JPH11102917A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に二重拡散型絶縁ゲート電界効果トランジスタの
構造およびその製造方法に関するものである。The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a structure of a double diffusion type insulated gate field effect transistor and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5(a)〜図6(g)は、パワーデバ
イスとして用いられる従来のnチャネル二重拡散型MO
SFET(以下、D−MOSFETと記す。)セルの一
般的な製造方法を示す工程図である。以下、これらの図
を参考に、従来のD−MOSFETの製造方法について
説明する。2. Description of the Related Art FIGS. 5A to 6G show a conventional n-channel double-spread type MO used as a power device.
FIG. 4 is a process chart showing a general method for manufacturing an SFET (hereinafter, referred to as a D-MOSFET) cell. Hereinafter, a method for manufacturing a conventional D-MOSFET will be described with reference to these drawings.
【0003】図5(a)に示すように、n型不純物であ
るリン(P)がドープされた単結晶のn+型シリコン基
板510上に気相成長法を用いて、やはりn型不純物で
あるリンを低濃度にドーピングしたn-型エピタキシャ
ル層520を形成する。[0003] As shown in FIG. 5 (a), a single crystal n + -type silicon substrate 510 doped with phosphorus (P), which is an n-type impurity, is also formed with an n-type impurity by a vapor phase growth method. An n − -type epitaxial layer 520 doped with a certain concentration of phosphorus is formed.
【0004】次に、図5(b)に示すように、n-型エ
ピタキシャル層520表面にレジスト膜610をコーテ
ィングし、通常のフォトリソグラフィ工程を用いて、レ
ジストパターンを形成する。このレジストパターンを注
入マスクとし、イオン注入法を用いて、ボロン(B)イ
オンを基板面に注入し、各セルの中央に相当する領域に
図中破線で示す注入層530aを形成する。[0005] Next, as shown in FIG. 5 (b), a resist film 610 is coated on the surface of the n − -type epitaxial layer 520, and a resist pattern is formed by using a usual photolithography process. Using this resist pattern as an implantation mask, boron (B) ions are implanted into the substrate surface by ion implantation to form an implantation layer 530a indicated by a broken line in the figure in a region corresponding to the center of each cell.
【0005】図5(c)に示すように、注入後、レジス
ト膜610を除去し、基板温度1100〜1200℃で
基板をアニールする。注入されたイオンが活性化される
とともに、より深く拡散し、各セルの中央に深さ約4〜
5μm程度の深いp型拡散領域530が形成される。こ
の後、基板成長表面を熱酸化し、表面に膜厚約50〜1
00nm程度のゲート酸化膜540を形成する。さら
に、ゲート酸化膜540上に、減圧CVD(chemical
vapor deposition)法を用いて膜厚約500nmの多
結晶シリコン(Si)膜550aを形成する。As shown in FIG. 5C, after the implantation, the resist film 610 is removed, and the substrate is annealed at a substrate temperature of 1100 to 1200 ° C. As the implanted ions are activated, they diffuse more deeply and have a depth of about 4 to 4 at the center of each cell.
A deep p-type diffusion region 530 of about 5 μm is formed. Thereafter, the substrate growth surface is thermally oxidized, and a film thickness of about 50 to 1
A gate oxide film 540 of about 00 nm is formed. Further, a low pressure CVD (chemical
A polycrystalline silicon (Si) film 550a having a thickness of about 500 nm is formed by using a vapor deposition method.
【0006】図5(d)に示すように、通常のフォトリ
ソグラフィ工程を用いて、多結晶Si550aを選択的
にエッチングし、ゲート電極パターン550を形成す
る。このゲート電極パターン550を注入マスクとし、
イオン注入法を用いて、再度Bイオンを基板成長表面に
注入し、イオン注入層560aを形成する。As shown in FIG. 5D, the gate electrode pattern 550 is formed by selectively etching the polycrystalline Si 550a using a normal photolithography process. Using this gate electrode pattern 550 as an implantation mask,
B ions are again implanted into the substrate growth surface by using an ion implantation method to form an ion implantation layer 560a.
【0007】注入後アニールを行い、イオン注入層56
0aを活性化させる。図6(e)に示すように、各セル
の中央に形成した深いp型拡散層530周囲に、深さ約
1〜2μmのp型拡散層570が形成される。即ち、こ
のp型拡散層570と上記深いp型拡散層530とがp
型ベース領域を形成する。なお、酸化膜層580は、ア
ニール時に基板成長表面が酸化されてできた層である。After the implantation, annealing is performed to form an ion-implanted layer 56.
0a is activated. As shown in FIG. 6E, a p-type diffusion layer 570 having a depth of about 1 to 2 μm is formed around the deep p-type diffusion layer 530 formed in the center of each cell. That is, the p-type diffusion layer 570 and the deep p-type diffusion layer
Form a mold base region. Note that the oxide film layer 580 is a layer formed by oxidizing the substrate growth surface during annealing.
【0008】図6(f)に示すように、基板成長表面に
レジスト膜をコーティングし、フォトリソグラフィ工程
を経て、各セルの中央にレジストパターン620を形成
する。このレジストパターン620を注入マスクとし、
イオン注入法を用いて砒素(As)イオンを基板成長表
面に浅く注入し、n型イオン注入層590aを形成す
る。As shown in FIG. 6F, a resist film is coated on the substrate growth surface, and a photolithography process is performed to form a resist pattern 620 at the center of each cell. Using this resist pattern 620 as an implantation mask,
Arsenic (As) ions are shallowly implanted into the substrate growth surface by using an ion implantation method to form an n-type ion implanted layer 590a.
【0009】図6(g)に示すように、注入後アニール
を行い、イオン注入層590を活性化し、深さ約0.5
μmのn+型ソース領域590を形成する。以上の一連
の工程を経ることで、nチャネルD−MOSFETのセ
ルの基本構造が形成される。[0009] As shown in FIG. 6 (g), annealing is performed after the implantation to activate the ion implanted layer 590 to a depth of about 0.5.
A μm n + type source region 590 is formed. Through the above series of steps, the basic structure of the cell of the n-channel D-MOSFET is formed.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】一般的なD−MOSF
ETでは、図6(g)に示すように、各セルのp型ベー
ス領域の中央に深いp型拡散領域530が形成されるこ
とが多い。この深いp型拡散領域530の存在は、装置
動作時において、n-型エピタキシャル層20内に発生
する空乏層の境界を安定して深く形成させることができ
るため、装置の高耐圧化を図る上で効果がある。SUMMARY OF THE INVENTION General D-MOSF
In ET, a deep p-type diffusion region 530 is often formed in the center of the p-type base region of each cell, as shown in FIG. The presence of the deep p-type diffusion region 530 allows the boundary of the depletion layer generated in the n − -type epitaxial layer 20 to be formed stably and deeply during the operation of the device. Is effective.
【0011】しかし、深いp型拡散領域530を形成す
るためには、図5(b)、図5(c)に示すように、図
5(d)に示すp型ベース領域の形成工程とは別個に、
異なる条件でのイオン注入工程、およびこれに伴うアニ
ール工程を必要とする。また、深いp型拡散領域530
を形成する際に必要なイオン注入工程においては、p型
ベース領域を形成する場合のように、ゲートパターンを
マスクに用いる自己整合的な方法を用いることができな
いため、別途、予め注入マスクをレジストパターンで形
成する必要もある。However, in order to form the deep p-type diffusion region 530, as shown in FIGS. 5B and 5C, the process of forming the p-type base region shown in FIG. Separately,
An ion implantation process under different conditions and an accompanying annealing process are required. Also, the deep p-type diffusion region 530
In the ion implantation step required for forming the gate electrode, a self-aligned method using a gate pattern as a mask cannot be used as in the case of forming a p-type base region. It must also be formed in a pattern.
【0012】このように、ベース領域中央に深い拡散領
域を有する従来のD−MOSFETは、高耐圧特性を得
ることができるものの、イオン注入工程と拡散工程等の
新たな工程の負担を伴っていた。As described above, the conventional D-MOSFET having the deep diffusion region at the center of the base region can obtain high withstand voltage characteristics, but involves the burden of new processes such as an ion implantation process and a diffusion process. .
【0013】本発明の目的は、従来とほぼ同様な耐圧特
性を有し、工程負担が少ない新規な構造の半導体装置と
その製造方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a novel structure having substantially the same breakdown voltage characteristics as the conventional one and having a small process load, and a method of manufacturing the same.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の第
1の特徴は、第1導電型もしくは第2導電型の半導体基
板と、前記半導体基板の裏面に形成されたドレイン電極
と、前記半導体基板の主表面に形成された第1導電型の
半導体層と、前記半導体層の主表面に形成された第1溝
と、前記第1溝の側面および底面を含む周囲に形成され
た第2導電型の第1不純物拡散領域と、前記第1溝の側
面周囲に、前記溝より浅く形成された第1導電型の第2
不純物拡散領域と、前記第2不純物拡散領域の露出表面
と前記半導体層の露出表面とに挟まれた前記第1不純物
拡散領域の露出表面を少なくとも覆うように形成された
ゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲー
ト電極とを有することである。A first feature of the semiconductor device of the present invention is that a semiconductor substrate of a first conductivity type or a second conductivity type, a drain electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, A first conductive type semiconductor layer formed on the main surface of the substrate, a first groove formed on the main surface of the semiconductor layer, and a second conductive layer formed on the periphery including the side and bottom surfaces of the first groove; A first impurity diffusion region of the first conductivity type, and a second impurity of the first conductivity type formed shallower than the trench around the side surface of the first trench.
An impurity diffusion region; a gate insulating film formed so as to cover at least an exposed surface of the first impurity diffusion region sandwiched between an exposed surface of the second impurity diffusion region and an exposed surface of the semiconductor layer; And a gate electrode formed on the insulating film.
【0015】上記本発明の半導体装置の第1の特徴によ
れば、第1溝の側面および底面を含む周囲に形成された
第2導電型の第1不純物拡散領域は、予め半導体層表面
に第1溝を形成し、その後この第1溝を含む表面にイオ
ン注入および拡散をそれぞれ1回行うことで、前記第1
溝の形状に沿って、中央底面が実質的に深い第1不純物
拡散領域を形成できる。このように第1不純物拡散領域
中央に第1溝を有する構成とすることで、簡易な工程
で、従来とほぼ同様な高耐圧特性を有する半導体装置を
得ることができる。According to the first feature of the semiconductor device of the present invention, the first impurity diffusion region of the second conductivity type formed around the first groove and including the side surface and the bottom surface is formed on the surface of the semiconductor layer in advance. One groove is formed, and then ion implantation and diffusion are respectively performed once on the surface including the first groove, whereby the first groove is formed.
According to the shape of the groove, the first impurity diffusion region whose central bottom surface is substantially deep can be formed. With the configuration having the first groove in the center of the first impurity diffusion region in this manner, a semiconductor device having a high withstand voltage characteristic substantially similar to that of the related art can be obtained with a simple process.
【0016】尚、前記半導体基板として第1導電型の基
板を選択すれば、MOSFET構造を有する半導体装置
を提供できる。又、前記半導体基板として第2導電型の
基板を選択すれば、IGBT構造を有する半導体装置を
提供できる。If a semiconductor substrate of the first conductivity type is selected, a semiconductor device having a MOSFET structure can be provided. Further, if a substrate of the second conductivity type is selected as the semiconductor substrate, a semiconductor device having an IGBT structure can be provided.
【0017】本発明の半導体装置の第2の特徴は、上記
第1の特徴を有する半導体装置において、さらに、前記
第1不純物拡散領域、前記第2不純物拡散領域、ゲート
絶縁膜およびゲート電極とを有する半導体セルが複数形
成されたセル領域と、前記セル領域の外周囲を囲むよう
に形成された、1または複数の第2溝と、前記第2溝の
側面および底面を含む周囲に形成された第2導電型の第
3不純物拡散領域とを有することである。According to a second feature of the semiconductor device of the present invention, in the semiconductor device having the first feature, the first impurity diffusion region, the second impurity diffusion region, a gate insulating film, and a gate electrode are further formed. A plurality of semiconductor cells having a plurality of semiconductor cells, a plurality of second grooves formed so as to surround the outer periphery of the cell region, and a plurality of second grooves formed around the cell including side surfaces and bottom surfaces of the second grooves; And a third impurity diffusion region of the second conductivity type.
【0018】上記本発明の半導体装置の第2の特徴によ
れば、セル領域外周囲に形成される第3不純物拡散領域
は、予めセル領域外周囲の半導体層表面に第2溝を形成
し、その後この第2溝を含む表面にイオン注入および拡
散を行うことで、形成可能である。According to the second feature of the semiconductor device of the present invention, in the third impurity diffusion region formed around the outside of the cell region, a second groove is previously formed on the surface of the semiconductor layer around the outside of the cell region. Thereafter, it can be formed by performing ion implantation and diffusion on the surface including the second groove.
【0019】前記第3不純物拡散領域は、前記第2溝の
形状に沿った形状であるため、底面が実質的に深い拡散
領域となり、装置の耐圧特性を上げる。Since the third impurity diffusion region has a shape that conforms to the shape of the second groove, the bottom surface becomes a substantially deep diffusion region, thereby improving the breakdown voltage characteristics of the device.
【0020】本発明の半導体装置の第3の特徴は、上記
第2の特徴を有する半導体装置において、前記第1溝と
前記第2溝とが、共に同じ溝深さを有することである。A third feature of the semiconductor device of the present invention is that, in the semiconductor device having the second feature, both the first groove and the second groove have the same groove depth.
【0021】上記本発明の半導体装置の第3の特徴によ
れば、第1溝と第2溝の深さが同じであるため、同一の
工程で双方の溝を同時に形成することができる。また、
各溝の周囲に同一のイオン注入工程およびアニール工程
を用いて各拡散領域を形成すれば、前記第1不純物拡散
領域と第3不純物拡散領域の深さを揃えることができ
る。According to the third feature of the semiconductor device of the present invention, since the first groove and the second groove have the same depth, both grooves can be formed simultaneously in the same step. Also,
By forming each diffusion region around each groove by using the same ion implantation step and annealing step, the depths of the first impurity diffusion region and the third impurity diffusion region can be made uniform.
【0022】本発明の半導体装置の製造方法の第1の特
徴は、第1導電型もしくは第2導電型を有する半導体基
板上に、第2導電型を有するエピタキシャル半導体層を
形成する工程と、前記エピタキシャル半導体層表面の各
セルの中央に相当する領域に第1溝を形成する工程と、
前記エピタキシャル半導体層表面上にゲート絶縁膜を形
成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に第1導電膜を形成
する工程と、前記第1導電膜を選択的にエッチングし、
ゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を注入マ
スクとし、前記第1溝の内表面およびその周囲の前記エ
ピタキシャル半導体層表面に第2導電型に寄与する不純
物イオンを注入し、その後半導体基板をアニールし、第
1不純物拡散領域を形成する工程と、前記第1溝内のみ
を埋めるレジストパターンを形成する工程と、前記第1
溝内のみを埋めるレジストパターンと前記ゲート電極と
を注入マスクとし、前記第1溝の内表面およびその周囲
の前記エピタキシャル半導体層に第1導電型に寄与する
不純物イオンを注入し、その後注入領域をアニールし、
第2不純物拡散領域を形成する工程とを有することであ
る。A first feature of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is that a step of forming an epitaxial semiconductor layer having a second conductivity type on a semiconductor substrate having a first conductivity type or a second conductivity type; Forming a first groove in a region corresponding to the center of each cell on the surface of the epitaxial semiconductor layer;
Forming a gate insulating film on the surface of the epitaxial semiconductor layer, forming a first conductive film on the gate insulating film, and selectively etching the first conductive film;
Forming a gate electrode, implanting impurity ions contributing to the second conductivity type into the inner surface of the first trench and the surface of the epitaxial semiconductor layer around the inner surface of the first trench, using the gate electrode as an implantation mask; Annealing to form a first impurity diffusion region; forming a resist pattern filling only the first groove;
Using the resist pattern filling only the trench and the gate electrode as an implantation mask, implanting impurity ions contributing to the first conductivity type into the inner surface of the first trench and the surrounding epitaxial semiconductor layer, and then implanting the implanted region. Annealing,
Forming a second impurity diffusion region.
【0023】上記半導体装置の製造方法の第1の特徴に
よれば、予め半導体層表面に第1溝を形成し、その後こ
の第1溝を含む表面領域にイオン注入を行うため、第1
溝に沿った形状の第1不純物拡散領域を形成できる。即
ち、1回のイオン注入工程により、中央が実質的に深
く、チャネルが形成される第2不純物拡散領域中央周囲
が浅い第1不純物拡散領域を形成できる。According to the first feature of the method of manufacturing a semiconductor device, the first groove is formed in advance on the surface of the semiconductor layer, and then ion implantation is performed on the surface region including the first groove.
The first impurity diffusion region having a shape along the groove can be formed. In other words, the first impurity diffusion region can be formed by a single ion implantation process, in which the center is substantially deep and the periphery of the center of the second impurity diffusion region where the channel is formed is shallow.
【0024】本発明の半導体装置の製造方法の第2の特
徴は、上記第1の特徴を有する半導体装置の製造方法に
おいて、前記第1溝を形成する工程が、同時に、前記各
セルが形成されるセル領域の外周囲の前記半導体層表面
に、平面上前記セル領域の外周囲を囲む1または複数の
第2溝を形成する工程を有し、前記第1不純物拡散領域
を形成する工程が、さらに、前記第1溝の内表面および
その周囲の前記エピタキシャル半導体層表面に第2導電
型に寄与する不純物イオンを注入する際に、同時に前記
第2溝の内表面およびその周囲に第2導電型に寄与する
不純物イオンを注入することである。According to a second feature of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device having the above-described first feature, the step of forming the first groove is performed simultaneously with the formation of each of the cells. Forming, on the surface of the semiconductor layer around the outer periphery of the cell region, one or more second trenches surrounding the outer periphery of the cell region on a plane, and forming the first impurity diffusion region; Further, when impurity ions contributing to the second conductivity type are implanted into the inner surface of the first trench and the surface of the epitaxial semiconductor layer around the second conductivity type, the second conductivity type is simultaneously implanted into the inner surface of the second trench and the periphery thereof. Implanting impurity ions that contribute to the above.
【0025】上記半導体装置の製造方法の第2の特徴に
よれば、セル領域に第1溝を形成する工程において、同
時にセル領域外周囲の半導体層表面にも第2溝を形成
し、前記第1溝の周囲の前記エピタキシャル半導体層に
第2導電型に寄与する不純物イオンを注入する際に、同
時に第2溝とその周囲にイオン注入を行うため、セル領
域外周囲にも、第1不純物拡散領域とほぼ同じ深さを有
する第3不純物拡散領域を形成できる。According to a second feature of the method of manufacturing a semiconductor device, in the step of forming the first groove in the cell region, the second groove is also formed on the surface of the semiconductor layer around the outside of the cell region at the same time. When the impurity ions contributing to the second conductivity type are implanted into the epitaxial semiconductor layer around the first groove, the ions are implanted into the second groove and the periphery thereof at the same time. A third impurity diffusion region having substantially the same depth as the region can be formed.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態における二重
拡散型絶縁ゲート電界効果トランジスタの構造について
nチャネルD−MOSFETを例にとり、図面を参照し
て説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of a double diffusion type insulated gate field effect transistor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking an n-channel D-MOSFET as an example.
【0027】図1は、本実施の形態におけるnチャネル
D−MOSFETの構造を示す装置の部分断面図であ
る。以下、図1を参照して、本実施の形態におけるD−
MOSFETの構造について説明する。なお、平面構造
については、従来の構造とほぼ同様である。その詳細は
後述する。FIG. 1 is a partial sectional view of an apparatus showing the structure of an n-channel D-MOSFET according to the present embodiment. Hereinafter, with reference to FIG.
The structure of the MOSFET will be described. The plane structure is almost the same as the conventional structure. The details will be described later.
【0028】図1に示すように、従来のD−MOSFE
Tと同様に、基板としては例えばリン(P)等のn型不
純物がドープされたn+型Si単結晶基板10を用い
る。基板10の裏面にはドレイン電極150が形成され
ている。基板10の主表面上にはリン等のn型不純物を
低濃度にドープしたSiのnー型エピタキシャル層20
が形成されている。As shown in FIG. 1, a conventional D-MOSFE
As in the case of T, an n + -type Si single crystal substrate 10 doped with an n-type impurity such as phosphorus (P) is used as the substrate. On the back surface of the substrate 10, a drain electrode 150 is formed. On the main surface of the substrate 10, an n - type epitaxial layer 20 of Si doped with an n-type impurity such as phosphorus at a low concentration.
Are formed.
【0029】図1中左側がペレット中央部のセル領域A
に相当する。このセル領域Aには複数のMOSFETセ
ルが形成されている。各セルには、n-型エピタキシャ
ル層20表面領域にボロン(B)等のp型不純物をドー
プしたp型ベース領域30を有し、さらにこのp型ベー
ス領域30内には砒素(As)等のn型不純物がドープ
された浅いn+型ソース領域60を有している。In FIG. 1, the left side is the cell region A at the center of the pellet.
Is equivalent to In this cell area A, a plurality of MOSFET cells are formed. Each cell has a p-type base region 30 doped with a p-type impurity such as boron (B) in the surface region of the n − -type epitaxial layer 20, and further has arsenic (As) or the like in the p-type base region 30. A shallow n + -type source region 60 doped with the n-type impurity.
【0030】本実施の形態におけるD−MOSFETの
特徴は、n-型ソース領域60の内側表面に、溝(以
下、トレンチと記す。)220が形成されており、p型
ベース領域30が基板表面およびトレンチ220内表面
から一定幅の領域に形成されていることである。A feature of the D-MOSFET according to the present embodiment is that a groove (hereinafter, referred to as a trench) 220 is formed on the inner surface of the n − type source region 60 and the p type base region 30 is formed on the substrate surface. And that it is formed in a region having a constant width from the inner surface of the trench 220.
【0031】よって、p型ベース領域30の底部形状に
関しては、実質的に従来のD−MOSFETの場合と同
様な形状となっており、p型ベース領域30の中央底部
の実質的な位置は、図6(g)に示した従来のMOSF
ETのp型拡散領域530とほぼ同程度に深い。Therefore, the bottom shape of the p-type base region 30 is substantially the same as that of the conventional D-MOSFET, and the substantial position of the center bottom of the p-type base region 30 is The conventional MOSF shown in FIG.
It is almost as deep as the p-type diffusion region 530 of ET.
【0032】n-型エピタキシャル層20表面上には、
隣接しあう各セルのn+型ソース領域を跨ぐように、ゲ
ート酸化膜80を介してゲート電極90が形成されてい
る。基板成長表面上には層間絶縁膜100が形成され、
必要に応じてコンタクトホールが開けられている。On the surface of the n - type epitaxial layer 20,
A gate electrode 90 is formed via a gate oxide film 80 so as to straddle the n + -type source region of each adjacent cell. An interlayer insulating film 100 is formed on the substrate growth surface,
Contact holes are opened as necessary.
【0033】各セルの中央に開けられたコンタクトホー
ルでは、n+型ソース領域60とソース電極110との
電気的な接続がなされている。又、同図中最も右、即ち
最も外側に配置されたゲート電極90上の層間絶縁膜1
00にもコンタクトホールが形成され、ゲート電極90
とゲート引き出し電極120との電気的な接続が行われ
る。In the contact hole opened in the center of each cell, the n + type source region 60 and the source electrode 110 are electrically connected. Further, the interlayer insulating film 1 on the rightmost, that is, the outermost gate electrode 90 in FIG.
A contact hole is also formed in the gate electrode 90.
And the gate lead-out electrode 120 is electrically connected.
【0034】セル領域Aの外周囲のnー型エピタキシャ
ル層20の表面領域には、p型ベース領域30と同様
に、ボロン(B)を拡散して形成したp型拡散層40お
よびp型ガードリング50が形成されている。各領域の
中央に相当するn-型エピタキシャル層20の表面にも
トレンチが形成されている。p型拡散層40およびp型
ガードリング50は、このトレンチに沿って形成されて
おり、その底部は実質的に深くなっている。Similarly to the p-type base region 30, a p-type diffusion layer 40 formed by diffusing boron (B) and a p-type guard are formed in the surface region of the n - type epitaxial layer 20 around the cell region A. A ring 50 is formed. A trench is also formed on the surface of n − type epitaxial layer 20 corresponding to the center of each region. The p-type diffusion layer 40 and the p-type guard ring 50 are formed along the trench, and the bottom is substantially deeper.
【0035】p型ガードリング50上の層間絶縁膜には
コンタクトホールが形成され、コンタクトホールを介し
てガードリング電極130が形成される。A contact hole is formed in the interlayer insulating film on the p-type guard ring 50, and a guard ring electrode 130 is formed through the contact hole.
【0036】基板の外縁に沿ったn-型エピタキシャル
層20の表面領域には、浅いn型拡散層によるチャネル
ストッパ領域70が形成されており、この上部にはチャ
ネルストッパ電極140が形成されている。A channel stopper region 70 of a shallow n-type diffusion layer is formed in the surface region of the n − -type epitaxial layer 20 along the outer edge of the substrate, and a channel stopper electrode 140 is formed on the channel stopper region 70. .
【0037】このようにp型ベース領域30、p型拡散
層40およびp型ガードリング50は、それぞれがほぼ
同じ深さの実質的に深い領域を有しているため、装置動
作時において、n-型エピタキシャル層20中に発生す
る空乏層の境界を深く形成させることができ、装置の耐
圧特性を向上させる効果を有する。As described above, each of the p-type base region 30, the p-type diffusion layer 40 and the p-type guard ring 50 has a substantially deep region having substantially the same depth. - can be deeply forming the boundary of the depletion layer occurring during -type epitaxial layer 20 has the effect of improving the withstand voltage characteristics of the device.
【0038】図2(a)は、本実施の形態におけるnチ
ャネルD−MOSFETの概略的な平面構造を示す装置
の一部平面図である。図1に示した装置断面図は、図2
(a)中の破断線AA’における一部断面図に相当す
る。FIG. 2A is a partial plan view of a device showing a schematic plan structure of the n-channel D-MOSFET according to the present embodiment. FIG. 2 is a sectional view of the apparatus shown in FIG.
(A) corresponds to a partial cross-sectional view taken along a broken line AA ′.
【0039】本実施の形態におけるD−MOSFET
は、図2(a)に示すように、従来のものとほぼ同様な
平面構成を有する。正四辺形もしくは矩形の平面形状を
有するペレットの表面中央は、複数のセルが形成される
セル領域であり、このセル領域上には、各セルのn+型
ソース領域に電気的に接続されているソース電極110
が形成されている。同図中に、破線で示す四辺形の小枠
が各セルに対応する。D-MOSFET in this embodiment
Has a plane configuration substantially similar to that of a conventional one, as shown in FIG. The center of the surface of the pellet having a regular quadrilateral or rectangular planar shape is a cell region in which a plurality of cells are formed. On this cell region, the cell region is electrically connected to the n + type source region of each cell. Source electrode 110
Are formed. In the figure, a quadrilateral small frame indicated by a broken line corresponds to each cell.
【0040】ペレット表面には、最終的にパッシベーシ
ョン膜が形成されるが、ペレット外部との電気的なコン
タクトを採る為、ソース電極110の一部には、電極パ
ッド110Eとして露出部が設けられる。Although a passivation film is finally formed on the surface of the pellet, an exposed portion is provided on a part of the source electrode 110 as an electrode pad 110E in order to make electrical contact with the outside of the pellet.
【0041】又、セル領域に隣接する一定領域には、ゲ
ート電極パッド(ゲート引き出し電極)120が形成さ
れている。ゲート電極パッド120は、各セルのゲート
電極と電気的に接続されており、ペレット外部との電気
的な接続を行うため、電極面が露出されている。各パッ
ドとペレット外部との接続は、ボンディング等により行
われる。A gate electrode pad (gate lead-out electrode) 120 is formed in a certain area adjacent to the cell area. The gate electrode pad 120 is electrically connected to the gate electrode of each cell, and has an exposed electrode surface for electrical connection with the outside of the pellet. The connection between each pad and the outside of the pellet is performed by bonding or the like.
【0042】セル領域およびゲート電極パッド120の
周囲には、枠状のガードリング電極130が形成されて
いる。また、その外側には、枠状のチャネルストッパ電
極140が形成されている。なお、ここでは1本のガー
ドリングしか示していないが、その本数は装置特性によ
って適宜選択される。A frame-shaped guard ring electrode 130 is formed around the cell region and the gate electrode pad 120. A frame-shaped channel stopper electrode 140 is formed on the outer side. Note that only one guard ring is shown here, but the number is appropriately selected according to the device characteristics.
【0043】図2(b)は、図2(a)中の破線aで囲
んだセル領域の一部拡大平面図である。同図に示すよう
に、各セルは、四辺形の平面形状を有するp型ベース領
域30とその内側に枠状の平面形状を有するn型ソース
領域60を有する。FIG. 2B is a partially enlarged plan view of a cell region surrounded by a broken line a in FIG. 2A. As shown in the figure, each cell has a p-type base region 30 having a quadrilateral planar shape and an n-type source region 60 having a frame-like planar shape inside thereof.
【0044】なお、このn型ソース領域60の内側破線
に囲まれたセル中央にはトレンチが形成されている。A trench is formed in the center of the cell surrounded by a broken line inside the n-type source region 60.
【0045】以下、図3(a)〜図4(h)を参照し、
本実施の形態におけるD−MOSFETの製造方法につ
いて説明する。ここでは、従来例との比較のため特にセ
ル領域のみを取り出し、図示している。Hereinafter, referring to FIGS. 3 (a) to 4 (h),
A method for manufacturing a D-MOSFET according to the present embodiment will be described. Here, for comparison with the conventional example, particularly, only the cell region is extracted and shown.
【0046】図3(a)に示すように、リン(P)がド
ープされた単結晶のn+型シリコン基板10上に気相成
長法を用いて、n-型エピタキシャル層20を形成す
る。気相成長の条件としては、例えば減圧下で基板温度
を1200℃程度とし、反応ガスとしてモノシラン(S
iH4)ガス、ドーピングガスとしてホスフィン(P
H3)を用いる。As shown in FIG. 3A, an n − -type epitaxial layer 20 is formed on a single crystal n + -type silicon substrate 10 doped with phosphorus (P) by using a vapor growth method. The conditions for the vapor phase growth include, for example, setting the substrate temperature to about 1200 ° C. under reduced pressure, and using monosilane (S
iH 4 ) gas and phosphine (P
H 3 ).
【0047】図3(b)に示すように、n-型エピタキ
シャル層20上にレジスト膜をコーティングし、通常の
フォトリソグラフィ工程を用いて、各セル中央に開口部
を有するレジストパターン210を形成する。As shown in FIG. 3B, a resist film is coated on the n − -type epitaxial layer 20, and a resist pattern 210 having an opening at the center of each cell is formed by using a usual photolithography process. .
【0048】レジストパターン210をエッチングマス
クとして、反応性イオンエッチング(RIE)法を用い
て、n-型エピタキシャル層20をエッチングし、n-型
エピタキシャル層20表面に、平面サイズ約3μm×3
μm、深さ約2〜5μm好ましくは3μmのトレンチ2
20を形成する。このトレンチのサイズは、従来p型ベ
ース領域中央に形成していた深いp型拡散層より全体的
にやや小さいサイズ、例えば、深さや幅を約1μm程度
小さくすればよい。この後不要なったレジストパターン
210は除去する。Using the resist pattern 210 as an etching mask, the n − -type epitaxial layer 20 is etched by reactive ion etching (RIE), and a plane size of about 3 μm × 3 is formed on the surface of the n − -type epitaxial layer 20.
μm, a trench 2 having a depth of about 2 to 5 μm, preferably 3 μm
20 is formed. The size of the trench may be smaller than the deep p-type diffusion layer formed in the center of the p-type base region in the related art, for example, the depth and the width may be reduced by about 1 μm. Thereafter, the unnecessary resist pattern 210 is removed.
【0049】なお、同時にセル領域外周囲のp型拡散層
形成領域、およびガードリング形成領域にも幅約3μ
m、深さ約2〜5μm好ましくは3μmのトレンチをセ
ル領域を囲むように枠状に形成することが望ましい。At the same time, the p-type diffusion layer forming region and the guard ring forming region around the cell region have a width of about 3 μm.
It is desirable to form a trench having a depth of about 2 to 5 μm, preferably 3 μm, in a frame shape so as to surround the cell region.
【0050】図3(c)に示すように、熱酸化法を用い
て、基板成長表面上に膜厚約100nmのゲート酸化膜
80を形成する。さらに、ゲート酸化膜80表面上に、
減圧CVD法を用いて膜厚約500nmの多結晶Si膜
90aを形成する。As shown in FIG. 3C, a gate oxide film 80 having a thickness of about 100 nm is formed on the substrate growth surface by using a thermal oxidation method. Further, on the surface of the gate oxide film 80,
A polycrystalline Si film 90a having a thickness of about 500 nm is formed by using a low pressure CVD method.
【0051】図3(d)に示すように、通常のフォトリ
ソグラフィ工程を用いて、多結晶Si膜90a上にレジ
ストパターン230を形成する。As shown in FIG. 3D, a resist pattern 230 is formed on the polycrystalline Si film 90a by using a normal photolithography process.
【0052】図4(e)に示すように、これをエッチン
グマスクとして、RIE法により、多結晶Si膜90a
を選択的にエッチングし、ゲート電極90を形成する。As shown in FIG. 4E, using this as an etching mask, a polycrystalline Si film 90a is formed by RIE.
Is selectively etched to form a gate electrode 90.
【0053】さらに、このゲート電極90をマスクとし
て、イオン注入法を用いてp型不純物であるボロン
(B)イオンを基板表面に注入する。注入条件は、例え
ばイオン注入エネルギを40〜50keV、ドーズ量を
1013〜1014/cm2とする。同図中に破線で示すよ
うに、イオンは、イオン注入表面からほぼ一定の深さま
で打ち込まれるため、基板表面の形状に沿って、即ちト
レンチの形状に沿ってセル中央に深い領域を有するイオ
ン注入層30aが形成される。Further, using the gate electrode 90 as a mask, boron (B) ions, which are p-type impurities, are implanted into the substrate surface by ion implantation. The implantation conditions are, for example, an ion implantation energy of 40 to 50 keV and a dose of 10 13 to 10 14 / cm 2 . As shown by the broken line in the figure, the ions are implanted to a substantially constant depth from the ion implantation surface, so that the ion implantation has a deep region in the center of the cell along the shape of the substrate surface, that is, along the shape of the trench. The layer 30a is formed.
【0054】この後、基板温度約1100〜1200℃
で、イオン注入層のアニールを行う。図4(f)に示す
ように、注入イオンがより深く拡散するとともに、各イ
オン注入層が再結晶化され、注入イオンが活性化する。
こうして形成されたp型ベース領域30は、中央のトレ
ンチ220下部においては、トレンチ220形成前のn
-型エピタキシャル層20表面からの深さが約5〜6μ
m、その外周囲のp型ベース領域30の深さが約2〜3
μm程度となる。Thereafter, a substrate temperature of about 1100 to 1200 ° C.
Then, the ion implantation layer is annealed. As shown in FIG. 4F, the implanted ions are diffused deeper, and each ion implanted layer is recrystallized to activate the implanted ions.
The p-type base region 30 thus formed is formed below the central trench 220 by n
- depth from type epitaxial layer 20 surface about 5~6μ
m, the depth of the p-type base region 30 around the periphery thereof is about 2 to 3
It is about μm.
【0055】このように、予めn-型エピタキシャル層
20表面にトレンチ220を形成していれば、1回のイ
オン注入工程により、中央に深い領域を有するp型ベー
ス領域30を形成することができる。As described above, if trench 220 is previously formed on the surface of n − -type epitaxial layer 20, p-type base region 30 having a deep region at the center can be formed by one ion implantation process. .
【0056】なお、セル領域外部のp型拡散層形成領域
およびp型ガードリング形成領域にも同時に同条件でイ
オン注入およびアニールを行えば、各領域に予め形成し
たトレンチ形状に応じ、実質的に深いp型拡散層および
p型ガードリングを形成できる。If ion implantation and annealing are simultaneously performed on the p-type diffusion layer forming region and the p-type guard ring forming region outside the cell region under the same conditions, substantially, according to the trench shape previously formed in each region, A deep p-type diffusion layer and a p-type guard ring can be formed.
【0057】また、図4(f)に示すように、基板のア
ニール処理に伴い、ゲート電極90を含む基板表面上に
は、薄い酸化膜層240が形成される。As shown in FIG. 4F, a thin oxide film layer 240 is formed on the surface of the substrate including the gate electrode 90 as the substrate is annealed.
【0058】酸化膜層240をエッチング除去した後、
図4(g)に示すように、基板成長表面全面にレジスト
膜を形成し、その後このレジスト膜をエッチバックし
て、トレンチ220内にのみにレジスト膜を残したレジ
ストパターン250を形成する。 さらに、ゲート電極
90およびセル中央のトレンチ220内に残った酸化膜
およびレジストパターン250を注入マスクとし、イオ
ン注入法を用いて、n型不純物である砒素(As)イオ
ンを基板表面に注入する。この時のイオン注入条件は、
例えばイオン注入エネルギを約50keV、ドーズ量を
約1015/cm2とする。トレンチ220周囲のp型ベ
ース領域30の表面層に浅いイオン注入層60aが形成
される。After the oxide layer 240 is removed by etching,
As shown in FIG. 4G, a resist film is formed on the entire surface of the substrate growth surface, and then the resist film is etched back to form a resist pattern 250 leaving the resist film only in the trench 220. Further, arsenic (As) ions, which are n-type impurities, are implanted into the substrate surface using an ion implantation method, using the oxide film and the resist pattern 250 remaining in the gate electrode 90 and the trench 220 at the center of the cell as an implantation mask. The ion implantation conditions at this time are as follows:
For example, the ion implantation energy is about 50 keV, and the dose is about 10 15 / cm 2 . A shallow ion implantation layer 60a is formed in the surface layer of p-type base region 30 around trench 220.
【0059】なお、同時に多結晶Siで形成されている
各ゲート電極90内部にも、Asイオンが注入される。
注入工程後、トレンチ220内に残ったレジストパター
ン250は除去する。At the same time, As ions are implanted into each gate electrode 90 formed of polycrystalline Si.
After the implantation step, the resist pattern 250 remaining in the trench 220 is removed.
【0060】図4(h)に示すように、基板温度約90
0〜1000℃で、約10〜20分間、基板のアニール
を行う。イオン注入層60aが再結晶化され、注入イオ
ンが活性化される。こうしてトレンチ220の周囲に、
深さ約0.5μmの浅いn+型ソース領域60が形成さ
れる。As shown in FIG.
Anneal the substrate at 0-1000 ° C. for about 10-20 minutes. The ion implantation layer 60a is recrystallized, and the implanted ions are activated. Thus, around the trench 220,
A shallow n + type source region 60 having a depth of about 0.5 μm is formed.
【0061】また、アニール工程に伴い、基板表面には
薄い酸化膜層260が形成される。なお同工程で各ゲー
ト電極90に注入、拡散されたAsイオンは、ゲート電
極の90電気的特性を改善する効果を有する。Further, a thin oxide film layer 260 is formed on the substrate surface in accordance with the annealing step. The As ions implanted and diffused into each gate electrode 90 in the same step have the effect of improving the electrical characteristics of the gate electrode 90.
【0062】この後に続く工程は、図1を参照して説明
する。The subsequent steps will be described with reference to FIG.
【0063】CVD法を用いて、基板表面上に膜厚約1
μmの層間絶縁膜100を形成する。層間絶縁膜100
としてはノンドープのSiO2膜と平坦性の高いフォス
フォシリケートガラス(BPSG)膜等の複数層による
積層膜とするのが好ましい。Using a CVD method, a film thickness of about 1
A μm interlayer insulating film 100 is formed. Interlayer insulating film 100
It is preferable to use a laminated film composed of a plurality of layers such as a non-doped SiO 2 film and a phosphosilicate glass (BPSG) film having high flatness.
【0064】通常のフォトリソグラフィ工程を用いてレ
ジストパターンを形成した後、RIE法を用いて層間絶
縁膜100を選択的にエッチングし、MOSFETを構
成するn+型ソース領域60、p型不純物拡散層40、
p型ガードリング50およびチャネルストッパ領域70
上にそれぞれコンタクトホールを形成する。After a resist pattern is formed using a normal photolithography process, the interlayer insulating film 100 is selectively etched using RIE, and the n + -type source region 60 and the p-type impurity diffusion layer constituting the MOSFET are formed. 40,
P-type guard ring 50 and channel stopper region 70
A contact hole is formed on each of them.
【0065】スパッタリング法を用い、基板表面上に膜
厚約3〜4μmのAlとSiの合金膜を形成する。通常
のフォトリソグラフィ工程を用いてこのAl/Si合金
膜をエッチングし、ソース電極110、ゲート引き出し
電極120、ガードリング電極130およびチャネルス
トッパ電極140を形成する。An alloy film of Al and Si having a thickness of about 3 to 4 μm is formed on the surface of the substrate by a sputtering method. This Al / Si alloy film is etched using a normal photolithography process to form a source electrode 110, a gate extraction electrode 120, a guard ring electrode 130, and a channel stopper electrode 140.
【0066】スパッタリング法を用いて、n+型単結晶
基板10裏面全面に、膜厚約50nmの金(Au)を蒸
着し、これをドレイン電極150とする。Using a sputtering method, gold (Au) having a thickness of about 50 nm is deposited on the entire back surface of the n + -type single crystal substrate 10, and this is used as a drain electrode 150.
【0067】この後、基板表面にCVD法を用いてパッ
シベーション膜を形成し、基板であるウエハをチップご
とにスクライビングすれば、本実施の形態におけるMO
SFET構造を有する半導体装置が完成する。Thereafter, a passivation film is formed on the substrate surface by using the CVD method, and the wafer as the substrate is scribed for each chip.
A semiconductor device having an SFET structure is completed.
【0068】従来、場所により深さの異なるp型ベース
領域を形成するためには、同一導電型でありながら、複
数回のイオン注入工程およびこれに付随する工程を繰り
返す必要があったが、上述する本実施の形態の方法によ
れば、予めn-型エピタキシャル層20にトレンチを形
成することにより、一度のイオン注入およびアニール工
程により当該トレンチ形状に応じ、中央が実質的に深
く、その周囲が実質的に浅いp型ベース領域を形成でき
る。Conventionally, in order to form a p-type base region having a different depth depending on the location, it has been necessary to repeat the ion implantation step and the accompanying steps a plurality of times while having the same conductivity type. According to the method of the present embodiment, by forming a trench in the n − -type epitaxial layer 20 in advance, the center is substantially deep and the periphery is substantially deep according to the trench shape by a single ion implantation and annealing step. A substantially shallow p-type base region can be formed.
【0069】即ち、この方法によれば、従来必要であっ
た注入マスクのパターニング、イオン注入およびアニー
ル等からなる一連の付加工程を、エッチングマスクのパ
ターニングとエッチング工程等に置き換えることが可能
となる。後者の工程は、イオン注入工程等に較べより簡
易な工程であるため、工程全体としてのランニングコス
トを安価にすることができる。That is, according to this method, a series of additional steps including the patterning of the implantation mask, the ion implantation, the annealing, and the like, which were conventionally required, can be replaced with the patterning and etching of the etching mask. Since the latter process is a simpler process than the ion implantation process and the like, the running cost of the entire process can be reduced.
【0070】以上、実施の形態に沿って本発明を説明し
たが、本発明は、これらに制限されるものではない。例
えば、セルの構造として、同様な二重拡散型絶縁ゲート
構造を有するIGBT(Insulated Gate Bipolar Tr
ansistor)とすることもできる。nチャネルのIGBT
を形成する場合には、半導体基板10をp型とすればよ
い。The present invention has been described in connection with the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments. For example, as a cell structure, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Tr) having a similar double diffusion type insulated gate structure is used.
ansistor). n-channel IGBT
Is formed, the semiconductor substrate 10 may be p-type.
【0071】また、上述した実施の態様においては、基
板としてSiを用いているが、それ以外のガリウム砒素
(GaAs)等の半導体基板を用いることも可能であ
る。他の電極材料、絶縁膜材料についても同様に種々の
材料を用いることができる。また、上述した実施の形態
においては、nチャネルの場合を説明しているが、装置
の各領域が有する導電型を全て反転させてpチャネルと
してもよい。In the above-described embodiment, Si is used as the substrate, but other semiconductor substrates such as gallium arsenide (GaAs) can be used. Various materials can be similarly used for other electrode materials and insulating film materials. Further, in the above-described embodiment, the case of the n-channel is described, but the conductivity type of each region of the device may be all inverted to be the p-channel.
【0072】[0072]
【発明の効果】上述するように、本発明の半導体装置で
は、予め半導体層表面に溝を形成し、その後この溝を含
む表面領域にイオン注入およびアニールを行うため、溝
に沿った形状の拡散領域を形成できる。As described above, in the semiconductor device of the present invention, a groove is formed on the surface of the semiconductor layer in advance, and then ion implantation and annealing are performed on the surface region including the groove. Regions can be formed.
【0073】MOSFETにおけるp型ベース領域のよ
うに、中央に深い拡散領域を有する第1不純物拡散領域
を形成するためには、従来は同一導電型でありながら、
複数回のイオン注入工程およびこれに付随する工程を繰
り返す必要があった。しかし、本発明の半導体装置の構
成によれば、半導体層表面に第1溝を有するため、これ
を予め形成した後、その内表面及び周囲にイオン注入を
行い、さらにアニール工程を行えば、当該溝形状に応
じ、中央が実質的に深く、その周囲が実質的に浅いp型
ベース領域を形成できる。In order to form a first impurity diffusion region having a deep diffusion region at the center, such as a p-type base region in a MOSFET, while conventionally having the same conductivity type,
It was necessary to repeat the ion implantation step and the accompanying steps a plurality of times. However, according to the configuration of the semiconductor device of the present invention, since the first groove is formed on the surface of the semiconductor layer, after the first groove is formed in advance, ion implantation is performed on the inner surface and the periphery thereof, and the annealing process is further performed. Depending on the groove shape, a p-type base region can be formed that is substantially deep at the center and substantially shallow at the periphery.
【0074】即ち、本半導体装置および半導体装置の製
造方法によれば、従来必要であった注入マスクのパター
ニング、イオン注入およびアニール等からなる一連の付
加工程を、より簡易な工程であるレジストのパターニン
グとエッチング工程等に置き換えることが可能となるた
め、半導体装置の製造に要する工程をより簡易化し、工
程全体としてのローコスト化を図ることができる。That is, according to the present semiconductor device and the method of manufacturing the semiconductor device, a series of additional steps including the patterning of the implantation mask, the ion implantation, and the annealing, which have been conventionally required, are replaced with a simpler step of patterning the resist. It is possible to replace the steps with an etching step and the like, so that the steps required for manufacturing the semiconductor device can be further simplified, and the cost of the entire step can be reduced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の実施の形態におけるD−MOSFET
の一部断面図である。FIG. 1 shows a D-MOSFET according to an embodiment of the present invention.
FIG.
【図2】本発明の実施の形態におけるD−MOSFET
の概略平面図である。FIG. 2 shows a D-MOSFET according to an embodiment of the present invention.
It is a schematic plan view of.
【図3】本発明の実施の形態におけるD−MOSFET
の製造工程を説明するための各工程における装置の部分
断面図である。FIG. 3 shows a D-MOSFET according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the apparatus in each step for explaining the manufacturing process.
【図4】本発明の実施の形態におけるD−MOSFET
の製造工程を説明するための各工程における装置の部分
断面図である。FIG. 4 shows a D-MOSFET according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the apparatus in each step for explaining the manufacturing process.
【図5】従来のD−MOSFETの製造工程を説明する
為の各工程における装置の部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the device in each step for explaining a conventional D-MOSFET manufacturing process.
【図6】従来のD−MOSFETの製造工程を説明する
為の各工程における装置の部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the device in each process for explaining a conventional manufacturing process of a D-MOSFET.
10・・・n+型単結晶Si基板 20・・・n-型エピタキシャル層 30・・・p型ベース領域 40・・・p型不純物拡散層 50・・・p型ガードリング 60・・・n型ソース領域 70・・・チャネルストッパ領域 80・・・ゲート酸化膜 90・・・ゲート電極 100・・・層間絶縁膜 110・・・ソース電極 120・・・ゲート引き出し電極 130・・・ガードリング電極 140・・・チャネルストッパ電極 150・・・ドレイン電極10 · · · n + -type single-crystal Si substrate 20 · · · n - -type epitaxial layer 30 · · · p-type base region 40 · · · p-type impurity diffusion layer 50 · · · p-type guard ring 60 · · · n Mold source region 70 channel stopper region 80 gate oxide film 90 gate electrode 100 interlayer insulating film 110 source electrode 120 gate extraction electrode 130 guard ring electrode 140: channel stopper electrode 150: drain electrode
Claims (6)
基板と、 前記半導体基板の裏面に形成されたドレイン電極と、 前記半導体基板の主表面に形成された第1導電型の半導
体層と、 前記半導体層の主表面に形成された第1溝と、 前記第1溝の側面および底面を含む周囲に形成された第
2導電型の第1不純物拡散領域と、 前記第1溝の側面周囲に、前記溝より浅く形成された第
1導電型の第2不純物拡散領域と、 前記第2不純物拡散領域の露出表面と前記半導体層の露
出表面とに挟まれた前記第1不純物拡散領域の露出表面
を少なくとも覆うように形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを有する
半導体装置。A semiconductor substrate of a first conductivity type or a second conductivity type; a drain electrode formed on a back surface of the semiconductor substrate; and a semiconductor layer of a first conductivity type formed on a main surface of the semiconductor substrate. A first groove formed on a main surface of the semiconductor layer; a first impurity diffusion region of a second conductivity type formed around a side surface and a bottom surface of the first groove; and a periphery of a side surface of the first groove A second impurity diffusion region of a first conductivity type formed shallower than the trench; and an exposure of the first impurity diffusion region sandwiched between an exposed surface of the second impurity diffusion region and an exposed surface of the semiconductor layer. A semiconductor device comprising: a gate insulating film formed so as to cover at least a surface; and a gate electrode formed on the gate insulating film.
ート絶縁膜およびゲート電極とを有する半導体セルが複
数形成されたセル領域と、 前記半導体層表面に、前記セル領域の外周囲を囲むよう
に形成された、1または複数の第2溝と、 前記第2溝の側面および底面を含む周囲に形成された第
2導電型の第3不純物拡散領域とを有する請求項1に記
載の半導体装置。2. A cell region in which a plurality of semiconductor cells each having the first impurity diffusion region, the second impurity diffusion region, a gate insulating film and a gate electrode are formed, and the cell region is formed on a surface of the semiconductor layer. A second groove formed so as to surround an outer periphery of the second groove, and a third impurity diffusion region of a second conductivity type formed around the second groove and including a side surface and a bottom surface of the second groove. 2. The semiconductor device according to 1.
溝深さを有することを特徴とする請求項1または請求項
2に記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first groove and said second groove both have the same groove depth.
〜5μmの溝深さを有することを特徴とする請求項1か
ら請求項3のいずれか1に記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first groove and the second groove are 2 μm.
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has a groove depth of about 5 [mu] m.
半導体基板上に、第1導電型を有するエピタキシャル半
導体層を形成する工程と、 前記エピタキシャル半導体層表面の各セルの中央に相当
する領域に第1溝を形成する工程と、 前記エピタキシャル半導体層表面上にゲート絶縁膜を形
成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に第1導電膜を形成する工程と、 前記第1導電膜を選択的にエッチングし、ゲート電極を
形成する工程と、 前記ゲート電極を注入マスクとして、前記第1溝の内表
面およびその周囲の前記エピタキシャル半導体層表面に
第2導電型に寄与する不純物イオンを注入し、その後注
入領域をアニールし、第1不純物拡散領域を形成する工
程と、 前記第1溝内のみを埋めるレジストパターンを形成する
工程と、 前記第1溝内のみを埋めるレジストパターンと前記ゲー
ト電極とを注入マスクとして用い、前記第1溝の周囲の
前記エピタキシャル半導体層表面に第1導電型に寄与す
る不純物イオンを注入し、その後注入領域をアニール
し、第2不純物拡散領域を形成する工程とを有する半導
体装置の製造方法。5. A step of forming an epitaxial semiconductor layer having a first conductivity type on a semiconductor substrate having a first conductivity type or a second conductivity type, and a region corresponding to the center of each cell on the surface of the epitaxial semiconductor layer. Forming a first groove on the surface of the epitaxial semiconductor layer, forming a gate insulating film on the surface of the epitaxial semiconductor layer, forming a first conductive film on the gate insulating film, and selectively forming the first conductive film. Forming a gate electrode, implanting impurity ions contributing to the second conductivity type into the inner surface of the first trench and the surface of the epitaxial semiconductor layer around the inner surface of the first trench using the gate electrode as an implantation mask; Then, annealing the implanted region to form a first impurity diffusion region; forming a resist pattern that fills only the first groove; Using the resist pattern filling the gap and the gate electrode as an implantation mask, impurity ions contributing to a first conductivity type are implanted into the surface of the epitaxial semiconductor layer around the first trench, and then the implanted region is annealed, Forming a two impurity diffusion region.
上前記セル領域の外周囲を囲む、1または複数の第2溝
を形成する工程を有し、 前記第1不純物拡散領域を形成する工程が、 さらに、前記第1溝の内表面およびその周囲の前記エピ
タキシャル半導体層表面に第2導電型に寄与する不純物
イオンを注入する際に、同時に前記第2溝の内表面及び
その周囲に第2導電型に寄与する不純物イオンを注入す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。6. The step of forming the first groove includes, simultaneously, forming one or more second grooves surrounding the outer periphery of the cell region on a plane on the surface of the semiconductor layer around the outer periphery of the cell region. A step of forming the first impurity diffusion region, further comprising: implanting impurity ions contributing to a second conductivity type into the inner surface of the first trench and the surface of the epitaxial semiconductor layer around the first trench. And simultaneously implanting impurity ions contributing to the second conductivity type into and around the inner surface of the second groove.
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- 1997-09-25 JP JP26032897A patent/JP3447533B2/en not_active Expired - Fee Related
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