JPH07273323A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH07273323A
JPH07273323A JP6075794A JP6075794A JPH07273323A JP H07273323 A JPH07273323 A JP H07273323A JP 6075794 A JP6075794 A JP 6075794A JP 6075794 A JP6075794 A JP 6075794A JP H07273323 A JPH07273323 A JP H07273323A
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oxide film
forming
layer
temperature
thermal oxidation
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Takeshi Yamamoto
剛 山本
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NipponDenso Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent the impurity concentration of the surface of a wafer from lowering and to control the thickness of an oxide film to a specified value accurately by forming a thin first oxide film, and growing the first oxide film up to the specified thickness by a second thermal oxidation process. CONSTITUTION:A large number of unit cells 15 are arranged regularly on a plane with a pitch breadth (a) vertically and horizontally. The unit cells 15 are formed on the main surface of a wafer 21, and a LOCOS oxide film is formed to form U grooves 50 on this main surface. Using this oxide film as a mask, a p-type base layer 16 and an n<+>-type source layer 4 are formed by self-aligning double diffusion, and by them channels 5 are set in the lateral wall parts 51 of the U grooves 50. This diffusion mask and a LOCOS oxide film used for forming the U grooves 50 are removed after the double diffusion, and gate oxide films 8 about 60nm thick are formed on the internal walls of the U grooves 50. Besides, on them gate electrodes 9 made out of polysilicon and interlayer insulating films 18 made up of BPSG are formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電力用半導体素子とし
て用いられる半導体装置、すなわち縦型MOSFET(M
etal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
およびIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor
)の製造方法に関し、その単体または電力用半導体素
子を組み込んだMOSIC等に採用して好適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device used as a power semiconductor element, that is, a vertical MOSFET (M
(etal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
And IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)
It is suitable to adopt the manufacturing method (1) as a single unit or a MOSIC or the like incorporating a power semiconductor element.

【0002】[0002]

【従来の技術】縦型パワーMOSFETは、周波数特性
が優れ、スイッチング速度が速く、かつ低電力で駆動で
きる等多くの特長を有することから、近年多くの産業分
野で使用されている。たとえば、日経マグロウヒル社発
行“日経エレクトロニクス”の1986年5月19日
号,pp.165-188には、パワーMOSFETの開発の焦点
が低耐圧品および高耐圧品に移行している旨記載されて
いる。さらに、この文献には、耐圧100V以下のパワ
ーMOSFETチップのオン抵抗は、10mΩレベルま
で低くなってきていることが記載されており、この理由
として、パワーMOSFETの製造にLSIの微細加工
を利用したり、そのセルの形状を工夫したりすることに
より、面積当たりのチャネル幅が大きくとれるようにな
ったことにある旨述べられている。また、この文献には
主流であるDMOS型(二重拡散型)セルを使用した縦
型パワーMOSFETを中心にのべられている。その理
由は、DMOS型はチャネル部分にシリコンウエハの平
坦な主表面をそのまま使用することを特長とするプレー
ナプロセスにより作製されるため、歩留まりが良くコス
トが安いという製造上の利点があるからである。
2. Description of the Related Art Vertical power MOSFETs have been used in many industrial fields in recent years because they have many characteristics such as excellent frequency characteristics, fast switching speed, and low power consumption. For example, the May 19, 1986 issue of Nikkei Electronics Inc. "Nikkei Electronics", pp.165-188, states that the focus of development of power MOSFETs has shifted to low-voltage and high-voltage products. There is. Further, this document describes that the on-resistance of a power MOSFET chip having a withstand voltage of 100 V or less is reduced to the level of 10 mΩ, which is because microfabrication of LSI is used for manufacturing the power MOSFET. It is stated that the channel width per unit area can be increased by devising the shape of the cell. Further, in this document, a vertical type power MOSFET using a DMOS type (double diffusion type) cell which is the mainstream is mainly mentioned. The reason is that the DMOS type is manufactured by a planar process which is characterized in that the flat main surface of a silicon wafer is used as it is for the channel portion, and therefore has a manufacturing advantage that the yield is high and the cost is low. .

【0003】一方、縦型パワーMOSFETの普及に伴
って低損失化、低コスト化がさらに求められているが、
微細加工やセルの形状の工夫によるオン抵抗低減は限界
にきている。たとえば、特開昭63−266882号公
報によると、DMOS型においては微細加工によりユニ
ットセルの寸法を小さくしてもオン抵抗がそれ以上減少
しない極小点があり、その主原因がオン抵抗の成分を成
すJFET抵抗の増加であることが分かっている。また
DMOS型において、特開平2−86136号公報に示
されているように、現在の微細加工技術の下ではオン抵
抗が極小点をとるユニットセルの寸法は15μm付近で
ある。
On the other hand, with the spread of vertical power MOSFETs, there is a demand for further reduction in loss and cost.
Reducing the on-resistance by microfabrication and devising the cell shape has reached its limit. For example, according to Japanese Patent Laid-Open No. 63-266882, the DMOS type has a minimum point at which the on-resistance does not decrease further even if the size of the unit cell is reduced by microfabrication, and the main cause is the on-resistance component. It has been found to be an increase in JFET resistance. Further, in the DMOS type, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-86136, under the current microfabrication technology, the size of the unit cell where the on-resistance has a minimum point is around 15 μm.

【0004】この限界を突破するために種々の構造が提
案されている。それらに共通した特徴は素子表面に溝を
形成し、その溝の側面にチャネル部を形成した構造であ
り、この構造により前述のJFET抵抗を大幅に減少さ
せることができる。さらに、この溝の側面にチャネル部
を形成した構造においては、ユニットセル寸法を小さく
してもJFET抵抗の増大は無視することができるた
め、特開昭63−266882号公報に記載されたよう
なユニットセル寸法の縮小に対してオン抵抗が極小点を
とるという限界が無く、15μmを切って微細加工の限
界まで小さくすることができる。
Various structures have been proposed to overcome this limitation. A feature common to them is a structure in which a groove is formed on the device surface and a channel portion is formed on the side surface of the groove. This structure can greatly reduce the JFET resistance. Further, in the structure in which the channel portion is formed on the side surface of the groove, the increase in JFET resistance can be ignored even if the unit cell size is reduced, and therefore, as described in JP-A-63-266882. There is no limit that the on-resistance takes a minimum point with respect to the reduction of the unit cell size, and it can be reduced to 15 μm or less to the limit of fine processing.

【0005】このように、溝の側面にチャネル部を形成
する構造の従来の製造方法として例えば国際公開WO93/0
3502号や特開昭62-12167号に開示された製造方法があ
る。また、その特性を調べたものとしてISPSD'93 pp.13
5-140 に示されたものもある。図27はWO93/03502号に
開示されたMOSFETの断面図であり、図28〜図3
8は同公報におけるMOSFETの製造工程を示す断面
図である。
As a conventional manufacturing method of the structure in which the channel portion is formed on the side surface of the groove as described above, for example, International Publication WO93 / 0.
There are manufacturing methods disclosed in JP-A-3502 and JP-A-62-12167. In addition, as a study of its characteristics, ISPSD'93 pp.13
Some are shown in 5-140. FIG. 27 is a sectional view of the MOSFET disclosed in WO93 / 03502, and FIGS.
8 is a sectional view showing a manufacturing process of the MOSFET in the publication.

【0006】以下にその製造工程を簡単に説明する。ま
ず、図27に示されるように、n+ 型シリコンからなる
半導体基板1の主表面にn- 型のエピタキシャル層2を
成長させたウエハ21を用意する。この半導体基板1は
その不純物濃度が1020cm-3程度になっている。ま
た、エピタキシャル層2はその厚さが7μm程度で、そ
の不純物濃度は1016cm-3程度となっている。このウ
エハ21の主表面を熱酸化して厚さ60nm程度のフィ
ールド酸化膜60を形成し、その後レジスト膜61を堆
積して公知のフォトリソ工程にてセル形成予定位置の中
央部に開口するパターンにレジスト膜61をパターニン
グする。そして、このレジスト膜61をマスクとしてボ
ロン(B+ )をイオン注入する。
The manufacturing process will be briefly described below. First, as shown in FIG. 27, a wafer 21 having an n type epitaxial layer 2 grown on the main surface of a semiconductor substrate 1 made of n + type silicon is prepared. The semiconductor substrate 1 has an impurity concentration of about 10 20 cm -3 . The epitaxial layer 2 has a thickness of about 7 μm and an impurity concentration of about 10 16 cm −3 . The main surface of the wafer 21 is thermally oxidized to form a field oxide film 60 having a thickness of about 60 nm, a resist film 61 is then deposited, and a pattern is formed in a known photolithography process to open in the center of a cell formation planned position. The resist film 61 is patterned. Then, boron (B + ) is ion-implanted using the resist film 61 as a mask.

【0007】レジスト剥離後、熱拡散により図28に示
すように接合深さが3μm程度のp型拡散層62を形成
する。このp型拡散層62は最終的には後述するp型ベ
ース層16の一部となり、ドレイン・ソース間に高電圧
が印加されたとき、p型拡散層62の底辺部分で安定に
ブレークダウンを起こさせることにより、耐サージ性を
向上させる目的を果たす。
After stripping the resist, a p-type diffusion layer 62 having a junction depth of about 3 μm is formed by thermal diffusion as shown in FIG. The p-type diffusion layer 62 finally becomes a part of the p-type base layer 16 described later, and when a high voltage is applied between the drain and the source, the p-type diffusion layer 62 stably breaks down at the bottom. Raising it fulfills the purpose of improving surge resistance.

【0008】次に、図28に示すように、ウエハ21の
主表面に窒化シリコン膜63を約200nm堆積し、こ
の窒化シリコン膜63をパターニングして、ピッチ幅
(ユニットセル15の寸法)aで開口する格子状の開口
パターンを形成する。なお、この開口パターンは上述の
p型拡散層62がそのピッチ間隔の中央部に位置するよ
うにマスク合わせしている。
Next, as shown in FIG. 28, a silicon nitride film 63 is deposited on the main surface of the wafer 21 to a thickness of about 200 nm, and the silicon nitride film 63 is patterned to have a pitch width (dimension of the unit cell 15) a. A grid-like opening pattern for opening is formed. The opening pattern is masked so that the p-type diffusion layer 62 described above is located at the center of the pitch interval.

【0009】次に、図29に示すように、窒化シリコン
膜63をマスクとしてフィールド酸化膜60をエッチン
グし、ひきつづきn- 型エピタキシャル層2を深さ1.
5μm程度エッチングして溝64を形成する。次に、図
30に示すように、窒化シリコン膜63をマスクとして
溝64の部分を熱酸化する。これはLOCOS(Local O
xidation of Silicon)法として良く知られた酸化方法で
あり、この酸化により選択酸化膜すなわちLOCOS酸
化膜65が形成され、同時にLOCOS酸化膜65によ
って喰われたn- 型エピタキシャル層2の表面にU溝5
0が形成され、かつ溝50の形状が確定する。
Next, as shown in FIG. 29, the field oxide film 60 is etched by using the silicon nitride film 63 as a mask, and the n -- type epitaxial layer 2 is continuously etched to a depth of 1.
The groove 64 is formed by etching about 5 μm. Next, as shown in FIG. 30, the groove 64 is thermally oxidized using the silicon nitride film 63 as a mask. This is LOCOS (Local O
xidation of Silicon), which is a well-known oxidation method. A selective oxide film, that is, a LOCOS oxide film 65 is formed by this oxidation, and at the same time, a U groove is formed on the surface of the n type epitaxial layer 2 which is eaten by the LOCOS oxide film 65. 5
0 is formed and the shape of the groove 50 is determined.

【0010】次に、図31に示すように、LOCOS酸
化膜65をマスクとして、薄いフィールド酸化膜60を
透過させてp型ベース層16を形成するためのボロンを
イオン注入する。このとき、LOCOS酸化膜65とフ
ィールド酸化膜60の境界部分が自己整合位置になり、
イオン注入される領域が正確に規定される。次に、図3
2に示すように、接合深さ3μm程度まで熱拡散する。
この熱拡散により、図28に示す工程において前もって
形成したp型拡散層62と、図31に示す工程において
注入されたボロンの拡散層が一体になり、一つのp型ベ
ース層16を形成する。また、p型ベース層16の領域
の両端面はU溝50の側壁の位置で自己整合的に規定さ
れる。
Then, as shown in FIG. 31, boron ions for forming the p-type base layer 16 are ion-implanted through the thin field oxide film 60 using the LOCOS oxide film 65 as a mask. At this time, the boundary portion between the LOCOS oxide film 65 and the field oxide film 60 becomes a self-aligned position,
The region to be ion-implanted is precisely defined. Next, FIG.
As shown in FIG. 2, heat is diffused to a junction depth of about 3 μm.
By this thermal diffusion, the p-type diffusion layer 62 formed in advance in the step shown in FIG. 28 and the boron diffusion layer implanted in the step shown in FIG. 31 are integrated to form one p-type base layer 16. Further, both end faces of the region of the p-type base layer 16 are defined by the positions of the side walls of the U groove 50 in a self-aligned manner.

【0011】次に、図33に示すように、格子状のパタ
ーンでウエハ21表面に形成されているLOCOS酸化
膜65により囲まれたp型ベース層16表面中央部に残
されたパターンでパターニングされたレジスト膜66と
LOCOS酸化膜65をともにマスクとして、薄いフィ
ールド酸化膜60を透過させてn+ 型ソース層4を形成
するためのリンをイオン注入する。この場合も図31に
示す工程においてボロンをイオン注入した場合と同様
に、LOCOS酸化膜65とフィールド酸化膜60の境
界部分が自己整合位置になり、イオン注入される領域が
正確に規定される。
Next, as shown in FIG. 33, patterning is performed with a pattern left in the central portion of the surface of the p-type base layer 16 surrounded by the LOCOS oxide film 65 formed on the surface of the wafer 21 in a grid pattern. Using both the resist film 66 and the LOCOS oxide film 65 as a mask, phosphorus is ion-implanted through the thin field oxide film 60 to form the n + -type source layer 4. Also in this case, as in the case where boron is ion-implanted in the step shown in FIG. 31, the boundary portion between the LOCOS oxide film 65 and the field oxide film 60 is in a self-aligned position, and the ion-implanted region is accurately defined.

【0012】次に、図34に示すように、接合深さ0.
5〜1μm熱拡散し、n+ 型ソース層4を形成し、同時
にチャネル5も設定する。この熱拡散において、n+
ソース層4の領域のU溝50に接した端面は、U溝50
の側壁の位置で自己整合的に規定される。以上、図31
〜図34の工程によりp型ベース層16の接合深さとそ
の形状が確定する。
Next, as shown in FIG.
Heat diffusion is performed for 5 to 1 μm to form the n + type source layer 4, and at the same time, the channel 5 is set. In this thermal diffusion, the end surface in contact with the U groove 50 in the region of the n + type source layer 4 has a U groove 50.
Is defined in a self-aligned manner at the position of the side wall. Above, FIG.
~ The junction depth of the p-type base layer 16 and its shape are determined by the process of FIG.

【0013】次に、図35に示すように、LOCOS酸
化膜65をウェットエッチングにより除去してU溝50
の内壁51を露出させ、その後熱酸化により厚さ60n
m程度のゲート酸化膜8を形成する。次に、図36に示
すように、ウエハ21の主表面に厚さ400nm程度の
ポリシリコン膜を堆積する。
Then, as shown in FIG. 35, the LOCOS oxide film 65 is removed by wet etching to remove the U groove 50.
The inner wall 51 of the is exposed, and then thermal oxidation is performed to a thickness of 60 n.
A gate oxide film 8 of about m is formed. Next, as shown in FIG. 36, a polysilicon film having a thickness of about 400 nm is deposited on the main surface of wafer 21.

【0014】次に、図37に示すように、パターニング
されたレジスト膜68をマスクとして酸化膜67を透過
してp+ 型ベースコンタクト層17を形成するためのボ
ロンをイオン注入する。次に、図38に示すように、接
合深さ0.5μm程度熱拡散し、p+ 型ベースコンタク
ト層17を形成する。
Then, as shown in FIG. 37, boron is ion-implanted through the oxide film 67 using the patterned resist film 68 as a mask to form the p + -type base contact layer 17. Next, as shown in FIG. 38, a junction depth of about 0.5 μm is thermally diffused to form ap + type base contact layer 17.

【0015】そして、図26(b)に示すように、ウエ
ハ21の主表面にBPSG(BoronPhosphate Silicate
Glass)からなる層間絶縁膜18を形成し、その一部に
コンタクト穴開けを行いp+ 型ベースコンタクト層17
とn+ 型ソース層4を露出させる。さらに、アルミニウ
ム膜からなるソース電極19を形成し、前記コンタクト
穴を介してp+ 型ベースコンタクト層17とn+ 型ソー
ス層4とにオーミック接触させる。さらに、アルミニウ
ム膜保護用としてプラズマCVD法等により窒化シリコ
ン等よりなるパッシベーション膜(図示略)を形成し、
また、ウエハ21の裏面にはTi/Ni/Auの3層膜
からなるドレイン電極20を形成し、n + 型半導体基板
1にオーミック接触をとる。
Then, as shown in FIG.
BPSG (BoronPhosphate Silicate) on the main surface of Ha 21
Interlayer insulating film 18 made of glass) is formed on a part of it
Make contact holes p+Mold base contact layer 17
And n+The mold source layer 4 is exposed. In addition,
The source electrode 19 made of a film is formed, and the contact
P through the hole+Type base contact layer 17 and n + type saw
And ohmic contact with the layer 4. In addition,
Silicon nitride for plasma film protection by plasma CVD
Forming a passivation film (not shown) of
In addition, a Ti / Ni / Au three-layer film is formed on the back surface of the wafer 21.
A drain electrode 20 composed of +Type semiconductor substrate
Make ohmic contact with 1.

【0016】以上のように、プレ−ナ型のDMOSFE
Tを製作する場合に用いられているゲ−ト酸化工程は、
膜厚を容易に制御するために図39に示すように窒素雰
囲気とした酸化炉601の中にウエハ21を入れ、図4
0に示すようにウエハ表面の温度を所定の温度に安定さ
せてから酸素雰囲気に換え、熱酸化するものであった。
As described above, the planar type DMOSFE
The gate oxidation process used when manufacturing T is
In order to easily control the film thickness, as shown in FIG. 39, the wafer 21 is placed in an oxidation furnace 601 in a nitrogen atmosphere, and
As shown in 0, the temperature of the wafer surface was stabilized at a predetermined temperature, and then the atmosphere was changed to an oxygen atmosphere to perform thermal oxidation.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】以上従来の技術で示し
た製造方法により製作した縦型MOSFETは、原理的
にはISPSD'93 pp.135-140 の文献に示されるように低オ
ン電圧が予測された。しかしながら、上記の国際公報WO
93/03502号に述べられている構造の製造方法において、
上記プレ−ナ型DMOSFETにおける酸化工程を用い
た場合、p型ベ−ス層やn+ 型ソ−ス層をイオン注入
後、表面の酸化膜を除去しSi表面が露出した状態でゲ
−ト酸化を行うため、窒素雰囲気とした酸化炉の中にウ
エハを入れ、ウエハ表面の温度を所定の温度に安定させ
ている時間に、予め導入された不純物がウエハ表面から
外へ放出され、ウエハ表面の不純物濃度が低下してする
という問題が生じた。そしてこの結果、n+ 型ソ−ス層
とソ−ス電極間の抵抗やn+ 型ソ−ス層の拡散抵抗が大
きくなりオン電圧が高くなり、またしきい値電圧も所望
の値よりも低下してしまった。
The vertical MOSFET manufactured by the manufacturing method described in the above-mentioned prior art is expected to have a low on-voltage in principle as shown in the literature of ISPSD'93 pp.135-140. Was done. However, the above-mentioned International Publication WO
In the manufacturing method of the structure described in 93/03502,
When the oxidation process in the planar type DMOSFET is used, after the p-type base layer and the n + -type source layer are ion-implanted, the oxide film on the surface is removed and the gate is exposed with the Si surface exposed. In order to perform oxidation, the wafer is placed in an oxidation furnace in a nitrogen atmosphere, and impurities introduced in advance are released from the wafer surface during the time when the temperature of the wafer surface is stabilized at a predetermined temperature. There was a problem that the impurity concentration of was decreased. As a result, the resistance between the n + -type source layer and the source electrode and the diffusion resistance of the n + -type source layer increase, the on-voltage increases, and the threshold voltage also exceeds the desired value. It has fallen.

【0018】本発明は上記問題に鑑みたものであり、そ
の目的は、熱酸化工程を有する半導体装置の製造方法に
おいて、熱酸化時に、予め導入された不純物がウエハ表
面から放出されることのない半導体装置の製造方法を得
ることである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is a method of manufacturing a semiconductor device having a thermal oxidation step, in which impurities introduced in advance are not released from the wafer surface during thermal oxidation. A method of manufacturing a semiconductor device is obtained.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に構成された請求項1記載の発明は、表面に酸化膜が形
成され、不純物がド−ピングされた半導体基板の酸化膜
を除去した後に、前記半導体表面を熱酸化する熱酸化工
程を有する半導体装置の製造方法において、前記熱酸化
工程は、第1の熱酸化工程と第2の熱酸化工程とを有
し、前記第1の熱酸化工程は、酸化雰囲気中において第
1の温度で前記半導体基板表面に薄い第1の酸化膜を形
成する工程を有し、前記第2の熱酸化工程は、酸化雰囲
気中において第2の温度で前記第1の酸化膜を所定の厚
さまで成長させて成る第2の酸化膜を形成する工程を有
することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 removes the oxide film of the semiconductor substrate having an oxide film formed on the surface and doped with impurities. In a method of manufacturing a semiconductor device that later includes a thermal oxidation step of thermally oxidizing the semiconductor surface, the thermal oxidation step includes a first thermal oxidation step and a second thermal oxidation step, and the first thermal oxidation step is performed. The oxidizing step includes a step of forming a thin first oxide film on the surface of the semiconductor substrate at a first temperature in an oxidizing atmosphere, and the second thermal oxidizing step at a second temperature in an oxidizing atmosphere. The method is characterized by including a step of forming a second oxide film formed by growing the first oxide film to a predetermined thickness.

【0020】また、上記目的を達成するために構成され
た請求項2記載の発明は、半導体基板の一主面側に該半
導体基板よりも低不純物濃度であって第1導電型の半導
体層を形成し、この低濃度の半導体層の表面を主表面と
してその所定領域を選択酸化することにより、該所定領
域の前記半導体層内に前記主表面より所定深さを有する
選択酸化膜を形成する選択酸化工程と、前記選択酸化膜
の側面に接する前記半導体層表面にチャネルを形成すべ
く、第2導電型と第1導電型の不純物を前記主表面より
拡散し、この拡散により前記チャネルの長さを規定する
と同時に第2導電型のベース層と第1導電型のソース層
を形成し、前記半導体層を第1導電型のドレイン層とす
る不純物導入工程と、前記選択酸化膜を除去して前記所
定深さを有する溝を形成する選択酸化膜除去工程と、前
記チャネルとなる部分を含む前記溝の内壁を、酸化雰囲
気中において第1の温度で薄い第1の酸化膜を形成する
第1の熱酸化工程と、前記第1の酸化膜を、酸化雰囲気
中において第2の温度で所定の厚さまで成長させて第2
の酸化膜を形成する第2の熱酸化工程と、この第2の酸
化膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
前記ソース層および前記ベース層にともに電気的に接触
するソース電極と、前記半導体基板の他主面側に電気的
に接触するドレイン電極とを形成するソース,ドレイン
電極形成工程とを備えることを特徴としている。
According to the invention of claim 2 which is configured to achieve the above object, a semiconductor layer of the first conductivity type having a lower impurity concentration than that of the semiconductor substrate is provided on one main surface side of the semiconductor substrate. A selective oxide film having a predetermined depth from the main surface is formed in the semiconductor layer in the predetermined region by selectively oxidizing the predetermined region with the surface of the low-concentration semiconductor layer as the main surface. Oxidation step and diffusing impurities of the second conductivity type and the first conductivity type from the main surface to form a channel on the surface of the semiconductor layer in contact with the side surface of the selective oxide film, and by this diffusion, the length of the channel is increased. At the same time that a second conductive type base layer and a first conductive type source layer are formed, and the semiconductor layer is used as a first conductive type drain layer; Groove with a certain depth A step of removing a selective oxide film, a first thermal oxidation step of forming a thin first oxide film on an inner wall of the groove including a portion to be the channel at a first temperature in an oxidizing atmosphere, No. 1 oxide film is grown in an oxidizing atmosphere at a second temperature to a predetermined thickness to form a second oxide film.
A second thermal oxidation step of forming the oxide film of 1), a gate electrode forming step of forming a gate electrode on the second oxide film,
A source / drain electrode forming step of forming a source electrode electrically contacting both the source layer and the base layer and a drain electrode electrically contacting the other main surface side of the semiconductor substrate. I am trying.

【0021】また、請求項1乃至請求項2記載の発明に
おいて、前記第1の熱酸化工程における第1の温度は、
前記第2の熱酸化工程における第2の温度よりも低温で
あることが好ましい。また、請求項1乃至請求項2記載
の発明において、前記第1の熱酸化工程は、前記酸化雰
囲気中において第1の温度で前記半導体基板表面に薄い
第1の酸化膜を形成する工程を有し、前記第2の熱酸化
工程は、前記第1の温度において前記酸化雰囲気を不活
性雰囲気に入れ換える工程と、前記第1の温度から第2
の温度に昇温する昇温工程と、前記第2の温度において
前記不活性雰囲気を酸化雰囲気に入れ換える工程と、前
記酸化雰囲気中において前記第2の温度で前記第1の酸
化膜上に所定の厚さの第2の酸化膜を形成する工程とを
有することが好ましい。
Further, in the invention according to claim 1 or claim 2, the first temperature in the first thermal oxidation step is
It is preferable that the temperature is lower than the second temperature in the second thermal oxidation step. Further, in the invention according to claim 1 or 2, the first thermal oxidation step includes a step of forming a thin first oxide film on a surface of the semiconductor substrate at a first temperature in the oxidizing atmosphere. Then, the second thermal oxidation step includes a step of replacing the oxidizing atmosphere with an inert atmosphere at the first temperature and a step of changing the first temperature to the second temperature.
A temperature raising step of raising the temperature of the first oxide film to the above temperature, a step of replacing the inert atmosphere with an oxidizing atmosphere at the second temperature, and a predetermined temperature on the first oxide film at the second temperature in the oxidizing atmosphere. And a step of forming a second oxide film having a thickness.

【0022】上記目的を達成するために構成された請求
項5記載の発明は、表面に酸化膜が形成され、不純物が
ド−ピングされた半導体基板の酸化膜を除去した後に、
前記半導体表面を熱酸化する熱酸化工程を有する半導体
装置の製造方法において、前記熱酸化工程は、高温の酸
化雰囲気中に前記基板を徐々に挿入して前記半導体基板
上に前記熱酸化膜を形成する工程であることを特徴とし
ている。
According to a fifth aspect of the present invention, which is configured to achieve the above object, an oxide film is formed on the surface, and after removing the oxide film of the semiconductor substrate on which impurities are doped,
In the method of manufacturing a semiconductor device having a thermal oxidation step of thermally oxidizing the semiconductor surface, the thermal oxidation step forms the thermal oxide film on the semiconductor substrate by gradually inserting the substrate into a high temperature oxidizing atmosphere. It is characterized in that it is a process of performing.

【0023】上記目的を達成するために構成された請求
項6記載の発明は、半導体基板の一主面側に該半導体基
板よりも低不純物濃度であって第1導電型の半導体層を
形成し、この低濃度の半導体層の表面を主表面としてそ
の所定領域を選択酸化することにより、該所定領域の前
記半導体層内に前記主表面より所定深さを有する選択酸
化膜を形成する選択酸化工程と、前記選択酸化膜の側面
に接する前記半導体層表面にチャネルを形成すべく、第
2導電型と第1導電型の不純物を前記主表面より拡散
し、この拡散により前記チャネルの長さを規定すると同
時に第2導電型のベース層と第1導電型のソース層を形
成し、前記半導体層を第1導電型のドレイン層とする不
純物導入工程と、前記選択酸化膜を除去して前記所定深
さを有する溝を形成する選択酸化膜除去工程と、前記チ
ャネルとなる部分を含む前記溝の内壁を酸化してゲート
酸化膜を形成するゲ−ト酸化膜形成工程と、このゲート
酸化膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程
と、前記ソース層および前記ベース層にともに電気的に
接触するソース電極と、前記半導体基板の他主面側に電
気的に接触するドレイン電極とを形成するソース,ドレ
イン電極形成工程とを含む半導体装置の製造方法におい
て、前記熱酸化工程は、高温の酸化雰囲気中に前記基板
を徐々に挿入して前記半導体基板上に前記熱酸化膜を形
成する工程であることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, which is configured to achieve the above object, a semiconductor layer of a first conductivity type having a lower impurity concentration than that of the semiconductor substrate is formed on one main surface side of the semiconductor substrate. A selective oxidation step of forming a selective oxide film having a predetermined depth from the main surface in the semiconductor layer in the predetermined region by selectively oxidizing the predetermined region with the surface of the low-concentration semiconductor layer as the main surface And a second conductivity type impurity and a first conductivity type impurity are diffused from the main surface to form a channel on the surface of the semiconductor layer in contact with the side surface of the selective oxide film, and the length of the channel is defined by this diffusion. At the same time, a step of forming a second conductive type base layer and a first conductive type source layer and introducing the semiconductor layer into the first conductive type drain layer, and removing the selective oxide film to reach the predetermined depth. A groove with a groove A step of removing a selective oxide film, a step of forming a gate oxide film by oxidizing an inner wall of the groove including a portion to be the channel, and a gate forming a gate electrode on the gate oxide film. An electrode forming step, a source and drain electrode forming step of forming a source electrode electrically contacting both the source layer and the base layer, and a drain electrode electrically contacting the other main surface side of the semiconductor substrate. In the method of manufacturing a semiconductor device including the above, the thermal oxidation step is a step of gradually inserting the substrate into a high temperature oxidizing atmosphere to form the thermal oxide film on the semiconductor substrate.

【0024】上記目的を達成するために構成された請求
項7記載の発明は、表面に酸化膜が形成され、不純物が
ド−ピングされた半導体基板の酸化膜を除去した後に、
前記半導体表面を熱酸化する熱酸化工程を有する半導体
装置の製造方法において、前記熱酸化工程は、酸化雰囲
気の酸化炉の中に前記基板を入れた後、温度を上昇する
工程であることを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 7 is characterized in that an oxide film is formed on the surface, and after removing the oxide film of the semiconductor substrate on which impurities are doped,
In the method of manufacturing a semiconductor device having a thermal oxidation step of thermally oxidizing the semiconductor surface, the thermal oxidation step is a step of raising the temperature after putting the substrate in an oxidizing furnace in an oxidizing atmosphere. I am trying.

【0025】また、上記目的を達成するために構成され
た請求項8記載の発明は、半導体基板の一主面側に該半
導体基板よりも低不純物濃度であって第1導電型の半導
体層を形成し、この低濃度の半導体層の表面を主表面と
してその所定領域を選択酸化することにより、該所定領
域の前記半導体層内に前記主表面より所定深さを有する
選択酸化膜を形成する選択酸化工程と、前記選択酸化膜
の側面に接する前記半導体層表面にチャネルを形成すべ
く、第2導電型と第1導電型の不純物を前記主表面より
拡散し、この拡散により前記チャネルの長さを規定する
と同時に第2導電型のベース層と第1導電型のソース層
を形成し、前記半導体層を第1導電型のドレイン層とす
る不純物導入工程と、前記選択酸化膜を除去して前記所
定深さを有する溝構造を形成する選択酸化膜除去工程
と、前記チャネルとなる部分を含む前記溝の内壁を酸化
してゲート酸化膜を形成するゲ−ト酸化膜形成工程と、
このゲート酸化膜上にゲート電極を形成するゲート電極
形成工程と、前記ソース層および前記ベース層にともに
電気的に接触するソース電極と、前記半導体基板の他主
面側に電気的に接触するドレイン電極とを形成するソー
ス,ドレイン電極形成工程とを含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法において、前記ゲ−ト酸化膜形成工
程中の前記ゲ−ト酸化膜は、酸化雰囲気の酸化炉の中に
前記半導体基板を入れた後、該酸化炉の温度を上昇する
ことにより形成されることを特徴としている。
According to the invention of claim 8 which is configured to achieve the above object, a semiconductor layer of the first conductivity type having a lower impurity concentration than that of the semiconductor substrate is provided on one main surface side of the semiconductor substrate. A selective oxide film having a predetermined depth from the main surface is formed in the semiconductor layer in the predetermined region by selectively oxidizing the predetermined region with the surface of the low-concentration semiconductor layer as the main surface. Oxidation step and diffusing impurities of the second conductivity type and the first conductivity type from the main surface to form a channel on the surface of the semiconductor layer in contact with the side surface of the selective oxide film, and by this diffusion, the length of the channel is increased. At the same time that a second conductive type base layer and a first conductive type source layer are formed, and the semiconductor layer is used as a first conductive type drain layer; Groove with a certain depth A gate oxide film forming step, - a selective oxide film removing step of forming a concrete, gate to form the inner wall gate oxide film by oxidizing said groove including a portion to be the channel
A gate electrode forming step of forming a gate electrode on the gate oxide film, a source electrode electrically contacting both the source layer and the base layer, and a drain electrically contacting the other main surface side of the semiconductor substrate. In the method of manufacturing a semiconductor device, the method includes a step of forming source and drain electrodes to form electrodes, and the gate oxide film in the step of forming a gate oxide film is formed in an oxidizing furnace in an oxidizing atmosphere. It is characterized by being formed by putting the semiconductor substrate therein and then raising the temperature of the oxidation furnace.

【0026】ここで、上記請求項2乃至請求項4,請求
項6,請求項8の何れかに記載の発明において、前記不
純物工程は、前記選択酸化膜の側面に接する前記半導体
層表面にチャネルを形成すべく、前記選択酸化膜と自己
整合的に順次第2導電型と第1導電型の不純物を前記主
表面より二重拡散し、この二重拡散により前記チャネル
の長さを規定すると同時に第2導電型のベース層と第1
導電型のソース層を形成する工程を有し、前記半導体層
を第1導電型のドレイン層とすることが好ましい。
Here, in the invention according to any one of claims 2 to 4, claim 6, and claim 8, the impurity step includes a channel on a surface of the semiconductor layer in contact with a side surface of the selective oxide film. In order to form the selective oxide film, the impurities of the second conductivity type and the first conductivity type are sequentially double-diffused from the main surface in a self-aligning manner with the selective oxide film, and the length of the channel is defined by the double diffusion. A second conductive type base layer and a first
It is preferable to have a step of forming a conductive type source layer, and to use the semiconductor layer as a first conductive type drain layer.

【0027】[0027]

【作用および発明の効果】上記のように構成された請求
項1によれば、熱酸化工程を第1と第2の2つの熱酸化
工程により構成する。第1の熱酸化工程により形成した
酸化膜により薄い第1の酸化膜を形成し、第2の熱酸化
工程により所定の厚さまで酸化膜を形成する。このよう
にすると、第1の酸化膜により不純物がウエハ表面から
外部へ飛散することを抑制するため、ウエハ表面の不純
物の濃度の低下を防止できる。また、第1の熱酸化工程
で形成される酸化膜は、第2の熱酸化工程で形成される
酸化膜に比べて十分に薄いので、第2の熱酸化工程のみ
の制御により所定の酸化膜の厚さを正確に制御すること
ができる。
According to the first aspect of the present invention configured as described above, the thermal oxidation step is constituted by the first and second thermal oxidation steps. A thin first oxide film is formed by the oxide film formed in the first thermal oxidation step, and an oxide film is formed to a predetermined thickness by the second thermal oxidation step. In this case, the first oxide film suppresses the impurities from scattering from the wafer surface to the outside, so that the concentration of impurities on the wafer surface can be prevented from lowering. Further, since the oxide film formed in the first thermal oxidation step is sufficiently thinner than the oxide film formed in the second thermal oxidation step, a predetermined oxide film can be formed by controlling only the second thermal oxidation step. The thickness of can be controlled accurately.

【0028】上記のように構成された請求項2記載の発
明によれば、ゲ−ト酸化膜を形成する工程を第1と第2
の2つの熱酸化工程により構成する。第1の熱酸化工程
により形成した酸化膜により不純物がウエハ表面から外
部へ飛散することを抑制する。また、第1と第2の2つ
の熱酸化工程により形成した酸化膜を合わせてゲ−ト酸
化膜とする。このようにすると、第1の酸化膜の存在に
よりウエハ表面の不純物の濃度の低下を防止できる。そ
の結果、低オン電圧が実現されしきい電圧の低下も防止
できる。
According to the second aspect of the present invention configured as described above, the steps of forming the gate oxide film include the first and second steps.
The two thermal oxidation steps of The oxide film formed by the first thermal oxidation step prevents impurities from scattering from the wafer surface to the outside. Further, the oxide films formed by the first and second thermal oxidation steps are combined to form a gate oxide film. By doing so, it is possible to prevent the concentration of impurities on the wafer surface from lowering due to the presence of the first oxide film. As a result, a low on-voltage can be realized and a decrease in threshold voltage can be prevented.

【0029】上記のように構成された請求項3記載の発
明によれば、ゲ−ト酸化工程を第1と第2の2つの熱酸
化工程により構成し、第1の熱酸化工程を第2の熱酸化
工程よりも低温で行う。不純物のウエハ外部への飛散は
低温である程抑制されるため、第1の熱酸化工程におけ
るウエハ表面の不純物の濃度の低下は防止できる。第2
の熱酸化工程では、高温ではあるが、第1の熱酸化工程
において形成した酸化膜が不純物のウエハ外部への飛散
を抑制するため、ウエハ表面の不純物の濃度は低下しな
い。その結果低オン電圧が実現され、さらにしきい電圧
の低下も防止できる。さらに第2の熱酸化工程では、酸
化膜を高温で形成するため、酸化速度が速く短時間に所
定の膜厚を形成できる。
According to the third aspect of the present invention configured as described above, the gate oxidation step is composed of the first and second thermal oxidation steps, and the first thermal oxidation step is the second thermal oxidation step. The temperature is lower than that of the thermal oxidation step. Since the scattering of impurities to the outside of the wafer is suppressed at lower temperatures, it is possible to prevent a decrease in the concentration of impurities on the wafer surface in the first thermal oxidation step. Second
In the thermal oxidation step, although the temperature is high, the oxide film formed in the first thermal oxidation step suppresses scattering of impurities to the outside of the wafer, so that the concentration of impurities on the wafer surface does not decrease. As a result, a low on-voltage can be realized, and the threshold voltage can be prevented from lowering. Further, in the second thermal oxidation step, since the oxide film is formed at a high temperature, the oxidation speed is high and the predetermined film thickness can be formed in a short time.

【0030】上記のように構成された請求項4記載の発
明によれば、ゲ−ト酸化工程を第1と第2の2つの熱酸
化工程により構成する。そしてこの第1の熱酸化工程は
酸化炉温度を低温とし、第2の熱酸化工程において、所
定の温度まで昇温後酸化を行う。不純物のウエハ外部へ
の飛散は低温である程抑制されるため、第1の熱酸化工
程においてウエハ表面の不純物の濃度の低下は防止でき
る。第2の熱酸化工程では、高温ではあるが、第1の熱
酸化工程において形成した酸化膜が不純物のウエハ外部
への飛散を抑制するため、ウエハ表面の不純物の濃度は
低下しない。その結果低オン電圧が実現され、さらにし
きい電圧の低下も防止できる。さらに第2の熱酸化工程
では酸化膜を高温で形成するため、酸化速度が速く短時
間に所定の膜厚を形成できる。また第2の熱酸化は、所
定の温度まで昇温後酸化雰囲気にしてから始まるため、
第2の熱酸化工程により形成される酸化膜厚を酸化時間
により正確に制御できる。
According to the fourth aspect of the invention configured as described above, the gate oxidation step is constituted by the first and second thermal oxidation steps. Then, in the first thermal oxidation step, the temperature of the oxidizing furnace is set to a low temperature, and in the second thermal oxidation step, the temperature is raised to a predetermined temperature and then the oxidation is performed. Since the scattering of impurities to the outside of the wafer is suppressed at lower temperatures, it is possible to prevent the concentration of impurities on the wafer surface from lowering in the first thermal oxidation step. In the second thermal oxidation step, although the temperature is high, the oxide film formed in the first thermal oxidation step suppresses scattering of impurities to the outside of the wafer, so that the concentration of impurities on the wafer surface does not decrease. As a result, a low on-voltage can be realized, and the threshold voltage can be prevented from lowering. Further, since the oxide film is formed at a high temperature in the second thermal oxidation step, the oxidation speed is high and the predetermined film thickness can be formed in a short time. The second thermal oxidation starts after the temperature is raised to a predetermined temperature and the atmosphere is changed to an oxidizing atmosphere.
The oxide film thickness formed by the second thermal oxidation step can be accurately controlled by the oxidation time.

【0031】上記のように構成された請求項5記載の発
明によれば、ゲ−ト酸化工程は,酸化雰囲気に保たれ高
温に保持されている酸化炉の中にウエハを徐々に挿入す
ることにより行う。搬入中または搬入直後、ウエハが低
温である間に不純物の飛散を防ぐ酸化膜が形成される。
また、ウエハの温度が上昇すると酸化速度が増加して、
所望の厚さの酸化膜に成長させる。このようにすると、
ウエハ表面の不純物の濃度が低下しない。
According to the fifth aspect of the present invention configured as described above, in the gate oxidation step, the wafer is gradually inserted into an oxidation furnace kept in an oxidizing atmosphere and kept at a high temperature. By. During or immediately after the loading, an oxide film is formed to prevent the scattering of impurities while the wafer is at a low temperature.
Also, as the wafer temperature rises, the oxidation rate increases,
The oxide film is grown to a desired thickness. This way,
The concentration of impurities on the wafer surface does not decrease.

【0032】上記のように構成された請求項6記載の発
明によれば、ゲ−ト酸化工程は,酸化雰囲気に保たれ高
温に保持されている酸化炉の中にウエハを徐々に挿入す
ることにより行う。搬入中または搬入直後、ウエハが低
温である間に不純物の飛散を防ぐ酸化膜が形成される。
また、ウエハの温度が上昇すると酸化速度が増加して、
所望の厚さの酸化膜に成長させる。このようにすると、
ウエハ表面の不純物の濃度が低下しない。その結果低オ
ン電圧が実現され、さらにしきい電圧の低下も防止され
る。さらに酸化温度を昇温,降温する必要が無くなり工
程に要する時間を短くできる。また酸化膜厚は、酸化時
間の制御により容易に制御することができる。
According to the sixth aspect of the present invention configured as described above, in the gate oxidation step, the wafer is gradually inserted into an oxidation furnace kept in an oxidizing atmosphere and kept at a high temperature. By. During or immediately after the loading, an oxide film is formed to prevent the scattering of impurities while the wafer is at a low temperature.
Also, as the wafer temperature rises, the oxidation rate increases,
The oxide film is grown to a desired thickness. This way,
The concentration of impurities on the wafer surface does not decrease. As a result, a low on-voltage is realized, and further reduction of the threshold voltage is prevented. Furthermore, it is not necessary to raise or lower the oxidation temperature, and the time required for the process can be shortened. Further, the oxide film thickness can be easily controlled by controlling the oxidation time.

【0033】上記のように構成された請求項7記載の発
明によれば,ゲ−ト酸化工程は,酸化雰囲気に保たれ低
温に保持されている酸化炉の中にウエハを挿入し、温度
を上昇する。不純物のウエハ外部への飛散は低温である
程抑制されるため、低温時の酸化工程において、ウエハ
表面の不純物の濃度は低下しない。温度を上昇すると低
温時に形成した酸化膜が、不純物のウエハ外部への飛散
を抑制し、ウエハ表面の不純物の濃度の低下を防止す
る。
According to the invention of claim 7 configured as described above, in the gate oxidation step, the wafer is inserted into an oxidation furnace kept in an oxidizing atmosphere and kept at a low temperature, and the temperature is raised. To rise. Since the scattering of impurities to the outside of the wafer is suppressed at lower temperatures, the concentration of impurities on the wafer surface does not decrease in the oxidation process at low temperatures. When the temperature rises, the oxide film formed at a low temperature suppresses the scattering of impurities to the outside of the wafer and prevents the concentration of impurities on the wafer surface from decreasing.

【0034】上記のように構成された請求項8記載の発
明によれば,ゲ−ト酸化工程は,酸化雰囲気に保たれ低
温に保持されている酸化炉の中にウエハを挿入し、温度
を上昇する。不純物のウエハ外部への飛散は低温である
程抑制されるため、低温時の酸化工程において、ウエハ
表面の不純物の濃度は低下しない。温度を上昇すると低
温時に形成した酸化膜が、不純物のウエハ外部への飛散
を抑制し、ウエハ表面の不純物の濃度の低下を防止す
る。その結果低オン電圧が実現され、さらにしきい電圧
の低下も防止できる。さらに高温時には、酸化膜の形成
速度が速く、短時間に所定の膜厚を形成できる。
According to the eighth aspect of the present invention configured as described above, in the gate oxidation step, the wafer is inserted into an oxidation furnace kept in an oxidizing atmosphere and kept at a low temperature, and the temperature is adjusted. To rise. Since the scattering of impurities to the outside of the wafer is suppressed at lower temperatures, the concentration of impurities on the wafer surface does not decrease in the oxidation process at low temperatures. When the temperature rises, the oxide film formed at a low temperature suppresses the scattering of impurities to the outside of the wafer and prevents the concentration of impurities on the wafer surface from decreasing. As a result, a low on-voltage can be realized, and the threshold voltage can be prevented from lowering. Further, when the temperature is high, the formation rate of the oxide film is high, and a predetermined film thickness can be formed in a short time.

【0035】[0035]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1(a)は本発明の第1実施例による四角形
ユニットセルからなる縦型パワーMOSFETの平面図
であり、同図(b)は同図(a)におけるA−A断面図
である。図3〜図5,図7〜図13,図15,図16,
図18,図19,図21,図22は同じく縦型パワーM
OSFETの製造における各段階でのワークであるウエ
ハの断面図であって、図1(b)に相当する。なお、図
4はp型ベース層の中央部形成のためにボロンイオン注
入をしたウエハの断面図、図5はLOCOS酸化のため
に窒化シリコン膜をユニットセル寸法aの間隔でパター
ニングしたウエハの断面図、図7は窒化シリコン膜の窓
をエッチングしたウエハの断面図、図8はLOCOS酸
化膜が形成されたウエハの断面図、図9はLOCOS酸
化膜をマスクとしてp型ベース層形成のためにボロンイ
オン注入をしたウエハの断面図、図10は熱拡散により
p型ベース層を形成したウエハの断面図、図11はLO
COS酸化膜をマスクとしてn+ 型ソース層形成のため
にリンイオン注入をしたウエハの断面図、図12は熱拡
散によりn+ 型ソース層を形成したウエハの断面図、図
18はLOCOS酸化膜を除去した後に熱酸化によりゲ
ート酸化膜を形成したウエハの断面図、図19はゲート
酸化膜の上にゲート電極が形成されたウエハの断面図、
図21はp+ 型ベースコンタクト層形成のためにボロン
イオン注入をしたウエハの断面図、図22は熱拡散によ
りp+ 型ベースコンタクト層を形成したウエハの断面
図、そして、図1(b)が層間絶縁膜,ソース電極およ
びドレイン電極を形成したウエハの完成断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a plan view of a vertical power MOSFET including a square unit cell according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA in FIG. 3 to 5, FIG. 7 to FIG. 13, FIG. 15, FIG.
18, FIG. 19, FIG. 21, and FIG. 22 are also vertical power M
It is sectional drawing of the wafer which is a workpiece | work in each step in manufacture of OSFET, and is equivalent to FIG.1 (b). 4 is a cross-sectional view of a wafer in which boron ions are implanted to form the central portion of the p-type base layer, and FIG. 5 is a cross-section of a wafer in which a silicon nitride film is patterned at unit cell size a intervals for LOCOS oxidation. FIG. 7, FIG. 7 is a cross-sectional view of a wafer in which a window of a silicon nitride film is etched, FIG. 8 is a cross-sectional view of a wafer in which a LOCOS oxide film is formed, and FIG. 9 is for forming a p-type base layer using the LOCOS oxide film as a mask. FIG. 10 is a sectional view of a wafer on which a p-type base layer is formed by thermal diffusion, and FIG. 11 is a LO sectional view.
A cross-sectional view of a wafer into which phosphorus ions are implanted to form an n + -type source layer using the COS oxide film as a mask, FIG. 12 is a cross-sectional view of a wafer on which an n + -type source layer is formed by thermal diffusion, and FIG. 18 is a LOCOS oxide film. A cross-sectional view of a wafer having a gate oxide film formed by thermal oxidation after removal, FIG. 19 is a cross-sectional view of a wafer having a gate electrode formed on the gate oxide film,
FIG. 21 is a cross-sectional view of a wafer in which boron ions are implanted to form a p + -type base contact layer, FIG. 22 is a cross-sectional view of a wafer in which a p + -type base contact layer is formed by thermal diffusion, and FIG. 1 (b). FIG. 3 is a completed sectional view of a wafer on which an interlayer insulating film, a source electrode and a drain electrode are formed.

【0036】この実施例の縦型パワーMOSFETは、
その要部,すなわちユニットセル部分を図1に示すよう
な構造として、このユニットセル15がピッチ幅(ユニ
ットセル寸法)aで平面上縦横に規則正しく多数配置さ
れた構造となっている。次に本実施例の製造方法を述べ
る。図1において、ウエハ21は不純物濃度が1020
-3程度で厚さ100〜300μmのn+ 型シリコンか
らなる半導体基板1上に不純物密度が1016cm-3程度
の厚さ7μm前後のn- 型エピタキシャル層2が構成さ
れたものであり、このウエハ21の主表面にユニットセ
ル15が構成される。ウエハ21の主表面に12μm程
度のユニットセル寸法aでU溝50を形成するために、
厚さ3μm程度のLOCOS酸化膜を形成し、この酸化
膜をマスクとして自己整合的な二重拡散により接合深さ
が3μm程度のp型ベース層16と、接合深さが1μm
程度のn+ 型ソース層4とが形成されており、それによ
りU溝50の側壁部51にチャネル5が設定される。な
お、p型ベース層16の接合深さはU溝50底辺のエッ
ジ部12でブレークダウンによる破壊が生じない深さに
設定されている。また、p型ベース層16の中央部の接
合深さが周囲よりも深くなるように、あらかじめp型ベ
ース層16の中央部にボロンが拡散されており、ドレイ
ン・ソース間に高電圧が印加されたときに、p型ベース
層16の底面の中央部でブレークダウンが起こるように
設定されている。また、二重拡散後にこの拡散マスク及
びU溝50形成用として使用したLOCOS酸化膜は除
去されて、U溝50の内壁には厚さが60nm程度のゲ
ート酸化膜8が形成され、さらに、その上に厚さが40
0nm程度のポリシリコンからなるゲート電極9、厚さ
が1μm程度のBPSGからなる層間絶縁膜18が形成
されている。さらに、p型ベース層16の中央部表面に
接合深さが0.5μm程度のp+ 型ベースコンタクト層
17が形成され、層間絶縁膜18の上に形成されたソー
ス電極19とn+ 型ソース層4およびp+ 型ベースコン
タクト層17がコンタクト穴を介してオーミック接触し
ている。また、半導体基板1の裏面にオーミック接触す
るようにドレイン電極20が形成されている。
The vertical power MOSFET of this embodiment is
A main part thereof, that is, a unit cell portion has a structure as shown in FIG. 1, and a large number of unit cells 15 are regularly arranged in a vertical and horizontal plane in a pitch width (unit cell size) a. Next, the manufacturing method of this embodiment will be described. In FIG. 1, the wafer 21 has an impurity concentration of 10 20 c.
An n type epitaxial layer 2 having a thickness of about 7 μm and an impurity density of about 10 16 cm −3 is formed on a semiconductor substrate 1 made of n + type silicon having a thickness of about m −3 and a thickness of 100 to 300 μm. The unit cell 15 is formed on the main surface of the wafer 21. In order to form the U groove 50 on the main surface of the wafer 21 with a unit cell size a of about 12 μm,
A LOCOS oxide film having a thickness of about 3 μm is formed, and the p-type base layer 16 having a junction depth of about 3 μm and a junction depth of 1 μm are formed by self-aligned double diffusion using the oxide film as a mask.
The n + type source layer 4 is formed to some extent, and thereby the channel 5 is set on the side wall portion 51 of the U groove 50. The junction depth of the p-type base layer 16 is set to a depth that does not cause breakdown due to breakdown at the edge portion 12 at the bottom of the U groove 50. Further, boron is diffused in the central portion of the p-type base layer 16 in advance so that the junction depth of the central portion of the p-type base layer 16 is deeper than the surroundings, and a high voltage is applied between the drain and the source. It is set so that breakdown occurs at the central portion of the bottom surface of the p-type base layer 16 when it is opened. Further, after the double diffusion, the diffusion mask and the LOCOS oxide film used for forming the U groove 50 are removed, and the gate oxide film 8 having a thickness of about 60 nm is formed on the inner wall of the U groove 50. 40 on top
A gate electrode 9 made of polysilicon having a thickness of about 0 nm and an interlayer insulating film 18 made of BPSG having a thickness of about 1 μm are formed. Further, a p + -type base contact layer 17 having a junction depth of about 0.5 μm is formed on the surface of the central portion of the p-type base layer 16, and a source electrode 19 and an n + -type source formed on the interlayer insulating film 18 are formed. The layer 4 and the p + type base contact layer 17 are in ohmic contact through the contact hole. Further, the drain electrode 20 is formed so as to make ohmic contact with the back surface of the semiconductor substrate 1.

【0037】まず、図2,図3に示されるように、n+
型シリコンからなる面方位が(100)である半導体基
板1の主表面にn- 型のエピタキシャル層2を成長させ
たウエハ21を用意する。この半導体基板1はその不純
物濃度が1020cm-3程度になっている。また、エピタ
キシャル層2はその厚さが7μm程度で、その不純物濃
度は1016cm-3程度となっている。次に、図4に示さ
れる様に、このウエハ21の主表面を熱酸化して厚さ6
0nm程度のフィールド酸化膜60を形成し、その後レ
ジスト膜61を堆積して公知のフォトリソ工程にてセル
形成予定位置の中央部に開口するパターンにレジスト膜
61をパターニングする。そして、このレジスト膜61
をマスクとしてボロン(B+ )をイオン注入する。
First, as shown in FIGS. 2 and 3, n +
A wafer 21 is prepared in which an n type epitaxial layer 2 is grown on the main surface of a semiconductor substrate 1 made of type silicon and having a plane orientation of (100). The semiconductor substrate 1 has an impurity concentration of about 10 20 cm -3 . The epitaxial layer 2 has a thickness of about 7 μm and an impurity concentration of about 10 16 cm −3 . Next, as shown in FIG. 4, the main surface of the wafer 21 is thermally oxidized to a thickness of 6
A field oxide film 60 having a thickness of about 0 nm is formed, a resist film 61 is then deposited, and the resist film 61 is patterned by a known photolithography process into a pattern having an opening at the center of a cell formation planned position. Then, this resist film 61
Boron (B + ) is ion-implanted using the as a mask.

【0038】レジスト剥離後、熱拡散により図5に示す
ように接合深さが3μm程度のp型拡散層62を形成す
る。このp型拡散層62は最終的には後述するp型ベー
ス層16の一部となり、ドレイン・ソース間に高電圧が
印加されたとき、p型拡散層62の底辺部分で安定にブ
レークダウンを起こさせることにより、耐サージ性を向
上させる目的を果たす。
After the resist is peeled off, a p-type diffusion layer 62 having a junction depth of about 3 μm is formed by thermal diffusion as shown in FIG. The p-type diffusion layer 62 finally becomes a part of the p-type base layer 16 described later, and when a high voltage is applied between the drain and the source, the p-type diffusion layer 62 stably breaks down at the bottom. Raising it fulfills the purpose of improving surge resistance.

【0039】次に、図5に示すように、ウエハ21の主
表面に窒化シリコン膜63を約200nm堆積し、この
窒化シリコン膜63を図6に示すように<011>方向
に垂直及び平行になるようにパターニングして、ピッチ
幅(ユニットセル15の寸法)aで開口する格子状の開
口パターンを形成する。なお、この開口パターンは上述
のp型拡散層62がそのピッチ間隔の中央部に位置する
ようにマスク合わせしている。
Next, as shown in FIG. 5, a silicon nitride film 63 is deposited to a thickness of about 200 nm on the main surface of the wafer 21, and the silicon nitride film 63 is vertically and parallel to the <011> direction as shown in FIG. The patterning is performed so as to form a lattice-shaped opening pattern having openings with a pitch width (size of the unit cell 15) a. The opening pattern is masked so that the p-type diffusion layer 62 described above is located at the center of the pitch interval.

【0040】次に、図7に示すように、窒化シリコン膜
63をマスクとしてフィールド酸化膜60をエッチング
し、ひきつづきn- 型エピタキシャル層2をCF4 と酸
素ガス中で等方的にケミカルドライエッチングして溝6
4を形成する。次に、図8に示すように、窒化シリコン
膜63をマスクとして溝64の部分を熱酸化する。これ
はLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法として良
く知られた酸化方法であり、この酸化によりLOCOS
酸化膜65が形成され、同時にLOCOS酸化膜65に
よって喰われたn- 型エピタキシャル層2の表面にU溝
50が形成され、かつ溝50の形状が確定する。
Next, as shown in FIG. 7, the field oxide film 60 is etched by using the silicon nitride film 63 as a mask, and the n type epitaxial layer 2 is continuously subjected to isotropic chemical dry etching in CF 4 and oxygen gas. Then groove 6
4 is formed. Next, as shown in FIG. 8, the groove 64 is thermally oxidized using the silicon nitride film 63 as a mask. This is a well-known oxidation method as a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method.
The oxide film 65 is formed, and at the same time, the U groove 50 is formed on the surface of the n type epitaxial layer 2 which is eaten by the LOCOS oxide film 65, and the shape of the groove 50 is determined.

【0041】この時、溝の側面が面方位(111)に近
い面となるようにケミカルドライエッチングの条件とL
OCOS酸化の条件を選ぶ。このようにしてLOCOS
酸化により形成されたU溝50の内壁表面は平坦で欠陥
が少なく、その表面は図2に示されるウエハ21の初期
の主表面と同程度に表面状態が良い。
At this time, the condition of chemical dry etching and L so that the side surface of the groove is a surface close to the plane orientation (111).
Select the conditions for OCOS oxidation. In this way LOCOS
The inner wall surface of the U groove 50 formed by oxidation is flat and has few defects, and the surface has a surface state as good as the initial main surface of the wafer 21 shown in FIG.

【0042】次に、図9に示すように、LOCOS酸化
膜65をマスクとして、薄いフィールド酸化膜60を透
過させてp型ベース層16を形成するためのボロンをイ
オン注入する。このとき、LOCOS酸化膜65とフィ
ールド酸化膜60の境界部分が自己整合位置になり、イ
オン注入される領域が正確に規定される。次に、図10
に示すように、接合深さ3μm程度まで熱拡散する。こ
の熱拡散により、図5に示す工程において前もって形成
したp型拡散層62と、図9に示す工程において注入さ
れたボロンの拡散層が一体になり、一つのp型ベース層
16を形成する。また、p型ベース層16の領域の両端
面はU溝50の側壁の位置で自己整合的に規定される。
Then, as shown in FIG. 9, boron is ion-implanted to form the p-type base layer 16 through the thin field oxide film 60 using the LOCOS oxide film 65 as a mask. At this time, the boundary portion between the LOCOS oxide film 65 and the field oxide film 60 is in a self-aligned position, and the ion-implanted region is accurately defined. Next, FIG.
As shown in (3), heat is diffused to a junction depth of about 3 μm. By this thermal diffusion, the p-type diffusion layer 62 formed in advance in the step shown in FIG. 5 and the boron diffusion layer implanted in the step shown in FIG. 9 are integrated to form one p-type base layer 16. Further, both end faces of the region of the p-type base layer 16 are defined by the positions of the side walls of the U groove 50 in a self-aligned manner.

【0043】次に、図11に示すように、格子状のパタ
ーンでウエハ21表面に形成されているLOCOS酸化
膜65により囲まれたp型ベース層16表面中央部に残
されたパターンでパターニングされたレジスト膜66と
LOCOS酸化膜65を共にマスクとして、薄いフィー
ルド酸化膜60を透過させてn+ 型ソース層4を形成す
るためのリンをイオン注入する。この場合も図9に示す
工程においてボロンをイオン注入した場合と同様に、L
OCOS酸化膜65とフィールド酸化膜60の境界部分
が自己整合位置になり、イオン注入される領域が正確に
規定される。
Next, as shown in FIG. 11, patterning is performed with a pattern left in the center of the surface of the p-type base layer 16 surrounded by the LOCOS oxide film 65 formed on the surface of the wafer 21 in a grid pattern. Using the resist film 66 and the LOCOS oxide film 65 as masks, phosphorus is ion-implanted through the thin field oxide film 60 to form the n + -type source layer 4. Also in this case, as in the case of implanting boron ions in the step shown in FIG.
The boundary portion between the OCOS oxide film 65 and the field oxide film 60 becomes a self-aligned position, and the region where ions are implanted is accurately defined.

【0044】次に、図12に示すように、接合深さ0.
5〜1μm熱拡散し、n+ 型ソース層4を形成し、同時
にチャネル5も設定する。この熱拡散において、n+
ソース層4の領域のU溝50に接した端面は、U溝50
の側壁の位置で自己整合的に規定される。以上、図9〜
図12の工程によりp型ベース層16の接合深さとその
形状が確定する。このp型ベース層16の形状において
重要なことは、p型ベース層16の側面の位置がU溝5
0の側面により規定され、自己整合されて熱拡散するた
め、U溝50に対してp型ベース層16の形状は完全に
左右対称になる。
Next, as shown in FIG.
Heat diffusion is performed for 5 to 1 μm to form the n + type source layer 4, and at the same time, the channel 5 is set. In this thermal diffusion, the end surface in contact with the U groove 50 in the region of the n + type source layer 4 has a U groove 50.
Is defined in a self-aligned manner at the position of the side wall. Above, FIG. 9-
The junction depth of the p-type base layer 16 and its shape are determined by the process of FIG. What is important in the shape of the p-type base layer 16 is that the position of the side surface of the p-type base layer 16 is the U groove 5.
Since it is defined by the side surface of 0, is self-aligned and thermally diffuses, the shape of the p-type base layer 16 is completely symmetrical with respect to the U groove 50.

【0045】次に、図13に示すように、LOCOS酸
化膜65を弗酸を含む水溶液700中で、フッ化アンモ
ニウムによりPHが5程度に調整された状態で、シリコ
ンの表面を水素で終端させながら除去してU溝50の内
壁51を露出させる。この除去工程は選択酸化膜の形成
されている面に光が当たらない条件で行う。次に、図1
5に示すように、チャネルが形成される予定のp型ベー
ス層16のU溝の側面5に(111)面が形成されるま
で酸化膜を形成する。この熱酸化工程により、チャネル
が形成される予定面の原子オーダーでの平坦度が高くな
る。この熱酸化工程は、図14に示すように、酸素雰囲
気に保たれ、約1000℃に保持されている酸化炉60
1にウエハ21を徐々に挿入する。このようにすると、
酸化の初期は比較的低い温度で行われるため、p型ベー
ス領域16、n+ 型ソース領域4の不純物が、熱酸化工
程中にウエハ外部に飛散することを抑えられる。次に、
図16に示すように、この酸化膜を除去する。この酸化
膜の除去も選択酸化膜の除去と同様に弗酸を含む水溶液
中で、フッ化アンモニウムによりPHが5程度に調整さ
れた状態で、シリコンの表面を水素で終端させながら行
う。このような方法で形成されたU溝50の内壁51
は、平坦度が高く、また欠陥も少ない良好なシリコン表
面である。
Next, as shown in FIG. 13, the LOCOS oxide film 65 is terminated with hydrogen in the aqueous solution 700 containing hydrofluoric acid while the pH is adjusted to about 5 by ammonium fluoride. While removing it, the inner wall 51 of the U groove 50 is exposed. This removing step is performed under the condition that the surface on which the selective oxide film is formed is not exposed to light. Next, FIG.
As shown in FIG. 5, an oxide film is formed until the (111) plane is formed on the side surface 5 of the U groove of the p-type base layer 16 where the channel is to be formed. By this thermal oxidation step, the flatness on the atomic order of the surface on which the channel is to be formed is increased. In this thermal oxidation step, as shown in FIG. 14, the oxidation furnace 60 is kept in an oxygen atmosphere and is kept at about 1000 ° C.
The wafer 21 is gradually inserted into 1. This way,
Since the initial stage of oxidation is performed at a relatively low temperature, impurities in the p-type base region 16 and the n + -type source region 4 can be suppressed from scattering outside the wafer during the thermal oxidation process. next,
As shown in FIG. 16, this oxide film is removed. Similar to the removal of the selective oxide film, the removal of this oxide film is also performed in an aqueous solution containing hydrofluoric acid while terminating the surface of silicon with hydrogen in a state where the pH is adjusted to about 5 by ammonium fluoride. Inner wall 51 of U groove 50 formed by such a method
Is a good silicon surface with high flatness and few defects.

【0046】つづいて図18に示すように、U溝50の
側面及び底面に熱酸化により厚さ60nm程度のゲート
酸化膜8を形成する。この熱酸化工程は前述したのと同
様に、図17に示すように酸素雰囲気に保たれ、約10
00℃に保持されている酸化炉601にウエハ21を徐
々に挿入する。このようにすると、酸化の初期は比較的
低い温度で行われるため、p型ベース領域16、n+
ソース領域4の不純物が、熱酸化工程中にウエハ外部に
飛散することを抑えられる。図23は,このようにして
形成した図1の縦型MOSFETにおいて,Al電極と
+ ソ−ス層が接触する部分から,深さ方向へのn+
ソ−ス層の不純物濃度分布を調べた結果である。本発明
の工程を用いると表面部分における不純物濃度の低下が
見られていない。その結果、低オン電圧が実現された。
このような方法で形成されたU溝50の内壁51は、平
坦度が高く、また欠陥も少ない良好なシリコン表面であ
るため、この表面を熱酸化してできるゲート酸化膜8の
膜質や、厚さの均一性、チャネル5の界面の界面準位密
度,キャリア移動度は従来のDMOSと同程度に良好で
ある。
Subsequently, as shown in FIG. 18, a gate oxide film 8 having a thickness of about 60 nm is formed on the side surface and the bottom surface of the U groove 50 by thermal oxidation. This thermal oxidation process is performed in the same manner as described above by keeping the oxygen atmosphere as shown in FIG.
The wafer 21 is gradually inserted into the oxidation furnace 601 maintained at 00 ° C. By doing so, since the initial stage of oxidation is performed at a relatively low temperature, it is possible to prevent impurities in the p-type base region 16 and the n + -type source region 4 from scattering outside the wafer during the thermal oxidation process. FIG. 23 shows the impurity concentration distribution of the n + type source layer in the depth direction from the portion where the Al electrode and the n + source layer contact in the vertical MOSFET of FIG. 1 thus formed. It is the result of the investigation. When the process of the present invention is used, no decrease in the impurity concentration on the surface portion is observed. As a result, a low on-voltage was realized.
Since the inner wall 51 of the U groove 50 formed by such a method is a good silicon surface having high flatness and few defects, the film quality and thickness of the gate oxide film 8 formed by thermal oxidation of this surface and Uniformity, interface state density at the interface of the channel 5, and carrier mobility are as good as those of the conventional DMOS.

【0047】次に、図19に示すように、ウエハ21の
主表面に厚さ400nm程度のポリシリコン膜を堆積
し、隣接した二つのU溝50の上端の距離bよりも2β
だけ短い距離cだけ離間するようにパターニングしてゲ
ート電極9を形成する。次にゲート電極9の端部におい
てゲート酸化膜8が厚くなるよう酸化する。この時図2
0に示すようにマスクの合わせ精度とゲート酸化膜が厚
くなる部分xを見込んで、β>xとなるようにβを設定
する。
Next, as shown in FIG. 19, a polysilicon film having a thickness of about 400 nm is deposited on the main surface of the wafer 21, and the distance is 2β from the distance b between the upper ends of two adjacent U-grooves 50.
The gate electrode 9 is formed by patterning so as to be separated by a short distance c. Next, the end portion of the gate electrode 9 is oxidized so that the gate oxide film 8 becomes thick. Figure 2 at this time
Taking into account the mask alignment accuracy and the portion x where the gate oxide film is thick as shown in 0, β is set so that β> x.

【0048】以上、図9〜図19に示す工程は本実施例
において最も重要な製造工程の部分であり、LOCOS
酸化膜65を自己整合的な二重拡散のマスクとして使用
し、p型ベース層16,n+ 型ソース層4及びチャネル
5を形成し、次にLOCOS酸化膜65を除去した後、
ゲート酸化膜8,ゲート電極9を形成する。次に、図2
1に示すように、パターニングされたレジスト膜68を
マスクとして酸化膜67を透過してp+ 型ベースコンタ
クト層17を形成するためのボロンをイオン注入する。
As described above, the steps shown in FIGS. 9 to 19 are the most important manufacturing steps in this embodiment.
Using the oxide film 65 as a self-aligned double diffusion mask to form the p-type base layer 16, the n + -type source layer 4 and the channel 5, and then removing the LOCOS oxide film 65,
A gate oxide film 8 and a gate electrode 9 are formed. Next, FIG.
As shown in FIG. 1, boron is ion-implanted through the oxide film 67 using the patterned resist film 68 as a mask to form the p + -type base contact layer 17.

【0049】次に、図22に示すように、接合深さ0.
5μm程度熱拡散し、p+ 型ベースコンタクト層17を
形成する。そして、図1(b)に示すように、ウエハ2
1の主表面にBPSGからなる層間絶縁膜18を形成
し、その一部にコンタクト穴開けを行いp+ 型ベースコ
ンタクト層17とn+ 型ソース層4を露出させる。さら
に、アルミニウム膜からなるソース電極19を形成し、
前記コンタクト穴を介してp+ 型ベースコンタクト層1
7とn+ 型ソース層4とにオーミック接触させる。さら
に、アルミニウム膜保護用としてプラズマCVD法等に
より窒化シリコン等よりなるパッシベーション膜(図示
略)を形成し、また、ウエハ21の裏面にはTi/Ni
/Auの3層膜からなるドレイン電極20を形成し、n
+ 型半導体基板1にオーミック接触をとる。
Next, as shown in FIG.
The p + -type base contact layer 17 is formed by thermal diffusion of about 5 μm. Then, as shown in FIG.
An interlayer insulating film 18 made of BPSG is formed on the main surface of No. 1, and a contact hole is formed in a part of it to expose the p + type base contact layer 17 and the n + type source layer 4. Further, a source electrode 19 made of an aluminum film is formed,
P + type base contact layer 1 through the contact hole
7 and ohmic contact with the n + type source layer 4. Further, a passivation film (not shown) made of silicon nitride or the like is formed by a plasma CVD method or the like for protecting the aluminum film, and Ti / Ni is formed on the back surface of the wafer 21.
Forming a drain electrode 20 composed of a three-layer film of / Au,
An ohmic contact is made with the + type semiconductor substrate 1.

【0050】以下に本発明の第1実施例の効果を述べ
る。ゲ−ト酸化工程は,酸素雰囲気に保たれ約1000
℃に保持されている酸化炉の中にウエハを徐々に挿入す
ることにより行う。搬入中または搬入直後、ウエハが低
温である間に酸化膜(第1の酸化膜)が形成される。そ
してこの酸化膜は、不純物の飛散を防ぐ働きをする。ウ
エハの温度が上昇すると酸化速度が増加する。このよう
にすると、ウエハ表面の不純物の濃度が低下することな
く、酸化膜を形成させることができる。その結果低オン
電圧が実現され、さらにしきい電圧の低下も見られな
い。さらに酸化炉温度を昇温,降温する必要が無くなり
酸化工程に要する時間を短くできる。また酸化膜厚は、
酸化時間の制御により容易に制御することができる。
The effects of the first embodiment of the present invention will be described below. The gate oxidation process was kept in an oxygen atmosphere for about 1000
This is done by gradually inserting the wafer into an oxidation furnace maintained at ℃. An oxide film (first oxide film) is formed during or immediately after the loading while the wafer is at a low temperature. The oxide film functions to prevent the scattering of impurities. As the wafer temperature increases, the oxidation rate increases. By doing so, the oxide film can be formed without lowering the concentration of impurities on the wafer surface. As a result, a low on-voltage is realized, and the threshold voltage is not lowered. Furthermore, it is not necessary to raise or lower the temperature of the oxidation furnace, and the time required for the oxidation process can be shortened. The oxide film thickness is
It can be easily controlled by controlling the oxidation time.

【0051】なお第1実施例において、ゲ−ト酸化工程
は、酸素雰囲気とした酸化炉を用いた例を示したが、こ
の酸素雰囲気を酸化雰囲気と置き換えても同様の効果を
得ることができる。 (第2実施例)以下、図面を参照して本発明の第2実施
例を説明する。
In the first embodiment, the gate oxidation step uses an oxidizing furnace in an oxygen atmosphere, but the same effect can be obtained by replacing the oxygen atmosphere with an oxidizing atmosphere. . (Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0052】図24は、第2実施例を説明する図であ
る。なお、第1実施例と同様の部分は省略し、第1実施
例と異なる部分のみを説明する。図18に示すように、
U溝50の側面及び底面に熱酸化により厚さ60nm程
度のゲート酸化膜8を形成する。この熱酸化工程は、図
24に示すように、酸化炉温度を低温とし、酸化炉内を
酸素雰囲気として熱酸化を行う第1の熱酸化工程と、窒
素雰囲気に切り替え、所定の温度まで昇温後、酸化炉内
を酸素雰囲気として熱酸化を行う第2の熱酸化工程とか
ら構成される。
FIG. 24 is a diagram for explaining the second embodiment. The same parts as those in the first embodiment are omitted, and only the parts different from the first embodiment will be described. As shown in FIG.
A gate oxide film 8 having a thickness of about 60 nm is formed on the side surface and the bottom surface of the U groove 50 by thermal oxidation. In this thermal oxidation step, as shown in FIG. 24, the temperature of the oxidation furnace is set to a low temperature, and the first thermal oxidation step of performing thermal oxidation in an oxygen atmosphere in the oxidation furnace is switched to a nitrogen atmosphere, and the temperature is raised to a predetermined temperature. After that, it is composed of a second thermal oxidation step of performing thermal oxidation in an oxidizing furnace with an oxygen atmosphere.

【0053】以下に本発明の第2実施例の効果を述べ
る。ゲ−ト酸化工程を、酸化炉温度を低温とし、酸化炉
内を酸素雰囲気として熱酸化を行う第1の熱酸化工程
と、窒素雰囲気に切り替え、所定の温度まで昇温後、酸
化炉内を酸素雰囲気として熱酸化を行う第2の熱酸化工
程とに分けて行う。予めウエハ内に導入された不純物の
ウエハ外部への飛散は、低温である程抑制されるため、
第1の熱酸化工程において、ウエハ表面の不純物の濃度
は低下しない。第2の熱酸化工程は高温であるが、第1
の熱酸化工程において形成した酸化膜が不純物のウエハ
外部への飛散を抑制するため、ウエハ表面の不純物の濃
度は低下しない。従って、ウエハ表面の不純物の濃度は
低下しない。その結果、低オン電圧が実現され、さらに
しきい電圧の低下も見られない。さらに,第2の熱酸化
工程では酸化膜を高温で形成するため、酸化速度が速く
短時間に所定の膜厚を形成できる。また第2の熱酸化
は、所定の温度まで昇温後酸素雰囲気にしてから始まる
ため、第2の熱酸化工程により形成される酸化膜厚を酸
化時間により正確に制御できる。
The effects of the second embodiment of the present invention will be described below. The gate oxidation step is performed by changing the temperature of the oxidation furnace to a low temperature and the first thermal oxidation step of performing thermal oxidation in an oxygen atmosphere in the oxidation furnace, and by switching to a nitrogen atmosphere and raising the temperature to a predetermined temperature. This is performed separately from the second thermal oxidation step in which thermal oxidation is performed in an oxygen atmosphere. Since the scattering of impurities introduced into the wafer in advance to the outside of the wafer is suppressed as the temperature becomes lower,
In the first thermal oxidation step, the concentration of impurities on the wafer surface does not decrease. The second thermal oxidation step is hot but the first
Since the oxide film formed in the thermal oxidation step suppresses the scattering of impurities to the outside of the wafer, the concentration of impurities on the wafer surface does not decrease. Therefore, the concentration of impurities on the wafer surface does not decrease. As a result, a low on-voltage is realized, and the threshold voltage is not lowered. Further, since the oxide film is formed at a high temperature in the second thermal oxidation step, the oxidation speed is fast and the predetermined film thickness can be formed in a short time. Further, since the second thermal oxidation is started after raising the temperature to a predetermined temperature and setting it in an oxygen atmosphere, the oxide film thickness formed by the second thermal oxidation step can be accurately controlled by the oxidation time.

【0054】なお第2実施例において、ゲ−ト酸化工程
は酸素雰囲気とした酸化炉を用いた例を示したが、この
酸素雰囲気を酸化雰囲気と置き換えても同様の効果を得
ることができる。また、本実施例において、不活性ガス
として窒素雰囲気を用いて説明したが、本発明において
はこれに限られたものではなく、例えばアルゴン雰囲気
等を用いても良い。
In the second embodiment, the gate oxidation step uses an oxidizing furnace in an oxygen atmosphere, but the same effect can be obtained by replacing the oxygen atmosphere with an oxidizing atmosphere. Further, although the nitrogen atmosphere is used as the inert gas in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and an argon atmosphere or the like may be used, for example.

【0055】(第3実施例)次に本発明における第3実
施例を図面に基づき説明する。なお、第1実施例と同様
の部分は省略し、第1実施例と異なる部分のみを説明す
る。図25は,第3実施例を説明する図である。図18
に示すように、U溝50の側面及び底面に熱酸化により
厚さ60nm程度のゲート酸化膜8を形成する。この熱
酸化工程は、図25に示すように酸素雰囲気に保たれ約
900℃に保持されている酸化炉の中にウエハを挿入
し、約1000℃まで温度を上昇することで行う。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in the first embodiment are omitted, and only the parts different from the first embodiment will be described. FIG. 25 is a diagram for explaining the third embodiment. FIG.
As shown in, the gate oxide film 8 having a thickness of about 60 nm is formed on the side surface and the bottom surface of the U groove 50 by thermal oxidation. This thermal oxidation step is performed by inserting the wafer into an oxidation furnace maintained in an oxygen atmosphere and maintained at about 900 ° C. as shown in FIG. 25, and raising the temperature to about 1000 ° C.

【0056】以下に本発明の第3実施例の効果を述べ
る。不純物のウエハ外部への飛散は低温である程抑制さ
れるため、約900℃の熱酸化工程において、ウエハ表
面の不純物の濃度は低下しない。約1000℃に温度を
上昇すると約900℃において形成した酸化膜が、不純
物のウエハ外部への飛散を抑制するため、p型ベース領
域16,n+型ソース領域4の不純物が熱酸化工程中に
ウエハ外部に飛散することを抑える。その結果、低オン
電圧が実現され、さらにしきい電圧の低下も見られな
い。さらに約1000℃とすると、酸化膜が高温で形成
されるため、酸化速度が速く短時間に所定の膜厚を形成
できる。
The effects of the third embodiment of the present invention will be described below. Since the scattering of impurities to the outside of the wafer is suppressed at lower temperatures, the concentration of impurities on the wafer surface does not decrease in the thermal oxidation process at about 900 ° C. When the temperature is increased to about 1000 ° C., the oxide film formed at about 900 ° C. suppresses the scattering of impurities to the outside of the wafer, so that the impurities in the p-type base region 16 and the n + type source region 4 are removed during the thermal oxidation process. Suppress scattering to the outside. As a result, a low on-voltage is realized, and the threshold voltage is not lowered. When the temperature is further set to about 1000 ° C., the oxide film is formed at a high temperature, so that the oxidation speed is high and the predetermined film thickness can be formed in a short time.

【0057】ここで、請求項における低温とは約900
℃以下の温度のことを指し、高温とは約1000℃以上
の温度を指す。なお第3実施例において、ゲ−ト酸化工
程は酸素雰囲気とした酸化炉を用いた例を示したが、こ
の酸素雰囲気を酸化雰囲気と置き換えても同様の効果を
得ることができる。
The low temperature in the claims is about 900.
It means a temperature of ℃ or less, high temperature means a temperature of about 1000 ℃ or more. In the third embodiment, the gate oxidation step uses an oxidizing furnace in an oxygen atmosphere, but the same effect can be obtained by replacing the oxygen atmosphere with an oxidizing atmosphere.

【0058】また、上記第1,第2,第3実施例は、本
発明を国際公開WO93/03502号公報に記述した縦型MOS
FETに適用した場合についてのみ述べたが、LOCO
S酸化膜をマスクとしてp型のベ−ス層とn+ 型のソ−
ス層を自己整合的にイオン注入し二重拡散した縦型のM
OSFETに限定されるものでは無く、例えばレジスト
をマスクとしてp型のベ−ス層とn+ 型のソ−ス層をイ
オン注入し拡散した縦型のMOSFETにも適用でき
る。
The first, second, and third embodiments described above are vertical MOSs in which the present invention is described in International Publication WO93 / 03502.
Only the case where it is applied to the FET has been described.
Using the S oxide film as a mask, a p-type base layer and an n + -type source layer are formed.
Vertical M that is self-aligned and ion-implanted into a double layer
The present invention is not limited to the OSFET, and can be applied to a vertical MOSFET in which a p-type base layer and an n + -type source layer are ion-implanted and diffused using a resist as a mask.

【0059】さらに本発明は、第1の熱酸化工程による
不純物の飛散防止のための酸化膜の形成はイオン注入前
に行い、この酸化膜を通してイオン注入し第2の熱酸化
工程を行った場合にも適用できる。そしてこれにより不
純物のウエハ外部への飛散を防ぐことができ、表面の不
純物濃度の低下を防ぐことができる。また、上記実施例
では、格子状のパタ−ンを用いて説明したが、本発明は
格子状のパタ−ンに限定されるものではなく、ストライ
プ状のパタ−ンにも適用でき同様の効果を得ることがで
きる。
Further, according to the present invention, when the oxide film for preventing the scattering of impurities by the first thermal oxidation step is formed before the ion implantation and the second thermal oxidation step is performed by ion implantation through the oxide film. Can also be applied to. Thus, it is possible to prevent impurities from scattering outside the wafer, and to prevent a decrease in the surface impurity concentration. Further, in the above-mentioned embodiment, the explanation has been made by using the grid pattern, but the present invention is not limited to the grid pattern, and can be applied to the stripe pattern and the same effect can be obtained. Can be obtained.

【0060】以上の実施例において本発明を縦型パワ−
MOSFETに適用した場合についてのみ説明したが、
それに限定されるものではなく、このような縦型パワ−
MOSFETを組み込んだパワ−MOSICに適用して
もよく、さらには絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ
(IGBT)のゲ−ト構造に適用することもできる。ま
た、実施例ではnチャネル型についてのみ説明したが、
n型とp型の半導体の型を入れ換えたpチャネル型につ
いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
In the above embodiments, the present invention is applied to the vertical type power.
Only the case where it is applied to the MOSFET has been described,
It is not limited to this, but such vertical power
The present invention may be applied to a power MOSIC incorporating a MOSFET, and may also be applied to a gate structure of an insulating gate type bipolar transistor (IGBT). Further, in the embodiment, only the n-channel type has been described,
It goes without saying that the same effect can be obtained with the p-channel type in which the n-type and p-type semiconductor types are exchanged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図(a)は本発明第1実施例による縦型パワー
MOSFETの一部を示す平面図であり、図(b)は図
(a)のA−A断面図である。
FIG. 1A is a plan view showing a part of a vertical power MOSFET according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図2】本発明第1実施例による縦型パワーMOSFE
Tの製造工程の説明に供する図である。
FIG. 2 is a vertical power MOSFE according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure with which a manufacturing process of T is explained.

【図3】本発明第1実施例による縦型パワーMOSFE
Tの製造工程の説明に供する断面図である。
FIG. 3 is a vertical power MOSFE according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of T.

【図4】本発明第1実施例による縦型パワーMOSFE
Tの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 4 is a vertical power MOSFE according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of T.

【図5】本発明第1実施例による縦型パワーMOSFE
Tの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 5 is a vertical power MOSFE according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of T.

【図6】本発明第1実施例による縦型パワーMOSFE
Tの製造工程の説明に供する要部平面図である。
FIG. 6 is a vertical power MOSFE according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view of a principal part for explaining the manufacturing process of T.

【図7】本発明第1実施例による縦型パワーMOSFE
Tの製造工程の説明に供する図である。
FIG. 7 is a vertical power MOSFE according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure with which a manufacturing process of T is explained.

【図8】本発明第1実施例による縦型パワーMOSFE
Tの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 8 is a vertical power MOSFE according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of T.

【図9】本発明第1実施例による縦型パワーMOSFE
Tの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 9 is a vertical power MOSFE according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of T.

【図10】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 10 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part provided for explaining a manufacturing process of ET.

【図11】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 11 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part provided for explaining a manufacturing process of ET.

【図12】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 12 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part provided for explaining a manufacturing process of ET.

【図13】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する図である。
FIG. 13 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure with which an ET manufacturing process is explained.

【図14】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する図である。
FIG. 14 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure with which an ET manufacturing process is explained.

【図15】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 15 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part provided for explaining a manufacturing process of ET.

【図16】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する図である。
FIG. 16 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure with which an ET manufacturing process is explained.

【図17】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する図である。
FIG. 17 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure with which an ET manufacturing process is explained.

【図18】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 18 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part provided for explaining a manufacturing process of ET.

【図19】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 19 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part provided for explaining a manufacturing process of ET.

【図20】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 20 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part provided for explaining a manufacturing process of ET.

【図21】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 21 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part provided for explaining a manufacturing process of ET.

【図22】本発明第1実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する要部断面図である。
FIG. 22 is a vertical power MOSF according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part provided for explaining a manufacturing process of ET.

【図23】本発明第1実施例における,不純物濃度を表
面から深さ方向へ測定した結果である。
FIG. 23 is a result of measuring the impurity concentration from the surface to the depth direction in the first embodiment of the present invention.

【図24】本発明第2実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する図である。
FIG. 24 is a vertical power MOSF according to the second embodiment of the present invention.
It is a figure with which an ET manufacturing process is explained.

【図25】本発明第3実施例による縦型パワーMOSF
ETの製造工程の説明に供する図である。
FIG. 25 is a vertical power MOSF according to a third embodiment of the present invention.
It is a figure with which an ET manufacturing process is explained.

【図26】図(a)は従来の縦型パワーMOSFETの
一部を示す平面図であり、図(b)は図(a)のA−A
断面図である。
26 (a) is a plan view showing a part of a conventional vertical power MOSFET, and FIG. 26 (b) is a sectional view taken along the line AA of FIG. 26 (a).
FIG.

【図27】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する要部断面図である。
FIG. 27 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図28】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する要部断面図である。
FIG. 28 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図29】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する要部断面図である。
FIG. 29 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図30】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する要部断面図である。
FIG. 30 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図31】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する要部断面図である。
FIG. 31 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図32】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する要部断面図である。
FIG. 32 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図33】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する要部断面図である。
FIG. 33 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図34】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する要部断面図である。
FIG. 34 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図35】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する要部断面図である。
FIG. 35 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図36】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する要部断面図である。
FIG. 36 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図37】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する要部断面図である。
FIG. 37 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図38】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する要部断面図である。
FIG. 38 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図39】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する図である。
FIG. 39 is a diagram for explaining a manufacturing process of a conventional vertical power MOSFET.

【図40】従来の縦型パワーMOSFETの製造工程の
説明に供する図である。
FIG. 40 is a diagram for explaining the manufacturing process of the conventional vertical power MOSFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n+ 型半導体基板 2 n- 型エピタキシャル層 4 n+ 型ソース層 5 チャネル 6 n- 型ドレイン層 7 JFET部 8 ゲート酸化膜 9 ゲート電極 16 p型ベース層 19 ソース電極 20 ドレイン電極 50 U溝 51 U溝の内壁 65 LOCOS酸化膜 601 酸化炉 603 ウエハボ−ト 700 水溶液 702 放電管 703 反応室 704 遮光布 1 n + type semiconductor substrate 2 n− type epitaxial layer 4 n + type source layer 5 channel 6 n− type drain layer 7 JFET part 8 gate oxide film 9 gate electrode 16 p type base layer 19 source electrode 20 drain electrode 50 U groove 51 U-groove inner wall 65 LOCOS oxide film 601 Oxidation furnace 603 Wafer boat 700 Aqueous solution 702 Discharge tube 703 Reaction chamber 704 Light-shielding cloth

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/316 9274−4M H01L 21/94 A Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 21/316 9274-4M H01L 21/94 A

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に酸化膜が形成され、不純物がド−
ピングされた半導体基板の酸化膜を除去した後に、前記
半導体表面を熱酸化する熱酸化工程を有する半導体装置
の製造方法において、 前記熱酸化工程は、第1の熱酸化工程と第2の熱酸化工
程とを有し、 前記第1の熱酸化工程は、酸化雰囲気中において第1の
温度で前記半導体基板表面に薄い第1の酸化膜を形成す
る工程を有し、前記第2の熱酸化工程は、酸化雰囲気中
において第2の温度で前記第1の酸化膜を所定の厚さま
で成長させて成る第2の酸化膜を形成する工程を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. An oxide film is formed on the surface, and impurities are depleted.
In a method of manufacturing a semiconductor device, which includes a thermal oxidation step of thermally oxidizing the semiconductor surface after removing an oxide film of the semiconductor substrate that has been pinged, the thermal oxidation step includes a first thermal oxidation step and a second thermal oxidation step. The first thermal oxidation step has a step of forming a thin first oxide film on the surface of the semiconductor substrate at a first temperature in an oxidizing atmosphere, and the second thermal oxidation step Is a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a second oxide film formed by growing the first oxide film to a predetermined thickness in an oxidizing atmosphere at a second temperature.
【請求項2】 半導体基板の一主面側に該半導体基板よ
りも低不純物濃度であって第1導電型の半導体層を形成
し、この低濃度の半導体層の表面を主表面としてその所
定領域を選択酸化することにより、該所定領域の前記半
導体層内に前記主表面より所定深さを有する選択酸化膜
を形成する選択酸化工程と、 前記選択酸化膜の側面に接する前記半導体層表面にチャ
ネルを形成すべく、第2導電型と第1導電型の不純物を
前記主表面より拡散し、この拡散により前記チャネルの
長さを規定すると同時に第2導電型のベース層と第1導
電型のソース層を形成し、前記半導体層を第1導電型の
ドレイン層とする不純物導入工程と、 前記選択酸化膜を除去して前記所定深さを有する溝を形
成する選択酸化膜除去工程と、 前記チャネルとなる部分を含む前記溝の内壁を、酸化雰
囲気中において第1の温度で薄い第1の酸化膜を形成す
る第1の熱酸化工程と、 前記第1の酸化膜を、酸化雰囲気中において第2の温度
で所定の厚さまで成長させて第2の酸化膜を形成する第
2の熱酸化工程と、 この第2の酸化膜上にゲート電極を形成するゲート電極
形成工程と、 前記ソース層および前記ベース層にともに電気的に接触
するソース電極と、前記半導体基板の他主面側に電気的
に接触するドレイン電極とを形成するソース,ドレイン
電極形成工程とを備えることを特徴とする半導体装置の
製造方法。
2. A semiconductor layer of a first conductivity type having an impurity concentration lower than that of the semiconductor substrate is formed on one main surface side of the semiconductor substrate, and a predetermined region of the semiconductor layer having the low concentration is used as a main surface. A selective oxidation step of forming a selective oxide film having a predetermined depth from the main surface in the semiconductor layer in the predetermined region by selective oxidation; and a channel on the semiconductor layer surface in contact with a side surface of the selective oxide film. A second conductivity type impurity and a first conductivity type impurity are diffused from the main surface to define the length of the channel, and at the same time, the second conductivity type base layer and the first conductivity type source are formed. A step of forming a layer and using the semiconductor layer as a first conductivity type drain layer; a step of removing the selective oxide film to form a groove having the predetermined depth; Including the part that becomes A first thermal oxidation step of forming a thin first oxide film on the inner wall of the groove at a first temperature in an oxidizing atmosphere; and a step of forming the first oxide film at a second temperature in an oxidizing atmosphere at a second temperature. A second thermal oxidation step of forming a second oxide film by growing the oxide film to a thickness of 100 nm, a gate electrode forming step of forming a gate electrode on the second oxide film, and a step of forming a gate electrode on the source layer and the base layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a source / drain electrode forming step of forming a source electrode in electrical contact and a drain electrode in electrical contact with the other main surface side of the semiconductor substrate.
【請求項3】 前記第1の熱酸化工程における第1の温
度は、前記第2の熱酸化工程における第2の温度よりも
低温であることを特徴とする請求項1乃至請求項2記載
の半導体装置の製造方法。
3. The first temperature in the first thermal oxidation step is lower than the second temperature in the second thermal oxidation step, and the first temperature is lower than the second temperature in the second thermal oxidation step. Manufacturing method of semiconductor device.
【請求項4】 前記第1の熱酸化工程は、前記酸化雰囲
気中において第1の温度で前記半導体基板表面に薄い第
1の酸化膜を形成する工程を有し、 前記第2の熱酸化工程は、前記第1の温度において前記
酸化雰囲気を不活性雰囲気に入れ換える工程と、前記第
1の温度から第2の温度に昇温する昇温工程と、前記第
2の温度において前記不活性雰囲気を酸化雰囲気に入れ
換える工程と、前記酸化雰囲気中において前記第2の温
度で前記第1の酸化膜上に所定の厚さの第2の酸化膜を
形成する工程とを有することを特徴とする請求項1乃至
請求項3記載の半導体装置の製造方法。
4. The first thermal oxidation step includes a step of forming a thin first oxide film on a surface of the semiconductor substrate at a first temperature in the oxidizing atmosphere, and the second thermal oxidation step. Is a step of replacing the oxidizing atmosphere with an inert atmosphere at the first temperature, a temperature raising step of raising the temperature from the first temperature to a second temperature, and a step of changing the inert atmosphere at the second temperature. The method further comprises a step of replacing with an oxidizing atmosphere, and a step of forming a second oxide film having a predetermined thickness on the first oxide film at the second temperature in the oxidizing atmosphere. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項5】 表面に酸化膜が形成され、不純物がド−
ピングされた半導体基板の酸化膜を除去した後に、前記
半導体表面を熱酸化する熱酸化工程を有する半導体装置
の製造方法において、 前記熱酸化工程は、高温の酸化雰囲気中に前記基板を徐
々に挿入して前記半導体基板上に前記熱酸化膜を形成す
る工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. An oxide film is formed on the surface, and impurities are depleted.
In a method of manufacturing a semiconductor device having a thermal oxidation step of thermally oxidizing the semiconductor surface after removing an oxide film of a semiconductor substrate that has been pinged, the thermal oxidation step includes gradually inserting the substrate into a high-temperature oxidizing atmosphere. And a step of forming the thermal oxide film on the semiconductor substrate.
【請求項6】 半導体基板の一主面側に該半導体基板よ
りも低不純物濃度であって第1導電型の半導体層を形成
し、この低濃度の半導体層の表面を主表面としてその所
定領域を選択酸化することにより、該所定領域の前記半
導体層内に前記主表面より所定深さを有する選択酸化膜
を形成する選択酸化工程と、 前記選択酸化膜の側面に接する前記半導体層表面にチャ
ネルを形成すべく、第2導電型と第1導電型の不純物を
前記主表面より拡散し、この拡散により前記チャネルの
長さを規定すると同時に第2導電型のベース層と第1導
電型のソース層を形成し、前記半導体層を第1導電型の
ドレイン層とする不純物導入工程と、 前記選択酸化膜を除去して前記所定深さを有する溝を形
成する選択酸化膜除去工程と、 前記チャネルとなる部分を含む前記溝の内壁を酸化して
ゲート酸化膜を形成するゲ−ト酸化膜形成工程と、 このゲート酸化膜上にゲート電極を形成するゲート電極
形成工程と、 前記ソース層および前記ベース層にともに電気的に接触
するソース電極と、前記半導体基板の他主面側に電気的
に接触するドレイン電極とを形成するソース,ドレイン
電極形成工程とを含む半導体装置の製造方法において、 前記熱酸化工程は、高温の酸化雰囲気中に前記基板を徐
々に挿入して前記半導体基板上に前記熱酸化膜を形成す
る工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A semiconductor layer of a first conductivity type having an impurity concentration lower than that of the semiconductor substrate is formed on one main surface side of the semiconductor substrate, and the predetermined region has a surface of the low concentration semiconductor layer as a main surface. A selective oxidation step of forming a selective oxide film having a predetermined depth from the main surface in the semiconductor layer in the predetermined region by selective oxidation, and a channel on the semiconductor layer surface in contact with a side surface of the selective oxide film. A second conductivity type impurity and a first conductivity type impurity are diffused from the main surface to define the length of the channel, and at the same time a second conductivity type base layer and a first conductivity type source are formed. A step of forming a layer and using the semiconductor layer as a first conductivity type drain layer; a step of removing the selective oxide film to form a groove having the predetermined depth; Including the part that becomes A gate oxide film forming step of oxidizing the inner wall of the groove to form a gate oxide film; a gate electrode forming step of forming a gate electrode on the gate oxide film; and a step of electrically forming both the source layer and the base layer. A source electrode in contact with the semiconductor substrate, and a source / drain electrode forming step of forming a drain electrode in electrical contact with the other main surface side of the semiconductor substrate, wherein the thermal oxidation step comprises: A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of gradually inserting the substrate into a high temperature oxidizing atmosphere to form the thermal oxide film on the semiconductor substrate.
【請求項7】 表面に酸化膜が形成され、不純物がド−
ピングされた半導体基板の酸化膜を除去した後に、前記
半導体表面を熱酸化する熱酸化工程を有する半導体装置
の製造方法において、 前記熱酸化工程は、酸化雰囲気の酸化炉の中に前記基板
を入れた後、温度を上昇する工程であることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
7. An oxide film is formed on the surface, and impurities are depleted.
In a method of manufacturing a semiconductor device having a thermal oxidation step of thermally oxidizing the semiconductor surface after removing an oxide film of a semiconductor substrate that has been pinged, the thermal oxidation step includes placing the substrate in an oxidizing furnace in an oxidizing atmosphere. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of increasing the temperature after the step.
【請求項8】 半導体基板の一主面側に該半導体基板よ
りも低不純物濃度であって第1導電型の半導体層を形成
し、この低濃度の半導体層の表面を主表面としてその所
定領域を選択酸化することにより、該所定領域の前記半
導体層内に前記主表面より所定深さを有する選択酸化膜
を形成する選択酸化工程と、 前記選択酸化膜の側面に接する前記半導体層表面にチャ
ネルを形成すべく、第2導電型と第1導電型の不純物を
前記主表面より拡散し、この拡散により前記チャネルの
長さを規定すると同時に第2導電型のベース層と第1導
電型のソース層を形成し、前記半導体層を第1導電型の
ドレイン層とする不純物導入工程と、 前記選択酸化膜を除去して前記所定深さを有する溝構造
を形成する選択酸化膜除去工程と、 前記チャネルとなる部分を含む前記溝の内壁を酸化して
ゲート酸化膜を形成するゲ−ト酸化膜形成工程と、 このゲート酸化膜上にゲート電極を形成するゲート電極
形成工程と、 前記ソース層および前記ベース層にともに電気的に接触
するソース電極と、前記半導体基板の他主面側に電気的
に接触するドレイン電極とを形成するソース,ドレイン
電極形成工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法において、 前記ゲ−ト酸化膜形成工程中の前記ゲ−ト酸化膜は、酸
化雰囲気の酸化炉の中に前記半導体基板を入れた後、該
酸化炉の温度を上昇することにより形成されることを特
徴とする半導体装置の製造方法。
8. A semiconductor layer of a first conductivity type having an impurity concentration lower than that of the semiconductor substrate is formed on one main surface side of the semiconductor substrate, and the predetermined region has a surface of the low concentration semiconductor layer as a main surface. A selective oxidation step of forming a selective oxide film having a predetermined depth from the main surface in the semiconductor layer in the predetermined region by selective oxidation; and a channel on the semiconductor layer surface in contact with a side surface of the selective oxide film. A second conductivity type impurity and a first conductivity type impurity are diffused from the main surface to define the length of the channel, and at the same time, the second conductivity type base layer and the first conductivity type source are formed. A step of forming a layer and using the semiconductor layer as a drain layer of the first conductivity type, an impurity introducing step, a step of removing the selective oxide film to form a groove structure having the predetermined depth, The part that becomes the channel A gate oxide film forming step of forming a gate oxide film by oxidizing the inner wall of the groove including the gate electrode forming step of forming a gate electrode on the gate oxide film, and forming both the source layer and the base layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a source electrode electrically contacting with the source electrode; and a drain electrode forming step of forming a drain electrode electrically contacting the other main surface side of the semiconductor substrate, The gate oxide film in the gate oxide film forming step is formed by placing the semiconductor substrate in an oxidizing furnace in an oxidizing atmosphere and then raising the temperature of the oxidizing furnace. And a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】 前記不純物工程は、前記選択酸化膜の側
面に接する前記半導体層表面にチャネルを形成すべく、
前記選択酸化膜と自己整合的に順次第2導電型と第1導
電型の不純物を前記主表面より二重拡散し、この二重拡
散により前記チャネルの長さを規定すると同時に第2導
電型のベース層と第1導電型のソース層を形成する工程
を有し、前記半導体層を第1導電型のドレイン層とする
ことを特徴とする請求項2乃至請求項4,請求項6,請
求項8の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
9. The impurity step comprises forming a channel on a surface of the semiconductor layer in contact with a side surface of the selective oxide film,
The impurities of the second conductivity type and the first conductivity type are sequentially double-diffused from the main surface in a self-aligned manner with the selective oxide film, and the length of the channel is defined by the double diffusion, and at the same time, the impurity of the second conductivity type is defined. The method of forming a base layer and a source layer of the first conductivity type, wherein the semiconductor layer serves as a drain layer of the first conductivity type. 9. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 8.
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US5998268A (en) * 1996-09-30 1999-12-07 Denso Corporation Manufacturing method of semiconductor device with a groove
US6291365B1 (en) 1999-02-10 2001-09-18 Nec Corporation Method for manufacturing thin gate silicon oxide layer
WO2014171211A1 (en) * 2013-04-16 2014-10-23 住友電気工業株式会社 Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5998268A (en) * 1996-09-30 1999-12-07 Denso Corporation Manufacturing method of semiconductor device with a groove
US6291365B1 (en) 1999-02-10 2001-09-18 Nec Corporation Method for manufacturing thin gate silicon oxide layer
WO2014171211A1 (en) * 2013-04-16 2014-10-23 住友電気工業株式会社 Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
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