JPH09246550A - Semiconductor device, and manufacture of semiconductor device, and insulated gate type of semiconductor device, and manufacture of insulated gate type of semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device, and manufacture of semiconductor device, and insulated gate type of semiconductor device, and manufacture of insulated gate type of semiconductor device

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JPH09246550A
JPH09246550A JP8075330A JP7533096A JPH09246550A JP H09246550 A JPH09246550 A JP H09246550A JP 8075330 A JP8075330 A JP 8075330A JP 7533096 A JP7533096 A JP 7533096A JP H09246550 A JPH09246550 A JP H09246550A
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semiconductor substrate
film
forming
sidewall
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隆司 鈴木
Tsutomu Uesugi
勉 上杉
Masayasu Ishiko
雅康 石子
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure a finer and better source contact and improve reliability. SOLUTION: A groove which has an oblique plane is made at a substrate, and besides two sidewalls are made, and a transistor is manufactured, making the most of these. In short, since the trench processing end is decided, using the double sidewall 62, a fine trench can be made, getting over the limit of lithography, and besides it is of planar structure, so the processing by photolithography is easy. Moreover, the oblique plane is preserved until trench formation, being covered with a second sidewall, and then the second sidewall is removed to expose the oblique plane, and the oblique plane is used as a source electrode 130 contact area, so the contact area increases, therefore the source contact resistance is reduced. Moreover by the existence of the oblique plane, the bore of the trench is large, and the burying of a source electrode 130 is easy.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置およびそ
の製造方法に関し、特に、縦型の絶縁ゲートパワートラ
ンジスタおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a vertical insulated gate power transistor and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【背景技術】パワートランジスタの微細化技術として
は、例えば、特開昭62−126674号に示される技
術、IEEE.TRANS.ON ELECTRON DEVICES,VOL.41,NO.5,PP.
814に示されるような技術がある。上述の2つの技術
は、主に、ソース領域の微細化に関するものである。
BACKGROUND ART As a technology for miniaturizing a power transistor, for example, a technology disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-126674, IEEE.TRANS.ON ELECTRON DEVICES, VOL.41, NO.5, PP.
There is a technique as shown in 814. The above two techniques are mainly related to miniaturization of the source region.

【0003】また、U溝を用いたMOSFET(UMO
S)の構造(製造方法)についても、いろいろと提案さ
れている。基本的には、フォトリソグラフィを用いてエ
ッチングマスクを形成し、RIEにより半導体基板にト
レンチを形成し、そのトレンチ内にポリシリコン等を埋
め込むことにより製造される。
In addition, a MOSFET using a U-groove (UMO
Various proposals have also been made for the structure (manufacturing method) of S). Basically, it is manufactured by forming an etching mask using photolithography, forming a trench in a semiconductor substrate by RIE, and burying polysilicon or the like in the trench.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述の特開昭62−1
26674号の技術では、複雑な凹凸面上における絶縁
膜加工(コンタクト形成)が必要となり、ソース領域の
微細化には一定の限界がある。また、IEEE.TRANS.ON EL
ECTRON DEVICES,VOL.41,NO.5,PP.814の技術では、ソー
ス電極がソース領域に接することができる面は、ソース
領域の側壁(接合深さに相当)部分のみであり、きわめ
て接触面積が小さい。よって、ソース電極の接触抵抗が
大きくなる。ソース電極の接触面積を増やすには、ソー
ス領域自体を深くするしかなく、必然的にデバイスの大
型化を招く。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
The technology of No. 26674 requires an insulating film processing (contact formation) on a complicated uneven surface, and there is a certain limit to miniaturization of the source region. Also, IEEE.TRANS.ON EL
In the technology of ECTRON DEVICES, VOL.41, NO.5, PP.814, the surface where the source electrode can contact the source region is only the side wall (corresponding to the junction depth) of the source region, and the contact area is extremely large. Is small. Therefore, the contact resistance of the source electrode increases. To increase the contact area of the source electrode, the source region itself must be deepened, which inevitably leads to an increase in the size of the device.

【0005】また、今までのUMOSの構造(製造方
法)では、トレンチ寸法がフォトリソグラフィの精度で
決定され、また、ソースコンタクト領域の確保のために
はデバイスの微細化が犠牲となり、さらに、ソース電極
が接触するソース領域の表面における不純物濃度が低下
してコンタクト抵抗が増大するといった問題がある。ま
た、U溝内の酸化に際し、基板表面において応力集中や
結晶欠陥が生じやすいという問題もある。
In the conventional UMOS structure (manufacturing method), the trench size is determined by the accuracy of photolithography, and miniaturization of the device is sacrificed to secure the source contact region. There is a problem that the impurity concentration on the surface of the source region in contact with the electrode is lowered and the contact resistance is increased. There is also a problem that stress concentration and crystal defects are likely to occur on the surface of the substrate during oxidation in the U groove.

【0006】このように、トランジスタを微細化してい
くと、そのトランジスタの高性能を維持するのがむずか
しくなる。
As described above, as a transistor is miniaturized, it becomes difficult to maintain the high performance of the transistor.

【0007】本発明の目的は、上述の従来技術の問題点
を克服し、より微細で、かつ高性能な半導体装置を提供
すること、およびその製造方法を提供することにある。
具体的には、微細で、しかも良好なソースコンタクトを
確保でき、かつ信頼性の高い絶縁ゲート型トランジスタ
ならびにその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to overcome the above-mentioned problems of the prior art, to provide a finer and higher performance semiconductor device, and to provide a manufacturing method thereof.
Specifically, the object is to provide an insulated gate transistor which is fine and can secure a good source contact and has high reliability, and a manufacturing method thereof.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)請求項1に記載の本発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板の表面に形成された絶縁膜に選択的に開
口部を形成し、前記半導体基板の一部を露出させる工程
と、前記開口部の外縁を形成している前記絶縁膜の側壁
に接して第1のサイドウオールを形成する工程と、前記
絶縁膜および前記第1のサイドウオールをマスクとして
用いて、露出している前記半導体基板の表面をエッチン
グし、斜面をもつ溝を形成する工程と、前記第1の膜お
よび前記第1のサイドウオールをマスクとして用いて、
前記溝の底面に相当する露出した半導体基板表面から不
純物を導入し、前記半導体基板内に不純物層を形成する
工程と、前記溝の斜面を覆い、かつ前記第1のサイドウ
オールに連接する第2のサイドウオールを形成する工程
と、前記絶縁膜および前記第1および第2のサイドウオ
ールをエッチングマスクとして用い、かつ前記第2のサ
イドウオールの端部を基準として、前記シリコン半導体
基板をエッチングし、溝を形成する工程と、前記第2の
サイドウオールを除去し、前記半導体基板の表面の前記
斜面を露出させる工程と、前記垂直な溝内に導電材料を
埋め込む工程と、を有することを特徴とする。
(1) A method of manufacturing a semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes a step of selectively forming an opening in an insulating film formed on a surface of a semiconductor substrate to expose a part of the semiconductor substrate. A step of forming a first sidewall in contact with a side wall of the insulating film forming the outer edge of the opening, and exposing the insulating film and the first sidewall as a mask Etching the surface of the semiconductor substrate to form a groove having a slope, and using the first film and the first sidewall as a mask,
A step of introducing impurities from an exposed semiconductor substrate surface corresponding to the bottom surface of the groove to form an impurity layer in the semiconductor substrate; and a second step of covering an inclined surface of the groove and connecting to the first sidewall. A step of forming a side wall, and using the insulating film and the first and second side walls as an etching mask, and etching the silicon semiconductor substrate with the end portion of the second side wall as a reference, A step of forming a groove, a step of removing the second sidewall to expose the slope of the surface of the semiconductor substrate, and a step of embedding a conductive material in the vertical groove. To do.

【0009】本請求項の製造方法によれば、基板に形成
した斜面を有する溝を介して基板内に不純物を導入する
ため、容易に曲率が大きい拡散層を形成することができ
る。また、最小寸法で加工したマスクの端部に2つのサ
イドウオールを重ねてマスクの端部を決定できるため、
フォトリソグラフィの加工限界を越えてより微細な加工
が可能となる。
According to the manufacturing method of the present invention, since the impurities are introduced into the substrate through the groove having the inclined surface formed in the substrate, the diffusion layer having a large curvature can be easily formed. Also, since the two sidewalls can be overlapped on the end of the mask processed with the minimum size, the end of the mask can be determined.
Finer processing is possible beyond the processing limit of photolithography.

【0010】また、第2のサイドウオールにより前記溝
の斜面が保存され、その斜面の存在は、導電体の埋め込
みを容易にしたり、接触面積を増大させてコンタクト抵
抗を低減したりするのに役立つ。
The slope of the groove is preserved by the second side wall, and the existence of the slope helps facilitate the filling of the conductor and increase the contact area to reduce the contact resistance. .

【0011】(2)請求項2に記載の本発明は、請求項
1に記載の方法により製造される半導体装置である。
(2) The present invention according to claim 2 is a semiconductor device manufactured by the method according to claim 1.

【0012】微細かつ高性能な半導体装置を得ることが
できる。
A fine and high-performance semiconductor device can be obtained.

【0013】(3)請求項3に記載の本発明の絶縁ゲー
ト型半導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板
の表面に、第1の絶縁膜/導電体層/第2の絶縁膜を順
次に重ね合わせて構成される積層膜を形成する工程と、
前記積層膜の一部に開口部を形成して前記半導体基板の
表面の一部を露出させる工程と、前記開口部の外縁を形
成している前記積層膜の側面に接して、電気的絶縁材料
からなる第1のサイドウオールを形成する工程と、前記
積層膜および第1のサイドウオールをマスクとして用い
て、露出している前記半導体基板の表面をエッチング
し、斜面をもつ溝を形成する工程と、前記第1の膜およ
び第1のサイドウオールをマスクとして用いて、前記溝
の底面に相当する露出した半導体基板表面から第2導電
型の不純物を導入し、前記半導体基板内に第2導電型の
第1の不純物層を形成する工程と、前記第1の不純物層
の表面部分に、第1導電型の第2の不純物層を形成する
工程と、前記溝の斜面を覆い、かつ前記第1のサイドウ
オールに連接する第2のサイドウオールを形成する工程
と、前記積層膜および前記第1,第2のサイドウオール
をエッチングマスクとして用い、かつ第2のサイドウオ
ールの端部を基準として、前記シリコン半導体基板をエ
ッチングし、断面形状がU字形をしている溝(U溝)を
形成する工程と、前記第2のサイドウオールを除去し、
前記半導体基板の表面の前記斜面を露出させる工程と、
露出した前記斜面を含む前記U溝内に導電材料を埋め込
む工程とを有し、前記各工程により、前記積層膜を構成
する導電体層をゲートとし、前記積層膜を構成する第1
の絶縁膜をゲート絶縁膜とし、前記第1の不純物層の表
面部分をチャネル形成領域とし、前記第2の不純物層を
ソースまたはドレイン領域とする絶縁ゲート型半導体装
置を製造することを特徴とする。
(3) According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, wherein a first insulating film / conductor layer / second insulating film is formed on a surface of a first conductivity type semiconductor substrate. A step of forming a laminated film formed by sequentially superposing the films,
Forming an opening in a part of the laminated film to expose a part of the surface of the semiconductor substrate; and contacting a side surface of the laminated film forming an outer edge of the opening with an electrically insulating material. And a step of forming a groove having an inclined surface by etching the exposed surface of the semiconductor substrate using the laminated film and the first sidewall as a mask. Using the first film and the first sidewall as a mask, impurities of the second conductivity type are introduced from the exposed semiconductor substrate surface corresponding to the bottom surface of the groove, and second conductivity type impurities are introduced into the semiconductor substrate. Forming a first impurity layer, forming a second impurity layer of the first conductivity type on the surface portion of the first impurity layer, covering the slope of the groove, and No. connected to the side wall of Forming a side wall of the silicon semiconductor substrate and etching the silicon semiconductor substrate using the laminated film and the first and second side walls as an etching mask, and the end portion of the second side wall as a reference. Forming a U-shaped groove (U groove), removing the second side wall,
Exposing the slope of the surface of the semiconductor substrate;
A step of burying a conductive material in the U-groove including the exposed slope, wherein the conductive layer forming the laminated film is used as a gate and the laminated film is formed by each of the steps.
Is used as a gate insulating film, the surface portion of the first impurity layer is used as a channel forming region, and the second impurity layer is used as a source or drain region to manufacture an insulated gate semiconductor device. .

【0014】本製造方法では、基板に「斜面を有する
溝」を形成し、かつ2つの「サイドウオール」を形成
し、これらを活用してトランジスタを製造する。
In this manufacturing method, a "groove having a slope" is formed on a substrate, two "sidewalls" are formed, and these are utilized to manufacture a transistor.

【0015】つまり、ダブルのサイドウオールを用いて
トレンチ加工端を決めるため、フォトリソグラフィの限
界を越えて微細なトレンチを作成でき、しかも、プレー
ナー構造であるため、フォトリソグラフィによる加工も
容易である。
That is, since the trench processing end is determined by using the double side wall, it is possible to form a fine trench beyond the limit of photolithography, and the planar structure makes the processing by photolithography easy.

【0016】また、斜面を第2のサイドウオールで覆っ
てトレンチ形成まで保存しておき、その後に第2のサイ
ドウオールを除去して斜面を露出させ、その斜面をソー
ス電極コンタクト領域として使用するため、接触面積が
増大し、よってソースコンタクト抵抗が低減される。ま
た、斜面の存在によりトレンチの開口径が大きく、ソー
ス電極の埋め込みも容易である。
In addition, the slope is covered with the second side wall and stored until the trench is formed. After that, the second side wall is removed to expose the slope, and the slope is used as a source electrode contact region. , The contact area is increased and thus the source contact resistance is reduced. Further, the existence of the sloped surface makes the opening diameter of the trench large, so that the source electrode can be easily embedded.

【0017】また、斜面の表面より不純物を基板内に拡
散させるため、浅い拡散で十分な曲率を確保でき、微細
化を犠牲にすることなく耐圧も確保できる。
Further, since the impurities are diffused into the substrate from the surface of the slope, a sufficient curvature can be secured by shallow diffusion, and the breakdown voltage can be secured without sacrificing miniaturization.

【0018】(4)請求項4に記載の本発明の絶縁ゲー
ト型半導体装置の製造方法は、請求項1において、シリ
コン半導体基板の表面は(100)等価面であり、前記
形状の構成要素として斜面をもつ溝は断面がV字形の溝
(V溝)であり、そのV溝はアルカリエッチング液を用
いたエッチングにより形成されることを特徴とする。
(4) A method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention is the method according to the first aspect, wherein the surface of the silicon semiconductor substrate is a (100) equivalent surface, and is a constituent element of the shape. The groove having an inclined surface is a groove having a V-shaped cross section (V groove), and the V groove is formed by etching using an alkaline etching solution.

【0019】シリコンの(100)等価面の性質を利用
した異方性エッチングにより、容易に斜面をもつ溝を形
成できる。
A groove having an inclined surface can be easily formed by anisotropic etching utilizing the property of the (100) equivalent surface of silicon.

【0020】(5)請求項5に記載の本発明の絶縁ゲー
ト型半導体装置の製造方法は、請求項1または2におい
て、第1の不純物層の表面部分に第1導電型の第2の不
純物層を形成する工程は、不純物がドープされたシリケ
ートガラス膜から不純物を拡散させる工程であり、ま
た、第2のサイドウオールを形成する工程は、前記シリ
ケートガラス膜を異方性エッチングにより加工する工程
であることを特徴とする。
(5) A method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention is the method of manufacturing the insulated gate semiconductor device according to the first or second aspect, wherein the second impurity of the first conductivity type is formed on the surface portion of the first impurity layer. The step of forming the layer is a step of diffusing the impurities from the silicate glass film doped with the impurities, and the step of forming the second sidewall is a step of processing the silicate glass film by anisotropic etching. Is characterized in that.

【0021】不純物がドープされたシリケートガラス膜
(例えば、PSG膜,AsSG膜)をデポジットし、熱
処理により不純物を拡散させればよく、工程が容易であ
る。また、第1導電型の第2の不純物層はソース領域と
して機能し、低抵抗化のためには不純物濃度を高く維持
する必要があるが、本方法によれば、十分な不純物の導
入が可能である。
The silicate glass film (eg, PSG film, AsSG film) doped with impurities may be deposited and the impurities may be diffused by heat treatment, which facilitates the process. Further, the second impurity layer of the first conductivity type functions as a source region, and it is necessary to maintain a high impurity concentration in order to reduce the resistance, but according to this method, it is possible to sufficiently introduce impurities. Is.

【0022】さらに、シリケートガラス膜をRIE等に
より加工して、第2のサイドウオールをセルフアライン
で形成する。よって、精度が高く、微細化にも適する。
Further, the silicate glass film is processed by RIE or the like to form the second sidewall by self-alignment. Therefore, it has high accuracy and is suitable for miniaturization.

【0023】(6)請求項6に記載の本発明の絶縁ゲー
ト型半導体装置の製造方法は、請求項1〜3のいずれか
において、前記U溝を形成する工程と、前記U溝内に導
電材料を充填する工程との間に、U溝加工に用いたマス
クを不純物導入用のマスクとしても利用してU溝の底部
に不純物を導入する工程が挿入されることを特徴とす
る。
(6) A method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to a sixth aspect of the present invention is the method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to any one of the first to third aspects, wherein the step of forming the U-groove and the conduction in the U-groove are performed. Between the step of filling the material and the step of introducing the impurity into the bottom of the U groove by using the mask used for the U groove processing also as a mask for introducing impurities.

【0024】パワートランジスタでは、ソース電位の安
定化のために、ソースを基板(Pボディ層)と接続した
構成をとるのが一般的であるが、本工程により、ソース
と基板(Pボディ層)のオーミックコンタクトが可能と
なる。
In the power transistor, the source is generally connected to the substrate (P body layer) in order to stabilize the source potential, but this step allows the source and the substrate (P body layer) to be connected. Ohmic contact is possible.

【0025】(7)請求項7に記載の本発明の絶縁ゲー
ト型半導体装置は、請求項1〜6のいずれかの製造方法
により製造されるものである。
(7) The insulated gate semiconductor device of the present invention according to claim 7 is manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 6.

【0026】何回もセルフアラインを連続して用いる超
微細プロセスにより製造される、微細,高信頼度、かつ
低消費電力のデバイスである。
It is a device of fine size, high reliability, and low power consumption, which is manufactured by an ultrafine process which continuously uses self-alignment many times.

【0027】(8)請求項8に記載の本発明の絶縁ゲー
ト型半導体装置の製造方法は、U溝の内壁面にゲート絶
縁膜が形成され、そのU溝内に埋め込まれた導電材料を
ゲートとして用いる、縦型の絶縁ゲート型半導体装置の
製造方法であって、第1導電型の第1の半導体層と、第
2導電型の第2の半導体層と、第1導電型の第3の半導
体層とを順次に積層した構造を有する半導体基板の表面
に、積層膜を形成する工程と、前記積層膜の一部に開口
部を形成して前記半導体基板の表面の一部を露出させる
工程と、前記開口部の外縁を形成している前記積層膜の
側面に接して、電気的絶縁材料からなる第1のサイドウ
オールを形成する工程と、前記積層膜および第1のサイ
ドウオールをマスクとして用いて、露出している前記半
導体基板の表面をエッチングし、斜面をもつ溝を形成す
る工程と、前記積層膜,第1のサイドウオールおよび前
記半導体基板表面の露出した前記斜面の上に、不純物が
ドープされたシリケートガラス膜を形成する工程と、前
記シリケートガラス膜から第1導電型の不純物を前記半
導体基板の表面部分に位置する前記第3の半導体層内に
拡散させ、その第3の半導体層の不純物濃度を高める工
程と、前記シリケートガラス膜の全面に異方性エッチン
グを施して、前記半導体基板の表面の前記斜面の一部を
露出させると共に、前記斜面の他部を覆い、かつ前記第
1のサイドウオールに連接する第2のサイドウオールを
形成する工程と、前記積層膜および前記第1,第2のサ
イドウオールをエッチングマスクとして用い、かつ第2
のサイドウオールの端部を基準として、前記シリコン半
導体基板をエッチングし、断面形状がU字形をしている
溝(U溝)を形成する工程と、前記第2のサイドウオー
ルを除去し、前記半導体基板の表面の前記斜面を露出さ
せる工程と、露出した前記斜面を含む前記U溝の内壁面
にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記U溝内に導電材
料を埋め込む工程と、前記第1のサイドウオールをマス
クとして用いて、前記U溝内に埋め込まれた前記導電材
料層の表面を酸化して酸化膜を形成する工程と、半導体
基板の表面の全面に異方性エッチングを施し、その結果
として前記積層膜のみを除去して前記半導体基板の表面
を露出させ、電極コンタクト領域を形成する工程と、前
記電極コンタクト領域に電極を接続する工程と、前記半
導体基板の裏面に電極を接続する工程と、を有すること
を特徴とする。
(8) In the method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to the present invention, the gate insulating film is formed on the inner wall surface of the U groove, and the conductive material embedded in the U groove is used as the gate. A method of manufacturing a vertical insulated gate semiconductor device used as, comprising: a first semiconductor layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type, and a third semiconductor layer of a first conductivity type. Forming a laminated film on the surface of a semiconductor substrate having a structure in which semiconductor layers are sequentially laminated; and forming an opening in a part of the laminated film to expose a part of the surface of the semiconductor substrate. And a step of forming a first sidewall made of an electrically insulating material in contact with a side surface of the laminated film forming an outer edge of the opening, and using the laminated film and the first sidewall as a mask. Using the exposed surface of the semiconductor substrate Etching to form a groove having a slope, and a step of forming an impurity-doped silicate glass film on the stacked film, the first sidewall and the exposed slope of the semiconductor substrate surface, Diffusing impurities of the first conductivity type from the silicate glass film into the third semiconductor layer located on the surface portion of the semiconductor substrate to increase the impurity concentration of the third semiconductor layer; and the silicate glass film. Anisotropically etching the entire surface of the semiconductor substrate to expose a part of the sloped surface of the semiconductor substrate, cover the other part of the sloped surface, and connect the second sidewall to the first sidewall. And a step of using the laminated film and the first and second sidewalls as an etching mask, and
Etching the silicon semiconductor substrate with reference to the end of the side wall to form a groove having a U-shaped cross section (U groove); removing the second sidewall; Exposing the slope of the surface of the substrate; forming a gate insulating film on the inner wall surface of the U groove including the exposed slope; embedding a conductive material in the U groove; Using the sidewall as a mask, a step of oxidizing the surface of the conductive material layer embedded in the U groove to form an oxide film, and performing anisotropic etching on the entire surface of the semiconductor substrate. As a step of removing only the laminated film to expose the surface of the semiconductor substrate to form an electrode contact region, a step of connecting an electrode to the electrode contact region, and a back surface of the semiconductor substrate. And having a step of connecting the electrode, the.

【0028】積層膜をフォトリソグラフィで加工し、さ
らに2つのサイドウオールによりトレンチマスクの端部
を決めるため、フォトリソの限界を越えて微細なトレン
チを形成可能である。
Since the laminated film is processed by photolithography and the end portion of the trench mask is determined by the two sidewalls, it is possible to form a fine trench beyond the limit of photolithography.

【0029】また、斜面を有する溝を形成し、その斜面
上に不純物がドープされたシリケートガラス膜をデポジ
ットして第1導電型の不純物の拡散を行うため、トレン
チが形成される領域の近傍の第1導電型不純物の濃度を
効果的に高めることができ、したがって、ソースコンタ
クト抵抗の低減が可能となる。
Further, since a groove having an inclined surface is formed and an impurity-doped silicate glass film is deposited on the inclined surface to diffuse the impurity of the first conductivity type, a region near the trench is formed. The concentration of the first conductivity type impurity can be effectively increased, and thus the source contact resistance can be reduced.

【0030】また、トレンチ内部の酸化の際、第1のサ
イドウオールにより積層膜の端部が覆われているため、
酸化による応力集中(例えば、バーズビークの発生)が
発生しない。
When the inside of the trench is oxidized, the end portion of the laminated film is covered with the first sidewall,
Stress concentration due to oxidation (for example, bird's beak generation) does not occur.

【0031】さらに、ソースコンタクト領域の形成も、
一連のセルフアライン工程により自動的に行え、よっ
て、精度よくソースコンタクト領域を確保しつつ、デバ
イスの微細化を行える。
Further, the formation of the source contact region is also
This can be automatically performed by a series of self-alignment steps, and thus the device can be miniaturized while accurately securing the source contact region.

【0032】(9)請求項9に記載の本発明の絶縁ゲー
ト型半導体装置の製造方法は、シリコン半導体基板の表
面は(100)等価面であり、前記斜面をもつ溝(29
0)は断面がV字形の溝(V溝)であり、そのV溝はア
ルカリエッチング液を用いたエッチングにより形成され
ることを特徴とする。
(9) In a method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to a ninth aspect of the present invention, the surface of the silicon semiconductor substrate is a (100) equivalent plane, and the groove (29) having the slope is formed.
0) is a groove having a V-shaped cross section (V groove), and the V groove is formed by etching using an alkali etching solution.

【0033】シリコンの(100)等価面の性質を利用
した異方性エッチングにより、容易に斜面をもつ溝を形
成できる。
A groove having an inclined surface can be easily formed by anisotropic etching utilizing the property of the (100) equivalent surface of silicon.

【0034】(10)請求項10に記載の本発明の絶縁
ゲート型半導体装置の製造方法は、請求項8または9に
おいて、積層膜は、絶縁膜/ポリシリコン層/絶縁膜の
重ね膜からなり、また、前記第1のサイドウオールは、
シリコン窒化膜からなることを特徴とする。
(10) A method for manufacturing an insulated gate semiconductor device according to a tenth aspect of the present invention is the method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to the eighth or ninth aspect, in which the laminated film is composed of an insulating film / polysilicon layer / insulating film stacked film. , The first side wall is
It is characterized by being made of a silicon nitride film.

【0035】積層膜は、トレンチ内に埋め込まれたポリ
シリコンの表面の酸化(キャップ酸化)の際に、下地の
シリコン基板に応力集中が発生するのを防止する働きを
する。
The laminated film has a function of preventing stress concentration on the underlying silicon substrate when the surface of the polysilicon embedded in the trench is oxidized (cap oxidation).

【0036】また、第1のサイドウオールはキャップ酸
化のマスクとして機能する。
Further, the first side wall functions as a mask for cap oxidation.

【0037】(11)請求項11に記載の本発明の絶縁
ゲート型半導体装置は、請求項8〜10のいずれかの製
造方法により製造されるものである。
(11) The insulated gate semiconductor device of the present invention according to claim 11 is manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 8 to 10.

【0038】何回もセルフアラインを連続して用いる超
微細プロセスにより製造される、微細,高信頼度、かつ
低消費電力のデバイスである。
It is a device of fine size, high reliability, and low power consumption, which is manufactured by an ultrafine process which continuously uses self-alignment many times.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0040】(第1の実施の形態) (構造)図11は、本発明のDMOS(Double
Diffused MOSFET)の構造を示すデバイ
ス断面図である。図12に示されるように、このDMO
Sは、ソース(S)と基板(ボディp層)とを接続して
ソース電位のフローティングを防止した構成となってい
る。
(First Embodiment) (Structure) FIG. 11 shows a DMOS (Double) of the present invention.
It is a device sectional view showing the structure of Diffused MOSFET. As shown in FIG. 12, this DMO
S has a configuration in which the source (S) and the substrate (body p layer) are connected to prevent the floating of the source potential.

【0041】図11に示されるように、半導体基板の表
面にソース電極(130),ゲート電極(40)が形成
され、裏面にドレイン電極140が形成されている、縦
型のMOSFETである。
As shown in FIG. 11, it is a vertical MOSFET in which a source electrode (130) and a gate electrode (40) are formed on the front surface of a semiconductor substrate, and a drain electrode 140 is formed on the back surface.

【0042】図11において、参照番号10,20はド
レイン層,参照番号30はSiO2膜,参照番号40は
ポリシリコン層,参照番号50はシリコン窒化膜,参照
番号62はシリコン窒化膜からなるサイドウオール(第
1のサイドウオール),参照番号80はボディp層,参
照番号120はオーミックコンタクト用のp+層を、そ
れぞれ表す。
In FIG. 11, reference numerals 10 and 20 are drain layers, reference numeral 30 is a SiO 2 film, reference numeral 40 is a polysilicon layer, reference numeral 50 is a silicon nitride film, and reference numeral 62 is a side made of a silicon nitride film. Reference numeral 80 indicates a wall (first side wall), a body p layer, and reference numeral 120 indicates a p + layer for ohmic contact, respectively.

【0043】(製造プロセス)次に、図11の構造の製
造方法の一例を、図1〜図10を用いて順をおって説明
する。
(Manufacturing Process) Next, an example of a method of manufacturing the structure shown in FIG. 11 will be described step by step with reference to FIGS.

【0044】(1)まず、図1に示すように、n+層お
よびn-層からなるSi基板の(100)面上に、50
nm〜100nm程度の熱酸化膜30を形成後、約40
0nmのドープドポリシリコン膜40,Si34膜等の
酸化防止用の膜50を順次に形成する。これにより、多
層積層膜が形成される。
(1) First, as shown in FIG. 1, 50 is formed on the (100) plane of a Si substrate composed of an n + layer and an n layer.
After forming the thermal oxide film 30 of about 100 nm to 100 nm, about 40
A 0 nm doped polysilicon film 40 and an oxidation preventing film 50 such as a Si 3 N 4 film are sequentially formed. As a result, a multilayer laminated film is formed.

【0045】(2)次に、図2に示すように、フォトリ
ソグラフィの最小線幅でマスクを加工し、そのマスクを
用いてRIEにより多層積層膜(Si34/ポリシリコ
ン/SiO2)に開口52を形成する。
(2) Next, as shown in FIG. 2, a mask is processed with the minimum line width of photolithography, and the mask is used to perform RIE to form a multilayer laminated film (Si 3 N 4 / polysilicon / SiO 2 ). An opening 52 is formed in the.

【0046】(3)次に、図3に示すように、Si34
膜60を基板の全面に形成し、RIEによりエッチング
を施す。これによって、図4に示すように、多層積層膜
の側面にサイドウォール(第1のサイドウオール)62
が形成される。
(3) Next, as shown in FIG. 3, Si 3 N 4
The film 60 is formed on the entire surface of the substrate and etched by RIE. As a result, as shown in FIG. 4, a sidewall (first sidewall) 62 is formed on the side surface of the multilayer laminated film.
Is formed.

【0047】(4)次に、図5に示すように、シリコン
のエッチング異方性を利用したウエットエッチング(ア
ルカリエッチング)によりV溝70を形成する。
(4) Next, as shown in FIG. 5, a V groove 70 is formed by wet etching (alkali etching) utilizing the etching anisotropy of silicon.

【0048】(5)次に、図6に示すように、不純物を
含むSiO2膜からの不純物の拡散、あるいはイオン注
入と熱処理によりボディp-拡散層80を形成する。こ
のとき、拡散層の形状はV溝の形状を反映して形成され
る。
(5) Next, as shown in FIG. 6, a body p diffusion layer 80 is formed by diffusion of impurities from the SiO 2 film containing impurities, or by ion implantation and heat treatment. At this time, the shape of the diffusion layer reflects the shape of the V groove.

【0049】(6)次に、図7に示すように、AsSG
(砒素シリケートガラス)膜90を形成し、そのAsS
G膜からの砒素(As)の拡散によりソース(n+)層
100を形成する。AsSG膜の代わりにPSGを使用
することもできる。また、イオン注入とドライブイン拡
散でソースを形成しておき、その後、CVD−SiO2
膜を全面にデポジットしてもよい。
(6) Next, as shown in FIG.
(Arsenic silicate glass) film 90 is formed, and the AsS
A source (n + ) layer 100 is formed by diffusing arsenic (As) from the G film. PSG can also be used in place of the AsSG film. A source is formed by ion implantation and drive-in diffusion, and then CVD-SiO 2 is used.
The film may be deposited over the entire surface.

【0050】(7)次に、図8に示すように、基板の全
面にRIEによるエッチングを施し、第1のサイドウオ
ール62の側面に、重ねて第2のサイドウォール110
を形成する。
(7) Next, as shown in FIG. 8, the entire surface of the substrate is etched by RIE to overlap the side surfaces of the first side wall 62 with the second side wall 110.
To form

【0051】なお、シリコン基板への不純物拡散(ソー
ス層の形成)は、不純物をドープしたSiO2膜を用い
ることにより、第2のサイドウオール形成後に行うこと
も可能である。
The impurity diffusion into the silicon substrate (formation of the source layer) can be performed after the formation of the second sidewall by using an impurity-doped SiO 2 film.

【0052】(8)次に、図9に示すように、多層積層
膜(30,40,50),第1のサイドウオール62お
よび第2のサイドウオール110をマスクとして用い
て、RIEによりトレンチを形成し、さらに、イオン打
ち込みによりトレンチの底面部へp型不純物(ボロン)
を導入して、オーミックコンタクト層(p+)120を
形成する。
(8) Next, as shown in FIG. 9, the trench is formed by RIE using the multilayer laminated film (30, 40, 50), the first side wall 62 and the second side wall 110 as a mask. Then, p-type impurities (boron) are added to the bottom of the trench by ion implantation.
Is introduced to form an ohmic contact layer (p + ) 120.

【0053】(9)次に、図10に示すように、第2の
サイドウオール110をウエットエッチングで除去し、
V溝の斜面の表面を露出させる。これにより、Y型のト
レンチ形状が形成される。このY型のトレンチを上面か
ら見ると、例えば、図13のようになっており、斜面の
分だけ接触面積が増大している。
(9) Next, as shown in FIG. 10, the second side wall 110 is removed by wet etching,
The sloped surface of the V groove is exposed. As a result, a Y-shaped trench shape is formed. When this Y-shaped trench is viewed from above, for example, it is as shown in FIG. 13, and the contact area is increased by the slope.

【0054】(10)次に、図11に示すように、トレ
ンチ内を金属で埋め込み、ソース電極130を形成す
る。また、半導体基板の裏面にドレイン電極140を形
成する。
(10) Next, as shown in FIG. 11, the trench is filled with metal to form the source electrode 130. Further, the drain electrode 140 is formed on the back surface of the semiconductor substrate.

【0055】積層膜を構成するポリシリコン層40がゲ
ート電極となる。トランジスタのオン電流Iは、図11
中に図示されるように、基板表面から裏面に向かって流
れる。
The polysilicon layer 40 forming the laminated film serves as a gate electrode. The on-current I of the transistor is shown in FIG.
As illustrated therein, it flows from the front surface of the substrate to the back surface.

【0056】以上説明した方法によれば、V溝の表面か
らの拡散によってボディp層を形成するため、接合耐圧
を決めるボディ拡散層コーナー曲率を従来の拡散深さの
50%で形成できる。ボディp層の拡散深さが浅くなる
ため、素子を微細化できる。また、プロセスも簡略化さ
れる。
According to the method described above, since the body p layer is formed by diffusion from the surface of the V groove, the body diffusion layer corner curvature that determines the junction breakdown voltage can be formed at 50% of the conventional diffusion depth. Since the diffusion depth of the body p layer becomes shallow, the device can be miniaturized. Also, the process is simplified.

【0057】また、ボディp層の形成後に、同じくV溝
の表面からソースとなるn+拡散層を形成する(2重拡
散)ことにより、チャネル領域を精度よく形成でき、か
つチャネル幅も短くできる。
Further, after forming the body p layer, the channel region can be formed accurately and the channel width can be shortened by forming the n + diffusion layer serving as the source from the surface of the V groove (double diffusion). .

【0058】さらに、トレンチの上部をY字型としてあ
るため、ソース電極とソース領域との接触面積が大き
く、ソースコンタクト抵抗を小さくできる。また、Y字
型トレンチであるため、ソース電極の埋め込み特性も良
好である。
Furthermore, since the upper portion of the trench is Y-shaped, the contact area between the source electrode and the source region is large, and the source contact resistance can be reduced. Further, since it is a Y-shaped trench, the burying property of the source electrode is also good.

【0059】また、トレンチ底部のオーミックコンタク
ト層もセルフアラインプロセスを用いて形成できる。
The ohmic contact layer at the bottom of the trench can also be formed by using the self-alignment process.

【0060】したがって、図11に示されるトランジス
タは、オン抵抗が小さく、低消費電力かつ高信頼度な、
超微細なトランジスタとなる。
Therefore, the transistor shown in FIG. 11 has low on-resistance, low power consumption and high reliability.
It becomes an ultra-fine transistor.

【0061】以上の実施例では、DMOSを用いて説明
したが、UMOS,LDMOSやIGBTなどのパワー
トランジスタにも適用可能である。IGBT(Insu
lated Gate Bipolar Transi
stor)は、図11におけるn+拡散層10をp+拡散
層に変更した構造を有し、電極130がエミッタ電極と
なり、電極140がコレクタ電極となる。
In the above embodiments, the DMOS is used for description, but the present invention is also applicable to power transistors such as UMOS, LDMOS and IGBT. IGBT (Insu
gated Gate Bipolar Transi
11 has a structure in which the n + diffusion layer 10 in FIG. 11 is changed to a p + diffusion layer, and the electrode 130 serves as an emitter electrode and the electrode 140 serves as a collector electrode.

【0062】(第2の実施の形態)第2の実施の形態
は、UMOSトランジスタに関する。
(Second Embodiment) The second embodiment relates to a UMOS transistor.

【0063】(構造)本実施の形態にかかるUMOSト
ランジスタは、図29に示すように、Y字型トレンチを
用いた縦型のMOSである。
(Structure) The UMOS transistor according to the present embodiment is a vertical MOS using a Y-shaped trench as shown in FIG.

【0064】基板の表面にソース電極410が設けら
れ、基板の裏面にドレイン電極420が設けられてい
る。トレンチ内部のポリシリコン層342がゲート電極
(ゲート配線)となる。ソース電極410とゲート電極
(ゲート配線)342とはキャップ酸化層350により
分離されている。参照番号230,232はソース層で
あり、参照番号220はp型ベース層(チャネル形成領
域)であり、参照番号200,210はドレイン層であ
り、参照番号320はゲート酸化膜であり、参照番号3
42はサイドウオールである。
A source electrode 410 is provided on the front surface of the substrate, and a drain electrode 420 is provided on the back surface of the substrate. The polysilicon layer 342 inside the trench serves as a gate electrode (gate wiring). The source electrode 410 and the gate electrode (gate wiring) 342 are separated by the cap oxide layer 350. Reference numerals 230 and 232 are source layers, reference numeral 220 is a p-type base layer (channel forming region), reference numerals 200 and 210 are drain layers, reference numeral 320 is a gate oxide film, and reference numerals are Three
42 is a side wall.

【0065】図29に示すように、トランジスタのオン
電流Iは、基板表面から基板裏面に向かって流れる。
As shown in FIG. 29, the on-current I of the transistor flows from the front surface of the substrate toward the back surface of the substrate.

【0066】図30に、図29のトランジスタの平面構
造が示されている。また、図31には、図30のB−B
線に沿うデバイスの断面図が示されている。
FIG. 30 shows a planar structure of the transistor shown in FIG. Further, in FIG. 31, BB of FIG.
A cross-sectional view of the device along the line is shown.

【0067】(製造方法)以下、図29に示されるUM
OSFETの製造方法を、図14〜図28を用いて順を
おって説明する。
(Manufacturing Method) Hereinafter, the UM shown in FIG.
A method of manufacturing the OSFET will be described step by step with reference to FIGS.

【0068】(1)まず、図14に示すように、Si基
板(n型層200,210を有する)上に、50nm程
度の熱酸化膜240を形成し、続いてイオン注入による
不純物導入と熱処理により、ソース層230及びベース
層220を形成する。
(1) First, as shown in FIG. 14, a thermal oxide film 240 having a thickness of about 50 nm is formed on a Si substrate (having n-type layers 200 and 210), followed by impurity implantation by ion implantation and heat treatment. Thus, the source layer 230 and the base layer 220 are formed.

【0069】(2)次に、図15に示すように、SiO
2膜240上に、300nm〜500nm程度のポリシ
リコン膜250を形成し、さらに約200nmのSi3
4膜250ならびに約250nmのCVD-SiOX
270を順次に積層する。これにより、多層積層膜を形
成する。
(2) Next, as shown in FIG.
A polysilicon film 250 having a thickness of about 300 nm to 500 nm is formed on the second film 240, and a Si 3 film having a thickness of about 200 nm is further formed.
An N 4 film 250 and a CVD-SiO x film 270 having a thickness of about 250 nm are sequentially laminated. As a result, a multilayer laminated film is formed.

【0070】(3)次に、フォトリソグラフィの最小線
幅でマスクを加工し、そのマスクを用いてRIEで多層
積層膜(SiOX/Si34/ポリシリコン/SiO2
を選択的にエッチングすることにより、図16に示すよ
うな開口部272を形成する。
(3) Next, a mask is processed with the minimum line width of photolithography, and a multilayer laminated film (SiO x / Si 3 N 4 / polysilicon / SiO 2 ) is formed by RIE using the mask.
Is selectively etched to form an opening 272 as shown in FIG.

【0071】(4)次に、図17に示すように全面にS
34膜280を形成し、続いて、図18に示すよう
に、RIEにより全面エッチングを施し、その結果とし
てサイドウォール(第1のサイドウオール)282を形
成する。
(4) Next, as shown in FIG.
An i 3 N 4 film 280 is formed, and subsequently, as shown in FIG. 18, the entire surface is etched by RIE, and as a result, sidewalls (first sidewalls) 282 are formed.

【0072】(5)次に、図19に示すように、アルカ
リエッチングによりV溝290を形成する。
(5) Next, as shown in FIG. 19, a V groove 290 is formed by alkali etching.

【0073】(6)次に、図20に示すように、PSG
膜またはAsSG膜300をデポジットし、続いて、ア
ニールを行ってn型不純物を拡散させ、高濃度n+層2
32を形成する。これにより、ソース層の表面の不純物
濃度が高くなり、ソースの低抵抗化が図られる。
(6) Next, as shown in FIG. 20, PSG
Film or AsSG film 300 is deposited, and then annealed to diffuse n-type impurities to form high concentration n + layer 2
32 are formed. As a result, the impurity concentration on the surface of the source layer is increased, and the resistance of the source is reduced.

【0074】(7)次に、図21に示すように、全面に
RIEを施し、第1のサイドウォール282に連接する
第2のサイドウォール302を形成する。なお、高濃度
+層232の形成を、第2のサイドウオール完成後と
することもできる。
(7) Next, as shown in FIG. 21, RIE is performed on the entire surface to form second sidewalls 302 which are connected to the first sidewalls 282. Note that the high-concentration n + layer 232 can be formed after the completion of the second sidewall.

【0075】(8)次に、図22に示すように、多層積
層膜(240,250,260,270)および第1,
第2のサイドウオール(282,302)をマスクとし
て用いて、自己整合的にトレンチ320を形成する。
(8) Next, as shown in FIG. 22, the multilayer laminated films (240, 250, 260, 270) and the first and first layers are formed.
Using the second sidewalls (282, 302) as a mask, the trench 320 is formed in a self-aligned manner.

【0076】(9)次に、図23に示すように、第2の
サイドウオール302を除去し、V溝の斜面の表面を露
出させる。これにより、Y型のトレンチ形状となる。
(9) Next, as shown in FIG. 23, the second side wall 302 is removed to expose the surface of the slope of the V groove. This results in a Y-shaped trench shape.

【0077】(10)次に、図24に示すように、トレ
ンチの内部を酸化し、20nm〜100nmのゲート酸
化膜を形成する。このとき、多層積層膜(240,25
0,260)の端面は第1のサイドウオール(Si34
膜)により覆われているため、バーズビークの成長等に
よる半導体基板への応力集中が生じない。
(10) Next, as shown in FIG. 24, the inside of the trench is oxidized to form a gate oxide film of 20 nm to 100 nm. At this time, the multilayer laminated film (240, 25
0, 260) is the end surface of the first side wall (Si 3 N 4
Since it is covered with a film, stress concentration on the semiconductor substrate due to growth of bird's beaks does not occur.

【0078】(11)次に、図25に示すように、多結
晶シリコン340をデポジットし、平坦化する。なお、
多結晶シリコンの代わりに、ドープドアモルファスを使
用することもできる。
(11) Next, as shown in FIG. 25, polycrystalline silicon 340 is deposited and planarized. In addition,
Instead of polycrystalline silicon, doped amorphous can also be used.

【0079】(12)次に、図26に示すように、RI
Eによる全面エッチングにより、多結晶シリコン342
をトレンチの内部に埋め込む。
(12) Next, as shown in FIG.
Polycrystalline silicon 342 is obtained by etching the entire surface with E.
Is embedded inside the trench.

【0080】(13)次に、図27に示すように、サイ
ドウォール282で挟まれたドープドポリシリコン層3
42の表面を酸化(キャップ酸化)し、フィールド酸化
膜350を形成する。フィールド酸化膜の膜厚は、30
0nm〜500nm程度である。
(13) Next, as shown in FIG. 27, the doped polysilicon layer 3 sandwiched between the sidewalls 282.
The surface of 42 is oxidized (cap oxidation) to form a field oxide film 350. The film thickness of the field oxide film is 30
It is about 0 nm to 500 nm.

【0081】(14)次に、図28に示すように、RI
Eによりフィールド酸化膜膜350および多層積層膜
(Si34/ポリシリコン/SiO2)を同時にエッチ
ングする。フィールド酸化膜(SiO2)350とSi3
4膜との選択比は約「5」であり、フィールド酸化膜
(SiO2)350とポリシリコン層250との選択比
は約「70」であり、フィールド酸化膜(SiO2)3
50と表面酸化膜240との選択比は約「1」である。
したがって、全面エッチングにより、フィールド酸化膜
350は100nm程度目減りすると同時に、多層積層
膜はすべて除去されて半導体基板の表面が露出する。こ
の露出部分がソースコンタクト領域となる。
(14) Next, as shown in FIG. 28, RI
By E, the field oxide film 350 and the multilayer laminated film (Si 3 N 4 / polysilicon / SiO 2 ) are simultaneously etched. Field oxide film (SiO 2 ) 350 and Si 3
The selection ratio with respect to the N 4 film is about “5”, the selection ratio with respect to the field oxide film (SiO 2 ) 350 and the polysilicon layer 250 is about “70”, and the field oxide film (SiO 2 ) 3
The selection ratio between 50 and the surface oxide film 240 is about “1”.
Therefore, the entire surface etching reduces the field oxide film 350 by about 100 nm, and at the same time, the multilayer laminated film is entirely removed to expose the surface of the semiconductor substrate. This exposed portion becomes the source contact region.

【0082】(15)次に、図29に示すように、ソー
ス電極410およびドレイン電極420を形成して、U
MOSFETが完成する。
(15) Next, as shown in FIG. 29, a source electrode 410 and a drain electrode 420 are formed and U
MOSFET is completed.

【0083】上述の方法よれば、Si34膜サイドウォ
ール及びPSG膜サイドウォールを用いてトレンチを形
成するため、フォトリソ加工寸法より小さい幅のトレン
チを精度よく形成できる。
According to the above method, the trench is formed using the Si 3 N 4 film side wall and the PSG film side wall, so that the trench having a width smaller than the photolithographic processing size can be formed accurately.

【0084】また、キャップ酸化の際、Si34膜のサ
イドウォールにより、バーズビークの発生が防止され
る。これにより、応力集中の問題も生じず、かつデバイ
スの高集積化が可能となる。
Further, during the cap oxidation, the side wall of the Si 3 N 4 film prevents the bird's beak from occurring. As a result, the problem of stress concentration does not occur and the device can be highly integrated.

【0085】また、図20に示される工程において、P
SG膜やAsSG膜(300)からの不純物の拡散を行
いソース領域を高濃度化するため、トレンチのごく近傍
における表面部の不純物濃度を高めることができ、ソー
スコンタクト抵抗が低減される。
In the process shown in FIG. 20, P
Since the impurity is diffused from the SG film or AsSG film (300) to increase the concentration of the source region, the impurity concentration of the surface portion in the vicinity of the trench can be increased and the source contact resistance is reduced.

【0086】また、Y字型トレンチを用いるため、ポリ
シリコンの埋め込みが容易である。さらに、ソースコン
タクトの形成もセルフアラインプロセスに行うことがで
き、プロセスが複雑化しない。
Since the Y-shaped trench is used, it is easy to embed polysilicon. Further, the source contact can be formed by the self-alignment process, which does not complicate the process.

【0087】これにより、図27に示されるトランジス
タは、信頼性が高く、低消費電力でかつ超微細なパワー
トランジスタとなる。
As a result, the transistor shown in FIG. 27 becomes a highly reliable, low power consumption, and ultrafine power transistor.

【0088】なお、上述の製造方法によりIGBTを製
造することもできる。IGBT(Insulated
Gate Bipolar Transistor)
は、図29におけるn+拡散層200を、p+拡散層に変
更した構造を有し、電極410がエミッタ電極となり、
電極420がコレクタ電極となる。
The IGBT can be manufactured by the above manufacturing method. IGBT (Insulated)
(Gate Bipolar Transistor)
Has a structure in which the n + diffusion layer 200 in FIG. 29 is changed to a p + diffusion layer, and the electrode 410 serves as an emitter electrode.
The electrode 420 serves as a collector electrode.

【0089】以上の実施例では、Si基板を用いていた
が、SOI基板やSiC基板などを用いたデバイスにも
本発明を適用可能である。
Although the Si substrate is used in the above embodiments, the present invention can be applied to a device using an SOI substrate or a SiC substrate.

【0090】[0090]

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

【図1】第1の実施の形態にかかるDMOS(Doub
le Diffused MOSFET)の第1の製造
工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 1 is a DMOS (Double) according to a first embodiment.
FIG. 3 is a device cross-sectional view for explaining the first manufacturing process of the le Diffused MOSFET).

【図2】第1の実施の形態にかかるDMOSの第2の製
造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 2 is a device sectional view for explaining a second manufacturing step of the DMOS according to the first embodiment.

【図3】第1の実施の形態にかかるDMOSの第3の製
造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 3 is a device sectional view for explaining a third manufacturing step of the DMOS according to the first embodiment.

【図4】第1の実施の形態にかかるDMOSの第4の製
造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 4 is a device sectional view for illustrating a fourth manufacturing step of the DMOS according to the first embodiment.

【図5】第1の実施の形態にかかるDMOSの第5の製
造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 5 is a device sectional view for illustrating a fifth manufacturing step of the DMOS according to the first embodiment.

【図6】第1の実施の形態にかかるDMOSの第6の製
造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 6 is a device sectional view for illustrating the sixth manufacturing process of the DMOS according to the first embodiment.

【図7】第1の実施の形態にかかるDMOSの第7の製
造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 7 is a device cross-sectional view for explaining the seventh manufacturing process of the DMOS according to the first embodiment.

【図8】第1の実施の形態にかかるDMOSの第8の製
造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 8 is a device sectional view for illustrating an eighth manufacturing step of the DMOS according to the first embodiment.

【図9】第1の実施の形態にかかるDMOSの第9の製
造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 9 is a device sectional view for illustrating the ninth manufacturing step of the DMOS according to the first embodiment.

【図10】第1の実施の形態にかかるDMOSの第10
の製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 10 is a tenth DMOS according to the first embodiment.
FIG. 6 is a device cross-sectional view for explaining the manufacturing process of FIG.

【図11】第1の実施の形態にかかるDMOS(完成
品)のデバイス断面図である。
FIG. 11 is a device sectional view of a DMOS (completed product) according to the first embodiment.

【図12】図11に示されるDMOSの等価回路図であ
る。
12 is an equivalent circuit diagram of the DMOS shown in FIG.

【図13】図11に示されるDMOSを上からみた場合
の、V溝の斜面の形状を示す図である。
13 is a diagram showing the shape of the slope of the V groove when the DMOS shown in FIG. 11 is viewed from above.

【図14】第2の実施の形態にかかるUMOSの第1の
製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 14 is a device sectional view for illustrating the first manufacturing process of the UMOS according to the second embodiment.

【図15】第2の実施の形態にかかるUMOSの第2の
製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 15 is a device sectional view for illustrating the second manufacturing process of the UMOS according to the second embodiment.

【図16】第2の実施の形態にかかるUMOSの第3の
製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 16 is a device sectional view for illustrating a third manufacturing step of the UMOS according to the second embodiment.

【図17】第2の実施の形態にかかるUMOSの第4の
製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 17 is a device sectional view for illustrating a fourth manufacturing step of the UMOS according to the second embodiment.

【図18】第2の実施の形態にかかるUMOSの第5の
製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 18 is a device sectional view for illustrating a fifth manufacturing step of the UMOS according to the second embodiment.

【図19】第2の実施の形態にかかるUMOSの第6の
製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 19 is a device sectional view for illustrating the sixth manufacturing process of the UMOS according to the second embodiment.

【図20】第2の実施の形態にかかるUMOSの第7の
製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 20 is a device sectional view for illustrating a seventh manufacturing step of the UMOS according to the second embodiment.

【図21】第2の実施の形態にかかるUMOSの第8の
製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 21 is a device sectional view for illustrating the eighth manufacturing step of the UMOS according to the second embodiment.

【図22】第2の実施の形態にかかるUMOSの第9の
製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 22 is a device sectional view for illustrating the ninth manufacturing step of the UMOS according to the second embodiment.

【図23】第2の実施の形態にかかるUMOSの第10
の製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 23 is a tenth UMOS according to the second embodiment.
FIG. 6 is a device cross-sectional view for explaining the manufacturing process of FIG.

【図24】第2の実施の形態にかかるUMOSの第11
の製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 24 is an eleventh UMOS according to the second embodiment.
FIG. 6 is a device cross-sectional view for explaining the manufacturing process of FIG.

【図25】第2の実施の形態にかかるUMOSの第12
の製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 25 is a twelfth UMOS according to the second embodiment.
FIG. 6 is a device cross-sectional view for explaining the manufacturing process of FIG.

【図26】第2の実施の形態にかかるUMOSの第13
の製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 26 is a thirteenth UMOS according to the second embodiment.
FIG. 6 is a device cross-sectional view for explaining the manufacturing process of FIG.

【図27】第2の実施の形態にかかるUMOSの第14
の製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 27 is a fourteenth UMOS structure according to the second embodiment.
FIG. 6 is a device cross-sectional view for explaining the manufacturing process of FIG.

【図28】第2の実施の形態にかかるUMOSの第15
の製造工程を説明するためのデバイス断面図である。
FIG. 28 is a fifteenth UMOS according to the second embodiment.
FIG. 6 is a device cross-sectional view for explaining the manufacturing process of FIG.

【図29】第2の実施の形態にかかるUMOS(完成
品)の要部構造を示す断面図である。
FIG. 29 is a sectional view showing a main part structure of a UMOS (completed product) according to the second embodiment.

【図30】図29に示されるUMOSの平面構造を示す
図である。
30 is a diagram showing a planar structure of the UMOS shown in FIG. 29. FIG.

【図31】図30に示されるUMOSの、B−B線に沿
う断面構造を示す図である。
31 is a drawing showing a cross-sectional structure of the UMOS shown in FIG. 30, taken along the line BB.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,200 n+層(ドレイン領域) 20,210 n-層(ドレイン領域) 30 表面酸化膜(SiO2膜) 40 ポリシリコン層(ゲート電極) 50 シリコン窒化膜 60 シリコン窒化膜 62 第1のサイドウオール 70 V溝 80,220 ボディp層(チャネル形成領域) 90 PSG膜 100 ソース領域(n+層) 110 第2のサイドウオール 130,410 ソース電極 140,420 ドレイン電極10,200 n + layer (drain region) 20,210 n layer (drain region) 30 surface oxide film (SiO 2 film) 40 polysilicon layer (gate electrode) 50 silicon nitride film 60 silicon nitride film 62 first side Wall 70 V-groove 80,220 Body p layer (channel formation region) 90 PSG film 100 Source region (n + layer) 110 Second sidewall 130,410 Source electrode 140,420 Drain electrode

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板の表面に形成された絶縁膜に選
択的に開口部を形成し、前記半導体基板の一部を露出さ
せる工程と、 前記開口部の外縁を形成している前記絶縁膜の側壁に接
して第1のサイドウオールを形成する工程と、 前記絶縁膜および前記第1のサイドウオールをマスクと
して用いて、露出している前記半導体基板の表面をエッ
チングし、斜面をもつ溝を形成する工程と、 前記第1の膜および前記第1のサイドウオールをマスク
として用いて、前記溝の底面に相当する露出した半導体
基板表面から不純物を導入し、前記半導体基板内に不純
物層を形成する工程と、 前記溝の斜面を覆い、かつ前記第1のサイドウオールに
連接する第2のサイドウオールを形成する工程と、 前記絶縁膜および前記第1および第2のサイドウオール
をエッチングマスクとして用い、かつ前記第2のサイド
ウオールの端部を基準として、前記シリコン半導体基板
をエッチングし、溝を形成する工程と、 前記第2のサイドウオールを除去し、前記半導体基板の
表面の前記斜面を露出させる工程と、 前記溝内に導電材料を埋め込む工程と、を有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A step of selectively forming an opening in an insulating film formed on a surface of a semiconductor substrate to expose a part of the semiconductor substrate, and the insulating film forming an outer edge of the opening. Forming a first side wall in contact with the side wall of the semiconductor substrate, and using the insulating film and the first side wall as a mask, the exposed surface of the semiconductor substrate is etched to form a groove having a slope. Forming step and using the first film and the first sidewall as a mask, introducing impurities from the exposed semiconductor substrate surface corresponding to the bottom surface of the groove to form an impurity layer in the semiconductor substrate. And a step of forming a second sidewall that covers the slope of the groove and is connected to the first sidewall, the insulating film and the first and second sidewalls. A step of etching the silicon semiconductor substrate to form a groove, which is used as an etching mask and with the end portion of the second sidewall as a reference, and the second sidewall is removed to remove a surface of the semiconductor substrate A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: exposing the sloped surface; and burying a conductive material in the groove.
【請求項2】請求項1に記載の方法により製造される半
導体装置。
2. A semiconductor device manufactured by the method according to claim 1.
【請求項3】 第1導電型の半導体基板(10,20)
の表面に、第1の絶縁膜/導電体層/第2の絶縁膜を順
次に重ね合わせて構成される積層膜(30,40,5
0)を形成する工程と、 前記積層膜の一部に開口部(52)を形成して前記半導
体基板の表面の一部を露出させる工程と、 前記開口部の外縁を形成している前記積層膜の側面に接
して、電気的絶縁材料からなる第1のサイドウオール
(62)を形成する工程と、 前記積層膜および第1のサイドウオールをマスクとして
用いて、露出している前記半導体基板の表面をエッチン
グし、斜面をもつ溝(70)を形成する工程と、 前記第1の膜および第1のサイドウオールをマスクとし
て用いて、前記溝の底面に相当する露出した半導体基板
表面から第2導電型の不純物を導入し、前記半導体基板
内に第2導電型の第1の不純物層(80)を形成する工
程と、 前記第1の不純物層の表面部分に、第1導電型の第2の
不純物層(100)を形成する工程と、 前記溝の斜面を覆い、かつ前記第1のサイドウオールに
連接する第2のサイドウオール(110)を形成する工
程と、 前記積層膜および前記第1,第2のサイドウオールをエ
ッチングマスクとして用い、かつ第2のサイドウオール
の端部を基準として、前記シリコン半導体基板をエッチ
ングし、断面形状がU字形をしている溝(U溝)を形成
する工程と、 前記第2のサイドウオールを除去し、前記半導体基板の
表面の前記斜面を露出させる工程と、 露出した前記斜面を含む前記U溝内に導電材料(13
0)を埋め込む工程とを有し、 前記各工程により、前記積層膜を構成する導電体層をゲ
ートとし、前記積層膜を構成する第1の絶縁膜をゲート
絶縁膜とし、前記第1の不純物層の表面部分をチャネル
形成領域とし、前記第2の不純物層をソースまたはドレ
イン領域とする絶縁ゲート型半導体装置を製造すること
を特徴とする、絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。
3. A semiconductor substrate (10, 20) of the first conductivity type.
A laminated film (30, 40, 5 formed by sequentially superposing a first insulating film / a conductor layer / a second insulating film on the surface of the
0), a step of forming an opening (52) in a part of the laminated film to expose a part of the surface of the semiconductor substrate, and the stack forming an outer edge of the opening. Forming a first side wall (62) made of an electrically insulating material in contact with the side surface of the film; and using the laminated film and the first side wall as a mask to expose the exposed semiconductor substrate. A step of etching the surface to form a groove (70) having an inclined surface, and using the first film and the first sidewall as a mask, from the exposed semiconductor substrate surface corresponding to the bottom of the groove to the second Introducing a conductivity type impurity to form a second conductivity type first impurity layer (80) in the semiconductor substrate; and forming a second conductivity type second impurity layer on a surface portion of the first impurity layer. The impurity layer (100) of And a step of forming a second sidewall (110) covering the slope of the groove and connected to the first sidewall, and an etching mask for the laminated film and the first and second sidewalls. And etching the silicon semiconductor substrate with the end portion of the second sidewall as a reference to form a groove (U groove) having a U-shaped cross section, and the second sidewall And exposing the slope of the surface of the semiconductor substrate; and a conductive material (13) in the U-groove including the exposed slope.
0) is embedded, and in each of the steps, the conductor layer forming the laminated film serves as a gate, the first insulating film forming the laminated film serves as a gate insulating film, and the first impurity A method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, comprising manufacturing the insulated gate semiconductor device in which a surface portion of the layer serves as a channel formation region and the second impurity layer serves as a source or drain region.
【請求項4】 請求項3において、 シリコン半導体基板の表面は(100)等価面であり、
前記形状の構成要素として斜面をもつ溝(70)は断面
がV字形の溝(V溝)であり、そのV溝はアルカリエッ
チング液を用いたエッチングにより形成されることを特
徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。
4. The surface of the silicon semiconductor substrate according to claim 3, wherein the surface is a (100) equivalent plane,
The groove (70) having an inclined surface as a component of the above shape is a groove having a V-shaped cross section (V groove), and the V groove is formed by etching using an alkaline etching solution. Manufacturing method of semiconductor device.
【請求項5】 請求項3または4において、 第1の不純物層の表面部分に第1導電型の第2の不純物
層(100)を形成する工程は、不純物がドープされた
シリケートガラス膜から不純物を拡散させる工程であ
り、 また、第2のサイドウオール(110)を形成する工程
は、前記シリケートガラス膜を異方性エッチングにより
加工する工程であることを特徴とする絶縁ゲート型半導
体装置の製造方法。
5. The process according to claim 3 or 4, wherein the step of forming the second impurity layer (100) of the first conductivity type on the surface portion of the first impurity layer comprises removing impurities from a silicate glass film doped with impurities. And the step of forming the second sidewall (110) is a step of processing the silicate glass film by anisotropic etching, which is a method of manufacturing an insulated gate semiconductor device. Method.
【請求項6】 請求項3〜5のいずれかにおいて、 前記U溝を形成する工程と、前記U溝内に導電材料を充
填する工程との間に、U溝加工に用いたマスクを不純物
導入用のマスクとしても利用してU溝の底部に不純物を
導入する工程が挿入されることを特徴とする絶縁ゲート
型半導体装置の製造方法。
6. The mask used for U-groove processing according to claim 3, wherein the step of forming the U-groove and the step of filling the U-groove with a conductive material introduces impurities into the mask used for U-groove processing. A method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, characterized in that a step of introducing an impurity into the bottom of the U groove is inserted by using it also as a mask for the semiconductor device.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかの製造方法によ
り製造される、絶縁ゲート型半導体装置。
7. An insulated gate semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
【請求項8】 U溝の内壁面にゲート絶縁膜が形成さ
れ、そのU溝内に埋め込まれた導電材料をゲートとして
用いる、縦型の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法であ
って、 第1導電型の第1の半導体層(200,210)と、第
2導電型の第2の半導体層(220)と、第1導電型の
第3の半導体層(230)とを順次に積層した構造を有
する半導体基板の表面に、積層膜(30,40,50)
を形成する工程と、 前記積層膜の一部に開口部(272)を形成して前記半
導体基板の表面の一部を露出させる工程と、 前記開口部の外縁を形成している前記積層膜の側面に接
して、電気的絶縁材料からなる第1のサイドウオール
(282)を形成する工程と、 前記積層膜および第1のサイドウオールをマスクとして
用いて、露出している前記半導体基板の表面をエッチン
グし、形状の構成要素として斜面をもつ溝(290)を
形成する工程と、 前記積層膜,第1のサイドウオールおよび前記半導体基
板表面の露出した前記斜面の上に、不純物がドープされ
たシリケートガラス膜を形成する工程と、 前記シリケートガラス膜から第1導電型の不純物を前記
半導体基板の表面部分に位置する前記第3の半導体層内
に拡散させ、その第3の半導体層の不純物濃度を高める
工程と、 前記シリケートガラス膜の全面に異方性エッチングを施
して、前記半導体基板の表面の前記斜面の一部を露出さ
せると共に、前記斜面の他部を覆い、かつ前記第1のサ
イドウオールに連接する第2のサイドウオール(30
2)を形成する工程と、 前記積層膜および前記第1,第2のサイドウオールをエ
ッチングマスクとして用い、かつ第2のサイドウオール
の端部を基準として、前記シリコン半導体基板をエッチ
ングし、断面形状がU字形をしている溝(U溝)を形成
する工程と、 前記第2のサイドウオールを除去し、前記半導体基板の
表面の前記斜面を露出させる工程と、 露出した前記斜面を含む前記U溝の内壁面にゲート絶縁
膜(320)を形成する工程と、 前記U溝内に導電材料(342)を埋め込む工程と、 前記第1のサイドウオールをマスクとして用いて、前記
U溝内に埋め込まれた前記導電材料層の表面を酸化して
酸化膜(350)を形成する工程と、 半導体基板の表面の全面に異方性エッチングを施し、そ
の結果として前記積層膜のみを除去して前記半導体基板
の表面を露出させ、電極コンタクト領域を形成する工程
と、 前記電極コンタクト領域に電極を接続する工程と、 前記半導体基板の裏面に電極を接続する工程と、を有す
ることを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方
法。
8. A method of manufacturing a vertical insulated gate semiconductor device, wherein a gate insulating film is formed on an inner wall surface of a U groove, and the conductive material embedded in the U groove is used as a gate. A structure in which a conductive type first semiconductor layer (200, 210), a second conductive type second semiconductor layer (220), and a first conductive type third semiconductor layer (230) are sequentially stacked. On the surface of the semiconductor substrate having the laminated film (30, 40, 50)
A step of forming an opening (272) in a part of the laminated film to expose a part of the surface of the semiconductor substrate, and a step of forming an outer edge of the opening of the laminated film. Forming a first side wall (282) made of an electrically insulating material in contact with the side surface; and using the laminated film and the first side wall as a mask to expose the exposed surface of the semiconductor substrate. Etching to form a groove (290) having an inclined surface as a constituent element of the shape; and a silicate doped with impurities on the exposed surface of the laminated film, the first sidewall and the surface of the semiconductor substrate. Forming a glass film, diffusing impurities of the first conductivity type from the silicate glass film into the third semiconductor layer located on the surface portion of the semiconductor substrate, A step of increasing the impurity concentration of the body layer, and anisotropically etching the entire surface of the silicate glass film to expose a part of the slope of the surface of the semiconductor substrate and cover the other part of the slope, A second side wall (30 mm) connected to the first side wall
2), and using the laminated film and the first and second sidewalls as an etching mask, and etching the silicon semiconductor substrate with the end portion of the second sidewall as a reference to form a cross-sectional shape. Forming a U-shaped groove (U groove); removing the second sidewall to expose the sloped surface of the semiconductor substrate; and the U including the exposed sloped surface. Forming a gate insulating film (320) on the inner wall surface of the groove, embedding a conductive material (342) in the U groove, and embedding in the U groove using the first sidewall as a mask. The surface of the conductive material layer is oxidized to form an oxide film (350), and anisotropic etching is applied to the entire surface of the semiconductor substrate, and as a result, only the laminated film is removed. Exposing the surface of the semiconductor substrate to form an electrode contact region, connecting an electrode to the electrode contact region, and connecting an electrode to the back surface of the semiconductor substrate. Method for manufacturing insulated gate semiconductor device.
【請求項9】 請求項8において、 シリコン半導体基板の表面は(100)等価面であり、
前記斜面をもつ溝(290)は断面がV字形の溝(V
溝)であり、そのV溝はアルカリエッチング液を用いた
エッチングにより形成されることを特徴とする絶縁ゲー
ト型半導体装置の製造方法。
9. The surface of the silicon semiconductor substrate according to claim 8, wherein the surface is a (100) equivalent plane,
The groove (290) having the slope is a V-shaped groove (V
A groove), and the V groove is formed by etching using an alkaline etching solution.
【請求項10】 請求項8または9において、 積層膜は、絶縁膜/ポリシリコン層/絶縁膜の重ね膜か
らなり、また、前記第1のサイドウオールは、シリコン
窒化膜からなることを特徴とする絶縁ゲート型半導体装
置の製造方法。
10. The laminated film according to claim 8 or 9, wherein the laminated film is made of a laminated film of an insulating film / polysilicon layer / insulating film, and the first sidewall is made of a silicon nitride film. Method for manufacturing insulated gate semiconductor device.
【請求項11】 請求項8〜10のいずれかの製造方法
により製造される、絶縁ゲート型半導体装置。
11. An insulated gate semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to claim 8.
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