JPH10150191A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

Info

Publication number
JPH10150191A
JPH10150191A JP32221696A JP32221696A JPH10150191A JP H10150191 A JPH10150191 A JP H10150191A JP 32221696 A JP32221696 A JP 32221696A JP 32221696 A JP32221696 A JP 32221696A JP H10150191 A JPH10150191 A JP H10150191A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trench
layer
view
mask
sectional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP32221696A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3489358B2 (en
Inventor
Tsutomu Uesugi
勉 上杉
Takashi Suzuki
隆司 鈴木
Sachiko Kawaji
佐智子 河路
Toshio Murata
年生 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP32221696A priority Critical patent/JP3489358B2/en
Publication of JPH10150191A publication Critical patent/JPH10150191A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3489358B2 publication Critical patent/JP3489358B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an element process technique of forming a mask for ion- implantation use in a self-alignment and to provide a method of manufacturing a new vertical power device. SOLUTION: N<+> source regions 60a and 60b formed using a mask for trench processing use have the relation of a self-alignment with cap oxide films 90a and 90b on the upper parts of a trench and the cap oxide films on the upper parts of the trench have the relation of a self-alignment with the end parts of sidewalls 120a and 120b, whereby the positions of the regions 60a and 60b and the positions of the end parts of the sidewalls 120a and 120b both result in being decided on the bias of the end parts of step parts on the upper parts of the trench. Thereby, the sidewalls 120a and 120b are respectively sure to be positioned on the regions of the regions 60a and 60b. Accordingly, it becomes possible to form a mask for implantation use in a self-alignment.

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の製造方
法に関し、特に、トレンチゲート構造のMOSFET
(UMOS)やIGBT(Insulated Gat
e BipolorTransistor)等の、縦型
の絶縁ゲート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 relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a MOSFET having a trench gate structure.
(UMOS) and IGBT (Insulated Gat)
The present invention relates to a method for manufacturing a vertical insulated gate semiconductor device, such as eBicolorTransistor.

【0002】[0002]

【背景技術】[Background Art]

(1)トレンチゲートを有するUMOSFETは従来の
プレーナ型パワーMOSFETに比べ、オン抵抗を容易
に低減できることから、次世代パワーMOSFETとし
て注目されている。
(1) A UMOSFET having a trench gate has attracted attention as a next-generation power MOSFET because its on-resistance can be reduced more easily than a conventional planar power MOSFET.

【0003】UMOSFETでは、オン抵抗を低減する
ことが重要であり、オン抵抗低減のための技術の一つと
して、「ソース(n+)領域の平面パターンを梯子状に
する」というものがある(例えば、特開平7−2235
672号公報)。
In the UMOSFET, it is important to reduce the on-resistance, and one of the techniques for reducing the on-resistance is to "make a planar pattern of a source (n + ) region into a ladder shape" ( For example, JP-A-7-2235
672).

【0004】特開平7−2235672号公報では、ま
ず、梯子状のソース領域を形成し、その後、ソース形成
に使用した不純物拡散マスクを除去し、新たにトレンチ
加工用のマスクをフォトリソグラフィー技術により形成
し、トレンチ(溝)の加工を行っている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-2235672, first, a ladder-shaped source region is formed, and thereafter, the impurity diffusion mask used for forming the source is removed, and a new mask for trench processing is formed by photolithography. Then, the trench (groove) is processed.

【0005】(2)一方、パワーMOSFETの破壊耐
量を向上させるためには、P型ボディ層の表面部分の不
純物濃度を高めておくことが必要である。以下、このこ
とについて説明する。
(2) On the other hand, in order to improve the breakdown strength of the power MOSFET, it is necessary to increase the impurity concentration in the surface portion of the P-type body layer. Hereinafter, this will be described.

【0006】図23(a)に縦型パワーMOSFET
(UMOSFET)の構成例を示す。複数のMOSFE
T500a〜500nによりインダクダンス性負荷Lが
駆動されるようになっており、一つのMOSFETは、
+基板400,N-エピタキシャル層402,ボディP
層404,ソース層(N+)406a,406b,ゲー
ト絶縁膜410,ゲート電極408,ソース電極412
a,412bを有している。
FIG. 23A shows a vertical power MOSFET.
2 shows a configuration example of (UMOSFET). Multiple MOSFE
The inductance load L is driven by T500a to 500n, and one MOSFET is
N + substrate 400, N - epitaxial layer 402, body P
Layer 404, source layers (N + ) 406a and 406b, gate insulating film 410, gate electrode 408, source electrode 412
a, 412b.

【0007】図中、参照番号Q1,Q2は寄生NPNト
ランジスタであり、参照番号D1,D2は寄生ダイオー
ドであり、参照番号Rは、ボディP層の寄生抵抗(ボデ
ィコンタクト抵抗を含む)である。なお、参照番号42
0は電源である。
In the figure, reference numerals Q1 and Q2 are parasitic NPN transistors, reference numerals D1 and D2 are parasitic diodes, and reference numeral R is a parasitic resistance (including a body contact resistance) of a body P layer. Reference number 42
0 is a power supply.

【0008】図23(b)は図23(a)のデバイスの
等価回路を示す。
FIG. 23B shows an equivalent circuit of the device shown in FIG.

【0009】MOSFET(M)のソース(S)とドレ
イン(D)との間に寄生ダイオードD1と抵抗Rが直列
に接続され、また、D1とRの直列経路とは並列に、寄
生NPNトランジスタQ1のコレクタ・エミッタ経路が
介在している。
A parasitic diode D1 and a resistor R are connected in series between a source (S) and a drain (D) of the MOSFET (M), and a parasitic NPN transistor Q1 is connected in parallel with a series path of D1 and R. Are interposed.

【0010】図23(a)に示すように、MOSトラン
ジスタ(M)がオンからオフに変化すると、インダクダ
ンス負荷(L)の逆起電力に起因してブレークダウン電
流IB1が、ダイオードD1(D2)および抵抗R1
(R2)を介して流れる。このとき、抵抗R1(R2)
の両端に発生する電圧降下が寄生バイポーラトランジス
タQ1(Q2)のベース・エミッタ間電圧(VBE)を越
えると、寄生バイポーラトランジスタQ1(Q2)がオ
ンし、過大なブレークダウン電流IB2がトランジスタ
Q1(Q2)に集中して流れ、ほとんどの場合、接合破
壊やシリコンや配線の溶融が生じて、素子が破壊され
る。
As shown in FIG. 23A, when the MOS transistor (M) changes from on to off, the breakdown current IB1 is reduced by the diode D1 (D2) due to the back electromotive force of the inductance load (L). ) And the resistor R1
Flow through (R2). At this time, the resistance R1 (R2)
When the voltage drop generated at both ends of the parasitic bipolar transistor Q1 (Q2) exceeds the base-emitter voltage (V BE ) of the parasitic bipolar transistor Q1 (Q2), the parasitic bipolar transistor Q1 (Q2) turns on and an excessive breakdown current IB2 causes the transistor Q1 ( The flow concentrates on Q2), and in most cases, the junction is destroyed or the silicon or wiring is melted, and the element is destroyed.

【0011】特に、パワーMOSFET等を自動車制御
に用いる場合には、車載用負荷はモーターあるいはソレ
ノイドバルブ等のインダクタンス負荷が大半を占めるた
め、インダクタンス逆起電力により生じるアバランシェ
破壊を回避することは極めて重要である。アバランシェ
破壊は、上述したように、パワーMOSFET構造中に
存在する寄生バイポーラトランジスタの動作に伴い破壊
に至る現象であり、高破壊耐量を実現するにはこの寄生
バイポーラトランジスタ動作を抑制する必要がある。
In particular, when a power MOSFET or the like is used for controlling a vehicle, the load on the vehicle is mostly constituted by an inductance load such as a motor or a solenoid valve. Therefore, it is extremely important to avoid avalanche breakdown caused by inductance back electromotive force. It is. As described above, avalanche breakdown is a phenomenon that leads to breakdown due to the operation of a parasitic bipolar transistor existing in a power MOSFET structure, and it is necessary to suppress the operation of the parasitic bipolar transistor in order to achieve high breakdown strength.

【0012】このためには、図23(a),(b)中の
抵抗R1(R2)の抵抗値を下げ、ブレークダウン電流
IB1が流れた場合の抵抗R1(R2)における電圧降
下が、寄生バイポーラトランジスタQ1(Q2)のベー
ス・エミッタ間電圧(VBE)より低くなるようにしなけ
ればならない。よって、ボディP層404の表面のP型
不純物の濃度を高めて低抵抗化することが重要である。
For this purpose, the resistance value of the resistor R1 (R2) in FIGS. 23A and 23B is reduced, and the voltage drop in the resistor R1 (R2) when the breakdown current IB1 flows causes parasitic resistance. It must be lower than the base-emitter voltage (V BE ) of the bipolar transistor Q1 (Q2). Therefore, it is important to reduce the resistance by increasing the concentration of P-type impurities on the surface of body P layer 404.

【0013】これまでのMOSFETの製造方法では、
このP型ボディ領域の表面の高濃度化(P+層の形成)
は、フォトリソグラフィー技術を用いてマスクを形成
し、イオン打ち込み法により不純物をP型ボディ領域の
表面に導入することによって行なっている。
In the conventional method for manufacturing a MOSFET,
High concentration on the surface of this P-type body region (formation of P + layer)
Is performed by forming a mask using a photolithography technique and introducing impurities into the surface of the P-type body region by an ion implantation method.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ボディ
P層の表面の不純物濃度を高める工程は、フォトリソグ
ラフィー技術を用いて行われるため、トレンチゲートに
対する位置合わせのマージン(余裕)を見込む必要があ
り、それがソース領域の縮小に限界を与えることにな
る。
As described above, since the step of increasing the impurity concentration on the surface of the body P layer is performed using the photolithography technique, it is necessary to allow for a margin (alignment) for alignment with the trench gate. Which limits the reduction of the source area.

【0015】また、梯子状ソース領域とトレンチ(溝)
との位置合わせ誤差も考慮する必要があるため、このこ
ともソース領域のさらなる微細化の妨げとなる。
Further, a ladder-like source region and a trench (groove)
This also hinders further miniaturization of the source region, since it is necessary to consider the positioning error of the source region.

【0016】本発明はこのような問題的に着目してなさ
れたものであり、その目的の一つは、さらなるデバイス
の微細化を可能とするための新規な要素プロセス技術を
提供することにあり、他の目的は、縦型パワーデバイス
の製造プロセスをセルフアライン化してデバイスの微細
化を促進し、トランジスタのオン抵抗のさらなる低減を
実現することにある。
The present invention has been made in view of such problems, and one of its objects is to provide a novel element process technology for enabling further miniaturization of devices. Another object is to promote the miniaturization of the device by making the manufacturing process of the vertical power device self-aligned, and to further reduce the on-resistance of the transistor.

【0017】[0017]

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

(1)本発明の半導体装置の製造方法の一つは、トレン
チ上部の段差部の側壁に接してサイドウオールを形成
し、これによって、前記トレンチの加工用マスクを用い
て形成された第1導電型の領域の少なくとも一部を覆う
工程と、前記サイドウオールをマスクとして用いて、第
2導電型不純物を導入する工程とを含むことを特徴とす
る。
(1) In one method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a sidewall is formed in contact with a side wall of a step portion on an upper portion of a trench, thereby forming a first conductive layer formed using a mask for processing the trench. A step of covering at least a part of the mold region; and a step of introducing a second conductivity type impurity using the sidewall as a mask.

【0018】トレンチの加工用マスクを用いて形成され
た第1導電型の領域と、トレンチ(およびトレンチ上部
の段差部)とは自己整合の関係にある。また、トレンチ
上部の段差部とサイドウオールの端部とは自己整合の関
係にある。よって、第1導電型の領域の位置とサイドウ
オールの端部の位置とは共にトレンチ(トレンチ上部の
段差部の端部)を基準に決まることになる。よって、サ
イドウオールは必ず第1導電型の領域の上に位置するこ
とになる。したがって、フォトリソグラフィー技術を用
いることなくセルフアラインでイオン打ち込み用マスク
を形成することが可能となる。
The first conductivity type region formed using the trench processing mask and the trench (and the step on the trench) are in a self-aligned relationship. Also, the step on the trench and the end of the sidewall are in a self-aligned relationship. Therefore, both the position of the region of the first conductivity type and the position of the end of the sidewall are determined based on the trench (the end of the step on the trench). Therefore, the side wall is always located on the region of the first conductivity type. Therefore, it is possible to form a mask for ion implantation in a self-aligned manner without using photolithography technology.

【0019】したがって、工程の簡略化ができると共
に、位置合わせマージンを考慮する必要がないためにデ
バイスの微細化も可能となる。
Therefore, the process can be simplified, and the device can be miniaturized because there is no need to consider the alignment margin.

【0020】(2)上述の要素プロセスを用いると、縦
型パワーデバイスの製造プロセスをセルフアライン化し
てデバイスの微細化を促進し、トランジスタのオン抵抗
のさらなる低減を実現することも可能となる。これが本
出願に係る他の発明であり、その内容は以下のとおりで
ある。なお、下記の発明において、「キャップ絶縁層」
が上述の「トレンチ上部の段差部」に相当する。
(2) When the above-described element processes are used, the vertical power device manufacturing process can be self-aligned to promote the miniaturization of the device and to further reduce the on-resistance of the transistor. This is another invention according to the present application, and its contents are as follows. In the following invention, the “cap insulating layer”
Corresponds to the above-mentioned “step portion above the trench”.

【0021】すなわち、第1導電型の第1の半導体層上
に第2導電型の第2の半導体層が形成され、その第2の
半導体層の表面部分に梯子状の平面パターンを有する第
1導電型の不純物領域が形成され、前記第2の半導体層
の一部を貫通して前記第1の半導体層に達する溝が形成
され、その溝の内側にゲート絶縁膜を介してゲート電極
材料が充填され、そのゲート電極材料の表面がキャップ
絶縁層で覆われ、前記梯子状の平面パターンを有する第
1導電型の不純物領域の表面および前記2導電型の第2
の半導体層の表面に共通の電極が接続され、その電極が
接続されている前記第2導電型の第2の半導体層の表面
が高不純物濃度となっている半導体装置の製造方法であ
って、前記溝に沿って、前記梯子状の平面パターンを有
する第1導電型の不純物領域を構成する第1の部分を形
成する工程と、前記第1の部分と交わる方向に、前記梯
子状の平面パターンを有する第1導電型の不純物領域を
構成する、前記第1の部分よりも高不純物濃度である第
2の部分を形成する工程と、前記溝に充填されている前
記ゲート電極材料の表面を覆う前記キャップ絶縁層の端
部を基準としてサイドウオールを形成し、そのサイドウ
オールによって前記第1の部分の表面の少なくとも一部
を覆う工程と、前記キャップ絶縁層および前記サイドウ
オールをマスクとして用いて、前記第2の部分および前
記第2の半導体層の表面に第2導電型不純物を導入し
て、前記第2の半導体層の表面の不純物濃度を高める工
程と、を含むことを特徴とするものである。
That is, a second semiconductor layer of the second conductivity type is formed on the first semiconductor layer of the first conductivity type, and the first semiconductor layer having a ladder-like planar pattern is formed on a surface portion of the second semiconductor layer. A conductive impurity region is formed, a groove penetrating a part of the second semiconductor layer and reaching the first semiconductor layer is formed, and a gate electrode material is formed inside the groove via a gate insulating film. The surface of the gate electrode material is filled with a cap insulating layer, and the surface of the impurity region of the first conductivity type having the ladder-like planar pattern and the second surface of the second conductivity type are filled.
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a common electrode is connected to the surface of the semiconductor layer of the second type, and the surface of the second semiconductor layer of the second conductivity type to which the electrode is connected has a high impurity concentration; Forming a first portion forming a first conductivity type impurity region having the ladder-like planar pattern along the groove; and forming the first portion of the ladder-like planar pattern in a direction intersecting with the first portion. Forming a second portion having a higher impurity concentration than the first portion, forming a first conductivity type impurity region having: and covering a surface of the gate electrode material filled in the trench Forming a sidewall with reference to an end of the cap insulating layer, and covering at least a part of the surface of the first portion with the sidewall; and masking the cap insulating layer and the sidewall with a mask. And introducing a second conductivity type impurity into the surface of the second portion and the second semiconductor layer to increase the impurity concentration on the surface of the second semiconductor layer. It is assumed that.

【0022】この発明は、ボディP層の表面の高濃度化
をセルフアラインで実現する半導体装置の製造方法であ
る。
The present invention is a method of manufacturing a semiconductor device which realizes high concentration of the surface of a body P layer by self-alignment.

【0023】すなわち、梯子状の第1導電型の不純物領
域(パワーMOSFETではソース領域,IGBTの場
合はエミッタ領域)における低不純物濃度の第1の部分
を溝(トレンチ)に沿って形成し、その第1の部分に交
わる(好ましくは直交する)方向に高不純物濃度の第2
の部分を形成し、低不純物濃度の第1の部分を、トレン
チ端(キャップ絶縁膜の端部)を基準とするサイドウオ
ールで覆って、全面にイオン打ち込みにより第2導電型
の不純物を導入する。一連の工程は、全てセルフアライ
ン化されている。
That is, a low impurity concentration first portion in a ladder-shaped first conductivity type impurity region (a source region in the case of a power MOSFET and an emitter region in the case of an IGBT) is formed along a groove (trench). In the direction intersecting (preferably perpendicular to) the first portion, the second
Is formed, the first portion having a low impurity concentration is covered with a sidewall with reference to the trench end (the end of the cap insulating film), and impurities of the second conductivity type are introduced into the entire surface by ion implantation. . A series of steps are all self-aligned.

【0024】ボディP層の表面の不純物濃度が高まって
低抵抗となっているため、素子の破壊耐量が低下するこ
とはない。
Since the impurity concentration on the surface of the body P layer is increased and the resistance is reduced, the breakdown strength of the element is not reduced.

【0025】一方、梯子状の第1導電型の不純物領域の
第2の部分は高不純物濃度となっているため、第2導電
型の不純物がイオン打ち込みによって導入されても第1
導電型が維持されると共に、実際の使用に十分な不純物
濃度は確保できるために問題は生じない。
On the other hand, since the second portion of the ladder-shaped impurity region of the first conductivity type has a high impurity concentration, the first portion of the impurity region of the second conductivity type is implanted by ion implantation.
There is no problem because the conductivity type is maintained and an impurity concentration sufficient for practical use can be ensured.

【0026】また、梯子状の不純物領域の第1の部分は
低不純物濃度となっているため、熱処理による過度の拡
散が防止され、よって熱処理に起因して第1の部分どう
しが相互に接続されてしまうような不都合が生じない。
そして、その第1部分はサイドウオール端(キャップ絶
縁膜の端部)を基準とするサイドウオールで覆ってある
ので、第2導電型の不純物がイオン打ち込みにより導入
されることがなく、導電型の反転や抵抗値の上昇の問題
は生じない。
Since the first portion of the ladder-shaped impurity region has a low impurity concentration, excessive diffusion due to the heat treatment is prevented, so that the first portions are connected to each other due to the heat treatment. There is no inconvenience that would occur.
Since the first portion is covered with the sidewall with the sidewall end (the end of the cap insulating film) as a reference, impurities of the second conductivity type are not introduced by ion implantation, so that the conductivity type is reduced. There is no problem of inversion or increase of the resistance value.

【0027】このようにして、フォトリソグラフィー技
術を用いたマスク形成を用いずにボディP層の表面を高
濃度化できる。よって、マスクずれ等を考慮した余裕
(マージン)を設ける必要がなく、デバイスのさらなる
微細化,トランジスタのオン抵抗の低減を図れる。
In this way, the surface of the body P layer can be made highly concentrated without using a mask using photolithography technology. Therefore, there is no need to provide a margin in consideration of a mask shift or the like, and the device can be further miniaturized and the on-resistance of the transistor can be reduced.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(1)トレンチゲートを採用したパワーMOSFETの
構造 図19に本実施の形態にかかるトレンチゲートを採用し
た縦型のパワーMOSFETの断面構造を図19に示
す。
(1) Structure of Power MOSFET Employing Trench Gate FIG. 19 shows a cross-sectional structure of a vertical power MOSFET employing a trench gate according to the present embodiment.

【0029】この縦型MOSFETは、ドレインとなる
+層5およびN-層10上に、ボディP層20が形成さ
れ、このボディP層20の表面部分にはP+層130が
形成されている。
In this vertical MOSFET, a body P layer 20 is formed on the N + layer 5 and the N layer 10 serving as a drain, and a P + layer 130 is formed on the surface of the body P layer 20. I have.

【0030】また、トレンチ(溝)の内壁面にはゲート
絶縁膜70a,70bが形成され、トレンチの内部には
ポリシリコンからなるゲート電極層80a,80bが充
填され、ゲート電極層80a,80bの表面はキャップ
酸化膜90a,90bで覆われている。
Gate insulating films 70a and 70b are formed on the inner wall surface of the trench, and the inside of the trench is filled with gate electrode layers 80a and 80b made of polysilicon. The surface is covered with cap oxide films 90a and 90b.

【0031】また、ボディP層20の表面部分におい
て、ゲート絶縁膜70a,70bに接してソース層(n
+)60a,60b等が形成されている。
On the surface of body P layer 20, source layers (n) are in contact with gate insulating films 70a and 70b.
+ ) 60a, 60b and the like are formed.

【0032】そして、基板表面において、ソース電極2
00が、ボディP層20の表面のP+層130ならびに
ソース層(n+)60a,60bに接して形成され、基
板の裏面にはドレイン電極220が形成されている。
Then, on the substrate surface, the source electrode 2
00 is formed in contact with the P + layer 130 and the source layers (n + ) 60a and 60b on the surface of the body P layer 20, and the drain electrode 220 is formed on the back surface of the substrate.

【0033】このトランジスタのオン時には、オン電流
Iが、基板の裏面(ドレイン)から基板の表面(ソー
ス)へと流れる。ボディP層20のゲート絶縁膜70
a,70bに接する領域がチャネル領域となる。
When the transistor is turned on, an on-current I flows from the back surface (drain) of the substrate to the front surface (source) of the substrate. Gate insulating film 70 of body P layer 20
The region in contact with a and 70b is the channel region.

【0034】このような構造をもつMOSFETの等価
回路が図20に示される。図中、「G」はゲートであ
り、「D」はドレインであり、「S」はソースである。
チャネル領域の電位はソース電位となっていて、安定化
されている。ボディP層20の表面にP+層130が形
成されていることによって、寄生抵抗(図23(a),
(b)の抵抗R)の抵抗値が小さく、寄生トランジスタ
がオンしにくい構造となっている。
FIG. 20 shows an equivalent circuit of a MOSFET having such a structure. In the figure, “G” is a gate, “D” is a drain, and “S” is a source.
The potential of the channel region is the source potential and is stabilized. Since the P + layer 130 is formed on the surface of the body P layer 20, the parasitic resistance (FIG. 23A,
The resistance value of the resistor R) shown in FIG. 3B is small, and the structure is such that the parasitic transistor is difficult to turn on.

【0035】なお、図19に示される基板裏面のN+
5をP+層に置き換えると、IGBTとなる。IGBT
はMOSトップのインバーテッドダーリントントランジ
スタであり、この場合には、N+層60a,60bはエ
ミッタとなり、基板裏面のP+層はコレクタとなる。
When the N + layer 5 on the back surface of the substrate shown in FIG. 19 is replaced with a P + layer, an IGBT is obtained. IGBT
Is an inverted Darlington transistor with a MOS top, in which case the N + layers 60a and 60b function as emitters, and the P + layer on the back surface of the substrate functions as a collector.

【0036】本発明は、パワーMOSFETのみならず
IGBTの場合にも同様に適用できるが、以下、パワー
MOSFETを例にとって説明する。
The present invention can be similarly applied not only to a power MOSFET but also to an IGBT. Hereinafter, a power MOSFET will be described as an example.

【0037】(2)トレンチゲートを採用したパワーM
OSFETの製造方法 以下、図1〜図22を参照して、本実施の形態にかかる
パワーMOSFETの製造方法について説明する。
(2) Power M using trench gate
Hereinafter, a method for manufacturing the power MOSFET according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

【0038】図1〜図13は、本実施の形態の製造プロ
セスの主要な工程の要部を示す各工程毎のデバイス断面
図であり、図14〜図18は、図1〜図13で示される
製造プロセスの理解を容易にするための、補助的図面
(平面図ならびに断面図)である。図14(a),
(b)は図2に対応し、図15(a),(b)は図3に
対応し、図16(a),(b)は図5に対応し、図17
(a)〜(c)は図7に対応し、図18(a)〜(c)
は図13に対応している。
FIGS. 1 to 13 are cross-sectional views of the device in each step showing the main parts of the main steps of the manufacturing process according to the present embodiment. FIGS. 14 to 18 are shown in FIGS. FIGS. 3A and 3B are auxiliary drawings (plan view and cross-sectional view) for facilitating understanding of a manufacturing process to be performed. FIG. 14 (a),
17B corresponds to FIG. 2, FIGS. 15A and 15B correspond to FIG. 3, FIGS. 16A and 16B correspond to FIG.
FIGS. 18A to 18C correspond to FIG. 7 and FIGS.
Corresponds to FIG.

【0039】なお、図1〜図13では、図19のN+
5は省略している。また、本実施の形態のトランジスタ
のソース領域は、平面的にみて梯子状のパターンで形成
されるものとする。また、梯子状ソースのトレンチに沿
うストライプ状の部分を第1の部分とし、この第1の部
分に直交する部分を第2の部分とする。
In FIG. 1 to FIG. 13, the N + layer 5 in FIG. 19 is omitted. The source region of the transistor of this embodiment is formed in a ladder-like pattern when viewed in plan. Further, a stripe-shaped portion along the trench of the ladder-shaped source is defined as a first portion, and a portion orthogonal to the first portion is defined as a second portion.

【0040】工程1 まず、図1に示すように、ドレイン層(N-)10,ボ
ディP層(P-)20上に、シリコン窒化膜(Si
34)からなるトレンチマスク30を形成し、続いて砒
素(As)をイオン打ち込みする。このときのドーズ量
は3×1014atms/cm2程度であり、通常のソー
ス形成のための不純物濃度よりも一桁程度低くしてい
る。これは以下の理由による。
Step 1 First, as shown in FIG. 1, a silicon nitride film (Si) is formed on the drain layer (N ) 10 and the body P layer (P ) 20.
3 N 4) a trench mask 30 is formed consisting, followed by ion implantation of arsenic (As). At this time, the dose amount is about 3 × 10 14 atms / cm 2, which is about one digit lower than the impurity concentration for forming a normal source. This is for the following reason.

【0041】本工程で導入された不純物は後の犠牲酸化
工程やゲート絶縁膜の形成工程の熱処理によって活性
化,拡散されて、梯子状ソース領域の構成部分である第
1の部分(トレンチに沿うストライプ状の部分)とな
る。したがって、本工程で導入するN型不純物の量が多
すぎると、熱処理による拡散が進みすぎて拡散層が深く
なりすぎる恐れがあり、これを防止するためにトレンチ
間の距離を大きくするとデバイスの微細化を図れない。
よって、不純物濃度を低めに抑えている。
The impurities introduced in this step are activated and diffused by a later heat treatment in a sacrificial oxidation step and a gate insulating film forming step, and are thereby converted into the first portion (along the trench) which is a component of the ladder-like source region. Stripe-shaped portion). Therefore, if the amount of the N-type impurity introduced in this step is too large, the diffusion due to the heat treatment may progress too much and the diffusion layer may become too deep. Can not be achieved.
Therefore, the impurity concentration is kept low.

【0042】工程2 こ 次に、図2に示すように、トレンチマスク30の両端面
に接してサイドウオール40a,40bを形成する。こ
のサイドウオール40a,40bは、CVD法によりS
iO2膜を基板の全面に形成し、RIE(リアクティブ
イオンエッチング)を施してトレンチマスク30上のS
iO2膜を除去することによって形成される。
Step 2 Next, as shown in FIG. 2, sidewalls 40a and 40b are formed in contact with both end surfaces of the trench mask 30. The sidewalls 40a and 40b are formed by CVD using S
An SiO 2 film is formed on the entire surface of the substrate, and is subjected to RIE (reactive ion etching) to form an S 2 O 3 film on the trench mask 30.
It is formed by removing the iO 2 film.

【0043】サイドウオール40a,40bを形成する
のは、トレンチとソース領域との位置関係をセルフアラ
インで決定するためである。このことについては、以下
の工程で説明する。
The reason why the sidewalls 40a and 40b are formed is to determine the positional relationship between the trench and the source region by self-alignment. This will be described in the following steps.

【0044】図14(a),(b)に、本工程における
デバイスの平面図および断面図が示される。(a)にお
いて、平面図は要部のみを抜き出して描いてある。
(b)は、(a)に示されるデバイスのA−A線に沿う
断面図である。
FIGS. 14A and 14B are a plan view and a cross-sectional view of the device in this step. In (a), only a main part is extracted and drawn in the plan view.
(B) is sectional drawing which follows the AA line of the device shown to (a).

【0045】工程3 図3に示すように、サイドウオール40a,40bの端
部を基準にしてRIEにより基板を垂直にエッチング
し、トレンチ50a,50bを形成する。
Step 3 As shown in FIG. 3, the substrate is vertically etched by RIE with reference to the ends of the sidewalls 40a and 40b to form trenches 50a and 50b.

【0046】このとき、サイドウオール40a,40b
が形成されていることによって、工程1(図1)におい
て導入された砒素(As)のうちの一部は異方性エッチ
ングを行った後も、除去されることなく残存する。
At this time, the side walls 40a, 40b
Is formed, a part of the arsenic (As) introduced in the step 1 (FIG. 1) remains without being removed even after performing anisotropic etching.

【0047】図15(a),(b)に、本工程における
デバイスの平面図および断面図が示されている。(b)
は、(a)に示されるデバイスのA−A線に沿う断面図
である。
FIGS. 15A and 15B are a plan view and a cross-sectional view of the device in this step. (B)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the device shown in FIG.

【0048】工程4 続いて、図4に示すように、犠牲酸化ならびに犠牲酸化
膜の除去により、トレンチ加工に起因する基板のダメー
ジを回復させる。犠牲酸化時の熱処理(1000℃以
上)によって、残存する砒素(As)の一部が活性化さ
れて、梯子状のソース領域(N+)の構成部分である第
1の部分60a,60bが形成される。
Step 4 Subsequently, as shown in FIG. 4, damage to the substrate caused by trench processing is recovered by sacrificial oxidation and removal of the sacrificial oxide film. A part of the remaining arsenic (As) is activated by the heat treatment (1000 ° C. or higher) at the time of the sacrificial oxidation, and the first portions 60a and 60b, which are constituent parts of the ladder-like source region (N + ), are formed. Is done.

【0049】つまり、犠牲酸化工程は、ソース領域(第
1の部分)の形成工程を兼ねることになる。
That is, the sacrificial oxidation step also serves as the step of forming the source region (first portion).

【0050】なお、犠牲酸化のかわりに、例えばケミカ
ルドライエッチング(CDE)を行い、エッチングによ
るダメージを除去してもよい。
Instead of sacrificial oxidation, for example, chemical dry etching (CDE) may be performed to remove damage due to etching.

【0051】工程5 図5に示すように、熱処理によりトレンチの内壁面を酸
化し、ゲート酸化膜70a,70bを形成する。このと
きの熱処理によって、ソース領域の第1の部分60a,
60bは外側に広がる。第1の部分の不純物濃度は、1
×1019atms/cm3程度である。
Step 5 As shown in FIG. 5, the inner wall surface of the trench is oxidized by heat treatment to form gate oxide films 70a and 70b. By the heat treatment at this time, the first portion 60a of the source region,
60b extends outward. The impurity concentration of the first portion is 1
It is about × 10 19 atms / cm 3 .

【0052】図16(a),(b)に、本工程における
デバイスの平面図および断面図が示されている。(b)
は、(a)に示されるデバイスのA−A線に沿う断面図
である。
FIGS. 16A and 16B are a plan view and a sectional view of the device in this step. (B)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the device shown in FIG.

【0053】工程4において犠牲酸化を行わない場合に
は、本工程がソース領域の第1の部分の形成工程を兼ね
ることになる。
If sacrificial oxidation is not performed in step 4, this step also serves as the step of forming the first portion of the source region.

【0054】このようにして、トレンチに沿って、自動
的にソース領域の第1の部分60a,60bが形成され
る。つまり、第1の部分60a,60bは、トレンチに
対して自己整合的に形成される。よって、マスクの位置
ずれ等を考慮した余裕(マージン)を設ける必要がな
く、デバイスの微細化が可能である。このことは、トラ
ンジスタのオン抵抗の低減につながる。
In this manner, the first portions 60a and 60b of the source region are automatically formed along the trench. That is, the first portions 60a and 60b are formed in a self-aligned manner with respect to the trench. Therefore, there is no need to provide a margin (margin) in consideration of the mask displacement, and the device can be miniaturized. This leads to a reduction in the on-resistance of the transistor.

【0055】工程6 次に、図6に示すように、トレンチの内部にポリシリコ
ンからなるゲート電極80a,80bを埋め込む。この
埋め込みは、ポリシリコンをデポジット後、RIEによ
り不要部分を除去することによって行われる。
Step 6 Next, as shown in FIG. 6, gate electrodes 80a and 80b made of polysilicon are embedded in the trench. This burying is performed by removing unnecessary portions by RIE after depositing polysilicon.

【0056】ポリシリコンとしては、ノンドープのも
の、あるいはドープドポリシリコンのいずれも使用可能
である。
As the polysilicon, either non-doped polysilicon or doped polysilicon can be used.

【0057】工程7 次に、図7に示すように、トレンチマスク(Si34
30をマスクとして用いてトレンチ内部に充填されてい
るポリシリコンの表面を酸化(局所酸化)し、キャップ
酸化膜90a,90bを形成する。トレンチマスク(S
34)30を酸化マスクとしても利用するため、キャ
ップ酸化もセルフアラインで行える。なお、キャップ酸
化膜90a,90bは酸化の際に体積膨張するため、基
板の表面との間に段差が形成される。
Step 7 Next, as shown in FIG. 7, a trench mask (Si 3 N 4 )
Using the mask 30 as a mask, the surface of the polysilicon filling the trench is oxidized (locally oxidized) to form cap oxide films 90a and 90b. Trench mask (S
Since i 3 N 4 ) 30 is also used as an oxidation mask, cap oxidation can be performed in a self-aligned manner. Since the cap oxide films 90a and 90b expand in volume during oxidation, a step is formed between the cap oxide films 90a and 90b and the surface of the substrate.

【0058】そして、トレンチマスク(Si34)30
を除去する。
Then, a trench mask (Si 3 N 4 ) 30
Is removed.

【0059】工程8 次に、図8に示すように、トレンチと直交する方向に、
レジストマスク100a,100b,100cを形成す
る。各レジストマスクの相対的位置関係が保たれればよ
く、絶対的位置の正確性は要求されないため、このフォ
トレジスト工程は、一連の連続したセルフアラインプロ
セスの妨げにはならない。
Step 8 Next, as shown in FIG. 8, in the direction orthogonal to the trench,
The resist masks 100a, 100b, 100c are formed. This photoresist step does not hinder a series of continuous self-alignment processes, since it is sufficient that the relative positional relationship between the respective resist masks is maintained and absolute position accuracy is not required.

【0060】そして、砒素(As)をイオン打ち込み法
により基板表面に導入する。この場合のドーズ量は図1
の場合のドーズ量よりも大きく、3×1015atms/
cm2以上とするのが好ましい。
Then, arsenic (As) is introduced into the substrate surface by ion implantation. The dose in this case is shown in FIG.
Larger than the dose in the case of 3 × 10 15 atms /
cm 2 or more.

【0061】このようにドーズ量を増加させても、すで
にゲート構造の形成(ゲート酸化膜形成のための高温の
熱処理)は終了しているために、不純物層が不必要に広
がる心配がない。
Even if the dose is increased in this manner, since the formation of the gate structure (high-temperature heat treatment for forming a gate oxide film) has already been completed, there is no fear that the impurity layer is unnecessarily spread.

【0062】工程9 図9に示すように、熱処理(800℃,20分程度)に
よって工程8で導入した砒素(As)を活性化させて、
梯子状のソース領域(N+)の構成部分である第2の部
分110a,110bを形成する。この第2の部分のN
型不純物濃度は、1×20atms/cm3以上とする
ことが好ましい。
Step 9 As shown in FIG. 9, the arsenic (As) introduced in Step 8 is activated by heat treatment (800 ° C., about 20 minutes).
Second portions 110a and 110b, which are constituent portions of the ladder-shaped source region (N + ), are formed. N of this second part
The type impurity concentration is preferably set to 1 × 20 atms / cm 3 or more.

【0063】これによって、第1の部分60a,60b
と第2の部分110a,110bとが連結して、梯子状
のパターンをもつソース領域が形成される。ソース領域
を梯子状にすることは、トランジスタのオン抵抗の低減
に寄与する。
As a result, the first portions 60a, 60b
And the second portions 110a and 110b are connected to form a source region having a ladder-like pattern. The ladder-shaped source region contributes to a reduction in on-resistance of the transistor.

【0064】本工程におけるデバイスの平面図および断
面図が図17(a)〜(c)に示される。(a)はデバ
イスの平面図であり、(b)は(a)におけるA−A線
に沿う断面図であり、(c)は(a)におけるB−B線
に沿う断面図である。
FIGS. 17A to 17C are a plan view and a cross-sectional view of the device in this step. (A) is a plan view of the device, (b) is a cross-sectional view along line AA in (a), and (c) is a cross-sectional view along line BB in (a).

【0065】工程10 次に、図10に示すようにキャップ酸化膜90a,90
bの端部を基準にしてサイドウオール120a,120
bを形成する。サイドウオール120a,120bの形
成方法は、工程2(図2)のサイドウオール40a,4
0bの形成方法と同じであり(CVDとRIEの組合
せ)、したがって、サイドウオール120a,120b
もフォトリソグラフィー工程を経ずに自己整合的に形成
される。
Step 10 Next, as shown in FIG. 10, the cap oxide films 90a, 90
side walls 120a, 120 with reference to the end of b
b is formed. The formation method of the sidewalls 120a and 120b is as follows.
0b (the combination of CVD and RIE), and therefore the sidewalls 120a, 120b
Are formed in a self-aligned manner without going through a photolithography process.

【0066】このサイドウオール120a,120b
は、トレンチに沿ってストライプ状に伸びている、梯子
状のソース領域の第1の部分60a,60bの、少なく
とも主要部を覆う。このサイドウオール120a,12
0bは、次の工程のボディP層の表面へのP型不純物導
入の際のマスクとして機能する。
The sidewalls 120a, 120b
Covers at least a main part of the first portions 60a and 60b of the ladder-like source region extending in a stripe shape along the trench. These sidewalls 120a, 12
Ob functions as a mask when introducing P-type impurities into the surface of the body P layer in the next step.

【0067】サイドウオール120a,120bはソー
ス領域の第1の部分60a,60bを完全に覆うことが
望ましい。しかし、サイドウオール40a,40bの端
部の位置がソース領域の第1の部分60a,60bの端
部の位置と一致せずに、第1の部分の一部がはみだした
場合でも現実には問題はない。
It is desirable that the sidewalls 120a and 120b completely cover the first portions 60a and 60b of the source region. However, even if the end portions of the sidewalls 40a and 40b do not match the end positions of the first portions 60a and 60b of the source region, and a part of the first portion protrudes, there is actually a problem. There is no.

【0068】これは、縦型MOSトランジスタのチャネ
ルは、トレンチ内壁に形成されたゲート絶縁膜70a,
70bに接する部分に形成され、ソース領域のうちの、
そのチャネルに接続される部分の不純物濃度が所定値以
上であれば、ソースとして十分に機能するからである。
This is because the channel of the vertical MOS transistor is formed by the gate insulating film 70a formed on the inner wall of the trench.
70b, and is formed in a portion in contact with 70b.
This is because if the impurity concentration of a portion connected to the channel is equal to or higher than a predetermined value, the channel sufficiently functions as a source.

【0069】工程11 続いて、図11に示すように基板の全面にP型不純物で
あるフッ化ボロン(BF2)をイオン打ち込みする。B
2を用いるのは、質量の大きな不純物を用いることに
よって極浅いイオン打ち込みを可能とするためである。
この場合のBF2のドーズ量は、1×1015atms/
cm2以下である。
Step 11 Subsequently, as shown in FIG. 11, boron fluoride (BF 2 ) as a P-type impurity is ion-implanted over the entire surface of the substrate. B
The reason for using F 2 is to enable extremely shallow ion implantation by using impurities having a large mass.
In this case, the dose amount of BF 2 is 1 × 10 15 atms /
cm 2 or less.

【0070】このBF2の打ち込みによってボディP層
20の表面の不純物濃度が高められ、ボディP層の表面
の抵抗値が低くなると共に、後にソース電極が接続され
た場合のコンタクト抵抗も低減される。よって、寄生ト
ランジスタがオンしにくく、MOSFETの破壊も抑制
できる。
By implanting BF 2 , the impurity concentration on the surface of body P layer 20 is increased, the resistance value on the surface of body P layer is reduced, and the contact resistance when a source electrode is connected later is also reduced. . Therefore, the parasitic transistor is not easily turned on, and destruction of the MOSFET can be suppressed.

【0071】一方、BF2は、梯子状のソース領域の構
成部分である第2の部分(N+)110a,110bに
も打ち込まれ、打ち込まれたP型不純物は、ソース抵抗
を上昇させる方向に作用する。
On the other hand, BF 2 is also implanted into the second portions (N + ) 110a and 110b, which are constituent parts of the ladder-shaped source region, and the implanted P-type impurities are directed in the direction of increasing the source resistance. Works.

【0072】しかし、第2の部分110a,110bの
N型不純物の濃度は1×20atms/cm3以上と高
濃度であるため、現実にはほとんど問題とならない。
However, since the concentration of the N-type impurity in the second portions 110a and 110b is as high as 1 × 20 atms / cm 3 or more, there is almost no problem in practice.

【0073】図21に、このことを実証するための実験
の結果を示す。図21は、N型不純物濃度が1×1020
/cm3の半導体基板にP型不純物(BF2)をイオン注
入した場合に、P型不純物のドーズ量の変化に応じて、
基板表面に金属電極を接続した場合のコンタクト抵抗が
どのように変化するかを実測した結果を、グラフ化した
図である。
FIG. 21 shows the results of an experiment for verifying this. FIG. 21 shows that the N-type impurity concentration is 1 × 10 20.
When a P-type impurity (BF 2 ) is ion-implanted into a semiconductor substrate of / cm 3 , the dose of the P-type impurity changes according to the change in dose.
FIG. 11 is a graph showing the results of actually measuring how the contact resistance changes when a metal electrode is connected to the substrate surface.

【0074】P型不純物の導入量を増やしていくにつれ
てコンタクト抵抗も徐々に増大していくが、ドーズ量が
1×1015atms/cm2(不純物濃度でみると、N
型基板の不純物の1/3程度)であっても、コンタクト
抵抗は24Ω程度であり、十分に低いコンタクト抵抗
(ソースコンタクト抵抗)が実現されることがわかる。
As the introduction amount of the P-type impurity is increased, the contact resistance is gradually increased, but the dose amount is 1 × 10 15 atms / cm 2 (in terms of impurity concentration, N
(About 1/3 of the impurity of the mold substrate), the contact resistance is about 24Ω, and it can be seen that a sufficiently low contact resistance (source contact resistance) is realized.

【0075】一方、P型不純物のドーズ量が1×1015
atms/cm2程度であれば、ボディP層20の表面
の不純物濃度は問題のないレベルとなり、ボディP層に
対するコンタクト抵抗も低く抑えられる。よって、寄生
トランジスタがオンしにくくなり、素子破壊も抑制でき
る。
On the other hand, the dose of the P-type impurity is 1 × 10 15
At about atms / cm 2 , the impurity concentration on the surface of the body P layer 20 is at a level that does not cause any problem, and the contact resistance to the body P layer can be suppressed low. Therefore, the parasitic transistor is less likely to be turned on, and element destruction can be suppressed.

【0076】工程12 900℃,30分程度のアニールによりイオン注入され
たBF2が活性化され、図12に示すようにボディP層
20の表面にP+層130が形成される。上述のよう
に、問題のないボディP領域へのコンタクト抵抗とな
り、寄生バイポーラトランジスタ動作に伴う素子破壊も
抑制することが可能である。
Step 12 The ion-implanted BF 2 is activated by annealing at 900 ° C. for about 30 minutes, and a P + layer 130 is formed on the surface of the body P layer 20 as shown in FIG. As described above, the contact resistance to the body P region can be obtained without any problem, and the element destruction accompanying the operation of the parasitic bipolar transistor can be suppressed.

【0077】工程13 必要に応じて、図13に示すように、サイドウオール1
10a,110bを除去する。
Step 13 If necessary, as shown in FIG.
10a and 110b are removed.

【0078】本工程におけるデバイスの平面図および断
面図が図18(a)〜(c)に示される。(a)はデバ
イスの平面図であり、(b)は(a)におけるA−A線
に沿う断面図であり、(c)は(a)におけるB−B線
に沿う断面図である。
FIGS. 18A to 18C are plan and sectional views of the device in this step. (A) is a plan view of the device, (b) is a cross-sectional view along line AA in (a), and (c) is a cross-sectional view along line BB in (a).

【0079】以上説明したの製造プロセスのフローを図
22に示す。
FIG. 22 shows the flow of the manufacturing process described above.

【0080】すなわち、まず、トレンチマスクを形成し
(ステップ300)、N型不純物を導入し(ステップ3
02)、続いてサイドウオールを形成(ステップ30
4)する。
That is, first, a trench mask is formed (Step 300), and an N-type impurity is introduced (Step 3).
02) Then, a sidewall is formed (step 30).
4) Yes.

【0081】次に、トレンチを形成し(ステップ30
6)、犠牲酸化,犠牲酸化膜の除去,ゲート酸化を行っ
て、トレンチに沿ってストライプ状のソース領域の第1
の部分を形成する(ステップ308)。
Next, a trench is formed (step 30).
6), sacrificial oxidation, removal of the sacrificial oxide film, and gate oxidation are performed to form a first stripe-shaped source region along the trench.
Is formed (step 308).

【0082】次に、ゲート電極を形成し(ステップ31
0)、キャップ酸化を行う(ステップ312)。
Next, a gate electrode is formed (step 31).
0), cap oxidation is performed (step 312).

【0083】次に、トレンチに直交する方向にレジスト
マスクを形成し(ステップ314)、続いて、N型不純
物を導入して熱処理することによって梯子状のソース領
域を形成する(ステップ316)。
Next, a resist mask is formed in a direction orthogonal to the trench (step 314), and then a ladder-shaped source region is formed by introducing an N-type impurity and performing heat treatment (step 316).

【0084】次に、ソースの第1の部分を覆うサイドウ
オールを形成し(ステップ318)、このサイドウオー
ルをマスクとして用いてP型不純物を導入し、ボディP
層の表面にP+層を形成する(ステップ320)。
Next, a sidewall covering the first portion of the source is formed (step 318), and a P-type impurity is introduced using the sidewall as a mask to form a body P.
A P + layer is formed on the surface of the layer (step 320).

【0085】以上説明したように、セルフアラインを何
回も連続して使用することにより、無駄なスペースのな
い極めて微細な素子の製造が可能となる。
As described above, by using the self-alignment many times in succession, it becomes possible to manufacture an extremely fine element without useless space.

【0086】本発明は、トレンチを用いた半導体装置の
製造に広く適用できる。特に、MOSFET,IGB
T,絶縁ゲートサイリスタ等の縦型絶縁ゲートデバイス
の製造に広く適用可能である。
The present invention can be widely applied to the manufacture of a semiconductor device using a trench. In particular, MOSFET, IGB
It is widely applicable to the manufacture of vertical insulated gate devices such as T and insulated gate thyristors.

【0087】[0087]

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

【図1】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、第
1の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 1 is a perspective sectional view of a main part showing a first step in an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、第
2の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 2 is a perspective cross-sectional view of a main part showing a second step of the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;

【図3】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、第
3の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 3 is a perspective sectional view of a main part showing a third step of the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;

【図4】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、第
4の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 4 is a perspective sectional view of a main part showing a fourth step of the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;

【図5】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、第
5の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 5 is a perspective sectional view of a main part showing a fifth step of the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;

【図6】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、第
6の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 6 is a perspective sectional view of a main part showing a sixth step of the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;

【図7】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、第
7の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 7 is a perspective sectional view of a main part showing a seventh step of the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;

【図8】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、第
8の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 8 is a perspective sectional view of an essential part showing an eighth step of the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図9】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、第
9の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 9 is a perspective sectional view of a main part showing a ninth step of the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;

【図10】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、
第10の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 10 shows an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a perspective sectional view of the important section showing a 10th process.

【図11】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、
第11の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 11 shows an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a perspective sectional view of the important section showing an 11th process.

【図12】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、
第12の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 12 shows an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a perspective sectional view of the important section showing a twelfth process.

【図13】本発明の半導体装置の製造方法の実施例の、
第13の工程を示す要部の斜視断面図である。
FIG. 13 shows an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a perspective sectional view of an important section showing a 13th process.

【図14】(a)は図2の工程におけるデバイスの平面
図であり、(b)は同じく図2の工程におけるデバイス
の断面図である。
14A is a plan view of the device in the step of FIG. 2, and FIG. 14B is a cross-sectional view of the device in the step of FIG.

【図15】(a)は図3の工程におけるデバイスの平面
図であり、(b)は同じく図3の工程におけるデバイス
の断面図である。
15A is a plan view of the device in the step of FIG. 3, and FIG. 15B is a cross-sectional view of the device in the step of FIG.

【図16】(a)は図5の工程におけるデバイスの平面
図であり、(b)は同じく図5の工程におけるデバイス
の断面図である。
16A is a plan view of the device in the step of FIG. 5, and FIG. 16B is a cross-sectional view of the device in the step of FIG.

【図17】(a)は図7の工程におけるデバイスの平面
図であり、(b)は(a)の平面図におけるA−A線に
沿うデバイスの断面図であり、(c)は(a)の平面図
におけるB−B線に沿うデバイスの断面図である。
17A is a plan view of the device in the step of FIG. 7, FIG. 17B is a cross-sectional view of the device along line AA in the plan view of FIG. 17A, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the device taken along line BB in the plan view of FIG.

【図18】(a)は図13の工程におけるデバイスの平
面図であり、(b)は(a)の平面図におけるA−A線
に沿うデバイスの断面図であり、(c)は(a)の平面
図におけるB−B線に沿うデバイスの断面図である。
18A is a plan view of the device in the step of FIG. 13, FIG. 18B is a cross-sectional view of the device along the line AA in the plan view of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the device taken along line BB in the plan view of FIG.

【図19】図1〜図13の工程を経て製造される、縦型
MOSFETの要部の断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view of a main part of a vertical MOSFET manufactured through the steps of FIGS.

【図20】図19のデバイスの等価回路を示す図であ
る。
FIG. 20 is a diagram showing an equivalent circuit of the device of FIG. 19;

【図21】N型不純物濃度が1×1020/cm3のシリ
コン基板の表面にP型不純物(BF2)をイオン注入し
た場合の、そのN型領域のコンタクト抵抗の変化を実測
した結果を示す図である。
FIG. 21 shows a result of actually measuring a change in contact resistance of an N-type region when a P-type impurity (BF 2 ) is ion-implanted into a surface of a silicon substrate having an N-type impurity concentration of 1 × 10 20 / cm 3. FIG.

【図22】本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製
造方法のプロセスフローを示す図である。
FIG. 22 is a view illustrating a process flow of a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

【図23】(a)はパワーMOSFET(UMOS)に
おける素子破壊のメカニズムを説明するためのデバイス
の断面図であり、(b)は(a)に示されるデバイスの
等価回路を示す図である。
23A is a cross-sectional view of a device for explaining a mechanism of element destruction in a power MOSFET (UMOS), and FIG. 23B is a diagram showing an equivalent circuit of the device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ドレイン層 20 ボディP層 30 トレンチマスク(Si34) 40a,40b サイドウオール 50a,50b トレンチ 60a,60b 梯子状ソース領域(N+)を構成する
第1の部分 70a,70b ゲート酸化膜 80a,80b ゲート電極材料層(ポリシリコン) 90a,90b キャップ酸化膜 100a,100b,100c レジストマスク 110a,110B 梯子状ソース領域(N+)を構成
する第2の部分 120a,120b サイドウオール 200 ソース電極 220 ドレイン電極
10 drain layer 20 body P layer 30 trench mask (Si 3 N 4) 40a, 40b side wall 50a, 50b trenches 60a, 60b first portion 70a constituting the ladder-like source region (N +), 70b a gate oxide film 80a , 80b Gate electrode material layer (polysilicon) 90a, 90b Cap oxide film 100a, 100b, 100c Resist mask 110a, 110B Second portion constituting ladder-shaped source region (N + ) 120a, 120b Sidewall 200 Source electrode 220 Drain electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河路 佐智子 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 村田 年生 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Sachiko Kawaji 41-cho, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture Inside Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Toshio Murata Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi 41 No. 1, Yokomichi, Chuchu, Toyota Central Research Institute, Inc.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トレンチ上部の段差部の側壁に接してサ
イドウオールを形成し、これによって、前記トレンチの
加工用マスクを用いて形成された第1導電型の領域の少
なくとも一部を覆う工程と、 前記サイドウオールをマスクとして用いて、第2導電型
不純物を導入する工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の形成方法。
A step of forming a sidewall in contact with a side wall of a step portion above the trench, thereby covering at least a part of a first conductivity type region formed using a processing mask for the trench; Introducing a second conductivity type impurity using the sidewall as a mask.
JP32221696A 1996-11-18 1996-11-18 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP3489358B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32221696A JP3489358B2 (en) 1996-11-18 1996-11-18 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32221696A JP3489358B2 (en) 1996-11-18 1996-11-18 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10150191A true JPH10150191A (en) 1998-06-02
JP3489358B2 JP3489358B2 (en) 2004-01-19

Family

ID=18141255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32221696A Expired - Fee Related JP3489358B2 (en) 1996-11-18 1996-11-18 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3489358B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6359306B1 (en) 1999-06-30 2002-03-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacturing thereof
US6803628B1 (en) 1999-09-17 2004-10-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power semiconductor device and production method for the same
CN102339863A (en) * 2010-07-16 2012-02-01 株式会社电装 Sic semiconductor device
WO2013042327A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 株式会社デンソー Silicon carbide semiconductor device fabrication method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008108785A (en) 2006-10-23 2008-05-08 Nec Electronics Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6359306B1 (en) 1999-06-30 2002-03-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacturing thereof
US6803628B1 (en) 1999-09-17 2004-10-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power semiconductor device and production method for the same
CN102339863A (en) * 2010-07-16 2012-02-01 株式会社电装 Sic semiconductor device
JP2012023291A (en) * 2010-07-16 2012-02-02 Denso Corp Silicon carbide semiconductor device
WO2013042327A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 株式会社デンソー Silicon carbide semiconductor device fabrication method
JP2013069854A (en) * 2011-09-22 2013-04-18 Denso Corp Silicon carbide semiconductor device
US8975139B2 (en) 2011-09-22 2015-03-10 Denso Corporation Manufacturing method of silicon carbide semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3489358B2 (en) 2004-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7226841B2 (en) Power MOSFET semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2837014B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6992350B2 (en) High voltage power MOSFET having low on-resistance
US4914058A (en) Grooved DMOS process with varying gate dielectric thickness
US6040600A (en) Trenched high breakdown voltage semiconductor device
US6316807B1 (en) Low on-resistance trench lateral MISFET with better switching characteristics and method for manufacturing same
USRE38953E1 (en) Insulated gate semiconductor device and method of manufacturing the same
JP4960543B2 (en) High density MOS gate type power device and manufacturing method thereof
US5897343A (en) Method of making a power switching trench MOSFET having aligned source regions
US5341011A (en) Short channel trenched DMOS transistor
US7019360B2 (en) High voltage power mosfet having a voltage sustaining region that includes doped columns formed by trench etching using an etchant gas that is also a doping source
US6277695B1 (en) Method of forming vertical planar DMOSFET with self-aligned contact
EP1085577A2 (en) Power field-effect transistor having a trench gate electrode and method of making the same
US20080085586A1 (en) Semiconductor device
US20050205897A1 (en) High voltage insulated-gate transistor
EP1052690A2 (en) Process or forming MOS-gated devices having self-aligned trenches
JP2001284584A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2004511910A (en) Trench double diffused metal oxide semiconductor transistor incorporating trench Schottky rectifier
JP4490094B2 (en) Method of manufacturing trench metal oxide semiconductor field effect transistor device
JPH09283535A (en) Manufacture of semiconductor device
US20060097313A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing same
US20060086972A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing same
US6762458B2 (en) High voltage transistor and method for fabricating the same
EP1162665A2 (en) Trench gate MIS device and method of fabricating the same
JP2001024184A (en) Insulated gate transistor and its manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20031007

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees