、ドリフト領域DRI及びボディ領域BRの形成が行われる。なお、図6Bに示すように、外周領域PERにおいては、ソース領域SRは形成されない。
不純物領域形成工程S11においては、第1に、ドレイン領域DRAの上に、ドリフト領域DRIがエピタキシャル成長される。第2に、イオン注入により、ボディ領域BR、コラム領域CL及びソース領域SRが形成される。
溝形成工程S12においては、図7A及び図7Bに示すように、溝TR1〜溝TR5の形成が行われる。溝TR1〜溝TR5は、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)等で、第1面FSに対して異方性エッチングを行うことにより形成される。
ゲート絶縁膜形成工程S13においては、図8A及び図8Bに示すように、ゲート絶縁膜GOの形成が行われる。ゲート絶縁膜GOの形成は、例えば熱酸化により溝TR1〜溝TR5の側壁及び底壁を熱酸化することにより行われる。
ゲート電極形成工程S14においては、図9A及び図9Bに示すように、ゲート電極GEの形成が行われる。ゲート電極形成工程S14においては、第1に、ゲート電極GEを構成する材料が、CVD(Chemical Vapor Deposition)等により、溝TR1〜溝TR5に埋め込まれる。第2に、溝TR1〜溝TR5からはみ出したゲート電極GEを構成する材料が、エッチバック、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等により除去される。
層間絶縁膜形成工程S21においては、図10A及び図10Bに示すように、層間絶縁膜ILDの形成が行われる。層間絶縁膜ILDは、CVD等により層間絶縁膜ILDを構成する材料を成膜するとともに、成膜された層間絶縁膜ILDを構成する材料をCMP等により平坦化することにより形成される。
コンタクトプラグ形成工程S22においては、図11A及び図11Bに示すように、コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP5及びコンタクトプラグCP6の形成が行われる。
コンタクトプラグ形成工程S22においては、第1に、コンタクトホールCH1〜コンタクトホールCH6の形成が行われる。コンタクトホールCH1〜コンタクトホールCH6の形成は、例えばRIE等の異方性エッチングにより行われる。
コンタクトプラグ形成工程S22においては、第2に、コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP6を構成する材料のコンタクトホールCH1〜コンタクトホールCH6への埋め込みが、CVD等により行われる。
コンタクトプラグ形成工程S22においては、第3に、コンタクトホールCH1〜コンタクトホールCH6からはみ出したコンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP6を構成する材料が、エッチバック、CMP等により除去される。
配線形成工程S23においては、図12A及び図12Bに示すように、配線WL1及び配線WL2の形成が行われる。配線WL1及び配線WL2は、配線WL1及び配線WL2を構成する材料をスパッタリング等で成膜するとともに、成膜された材料をフォトリソグラフィ及びエッチングでパターニングすることにより、形成される。
パッシベーション膜形成工程S24においては、パッシベーション膜PVの形成が行われる。パッシベーション膜PVは、CVD等によりパッシベーション膜PVを構成する材料を成膜するとともに、フォトリソグラフィ及びエッチング等で開口OP1及び開口OP2を成膜されたパッシベーション膜PVを構成する材料を開口することにより、形成される。
以下に、第1実施形態に係る半導体装置の効果を説明する。
図13に示すように、コンタクトプラグとゲート電極とのコンタクト抵抗は、コンタクトプラグの長手方向における寸法が減少するにしたがって大きく増加する。この理由の第1は、平面視におけるコンタクトホールの角部の形状が丸まってしまうことによる。この理由の第2は、コンタクトプラグの長手方向の寸法が小さくなるため、コンタクトホール中へのコンタクトプラグの埋め込みが不完全となりやすいことによる。
例えば、半導体基板SUB中にコラム領域CLが平面視において千鳥状に設けられている場合には、ゲート電極GEを埋め込むための溝は、コラム領域CLを避けるように配置されなければならない。このように、半導体基板SUB中にゲート電極GEを埋め込むための溝を設けることができない領域が存在する場合には、第2方向に沿って直線状に長く延在する溝を形成することができなくなる。
その結果、長手方向が第2方向に沿うようにコンタクトプラグを形成する場合、コンタクトプラグの長手方向寸法が短くなり、コンタクト抵抗が増大する。このことは、トレンチゲート型のパワーMOSFETのセルピッチ(溝TR1と溝TR2との間隔、溝TR1と溝TR3との間隔)が小さくなる場合により顕著である。
上記のとおり、第1実施形態に係る半導体装置において、コンタクトプラグCP1(コンタクトプラグCP2、コンタクトプラグCP3)は、外周領域PERにおいて、長手方向が第1方向に沿うように、溝TR1(溝TR2、溝TR3)を埋め込んでいるゲート電極GEに電気的に接続されている。そのため、第1実施形態に係る半導体装置によると、ゲート電極GEを埋め込むための溝を第2方向に沿って直線状に長く設けることができない場合であっても、セルピッチに拠らず、コンタクトプラグの長手方向寸法を確保することができる。すなわち、第1実施形態に係る半導体装置によると、ゲート電極GEを埋め込むための溝を第2方向に沿って直線状に長く設けることができない場合であっても、コンタクト抵抗の増大を抑制することができる。
なお、第1実施形態に係る半導体装置においては、コンタクトプラグの長手方向寸法を確保するために、外周領域PERの幅が相対的に広くなってしまう。しかしながら、チップ全体の幅に占める外周領域PERの幅の割合はわずかであるため、第1実施形態に係る半導体装置において、チップ面積が大きく増大することはない。
第1実施形態に係る半導体装置において、溝TR1(溝TR2、溝TR3)が外周領域PERにおいて拡幅部WPを有している場合、マスクずれに伴ってコンタクトプラグCP1(コンタクトプラグCP2、コンタクトプラグCP2)がゲート電極GEからずれて形成されてしまうことを抑制することができる。
第1実施形態に係る半導体装置において、溝TR1(溝TR2、溝TR3)がテーパ部TPを有している場合、溝TR1(溝TR2、溝TR3)の幅が急激に変化することに伴う電界集中の発生を抑制することができる。
第1実施形態に係る半導体装置において、溝TR4及び溝TR5が設けられ、溝TR4及び溝TR5に埋め込まれるゲート電極GEとコンタクトプラグCP4及びコンタクトプラグCP5とが電気的に接続されている場合、コンタクトプラグとゲート電極GEとの接触面積をさらに増やすことができる。そのため、この場合には、コンタクト抵抗の増大をさらに抑制することができる。
(第2実施形態)
以下に、第2実施形態に係る半導体装置の構成を説明する。なお、以下においては、第1実施形態に係る半導体装置の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
第2実施形態に係る半導体装置は、半導体基板SUBと、ゲート絶縁膜GOと、ゲート電極GEとを有している。第2実施形態に係る半導体装置は、層間絶縁膜ILDと、配線WL1と、配線WL2と、コンタクトプラグCP6と、パッシベーション膜PVとを有している。第2実施形態に係る半導体装置の構成は、これらの点に関して、第1実施形態に係る半導体装置の構成と共通している。
図14〜図16に示すように、第2実施形態に係る半導体装置においては、第1面FSに、溝TR6と、溝TR7と、溝TR8と、溝TR9とが設けられている。第2実施形態に係る半導体装置は、コンタクトプラグCP7と、コンタクトプラグCP8とを有している。これらの点に関して、第2実施形態に係る半導体装置の構成は、第2実施形態に係る半導体装置の構成と異なっている。
溝TR6〜溝TR9は、第2面SSに向かって延在している。溝TR6〜溝TR9は、ドリフト領域DRIに達するように延在している。有効領域EFFにおいて、溝TR6及び溝TR7の側壁からは、ソース領域SR、ボディ領域BR及びドリフト領域DRIが露出している。
溝TR6及び溝TR7は、外周領域PERから有効領域EFFにわたって、第1方向に沿って延在している。溝TR8及び溝TR9は、外周領域PERにおいて、第2方向に沿って延在している。
溝TR6は、第2方向において、溝TR7と隣り合い、かつ溝TR7から離間して配置されている。溝TR8は、溝TR6と溝TR7とを接続している。より具体的には、溝TR8は、溝TR6の外周領域PER側の端と溝TR7の外周領域PER側の端とを接続している。溝TR9は、溝TR6と溝TR7とを接続している。溝TR9は、第1方向において、溝TR8よりも有効領域EFF側に位置している。
溝TR6〜溝TR9は、平面視において、コラム領域CLと重ならないように配置されている。このことを別の観点からいえば、溝TR6〜溝TR9は、平面視において、コラム領域CLの間を通過するように配置されている。
溝TR8及び溝TR9の第1方向における幅は、溝TR6及び溝TR7の第2方向における幅よりも広くなっていてもよい。
溝TR6及び溝TR7は、第2方向に沿って周期的に配置されていてもよい。溝TR8及び溝TR9は、第1方向に沿って周期的に配置されていてもよい。
ゲート絶縁膜GOは、溝TR6、溝TR7、溝TR8及び溝TR9の側壁及び底壁の上に配置されている。ゲート電極GEは、ゲート電極GEは、溝TR6、溝TR7、溝TR8及び溝TR9を埋め込むように、ゲート絶縁膜GOの上に配置されている。
層間絶縁膜ILDには、コンタクトホールCH7と、コンタクトホールCH8とが設けられている。コンタクトホールCH7及びコンタクトホールCH8は、外周領域PERに配置されている。コンタクトホールCH7からは、溝TR8に埋め込まれたゲート電極GEが露出している。コンタクトホールCH8からは、溝TR9に埋め込まれたゲート電極GEが露出している。
コンタクトプラグCP7及びコンタクトプラグCP8は、層間絶縁膜ILD中に配置されている。より具体的には、コンタクトプラグCP7及びコンタクトプラグCP8は、それぞれ、コンタクトホールCH7及びコンタクトホールCH8中に埋め込まれている。コンタクトプラグCP7及びコンタクトプラグCP8は、ゲート電極GE及び配線WL2に電気的に接続されている。コンタクトプラグCP7及びコンタクトプラグCP8は、平面視において、長手方向が第2方向に沿うように配置されている。
以下に、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。以下においては、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点について主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
第2実施形態に係る半導体装置の製造方法は、フロントエンド工程S1と、バックエンド工程S2とを有している。フロントエンド工程S1は、不純物領域形成工程S11と、溝形成工程S12と、ゲート絶縁膜形成工程S13と、ゲート電極形成工程S14とを有している。バックエンド工程S2は、層間絶縁膜形成工程S21と、コンタクトプラグ形成工程S22と、配線形成工程S23と、パッシベーション膜形成工程S24とを有している。これらの点に関して、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法と共通している。
しかしながら、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法は、溝形成工程S12において溝TR1〜溝TR5に代えて溝TR6〜溝TR9が形成される点において、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なっている。また、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法は、コンタクトプラグ形成工程S22においてコンタクトホールCH1〜コンタクトホールCH5に代えてコンタクトホールCH7、コンタクトホールCH8が形成される点においても、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なっている。
さらに、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法は、コンタクトプラグ形成工程S22においてコンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP5に代えてコンタクトプラグCP7及びコンタクトプラグCP8が形成される点においても、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なっている。
以下に、第2実施形態に係る半導体装置の効果を説明する。
上記のとおり、第2実施形態に係る半導体装置において、コンタクトプラグCP7及びコンタクトプラグCP8は、外周領域PERにおいて、溝TR8及び溝TR9を埋め込んでいるゲート電極GEに電気的に接続されている。そのため、第2実施形態に係る半導体装置によると、ゲート電極GEを埋め込むための溝を第2方向に沿って直線状に長く設けることができない場合であっても、第1方向に沿って複数のコンタクトプラグを設けることにより、コンタクトプラグとゲート電極GEとのコンタクト面積を確保することができる。
すなわち、第2実施形態に係る半導体装置によると、ゲート電極GEを埋め込むための溝を第2方向に沿って直線状に長く設けることができない場合であっても、コンタクト抵抗の増大を抑制することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
BR ボディ領域、CH1,CH2,CH3,CH4,CH5,CH6,CH7,CH8 コンタクトホール、CP1,CP2,CP3,CP4,CP5,CP6,CP7,CP8 コンタクトプラグ、CL コラム領域、DRA ドレイン領域、DRI ドリフト領域、EFF 有効領域、FS 第1面、GE ゲート電極、GO ゲート絶縁膜、GP ゲートパッド、ILD 層間絶縁膜、OP1,OP2 開口、PER 外周領域、PV パッシベーション膜、SP ソースパッド、SR ソース領域、SS 第2面、SUB 半導体基板、S1 フロントエンド工程、S2 バックエンド工程、S11 不純物領域形成工程、S12 溝形成工程、S13 ゲート絶縁膜形成工程、S14 ゲート電極形成工程、S21 層間絶縁膜形成工程、S22 コンタクトプラグ形成工程、S23 配線形成工程、S24 パッシベーション膜形成工程、TP テーパ部、TR1,TR2,TR3,TR4,TR5,TR6,TR7,TR8,TR9 溝、WL1,WL2 配線、WP 拡幅部。

Claims (8)

  1. 第1面と、前記第1面の反対面である第2面とを有し、かつ前記第1面に配置される第1導電型のソース領域と、前記第2面に配置される前記第1導電型のドレイン領域と、前記ドレイン領域の前記第1面側に配置される前記第1導電型のドリフト領域と、前記ソース領域と前記ドリフト領域とにより挟み込まれる前記第1導電型とは反対の第2導電型のボディ領域とが形成された半導体基板と、
    ゲート電極と、
    第1コンタクトプラグとを備え、
    前記第1面には、前記第2面に向かって前記ドリフト領域に達するように延在し、かつ前記ゲート電極が埋め込まれた第1溝が設けられ、
    前記第1面は、前記ソース領域が配置される有効領域と、前記有効領域の周囲を取り囲む外周領域とを有し、
    前記第1溝は、平面視において前記外周領域から前記有効領域に向かう第1方向に沿って、前記外周領域から前記有効領域にわたって延在し、
    前記ゲート電極は、前記ソース領域と前記ドリフト領域に挟み込まれる前記ボディ領域と絶縁されながら対向する部分を有し、
    前記第1コンタクトプラグは、平面視において長手方向が前記第1方向に沿うように、前記外周領域において前記第1溝に埋め込まれた前記ゲート電極に電気的に接続され、
    前記外周領域にある前記第1溝は、拡幅部を有し、
    前記拡幅部の前記第1方向に直交する第2方向における幅は、前記有効領域にある前記第1溝の前記第2方向における幅よりも広く、
    前記外周領域にある前記第1溝は、前記拡幅部の前記有効領域側の端に連なるテーパ部を有し、
    前記テーパ部の前記第2方向における幅は、前記外周領域側から前記有効領域側に向かうにしたがって小さくなる、半導体装置。
  2. 第2コンタクトプラグと、
    第3コンタクトプラグとをさらに備え、
    前記第1面には、前記第2面に向かって前記ドリフト領域に達するように延在し、かつ前記ゲート電極が埋め込まれた第2溝、第3溝、第4溝及び第5溝が設けられ、
    前記第2溝及び前記第3溝は、前記第1方向に沿って、前記外周領域から前記有効領域にわたって延在し、
    前記第4溝及び前記第5溝は、前記外周領域において、前記第1方向に直交する第2方向に沿って延在し、
    前記第2溝及び前記第3溝の各々は、前記第1溝と隣り合い、かつ離間して配置され、
    前記第4溝は、前記外周領域において、前記第1溝と前記第2溝とに接続され、
    前記第5溝は、前記第4溝よりも前記有効領域側にある前記外周領域において、前記第1溝と前記第3溝とに接続され、
    前記第2コンタクトプラグは、前記外周領域において、平面視において長手方向が前記第1方向に沿うように前記第2溝に埋め込まれた前記ゲート電極に電気的に接続され、
    前記第3コンタクトプラグは、前記外周領域において、平面視において長手方向が前記第1方向に沿うように前記第3溝に埋め込まれた前記ゲート電極に電気的に接続される、請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記ボディ領域から前記第2面に向かって延びる複数の前記第2導電型のコラム領域をさらに備え、
    前記コラム領域の各々は、平面視において、千鳥格子状に互いに離間して配置され、
    前記第1溝、前記第2溝、前記第3溝、前記第4溝及び前記第5溝は、平面視において前記コラム領域の間を通過するように配置される、請求項に記載の半導体装置。
  4. 第4コンタクトプラグをさらに備え、
    前記第4コンタクトプラグは、前記第4溝に埋め込まれた前記ゲート電極に電気的に接続される、請求項に記載の半導体装置。
  5. 第5コンタクトプラグをさらに備え、
    前記第5コンタクトプラグは、前記第5溝に埋め込まれた前記ゲート電極に電気的に接続される、請求項に記載の半導体装置。
  6. 第1面と、前記第1面の反対面である第2面とを有し、かつ前記第1面に配置される第1導電型のソース領域と、前記第2面に配置される前記第1導電型のドレイン領域と、前記ドレイン領域の前記第1面側に配置される前記第1導電型のドリフト領域と、前記ソース領域と前記ドリフト領域とにより挟み込まれる前記第1導電型とは反対の第2導電型のボディ領域とが形成された半導体基板と、
    ゲート電極と、
    第1コンタクトプラグと、
    第2コンタクトプラグとを備え、
    前記第1面には、前記第2面に向かって前記ドリフト領域に達するように延在し、かつ前記ゲート電極が埋め込まれた第1溝、第2溝、第3溝及び第4溝が設けられ、
    前記第1面は、前記ソース領域が配置される有効領域と、前記有効領域の周囲を取り囲む外周領域とを有し、
    前記第1溝及び前記第2溝は、平面視において前記外周領域から前記有効領域に向かう第1方向に沿って、前記外周領域から前記有効領域にわたって延在し、
    前記第1溝及び前記第2溝は、前記第1方向に直交する第2方向において間隔を空けて隣り合っており、
    前記第3溝及び前記第4溝は、前記外周領域において、前記第2方向に沿って延在し、
    前記第3溝及び前記第4溝は、前記第1方向において間隔を空けて隣り合っており、
    前記第3溝は、前記外周領域において、前記第1溝と前記第2溝とに接続され、
    前記第4溝は、前記第3溝よりも前記有効領域側にある前記外周領域において、前記第1溝と前記第2溝とに接続され、
    前記第1コンタクトプラグは、前記第3溝に埋め込まれた前記ゲート電極に電気的に接続され、
    前記第2コンタクトプラグは、前記第4溝に埋め込まれた前記ゲート電極に電気的に接続される、半導体装置。
  7. 前記ボディ領域から前記第2面に向かって延びる複数の前記第2導電型のコラム領域をさらに備え、
    前記コラム領域の各々は、平面視において、千鳥格子状に互いに離間して配置され、
    前記第1溝、前記第2溝、前記第3溝及び前記第4溝は、平面視において前記コラム領域の間を通過するように配置される、請求項に記載の半導体装置。
  8. 第1面と、前記第1面の反対面である第2面とを有する半導体基板の前記第1面に第1溝を形成する工程と、
    前記半導体基板に、前記第1面に配置される第1導電型のソース領域と、前記第2面に配置される前記第1導電型のドレイン領域と、前記ドレイン領域の前記第1面側に配置される前記第1導電型のドリフト領域と、前記ソース領域と前記ドリフト領域とにより挟み込まれる前記第1導電型とは反対の第2導電型のボディ領域とを形成する工程と、
    ゲート電極を形成する工程と、
    第1コンタクトプラグを形成する工程とを備え、
    前記第1面は、前記ソース領域が配置される有効領域と、前記有効領域の周囲を取り囲む外周領域とを有し、
    前記第1溝は、平面視において前記外周領域から前記有効領域に向かう第1方向に沿って、前記外周領域から前記有効領域にわたって延在し、
    前記ゲート電極は、前記第1溝に埋め込まれ、かつ前記ソース領域と前記ドリフト領域に挟み込まれる前記ボディ領域と絶縁されながら対向する部分を有し、
    前記第1コンタクトプラグは、平面視において長手方向が前記第1方向に沿うように、前記外周領域において前記第1溝に埋め込まれた前記ゲート電極に電気的に接続され、
    前記外周領域にある前記第1溝は、拡幅部を有し、
    前記拡幅部の前記第1方向に直交する第2方向における幅は、前記有効領域にある前記第1溝の前記第2方向における幅よりも広く、
    前記外周領域にある前記第1溝は、前記拡幅部の前記有効領域側の端に連なるテーパ部を有し、
    前記テーパ部の前記第2方向における幅は、前記外周領域側から前記有効領域側に向かうにしたがって小さくなる、半導体装置の製造方法。
JP2017152602A 2017-08-07 2017-08-07 半導体装置及び半導体装置の製造方法 Active JP6967907B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017152602A JP6967907B2 (ja) 2017-08-07 2017-08-07 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US16/028,146 US10529846B2 (en) 2017-08-07 2018-07-05 Semiconductor device and method of manufacturing the same
CN201810867285.7A CN109390321A (zh) 2017-08-07 2018-08-02 半导体装置及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017152602A JP6967907B2 (ja) 2017-08-07 2017-08-07 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019033151A JP2019033151A (ja) 2019-02-28
JP6967907B2 true JP6967907B2 (ja) 2021-11-17

Family

ID=65231709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017152602A Active JP6967907B2 (ja) 2017-08-07 2017-08-07 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10529846B2 (ja)
JP (1) JP6967907B2 (ja)
CN (1) CN109390321A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7289258B2 (ja) * 2019-11-22 2023-06-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US20230246101A1 (en) * 2020-09-30 2023-08-03 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4907862B2 (ja) * 2004-12-10 2012-04-04 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
JP4860929B2 (ja) 2005-01-11 2012-01-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
EP2543072B1 (en) * 2010-03-02 2021-10-06 Vishay-Siliconix Structures and methods of fabricating dual gate devices
JP5656608B2 (ja) 2010-12-17 2015-01-21 三菱電機株式会社 半導体装置
JP6037499B2 (ja) 2011-06-08 2016-12-07 ローム株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP2013232533A (ja) * 2012-04-27 2013-11-14 Rohm Co Ltd 半導体装置および半導体装置の製造方法
CN103268887B (zh) * 2013-05-29 2016-04-06 成都芯源系统有限公司 场效应晶体管、边缘结构及相关制造方法
JP6668697B2 (ja) * 2015-05-15 2020-03-18 富士電機株式会社 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019033151A (ja) 2019-02-28
US20190043983A1 (en) 2019-02-07
CN109390321A (zh) 2019-02-26
US10529846B2 (en) 2020-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10115722B2 (en) Semiconductor devices and methods for manufacturing the same
CN108231765B (zh) 半导体器件
JP4947931B2 (ja) 半導体装置
KR102523125B1 (ko) 반도체 소자
US7547600B2 (en) Five channel fin transistor and method for fabricating the same
US8338907B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP4102334B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP6872951B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP6967907B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2006013303A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2008205379A (ja) 不揮発性半導体メモリ及びその製造方法
JP2007048769A (ja) 半導体装置およびその製造方法
TWI776892B (zh) 半導體裝置
JP5096675B2 (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
TWI802305B (zh) 半導體結構以及埋入式場板結構的製造方法
JP2011129760A (ja) 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP5502468B2 (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2009123882A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2006269491A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2019212663A (ja) 半導体装置の製造方法
WO2014050590A1 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP6999776B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP7556798B2 (ja) 半導体装置及び半導体パッケージ
JP2018081949A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2019160828A (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200521

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210311

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210316

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210507

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: 20211005

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211026

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6967907

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150