JPH08340114A - 最小数のマスクによるトレンチmosゲート型装置 - Google Patents

最小数のマスクによるトレンチmosゲート型装置

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JPH08340114A
JPH08340114A JP8132091A JP13209196A JPH08340114A JP H08340114 A JPH08340114 A JP H08340114A JP 8132091 A JP8132091 A JP 8132091A JP 13209196 A JP13209196 A JP 13209196A JP H08340114 A JPH08340114 A JP H08340114A
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JP
Japan
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trench
semiconductor material
conductivity type
silicon
forming
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JP8132091A
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English (en)
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Richard A Blanchard
エイ. ブランチャード リチャード
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STMicroelectronics lnc USA
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SGS Thomson Microelectronics Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2つのシリコンエッチを使用する非常に経済
的なプロセスによって製造される低電圧高電流ディスク
リート絶縁ゲート型電界効果トランジスタ及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 埋設されたポリシリコンゲート(12
2)がトレンチ(118)の側壁に沿っての導通をゲー
ト動作する。チャンネルはエピタキシャル層(114)
の残留物によって与えられ、且つソース拡散部(12
8)は種々の成長された酸化膜によってのみスクリーン
されるマスクされていないイオン注入によって与えられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパワートランジスタ
に関するものであって、更に詳細には、中程度の電圧に
おいてのみ動作する高電流ディスクリート絶縁ゲート型
電界効果トランジスタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】絶縁ゲート型電界効果トランジスタはパ
ワー装置において益々一般的なものである。このような
トランジスタの優れた利点は、それが電圧制御型装置で
あり、制御回路及びアルゴリズムを簡単なものとさせる
ことを可能とさせることである。
【0003】異なる適用場面ではトランジスタパラメー
タの異なる組合わせを必要とする。夫々の適用場面で
は、高いスダンドオフ電圧、低いオン抵抗、高速スイッ
チング(ターンオン、ターンオフ、又は両方)、高度に
誘導性の負荷の公差、プルアップ、プルダウン又は双方
向動作、良好な熱安定性、及び/又はブレークダウンか
らの効果的な回復、等を必要とする場合がある。
【0004】従って、種々の適用場面の必要性を満足さ
せるために種々の装置形態が使用されている。1つの種
類の装置はトレンチトランジスタであり、それは比較的
低い電圧(例えば、30乃至100Vmax)で動作す
る高電流密度装置に対して提案されたものである。トレ
ンチトランジスタ及びその製造方法について多数の特許
及び文献が発行されており、例えば、米国特許第4,3
93,391号、第4,344,081号、第4,34
5,265号、第4,402,003号、第4,79
1,462号、第4,893,160号、第4,89
6,196号、第4,914,058号、第4,92
9,991号、第4,952,992号、第4,95
6,700号、第4,983,535号、第5,03
4,785号、等があり、それら全ては引用により本明
細書に導入する(パワーFETはより一般的に以下の文
献に記載されており、それら全ては引用により本明細書
に導入する。即ち、B.E. Taylor「パワーM
OSFET設計(Power MOSFET DESI
GN)」 (1993)、B.J. Baliga「最
近のパワー装置(MODERN POWER DEVI
CES)」(1987)、Grant及びGowar
「パワーMOSFET:理論及び応用(POWER M
OSFETS: THEORY AND APPLIC
ATIONS)」(1989)、E. Oxner「パ
ワーFET及びその応用(POWER FETSAND
THEIR APPLICATIONS)」(198
2)等がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、パワートレ
ンチトランジスタを製造する新たな方法及び構成体を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の側面によ
れば、2つのシリコンエッチを使用する非常に経済的な
プロセスによってトレンチトランジスタを製造する。本
発明の第二の側面によれば、単に1つのシリコンエッチ
が必要とされるに過ぎず、且つ1つの局所的酸化ステッ
プが省略されている。
【0007】本発明の第一実施例によれば、PとNとN
+とエピタキシャル又はイオン注入構成体を有する構造
で開始する。パターン形成した厚い酸化膜を形成した後
に、窒化膜層(その下側に酸化膜パッドを有している)
をパターン形成して深い本体位置を画定する。第一シリ
コンエッチが該窒化膜の下側にある程度のアンダーカッ
トを与え、且つ次いで窒化膜がP+本体イオン注入に対
してのマスクを提供する。次いで、酸化及び窒化膜の除
去により爾後の2つのステップを自己整合的な態様で実
施することを可能とする。即ち、最初に、トレンチエッ
チを成長させた酸化膜のパターンよってマスクすること
が可能である。トレンチ内にゲート酸化膜を成長させ、
且つポリシリコンを付着形成し且つパターン形成した後
に、ソースのイオン注入も自己整合的なステップとして
実施することが可能である。このことは極めて経済的な
プロセスを提供し、それは全部で6個のマスクステップ
を使用するに過ぎないものとすることが可能である。
【0008】上述した実施例に対する変形例として、ト
レンチエッチに対して付加的マスクを使用する。このこ
とはコストを増加させるが、チャンネル長さの変動を減
少させる。更に別の変形例においては、厚い酸化膜のパ
ターン形成ステップを省略することが可能である。
【0009】本発明の別の実施例によれば、単一のレジ
ストパターン形成ステップを使用してLOCOSスタッ
ク(積層体)をパターン形成し且つトレンチエッチを実
施する。ソース及びチャンネル拡散部はトレンチエッチ
の前に形成し且つパターン形成することはない(従っ
て、これはDMOSプロセスではない)。トレンチエッ
チの後に、トレンチ側壁上にゲート酸化膜を形成し、次
いでポリシリコンをコンフォーマル即ち適合的に付着形
成し且つエッチングする。ポリシリコンエッチの期間は
それをトレンチから取除くのに充分に長いものではな
く、従って(表面におけるパターン形成したポリシリコ
ンラインに加えて)トレンチが走行する箇所においては
どこでもポリシリコンの埋設し且つ埋込んだメッシュが
走行する。酸化ステップが該ポリシコンの上に厚い酸化
膜を形成し、且つ次いでLOCOSスタックを剥離して
N+ソース拡散部を露出させる。パターン形成したシリ
コンエッチ及び注入物が深い本体拡散部を形成し、次い
でメタル(金属)を付着形成し且つパターン形成する。
【0010】上述したいずれの場合においても極めて平
坦なパワー装置構成体を提供し、それは非常に簡単な処
理シーケンスによって製造することが可能なものであ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】図1A−1Iは本発明の一実施形
態に基づく半導体装置の製造方法の各処理ステップを示
している。これらの図面において、図の左側は終端領域
において使用される構造を示しており且つ右側はアレイ
内のセルを示している(完全な装置においては、多数の
トレンチ装置からなるアレイを使用して大型の電流担持
能力を提供する)。
【0012】この実施例は、N+基板100の上に例え
ば2乃至10ミクロンの範囲の厚さを有しており且つ
0.2乃至5Ω・cmへドープされているN−エピタキ
シャル層101を有するN−とN+エピタキシャル構成
体を有する構造で開始される。全体的に厚いフィールド
酸化膜102(例えば2000乃至14000Å)を成
長させ、パターン形成し且つエッチングする(一方、こ
のフィールド酸化膜はLOCOSプロセスによって形成
することが可能であり、又は付着形成させることも可能
である)。
【0013】次いで、例えば0.6乃至2.5ミクロン
の範囲内の接合深さxj (高温ステップを完了した後)
を発生させるべく選択されたエネルギで且つ1×1013
乃至5×1014/cm-2の範囲内のドーズでP型イオン
注入を実施する(一方、フィールド酸化プロセスの前に
P型のイオン注入を実施することが可能であるが、この
場合には周辺部において得られるブレークダウン特性は
より劣ったものである。)このイオン注入は図1Aにお
ける浅いP−表面領域104を形成し、それは後にトラ
ンジスタチャンネル領域を形成するために使用される。
【0014】次いで、シリコン上に例えば500Åの厚
さにパッド酸化膜106を成長させ、次いで例えばCV
Dによって500Åの厚さに窒化シリコン層108を形
成する。次いで、ホトレジスト層112を付与し且つパ
ターン形成し、且つ窒化膜108、パッド酸化膜106
及びシリコンをエッチングする。このシリコンエッチ
は、好適には、比較的等方性のものであって、酸化膜/
窒化膜島状部の下側にかなりのアンダーカットを与え
る。このことは例えば弗化水素酸/硝酸/酢酸混合物の
ウェットエッチングで行なうことが可能であり、又は例
えばプラズマ援助型クロロエッチ等の低シンク又は大気
圧に近い圧力でのガスエッチで行なうことが可能であ
る。これによって残存する酸化膜/窒化膜島状部の下側
にシリコンメサが形成される。
【0015】次いで、例えば0.8乃至3.0ミクロン
の範囲内の究極的な接合深さxj (全ての高温ステップ
の後)を形成すべく選択された比較的中程度のエネルギ
で且つ1×1014−1×1016/cm-2の範囲内のドー
ズで第二のP型イオン注入を行なう。このイオン注入は
より深いP型領域114を形成する。前述したステップ
の結果として図1Aに示した中間の構成体が製造され
る。次いで残存するレジストを除去し、且つ酸化ステッ
プを実施してP型領域114の上側に例えば1000乃
至6000Åの二酸化シリコン116を成長させる。そ
の結果図1Bに示した中間構成体が製造される。
【0016】次いで、窒化膜108及びパッド酸化膜1
06を例えば燐酸を使用し次いで弱い緩衝HF溶液内に
非常に短い時間(例えば10秒)浸漬させることによっ
て剥離させる。次いでトレンチエッチを行なってメサの
上部を貫通して刻設し且つシリコン内に例えば1乃至6
ミクロンの深さのトレンチ118を形成する(このトレ
ンチ深さは所望の動作電圧にしたがって選択され、低い
動作電圧の場合には、オン抵抗を最小とするためにより
低いトレンチ深さを使用することが可能である)。この
トレンチエッチは多様な塩素をベースとしたプラズマト
レンチエッチング技術のうちのいずれかによって行なう
ことが可能である。そのようなトレンチエッチングに対
する幾つかの例は以下の文献に記載されており、それら
は引用によって本明細書に導入する。
【0017】Oehrlein「進化した半導体技術に
おけるエッチングプロセスへのRFプラズマの適用(A
pplications of RF plasmas
to etching processes in
advanced semiconductor te
chnology)」、高周波数パワープラズマの適用
−第7回トピック会議、159AIPコンフェレンスプ
ロシーディング442(1987); Chieh e
t al.「シリコンをベースとした微小製造に対する
化学的に援助したイオンビームエッチング(Chemi
cally assisted ion beam e
tching for silicon−based
microfabrication)」、141ジャー
ナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサエティ1958
(1994);Yunkin et al.「シリコン
内の深いトレンチの高度に異方性の選択性反応性イオン
エッチング(Highly anisotropic
selective reactive ion e
tching of deep trenchesin
silicon)」、23マイクロエレクトロニック
エンジニアリング373(1994); Amirov
et al.「高圧でのハロゲン含有プラズマにおけ
るシリコンのトレンチエッチング(Trench et
chingin silicon in a halo
gen−containingplasma with
increased pressure)」22ロシ
アマイクロエレクトロニクス197(1993); F
rank及びChabert「沃化水素含有プラズマに
おける単結晶シリコントレンチのドライエッチングI
(Dry etching of single−cr
ystal silicon trench in h
ydrogen iodide contaning
plasmas I)」140ジャーナル・オブ・エレ
クトロケミカル・ソサエティ490(1993); Z
hang et al.「CF2 /Cl2 を使用したS
iGe合金の反応性イオンエッチング(Reactiv
e ion etching of SiGe all
oys using CF2 /Cl2 )」71ジャーナ
ル・オブ・アプライド・フィジックス1936(199
2): Wohl et al.「CBrF3 プラズマ
を使用したトレンチエッチング及び光学的発光分光分析
によるその研究(Trench etchingusi
ng a CBrF3 plasma and its
studyby optical emission
spectoscopy)」42バキューム905
(1991); Syeau et al.「SF6
2 ガス混合物を使用したシリコントレンチの反応性イ
オンエッチング(Reactive ion etch
ing of silicon trenches u
sing SF6 /O2 gas mixture
s)」138ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・
ソサエティ3076(1991); Engelhar
dt「MCR:ECRの代替物(MCR: an EC
R altermative)」14セミコンダクタ・
インターナショナルNo.8、pp.52、54−5
(1991年7月); Lee及びZhou「反応性イ
オンエッチングにおけるエッチング速度の特徴寸法依存
性(Feature−size dependence
of etch rate in reactive
ion etching)」138ジャーナル・オブ
・エレクトロケミカル・ソサエティ2439(199
1); Cooper et al.「サブミクロンシ
リコントレンチの磁気的に向上させたRIEエッチング
(Mageneticallyenhanced ri
e etching of submicron si
licon trences)」1392プロシーディ
ングズ・オブ・SPIE253(1991); Eng
elhardt「高度に集積化した回路の製造用の単結
晶シリコントレンチエッチング(Single cry
stal silicon trench etchi
ng for fabricationof high
ly integrated circuits)」1
392プロシーディングズ・オブ・SPIE210(1
991); Robb et al.「高電圧適用用の
深いトレンチ分離(Deep trench isol
ation for high voltage ap
plications)」シリコン物質科学及び技術に
関する第6回国際シンポジウムのプロシーディング:半
導体シリコン1990の801; Francou e
t al.「RIPEにおけるHBr化学によるトレン
チプロセス(Trench processwith
HBr chemistry in RIPE)」13
マイクロエレクトロニクエンジニアリング425(19
91年3月); Glucy及びHoppner(ホト
レジスト/アルミニウムマスクを使用したCF4 プラズ
マにおけるシリコントレンチのエッチング(Etchi
ng of silicontrenches in
CF4 plasma using photores
ist/aluminium masks)」25クリ
スタル・リサーチ・アンド・テクノロジィ277(19
90); Kassam et al.「BCl3 −C
2 シリコントレンチエッチングの特性(Charac
tarization of BCl3 −Cl2 si
licon trench etching)」137
ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサエティ1
613(1990); Bestwick及びOehr
lein「臭素含有プラズマを使用したシリコンの反応
性イオンエッチング(Reactive ion et
ching of silicon using br
omine containing plasma
s)」8ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・
アンド・テクノロジィA1696(1990); Cr
azzolara及びGellrich「塩素化学に基
づいたトレンチエッチプロセス用形状制御可能性(Pr
ofile control possibiliti
es fora trench etch proce
ss based on chlorine chem
istry)」137ジャーナル・オブ・エレクトロケ
ミカル・ソサエティ708(1990)等の文献があ
る。
【0018】説明の便宜上、図面は四角の下側の角部を
有するものとしてトレンチ118を示している。然しな
がら、これは現実的なものではなく、幾何学的形状依存
性電界向上を回避するために、トレンチの角部を丸める
ことが好ましい。このことは、種々のトレンチエッチの
自然の結果として行なうことが可能であり、又はトレン
チ表面に犠牲酸化膜を形成し且つそれを剥離することに
よって行なうことも可能である。トレンチ110は密接
させて配置させることが可能であり、例えば0.8ミク
ロンの最小パターン形成ライン幅の場合には、トレンチ
は例えば0.8乃至1.6ミクロンの幅で例えば1.6
−6.4ミクロンのピッチを有することが可能である。
このような密接した幾何学的構成は電流密度において利
点を与える。
【0019】通常、本体からの空乏領域が拡大してチャ
ンネル領域がブレークダウンに到達する電圧より低い電
圧においてチャンネル領域からドレインを分離させると
いう条件によって間隔は与えられた動作電圧に対して拘
束を受ける場合がある。この同一の条件は、本体領域の
深さとトレンチの深さとの間の関係を暗示しており、好
適には本体領域の深さは少なくともトレンチの深さの1
/3である。
【0020】現在好適な実施例においては、何等更なる
マスクステップを行なうことなしにトレンチエッチを行
なうものであることに注意すべきである。このことは非
常に経済的なプロセスを提供している。然しながら、別
の実施例においては、更なるマスクステップを使用し
て、トレンチの側壁がメサの平坦な部分の範囲にあり且
つ傾斜した側壁上にはないことを確保する。このことは
チャンネル長の僅かに良好なる制御を与える。
【0021】前述したステップの結果として図1Cに示
した中間的な構成体が得られる。次いで、ゲート酸化ス
テップを行なって例えば200乃至2000Åの厚さへ
ゲート酸化膜120を成長させ、且つ平坦な表面上に例
えば3000乃至6000Åの厚さにポリシリコン12
2をコンフォーマル即ち適合的に付着形成させる(且
つ、究極的にはドープする)。尚、この場合に、好適に
はトレンチを充填するのに充分な厚さにポリシリコン1
22を付着形成させる。前述したステップの結果図1D
に示した中間的な構成体が得られる。
【0022】次いで、付着形成したポリシリコン122
をパターン形成し且つエッチングする。このポリシリコ
ンエッチは、好適には、時間的に制御したプラズマエッ
チであり、それは、露出された平坦な表面からポリシリ
コンを除去するのに充分に長く継続させるが、露出され
たトレンチから大きな深さのポリシリコンを除去するの
に充分に長いものでないようなものである。一方、ポリ
シリコンが最初に除去され始める時間を検知するために
端点検知を使用することが可能であり、且つそのエッチ
ングはその後所定の時間継続させることが可能である。
前述したステップの結果図1Eに示した中間的な構成体
が得られる。
【0023】次いで、蒸気による短い酸化ステップを行
なって該ポリシリコンの上に例えば2000乃至500
0Åの厚さの付加的な酸化膜124を成長させる(勿
論、他の区域における酸化膜の厚さも同時に増加す
る)。前述したステップの結果図1Fに示した中間的な
構成体が得られる。次いで、トレンチの隣のシリコン角
部を露出させる(又はほぼ露出させる)のに充分な深さ
へグローバル即ち全体的な酸化膜のエッチバックを行な
って、例えばプラズマエッチングによって1500乃至
3000Å除去させる。次いで、ポリシリコンへのコン
タクトを形成すべき位置126の上側において更なるホ
トレジストステップを使用して酸化膜124を露出し且
つエッチングする。次いで、浅い高度のN型注入を行な
ってソース領域128を形成する。現在好適な実施例に
おいては、このイオン注入は20−150KeVのエネ
ルギにおいて例えばAsを5×1014−1×1016/c
-2のドーズでイオン注入を行なう。このイオン注入の
深さとポリシリコンエッチの深さとの間で相互作用が発
生し、過剰なゲートのアンダーラップ即ち下側への重な
りを回避するために、好適には、トレンチ内のポリシリ
コンはN+注入物によって形成される接合深さ下側に1
00Å程度を超えて腐食させるべきではない。前述した
ステップの結果図1Gに示した中間的な構成体が得られ
る。
【0024】次いで、更なるグローバル即ち全体的な酸
化膜エッチバックを本体領域114を露出させるのに充
分な深さに行ない、例えばプラズマエッチングによって
1000乃至3000Åを除去する。これはポリシリコ
ン上のより厚い酸化膜を除去するものではない。前述し
たステップの結果図1Hに示した中間的な構成体が得ら
れる。
【0025】次いで、薄膜メタリゼーション130(例
えば、AlSi0.02Cu0.04)を付着形成し(例えば、
0.8乃至3.0ミクロンの範囲内の厚さ)、パターン
形成し且つエッチングする。このメタル(金属)は当該
区域内におけるソース及び本体接続部を提供し、且つゲ
ートのRC時定数を最小とすべく選択された間隔でポリ
シリコンへのコンタクトを提供する。次いで、パッシベ
ーション層132を付着形成させる(例えば、1000
Åのドープするか又はドープしていない酸化膜に沿って
又はその上に2000乃至4000Åの圧縮性プラズマ
窒化シリコンを付着形成させる)。次いで、パッシベー
ション層をパターン形成し且つエッチングしてコンタク
トパッド位置を露出させる。前述したステップの結果図
1Iに示した最終的な構成体が得られる。説明の便宜
上、前述した処理の要約では、例えばクリーンアップ及
びアニール等の当該技術分野において公知の種々のマイ
ナーなステップを省略してある。
【0026】図2は本発明の一実施例に基づくトランジ
スタ構成体を示した概略平面図である。図示した実施例
では、正方形のセルからなるアレイを使用しているが、
勿論、六角形のセル、三角形のセル、ストライプ又はそ
の他の幾何学形状のものを使用することも可能である。
注意すべきことであるが、トレンチ118及びポリシリ
コンゲートライン122は連続的なメッシュを形成して
おり、且つソース、本体及びチャンネル拡散部は分離島
状に位置されている。注意すべきことであるが、P+拡
散部114′のストライプは良好なアレイの終端部を与
えるためにスクライブライン200近くに設けられてい
る。更に、ゲートメタル130A及びポリシリコン12
2はストライプコンタクト126に沿ってオーバーラッ
プしている。
【0027】図3A−3Eは本発明の第二の且つ好適な
実施例における処理ステップを示しており、且つ図4は
本発明のこの実施例に基づくトランジスタ構成体の概略
平面図を示している。この第二の実施例は、非常に類似
した最終的な構成体を製造するが、それを得るために異
なるプロセスを使用している。結果的に得られる接合深
さ及びドーパント濃度は、大略、特にことわりがない限
り前述した実施例におけるものと同一である。
【0028】この場合も出発物質はN+基板100上に
N−型のエピタキシャル層101(例えば0.8Ω・c
m)を有するものである。然しながら、この場合には、
P型本体拡散部104′(例えば、最終接合深さが1.
5ミクロンへ2×1014/cm-2においてイオン注入す
る。及びN+ソース拡散部128′(例えば、最終接合
深さが0.5ミクロンへ2×1015/cm-2においてイ
オン注入する)はパターン形成しない拡散部としてすぐ
さま形成する。これらのステップによって図3Aに示し
た中間的な構成体が得られる。
【0029】次いで、前述した如く、LOCOSスタッ
ク即ち積層体(例えば500Åの厚さの成長させたパッ
ド酸化膜106の上に例えば800Åの厚さの窒化膜1
08を有するもの)を形成する。次いで、トレンチパタ
ーン形成を行なって該LOCOSスタックを貫通しシリ
コン内へ刻設されたトレンチ118を形成する(例え
ば、1.8ミクロンの深さで1.0ミクロンの幅)。こ
のようなステップの結果として図3Bに示した中間的な
構成体が得られる。
【0030】トレンチエッチの後に、トレンチ側壁上に
ゲート酸化膜120を形成し(例えば、1000Å)、
且つ次いでポリシリコン122をコンフォーマル即ち適
合的に付着形成させ(例えば6000Å)且つエッチン
グする。このポリシリコンエッチの期間は、それをトレ
ンチから除去するのに充分な長さのものではなく、従っ
て(表面におけるパターン形成したポリシリコンライン
122′に加えて)トレンチが走行する箇所においては
どこでも埋設され且つ絶縁されたポリシリコンからなる
メッシュが走行する。酸化ステップによってポリシリコ
ン122の上に厚い酸化膜124(例えば4000Å)
を形成する。これらのステップの結果図3Cに示した中
間的な構成体が得られる。
【0031】次に、ポリシリコンコンタクト126を開
口させ、深い本体拡散部114を形成し、且つメタリゼ
ーションのためのソース領域128′を露出させる。オ
プションとして、このことは、単一のパターン形成ステ
ップを使用することによって行なうことが可能であり、
即ち、レジストをパターン形成してコンタクト126及
び深い本体拡散部114の所望の位置を露出させる。次
いで、パターン形成した窒化膜のエッチングによって深
い本体位置114の上側に存在する窒化膜108を除去
し、且つ短い酸化膜エッチを行なってパッド酸化膜10
6を除去するが、ポリシリコンコンタクト位置126の
上方に存在するより厚い酸化膜124を除去することは
ない。次いで、シリコンエッチ(例えば0.8ミクロン
の深さ)を行なって酸化膜124を損傷することなしに
N+層128′を貫通して開口を刻設する。次いで、P
+イオン注入を行ない、これはポリシリコンコンタクト
位置126における残存する酸化膜124及び位置11
4以外のその他全ての箇所におけるホトレジストによっ
てブロックされる。次いで、酸化膜エッチングを行なっ
てコンタクト位置126の上側の残存する酸化膜124
を除去する。次いで、レジストを剥離し、且つLOCO
Sスタックをグローバルな即ち全体的な窒化膜及び酸化
膜のエッチングによって剥離し、ソース領域128′を
露出させる。一方、勿論、所望により、深い本体コンタ
クト及びポリシリコンコンタクトに対して別個のマスク
を使用することも可能である。これらのステップの結果
図3Dに示した中間的な構成体が得られる。
【0032】次いで、メタル130を付着形成し(例え
ば、2.0ミクロンの厚さ)且つパターン形成する。注
意すべきことであるが、何等層間誘電体が必要とされる
ものではない。何故ならば、厚い成長された酸化膜12
4がこの機能を達成するからである。このステップの結
果図3Eに示した中間的な構成体が得られる。次いで、
従来行なわれているように保護オーバーコート付着(例
えば、4000Åのプラズマ窒化膜によって被覆された
4000ÅのPSG)、コンタクトパターン形成等を行
なって処理を完了する。
【0033】図4はこの実施例に基づくトランジスタ構
成体の概略平面図を示している。注意すべきことである
が、図4においては終端部の構成は左側に示してある
が、図3A−3Eにおいては右側に示してある。更に注
意すべきことであるが、図4は図2に示したものよりも
より簡単な終端部の構造を使用しており、それ以外は、
レイアウトはほぼ同様であり且つ同様の構成要素には同
様の参照番号を付してある。
【0034】上述した本発明の一実施例によれば、絶縁
ゲート型電界効果トランジスタからなるアレイを製造す
る方法が提供される。その方法は、第一導電型の第一部
分と前記第一部分の上側に存在しており第二導電型の第
二部分と前記第二部分の上側に存在しており第一導電型
の第三部分とを有する実質的に単結晶の半導体物質を用
意し、前記半導体物質の上に耐酸化物質を形成し、前記
耐酸化物質及びその下側の前記半導体物質を共通のパタ
ーンでエッチングして前記半導体物質内にトレンチを形
成し、前記トレンチの側壁上に絶縁層を形成し、前記ト
レンチを充填する深さに全体的に酸化可能な導体をコン
フォーマル的に付着形成し且つ前記酸化可能な導体をエ
ッチバックして前記トレンチの側壁部分と容量結合され
ている前記トレンチにおけるその部分を残存させ、前記
酸化可能導体を酸化してその上に厚い絶縁層を形成し、
前記耐酸化物質及び実質的に全ての前記半導体物質の第
三部分を所望の深い本体位置から除去し且つ付加的な濃
度の第二導電型のドーパントを導入し、且つ前記第三及
び第二部分の露出部分へのコンタクトを形成し、その場
合に前記第三及び第二部分が前記トレンチ内の前記酸化
可能導体物質によってゲート動作される電界効果トラン
ジスタのソース及びチャンネル領域を夫々与える、上記
各ステップを有している。
【0035】本発明の別の実施例によれば、絶縁ゲート
型電界効果トランジスタからなるアレイを製造する方法
が提供される。その方法によれば、第一導電型の基板部
分と第二導電型のその上側に存在する部分とを有する実
質的に単結晶の半導体物質を用意し、前記半導体物質上
に耐酸化物質からなる島状部を形成し、前記島状部によ
って露出されている箇所において前記半導体物質をエッ
チングして前記上側に存在する部分を除去し一方前記島
状部を部分的にアンダーカットして前記半導体物質にお
いてメサを形成し、前記島状部によって露出されている
箇所において前記半導体物質にイオン注入を行ない前記
基板部分内に第二導電型の本体領域を形成し、前記耐酸
化物質からなる島状部を除去し且つ前記メサの位置にお
いて前記半導体物質内へトレンチをエッチング形成し、
前記トレンチの側壁部分へ容量結合されている絶縁され
たゲートを形成し、前記トレンチのうちの少なくとも幾
つかに隣接して前記上側に存在する部分の残存部分内に
第一導電型のソース拡散部を形成し、且つ前記ソース拡
散部及び本体領域へのコンタクトを形成する、上記各ス
テップを有している。
【0036】本発明の更に別の実施例によれば、絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタからなるアレイを製造する
方法が提供される。その方法によれば、第一導電型の基
板部分と第二導電型のその上側に存在する部分とを有す
る実質的に単結晶の半導体物質を用意し、前記上側に存
在する部分を貫通し前記基板部分内へ延在するトレンチ
を前記半導体物質内に形成し、前記トレンチの側壁部分
に対する容量結合を与えるために前記トレンチ内に延在
する酸化可能導体からなる薄膜層を形成し、前記酸化可
能導体を酸化してその上に厚い酸化膜を形成し、前記酸
化可能導体から全ての酸化膜を除去するのには充分でな
いような厚さへ全体的に酸化膜を除去し、第一導電型の
ドーパントをイオン注入して前記トレンチのうちの少な
くとも幾つかに隣接して前記上側に存在する部分の残存
部分内にソース拡散部を形成し、且つ前記ソース拡散部
及び本体領域へのコンタクトを形成する、上記各ステッ
プを有している。
【0037】本発明の更に別の実施例によれば、絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタからなるアレイを製造する
方法が提供される。その方法によれば、第一導電型の基
板部分と第二導電型のその上に存在する部分とを有する
実質的に単結晶の半導体物質を用意し、前記半導体物質
の上に耐酸化物質からなる島状部を形成し、前記島状部
によって露出されている箇所における前記半導体物質を
エッチングして前記上側に存在する部分を除去し一方前
記島状部を部分的にアンダーカットして前記半導体物質
内にメサを形成し、前記島状部によって露出されている
箇所において前記半導体物質をイオン注入して前記基板
部分内に第二導電型の本体領域を形成し、前記耐酸化物
質からなる島状部を除去し且つ前記メサの位置において
前記半導体物質内へトレンチをエッチング形成し、前記
トレンチの側壁部分へ容量結合されている絶縁された導
電性ゲートを形成し、前記トレンチの側壁部分に対し容
量結合を与えるために前記トレンチ内に延在する酸化可
能導体からなる薄膜層を形成し、前記酸化可能導体を酸
化してその上に厚い酸化膜を形成し、前記酸化可能導体
から全ての酸化膜を除去するのには充分でないような深
さへ全体的に酸化膜を除去し、第一導電型のドーパント
をイオン注入して前記トレンチのうちの少なくとも幾つ
かに隣接する前記上側に存在する部分の残存部分内にソ
ース拡散部を形成し、且つ前記ソース拡散部及び本体領
域へのコンタクトを形成する、上記各ステップを有して
いる。
【0038】本発明の更に別の実施例によれば、集積回
路が提供され、それは、第一表面から単結晶半導体物質
内へ延在する複数個のトレンチが設けられており、前記
トレンチに隣接し前記第一表面の幾つかの位置において
第一導電型のソース拡散部が前記半導体物質内に設けら
れており、且つ前記ソース拡散部の下側で前記半導体物
質内に第二導電型のチャンネル拡散部が設けられてお
り、且つ絶縁された導電性ゲートメッシュが前記複数個
のトレンチの中に埋込まれており、且つ前記トレンチの
側壁に沿っての前記チャンネル拡散部を介しての導通を
制御するために容量結合されており、前記半導体物質の
第一表面が前記トレンチから離れた位置において凹設さ
れていることを特徴としている。
【0039】当業者にとって明らかなように、本発明の
新規な概念は、多様な適用例にわたって変形乃至は修正
することが可能であり、従って本発明の技術的範囲は上
述した特定の実施例のいずれかに限定されるべきもので
はない。例えば、当業者にとって明らかなように、装置
の全ての領域のドーピング型を逆にすることによってP
チャンネル装置を容易に製造することが可能である。別
の例としては、ゲートを形成する埋設型ポリシリコンメ
ッシュは純粋にドープしたポリシリコンである必要はな
い。これは、例えば、多層付着シーケンスによって形成
することが可能であり、その場合には、少量のポリシリ
コンをコンフォーマル的即ち適合的に付着形成し、メタ
ル(例えば、タングステン)をコンフォーマル的に付着
形成し且つエッチング除去し(トレンチの側壁上にメタ
ルを残存させる)、且つ次いでポリシリコンをコンフォ
ーマル的に付着形成させて図1Dに示した中間的な構成
体を形成することが可能である。
【0040】別の例としては、上に記載した構成体は、
更に、(代替物として且つより好適なものではないが)
オン抵抗を減少させたハイブリッド電界効果/バイポー
ラ装置を製造するために種々の態様で修正することが可
能である(然しながら、このような多くの構成体は付加
的なダイオード降下を発生し、従ってトレンチ装置が最
も好適である比較的低電圧において有用なものではな
い)。
【0041】更に別の例としては、上に記載した構成体
は付加的なP型埋込層と結合させ(且つ、好適には、そ
の上側に付加的なN型埋込層)スイッチ型エミッタ装置
を形成することが可能であり、その場合には、FET装
置が埋込エミッタバイポーラ装置への電流を制御し、そ
れは高電圧耐久能力を提供する。更に別の例としては、
上述した構成体及びプロセスはディスクリートなトラン
ジスタを製造することに関するものであるが、このプロ
セスを集積化した装置を製造するために修正することが
可能である。然しながら、集積化したプロセスは上述し
たプロセスほど簡単且つ経済的なものではない。
【0042】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 本発明の一実施例に基づいて半導体装置を
製造する一段階における状態を示した概略断面図。
【図1B】 本発明の一実施例に基づいて半導体装置を
製造する一段階における状態を示した概略断面図。
【図1C】 本発明の一実施例に基づいて半導体装置を
製造する一段階における状態を示した概略断面図。
【図1D】 本発明の一実施例に基づいて半導体装置を
製造する一段階における状態を示した概略断面図。
【図1E】 本発明の一実施例に基づいて半導体装置を
製造する一段階における状態を示した概略断面図。
【図1F】 本発明の一実施例に基づいて半導体装置を
製造する一段階における状態を示した概略断面図。
【図1G】 本発明の一実施例に基づいて半導体装置を
製造する一段階における状態を示した概略断面図。
【図1H】 本発明の一実施例に基づいて半導体装置を
製造する一段階における状態を示した概略断面図。
【図1I】 本発明の一実施例に基づいて半導体装置を
製造する一段階における状態を示した概略断面図。
【図2】 図1A−1Iのプロセスにしたがって構成さ
れたトランジスタ構成体を示した概略平面図。
【図3A】 本発明の別の実施例に基づく集積回路を製
造する方法の一段階における状態を示した概略断面図。
【図3B】 本発明の別の実施例に基づく集積回路を製
造する方法の一段階における状態を示した概略断面図。
【図3C】 本発明の別の実施例に基づく集積回路を製
造する方法の一段階における状態を示した概略断面図。
【図3D】 本発明の別の実施例に基づく集積回路を製
造する方法の一段階における状態を示した概略断面図。
【図3E】 本発明の別の実施例に基づく集積回路を製
造する方法の一段階における状態を示した概略断面図。
【図4】 図3A−3Eの方法に基づいて構成されたト
ランジスタを示した概略平面図。
【符号の説明】
100 N+基板 101 N−エピタキシャル層 102 厚いフィールド酸化膜 104 P−表面領域 106 パッド酸化膜 108 窒化シリコン層 112 ホトレジスト層 114 P型領域 116 二酸化シリコン層 118 トレンチ 120 ゲート酸化膜 122 ポリシリコン 128 ソース領域 130 薄膜メタリゼーション 132 パッシベーション層

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁ゲート型電界効果トランジスタのア
    レイの製造方法において、(a)第一導電型の第一部分
    と、前記第一部分の上側に存在しており且つ第二導電型
    の第二部分と、前記第二部分の上側に存在しており且つ
    第一導電型の第三部分とを有する実質的に単結晶の半導
    体物質を用意し、且つ前記半導体物質上に耐酸化物質を
    形成し、(b)前記耐酸化物質及びその下側の前記半導
    体物質の両方を共通のパターンでエッチングして前記半
    導体物質内にトレンチを形成し、(c)前記トレンチの
    側壁上に絶縁層を形成し、(d)前記トレンチを充填す
    る深さに酸化可能な導体を全体的にコンフォーマル的に
    付着形成し、且つ前記酸化可能な導体をエッチバックし
    て前記トレンチの側壁部分と容量的に結合されている前
    記トレンチ内の前記酸化可能な導体の部分を残存させ、
    (e)前記酸化可能な導体を酸化させてその上に厚い絶
    縁層を形成し、(f)所望の深さの本体位置から前記半
    導体物質の第三部分の実質的に全て及び前記耐酸化物質
    を除去し、且つ第二導電型の付加的なノードのドーパン
    トを導入し、(g)前記第三部分及び第二部分の露出部
    分へコンタクトを形成し、その際に前記第三部分及び第
    二部分が前記トレンチ内の前記酸化可能な導体物質によ
    ってゲート動作される電界効果トランジスタのソース領
    域及びチャンネル領域を夫々与える、上記各ステップを
    有することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記酸化可能な導体
    が基本的にポリシリコンであることを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記エッチバックス
    テップ(b)が異方性エッチを使用することを特徴とす
    る方法。
  4. 【請求項4】 請求項1において、前記ステップ(f)
    が、単一の除去可能なマスクキング層を所定位置に維持
    したまま前記酸化可能な導体の所望のコンタクト位置か
    ら前記絶縁層を除去するステップと結合されていること
    を特徴とする方法。
  5. 【請求項5】 請求項1において、前記絶縁層を形成す
    るステップ(c)が前記トレンチの側壁上に酸化物を成
    長させることを特徴とする方法。
  6. 【請求項6】 請求項1において、前記半導体物質がシ
    リコンであることを特徴とする方法。
  7. 【請求項7】 請求項1において、前記第一導電型がN
    型であることを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】 請求項1において、前記耐酸化物質が二
    酸化シリコン層の上に窒化シリコン層を有することを特
    徴とする方法。
  9. 【請求項9】 絶縁ゲート型電界効果トランジスタのア
    レイを製造する方法において、(a)第一導電型の基板
    部分と第二導電型のその上側に位置している部分とを有
    する実質的に単結晶の半導体物質を用意し、(b)前記
    半導体物質上に耐酸化物質からなる島状部を形成し、
    (c)前記島状部によって露出されている前記半導体物
    質をエッチングして前記上側に存在する部分を除去し且
    つ前記島状部を部分的にアンダーカットして前記半導体
    物質においてメサを形成し、(d)前記島状部によって
    露出されている前記半導体物質へイオン注入して前記基
    板部分内に第二導電型の本体領域を形成し、(e)前記
    耐酸化物質からなる島状部を除去し、且つ前記メサの位
    置において前記半導体物質内にトレンチをエッチング形
    成し、(f)前記トレンチの側壁部分に容量結合されて
    いる絶縁されたゲートを形成し、(g)前記トレンチの
    少なくとも幾つかに隣接して前記上側に存在する部分の
    残存部分内に第一導電型のソース拡散部を形成し、
    (h)前記ソース拡散部及び本体領域へのコンタクトを
    形成する、上記各ステップを有することを特徴とする方
    法。
  10. 【請求項10】 請求項9において、前記領域が第一導
    電型で高度にドープされているドレインコンタクト拡散
    部へ接続するために下方向へ延在していることを特徴と
    する方法。
  11. 【請求項11】 請求項9において、前記半導体物質が
    シリコンであることを特徴とする方法。
  12. 【請求項12】 請求項9において、前記第一導電型が
    N型であることを特徴とする方法。
  13. 【請求項13】 請求項9において、前記耐酸化物質が
    二酸化シリコン層の上に窒化シリコン層を有することを
    特徴とする方法。
  14. 【請求項14】 絶縁ゲート型電界効果トランジスタの
    アレイを製造する方法において、(a)第一導電型の基
    板部分と第二導電型の上側に存在する部分とを有する実
    質的に単結晶の半導体物質を用意し、(b)前記上側に
    存在する部分を貫通して前記基板部分へ延在するトレン
    チを前記半導体物質内に形成し、(c)前記トレンチの
    側壁部分に対して容量結合を与えるために前記トレンチ
    内に延在する酸化可能導体からなる薄膜層を形成し、
    (d)前記酸化可能導体を酸化させてその上に厚い酸化
    膜を形成し、(e)前記酸化可能導体から全ての酸化膜
    を除去するのには充分でない深さへ酸化膜を全体的に除
    去し、(f)第一導電型のドーパントをイオン注入して
    前記トレンチの少なくとも幾つかに隣接して前記上側に
    存在する部分の残存部分内にソース拡散部を形成し、
    (g)前記ソース拡散部及び本体領域へのコンタクトを
    形成する、上記各ステップを有することを特徴とする方
    法。
  15. 【請求項15】 請求項14において、前記領域が、第
    一導電型で高度にドープされているドレインコンタクト
    拡散部へ接続するために下方向へ延在していることを特
    徴とする方法。
  16. 【請求項16】 請求項14において、前記半導体物質
    がシリコンであることを特徴とする方法。
  17. 【請求項17】 請求項14において、前記第一導電型
    がN型であることを特徴とする方法。
  18. 【請求項18】 請求項14において、前記耐酸化物質
    が二酸化シリコン層の上に窒化シリコン層を有すること
    を特徴とする方法。
  19. 【請求項19】 請求項14において、前記酸化可能導
    体がポリシリコンであることを特徴とする方法。
  20. 【請求項20】 絶縁ゲート型電界効果トランジスタの
    アレイを製造する方法において、(a)第一導電型の基
    板部分と第二導電型の上側に存在する部分とを有する実
    質的に単結晶の半導体物質を用意し、(b)前記半導体
    物質の上に耐酸化物質からなる島状部を形成し、(c)
    前記島状部によって露出されている前記半導体物質をエ
    ッチングして前記上側に存在する部分を除去し且つ前記
    島状部を部分的にアンダーカットして前記半導体物質に
    おいてメサを形成し、(d)前記島状部によって露出さ
    れている前記半導体物質をイオン注入して前記基板部分
    内に第二導電型の本体領域を形成し、(e)前記耐酸化
    物質からなる島状部を除去し、且つ前記メサの位置にお
    いて前記半導体物質内にトレンチをエッチング形成し、
    (f)前記トレンチの側壁部分に対して容量結合されて
    いる絶縁された導電性ゲートを形成し、(g)前記トレ
    ンチの側壁部分に対して容量結合を与えるために前記ト
    レンチ内に延在する酸化可能導体からなる薄膜層を形成
    し、(h)前記酸化可能導体を酸化させてその上に厚い
    酸化膜を形成し、(i)前記酸化可能導体から全ての酸
    化膜を除去するのには充分でない深さに全体的に酸化膜
    を除去し、(j)第一導電型のドーパントでイオン注入
    して前記トレンチの少なくとも幾つかに隣接した前記上
    側に存在する部分の残存部分内にソース拡散部を形成
    し、(k)前記ソース拡散部及び本体領域へコンタクト
    を形成する、上記各ステップを有することを特徴とする
    方法。
  21. 【請求項21】 請求項20において、前記領域が第一
    導電型で高度にドープされているドレインコンタクト拡
    散部へ接続するために下方向へ延在していることを特徴
    とする方法。
  22. 【請求項22】 請求項20において、前記半導体物質
    がシリコンであることを特徴とする方法。
  23. 【請求項23】 請求項20において、前記第一導電型
    がN型であることを特徴とする方法。
  24. 【請求項24】 請求項20において、前記耐酸化物質
    が二酸化シリコン層の上に窒化シリコン層を有すること
    を特徴とする方法。
  25. 【請求項25】 請求項20において、前記酸化可能導
    体がポリシリコンであることを特徴とする方法。
  26. 【請求項26】 集積回路において、 複数個のトレンチが単結晶半導体物質内へその第一表面
    から延在しており、 第一導電型のソース拡散部が前記半導体物質内において
    その第一表面の幾つかの位置において前記トレンチに隣
    接して設けられており、且つ第二導電型のチャンネル拡
    散部が前記半導体物質内において前記ソース拡散部の下
    側に設けられており、 絶縁した導電性ゲートメッシュが前記複数個のトレンチ
    内へ埋込まれており且つ前記トレンチの側壁に沿って前
    記チャンネル拡散部を介しての導通を制御すべく容量結
    合されており、 前記半導体物質の第一表面が前記トレンチから離れた位
    置において凹設されていることを特徴とする集積回路。
  27. 【請求項27】 請求項26において、前記半導体物質
    がシリコンであることを特徴とする集積回路。
  28. 【請求項28】 請求項26において、前記第一導電型
    がN型であることを特徴とする集積回路。
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