JPH0823092A - Semiconductor device and production process thereof - Google Patents

Semiconductor device and production process thereof

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JPH0823092A
JPH0823092A JP6154677A JP15467794A JPH0823092A JP H0823092 A JPH0823092 A JP H0823092A JP 6154677 A JP6154677 A JP 6154677A JP 15467794 A JP15467794 A JP 15467794A JP H0823092 A JPH0823092 A JP H0823092A
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silicon
trench
oxide film
film
semiconductor device
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Shusuke Nishihara
秀典 西原
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide a trench structured longitudinal MOS transistor improved so as to reduce the occupied area. CONSTITUTION:A gate insulation film 32 is formed on the inner wall faces of trenches 31 formed in a semiconductor substrate 1. Gate electrodes 34 are buried in the trenches 31 and protrudent up from the surface of the substrate 1. An insulation film 35 covers only the protrudent parts of the electrodes 34, without covering the surface region of the substrate 1. This device comprises a first impurity diffused layer 21 of a first conductivity type, first and second electrodes 41 and 42, third impurity diffused layer 11 of the first conduction type, and second impurity diffused layer 20 of a second conductivity type and operates the side faces of the trenches 31 as channels.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、一般に半導体装置に
関するものであり、より特定的には、大電流を流すこと
ができるパワー電界効果トランジスタの改良に関する。
この発明は、また、そのような半導体装置の製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a semiconductor device, and more particularly to improvement of a power field effect transistor capable of passing a large current.
The present invention also relates to a method of manufacturing such a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図60は、米国特許4,767,722
に開示されている、第1の従来例であるトレンチ構造を
有する縦型電界効果トランジスタ(以下、トレンチMO
Sと省略する)の断面図である。
2. Description of the Related Art FIG. 60 is a schematic view of US Pat.
A vertical field effect transistor having a trench structure, which is a first conventional example disclosed in US Pat.
It is sectional drawing of (it abbreviates as S).

【0003】図60を参照して、当該半導体装置は、N
+型単結晶シリコン基板110を備える。N+型単結晶
シリコン基板110の上にN−型単結晶シリコンエピタ
キシャル層111が設けられている。N−型単結晶シリ
コンエピタキシャル層111中にトレンチ131が形成
されている。トレンチ131の内壁面を、ゲート絶縁膜
であるシリコン酸化膜132が被覆している。トレンチ
131内に、ゲート電極となるN型不純物を含んだ多結
晶シリコン134が埋込まれている。N−型単結晶シリ
コンエピタキシャル層111の上であって、トレンチ1
31の両側に、P型ベース拡散層120a,120bが
設けられている。P型ベース拡散層120a内には、N
型ソース拡散層121aが設けられている。P型ベース
拡散層120b内にはN型ソース拡散層121bが設け
られている。ゲート電極(134)の上部を絶縁膜13
5が被覆している。N型ソース拡散層121aにはソー
ス電極118が接続され、N型ソース拡散層121bに
はソース電極119が接続されている。N+型単結晶シ
リコン基板110の裏面にはドレイン電極117が接続
されている。
Referring to FIG. 60, the semiconductor device has N
A + type single crystal silicon substrate 110 is provided. An N− type single crystal silicon epitaxial layer 111 is provided on the N + type single crystal silicon substrate 110. A trench 131 is formed in the N− type single crystal silicon epitaxial layer 111. The inner wall surface of the trench 131 is covered with a silicon oxide film 132 which is a gate insulating film. In the trench 131, polycrystalline silicon 134 containing N-type impurities, which serves as a gate electrode, is buried. The trench 1 is on the N− type single crystal silicon epitaxial layer 111.
P-type base diffusion layers 120 a and 120 b are provided on both sides of 31. In the P-type base diffusion layer 120a, N
A type source diffusion layer 121a is provided. An N-type source diffusion layer 121b is provided in the P-type base diffusion layer 120b. The insulating film 13 is formed on the gate electrode (134).
5 is covered. The source electrode 118 is connected to the N-type source diffusion layer 121a, and the source electrode 119 is connected to the N-type source diffusion layer 121b. A drain electrode 117 is connected to the back surface of the N + type single crystal silicon substrate 110.

【0004】次に動作について説明する。ゲート電極1
34に正電位を印加することにより、トレンチ131の
側面に、チャネルが形成される。矢印122C1,12
2C2に示す経路で、電子が移動し、ソース電極11
8,119とドレイン電極117間に電流が流れる。
Next, the operation will be described. Gate electrode 1
By applying a positive potential to 34, a channel is formed on the side surface of the trench 131. Arrow 122C1, 12
2C2, electrons move to the source electrode 11
A current flows between the drain electrodes 117 and the drain electrodes 117.

【0005】このようなトレンチMOSは、パワーMO
Sと呼ばれており、大電流を流すことができ、モータの
スイッチ等に利用される。
Such a trench MOS is a power MO.
It is called S, and can pass a large current and is used as a switch of a motor.

【0006】次に、上述のトレンチMOSの製造方法に
ついて説明する。図61を参照して、N+型単結晶シリ
コン基板110の上全面に、エピタキシャル成長法によ
り、N−型単結晶シリコンエピタキシャル層111を形
成し、続いて、写真製版技術、不純物イオン注入技術、
不純物拡散技術を繰返し、P型ベース拡散層120、N
型ソース拡散層121を形成する。以下、これらをシリ
コン基板100と略称する。その後、シリコン基板10
0の表面にシリコン酸化膜130を形成する。
Next, a method of manufacturing the above trench MOS will be described. Referring to FIG. 61, an N− type single crystal silicon epitaxial layer 111 is formed on the entire upper surface of the N + type single crystal silicon substrate 110 by an epitaxial growth method, and subsequently, a photoengraving technique, an impurity ion implantation technique,
By repeating the impurity diffusion technique, the P-type base diffusion layer 120, N
The type source diffusion layer 121 is formed. Hereinafter, these are abbreviated as the silicon substrate 100. Then, the silicon substrate 10
A silicon oxide film 130 is formed on the surface of 0.

【0007】次に、図62を参照して、シリコン酸化膜
130を、後のトレンチの形成のためのマスクになるよ
うに、所定の形状にパターニングする。シリコン酸化膜
130をマスクとして、シリコンエッチング技術を用
い、シリコン基板100中に、N型ソース拡散層121
とP型ベース拡散層120を貫通し、N−型単結晶シリ
コンエピタキシャル層111中にまで至るトレンチ13
1を形成する。
Next, referring to FIG. 62, the silicon oxide film 130 is patterned into a predetermined shape so as to serve as a mask for forming a trench later. Using the silicon oxide film 130 as a mask, a silicon etching technique is used to form an N-type source diffusion layer 121 in the silicon substrate 100.
And the trench 13 penetrating the P type base diffusion layer 120 and reaching the N − type single crystal silicon epitaxial layer 111.
1 is formed.

【0008】図62と図63を参照して、トレンチ13
1の内壁面に、ゲート酸化膜となるシリコン酸化膜13
2を形成する。
Referring to FIGS. 62 and 63, trench 13 is formed.
On the inner wall surface of No. 1, a silicon oxide film 13 to be a gate oxide film
Form 2

【0009】次に図64を参照して、CVD技術を用
い、N型不純物を含んだ多結晶シリコン膜133を、ト
レンチ131内に埋込まれるように、シリコン基板10
0の上に、堆積する。
Next, referring to FIG. 64, the silicon substrate 10 is formed by using the CVD technique so that the polycrystalline silicon film 133 containing the N-type impurity is buried in the trench 131.
0, deposit.

【0010】図64と図65を参照して、N型多結晶シ
リコン膜133を、その上面がシリコン基板100の表
面と、N型ソース拡散層121a,121bの下面との
間に位置するまで、エッチバックする。N型多結晶シリ
コンの上面134aは、シリコン基板100の表面から
0.25〜0.5μm下に位置する。このようにして、
ゲートN型多結晶シリコン膜134が形成される。
64 and 65, the N-type polycrystalline silicon film 133 is formed until the upper surface thereof is located between the surface of the silicon substrate 100 and the lower surfaces of the N-type source diffusion layers 121a and 121b. Etch back. The upper surface 134a of the N-type polycrystalline silicon is located 0.25 to 0.5 μm below the surface of the silicon substrate 100. In this way,
A gate N-type polycrystalline silicon film 134 is formed.

【0011】図66を参照して、N型多結晶シリコン膜
134の表面を酸化し、N型多結晶シリコン膜134の
上にシリコン酸化膜135を形成する。シリコン酸化膜
135は、シリコン基板の表面に設けられている酸化膜
130より厚く形成されており、シリコン酸化膜135
とシリコン基板100の表面に形成された酸化膜130
は、ほぼフラットになっている。なお、この状態におい
ても、ゲート電極(134)の上面134aは、シリコ
ン基板100の表面より下で、かつ、N型ソース拡散層
121a,121bの下面より上に位置させる必要があ
る。
Referring to FIG. 66, the surface of N-type polycrystalline silicon film 134 is oxidized to form silicon oxide film 135 on N-type polycrystalline silicon film 134. The silicon oxide film 135 is formed thicker than the oxide film 130 provided on the surface of the silicon substrate.
And the oxide film 130 formed on the surface of the silicon substrate 100.
Is almost flat. Even in this state, the upper surface 134a of the gate electrode (134) needs to be located below the surface of the silicon substrate 100 and above the lower surfaces of the N-type source diffusion layers 121a and 121b.

【0012】最後に、図66と図67を参照して、シリ
コン基板100の表面に形成されているシリコン酸化膜
130をエッチング除去し、P型ベース拡散層120
a,120bおよびN型ソース拡散層121a,121
bに接触するように、シリコン基板100の上に、ソー
ス電極118,119を形成する。一方、N+型単結晶
シリコン基板110の裏面にドレイン電極117を形成
する。
Finally, referring to FIGS. 66 and 67, silicon oxide film 130 formed on the surface of silicon substrate 100 is removed by etching, and P type base diffusion layer 120 is formed.
a, 120b and N-type source diffusion layers 121a, 121
Source electrodes 118 and 119 are formed on the silicon substrate 100 so as to be in contact with b. On the other hand, the drain electrode 117 is formed on the back surface of the N + type single crystal silicon substrate 110.

【0013】図68は、米国特許4,767,722に
開示されている、第2の従来例である、トレンチMOS
の断面図である。図68において、図67に示す半導体
装置と同一または相当する部分には、同一の参照番号を
付し、その説明を繰返さない。
FIG. 68 is a second prior art trench MOS disclosed in US Pat. No. 4,767,722.
FIG. In FIG. 68, the same or corresponding parts as those of the semiconductor device shown in FIG. 67 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

【0014】図68において、参照番号123はトレン
チを表わし、参照番号124は、ゲート絶縁膜となるシ
リコン酸化膜を表わし、参照番号125はゲート電極の
N型多結晶シリコンを表わしている。図68に示す半導
体装置が図67に示す半導体装置と異なる点は、ゲート
N型多結晶シリコン125の断面形状がU字型で、トレ
ンチ123内を完全に埋めていないことと、ゲートN型
多結晶シリコン膜125がシリコン基板100の表面よ
り上方に突出し、さらに、トレンチ開口部より横方向に
張出している点である。
In FIG. 68, reference numeral 123 represents a trench, reference numeral 124 represents a silicon oxide film serving as a gate insulating film, and reference numeral 125 represents N-type polycrystalline silicon of a gate electrode. The semiconductor device shown in FIG. 68 is different from the semiconductor device shown in FIG. 67 in that the gate N-type polycrystalline silicon 125 has a U-shaped cross section and the trench 123 is not completely filled. The point is that the crystalline silicon film 125 projects above the surface of the silicon substrate 100 and further extends laterally from the trench opening.

【0015】図69は、IEDM86P638−641
に記載されている第3の従来例のトレンチMOSの断面
図である。図67に示す半導体装置と同一または相当す
る部分には、同一の参照番号を付し、その説明を繰返さ
ない。図69において、参照符号136は、ゲート電極
134とソース電極118を電気的に分離するための層
間絶縁膜を表わしている。図69に示す半導体装置が、
図60に示す半導体装置と異なる点は、ゲートN型多結
晶シリコン134が、シリコン基板100の表面より上
方に突出し、さらに、トレンチ開口部より、横方向に張
出している点である。
FIG. 69 shows an IEDM86P638-641.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a third conventional trench MOS described in FIG. Parts which are the same as or correspond to those of the semiconductor device shown in FIG. 67 are designated by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. In FIG. 69, reference numeral 136 represents an interlayer insulating film for electrically separating the gate electrode 134 and the source electrode 118. The semiconductor device shown in FIG.
The difference from the semiconductor device shown in FIG. 60 is that the gate N-type polycrystalline silicon 134 projects above the surface of the silicon substrate 100 and further extends laterally from the trench opening.

【0016】図68および図69に示すトレンチMOS
の製造方法は、次のとおりである。まず、図61〜図6
4に示す処理と同様の処理を行ない、トレンチ、ゲート
酸化膜、N型多結晶シリコン膜を形成する。続いて、写
真製版技術を用いて、ゲートN型多結晶シリコン膜をパ
ターニングし、トレンチ開口部より横に張出したU字型
またはT字型のゲート電極を形成する。次に、層間絶縁
膜136を形成し、写真製版技術を用いて、この層間絶
縁膜136をパターニングし、それによってコンタクト
領域を形成する。最後に、ソース電極、ドレイン電極を
設けて、トレンチMOSを完成する。
The trench MOS shown in FIGS. 68 and 69.
The manufacturing method of is as follows. First, FIGS.
A process similar to the process shown in 4 is performed to form a trench, a gate oxide film, and an N-type polycrystalline silicon film. Subsequently, the gate N-type polycrystalline silicon film is patterned using a photolithography technique to form a U-shaped or T-shaped gate electrode laterally extending from the trench opening. Next, the interlayer insulating film 136 is formed, and the interlayer insulating film 136 is patterned by using a photolithography technique, thereby forming a contact region. Finally, a source electrode and a drain electrode are provided to complete the trench MOS.

【0017】図70は、特開平4−17371号公報に
開示されている半導体装置の断面図である。ドレインと
なるN型のシリコン基板1aに、P型拡散領域2aが形
成されている。P型拡散領域2aの内部にソースとなる
高濃度N型拡散領域3aが形成されている。N型拡散領
域3aとP型拡散領域2aを貫通するようにトレンチ4
aが形成されている。トレンチ4aの側壁にゲート酸化
膜5aが形成されている。ゲート酸化膜5aを介在して
ゲート電極6がトレンチ4a内に埋込まれている。ゲー
ト電極6の上端部を覆うように、シリコン基板1aの上
に層間絶縁膜7が設けられている。ソース電極8aがP
型拡散領域2aと高濃度N型拡散領域3aに接触するよ
うに、シリコン基板1aの上に設けられている。シリコ
ン基板1aの裏面にドレイン電極9aが設けられてい
る。
FIG. 70 is a sectional view of a semiconductor device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 17371/1992. A P-type diffusion region 2a is formed on an N-type silicon substrate 1a that serves as a drain. A high-concentration N-type diffusion region 3a serving as a source is formed inside the P-type diffusion region 2a. The trench 4 penetrates the N-type diffusion region 3a and the P-type diffusion region 2a.
a is formed. Gate oxide film 5a is formed on the sidewall of trench 4a. Gate electrode 6 is buried in trench 4a with gate oxide film 5a interposed. An interlayer insulating film 7 is provided on the silicon substrate 1a so as to cover the upper end portion of the gate electrode 6. The source electrode 8a is P
It is provided on the silicon substrate 1a so as to contact the type diffusion region 2a and the high-concentration N type diffusion region 3a. A drain electrode 9a is provided on the back surface of the silicon substrate 1a.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】従来のトレンチMOS
は、上述のように構成されていたので、次のような問題
点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Conventional trench MOS
Had the following problems because it was configured as described above.

【0019】図60に示すトレンチMOSにおいては、
製造上の問題点がある。すなわち、図65を参照して、
ゲートN型多結晶シリコン膜134の上面134aの位
置を正確に制御しなければならない。この制御のため
に、高価な加工装置や高度の加工技術が必要となる。こ
れが、第1の問題点である。
In the trench MOS shown in FIG. 60,
There are manufacturing problems. That is, referring to FIG.
The position of the upper surface 134a of the gate N-type polycrystalline silicon film 134 must be controlled accurately. This control requires expensive processing equipment and sophisticated processing technology. This is the first problem.

【0020】また、図66を参照して、ゲートN型多結
晶シリコン膜134を酸化させて、シリコン酸化膜13
5を形成するため、シリコン酸化膜135の膜厚および
その形成条件から、この酸化によって消費される多結晶
シリコンの量を予め考えて、ゲートN型多結晶シリコン
膜134の上面134aの位置を、正確にかつ余裕を持
って決定しなければならないという第2の問題点があっ
た。
Further, referring to FIG. 66, the gate N-type polycrystalline silicon film 134 is oxidized to form the silicon oxide film 13.
In order to form No. 5, the position of the upper surface 134a of the gate N-type polycrystalline silicon film 134 is set in consideration of the amount of polycrystalline silicon consumed by this oxidation in advance from the film thickness of the silicon oxide film 135 and its forming conditions. There was the second problem that the decision had to be made accurately and with a margin.

【0021】また、ゲート電極であるゲートN型多結晶
シリコン膜134の上面134aの位置が、N型ソース
拡散層121a,121bの下面より、上になければM
OSとしての機能が生じないため、おのずとN型ソース
拡散層121a,121bの深さが決まり、その結果、
縦方向の縮小化(シャロー化)が困難になるという第3
の問題点があった。このため、P型ベース拡散層もトレ
ンチ深さも浅くできないので、ゲート電極とシリコン基
板間の静電容量の削減ができない。
If the position of the upper surface 134a of the gate N-type polycrystalline silicon film 134, which is the gate electrode, is not above the lower surfaces of the N-type source diffusion layers 121a and 121b, M
Since the function as the OS does not occur, the depth of the N-type source diffusion layers 121a and 121b is naturally determined, and as a result,
Third, it becomes difficult to reduce the size in the vertical direction (shallowness)
There was a problem. For this reason, since the P-type base diffusion layer and the trench depth cannot be made shallow, the capacitance between the gate electrode and the silicon substrate cannot be reduced.

【0022】図68に示すトレンチMOSにおいては、
上記第1、第2および第3の問題点はないが、ゲート電
極の抵抗が高くなるという第4の問題点があった。
In the trench MOS shown in FIG. 68,
Although there are no first, second and third problems described above, there is a fourth problem that the resistance of the gate electrode becomes high.

【0023】また、ゲートN型多結晶シリコン膜125
がトレンチ開口部より横方向に張出しているため、チッ
プの縮小化が困難になるという第5の問題点があった。
すなわち、従来の製造方法では、トレンチの形成とゲー
ト電極の形成とコンタクト領域の形成とを、それぞれ独
自のマスクを用いる写真製版で行なっている。したがっ
て、トレンチとゲート電極間に、ゲート電極とコンタク
ト領域間に、それぞれ、マスクアライメントの余裕およ
び加工上の余裕(エッチング等のプロセス的な余裕)が
必要になり、これがチップの縮小化の妨げとなる。
In addition, the gate N-type polycrystalline silicon film 125
Has a fifth problem in that it is difficult to reduce the size of the chip because it extends laterally from the trench opening.
That is, in the conventional manufacturing method, the formation of the trench, the formation of the gate electrode, and the formation of the contact region are performed by photolithography using their own masks. Therefore, a margin for mask alignment and a margin for processing (process margin such as etching) are required between the trench and the gate electrode and between the gate electrode and the contact region, which hinders the reduction of the chip. Become.

【0024】図69に示すトレンチMOSでは、上記第
1、第2、第3および第4の問題点はないが、上述の第
5の問題点があった。
The trench MOS shown in FIG. 69 does not have the above-mentioned first, second, third and fourth problems, but has the above-mentioned fifth problem.

【0025】図70に示すトレンチMOSでは、層間絶
縁膜7aの端部が、水平方向に広がるように形成されて
いるので、高集積化の妨げとなるという問題点があっ
た。
In the trench MOS shown in FIG. 70, since the end portion of the interlayer insulating film 7a is formed so as to spread in the horizontal direction, there is a problem in that high integration is hindered.

【0026】それゆえに、この発明の目的は、高価な加
工装置や高度な加工技術を用いないで製造できるトレン
チMOSを提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a trench MOS which can be manufactured without using expensive processing equipment or advanced processing technology.

【0027】この発明の他の目的は、縦方向の縮小化を
容易にすることができるように改良されたトレンチMO
Sを提供することにある。
Another object of the present invention is to improve the trench MO so that it can be easily downsized in the vertical direction.
To provide S.

【0028】この発明のさらに他の目的は、ゲート電極
の抵抗が高くならないように改良されたトレンチMOS
を提供することにある。
Still another object of the present invention is to improve the trench MOS so that the resistance of the gate electrode does not become high.
Is to provide.

【0029】この発明のさらに他の目的は、チップの縮
小化が容易になるように改良されたトレンチMOSを提
供することにある。
Still another object of the present invention is to provide an improved trench MOS which facilitates chip miniaturization.

【0030】この発明のさらに他の目的は、そのような
トレンチMOSの製造方法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing such a trench MOS.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】この発明の第1の局面に
従う半導体装置は、表面と裏面を有する半導体基板を備
える。上記半導体基板の表面中にトレンチが設けられて
いる。上記トレンチの内壁面を、ゲート絶縁膜が被覆し
ている。上記トレンチ内にゲート電極が埋込まれてい
る。ゲート電極は、上記半導体基板の表面よりも上に、
突出している。上記ゲート電極の突出部分の幅は、上記
ゲート電極の、上記トレンチ内に埋込まれた部分の幅と
等しくまたはそれ以下にされている。当該半導体装置
は、さらに、上記ゲート電極の上記突出部分のみを被覆
するように設けられた絶縁膜を備える。当該半導体装置
は、上記トレンチの側面をチャネルとして動作させるも
のである。
A semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes a semiconductor substrate having a front surface and a back surface. A trench is provided in the surface of the semiconductor substrate. The inner wall surface of the trench is covered with a gate insulating film. A gate electrode is embedded in the trench. The gate electrode is above the surface of the semiconductor substrate,
It is protruding. The width of the protruding portion of the gate electrode is equal to or less than the width of the portion of the gate electrode embedded in the trench. The semiconductor device further includes an insulating film provided so as to cover only the protruding portion of the gate electrode. The semiconductor device operates by using the side surface of the trench as a channel.

【0032】この発明の第2の局面に従う半導体装置
は、表面と裏面を有する半導体基板を備える。上記半導
体基板の表面中に、トレンチが設けられている。上記ト
レンチの内壁面を、ゲート絶縁膜が被覆している。上記
トレンチ内にゲート電極が埋込まれている。ゲート電極
は、上記半導体基板の表面よりも上に突出している。上
記ゲート電極の突出部分は、上方向に向かうにつれて、
その幅が狭くされている。当該装置は、さらに、上記半
導体基板の表面領域を被覆せず、上記ゲート電極の上記
突出部分のみを被覆するように設けられた絶縁膜を備え
る。当該半導体装置は、上記トレンチの側面をチャネル
として動作させるものである。
A semiconductor device according to a second aspect of the present invention includes a semiconductor substrate having a front surface and a back surface. A trench is provided in the surface of the semiconductor substrate. The inner wall surface of the trench is covered with a gate insulating film. A gate electrode is embedded in the trench. The gate electrode projects above the surface of the semiconductor substrate. The protruding portion of the gate electrode is, as it goes upward,
Its width is narrowed. The device further includes an insulating film which is provided so as not to cover the surface region of the semiconductor substrate but to cover only the protruding portion of the gate electrode. The semiconductor device operates by using the side surface of the trench as a channel.

【0033】この発明の第3の局面に従う半導体装置の
製造方法においては、まずシリコン基板を準備する。上
記シリコン基板の表面に、シリコン酸化膜、シリコン窒
化膜、シリコン酸化膜を順次形成し、これらの三層膜を
形成する。上記三層膜をパターニングし、次にパターニ
ングされた三層膜をマスクにして、上記シリコン基板の
表面中にトレンチを形成する。上記三層膜を残したま
ま、上記トレンチ内にゲート酸化膜となるシリコン酸化
膜を形成し、その後、多結晶シリコンを、上記トレンチ
内および上記シリコン基板の表面に堆積する。上記多結
晶シリコンの表面が、上記シリコン基板の表面より上
で、かつ上記三層膜の上層のシリコン酸化膜より下の位
置に位置するまで、上記多結晶シリコンをエッチバック
する。上記三層膜の上層シリコン酸化膜をエッチングし
て、上記多結晶シリコンの上部を、シリコン基板の表面
より上に突出した状態に、突出させる。突出した上記多
結晶シリコンを酸化して上記三層膜の下層シリコン酸化
膜よりも厚いシリコン酸化膜を、上記多結晶シリコンの
上部を取囲むように形成する。マスクレスで、上記シリ
コン窒化膜をエッチング除去する。突出した上記多結晶
シリコンの上部を取囲むシリコン酸化膜を残すように、
上記シリコン基板の表面のシリコン酸化膜をすべて除去
し、それによって、コンタクト領域を形成する。所望の
電極を形成する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, first, a silicon substrate is prepared. A silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film are sequentially formed on the surface of the silicon substrate to form a three-layer film of these. The three-layer film is patterned, and then the patterned three-layer film is used as a mask to form a trench in the surface of the silicon substrate. A silicon oxide film serving as a gate oxide film is formed in the trench while leaving the three-layer film, and then polycrystalline silicon is deposited in the trench and on the surface of the silicon substrate. The polycrystalline silicon is etched back until the surface of the polycrystalline silicon is located above the surface of the silicon substrate and below the upper silicon oxide film of the three-layer film. The upper silicon oxide film of the three-layer film is etched so that the upper portion of the polycrystalline silicon is projected above the surface of the silicon substrate. The protruding polycrystalline silicon is oxidized to form a silicon oxide film thicker than the lower silicon oxide film of the three-layer film so as to surround the upper portion of the polycrystalline silicon. The silicon nitride film is removed by etching without using a mask. Leaving the silicon oxide film surrounding the upper part of the protruding polycrystalline silicon,
The silicon oxide film on the surface of the silicon substrate is completely removed, thereby forming a contact region. Form the desired electrode.

【0034】この発明の第4の局面に従う半導体装置の
製造方法においては、まず、シリコン基板を準備する。
上記シリコン基板の上に、シリコン酸化膜、シリコン窒
化膜、シリコン酸化膜を順次形成し、それによって、こ
れらの三層膜を形成する。上記三層膜を、後のトレンチ
を形成する際のマスクとなるように、パターニングし、
それによって、所定の形状の開口部を上記三層膜中に形
成する。パターニングされた上記三層膜をマスクに用い
て、上記半導体基板中にトレンチを形成する。上記三層
膜中の上層シリコン酸化膜の開口部の側壁をエッチング
し、その開口部の幅を上記トレンチの開口部の幅より広
くする。上記三層膜を残したまま、上記トレンチ内にゲ
ート酸化膜となるシリコン酸化膜を形成し、その後多結
晶シリコンを上記トレンチ内および上記シリコン基板の
表面上に堆積する。上記多結晶シリコンの上面が上記シ
リコン基板の表面より上であって、かつ、上記三層膜の
最上層のシリコン酸化膜より下の位置に位置するまで、
上記多結晶シリコンをエッチバックする。上記三層膜の
最上層のシリコン酸化膜をエッチングして、上記多結晶
シリコンの上部が上記シリコン基板の表面より上に突出
し、かつ上記トレンチの開口部より横方向に張出すよう
に、上記多結晶シリコンの上部を露出させる。上記多結
晶シリコンの上部であって、かつ上記トレンチの開口部
より横方向に張出した部分を酸化し、それによって、上
記多結晶シリコンの上部を、上記トレンチの開口部より
横方向に張り出さず、かつ上記シリコン基板の表面より
上に突出した形状にし、かつ上記三層膜の下層シリコン
酸化膜よりも厚いシリコン酸化膜を、上記多結晶シリコ
ンの上部を取囲むように形成する。マスクレスで、上記
シリコン窒化膜をエッチング除去する。突出した多結晶
シリコンの上部を取囲む上記シリコン酸化膜を残すよう
に、上記シリコン基板の表面のシリコン酸化膜をすべて
除去し、それによってコンタクト領域を形成する。所望
の電極を形成する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect of the present invention, first, a silicon substrate is prepared.
A silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film are sequentially formed on the silicon substrate to form a three-layer film of these. The three-layer film is patterned so as to serve as a mask when forming a later trench,
Thereby, an opening having a predetermined shape is formed in the three-layer film. A trench is formed in the semiconductor substrate by using the patterned three-layer film as a mask. The side wall of the opening of the upper silicon oxide film in the three-layer film is etched to make the width of the opening wider than the width of the opening of the trench. A silicon oxide film serving as a gate oxide film is formed in the trench while leaving the three-layer film, and then polycrystalline silicon is deposited in the trench and on the surface of the silicon substrate. The upper surface of the polycrystalline silicon is above the surface of the silicon substrate, and until it is located below the uppermost silicon oxide film of the three-layer film,
Etch back the polycrystalline silicon. The uppermost silicon oxide film of the three-layer film is etched so that the upper portion of the polycrystalline silicon projects above the surface of the silicon substrate and laterally overhangs from the opening of the trench. The top of the crystalline silicon is exposed. The portion of the upper portion of the polycrystalline silicon which is laterally overhanging from the opening of the trench is oxidized, whereby the upper portion of the polycrystalline silicon is not laterally overhanging from the opening of the trench. Further, a silicon oxide film having a shape protruding above the surface of the silicon substrate and thicker than the lower silicon oxide film of the three-layer film is formed so as to surround the upper portion of the polycrystalline silicon. The silicon nitride film is removed by etching without using a mask. All the silicon oxide film on the surface of the silicon substrate is removed so that the silicon oxide film surrounding the upper portion of the protruding polycrystalline silicon is left, thereby forming a contact region. Form the desired electrode.

【0035】この発明の第5の局面に従う半導体装置の
製造方法においては、まず、シリコン基板を準備する。
上記シリコン基板の表面にシリコン酸化膜を形成する。
上記シリコン酸化膜を、後のトレンチを形成する際のマ
スクとなるように、パターニングし、それによって、所
定の形状の開口部を該シリコン酸化膜中に形成する。パ
ターニングされた上記シリコン酸化膜をマスクに用い
て、上記半導体基板中にトレンチを形成する。上記シリ
コン酸化膜の開口部の側壁をエッチングし、それによっ
て、その開口部の幅を上記トレンチの開口部の幅より広
くする。上記シリコン酸化膜を残したまま、上記トレン
チ内に、ゲート酸化膜となるシリコン酸化膜を形成し、
その後、多結晶シリコンを上記トレンチ内および上記シ
リコン基板の表面上に堆積する。上記多結晶シリコンの
上面が上記シリコン基板の表面より上であって、かつ上
記半導体基板の上に形成された上記シリコン酸化膜より
下の位置に位置するまで、上記多結晶シリコンをエッチ
バックする。上記シリコン基板の表面のシリコン酸化膜
をエッチングして、上記多結晶シリコンの上部が上記シ
リコン基板の表面より上に突出し、かつ上記トレンチの
開口部より横方向に張出すように上記多結晶シリコンの
上部を露出させる。上記多結晶シリコンの上部であっ
て、かつ上記トレンチの開口部より横方向に張り出した
部分を酸化し、それによって、上記トレンチの開口部よ
り横方向に張り出さず、かつ上記シリコン基板の表面よ
り上に突出した形状の、多結晶シリコンを形成し、かつ
該多結晶シリコンの上部を取囲むシリコン酸化膜を形成
する。コンタクト領域を形成し、その後所望の電極を形
成する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention, first, a silicon substrate is prepared.
A silicon oxide film is formed on the surface of the silicon substrate.
The silicon oxide film is patterned so as to serve as a mask for forming a later trench, thereby forming an opening having a predetermined shape in the silicon oxide film. A trench is formed in the semiconductor substrate by using the patterned silicon oxide film as a mask. The sidewall of the opening of the silicon oxide film is etched, thereby making the width of the opening wider than the width of the opening of the trench. While leaving the silicon oxide film, a silicon oxide film to be a gate oxide film is formed in the trench,
Then, polycrystalline silicon is deposited in the trench and on the surface of the silicon substrate. The polycrystalline silicon is etched back until the upper surface of the polycrystalline silicon is located above the surface of the silicon substrate and below the silicon oxide film formed on the semiconductor substrate. The silicon oxide film on the surface of the silicon substrate is etched so that the upper portion of the polycrystalline silicon projects above the surface of the silicon substrate and laterally projects from the opening of the trench. Expose the top. The upper portion of the polycrystalline silicon, and oxidize the portion laterally overhanging from the opening of the trench, thereby not laterally overhanging from the opening of the trench, and from the surface of the silicon substrate Polycrystalline silicon having a shape protruding upward is formed, and a silicon oxide film surrounding the upper portion of the polycrystalline silicon is formed. A contact region is formed, and then a desired electrode is formed.

【0036】[0036]

【作用】この発明の第1の局面に従う半導体装置によれ
ば、ゲート電極の突出部分を被覆する絶縁膜が、半導体
基板の表面領域を被覆せず、ゲート電極の突出部分のみ
を被覆しているので、絶縁膜が水平方向に広がらない。
According to the semiconductor device of the first aspect of the present invention, the insulating film covering the protruding portion of the gate electrode does not cover the surface region of the semiconductor substrate but covers only the protruding portion of the gate electrode. Therefore, the insulating film does not spread in the horizontal direction.

【0037】この発明の第2の局面に従う半導体装置に
よれば、ゲート電極の突出部分の幅が、上方向に向かう
につれて狭くされているので、第1の電極のステップカ
バレージ性がよくなる。
According to the semiconductor device of the second aspect of the present invention, since the width of the protruding portion of the gate electrode is narrowed in the upward direction, the step coverage of the first electrode is improved.

【0038】この発明の第3の局面に従う半導体装置の
製造方法によれば、マスクを用いないで、シリコン窒化
膜をエッチング除去するので、マスク合わせが不要とな
り、ひいては工程が簡略化する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, since the silicon nitride film is removed by etching without using a mask, mask alignment becomes unnecessary and the process is simplified.

【0039】この発明の第4の局面に従う半導体装置に
よれば、マスクを用いないでシリコン基板の表面のシリ
コン酸化膜をエッチングして、それによって、多結晶シ
リコンの上部をシリコン基板の表面より上に突出させる
ので、マスク合わせが不要となり、ひいては工程が簡略
化する。
According to the semiconductor device according to the fourth aspect of the present invention, the silicon oxide film on the surface of the silicon substrate is etched without using a mask, whereby the upper portion of the polycrystalline silicon is located above the surface of the silicon substrate. Since it is projected to the side, mask alignment becomes unnecessary, and the process is simplified.

【0040】この発明の第5の局面に従う半導体装置の
製造方法によれば、マスクを用いないで、シリコン窒化
膜をエッチング除去するので、マスク合わせが不要とな
り、ひいては工程が簡略化する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention, since the silicon nitride film is removed by etching without using a mask, mask alignment becomes unnecessary, and the process is simplified.

【0041】[0041]

【実施例】以下、この発明の実施例を、図について、説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0042】実施例1 図1は、実施例1に係るトレンチMOSの断面図であ
る。
Example 1 FIG. 1 is a sectional view of a trench MOS according to Example 1.

【0043】図1を参照して、N+型単結晶シリコン基
板10の上に、N−型単結晶シリコンエピタキシャル層
11が形成され、N−型単結晶シリコンエピタキシャル
層11の上にP型ベース拡散層20が形成され、P型ベ
ース拡散層20の表面中に、N型ソース拡散層21が形
成されている。以下、これらをシリコン基板1という。
シリコン基板1中に、N型ソース拡散層21、P型ベー
ス拡散層20を貫通し、N−型単結晶シリコンエピタキ
シャル層11中にまで至るトレンチ31が形成されてい
る。トレンチ31の内壁面をゲート絶縁膜32が被覆し
ている。トレンチ31内に、N型不純物を含んだ多結晶
シリコンで形成されたゲート電極34が埋込まれてい
る。ゲート電極34は、シリコン基板1の表面よりも上
に突出している。シリコン基板1の表面領域を被覆せ
ず、ゲート電極34の突出部分のみを絶縁膜35が被覆
している。ゲート電極34を覆うように、かつN型ソー
ス拡散層21、P型ベース拡散層20に接触するよう
に、シリコン基板1の上にソース電極41が形成されて
いる。シリコン基板1の裏面には、ドレイン電極42が
設けられている。
Referring to FIG. 1, an N− type single crystal silicon epitaxial layer 11 is formed on an N + type single crystal silicon substrate 10, and a P type base diffusion layer is formed on the N− type single crystal silicon epitaxial layer 11. The layer 20 is formed, and the N-type source diffusion layer 21 is formed in the surface of the P-type base diffusion layer 20. Hereinafter, these are referred to as the silicon substrate 1.
A trench 31 is formed in the silicon substrate 1 so as to penetrate the N-type source diffusion layer 21 and the P-type base diffusion layer 20 and reach the N − type single crystal silicon epitaxial layer 11. The inner wall surface of the trench 31 is covered with the gate insulating film 32. A gate electrode 34 formed of polycrystalline silicon containing N-type impurities is buried in the trench 31. The gate electrode 34 projects above the surface of the silicon substrate 1. The surface region of the silicon substrate 1 is not covered, and only the protruding portion of the gate electrode 34 is covered with the insulating film 35. A source electrode 41 is formed on the silicon substrate 1 so as to cover the gate electrode 34 and contact the N-type source diffusion layer 21 and the P-type base diffusion layer 20. A drain electrode 42 is provided on the back surface of the silicon substrate 1.

【0044】次に動作について説明する。ゲート電極3
4に正電位を印加することにより、トレンチ31の側面
にチャネルが形成され、矢印で示す経路で電子が移動
し、ソース電極41とドレイン電極42間に電流が流れ
る。
Next, the operation will be described. Gate electrode 3
By applying a positive potential to No. 4, a channel is formed on the side surface of the trench 31, electrons move along the path indicated by the arrow, and a current flows between the source electrode 41 and the drain electrode 42.

【0045】実施例によれば、ゲート電極34の突出部
分を被覆する絶縁膜35が、シリコン基板1の表面領域
を被覆せず、ゲート電極34の突出部分のみを被覆して
いるので、絶縁膜35が水平方向に広がらず、ひいては
占有面積を小さくすることができる。その結果、チップ
の縮小化が可能となる。
According to the embodiment, the insulating film 35 covering the protruding portion of the gate electrode 34 does not cover the surface region of the silicon substrate 1 but covers only the protruding portion of the gate electrode 34. Since 35 does not spread in the horizontal direction, the occupied area can be reduced. As a result, the size of the chip can be reduced.

【0046】図2は、図1に示すトレンチMOS中のト
レンチ部分のみを抽出して図示した斜視図である。図3
は、その平面図である。トレンチ31は、このようにス
トライプ状に形成される。
FIG. 2 is a perspective view showing only the trench portion in the trench MOS shown in FIG. 1 by extracting it. FIG.
FIG. The trenches 31 are thus formed in stripes.

【0047】図4は、本発明に用いられるトレンチの他
の形状を示す平面図である。トレンチ31は、図4のよ
うに、多角形に形成してもよい。
FIG. 4 is a plan view showing another shape of the trench used in the present invention. The trench 31 may be formed in a polygonal shape as shown in FIG.

【0048】次に、実施例1に係るトレンチMOSの製
造方法について説明する。図5を参照して、N+型単結
晶シリコン基板10の上に、N−型単結晶シリコンエピ
タキシャル層11を形成する。N−型単結晶シリコンエ
ピタキシャル層11の上に、P型ベース拡散層20を形
成する。P型ベース拡散層20の表面中にN型ソース拡
散層21を形成する。以下、N+型単結晶シリコン基板
10とN−型単結晶シリコンエピタキシャル層11とP
型ベース拡散層20とN型ソース拡散層21とを含め
て、シリコン基板1という。シリコン基板1の表面に、
膜厚300Åのシリコン酸化膜37を、たとえば熱酸化
で形成する。つづいて、シリコン酸化膜37の上に、膜
厚1000Åのシリコン窒化膜38を、たとえばCVD
法で堆積する。引続き、シリコン窒化膜38の上に、膜
厚8000Åのシリコン酸化膜30を、たとえばCVD
法で堆積する。シリコン酸化膜30は、後に行なうトレ
ンチを形成するためのエッチングの際のマスクとなるも
のであり、その膜厚は、このエッチングに耐えるだけの
膜厚であればよい。
Next, a method of manufacturing the trench MOS according to the first embodiment will be described. Referring to FIG. 5, N− type single crystal silicon epitaxial layer 11 is formed on N + type single crystal silicon substrate 10. A P-type base diffusion layer 20 is formed on the N− type single crystal silicon epitaxial layer 11. An N-type source diffusion layer 21 is formed in the surface of the P-type base diffusion layer 20. Hereinafter, the N + type single crystal silicon substrate 10, the N− type single crystal silicon epitaxial layer 11 and the P
The type base diffusion layer 20 and the N type source diffusion layer 21 are collectively referred to as a silicon substrate 1. On the surface of the silicon substrate 1,
The silicon oxide film 37 having a film thickness of 300Å is formed by, for example, thermal oxidation. Subsequently, a silicon nitride film 38 having a film thickness of 1000 Å is formed on the silicon oxide film 37 by, for example, CVD.
Deposited by the method. Subsequently, a silicon oxide film 30 having a film thickness of 8000Å is formed on the silicon nitride film 38 by, for example, CVD.
Deposited by the method. The silicon oxide film 30 serves as a mask during etching for forming a trench which will be performed later, and its film thickness may be a film thickness that can withstand this etching.

【0049】図6を参照して、シリコン酸化膜30、シ
リコン窒化膜38およびシリコン酸化膜37を、後に形
成するトレンチのマスクになるように所定の形状にパタ
ーニングする。パターニングされたシリコン酸化膜30
をマスクにして、シリコン基板1中に、N型ソース拡散
層21、P型ベース拡散層20を貫通し、N−型単結晶
シリコンエピタキシャル層11中にまで至るトレンチ3
1を形成する。
Referring to FIG. 6, silicon oxide film 30, silicon nitride film 38 and silicon oxide film 37 are patterned into a predetermined shape so as to serve as a mask for a trench to be formed later. Patterned silicon oxide film 30
With the mask as a mask, the trench 3 penetrating the N-type source diffusion layer 21 and the P-type base diffusion layer 20 in the silicon substrate 1 and reaching the N − -type single crystal silicon epitaxial layer 11
1 is formed.

【0050】図7を参照して、トレンチ31の内壁面
を、ゲート酸化膜となる膜厚500Åのシリコン酸化膜
32で被覆する。その後、トレンチ31内に埋込まれる
ように、シリコン基板1の上に、N型不純物を含んだ多
結晶シリコン膜33を堆積する。なお、ゲート酸化膜
(32)の膜厚は、要求される電気特性に応じて、適宜
変更され得る。
Referring to FIG. 7, the inner wall surface of trench 31 is covered with a silicon oxide film 32 having a film thickness of 500 Å to be a gate oxide film. Then, a polycrystalline silicon film 33 containing N-type impurities is deposited on the silicon substrate 1 so as to be buried in the trench 31. The film thickness of the gate oxide film (32) can be appropriately changed according to the required electrical characteristics.

【0051】図7と図8を参照して、N型多結晶シリコ
ン膜33をエッチバックする。このとき、シリコン酸化
膜30上のN型多結晶シリコン33を完全にエッチング
するための時間より、長い時間のエッチングを行なう。
エッチング時間を適切に選ぶと、ゲート電極となるN型
多結晶シリコン34の上面34aが、シリコン酸化膜3
0の上面と下面との間に位置する。N型多結晶シリコン
34の上面34aの位置は、シリコン酸化膜30の表面
より2000Å下になるのが好ましい。N型多結晶シリ
コン膜33のエッチバック量は、2000Åである。
Referring to FIGS. 7 and 8, N-type polycrystalline silicon film 33 is etched back. At this time, etching is performed for a time longer than the time for completely etching the N-type polycrystalline silicon 33 on the silicon oxide film 30.
When the etching time is properly selected, the upper surface 34a of the N-type polycrystalline silicon 34 which will be the gate electrode is formed on the silicon oxide film 3
0 between the upper and lower surfaces. The position of the upper surface 34a of the N-type polycrystalline silicon 34 is preferably 2000 Å below the surface of the silicon oxide film 30. The etch back amount of the N-type polycrystalline silicon film 33 is 2000Å.

【0052】図8と図9を参照して、シリコン酸化膜3
0をエッチング除去し、ゲートN型多結晶シリコン膜3
4の上部を露出させる。このとき、ゲートN型多結晶シ
リコン34は、シリコン基板1表面から、上へ、およそ
7000Å突出する。
Referring to FIGS. 8 and 9, silicon oxide film 3 is formed.
0 is removed by etching, and the gate N-type polycrystalline silicon film 3
Expose the top of 4. At this time, the gate N-type polycrystalline silicon 34 projects upward from the surface of the silicon substrate 1 by about 7,000 Å.

【0053】図9と図10を参照して、ゲートN型多結
晶シリコン34の突出した部分の表面に、膜厚1000
Åのシリコン酸化膜35を、熱酸化法により形成する。
このとき、N型多結晶シリコン膜34の上面34aの位
置は、シリコン基板1の表面からおよそ6500Å突出
する。突出量t1 は、シリコン酸化膜30の膜厚、N型
多結晶シリコン膜34のエッチング量、およびシリコン
酸化膜35の厚さで決まるものであり、所望の突出量t
1 になるように、それぞれの条件を、変更するのが好ま
しい。ただし、以降の工程を考えて、ゲート酸化膜32
の膜厚t32とシリコン酸化膜37の膜厚t37と、シリコ
ン酸化膜35の膜厚t35とは、次の不等式を満足するよ
うに選択する必要がある。
Referring to FIGS. 9 and 10, a film thickness of 1000 is formed on the surface of the protruding portion of gate N-type polycrystalline silicon 34.
The Å silicon oxide film 35 is formed by a thermal oxidation method.
At this time, the position of the upper surface 34a of the N-type polycrystalline silicon film 34 projects from the surface of the silicon substrate 1 by about 6500Å. The protrusion amount t 1 is determined by the film thickness of the silicon oxide film 30, the etching amount of the N-type polycrystalline silicon film 34, and the thickness of the silicon oxide film 35.
It is preferable to change each condition so that it becomes 1 . However, considering the subsequent steps, the gate oxide film 32
The film thickness t 32 , the film thickness t 37 of the silicon oxide film 37, and the film thickness t 35 of the silicon oxide film 35 must be selected so as to satisfy the following inequalities.

【0054】t32+t37<t35 図10と図11を参照して、マスクを用いないで、シリ
コン窒化膜38とシリコン酸化膜37をエッチング除去
する。シリコン酸化膜37のエッチング時間は、膜厚t
37にふさわしい丁度の時間で行なえば、シリコン酸化膜
35の膜厚は、t35−t37(t35−t37>t32)にな
り、ゲートとソース間の絶縁耐圧はゲート酸化膜以上に
保たれる。
T 32 + t 37 <t 35 Referring to FIGS. 10 and 11, the silicon nitride film 38 and the silicon oxide film 37 are removed by etching without using a mask. The etching time of the silicon oxide film 37 depends on the film thickness t.
If it is done in a time suitable for 37 , the film thickness of the silicon oxide film 35 becomes t 35 -t 37 (t 35 -t 37 > t 32 ), and the withstand voltage between the gate and the source is more than that of the gate oxide film. To be kept.

【0055】図12を参照して、シリコン基板1の表面
にソース電極41を形成し、シリコン基板1の裏面にド
レイン電極42を設けて、トレンチMOSを完成する。
Referring to FIG. 12, source electrode 41 is formed on the front surface of silicon substrate 1, and drain electrode 42 is provided on the back surface of silicon substrate 1 to complete the trench MOS.

【0056】このようにして構成されるトレンチMOS
では、従来のトレンチMOSにみられた問題点が解決さ
れ、次のような効果をさらに兼ね備える。
Trench MOS configured in this way
Then, the problems found in the conventional trench MOS are solved, and the following effects are further provided.

【0057】第1の効果は、ゲートN型多結晶シリコン
を、高度な加工技術を用いないで、かつ厳密な制御なし
で形成できることである。第2の効果は、N型ソース拡
散層21の深さを、他の要因に影響されることなく単独
で決定できるため、シャロー化が容易であるということ
である。第3の効果は、トレンチとゲート電極とコンタ
クト領域がセルフアラインで形成できるため、トレンチ
とゲート電極間、ゲート電極とコンタクト領域間に、そ
れぞれマスクアライメントの余裕や加工状の余裕を必要
とせず、ひいてはチップの縮小化が容易であるというこ
とである。第4の効果は、ゲート電極の抵抗値が高くな
らないということである。
The first effect is that the gate N-type polycrystalline silicon can be formed without using a sophisticated processing technique and without strict control. The second effect is that the depth of the N-type source diffusion layer 21 can be independently determined without being affected by other factors, and thus shallowing is easy. A third effect is that the trench, the gate electrode, and the contact region can be formed by self-alignment, so that there is no need for a mask alignment margin or a processed margin between the trench and the gate electrode and between the gate electrode and the contact region. Consequently, it is easy to downsize the chip. The fourth effect is that the resistance value of the gate electrode does not increase.

【0058】なお、上記実施例において、図7を参照し
て、シリコン酸化膜30とシリコン窒化膜38とシリコ
ン酸化膜37の合計の厚さt10と、トレンチ31の深さ
10と、トレンチ31の幅w10とは、次の不等式を満足
することが望ましい。
In the above embodiment, referring to FIG. 7, total thickness t 10 of silicon oxide film 30, silicon nitride film 38, and silicon oxide film 37, depth d 10 of trench 31, and trench 10 are shown. The width w 10 of 31 preferably satisfies the following inequality.

【0059】(t10+d10)/w10≦12 上述の関係は、図7におけるN型多結晶シリコン膜33
の堆積の際のアスペクト比と呼ばれている関係で、(t
10+d10)/w10>12の関係になると、N型多結晶シ
リコン33をトレンチ31の底部まで完全に埋込むこと
が困難になったり、あるいはN型多結晶シリコン中に空
洞ができるという不具合を生じる。一般的なMOSのゲ
ート酸化膜32の膜厚t32は、下記の不等式を満足す
る。
(T 10 + d 10 ) / w 10 ≦ 12 The above relationship is based on the relationship between the N-type polycrystalline silicon film 33 in FIG.
The relationship called the aspect ratio during the deposition of
When 10 + d 10 ) / w 10 > 12, it becomes difficult to completely fill the N-type polycrystalline silicon 33 to the bottom of the trench 31 or a cavity is formed in the N-type polycrystalline silicon. Cause The thickness t 32 of the gate oxide film 32 of a general MOS satisfies the following inequality.

【0060】t32≪d10,t32≪w10 図7と図1を参照して、トレンチ深さd1 とトレンチの
幅w1 との関係は次のようになる。
T 32 << d 10 , t 32 << w 10 Referring to FIGS. 7 and 1 , the relationship between the trench depth d 1 and the trench width w 1 is as follows.

【0061】d1 ≡d10,w1 ≡w10 したがって、t10,d1 ,w1 の間の関係は、次式であ
ることが望ましいと結論付けられる。
D 1 ≡d 10 , w 1 ≡w 10 Therefore, it is concluded that the relationship between t 10 , d 1 and w 1 is preferably

【0062】(t10+d10)/w10≦12 さらに、図1を参照して、ゲートN型多結晶シリコンの
突出量t1 は、その製造方法から考えて、t1 ≦t10
なることより、N型多結晶シリコンの突出量t 1 とトレ
ンチの深さd1 とトレンチの幅w1 の関係は、次の不等
式を満足するのが望ましいことになる。
(TTen+ DTen) / WTen≦ 12 Furthermore, referring to FIG. 1, gate N-type polycrystalline silicon
Protrusion t1Considering its manufacturing method,1≤tTenWhen
Therefore, the protrusion amount t of the N-type polycrystalline silicon is 1And training
Depth d1And trench width w1The relationship is
It would be desirable to satisfy the formula.

【0063】(t1 +d1 )/w1 ≦12 また、図1を参照して、多結晶シリコン膜の突出量t1
とトレンチの間隔w3との関係は、次の不等式を満足す
るのが好ましい。
(T 1 + d 1 ) / w 1 ≦ 12 Further, referring to FIG. 1, the protrusion amount t 1 of the polycrystalline silicon film is
The relationship between the trench width and the trench spacing w 3 preferably satisfies the following inequality.

【0064】t1 /w3 ≦2 上述の関係式を満足すると、ソース電極41のステップ
カバレージ性がよく、ひいては、段差部で断線したり、
細くなって抵抗値が増加するといった不具合は発生しな
い。
T 1 / w 3 ≦ 2 If the above relational expression is satisfied, the step coverage of the source electrode 41 is good, which leads to disconnection at the step portion,
There is no problem such as thinning and increase in resistance value.

【0065】なお、上記実施例では、MOSの場合を例
示したが、この発明はこれに限られるものでなく、GT
O、MCT、BRTのようなサイリスタに本発明を適用
することもできる。
In the above embodiment, the case of the MOS is illustrated, but the present invention is not limited to this, and GT
The present invention can also be applied to thyristors such as O, MCT and BRT.

【0066】実施例2 図13は、実施例2に係るトレンチMOSの断面図であ
る。実施例1では、トレンチ構造の縦型MOSを例示し
たが、この発明はこれに限られるものでなく、本発明は
図13に示すようなトレンチ構造の横型MOSトランジ
スタも含む。すなわち、本発明は、トレンチの側面にチ
ャネルを形成し、トレンチの縦方向に電流を流す半導体
装置すべてにおいて適用され得る。
Second Embodiment FIG. 13 is a sectional view of a trench MOS according to a second embodiment. Although the vertical MOS having a trench structure is illustrated in the first embodiment, the present invention is not limited to this, and the present invention also includes a lateral MOS transistor having a trench structure as shown in FIG. That is, the present invention can be applied to all semiconductor devices in which a channel is formed on the side surface of the trench and a current is passed in the vertical direction of the trench.

【0067】図13を参照して、半導体基板1の表面中
にトレンチ31が設けられている。半導体基板1はP型
ベース拡散層20を含む。トレンチ31の内壁面をゲー
ト絶縁膜32が被覆している。トレンチ31内に、ゲー
ト電極である、N型不純物を含んだ多結晶シリコン34
が埋込まれている。ゲート電極34は、半導体基板1の
表面よりも上に突出している。ゲート電極34の突出部
分の幅は、トレンチ31内に埋込まれた部分の幅と等し
くされている。半導体基板1の表面領域を被覆せず、ゲ
ート電極34の突出部分のみを絶縁膜35が被覆してい
る。半導体基板1の表面中であって、かつトレンチ31
の両側に、N型ソース拡散層21とN型ドレイン拡散層
22が、互いに離されて形成されている。N型ソース拡
散層21にソース電極41が接続されている。N型ドレ
イン拡散層22にドレイン電極42が接続されている。
P型ベース拡散層20は、チャネルとして動作する。
Referring to FIG. 13, trench 31 is provided in the surface of semiconductor substrate 1. The semiconductor substrate 1 includes a P-type base diffusion layer 20. The inner wall surface of the trench 31 is covered with the gate insulating film 32. In the trench 31, polycrystalline silicon 34, which is a gate electrode and contains N-type impurities, is formed.
Is embedded. The gate electrode 34 projects above the surface of the semiconductor substrate 1. The width of the protruding portion of the gate electrode 34 is made equal to the width of the portion embedded in the trench 31. The surface region of the semiconductor substrate 1 is not covered, and only the protruding portion of the gate electrode 34 is covered with the insulating film 35. In the surface of the semiconductor substrate 1 and the trench 31
An N-type source diffusion layer 21 and an N-type drain diffusion layer 22 are formed separately from each other on both sides. The source electrode 41 is connected to the N-type source diffusion layer 21. The drain electrode 42 is connected to the N-type drain diffusion layer 22.
The P-type base diffusion layer 20 operates as a channel.

【0068】ゲート電極34に正電位を印加することに
より、トレンチ31の側面にチャネルが形成され、ソー
ス電極41とドレイン電極42との間に電流が流れる。
By applying a positive potential to the gate electrode 34, a channel is formed on the side surface of the trench 31 and a current flows between the source electrode 41 and the drain electrode 42.

【0069】実施例3 図14は、実施例3に係る、トレンチ構造を有する縦型
絶縁膜ゲートバイポーラトランジスタ(以下、トレンチ
IGBTという)の断面図である。実施例3に係るトレ
ンチIGBTは、P+型単結晶シリコン基板12とN+
型単結晶シリコンエピタキシャル層13とN−型単結晶
シリコンエピタキシャル層11とP型ベース拡散層20
とを含むシリコン基板1を備える。P型ベース拡散層2
0の表面中に、N型エミッタ拡散層23が設けられてい
る。シリコン基板1中に、N型エミッタ拡散層23とP
型ベース拡散層20を貫通し、N−型単結晶シリコンエ
ピタキシャル層11にまで至るトレンチ31が設けられ
ている。トレンチ31の内壁面をゲート絶縁膜32が被
覆している。トレンチ31内にゲート電極34であるN
型不純物を含んだ多結晶シリコン膜が埋込まれている。
ゲート電極34は、半導体基板1の表面よりも上に突出
している。ゲート電極34の突出部分の幅は、トレンチ
31内に埋込まれる部分の幅と等しくされている。半導
体基板1の表面領域を被覆せず、ゲート電極34の突出
部分のみを絶縁部35が被覆している。ゲート電極34
の突出部分を覆うように、かつN型エミッタ拡散層23
とP型ベース拡散層20に接触するように、エミッタ電
極43が半導体基板1の上に設けられている。半導体基
板1の裏面にコレクタ電極44が設けられている。
Example 3 FIG. 14 is a cross-sectional view of a vertical insulating film gate bipolar transistor having a trench structure (hereinafter referred to as trench IGBT) according to Example 3. The trench IGBT according to the third embodiment includes the P + type single crystal silicon substrate 12 and the N +.
Type single crystal silicon epitaxial layer 13, N-type single crystal silicon epitaxial layer 11 and P type base diffusion layer 20
And a silicon substrate 1 including. P-type base diffusion layer 2
An N-type emitter diffusion layer 23 is provided in the surface of 0. In the silicon substrate 1, the N-type emitter diffusion layer 23 and P
A trench 31 penetrating the type base diffusion layer 20 and reaching the N − type single crystal silicon epitaxial layer 11 is provided. The inner wall surface of the trench 31 is covered with the gate insulating film 32. N which is the gate electrode 34 in the trench 31
A polycrystalline silicon film containing type impurities is buried.
The gate electrode 34 projects above the surface of the semiconductor substrate 1. The width of the protruding portion of the gate electrode 34 is made equal to the width of the portion embedded in the trench 31. The surface area of the semiconductor substrate 1 is not covered, and only the protruding portion of the gate electrode 34 is covered with the insulating portion 35. Gate electrode 34
Of the N-type emitter diffusion layer 23 so as to cover the protruding portion of
An emitter electrode 43 is provided on the semiconductor substrate 1 so as to be in contact with the P-type base diffusion layer 20. A collector electrode 44 is provided on the back surface of the semiconductor substrate 1.

【0070】ゲート電極34に正電位を印加することに
より、トレンチ31の側面にチャネルが形成され、エミ
ッタ電極43とコレクタ電極44との間に電流が流れ
る。
By applying a positive potential to the gate electrode 34, a channel is formed on the side surface of the trench 31 and a current flows between the emitter electrode 43 and the collector electrode 44.

【0071】実施例4 本実施例は、図1に示すトレンチMOSの他の製造方法
に係るものである。
Embodiment 4 This embodiment relates to another method of manufacturing the trench MOS shown in FIG.

【0072】図15を参照して、N+型単結晶シリコン
基板10の上にN−型単結晶シリコンエピタキシャル層
11を形成し、続いてP型ベース拡散層20、および複
数のN型ソース拡散層21を形成する。N+型単結晶シ
リコン基板10とN−型単結晶シリコンエピタキシャル
層11とP型ベース拡散層20とN型ソース拡散層21
とを含めて、以下シリコン基板1という。
Referring to FIG. 15, N− type single crystal silicon epitaxial layer 11 is formed on N + type single crystal silicon substrate 10, followed by P type base diffusion layer 20 and a plurality of N type source diffusion layers. 21 is formed. N + type single crystal silicon substrate 10, N− type single crystal silicon epitaxial layer 11, P type base diffusion layer 20, and N type source diffusion layer 21.
Hereinafter, the silicon substrate 1 will be collectively referred to as the silicon substrate 1.

【0073】シリコン基板1の表面上に、膜厚300Å
のシリコン酸化膜37を、たとえば熱酸化法により形成
する。続いて、シリコン酸化膜37の上に膜厚1000
Åのシリコン窒化膜38を、たとえばCVD法で堆積す
る。シリコン窒化膜38の上に、膜厚8000Åのシリ
コン酸化膜30を、たとえばCVD法で堆積する。シリ
コン酸化膜30は、トレンチを形成するためのエッチン
グの際のマスクとなるものであり、その膜厚は、その際
のエッチングに耐え得るだけの膜厚であればよい。
A film thickness of 300Å is formed on the surface of the silicon substrate 1.
The silicon oxide film 37 is formed by, for example, a thermal oxidation method. Then, a film thickness of 1000 is formed on the silicon oxide film 37.
The Å silicon nitride film 38 is deposited by, for example, the CVD method. A silicon oxide film 30 having a film thickness of 8000Å is deposited on the silicon nitride film 38 by, for example, the CVD method. The silicon oxide film 30 serves as a mask at the time of etching for forming the trench, and its film thickness may be a film thickness that can withstand the etching at that time.

【0074】図16を参照して、シリコン酸化膜30と
シリコン窒化膜38とシリコン酸化膜37とからなる三
層膜を、後のトレンチを形成する際のマスクになるよう
に、所定の形状にパターニングする。パターニングされ
たシリコン酸化膜30をマスクにして、シリコン基板1
中に、N型ソース拡散層21とP型ベース拡散層20と
を貫通し、N−型単結晶シリコンエピタキシャル層11
にまで至るトレンチ31を形成する。
Referring to FIG. 16, the three-layer film formed of silicon oxide film 30, silicon nitride film 38, and silicon oxide film 37 is formed into a predetermined shape so as to serve as a mask for forming a trench later. Pattern. Silicon substrate 1 using patterned silicon oxide film 30 as a mask
And penetrates the N-type source diffusion layer 21 and the P-type base diffusion layer 20 into the N-type single crystal silicon epitaxial layer 11
A trench 31 extending to the above is formed.

【0075】次に、トレンチ31内のエッチングダメー
ジを取除く目的で、トレンチ31の内壁面を熱酸化し、
該トレンチ31の内壁面に膜厚1000Åのシリコン酸
化膜(図示せず。以下、犠牲酸化膜という)を形成す
る。
Next, in order to remove the etching damage in the trench 31, the inner wall surface of the trench 31 is thermally oxidized,
A silicon oxide film (not shown; hereinafter referred to as a sacrificial oxide film) having a film thickness of 1000 Å is formed on the inner wall surface of the trench 31.

【0076】その後、図17を参照して、犠牲酸化膜を
除去する際に、シリコン酸化膜30も同時にエッチング
され、シリコン酸化膜30の表面は、位置30aから位
置30bまで後退する。エッチングをたとえばフッ化水
素水によるウェット法で行なうと、シリコン酸化膜30
は、厚さ方向および横方向において、同じ量だけエッチ
ングされる。エッチング量は、エッチング時間によっ
て、コントロールされる。たとえば2000Åだけエッ
チングすれば、シリコン酸化膜30の膜厚は6000Å
となり、シリコン酸化膜30の開口部の側壁30eは、
トレンチ31の開口部の側壁の位置から2000Åだけ
後退する。
Thereafter, referring to FIG. 17, when removing the sacrificial oxide film, silicon oxide film 30 is simultaneously etched, and the surface of silicon oxide film 30 recedes from position 30a to position 30b. When the etching is performed by a wet method using, for example, hydrogen fluoride water, the silicon oxide film 30
Are etched by the same amount in the thickness and lateral directions. The etching amount is controlled by the etching time. For example, if only 2000Å is etched, the film thickness of the silicon oxide film 30 is 6000Å
Therefore, the side wall 30e of the opening of the silicon oxide film 30 is
It moves backward from the position of the side wall of the opening of the trench 31 by 2000 Å.

【0077】図18を参照して、トレンチ31の内壁面
を、ゲート酸化膜となる膜厚500Åのシリコン酸化膜
32で被覆する。その後、N型不純物を含んだ多結晶シ
リコン33をトレンチ31内に埋込まれるように、シリ
コン基板1の上に堆積する。
Referring to FIG. 18, the inner wall surface of trench 31 is covered with a silicon oxide film 32 having a film thickness of 500 Å to be a gate oxide film. Then, polycrystalline silicon 33 containing N-type impurities is deposited on the silicon substrate 1 so as to be buried in the trench 31.

【0078】図18と図19を参照して、N型多結晶シ
リコン膜33をエッチバックする。この際、シリコン酸
化膜30上のN型多結晶シリコン膜33を完全にエッチ
ング除去するための時間より長い時間エッチングする。
すなわち、多結晶シリコン膜33を、その上面がシリコ
ン酸化膜30の上面と下面との間に位置するまで、エッ
チバックする。N型多結晶シリコン34の上面34aの
位置は、シリコン酸化膜30の表面の位置より2000
Å下になるのが好ましい。
Referring to FIGS. 18 and 19, the N-type polycrystalline silicon film 33 is etched back. At this time, etching is performed for a time longer than the time for completely removing the N-type polycrystalline silicon film 33 on the silicon oxide film 30 by etching.
That is, the polycrystalline silicon film 33 is etched back until its upper surface is located between the upper surface and the lower surface of the silicon oxide film 30. The position of the upper surface 34a of the N-type polycrystalline silicon 34 is 2000 from the position of the surface of the silicon oxide film 30.
Å It is preferable to be below.

【0079】図19と図20を参照して、シリコン酸化
膜30をエッチング除去する。これによって、ゲートN
型多結晶シリコン膜34は、シリコン窒化膜38の表面
より上に、4000Å程度突出し、かつトレンチ31の
開口部より横に、2000Å程度張出す。これにより、
断面形状がT字型のゲート構造が得られる。
Referring to FIGS. 19 and 20, silicon oxide film 30 is removed by etching. By this, the gate N
The type polycrystalline silicon film 34 protrudes above the surface of the silicon nitride film 38 by about 4000 Å, and extends over the opening of the trench 31 by about 2000 Å. This allows
A gate structure having a T-shaped cross section can be obtained.

【0080】図20と図21を参照して、ゲートN型多
結晶シリコン膜34の突出部分を、熱酸化し、それによ
ってシリコン酸化膜35を形成する。シリコン酸化膜3
5の膜厚は、N型多結晶シリコン酸化膜34の横方向に
張出した部分をすべて酸化させるような膜厚以上に設定
する。たとえば、張出し量が2000Åの場合、シリコ
ン酸化膜35の膜厚を4000Å程度に設定すれば、張
出した部分をすべて酸化でき、結果的に、ゲートN型多
結晶シリコン幅を、トレンチ31の開口部の幅に等しい
か、または、それ以下にすることができる。上述のよう
な熱酸化によって、断面形状T字型のゲートが断面形状
I字型のゲートになる。シリコン酸化膜35は、ソース
電極とゲート電極間の層間絶縁膜になるため、厚い方が
有利である。しかしエミッタ電極のステップカバレージ
とのトレードオフ関係にあるので、膜厚は総合的に考え
なければならない。シリコン酸化膜35の膜厚は、ゲー
トN型多結晶シリコン膜34の横方向への張出し量で決
定されるものである。しかし、その突出量t1 を考慮し
ながら、シリコン酸化膜30の堆積直後の膜厚、シリコ
ン酸化膜30のエッチング量、N型多結晶シリコン膜3
4のエッチング量(34a)等の条件を変えることによ
って、シリコン酸化膜30の膜厚を自由に選択すること
が可能である。
Referring to FIGS. 20 and 21, the protruding portion of gate N-type polycrystalline silicon film 34 is thermally oxidized to form silicon oxide film 35. Silicon oxide film 3
The thickness of No. 5 is set to be equal to or larger than the thickness that oxidizes all the laterally protruding portions of the N-type polycrystalline silicon oxide film 34. For example, when the amount of overhang is 2000 Å, if the film thickness of the silicon oxide film 35 is set to about 4000 Å, the overhanging portion can be entirely oxidized, and as a result, the gate N-type polycrystalline silicon width is set to the opening of the trench 31. Can be equal to or less than the width of. By the thermal oxidation as described above, the gate having the T-shaped cross section becomes the gate having the I-shaped cross section. Since the silicon oxide film 35 serves as an interlayer insulating film between the source electrode and the gate electrode, it is advantageous that it is thick. However, since there is a trade-off relationship with the step coverage of the emitter electrode, the film thickness must be comprehensively considered. The film thickness of the silicon oxide film 35 is determined by the lateral extension of the gate N-type polycrystalline silicon film 34. However, the film thickness immediately after the deposition of the silicon oxide film 30, the etching amount of the silicon oxide film 30, the N-type polycrystalline silicon film 3 is taken into consideration while taking the protrusion amount t 1 into consideration.
It is possible to freely select the film thickness of the silicon oxide film 30 by changing the conditions such as the etching amount (34a) of No. 4 and the like.

【0081】また、シリコン酸化膜35を形成した後
に、改めて、全面をエッチングすることによって、その
膜厚を減らすことも可能である。ただし、以降の工程を
考えて、ゲート酸化膜32の膜厚t32と下層シリコン酸
化膜37の膜厚t37とシリコン酸化膜35の膜厚t35
の関係は、次の不等式を満足するように選択する必要が
ある。
It is also possible to reduce the film thickness by forming the silicon oxide film 35 and then etching the entire surface again. However, given the subsequent steps, the relationship between the thickness t 35 of the thickness t 37 and silicon oxide film 35 having a thickness t 32 and lower silicon oxide film 37 of the gate oxide film 32, to satisfy the following inequality Need to choose.

【0082】t32+t37<t35 図21と図22を参照して、マスクを用いないで、シリ
コン窒化膜38とシリコン酸化膜37をエッチングす
る。シリコン酸化膜37のエッチング時間は、その膜厚
37に相応しい丁度の時間とすれば、シリコン酸化膜3
5の膜厚は、t35−t37(t35−t37>t32)になり、
ゲートとソース間の絶縁耐圧はゲート酸化膜以上に保た
れるので、半導体装置としての特性上、何ら問題はな
い。
T 32 + t 37 <t 35 Referring to FIGS. 21 and 22, the silicon nitride film 38 and the silicon oxide film 37 are etched without using a mask. If the etching time of the silicon oxide film 37 is set to a time suitable for the film thickness t 37 , the silicon oxide film 3
5 of film thickness, made in t 35 -t 37 (t 35 -t 37> t 32),
Since the withstand voltage between the gate and the source is kept higher than that of the gate oxide film, there is no problem in the characteristics of the semiconductor device.

【0083】図23を参照して、シリコン基板1の表面
にソース電極41を形成し、シリコン基板1の裏面にド
レイン電極42を形成すると、トレンチMOSが完成す
る。
Referring to FIG. 23, when source electrode 41 is formed on the front surface of silicon substrate 1 and drain electrode 42 is formed on the back surface of silicon substrate 1, trench MOS is completed.

【0084】本実施例によれば、トレンチを形成する際
のエッチング時に生じたダメージや汚染を取除くための
犠牲酸化の工程を追加することによって、トレンチMO
Sの電気的特性が向上するという第5の効果と、実施例
1で生じる第1から第4の効果が得られる。
According to the present embodiment, the trench MO is added by adding the step of sacrificial oxidation for removing the damage and the contamination generated during the etching for forming the trench.
The fifth effect of improving the electrical characteristics of S and the first to fourth effects produced in the first embodiment are obtained.

【0085】なお、上記実施例では、トレンチ構造の縦
型MOSに適用した例を示したが、この発明はこれに限
られるものではなく、トレンチ構造の横型MOS、トレ
ンチ構造の縦型IGBTをはじめ、トレンチ側面にチャ
ネルを形成し、トレンチの縦方向に電流を流す半導体装
置のすべてに、適用され得る。
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a vertical MOS having a trench structure has been shown, but the present invention is not limited to this, and a horizontal MOS having a trench structure and a vertical IGBT having a trench structure can be used. The present invention can be applied to all semiconductor devices in which a channel is formed on the side surface of a trench and a current is passed in the vertical direction of the trench.

【0086】また、本実施例でも、実施例1と同様に、
下記の不等式が満足されるのが好ましい。
Also in this embodiment, as in the first embodiment,
The following inequalities are preferably satisfied.

【0087】 (t1 +d1 )/w1 ≦12,t1 /w3 ≦2実施例5 本実施例は、トレンチMOSのさらに他の製造方法に係
るものである。
(T 1 + d 1 ) / w 1 ≦ 12, t 1 / w 3 ≦ 2 Example 5 This example relates to still another manufacturing method of the trench MOS.

【0088】図24を参照して、N+型単結晶シリコン
基板10の上にN−型単結晶シリコンエピタキシャル層
11を形成し、続いて、その上にP型ベース拡散層20
と複数のN型ソース拡散層21を形成する。以下、これ
をシリコン基板1という。
Referring to FIG. 24, N-type single crystal silicon epitaxial layer 11 is formed on N + type single crystal silicon substrate 10, and subsequently P type base diffusion layer 20 is formed thereon.
And a plurality of N-type source diffusion layers 21 are formed. Hereinafter, this is referred to as a silicon substrate 1.

【0089】シリコン基板1の表面に、膜厚8000Å
のシリコン酸化膜30を、たとえばCVD法で形成す
る。シリコン酸化膜30は、トレンチを形成するための
エッチングの際のマスクとなるものでり、その膜厚は、
その際のエッチングに耐え得るだけの膜厚であればよ
い。
On the surface of the silicon substrate 1, a film thickness of 8000Å
The silicon oxide film 30 is formed by, for example, the CVD method. The silicon oxide film 30 serves as a mask during etching for forming a trench, and its film thickness is
The film thickness may be enough to withstand the etching at that time.

【0090】図25を参照して、シリコン酸化膜30
を、後のトレンチを形成する際のマスクとなるように、
所定の形状にパターニングする。パターニングされたシ
リコン酸化膜30をマスクにして、シリコン基板1中
に、N型ソース拡散層21とP型ベース拡散層20とを
貫通し、N−型単結晶シリコンエピタキシャル層11に
まで至るトレンチ31を形成する。
Referring to FIG. 25, silicon oxide film 30
As a mask when forming a trench later,
Patterning into a predetermined shape. A trench 31 that penetrates the N-type source diffusion layer 21 and the P-type base diffusion layer 20 and reaches the N − -type single crystal silicon epitaxial layer 11 in the silicon substrate 1 by using the patterned silicon oxide film 30 as a mask. To form.

【0091】図26を参照して、トレンチ31内のエッ
チングダメージを取除く目的で、トレンチ31内に、熱
酸化法で、膜厚1000Åの犠牲酸化膜を形成する(図
示せず)。その後、この犠牲酸化膜を除去する際、トレ
ンチを形成するためのエッチングのマスクとなるシリコ
ン酸化膜30も同時にエッチングされ、その表面は位置
30aから位置30bまで後退する。このエッチングを
たとえばフッ化水素水を用いるウェット法で行なうと、
シリコン酸化膜30は、厚さ方向と横方向に同じ量だけ
エッチングされる。このエッチング量は、エッチング時
間にコントロールされる。シリコン酸化膜30を200
0Åだけエッチングすれば、シリコン酸化膜30の膜厚
は6000Åとなり、シリコン酸化膜30の開口部の側
壁30eは、トレンチ31の側壁面から2000Åだけ
後退する。
Referring to FIG. 26, for the purpose of removing etching damage in trench 31, a sacrificial oxide film having a film thickness of 1000 Å is formed in trench 31 by a thermal oxidation method (not shown). Thereafter, when the sacrificial oxide film is removed, the silicon oxide film 30 serving as an etching mask for forming the trench is also etched at the same time, and the surface thereof recedes from the position 30a to the position 30b. When this etching is performed by a wet method using hydrogen fluoride water,
The silicon oxide film 30 is etched by the same amount in the thickness direction and the lateral direction. This etching amount is controlled by the etching time. 200 for the silicon oxide film 30
If only 0Å is etched, the film thickness of the silicon oxide film 30 becomes 6000Å, and the side wall 30e of the opening of the silicon oxide film 30 recedes from the side wall surface of the trench 31 by 2000Å.

【0092】図27を参照して、トレンチ31の内壁面
に、ゲート酸化膜となる膜厚500Åのシリコン酸化膜
32を形成する。その後N型不純物を含んだ多結晶シリ
コン膜33をトレンチ31内に埋込まれるように、シリ
コン基板1の上に堆積する。なおゲート酸化膜(32)
の膜厚は、要求されるべき特性により適宜変更される。
Referring to FIG. 27, a silicon oxide film 32 having a film thickness of 500 Å to be a gate oxide film is formed on the inner wall surface of trench 31. Then, a polycrystalline silicon film 33 containing N-type impurities is deposited on the silicon substrate 1 so as to be buried in the trench 31. Gate oxide film (32)
The film thickness of is properly changed according to the characteristics to be required.

【0093】図27と図28を参照して、N型多結晶シ
リコン膜33をエッチバックする。この際、シリコン酸
化膜30上のN型多結晶シリコン膜33を完全にエッチ
ングするための時間より長い時間エッチングする。すな
わち、N型多結晶シリコン膜34の上面34aの位置
が、シリコン酸化膜30の表面より2000Å下に位置
するようにエッチングする。
Referring to FIGS. 27 and 28, N type polycrystalline silicon film 33 is etched back. At this time, etching is performed for a time longer than the time for completely etching the N-type polycrystalline silicon film 33 on the silicon oxide film 30. That is, etching is performed such that the position of the upper surface 34a of the N-type polycrystalline silicon film 34 is located 2000 Å below the surface of the silicon oxide film 30.

【0094】図28と図29を参照して、シリコン酸化
膜30をエッチング除去すると、ゲートN型多結晶シリ
コン膜34は、シリコン基板1の表面上に4000Å程
度突出し、かつトレンチ31の開口部より横に2000
Å程度張出し、断面形状がT字型のゲート構造が得られ
る。
Referring to FIGS. 28 and 29, when the silicon oxide film 30 is removed by etching, the gate N-type polycrystalline silicon film 34 projects above the surface of the silicon substrate 1 by about 4000 Å, and from the opening of the trench 31. Next to 2000
A gate structure with an overhang of about Å and a T-shaped cross section can be obtained.

【0095】図30を参照して、N型多結晶シリコン膜
34の突出部分の表面を熱酸化法により酸化し、シリコ
ン酸化膜35を形成する。シリコン酸化膜35の膜厚
は、N型多結晶シリコン膜34の横方向へ張出した部分
をすべて酸化させるような膜厚以上に設定する。たとえ
ば、張出し量が2000Åの場合、シリコン酸化膜35
の膜厚を4000Å程度に設定すれば、張出した部分を
すべて酸化でき、結果的に、ゲートN型多結晶シリコン
膜の幅は、トレンチ31の開口部の幅に等しいか、また
は、それより小さくなる。また、ゲートN型多結晶シリ
コン膜34の上面にも、同じ膜厚のシリコン酸化膜35
が形成される。シリコン酸化膜35は、このままの状態
でもよいし、全面エッチングをすることにより、その膜
厚を減らすこともできるし、また、完全に除去してしま
うことも可能である。
Referring to FIG. 30, the surface of the protruding portion of N-type polycrystalline silicon film 34 is oxidized by a thermal oxidation method to form silicon oxide film 35. The film thickness of the silicon oxide film 35 is set to be equal to or larger than the film thickness that oxidizes all the laterally overhanging portions of the N-type polycrystalline silicon film 34. For example, when the overhang is 2000 Å, the silicon oxide film 35
If the film thickness is set to about 4000Å, the overhanging portion can be entirely oxidized, and as a result, the width of the gate N-type polycrystalline silicon film is equal to or smaller than the width of the opening of the trench 31. Become. Further, on the upper surface of the gate N-type polycrystalline silicon film 34, the silicon oxide film 35 of the same thickness is also formed.
Is formed. The silicon oxide film 35 may be in the state as it is, or the entire film may be etched to reduce the film thickness or completely remove it.

【0096】シリコン酸化膜35の膜厚は、ゲートN型
多結晶シリコン膜30の横方向への張出し量で決定され
るものであるが、突出部分t1 を考慮しながら、シリコ
ン酸化膜30の堆積直後の膜厚、シリコン酸化膜30の
エッチング量、N型多結晶シリコン膜34のエッチング
量(34a)などの条件を変えることによって自由に選
択することが可能である。
The thickness of the silicon oxide film 35 is determined by the amount of lateral extension of the gate N-type polycrystalline silicon film 30, but the silicon oxide film 30 should be formed in consideration of the protruding portion t 1 . It can be freely selected by changing conditions such as the film thickness immediately after the deposition, the etching amount of the silicon oxide film 30 and the etching amount (34a) of the N-type polycrystalline silicon film 34.

【0097】図31を参照して、シリコン基板1の表面
に、CVD法で、膜厚8000Åの層間膜を堆積する。
Referring to FIG. 31, an interlayer film having a film thickness of 8000Å is deposited on the surface of silicon substrate 1 by the CVD method.

【0098】図32を参照して、写真製版を用いて層間
膜36をパターニングし、シリコン基板1の表面にコン
タクト領域を形成する。
Referring to FIG. 32, the interlayer film 36 is patterned by photolithography to form a contact region on the surface of the silicon substrate 1.

【0099】最後に、図33を参照して、シリコン基板
1の表面にソース電極41を形成し、シリコン基板1の
裏面にドレイン電極42を形成して、トレンチMOSを
完成する。
Finally, referring to FIG. 33, the source electrode 41 is formed on the front surface of the silicon substrate 1, and the drain electrode 42 is formed on the back surface of the silicon substrate 1 to complete the trench MOS.

【0100】本実施例によれば、トレンチを形成する際
のエッチング時に生じたダメージや汚染を取除くための
犠牲酸化の工程を追加することにより、トレンチMOS
の電気的特性が向上するという第5の効果が生じる。
According to the present embodiment, by adding a sacrificial oxidation step for removing damage and contamination caused during etching when forming a trench, the trench MOS is formed.
The fifth effect of improving the electrical characteristics of

【0101】なお、本実施例では、トレンチ構造の縦型
MOSに適用した例を示したが、この発明はこれに限ら
れるものではなく、トレンチ構造の横型MOS、トレン
チ構造の縦型IGBTをはじめ、トレンチ側面にチャネ
ルを形成し、トレンチの縦方向に電流を流す半導体装置
のすべてに、適用され得る。
In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to a vertical MOS having a trench structure has been shown, but the present invention is not limited to this, and a horizontal MOS having a trench structure and a vertical IGBT having a trench structure can be used. The present invention can be applied to all semiconductor devices in which a channel is formed on the side surface of a trench and a current is passed in the vertical direction of the trench.

【0102】また、本実施例でも、実施例1と同様に、
下記の不等式が満足されるのが好ましい。
Also in this embodiment, as in the first embodiment,
The following inequalities are preferably satisfied.

【0103】 (t1 +d1 )/w1 ≦12,t1 /w3 ≦2実施例6 図34は、実施例6に係るトレンチMOSの断面図であ
る。
(T 1 + d 1 ) / w 1 ≦ 12, t 1 / w 3 ≦ 2 Example 6 FIG. 34 is a sectional view of a trench MOS according to Example 6.

【0104】図34を参照して、当該トレンチMOS
は、シリコン基板1を備える。シリコン基板1は、N+
型単結晶シリコン基板10と、N−型単結晶シリコンエ
ピタキシャル層11と、P型ベース拡散層20と、N型
ソース拡散層21とを含む。シリコン基板1中に、N型
ソース拡散層21とP型ベース拡散層20とを貫通し、
かつN−型単結晶シリコンエピタキシャル層11にまで
至るトレンチ31が形成されている。トレンチ31の内
壁面をゲート絶縁膜32が被覆している。トレンチ31
内に、シリコン基板1の表面よりも上に突出するゲート
電極34が埋込まれている。ゲート電極34の突出部分
は、上方向に向かうにつれて、その幅が狭くされてい
る。シリコン基板1の表面領域を被覆せず、ゲート電極
34の突出部分のみを、絶縁膜35が被覆している。シ
リコン基板1の表面にソース電極41が形成され、シリ
コン基板1の裏面にドレイン電極42が形成されてい
る。
Referring to FIG. 34, the trench MOS is concerned.
Comprises a silicon substrate 1. Silicon substrate 1 is N +
It includes a type single crystal silicon substrate 10, an N− type single crystal silicon epitaxial layer 11, a P type base diffusion layer 20, and an N type source diffusion layer 21. Penetrating the N-type source diffusion layer 21 and the P-type base diffusion layer 20 in the silicon substrate 1,
In addition, a trench 31 reaching the N − type single crystal silicon epitaxial layer 11 is formed. The inner wall surface of the trench 31 is covered with the gate insulating film 32. Trench 31
A gate electrode 34 protruding above the surface of the silicon substrate 1 is embedded therein. The width of the protruding portion of the gate electrode 34 becomes narrower in the upward direction. The surface region of the silicon substrate 1 is not covered, and only the protruding portion of the gate electrode 34 is covered with the insulating film 35. A source electrode 41 is formed on the front surface of the silicon substrate 1, and a drain electrode 42 is formed on the back surface of the silicon substrate 1.

【0105】本実施例によれば、ゲート電極34の突出
部分の幅が、上方向に向かうにつれて、狭くされている
ので、ソース電極41のステップカバレージ性がよくな
るという利点がある。
According to the present embodiment, since the width of the protruding portion of the gate electrode 34 is narrowed as it goes upward, there is an advantage that the step coverage of the source electrode 41 is improved.

【0106】次に、図34に示すトレンチMOSの製造
方法について説明する。まず図5から図8までに示す処
理と同一の処理が行なわれる。
Next, a method of manufacturing the trench MOS shown in FIG. 34 will be described. First, the same processing as that shown in FIGS. 5 to 8 is performed.

【0107】図35を参照して、シリコン酸化膜30
を、4000Åエッチングし、ゲートN型多結晶シリコ
ン膜34をシリコン酸化膜30の表面より2000Å程
度上に突出させる。実施例1では、シリコン酸化膜30
のすべてをエッチング除去しているが、本実施例では、
シリコン酸化膜30を残すところに特徴がある。
Referring to FIG. 35, silicon oxide film 30
Is etched by 4000 Å, and the gate N-type polycrystalline silicon film 34 is projected above the surface of the silicon oxide film 30 by about 2000 Å. In the first embodiment, the silicon oxide film 30
However, in the present embodiment,
The feature is that the silicon oxide film 30 is left.

【0108】図36を参照して、ゲート電極34の突出
部分の表面を、熱酸化方法を用いて酸化し、膜厚100
0Åのシリコン酸化膜35aを形成する。
Referring to FIG. 36, the surface of the protruding portion of gate electrode 34 is oxidized by a thermal oxidation method to obtain a film thickness of 100.
A 0Å silicon oxide film 35a is formed.

【0109】図36と図37を参照して、シリコン酸化
膜30とシリコン酸化膜35aをエッチングする。エッ
チング量は、シリコン酸化膜30の残膜が2000Å程
度になるように設定する。このときゲートN型多結晶シ
リコン膜34の表面は酸化により消費され、その表面に
段差が生じる。
Referring to FIGS. 36 and 37, silicon oxide film 30 and silicon oxide film 35a are etched. The etching amount is set so that the remaining film of the silicon oxide film 30 is about 2000 Å. At this time, the surface of the gate N-type polycrystalline silicon film 34 is consumed by oxidation, and a step is formed on the surface.

【0110】図37と図38を参照して、熱酸化方法を
用いて、さらに、ゲート電極34の突出部の表面を酸化
し、膜厚1000Åのシリコン酸化膜35bを形成す
る。
37 and 38, the surface of the protruding portion of gate electrode 34 is further oxidized by the thermal oxidation method to form a silicon oxide film 35b having a film thickness of 1000 Å.

【0111】図38と図39を参照して、シリコン酸化
膜30とシリコン酸化膜35bをすべてエッチング除去
する。
Referring to FIGS. 38 and 39, silicon oxide film 30 and silicon oxide film 35b are all removed by etching.

【0112】図40を参照して、熱酸化方法を用いて、
ゲート電極34の突出部をさらに酸化し、改めて膜厚1
000Åのシリコン酸化膜35cを形成する。
Referring to FIG. 40, using the thermal oxidation method,
The protruding portion of the gate electrode 34 is further oxidized, and the film thickness is reduced to 1 again.
A 000Å silicon oxide film 35c is formed.

【0113】図40と図41を参照して、マスクを用い
ないで、シリコン窒化膜38とシリコン酸化膜37をエ
ッチング除去する。シリコン基板1の表面にソース電極
41を形成し、シリコン基板1の裏面にドレイン電極4
2を形成すると、トレンチMOSが完成する。
Referring to FIGS. 40 and 41, silicon nitride film 38 and silicon oxide film 37 are removed by etching without using a mask. The source electrode 41 is formed on the front surface of the silicon substrate 1, and the drain electrode 4 is formed on the back surface of the silicon substrate 1.
When 2 is formed, the trench MOS is completed.

【0114】本実施例によると、図36から図38に示
すような酸化工程とエッチング工程を繰返すことによ
り、ゲートN型多結晶シリコン膜34の表面は階段状に
なり、ひいては、ゲートN型多結晶シリコン膜34の上
端部の幅は、トレンチ開口部の幅より、狭くなる。酸化
工程とエッチング工程との繰返し回数、酸化膜の膜厚、
エッチング量は、突出量t1 を考慮しながら、自由に選
択され得る。
According to the present embodiment, the surface of the gate N-type polycrystalline silicon film 34 becomes stepwise by repeating the oxidation process and the etching process as shown in FIGS. 36 to 38, and eventually the gate N-type polysilicon film 34. The width of the upper end portion of the crystalline silicon film 34 is narrower than the width of the trench opening portion. The number of repetitions of the oxidation step and the etching step, the thickness of the oxide film,
The etching amount can be freely selected in consideration of the protrusion amount t 1 .

【0115】また、実施例6に係る方法を用いると、図
42、図43に示すような、トレンチMOSを形成する
こともできる。
By using the method according to the sixth embodiment, it is possible to form a trench MOS as shown in FIGS. 42 and 43.

【0116】なお、これらの図において、図1に示す半
導体装置と同一または相当する部分には、同一の参照番
号を付し、その説明は繰返さない。
In these figures, the same or corresponding portions as those of the semiconductor device shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

【0117】実施例7 本実施例は、ゲート電極の突出部分の幅が、上方向に向
かうにつれて狭くされている、トレンチMOSの他の製
造方法に係る。
Embodiment 7 This embodiment relates to another method for manufacturing a trench MOS in which the width of the protruding portion of the gate electrode is narrowed as it goes upward.

【0118】まず、図5から図8までに示す処理同様の
処理が行なわれる。図8と図44を参照して、シリコン
酸化膜30を、2000Å程度残すように、エッチング
し、ゲートN型多結晶シリコン膜34をシリコン酸化膜
30の表面より4000Å程度上に突出させる。
First, the same processing as that shown in FIGS. 5 to 8 is performed. Referring to FIGS. 8 and 44, silicon oxide film 30 is etched to leave about 2000 Å, and gate N-type polycrystalline silicon film 34 is projected above the surface of silicon oxide film 30 by about 4000 Å.

【0119】図45を参照して、イオンスパッタエッチ
ング法を用いると、ゲートN型多結晶シリコン膜34の
突出部の上端の角が速くエッチングされ、上部で丸みを
帯びたゲート構造34が得られる。
Referring to FIG. 45, when the ion sputter etching method is used, the corners of the upper end of the protruding portion of the gate N-type polycrystalline silicon film 34 are etched quickly, and a gate structure 34 having a rounded upper portion is obtained. .

【0120】なお、ゲートN型多結晶シリコン膜34を
等方性エッチング法を用いると、ゲートN型多結晶シリ
コン膜34の突出部の上面と側面が同時にエッチングさ
れ、図48に示すような、傾斜を持ったゲート構造34
が得られる。これらのエッチングを連続して行なえば、
傾斜を持ち、かつ丸みを帯びたゲート構造が得られる。
ゲートN型多結晶シリコン膜34のエッチングは、上述
の方法に限らず、エッチング後に、ゲートN型多結晶シ
リコン膜34の突出部の上端の幅が、トレンチ開口部の
幅より狭くなるような方法であれば、いずれの方法も使
用し得る。
When the gate N-type polycrystalline silicon film 34 is isotropically etched, the upper surface and side surface of the projecting portion of the gate N-type polycrystalline silicon film 34 are simultaneously etched, and as shown in FIG. Sloped gate structure 34
Is obtained. If these etchings are performed continuously,
A rounded gate structure with a slope can be obtained.
The etching of the gate N-type polycrystalline silicon film 34 is not limited to the above-described method, and the method is such that the width of the upper end of the protrusion of the gate N-type polycrystalline silicon film 34 becomes narrower than the width of the trench opening after etching. If so, either method can be used.

【0121】図45と図46を参照して、シリコン酸化
膜30をすべてエッチング除去した後、ゲート電極34
の上部の突出部の表面を熱酸化方法を用いて酸化し、膜
厚1000Åシリコン酸化膜35を形成する。
Referring to FIGS. 45 and 46, gate electrode 34 is formed after silicon oxide film 30 is completely removed by etching.
The surface of the projecting portion on the upper part of is oxidized by a thermal oxidation method to form a silicon oxide film 35 having a thickness of 1000Å.

【0122】その後、シリコン窒化膜38とシリコン酸
化膜37をエッチング除去する。図47を参照して、シ
リコン基板1の表面にソース電極41を形成し、シリコ
ン基板1の裏面にドレイン電極42を形成すると、トレ
ンチMOSが完成する。
After that, the silicon nitride film 38 and the silicon oxide film 37 are removed by etching. Referring to FIG. 47, when source electrode 41 is formed on the front surface of silicon substrate 1 and drain electrode 42 is formed on the back surface of silicon substrate 1, trench MOS is completed.

【0123】本実施例において図45を参照して、ゲー
トN型多結晶シリコン膜34のエッチング量は、シリコ
ン酸化膜30のエッチング量、シリコン酸化膜35の膜
厚を変更することにより、突出部t1 を考慮しながら、
自由に選択され得る。また、ゲートN型多結晶シリコン
膜34のエッチングは、シリコン酸化膜30を残した状
態で行なってもよいし、さらに、シリコン窒化膜38を
除去し、シリコン酸化膜37を露出させた状態で行なっ
てもよい。
In this embodiment, referring to FIG. 45, the etching amount of the gate N-type polycrystalline silicon film 34 was changed by changing the etching amount of the silicon oxide film 30 and the film thickness of the silicon oxide film 35. Considering t 1 ,
You can choose freely. The gate N-type polycrystalline silicon film 34 may be etched with the silicon oxide film 30 remaining, or with the silicon nitride film 38 removed and the silicon oxide film 37 exposed. May be.

【0124】実施例7に係る方法を用いると、図49、
図50、図51、図52に示すようなトレンチMOSを
製造することも可能である。なお、これらの図におい
て、図1に示すトレンチMOSと同様または相当する部
分には同一の参照番号を付し、その説明を繰返さない。
Using the method according to Example 7, FIG.
It is also possible to manufacture a trench MOS as shown in FIGS. 50, 51 and 52. In these drawings, the same or corresponding portions as those of trench MOS shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

【0125】実施例8 本実施例は、実施例4で説明した製造方法を、従来のト
レンチMOSの製造を適用した場合に係る。
Embodiment 8 This embodiment relates to the case where the manufacturing method described in Embodiment 4 is applied to the manufacture of a conventional trench MOS.

【0126】まず、図15と図16に示す方法で、トレ
ンチ31を形成する。次に、図17に示すように、トレ
ンチ31内に、熱酸化法で膜厚2000Åのシリコン酸
化膜(図示せず。犠牲酸化膜)を形成する。その後、こ
の犠牲酸化膜を除去する際、トレンチを形成するための
マスクとなるシリコン酸化膜30も同時にエッチングす
る。エッチングを、たとえばフッ化水素水を用いるウェ
ット法で行なうと、シリコン酸化膜30は、厚さ方向と
横方向に同じ量だけエッチングされる。このエッチング
量は、エッチング時間でコントロールされる。たとえ
ば、シリコン酸化膜30を3000Åだけエッチングす
れば、シリコン酸化膜30の膜厚は5000Åとなり、
その側壁30eはトレンチ31の開口部から3000Å
だけ後退する。
First, the trench 31 is formed by the method shown in FIGS. Next, as shown in FIG. 17, a silicon oxide film (not shown; sacrificial oxide film) having a film thickness of 2000 Å is formed in the trench 31 by a thermal oxidation method. Then, when the sacrificial oxide film is removed, the silicon oxide film 30 serving as a mask for forming the trench is also etched at the same time. When the etching is performed by a wet method using, for example, hydrogen fluoride water, the silicon oxide film 30 is etched by the same amount in the thickness direction and the lateral direction. This etching amount is controlled by the etching time. For example, if the silicon oxide film 30 is etched by 3000Å, the film thickness of the silicon oxide film 30 becomes 5000Å,
The side wall 30e is 3000 Å from the opening of the trench 31.
Just retreat.

【0127】図18を参照して、トレンチ31内に、ゲ
ート酸化膜となる膜厚500Åのシリコン酸化膜32を
形成する。その後、トレンチ31内に埋込まれるよう
に、N型不純物を含んだ多結晶シリコン膜33をシリコ
ン基板1の表面に堆積する。
Referring to FIG. 18, a silicon oxide film 32 having a film thickness of 500 Å to be a gate oxide film is formed in trench 31. Then, a polycrystalline silicon film 33 containing N-type impurities is deposited on the surface of the silicon substrate 1 so as to be buried in the trench 31.

【0128】図18と図19を参照して、N型多結晶シ
リコン膜33をエッチバックする。この際、シリコン酸
化膜30上のN型多結晶シリコン膜33を完全にエッチ
ングするための時間より長い時間エッチングする。すな
わち、N型多結晶シリコン膜34の上面34aの位置
が、シリコン酸化膜30の表面より2000Å下に位置
するようにエッチバックする。
Referring to FIGS. 18 and 19, the N-type polycrystalline silicon film 33 is etched back. At this time, etching is performed for a time longer than the time for completely etching the N-type polycrystalline silicon film 33 on the silicon oxide film 30. That is, etching back is performed so that the position of the upper surface 34a of the N-type polycrystalline silicon film 34 is located 2000 Å below the surface of the silicon oxide film 30.

【0129】図19と図20を参照して、シリコン酸化
膜30をエッチング除去すると、ゲートN型多結晶シリ
コン膜34は、シリコン窒化膜38の表面より上に30
00Å程度突出し、かつトレンチ31の開口部より横に
3000Å程度張出した、断面形状がT字型のゲート3
4になる。
Referring to FIGS. 19 and 20, when silicon oxide film 30 is removed by etching, gate N-type polycrystalline silicon film 34 is formed above the surface of silicon nitride film 38.
A gate 3 having a T-shaped cross-section that protrudes by about 00Å and overhangs by about 3000Å from the opening of the trench 31.
4.

【0130】次に、図53を参照して、ゲート電極(3
4)の上部の表面を熱酸化し、膜厚1000Åのシリコ
ン酸化膜35を形成する。この熱酸化により、N型多結
晶シリコン膜34の表面が消費され、突出量と張出し量
はともに2500Å程度になる。この突出量t1 と張出
し量は、シリコン酸化膜30の膜厚、シリコン酸化膜の
エッチング量、N型多結晶シリコン膜34のエッチング
量、およびこの工程で形成されたシリコン酸化膜35の
厚さで決まるものであり、所望の突出量t1 、張出し量
になるよう、それぞれの条件を、適宜変更する。
Next, referring to FIG. 53, the gate electrode (3
The surface of the upper part of 4) is thermally oxidized to form a silicon oxide film 35 having a film thickness of 1000Å. By this thermal oxidation, the surface of the N-type polycrystalline silicon film 34 is consumed, and the protrusion amount and the protrusion amount are both about 2500 Å. The amount of protrusion t 1 and the amount of protrusion are the film thickness of the silicon oxide film 30, the etching amount of the silicon oxide film, the etching amount of the N-type polycrystalline silicon film 34, and the thickness of the silicon oxide film 35 formed in this step. The conditions are appropriately changed so that the protrusion amount t 1 and the overhang amount are desired.

【0131】ただし、以降の工程を考えて、ゲート酸化
膜32の膜厚t32と下層シリコン酸化膜37の膜厚t37
と、この工程で形成されるシリコン酸化膜35の膜厚t
35との関係は次の不等式を満足するように、選ぶ必要が
ある。
However, considering the subsequent steps, the film thickness t 32 of the gate oxide film 32 and the film thickness t 37 of the lower silicon oxide film 37.
And the film thickness t of the silicon oxide film 35 formed in this step
The relation with 35 must be chosen to satisfy the following inequalities.

【0132】t32+t37<t35 図53と図54を参照して、マスクを用いないで、シリ
コン窒化膜38とシリコン酸化膜37をエッチングす
る。シリコン酸化膜37のエッチング時間は、その膜厚
37に相応しいちょうどの時間で行なえば、シリコン酸
化膜35の膜厚は、t35−t37(t35−t37>t32)に
なり、ゲート電極とソース間の絶縁耐圧はゲート酸化膜
以上に保たれるので、半導体装置の特性に何ら問題は生
じない。
T 32 + t 37 <t 35 Referring to FIGS. 53 and 54, the silicon nitride film 38 and the silicon oxide film 37 are etched without using a mask. If the etching time of the silicon oxide film 37 is set to a time which is suitable for the film thickness t 37 , the film thickness of the silicon oxide film 35 becomes t 35 −t 37 (t 35 −t 37 > t 32 ). Since the withstand voltage between the gate electrode and the source is kept higher than the gate oxide film, no problem occurs in the characteristics of the semiconductor device.

【0133】図55を参照して、シリコン基板1の表面
にソース電極41を形成し、シリコン基板1の裏面にド
レイン電極42を形成すると、トレンチMOSが完成す
る。
Referring to FIG. 55, the source electrode 41 is formed on the front surface of the silicon substrate 1, and the drain electrode 42 is formed on the back surface of the silicon substrate 1, whereby the trench MOS is completed.

【0134】このようにして製造される、トレンチ構造
の縦型MOSでは、実施例4と同様の効果を生じるが、
ゲートN型多結晶シリコン膜が横方向に張出すため、パ
ターンの縮小効果は少ない。しかしながら、従来の技術
に比べて、ゲート電極の横方向の張出し量が、シリコン
酸化膜のエッチング量のコントロールにより容易に制御
できる。
The vertical MOS having the trench structure manufactured in this manner has the same effect as that of the fourth embodiment,
Since the gate N-type polycrystalline silicon film overhangs in the lateral direction, the effect of reducing the pattern is small. However, as compared with the conventional technique, the lateral projection amount of the gate electrode can be easily controlled by controlling the etching amount of the silicon oxide film.

【0135】本方法も、トレンチ構造の横型MOSとト
レンチIGBTをはじめ、トレンチ側面にチャネルを形
成し、トレンチの縦方向に電流を流す半導体装置のすべ
てに、適用できる。なお、本実施例においても、次の不
等式を満足するのが望ましい。
The present method can also be applied to all lateral semiconductors having a trench structure and trench IGBTs, as well as all semiconductor devices in which a channel is formed on the side surface of the trench and a current is passed in the vertical direction of the trench. Also in this embodiment, it is desirable to satisfy the following inequalities.

【0136】(t1 +d1 )/w1 ≦12 また、N型多結晶シリコン膜34の間隔をw5 とする
と、ソース電極41のステップカバレージ性を考えて、
次の不等式を満たすことが望ましい。
(T 1 + d 1 ) / w 1 ≦ 12 Further, assuming that the interval between the N-type polycrystalline silicon films 34 is w 5 , considering the step coverage of the source electrode 41,
It is desirable to satisfy the following inequalities.

【0137】t1 /w5 ≦2実施例9 本実施例は、実施例5に示す製造方法で、従来のトレン
チMOSを形成する方法に係る。
T 1 / w 5 ≦ 2 Example 9 This example relates to a method for forming a conventional trench MOS by the manufacturing method shown in Example 5.

【0138】まず、図24〜図29に示す処理と同じ処
理が行なわれる。図24と図25を参照して、トレンチ
31を形成する。図26を参照して、トレンチ内に熱酸
化法で、膜厚2000Åのシリコン酸化膜を形成する
(図示せず。これを犠牲酸化膜という)。その後、犠牲
酸化膜を除去する際、シリコン酸化膜35も同時にエッ
チングされる。このエッチングを、たとえば、フッ化水
素水によるウェット法で行なうと、シリコン酸化膜30
は、厚さ方向と横方向に、同じ量だけエッチングされ
る。このエッチング量は、エッチング時間でコントロー
ルされる。たとえば、シリコン酸化膜35を3000Å
だけエッチングすれば、シリコン酸化膜30の膜厚は5
000Åとなり、シリコン酸化膜30の側壁30eは、
トレンチの開口部から3000Åだけ後退する。
First, the same processing as that shown in FIGS. 24 to 29 is performed. Referring to FIGS. 24 and 25, trench 31 is formed. Referring to FIG. 26, a silicon oxide film having a film thickness of 2000 Å is formed in the trench by a thermal oxidation method (not shown; this is referred to as a sacrificial oxide film). After that, when the sacrificial oxide film is removed, the silicon oxide film 35 is also etched at the same time. If this etching is performed by a wet method using hydrogen fluoride water, for example, the silicon oxide film 30
Are etched by the same amount in the thickness and lateral directions. This etching amount is controlled by the etching time. For example, if the silicon oxide film 35 is 3000 Å
If it is etched only, the film thickness of the silicon oxide film 30 becomes 5
The side wall 30e of the silicon oxide film 30 becomes
Retreat 3000 Å from the opening of the trench.

【0139】図27を参照して、トレンチ31内に、ゲ
ート酸化膜となる膜厚500Åのシリコン酸化膜32を
形成する。その後、N型不純物を含んだ多結晶シリコン
膜33をトレンチ31内に埋込まれるように、シリコン
基板1の表面に堆積する。
Referring to FIG. 27, a silicon oxide film 32 having a film thickness of 500 Å to be a gate oxide film is formed in trench 31. Then, a polycrystalline silicon film 33 containing N-type impurities is deposited on the surface of the silicon substrate 1 so as to be buried in the trench 31.

【0140】図28を参照して、シリコン酸化膜30上
のN型多結晶シリコン膜33をすべてエッチング除去
し、さらに、N型多結晶シリコン膜34を、その上面3
4aがシリコン酸化膜30の表面より2000Å下に位
置するまで、エッチングする。
Referring to FIG. 28, all of N-type polycrystalline silicon film 33 on silicon oxide film 30 is removed by etching, and N-type polycrystalline silicon film 34 is formed on upper surface 3 thereof.
Etching is performed until 4a is located 2000 Å below the surface of the silicon oxide film 30.

【0141】図28と図29を参照して、シリコン酸化
膜30をエッチング除去すると、ゲートN型多結晶シリ
コン膜34は、シリコン基板1の表面より上に、300
0Å程度突出し、かつトレンチの開口部より横に300
0Å程度張出し、断面形状T字型のゲート構造が得られ
る。
Referring to FIGS. 28 and 29, when the silicon oxide film 30 is removed by etching, the gate N-type polycrystalline silicon film 34 is formed above the surface of the silicon substrate 1 by 300.
It protrudes about 0Å and is 300 at the side of the trench opening.
A gate structure with a T-shaped cross-section can be obtained by overhanging about 0Å.

【0142】次に、図56を参照して、N型多結晶シリ
コン膜34の突出部を被覆するように、熱酸化方法を用
いて、膜厚1000Åのシリコン酸化膜35を形成す
る。この酸化によりN型多結晶シリコン膜34の突出部
の表面が酸化され、突出量と張出し量は、ともに250
0Åになる。この突出量t1 と張出し量はシリコン酸化
膜30の膜厚、シリコン酸化膜30のエッチング量、N
型多結晶シリコン膜34のエッチング量、およびこの工
程において形成されるシリコン酸化膜35とで決まるも
のであり、それぞれを、所望の突出量t1 、張出し量に
なるように、それぞれの条件を適宜変更することができ
る。なお、シリコン酸化膜35を形成する工程は、省略
することもできる。
Referring to FIG. 56, a silicon oxide film 35 having a film thickness of 1000 Å is formed by a thermal oxidation method so as to cover the protruding portion of N-type polycrystalline silicon film 34. The surface of the protruding portion of the N-type polycrystalline silicon film 34 is oxidized by this oxidation, and the protruding amount and the protruding amount are both 250.
It becomes 0Å. The amount of protrusion t 1 and the amount of protrusion are the film thickness of the silicon oxide film 30, the etching amount of the silicon oxide film 30, N
It is determined by the etching amount of the type polycrystalline silicon film 34 and the silicon oxide film 35 formed in this step, and the respective conditions are appropriately set so that the desired protrusion amount t 1 and the overhang amount can be obtained. Can be changed. The step of forming the silicon oxide film 35 can be omitted.

【0143】図57を参照して、CVD法で、膜厚80
00Åの層間膜36をシリコン基板1の上に堆積する。
Referring to FIG. 57, a film thickness of 80 is formed by the CVD method.
An 00Å interlayer film 36 is deposited on the silicon substrate 1.

【0144】図57と図58を参照して、層間膜36を
エッチングすることにより、シリコン基板1の表面にコ
ンタクト領域を形成する。
57 and 58, the interlayer film 36 is etched to form a contact region on the surface of the silicon substrate 1.

【0145】図59を参照して、シリコン基板1の表面
にソース電極41を形成し、シリコン基板の裏面にドレ
イン電極42を形成すると、トレンチMOSが完成す
る。
Referring to FIG. 59, when source electrode 41 is formed on the front surface of silicon substrate 1 and drain electrode 42 is formed on the back surface of the silicon substrate, trench MOS is completed.

【0146】このようにして製造されるトレンチ構造の
縦型MOSでは、実施例5と同様の効果があるが、ゲー
トN型多結晶シリコン膜が横方向に張出すため、パター
ンの縮小効果は実施例5に比べ少ない。しかしながら、
従来の技術に対し、ゲート電極の横方向の張出し量が、
シリコン酸化膜のエッチング量のコントロールにより容
易に制御できる。
The vertical MOS having a trench structure manufactured in this manner has the same effect as that of the fifth embodiment, but the gate N-type polycrystalline silicon film overhangs in the lateral direction, so that the pattern reducing effect is achieved. Less than in Example 5. However,
Compared to the conventional technology, the lateral overhang of the gate electrode is
It can be easily controlled by controlling the etching amount of the silicon oxide film.

【0147】本方法も、トレンチ構造の横型MOS、ト
レンチIGBTをはじめ、トレンチの側面にチャネルを
形成し、トレンチの縦方向に電流を流す半導体装置のす
べてに、適用できる。
This method can also be applied to all lateral semiconductors having a trench structure and trench IGBTs, as well as semiconductor devices in which a channel is formed on the side surface of the trench and a current is passed in the vertical direction of the trench.

【0148】なお、本実施例でも、次の不等式を満足す
るように、実施することが好ましい。
Also in the present embodiment, it is preferable to implement so as to satisfy the following inequality.

【0149】(t1 +d1 )/w1 ≦12 さらに、N型多結晶シリコン34の間隔をw5 とする
と、ソース電極41のステップカバレージ性を考える
と、次の関係式を満たすことが好ましい。
(T 1 + d 1 ) / w 1 ≦ 12 Further, when the interval between the N-type polycrystalline silicons 34 is w 5 , considering the step coverage of the source electrode 41, it is preferable to satisfy the following relational expression. .

【0150】t1 /w5 ≦2実施例10 上記実施例では、その断面図において、ゲートN型多結
晶シリコン34の上面の形状はすべて平面であったが、
本発明は、これに限られるものではない。トレンチ31
を埋込むN型多結晶シリコン膜33の膜厚を減らした
り、十分な平坦化を行なわない場合は、ゲートN型多結
晶シリコン膜34の上面は凹型の形状となる。この状態
でも同様の効果が得られる。この場合、N型多結晶シリ
コン33の膜厚を薄くして生産性を上げることや、平坦
化の工程が省略できるといった利点と、ゲートN型多結
晶シリコン膜34の加工がやや難しくなるといった欠点
の両方が同時に発生する。したがって、ゲートN型多結
晶シリコン34の上面を平面にするか、あるいは凹型形
状にするかは、上記の利点と欠点を考えて、自由に選択
すればよい。
T 1 / w 5 ≤2 Embodiment 10 In the above embodiment, the cross-sectional view shows that the upper surface of the gate N-type polycrystalline silicon 34 is entirely flat.
The present invention is not limited to this. Trench 31
In the case where the film thickness of the N-type polycrystalline silicon film 33 for filling the gates is not reduced or is not sufficiently flattened, the upper surface of the gate N-type polycrystalline silicon film 34 has a concave shape. The same effect can be obtained in this state. In this case, there is an advantage that the film thickness of the N-type polycrystalline silicon 33 is thinned to improve productivity, and a planarization step can be omitted, and a drawback that the processing of the gate N-type polycrystalline silicon film 34 is slightly difficult. Both occur at the same time. Therefore, whether the upper surface of the gate N-type polycrystalline silicon 34 is a flat surface or a concave shape may be freely selected in consideration of the above advantages and disadvantages.

【0151】[0151]

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の第1の
局面に従う半導体装置によれば、ゲート電極の突出部分
を被覆する絶縁膜が、半導体基板の表面領域を被覆せ
ず、ゲート電極の突出部分のみを被覆しているので、絶
縁膜が水平方向に広がらず、ひいては占有面積を小さく
することができるという効果を奏する。
As described above, according to the semiconductor device of the first aspect of the present invention, the insulating film covering the protruding portion of the gate electrode does not cover the surface region of the semiconductor substrate, and the protruding portion of the gate electrode is not covered. Since only the part is covered, the insulating film does not spread in the horizontal direction, and thus the occupied area can be reduced.

【0152】この発明の第2の局面に従う半導体装置に
よれば、ゲート電極の突出部分の幅が、上方向に向かう
につれて狭くされているので、第1の電極のステップカ
バレージ性がよくなるという効果を奏する。
According to the semiconductor device of the second aspect of the present invention, the width of the projecting portion of the gate electrode is made narrower in the upward direction, so that the step coverage of the first electrode is improved. Play.

【0153】この発明の第3の局面に従う半導体装置の
製造方法によれば、マスクを用いないで、シリコン窒化
膜をエッチング除去するので、マスク合わせが不要とな
り、ひいては工程が簡略化する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, since the silicon nitride film is removed by etching without using a mask, mask alignment becomes unnecessary, and the process is simplified.

【0154】この発明の第4の局面に従う半導体装置の
製造方法によれば、マスクを用いないでシリコン基板の
表面のシリコン酸化膜をエッチングして、それによっ
て、多結晶シリコンの上部をシリコン基板の表面より上
に突出させるので、マスク合わせが不要となり、ひいて
は工程が簡略化する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect of the present invention, the silicon oxide film on the surface of the silicon substrate is etched without using a mask, whereby the upper portion of the polycrystalline silicon is covered with the silicon substrate. Since it is projected above the surface, mask alignment is not necessary, and the process is simplified.

【0155】この発明の第5の局面に従う半導体装置の
製造方法によれば、マスクを用いないで、シリコン窒化
膜をエッチング除去するので、マスク合わせが不要とな
り、ひいては工程が簡略化する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention, since the silicon nitride film is removed by etching without using a mask, mask alignment becomes unnecessary and the process is simplified.

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

【図1】 本発明の一実施例に係るトレンチ構造のMO
Sトランジスタの断面図である。
FIG. 1 is an MO of a trench structure according to an embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of an S transistor.

【図2】 本発明において形成されるトレンチの斜視図
である。
FIG. 2 is a perspective view of a trench formed in the present invention.

【図3】 本発明において形成されるトレンチの平面図
である。
FIG. 3 is a plan view of a trench formed in the present invention.

【図4】 本発明において採用されるトレンチの他の実
施例の平面図である。
FIG. 4 is a plan view of another embodiment of the trench adopted in the present invention.

【図5】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第1の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a first step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.

【図6】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第2の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a second step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.

【図7】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第3の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a third step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.

【図8】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第4の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a fourth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.

【図9】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第5の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of the semiconductor device in a fifth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.

【図10】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順
序の第6の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of the semiconductor device in a sixth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.

【図11】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順
序の第7の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a seventh step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.

【図12】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順
序の第8の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of the semiconductor device in an eighth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.

【図13】 実施例2に係る、トレンチ構造のMOSト
ランジスタの断面図である。
FIG. 13 is a sectional view of a MOS transistor having a trench structure according to a second embodiment.

【図14】 実施例3に係る、トレンチ構造のMOSト
ランジスタの断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a trench-structure MOS transistor according to a third embodiment.

【図15】 実施例4に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第1の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 15 is a sectional view of the semiconductor device in a first step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment.

【図16】 実施例4に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第2の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 16 is a sectional view of the semiconductor device in a second step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment.

【図17】 実施例4に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第3の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a third step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment.

【図18】 実施例4に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第4の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a fourth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment.

【図19】 実施例4に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第5の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 19 is a sectional view of the semiconductor device in a fifth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment.

【図20】 実施例4に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第6の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 20 is a sectional view of the semiconductor device in a sixth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment.

【図21】 実施例4に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第7の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 21 is a sectional view of the semiconductor device in a seventh step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment.

【図22】 実施例4に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第8の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 22 is a sectional view of the semiconductor device in an eighth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment.

【図23】 実施例4に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第9の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 23 is a sectional view of the semiconductor device in a ninth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment.

【図24】 実施例5に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第1の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a first step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment.

【図25】 実施例5に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第2の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 25 is a sectional view of the semiconductor device in a second step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment.

【図26】 実施例5に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第3の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a third step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment.

【図27】 実施例5に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第4の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 27 is a sectional view of the semiconductor device in a fourth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment.

【図28】 実施例5に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第5の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 28 is a sectional view of the semiconductor device in a fifth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment.

【図29】 実施例5に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第6の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a sixth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment.

【図30】 実施例5に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第7の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 30 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a seventh step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment.

【図31】 実施例5に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第8の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 31 is a sectional view of the semiconductor device in an eighth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment.

【図32】 実施例5に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第9の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 32 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a ninth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment.

【図33】 実施例5に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第10の工程における半導体装置の断面図であ
る。
FIG. 33 is a sectional view of the semiconductor device in a tenth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment.

【図34】 実施例5に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第11の工程における半導体装置の断面図であ
る。
FIG. 34 is a sectional view of the semiconductor device in a eleventh step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment.

【図35】 実施例6に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第1の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 35 is a sectional view of the semiconductor device in a first step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図36】 実施例6に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第2の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 36 is a sectional view of the semiconductor device in a second step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図37】 実施例6に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第3の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 37 is a sectional view of the semiconductor device in a third step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図38】 実施例6に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第4の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 38 is a sectional view of the semiconductor device in a fourth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図39】 実施例6に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第5の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 39 is a sectional view of the semiconductor device in a fifth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図40】 実施例6に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第6の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 40 is a sectional view of the semiconductor device in a sixth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図41】 実施例6に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第7の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 41 is a sectional view of the semiconductor device in a seventh step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図42】 実施例6に係る方法で製造した、トレンチ
構造の他の縦型MOSトランジスタの断面図である。
FIG. 42 is a cross-sectional view of another vertical MOS transistor having a trench structure, which is manufactured by the method according to the sixth embodiment.

【図43】 実施例6の方法で製造した、トレンチ構造
のさらに他の縦型MOSトランジスタの断面図である。
FIG. 43 is a cross-sectional view of still another vertical MOS transistor having a trench structure, which is manufactured by the method according to the sixth embodiment.

【図44】 実施例7に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第1の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 44 is a sectional view of the semiconductor device in a first step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment.

【図45】 実施例7に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第2の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 45 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a second step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment.

【図46】 実施例7に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第3の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 46 is a sectional view of the semiconductor device in a third step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment.

【図47】 実施例7に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第4の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 47 is a sectional view of the semiconductor device in a fourth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment.

【図48】 実施例7の方法で製造した、トレンチ構造
の他の縦型MOSトランジスタの断面図である。
FIG. 48 is a cross-sectional view of another vertical MOS transistor having a trench structure, which is manufactured by the method of Example 7.

【図49】 実施例7に係る方法で製造した、トレンチ
構造のさらに他の縦型MOSトランジスタの断面図であ
る。
FIG. 49 is a cross-sectional view of still another vertical MOS transistor having a trench structure, which is manufactured by the method according to the seventh embodiment.

【図50】 実施例7に係る方法で製造した、トレンチ
構造のさらに他の縦型MOSトランジスタの断面図であ
る。
FIG. 50 is a cross-sectional view of still another vertical MOS transistor having a trench structure, which is manufactured by the method according to the seventh embodiment.

【図51】 実施例7に係る方法で製造した、トレンチ
構造のさらに他の縦型MOSトランジスタの断面図であ
る。
FIG. 51 is a cross-sectional view of still another vertical MOS transistor having a trench structure, which is manufactured by the method according to the seventh embodiment.

【図52】 実施例7に係る方法で製造した、トレンチ
構造のさらに他の縦型MOSトランジスタの断面図であ
る。
FIG. 52 is a cross-sectional view of still another vertical MOS transistor having a trench structure, which is manufactured by the method according to the seventh embodiment.

【図53】 実施例8に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第1の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 53 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a first step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment.

【図54】 実施例8に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第2の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 54 is a sectional view of the semiconductor device in a second step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment.

【図55】 実施例8に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第3の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 55 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a third step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment.

【図56】 実施例9に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第1の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 56 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a first step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図57】 実施例9に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第2の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 57 is a sectional view of the semiconductor device in a second step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図58】 実施例9に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第3の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 58 is a sectional view of the semiconductor device in a third step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図59】 実施例9に係る、半導体装置の製造方法の
順序の第4の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 59 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a fourth step of the order of the method for manufacturing the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図60】 従来の、トレンチ構造の縦型MOSトラン
ジスタの断面図である。
FIG. 60 is a sectional view of a conventional vertical MOS transistor having a trench structure.

【図61】 従来の、半導体装置の製造方法の順序の第
1の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 61 is a cross-sectional view of the semiconductor device in the first step of the order of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図62】 従来の、半導体装置の製造方法の順序の第
2の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 62 is a cross-sectional view of the semiconductor device in the second step of the order of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図63】 従来の、半導体装置の製造方法の順序の第
3の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 63 is a sectional view of a semiconductor device in a third step of the order of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図64】 従来の、半導体装置の製造方法の順序の第
4の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 64 is a sectional view of a semiconductor device in a fourth step of the order of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図65】 従来の、半導体装置の製造方法の順序の第
5の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 65 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a fifth step of the order of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図66】 従来の、半導体装置の製造方法の順序の第
6の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 66 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a sixth step of the order of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図67】 従来の、半導体装置の製造方法の順序の第
7の工程における半導体装置の断面図である。
67 is a sectional view of the semiconductor device in a seventh step of the order of the conventional method for manufacturing a semiconductor device. FIG.

【図68】 他の、従来の半導体装置の断面図である。FIG. 68 is a cross-sectional view of another conventional semiconductor device.

【図69】 さらに他の、従来のトレンチ構造の縦型M
OSトランジスタの断面図である。
[FIG. 69] Yet another conventional vertical M having a trench structure.
It is sectional drawing of an OS transistor.

【図70】 さらに他の、従来のトレンチ構造の縦型M
OSトランジスタの断面図である。
[FIG. 70] Yet another conventional vertical M having a trench structure
It is sectional drawing of an OS transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板、11 第3の不純物拡散層、20 第
2の不純物拡散層、21 第1の不純物拡散層、31
トレンチ、32 ゲート絶縁膜、34 ゲート電極、3
5 絶縁膜、41 第1の電極、42 第2の電極。
1 semiconductor substrate, 11 third impurity diffusion layer, 20 second impurity diffusion layer, 21 first impurity diffusion layer, 31
Trench, 32 gate insulating film, 34 gate electrode, 3
5 insulating film, 41 1st electrode, 42 2nd electrode.

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板の表面に設けられたトレンチと、 前記トレンチの内壁面を被覆するゲート絶縁膜と、 前記トレンチ内に埋込まれ、かつ前記半導体基板の表面
よりも上に突出するゲート電極と、を備え、 前記ゲート電極の突出部分の幅は、前記ゲート電極の、
前記トレンチ内に埋込まれた部分の幅と等しくまたはそ
れ以下にされており、 当該装置は、さらに、 前記ゲート電極の前記突出部分のみを被覆するように設
けられた絶縁膜とを備え、 前記トレンチの側面をチャネルとして動作させる半導体
装置。
1. A semiconductor substrate, a trench provided on the surface of the semiconductor substrate, a gate insulating film that covers an inner wall surface of the trench, and a gate insulating film embedded in the trench and more than a surface of the semiconductor substrate. A gate electrode protruding upward, and a width of a protruding portion of the gate electrode is
The width is equal to or less than the width of the portion embedded in the trench, and the device further includes an insulating film provided so as to cover only the protruding portion of the gate electrode, A semiconductor device in which the side surface of the trench operates as a channel.
【請求項2】 前記半導体基板の表面に設けられた第1
の電極と、 前記半導体基板の裏面に設けられた第2電極と、をさら
に備え、 前記第1の電極と前記第2の電極との間で、前記半導体
基板に対して垂直方向に電流を流す、請求項1に記載の
半導体装置。
2. A first device provided on the surface of the semiconductor substrate.
Further, and a second electrode provided on the back surface of the semiconductor substrate, and a current is passed between the first electrode and the second electrode in a direction perpendicular to the semiconductor substrate. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 前記半導体基板の上に互いに離されて形
成された第1の電極と第2の電極とをさらに備え、 前記第1の電極から前記第2の電極へと電流を流す、請
求項1に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device further comprises a first electrode and a second electrode formed on the semiconductor substrate and separated from each other, and a current flows from the first electrode to the second electrode. Item 2. The semiconductor device according to item 1.
【請求項4】 前記半導体基板の表面中であって、前記
第1の電極に接触するように、かつ前記ゲート電極の両
側に設けられた第1導電型の第1の導電層と、 前記第2の電極に接触するように前記半導体基板の裏面
中に設けられた第1導電型の第3の導電層と、 前記半導体基板中であって、かつ、前記第1の導電層と
前記第3の導電層との間に設けられ、チャネルとして動
作する、第2導電型の第2の導電層と、をさらに備え、 前記トレンチは、前記半導体基板の表面から前記第3の
導電層中にまで達している、請求項2に記載の半導体装
置。
4. A first conductive type first conductive layer provided in the surface of the semiconductor substrate so as to contact the first electrode, and on both sides of the gate electrode; A third conductive layer of a first conductivity type provided in the back surface of the semiconductor substrate so as to come into contact with the second electrode; and in the semiconductor substrate, the first conductive layer and the third conductive layer. A second conductive layer of a second conductivity type, which is provided between the conductive layer of the semiconductor substrate and the second conductive layer of the second conductive type, the trench extending from the surface of the semiconductor substrate into the third conductive layer. The semiconductor device according to claim 2, which has reached.
【請求項5】 前記半導体基板はシリコンで形成されて
おり、 前記ゲート絶縁膜はシリコン酸化膜で形成されており、 前記ゲート電極は、p型あるいはn型の不純物を含んだ
多結晶シリコンで形成されている、請求項1に記載の半
導体装置。
5. The semiconductor substrate is made of silicon, the gate insulating film is made of a silicon oxide film, and the gate electrode is made of polycrystalline silicon containing p-type or n-type impurities. The semiconductor device according to claim 1, which is provided.
【請求項6】 前記第1の導電層はソース領域であり、 前記第3の導電層はドレイン領域である、請求項4に記
載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 4, wherein the first conductive layer is a source region, and the third conductive layer is a drain region.
【請求項7】 前記半導体基板の表面中であって、前記
第1の電極に接触するように、かつ前記ゲート電極の両
側に設けられた、エミッタ領域である、第1導電型の第
1の導電層と、 前記半導体基板中に設けられ、かつ前記第1の導電層に
接するように設けられた第2導電型の第2の導電層と、 前記第2の電極に接触するように前記半導体基板の裏面
中に設けられた、コレクタ領域である、第2導電型の第
4の導電層と、 前記半導体基板中であって、かつ前記第2の導電層と前
記第4の導電層との間に設けられた、第1導電型の第3
の導電層と、をさらに備え、 前記トレンチは前記半導体基板の表面から前記第3の導
電層中にまで達している、請求項2に記載の半導体装
置。
7. A first conductivity type first region, which is an emitter region provided in the surface of the semiconductor substrate so as to contact the first electrode and on both sides of the gate electrode. A conductive layer, a second conductive type second conductive layer provided in the semiconductor substrate and in contact with the first conductive layer, and the semiconductor so as to contact the second electrode. A second conductive type fourth conductive layer, which is a collector region, provided in the back surface of the substrate; and the second conductive layer and the fourth conductive layer in the semiconductor substrate. The third of the first conductivity type provided between
3. The semiconductor device according to claim 2, further comprising: a conductive layer according to claim 2, wherein the trench extends from a surface of the semiconductor substrate into the third conductive layer.
【請求項8】 半導体基板と、 前記半導体基板の表面に設けられたトレンチと、 前記トレンチの内壁面を被覆するゲート絶縁膜と、 前記トレンチ内に埋込まれ、かつ前記半導体基板の表面
よりも上に突出するゲート電極と、を備え、 前記ゲート電極の突出部分は、上方向に向かうにつれ
て、その幅が狭くされており、 当該装置は、さらに、 前記ゲート電極の前記突出部分を被覆するように設けら
れた絶縁膜を備え、 前記トレンチの側面をチャネルとして動作させる半導体
装置。
8. A semiconductor substrate, a trench provided on a surface of the semiconductor substrate, a gate insulating film that covers an inner wall surface of the trench, and a gate insulating film embedded in the trench and more than a surface of the semiconductor substrate. A gate electrode protruding upward, and the width of the protruding portion of the gate electrode becomes narrower in an upward direction, and the device further covers the protruding portion of the gate electrode. A semiconductor device, comprising: an insulating film provided on a substrate, wherein the side surface of the trench operates as a channel.
【請求項9】 前記半導体基板の表面に設けられた第1
の電極と、 前記半導体基板の裏面に設けられた第2の電極とを、さ
らに備え、 前記第1の電極と前記第2の電極との間で、前記半導体
基板に対して垂直な方向に電流を流す、請求項8に記載
の半導体装置。
9. A first device provided on the surface of the semiconductor substrate.
Further, and a second electrode provided on the back surface of the semiconductor substrate, and a current is applied between the first electrode and the second electrode in a direction perpendicular to the semiconductor substrate. 9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the semiconductor device flows.
【請求項10】 前記半導体基板の上に互いに離されて
形成された第1の電極と第2の電極とをさらに備え、 前記第1の電極から前記第2の電極へと電流を流す、請
求項8に記載の半導体装置。
10. The semiconductor device further comprises a first electrode and a second electrode which are formed on the semiconductor substrate and are separated from each other, and a current flows from the first electrode to the second electrode. Item 9. The semiconductor device according to item 8.
【請求項11】 前記ゲート電極の前記突出部分の突出
量をt1 とし、かつ、前記トレンチの深さをd1 とし、
さらに、前記トレンチの幅をw1 としたとき、次の不等
式を満足する、請求項1または8に記載の半導体装置。 (t1 +d1 )/w1 ≦12
11. The protrusion amount of the protrusion portion of the gate electrode is t 1 , and the depth of the trench is d 1 .
9. The semiconductor device according to claim 1, further satisfying the following inequality, where w 1 is the width of the trench. (T 1 + d 1 ) / w 1 ≦ 12
【請求項12】 前記ゲート電極の前記突出部分の突出
量をt1 とし、前記トレンチと、該トレンチに隣接する
隣のトレンチとの間隔をw3 としたとき、次の不等式を
満足する、請求項1または8に記載の半導体装置。 t1 /w3 ≦2
12. The following inequality is satisfied, where t 1 is the amount of protrusion of the protruding portion of the gate electrode and w 3 is the distance between the trench and an adjacent trench adjacent to the trench. Item 9. The semiconductor device according to item 1 or 8. t 1 / w 3 ≦ 2
【請求項13】 シリコン基板を準備する工程と、 前記シリコン基板の表面に、シリコン酸化膜、シリコン
窒化膜、シリコン酸化膜を順次形成し、これらの三層膜
を形成する工程と、 前記三層膜をパターニングし、次に、パターニングされ
た三層膜をマスクにして、前記シリコン基板の表面中に
トレンチを形成する工程と、 前記三層膜を残したまま、前記トレンチ内にゲート酸化
膜となるシリコン酸化膜を形成し、その後、多結晶シリ
コンを、前記トレンチ内および前記シリコン基板の表面
に堆積する工程と、 前記多結晶シリコンの上面が、前記シリコン基板の表面
より上で、かつ前記三層膜の上層のシリコン酸化膜より
下の位置に位置するまで、前記多結晶シリコンをエッチ
バックする工程と、 前記三層膜の上層シリコン酸化膜をエッチングして、前
記多結晶シリコンの上部を、シリコン基板の表面より上
に突出した状態に、露出させる工程と、 突出した前記多結晶シリコンを酸化して、前記三層膜の
下層シリコン酸化膜よりも厚いシリコン酸化膜を、突出
した前記多結晶シリコンの上部を取囲むように形成する
工程と、 マスクレスで、前記シリコン窒化膜をエッチング除去す
る工程と、 突出した前記多結晶シリコンの上部を取囲むシリコン酸
化膜を残すように、前記シリコン基板の表面のシリコン
酸化膜をすべて除去し、それによって、コンタクト領域
を形成する工程と、 所望の電極を形成する工程と、を備えた半導体装置の製
造方法。
13. A step of preparing a silicon substrate, a step of sequentially forming a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film on a surface of the silicon substrate to form a three-layer film thereof, the three-layer film Patterning the film, then using the patterned three-layer film as a mask to form a trench in the surface of the silicon substrate; and leaving the three-layer film, a gate oxide film in the trench. Forming a silicon oxide film, and then depositing polycrystalline silicon in the trench and on the surface of the silicon substrate; and an upper surface of the polycrystalline silicon above the surface of the silicon substrate, and Etching back the polycrystalline silicon until it is located below the upper silicon oxide film of the three-layer film; and etching the upper silicon oxide film of the three-layer film. And exposing the upper portion of the polycrystalline silicon so as to project above the surface of the silicon substrate, and oxidizing the projected polycrystalline silicon from the lower silicon oxide film of the three-layer film. A thicker silicon oxide film so as to surround the upper portion of the protruding polycrystalline silicon, a step of etching away the silicon nitride film without a mask, and a step of removing the upper portion of the protruding polycrystalline silicon. Manufacture of a semiconductor device including a step of removing the entire silicon oxide film on the surface of the silicon substrate so as to leave a surrounding silicon oxide film, thereby forming a contact region, and a step of forming a desired electrode. Method.
【請求項14】 シリコン基板を準備する工程と、 前記シリコン基板の上に、シリコン酸化膜、シリコン窒
化膜、シリコン酸化膜を順次形成し、それによって、こ
れらの三層膜を形成する工程と、 前記三層膜を、後のトレンチを形成する際のマスクとな
るように、パターニングし、それによって所定の形状の
開口部を該三層膜中に形成する工程と、 パターニングされた前記三層膜をマスクに用いて、前記
半導体基板中にトレンチを形成する工程と、 前記三層膜中の上層シリコン酸化膜の開口部の側壁をエ
ッチングし、その開口部の幅を前記トレンチの開口部の
幅より広くする工程と、 前記三層膜を残したまま、前記トレンチ内にゲート酸化
膜となるシリコン酸化膜を形成し、その後、多結晶シリ
コンを前記トレンチ内および前記シリコン基板の表面上
に堆積する工程と、 前記多結晶シリコンの上面が、前記シリコン基板の表面
より上であって、かつ前記三層膜の最上層のシリコン酸
化膜より下の位置に位置するまで、前記多結晶シリコン
をエッチバックする工程と、 前記三層膜の最上層のシリコン酸化膜をエッチングし
て、前記多結晶シリコンの上部が前記シリコン基板の表
面より上に突出し、かつ前記トレンチの開口部より横方
向に張出すように、前記多結晶シリコンの上部を露出さ
せる工程と、 前記多結晶シリコンの上部であって、かつ前記トレンチ
の開口部より横方向に張出した部分を酸化し、それによ
って、前記多結晶シリコンの上部を、前記トレンチの開
口部より横方向に張出さず、かつ前記シリコン基板の表
面より上に突出した形状にし、かつ前記三層膜の下層シ
リコン酸化膜よりも厚いシリコン酸化膜を、前記多結晶
シリコンの上部を取囲むように形成する工程と、 マスクレスで、前記シリコン窒化膜をエッチング除去す
る工程と、 突出した多結晶シリコンの上部を取囲む前記シリコン酸
化膜を残すように、前記シリコン基板の表面のシリコン
酸化膜をすべて除去し、それによってコンタクト領域を
形成する工程と、 所望の電極を形成する工程と、 を備えた半導体装置の製造方法。
14. A step of preparing a silicon substrate, a step of sequentially forming a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film on the silicon substrate, thereby forming these three-layer films, Patterning the three-layer film so as to serve as a mask for forming a later trench, thereby forming an opening of a predetermined shape in the three-layer film, and the patterned three-layer film Using a mask as a mask, a step of forming a trench in the semiconductor substrate, etching the sidewall of the opening of the upper silicon oxide film in the three-layer film, the width of the opening is the width of the opening of the trench. A step of increasing the width, and a silicon oxide film to be a gate oxide film is formed in the trench while leaving the three-layer film, and then polycrystalline silicon is formed in the trench and the silicon base film. A step of depositing on the surface of the polycrystalline silicon, the upper surface of the polycrystalline silicon, above the surface of the silicon substrate, and until it is located below the uppermost silicon oxide film of the three-layer film, Etching back the polycrystalline silicon, etching the uppermost silicon oxide film of the three-layer film, the upper portion of the polycrystalline silicon protrudes above the surface of the silicon substrate, and from the opening of the trench Laterally overhanging, exposing the upper portion of the polycrystalline silicon, and oxidizing the portion of the upper portion of the polycrystalline silicon, which is laterally overhanging from the opening of the trench, thereby, The upper portion of the polycrystalline silicon is formed so as not to project laterally from the opening of the trench and protrudes above the surface of the silicon substrate, and the lower layer film of the three-layer film is formed. A step of forming a silicon oxide film thicker than a conoxide film so as to surround the upper portion of the polycrystalline silicon; a step of removing the silicon nitride film by etching without a mask; A step of removing all of the silicon oxide film on the surface of the silicon substrate so as to leave the surrounding silicon oxide film, thereby forming a contact region, and a step of forming a desired electrode. Production method.
【請求項15】 シリコン基板を準備する工程と、 前記シリコン基板の表面にシリコン酸化膜を形成する工
程と、 前記シリコン酸化膜を、後のトレンチを形成する際のマ
スクとなるように、パターニングし、それによって所定
の形状の開口部を該シリコン酸化膜中に形成する工程
と、 パターニングされた前記シリコン酸化膜をマスクに用い
て、前記半導体基板中にトレンチを形成する工程と、 前記シリコン酸化膜の開口部の側壁をエッチングし、そ
れによって、その開口部の幅を前記トレンチの開口部の
幅より広くする工程と、 前記シリコン酸化膜を残したまま、前記トレンチ内に、
ゲート酸化膜となるシリコン酸化膜を形成し、その後、
多結晶シリコンを前記トレンチ内および前記シリコン基
板の表面上に堆積する工程と、 前記多結晶シリコンの上面が、前記シリコン基板の表面
より上であって、前記半導体基板の上に形成された前記
シリコン酸化膜より下の位置に位置するまで、前記多結
晶シリコンをエッチバックする工程と、 前記シリコン基板の表面のシリコン酸化膜をエッチング
して、前記多結晶シリコンの上部が前記シリコン基板の
表面より上に突出し、かつ前記トレンチの開口部より横
方向に張出すように、前記多結晶シリコンの上部を露出
させる工程と、 前記多結晶シリコンの上部であって、かつ前記トレンチ
の開口部より横方向に張出した部分を酸化し、それによ
って、前記トレンチの開口部より横方向に張出さず、か
つ前記シリコン基板の表面より上に突出した形状の、多
結晶シリコンを形成し、かつ、該多結晶シリコンの上部
を取囲むシリコン酸化膜を形成する工程と、 コンタクト領域を形成し、その後所望の電極を形成する
工程と、 を備えた半導体装置の製造方法。
15. A step of preparing a silicon substrate, a step of forming a silicon oxide film on a surface of the silicon substrate, and a step of patterning the silicon oxide film so as to serve as a mask for forming a trench later. , Thereby forming an opening of a predetermined shape in the silicon oxide film, forming a trench in the semiconductor substrate by using the patterned silicon oxide film as a mask, and the silicon oxide film Etching the side wall of the opening, thereby making the width of the opening wider than the width of the opening of the trench, and leaving the silicon oxide film in the trench,
A silicon oxide film to be a gate oxide film is formed, and then
Depositing polycrystalline silicon in the trench and on the surface of the silicon substrate, and the upper surface of the polycrystalline silicon is above the surface of the silicon substrate and the silicon formed on the semiconductor substrate. Etching back the polycrystalline silicon until it is located below the oxide film, and etching the silicon oxide film on the surface of the silicon substrate so that the upper portion of the polycrystalline silicon is above the surface of the silicon substrate. To expose the upper portion of the polycrystalline silicon so as to project laterally from the opening of the trench, and the upper portion of the polycrystalline silicon, and in the lateral direction from the opening of the trench. Oxidize the overhang, so that it does not overhang laterally from the opening of the trench and projects above the surface of the silicon substrate. Forming polycrystalline silicon having a different shape and forming a silicon oxide film surrounding the upper portion of the polycrystalline silicon; forming a contact region; and then forming a desired electrode. Manufacturing method of semiconductor device.
【請求項16】 請求項14項または15項に記載され
ている半導体装置の製造方法において、前記多結晶シリ
コンの上部がシリコン基板の表面より上に突出し、かつ
トレンチの開口部より横方向に張出すように、前記多結
晶シリコンの上部を露出させる工程と、 前記多結晶シリコンを取囲むようにシリコン酸化膜を形
成する工程と、を備え、 結果的に、前記多結晶シリコンの上部を、前記トレンチ
の開口部より横方向に張出し、かつ前記シリコン基板の
表面より上に突出した形状にする、半導体装置の製造方
法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the upper portion of the polycrystalline silicon projects above the surface of the silicon substrate and extends laterally from the opening of the trench. So as to expose the upper portion of the polycrystalline silicon, and a step of forming a silicon oxide film so as to surround the polycrystalline silicon, as a result, the upper portion of the polycrystalline silicon, A method of manufacturing a semiconductor device, which has a shape that laterally overhangs from an opening of a trench and projects above the surface of the silicon substrate.
【請求項17】 請求項13項から16項までのいずれ
か1項に記載されている半導体装置の製造方法におい
て、前記多結晶シリコンの上部が前記シリコン基板の表
面より上に突出した状態で、前記多結晶シリコンを酸化
し、かつ、得られた酸化膜をエッチングする工程を繰返
し、結果的に、前記シリコン基板の表面より上に突出し
た前記多結晶シリコンの上部の径を前記トレンチ内に埋
込まれた多結晶シリコンの径より小さくする、半導体装
置の製造方法。
17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein an upper portion of the polycrystalline silicon is projected above a surface of the silicon substrate, The step of oxidizing the polycrystalline silicon and etching the obtained oxide film is repeated, and as a result, the upper diameter of the polycrystalline silicon protruding above the surface of the silicon substrate is filled in the trench. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the diameter is smaller than the diameter of the embedded polycrystalline silicon.
【請求項18】 請求項13項から17項までのいずれ
か1項に記載されている半導体装置の製造方法におい
て、前記多結晶シリコンの上部を前記シリコン基板の表
面より上に突出させた状態で、下記(a)および(b)
からなる群より選ばれたエッチング工程を行ない、結果
的に、前記シリコン基板の表面より上に突出した前記多
結晶シリコンの上部の径を、前記トレンチ内に埋込まれ
た多結晶シリコンの径より小さくする、半導体装置の製
造方法。 (a) 前記多結晶シリコンを等方性エッチングするこ
と。 (b) 前記多結晶シリコンの上面の角を丸めるための
エッチングをすること。
18. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein an upper portion of the polycrystalline silicon is projected above a surface of the silicon substrate. , (A) and (b) below
An etching step selected from the group consisting of, as a result, the diameter of the upper portion of the polycrystalline silicon protruding above the surface of the silicon substrate, the diameter of the polycrystalline silicon embedded in the trench A method for manufacturing a semiconductor device which is reduced in size. (A) Isotropically etching the polycrystalline silicon. (B) Etching for rounding the corners of the upper surface of the polycrystalline silicon.
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