TWI296443B - Manufacturing method of insulation gate type semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of insulation gate type semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
TWI296443B
TWI296443B TW094122960A TW94122960A TWI296443B TW I296443 B TWI296443 B TW I296443B TW 094122960 A TW094122960 A TW 094122960A TW 94122960 A TW94122960 A TW 94122960A TW I296443 B TWI296443 B TW I296443B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
trench
oxide film
layer
film
semiconductor layer
Prior art date
Application number
TW094122960A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200614510A (en
Inventor
Hirotoshi Kubo
Junichiro Tojo
Hiroaki Saito
Masahito Onda
Satoshi Iwata
Masamichi Yanagida
Original Assignee
Sanyo Electric Co
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 Sanyo Electric Co filed Critical Sanyo Electric Co
Publication of TW200614510A publication Critical patent/TW200614510A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI296443B publication Critical patent/TWI296443B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66674DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/66712Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/66734Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with a step of recessing the gate electrode, e.g. to form a trench gate electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7803Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors structurally associated with at least one other device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42364Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity
    • H01L29/42368Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity the thickness being non-uniform

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

1296443 九、發明說明: _ [發明所屬之技術領域] 、本發明係有關絕緣閘極型半導體裝置以及其製造方 彳特別是有關減少閘極-汲極間電容之溝槽構造之絕緣門 極型半導體裝置及其製造方法。 甲 [先前技術] 壯第15圖係表示習知之溝槽構造之絕緣閘極型半導體 籲衣置之剖面圖。圖中表示作為一例的η通道型MO”它丁。 在半導體基板21上之汲極區域22表面設有通道層 =,且形成貫穿通道層24之溝槽27。以閘極氧化膜31覆 ,蓋溝槽27内壁,埋設閘極電極33。在通道層24表面設置 -源極區域35、全體區域34,並形成源極電極38(例如參照 專利文獻1)。 ' 而有關該種溝槽構造之絕緣閘極型半導體裝置,為了 實現元件之低電容化,嘗試使用形成厚溝槽底部之氧化膜 •之方法。 、 第16圖係使溝槽底部之氧化膜比溝槽側壁之氧化膜 更尽之技術的^例。 設置於基板56、57之溝槽TR21内壁設有氮化膜,並 去除溝槽底面之氮化膜,而只在溝槽側壁殘留氮化膜 NL4卜NL42(第16圖(A))。之後,在露出基板之溝槽底面, 選擇性使氧化膜OL52成長(第16圖(B))。去除侧壁之氮化 膜NL41、NL42,而形成閘極氧化膜GL61、GL62(第16 圖(C))(例如參照專利文獻2)。 5 317214(修正本) 1296443 第 17 圖係經由 cVD(chemical vapor deposition,化學 氣相成長)法,在溝槽底部形成厚氧化膜之技術之一例。 在基板101形成溝槽107後,經由CVD法,以氧化 膜完全埋設溝槽107内。之後透過乾蝕刻或濕蝕刻,去除 氧化膜的一部分。藉此,在溝槽底部形成有例如2〇〇〇入左 右之厚度的埋入氧化膜11〇。之後,在溝槽1〇7内壁,形 成驅動電壓所對應之膜厚的閘極氧化膜m。如此,在通 .道層104所相接之溝槽1〇7侧壁,形成有薄的閘極氧化膜 111且在溝槽107底部,形成有厚的埋入氧化膜ι10(例 如參照專利文獻3)。 (專利文獻1)曰本特開平11-67787號公報 (專利文獻2)曰本特開2003-158268號公報 (專利文獻3)日本特開2001-274397號公報 [發明内容] (發明所欲解決之課題) I _有關M〇SFET所代表之溝槽構造之絕緣閘極型半導 體衣置,伴隨70件之高性能化,所形成之溝槽内壁的絕緣 膜之膜厚則非常薄。另一方面,對於而言,輸入 電=ClSS、輸出電容Coss、回授電容Crss係重要之項目, 為提升元件的特性,必須使前述各項減少。 •特別是閘極_汲極間電容Cgd分別有助於輸入電容 、輸出電容c〇ss、回授電容心%。在溝槽構造之 ♦ — ET之惴況下,閘極-汲極間電容cgd係溝槽底部之 电谷因此,嘗試透過前述各加速氧化、選擇氧化等,在 317214(修正本) 6 1296443 ^持溝槽側壁之氧化膜膜厚較薄的情況下, #,形成較厚膜厚之方法。 〃溝槽底 去除之 =需要有氮化膜之形成 化膜的去除二==擇氧化步驟、側壁之氮 了製程增力”步驟變得;瑣=形成步驟。因此,造成 罗縫r、Α θ内之減膜,易產生稱為間隙(void)、 rseam)的空洞化部位。間隙或裂縫係起因於在CVD步 ,中之成長核的形成將溝槽之側壁作為起始點而產生。此 T如果從㈣之核成長有較快部位,卿部位之膜封閉, 二::將產生間隙。並且,即使在不產生間隙之情況下, 攸溝槽側壁成長之膜容易產生在溝槽之中心接合之裂縫。 如果有間隙或裂縫,則從該間隙或裂縫渗入腐餘劑 H。)’因此㈣_’咖㈣成元件方面產 '並且,使選擇性提高雜質漠度之半導體層加速氧化, 並且只在溝槽底部形成厚氧化膜之膜厚之方法也已果所周 知。但是,由於該方法之氧化膜增加量少,就效果而言, 與埋入氧化膜等絕緣膜之方法比較,其增加量較少。 本發明係鑑於上述課題而研創者,第丨,係具有:在 ‘电型之半導體基板表面形成逆導電型之通道層之步 驟;形成貫穿前述通道層,並到達前述半導體基板之溝^ 之步驟;在前述溝槽内壁形成第i絕緣膜之步驟;在前^ 317214(修正本) 7 1296443 2槽底部埋设第!半導體層之步驟;在前述溝槽内壁形成 =2、、’巴緣膜之步驟;形成埋入前述溝槽且位於前述第1半 f體層上之第2半導體層之步驟;在前述通道層表面鄰接 月':述溝槽而形成一導電型之源極區域之步驟;藉此解決上 述問題。 4述第1半導體層係堆積無摻雜之多晶石夕而形成者。 =前述溝槽内壁形成前述第i絕緣膜後,埋設前述第 • 體層之後在該溝槽内壁形成前述第2絕緣膜。 (發明之效果) ' 依據本發明,第1,由於在溝槽7底部形成電容層, ,因此可減低閘極-汲極間電纟Cgd。電容層係無摻雜多晶 夕少^以絶緣膜覆盖導入雜質之多晶石夕者。氧化膜係相對 於多晶石夕,具有較高之姓刻選擇性。因此,在第!半導體 層形成後,去除溝槽側壁之氧化膜時,例如使用氟酸等, 可容易地去除溝槽側壁之氧化膜。亦即,可對溝槽側壁不 |產生,害之情況下’可進行形成閘極氧化膜之前處理。 第2藉由以無摻雜多晶矽形成電容層,可形成膜厚 較厚之電容層,並大幅減少閘極_汲極間電容CM。具體而 言丄閘極氧化膜之厚度在例如約700 A之情況,在不設定 電容層之情況下,閘極-汲極間電容Cgd約為300PF。但是, 藉由將第1半導體層埋入溝槽底部2000 A左右,與底部氧 化膜共同形成電容層,則使閘極_汲極間電容成為 1/3,為大約 i〇〇pF。 第3,由於以多晶矽形成電容層,因此與以CVD法埋 317214(修正本) 8 1296443 ^氧化膜而形成電容層之情況不同,並不會產生縫隙。如 此,排除縫隙所影響之異常钱刻,而可形成穩定的電容声。 弟4’與經由氧化膜之選擇成長之電容層之形成比 較、,本發明之製造步驟更簡單化。氧化膜之選擇成長係由 於必須有僅去除溝槽底部之氮化膜之步驟、及去除溝槽側 壁之氮化膜之步驟,因此步驟較為繁瑣。但是,根據本實 施形態,具有不進行溝槽侧壁之氧化膜之去除即可形成^ 容層之優點。並且,可由習知之設備加以實施。 [實施方式] 本發明之實施形態係以溝槽構造之η通道型m〇SFet 為例,參照第1圖至第14圖進行詳細說明。 第1圖係表示第1實施形態之M0SFET之構造之剖面 圖。 第1實施形態之MOSFET係由半導體基板i、2 ;通 道層4;溝槽7;第1半導體層1〇;第i氧化膜Ua以及 第2氧化膜lib;第2半導體層13;源極區域15;以及主 體區域14所構成。 基板係經由磊晶成長等,在n+型之矽半導體基板1上 層積η-型半^體層2而s史置》及極區域者。在心型半導體層 2表面係設置p型之通道層4。 溝槽7係貫穿通道層4,到達至汲極區域2而設置。 溝槽7之底部内壁(侧面以及底面)係由第1氧化膜1 ia所 覆蓋,並埋設有第1半導體層1〇。而第1半導體層10表 面以及溝槽7侧壁係由第2氧化膜1 lb所覆蓋。 9 317214(修正本) 1296443 第1半導體層ίο係無摻雜之多晶矽,並藉由設置於其 表面之第2氧化膜llb之一部分以及第丨氧化膜Ua覆蓋 周圍,從而構成電容層12。而以下將電容層12中覆蓋第1 =導體層10之第!以及第2氧化膜,稱為底部氧化膜18。 第1半導體層10係埋設於比通道層4在下方之溝槽7底 部,其厚度為例如1000 A至3000 A。如此在溝槽j底部 設置較厚之電容層12,則M0SFET之閘極汲極間電容
會大幅減少。 第2氧化膜Ub係設置於至少鄰接通道層4之溝槽7 侧壁,且有數百A的膜厚,而成為閘極氧化膜11。 ♦在第1半導體層1〇上方,隔介底部氧化膜18(第2氧 化膜lib之一部分),設置第2半導體層13。第2半導體 層係將導人雜質之多晶料充至溝槽7者,而成為間極電 極13 〇 在鄰接溝槽7之通道層4表面,設有n+型源極區域 籲15,而相鄰之2個源極區域15間之通道層4表面,配置有 P+型主體區域14。如此,在施加電壓時,在閘極電極13, 從源極區域15沿著溝槽7,形成通道區域(未圖示)。問極 電極13上係由層間絕緣膜16所覆蓋。而層間絕緣膜16 間係作為與金屬配線| 17之接觸孔CH(c〇ntact h〇le)。隔 介阻障(bamer)金屬層(未圖示)在從接觸孔CH露出之源極 區域Ϊ5以及主體區域14’電性連接有以銘合金等構成之 金屬配線層(源極電極)17。 作為一例,以閘極氧化膜厚度為約7〇〇 A之情況進行 317214(修正本) 10 1296443 。兒月在不设置電容層12時,亦即在溝槽底部只設置閘極 -氧化膜31時(參照第15圖)的閘極-汲極間電容cgd為約 300PF。但是,將第i半導體層1〇埋入例如2〇〇〇人左右, 且以底部氧化膜18覆蓋而形成電容層12,藉此可以使閘 極-汲極間電容Cgd成為1/3,約1〇〇pF。 後面將洋細說明,第丨實施形態係亦在溝槽7侧壁形 成第1氧化膜11a,並去除第丨氧化膜lla後,形成第2 •氧化膜Ub。由於多晶矽與氧化膜之蝕刻選擇性佳,因此 在/、在底部填充第丨半導體層丨〇時,以蝕刻對溝槽7侧壁 所產生的損傷較小。但是,去除第j氧化膜iia,以形成 、,的第2氧化膜Ub,藉此可在溝槽7侧壁形成無損傷之 薄的閘極氧化膜11,而可形成穩定的氧化膜。 氧化膜係與單晶矽相比較,多晶矽的成長速度更快。 因,,第2氧化膜llb中,與成為閘極氧化膜11之侧壁的 膜厚相比較,成為底部氧化膜18之膜厚形成更厚。因此, #可進一步實現電容的減低。 第2圖表示本發明之第2實施形態。 第2實施形態係在通道層4鄰接之溝槽7侧壁,形成 有第1氧化膜lla以及第2氧化膜Ub。 第1半導體層10係埋設於比通道層4還下方之溝槽7 底部之無摻雜多晶矽,厚度為例如1〇〇〇人至3⑽〇 A。第 1半導體層10係透過設置於表面之第2氧化膜Ub之一部 刀以及〇又置於溝槽7底冑之底面以及側面之第工氧化膜 山所構成之底部氧化膜18覆蓋周圍,從而構成電容層^ 317214(修正本) 11 1296443 在與通道層4相接之溝槽7侧壁,也設有覆蓋第丨半 導體層10周圍之第丨氧化膜lla。而在溝槽7侧壁之第ι 氧化膜11a上,設有第2氧化膜nb,由此構成閘極氧化 膜11 〇 第2氧化膜11 b係接連溝槽7侧壁,而亦設置於第1 半導體層ίο表面,成為底部氧化臈18之一部分。 其他構成要素也與第1實施形態相同,省略說明。 第2實施形態將於下文做詳細說明,係在殘留形成於 溝槽7側壁之第1氧化们1&之狀態下,形成第2氧化膜 lib者。如此’閘極氧化膜u成為第i氧化膜山以及第 2氧化膜lib之2層構造。 但是,例如於圖中以同一條件形成第工氧化膜iu以 及第2氧化膜llb日夺,形成於第】氧化膜m上之第2氧 化膜m的生長速度較慢。亦即,閘極氧化膜η之膜厚係 第1氧化膜11a膜厚的2倍以下。 壁之閘極氧化膜11的膜 因此,在不大量增加溝槽7側 厚之情況下,可形成電容層12。 接著,參照第3圖至筮闽批丄& 本遙驊壯番+制、生七 罘14圖,對本發明之絕緣閘極型 丰¥體衣置之衣&方法進行說明。 絕緣閘極型半導體裝置之製造方法係包括:在一導電 里之+導縣板表面形成逆導電型 貫穿前述通道層並到達前 =々驟,$成 /丨、卢—+、f μ 、牛冷體基板之溝槽的步驟;至 /在則述溝槽内壁形成絕緣膜之步驟; 設第1半導體層之步驟; ά溝槽底德 成埋入別述溝槽並位於前述第 317214(修正本) 12 1296443 半&體層上之第2半導體層之步驟;以及在前述通道層 -表面j接别述溝槽而形成一導電型之源區域之步驟。 第3圖至第丨〇圖係第1實施形態之製造方法。 - ,第1步驟(第3圖):在一導電型之半導體基板表面形 成逆^電型之通道層之步驟。 在、n+型矽半導體基板1上,設置積層有磊晶層等之 η-型半導體層而形成汲極區域2。 φ 以氧化膜(未圖示)作為遮罩(mask),以植入能量 5〇keV、摻雜量1E13至3E13cm_2,全面離子植入p型之例 如硼。並且,進行11〇〇艺左右之熱處理,使硼產生擴散, ^ 從而形成通道層4。 • 第2步驟(第4圖):形成貫穿前述通道層且到達前述 半導體基板之溝槽。 藉由 CVD 法,全面產生 NSG(N〇n-d〇ped Silicate Glass, 非摻雜矽酸鹽玻璃)之CVD氧化膜5。之後,透過光阻膜,’ 籲除了溝槽之開口部分外之部分,覆蓋以阻膜成之遮罩。對 CVD氧化膜5進行乾蝕刻,局部去除CVD氧化膜5,而 形成露出有通道區域4之溝槽開口部6,並去除光阻(第4 圖(A))。 之後,將CVD氧化膜5作為遮罩,透過CF系以及 HBr系氣體,對溝槽開口部6之矽半導體基板進行乾蝕 刻,而形成貫穿通道層4並到達汲極區域2之溝槽 圖⑻)。 9 進行虛氧化,並在溝槽7内壁以及通道層4表面形成 π 317214(修正本) 1296443 氧化膜(未圖示),去除乾蝕刻時之蝕刻損傷(etching damage),之後,藉由蝕刻去除該氧化膜以及CVD氧化膜 第3步驟(第5圖)··在溝槽内壁形成第1絕緣膜之步 對全面進行熱氧化,在溝槽7内壁,形成例如厚度約 3〇〇 A至700 A之第1氧化膜lla。形成於溝槽7底部之第 1氧化膜11 a係成為底部氧化膜18之一部分。 第4步驟(第6圖)··在溝槽底部埋設第丨半導體層之 步驟。 曰 全面堆積無摻雜之多晶矽l〇a,填充溝槽7内(第6歷 (A))對王面進行背蝕刻(etch back),形成埋設於比通道肩 4正下方之溝槽7底部之第i半導體層1()。帛 1〇之膜厚為麵至_ A(第 電容層°亦即’由於本實施形態細多晶石夕的神 “有ί二!藉由CVD法填充氧化膜之情況不同, +曰有衣縫的發生。從而消除 可形成穩定的電容層。了衣縫所導致之異㈣刻, 第5步驟(第7圖):在溝 驟。 如丨 1 土形成弟2絕緣膜之今 第6步驟,由於多晶石夕 受到若干損傷。因此夢由餘刻,第1氧化膜11 膜Ua(弟7圖㈧)。此時 彳土之弟1 w丨 濕_。如前所述,氧化膜丄用目:,兹刻劑,㈣ 糸相對多晶石夕,具有較高的! 317214(修正本) 14 1296443 刻選擇性。因此,可去 m — ,.,u 了去除攸弟1半導體層10上方露出之第 羊奸膜11a。並且,亦不會對溝槽7側壁產生損傷。 弟1絕緣膜lla之獏厚係1〇〇〇 A以下(例如_入至 之薄膜厚者。於是在刪滲入半 即,第i半導 刻的影響。10周圍的弟1氧化膜⑴,幾乎不受餘 .屏〗:即’猎由蝕刻’去除如帛7圖(A)所示之第1半導體 層10上部之第1氧化膜lla。 ¥體 η’再次對全面進行熱氧化,在溝槽7内壁,對庫 :而形成例如厚度約_入至之第2氧化; 成為門、二道層4相接之溝槽7側壁之第2氧化膜Ub,則 ==化膜U。並且,第2氧化膜llb也設置於第1 半·體層10之表面,盘、、盖描 占主广加产 與溝槽底部之第1氧化膜11a共同 ==18。並且’第1半導體層]。係以底部氧 ►化膜18復盍周圍而形成電容層12(第7圖⑽。 因此2^於多晶㈣與料比較,氧化膜的成長更快, 難厚地形⑽第〗何㈣Μ表面之第 溝槽::壁:刻時’去除若干受到損傷之 , 膜a,而形成新的第2氧化膜lib, 口此可形成穩定的氧化膜。 苐6步驟(第8圖)··形成土 層上之第2半導體層之㈣溝槽並位於第1半導趙 317214(修正本) 15 1296443 • 全面堆積成為第2半導體層13之多晶矽,並在基板表 -面設有所希望之拉出圖案之遮罩(未圖示),而進行乾蝕 刻。多晶矽可以是堆積包含雜質之多晶矽之層,也可以是 .在堆積無摻雜之多晶矽後,導入雜質之層。如此,在電容 層2上之溝槽7内埋设有苐2半導體層,並形成有閘極電 極13 〇 第7步驟(第9圖以及第10圖):在通道層表面鄰接溝 春槽而形成一導電型之源極區域之步驟。 形成露出源極區域之形成區域之光阻pR之遮罩(未圖 示),以植入能量14〇KeV、摻雜量5E15至6E15cnr2,全 '面離子植入η型雜質(例如砷(As))15a。 接著’形成露出主體區域之形成區域之光阻PR之遮 罩(未圖示),以植入能量4〇KeV、摻雜量2El5至 5E15cm·2,離子植入P型雜質(例如硼(B))14a(第9圖(A))。 之後,全面堆積6000 A左右之作為層間絕緣膜之 • BPSG(Borcm Phosphorus Silicate Glass,摻雜删碌石夕玻璃) =16a,在900°c左右進行回流(refl〇w)。透過該熱處理, ^別擴散P型雜質、n型雜質,而形成鄰接溝槽7之源極 區域15以及源極區域15間之主體區域14(第9圖(b))。並 且,源極區域15與主體區域14之離子植入,並不限於前 述之順序,亦可以改變順序。 i 之後如苐圖所示’在BPSG層16a上,設置以預 定圖案形成開口之光阻PR的遮罩(未圖示),而進行蝕刻, 進行900 C左右之回流,而形成層間絕緣膜16。 317214(修正本) 16 1296443 * 並且,以濺射(sputter)裝置全面堆積鋁等,圖案化成 、 所希望之形狀。在源極區域15以及主體區域14形成接觸 - 之源極電極Π,而獲得第1圖所示之最後構造。而在基板 、 背面形成有汲極電極(未圖示)。 麥照第11圖至第14圖,說明第2實施形態之製造方 去。其中與弟1實施形態相同之步驟則省略說明。 透過第1實施形態之第1步驟以及第2步驟,如第i i •圖所示,在一導電型半導體基板1設有η-型半導體層之汲 極區域2。並且在表面形成逆導電型之通道層4,並形成貫 穿通道層4且到達汲極區域2之溝槽7。 , 第3步驟(第12圖)··至少在前述溝槽内壁形成第i絕 緣膜之步驟。 將全面進行熱氧化,並在溝槽7内壁形成例如厚度約 300 A至700 A之第1氧化膜Ua。設置於溝槽7側面:第 1氧化膜11a係構成閘極氧化膜之一部分,而溝槽7底面 •之第1氧化膜11a則成為底部氧化膜18之一部分。 第4步驟(第13圖)··在溝槽底部埋設第1半導體層之 全面堆積無摻雜多^,填錢槽7内。之後全面$ 行背㈣,形成埋設於通道層4下方之溝槽7 半導體層1〇。第1半導體層Π)之膜厚為咖人至^ A。弟1半導體層10係盘 作”底邛虱化膜18共同構成電 第5步驟(第u圖)··至少扁今、十、、善祕〜 乂电奋層 緣膜之步驟。 -在别述溝槽内壁形成第2瘦 317214(修正本) 17 1296443 在殘留有第1氧化膜lla之情況下,在其上方形成第 2氧化膜lib。設置於溝槽7側面之第2氧化膜Ub係與第 1氧化膜lla共同構成閘氧化膜u,而第1半導體層1〇 表面之第2氧化膜lib則成為底部氧化膜18的一部分。 如此,第1半導體層10係由底部氧化膜18所覆蓋, 且形成有電容層12。而在與通道層4相接之溝槽7侧壁, 藉由第1氧化膜11 a以及第2氧化膜i ib,形成閘極氧化 膜1卜 第1氧化膜lla上之第2氧化膜llb的成長速度會變 k。因此,在同一條件下形成兩氧化膜時,閘極氧化膜工^ 之膜厚成為第1氧化膜lla膜厚的2倍以下。另一方面, 如前所述,第i半導體層1()表面之第2氧化膜m的膜厚 係比溝槽7側壁之第2氧化膜Ub形成更厚。 第2實施形態中,不需要第1氧化膜之去除步驟,而 抑制了製造步驟的增加。而在抑制溝槽7側壁之閘極氧化 膜11之厚度的增加之同時,可增加底部氧化膜18的膜厚。 之後:透過第1實施形態之第6步驟,形成位於埋入 溝槽7之弟1半導體層1〇上之第2半導體層13(參照第8 圖)。並且’透過第1實施形態之第7步驟,在通道層4表 面鄰接溝槽7,而形成一導電型之源極區域15、以及源極 尸=主體區域14,並形成層間絕緣膜16(參照第9 一口 再者,形成源極電極17,而獲得第2圖所 不之敢後構造。 以上第1以及第2實施形態係針對第1半導體層10 317214(修正本) 1296443 •為未按雜多晶石夕之情況進行說明,但也可以是導入雜質之 '多晶矽。此時有助於電容之減低者,只有底部氧化膜18。 但疋,底部氧化膜18的第1氧化膜11 a,在與第15圖所 •示之閘極氧化膜相同條件下形成時,可減低第2氧化膜lib 之膜厚部分的電容。 本實施形態係以η通道型M0SFET為例進行說明,但 將導電型設為相反之p通道型,亦也同樣地實施。並且, 籲不限於MOSFET,如果有iGBT等絕緣閘極型半導體裝置, 亦可同樣地實施,並且可獲得同樣之效果。 [圖式簡單說明] f1圖係說明本發明之絕緣閘極型半導體裝置之剖面 圖〇 第2圖係說明本發明之絕緣閉極型半導體農置之剖面 第3圖係說明本發明之絕緣閉極 方法的剖面圖。 衣1乏衣k 置之X圖ΓΓ⑻係㈣杨3^❹半導體裝 κ衣造方法的剖面圖。 之製造 第5圖係說明本發明之絕緣閘極型 方法的剖面圖。 -衣置 置之製第造財料w極料導趙裝 置之製造方 明本發明之絕緣閉極型半導體裝 317214(修正本) 19 1296443 弟8圖係a兒明本發明之絕緣閘極型半導體裝置之製造 方法的剖面圖。 第9圖(A)及(B)係說明本發明之絕緣閘極型半導體裝 置之製造方法的剖面圖。 第1 〇圖係說明本發明之絕緣閘極型半導體裝置之製 造方法的剖面圖。 第11圖係說明本發明之絕緣閘極型半導體裝置之製 造方法的剖面圖。 第12圖係說明本發明之絕緣閘極型半導體裝置之製 造方法的剖面圖。 第13圖係說明本發明之絕緣閘極型半導體裝置之製 造方法的剖面圖。 第14圖係說明本發明之絕緣閘極型半導體裝置之製 造方法的剖面圖。 、 第丨5圖係說明習知之絕緣閘極型半導體裝置以及其 製造方法之剖面圖。 第16圖(a)至(C)係說明習知之絕緣閘極型半導體裝 置之製造方法之剖面圖。 第17圖係說明習知之絕緣閘極型半導體裝置以及其 製造方法之剖面圖。 [主要tl件符號說明] 1 n+型半導體基板 2 η-型半導體層(汲極區域) 4 通道層 7 溝槽 1〇 第1半導體層 11 閘極氧化膜 20 317214(修正本) 1296443 * 1 lla 第1氧化膜 lib 第2氧化膜 12 電容層 13 閘極電極(第2半導體層) 14 主體區域 15 源極區域 , 16 層間絕緣膜 17 金屬配線層 18 底部氧化膜 21 n+型半導體基板 22 η-型半導體層(汲極區域) 24 通道層 27 溝槽 31 • 閘極氧化膜 33 閘極電極 34 主體區域 35 源極區域 101 η+型半導體基板 102 n_型半導體層 104 通道層 107 溝槽 110 埋入氧化膜 111 閘極氧化層 113 閘極電極 114 主體區域 115 源極區域 CH 接觸孔 317214(修正本) 21

Claims (1)

1296443 _十、申請專利範圍: ' L 一種絕緣閘極型半導體裝置之製造方法,係包括: ~ 在一導電型之半導體基板表面形成逆導電型之通 ^ 道層之步驟; 形成貫穿前述通道層並到達前述半導體基板之溝 槽之步驟; 在前述溝槽内壁形成第1絕緣膜之步驟; • 在前述溝槽底部埋設第1半導體層之步驟; 在如述溝槽内壁仍留有前述第1絕緣膜的狀態下於 其上形成第2絕緣膜之步驟; • 形成埋入前述溝槽且位於前述第1半導體層上之第 ~ 2半導體層之步驟;以及 在剷述通道層表面鄰接前述溝槽而形成一導電型 之源極區域之步驟。 •如申請專利範圍第1項之絕緣閘極型半導體裝置之製造 • 方法,其中,前述第1半導體層係堆積無摻雜多晶矽而 形成者。 3 j •如申請專利範圍第1項之絕緣閘極型半導體裝置之製造 方法’其中,在前述溝槽内壁形成前述第1絕緣膜後, 埋設前述第1半導體層,之後在該溝槽内壁形成前述第 2絕緣膜。 22 317214(修正本) 1296443 七、指定代表圖·· (一) 本案指定代表圖為:第(1 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明: 1 n+型半導體基板 4 通道層 η-型半導體層(及極區域) 溝槽 10 弟1半導體層 11a 第1氧化膜 12 電容層 14 主體區域 16 層間絕緣膜 18 底部氧化膜 八、 本案若有化學式時
11 間極乳化膜 lib 第2氧化膜 13 閘極電極(第2半導體屑) 15 源極區域 17 金屬配線層 CH 接觸孔 請福示最__卿_化學式·· 本案無代表化學式
317214(修正本) 4
TW094122960A 2004-09-27 2005-07-07 Manufacturing method of insulation gate type semiconductor device TWI296443B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004278866A JP2006093506A (ja) 2004-09-27 2004-09-27 絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200614510A TW200614510A (en) 2006-05-01
TWI296443B true TWI296443B (en) 2008-05-01

Family

ID=36098039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW094122960A TWI296443B (en) 2004-09-27 2005-07-07 Manufacturing method of insulation gate type semiconductor device

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7413954B2 (zh)
JP (1) JP2006093506A (zh)
KR (1) KR100710776B1 (zh)
CN (1) CN100454577C (zh)
TW (1) TWI296443B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100943498B1 (ko) * 2007-12-26 2010-02-22 주식회사 동부하이텍 반도체 소자 및 그 제조방법
TWI407564B (zh) * 2010-06-07 2013-09-01 Great Power Semiconductor Corp 具有溝槽底部多晶矽結構之功率半導體及其製造方法
WO2012105170A1 (ja) * 2011-02-02 2012-08-09 パナソニック株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP6903799B2 (ja) * 2019-03-07 2021-07-14 ローム株式会社 スイッチング素子
JP7237772B2 (ja) * 2019-08-20 2023-03-13 株式会社東芝 半導体装置
JP7325301B2 (ja) * 2019-11-01 2023-08-14 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP7447769B2 (ja) * 2020-11-13 2024-03-12 三菱電機株式会社 半導体素子、半導体装置
JP7466482B2 (ja) * 2021-03-16 2024-04-12 三菱電機株式会社 半導体装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2570742B2 (ja) * 1987-05-27 1997-01-16 ソニー株式会社 半導体装置
US5283201A (en) * 1988-05-17 1994-02-01 Advanced Power Technology, Inc. High density power device fabrication process
US5824580A (en) * 1996-07-30 1998-10-20 International Business Machines Corporation Method of manufacturing an insulated gate field effect transistor
JP3281844B2 (ja) 1997-08-26 2002-05-13 三洋電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP2001274397A (ja) 2000-03-27 2001-10-05 Sanyo Electric Co Ltd 絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法
EP1162665A3 (en) * 2000-06-08 2002-10-09 Siliconix Incorporated Trench gate MIS device and method of fabricating the same
EP1170803A3 (en) * 2000-06-08 2002-10-09 Siliconix Incorporated Trench gate MOSFET and method of making the same
US7009247B2 (en) * 2001-07-03 2006-03-07 Siliconix Incorporated Trench MIS device with thick oxide layer in bottom of gate contact trench
JP2003158268A (ja) 2001-11-21 2003-05-30 Yokogawa Electric Corp トレンチ型2重拡散mos電界効果トランジスタ及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20060065926A1 (en) 2006-03-30
TW200614510A (en) 2006-05-01
KR20060051431A (ko) 2006-05-19
US7413954B2 (en) 2008-08-19
CN100454577C (zh) 2009-01-21
JP2006093506A (ja) 2006-04-06
CN1770468A (zh) 2006-05-10
KR100710776B1 (ko) 2007-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI542009B (zh) 用於功率mosfet應用的端接溝槽及其製備方法
JP3400846B2 (ja) トレンチ構造を有する半導体装置およびその製造方法
TWI296443B (en) Manufacturing method of insulation gate type semiconductor device
JP5081367B2 (ja) ゲート電荷が低いトレンチ金属酸化膜半導体電界効果トランジスタデバイス及びその製造方法。
TWI383490B (zh) 半導體裝置之製造方法
CN109524451B (zh) 半导体装置及其制造方法
JP4204389B2 (ja) 高電圧縦型dmosトランジスタ及びその製造方法
JP2008053397A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3132435B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH118379A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2007242943A (ja) Mos型半導体装置の製造方法
JP2011238780A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2004158680A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH09260663A (ja) 半導体装置
TWI803288B (zh) 集成的平面-溝道閘極功率mosfet
CN110875246A (zh) 半导体装置的制造方法及半导体装置
TW201227971A (en) Self-aligned contact structure trench JFET
JP2012199468A (ja) 半導体装置の製造方法
US7723784B2 (en) Insulated gate semiconductor device and method for manufacturing the same
TW201037788A (en) Semiconductor component and method of manufacture
CN213816159U (zh) 一种功率半导体器件
JP4265316B2 (ja) 半導体装置の製造方法
TW201029180A (en) Semiconductor device and method for producing the same
JP3855638B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2005072356A (ja) 絶縁ゲート型電界効果半導体装置およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees