JPH0823096A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH0823096A JPH0823096A JP6157108A JP15710894A JPH0823096A JP H0823096 A JPH0823096 A JP H0823096A JP 6157108 A JP6157108 A JP 6157108A JP 15710894 A JP15710894 A JP 15710894A JP H0823096 A JPH0823096 A JP H0823096A
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- gate
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- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/64—Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
- H10D30/66—Vertical DMOS [VDMOS] FETs
- H10D30/668—Vertical DMOS [VDMOS] FETs having trench gate electrodes, e.g. UMOS transistors
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/124—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of semiconductor bodies or of junctions between the regions
- H10D62/126—Top-view geometrical layouts of the regions or the junctions
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions
- H10D64/27—Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
- H10D64/311—Gate electrodes for field-effect devices
- H10D64/411—Gate electrodes for field-effect devices for FETs
- H10D64/511—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D64/511—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
- H10D64/517—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the conducting layers
- H10D64/519—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the conducting layers characterised by their top-view geometrical layouts
Landscapes
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 絶縁ゲート耐量のばらつきを抑制し、且つ絶
縁ゲート耐量を向上させた半導体装置を提供する。 【構成】 半導体基板の主面に形成された第1導電型の
低濃度層と、この低濃度層の上面に設けられた第2導電
型第1半導体不純物から成るチャネル形成層と、該チャ
ネル形成層の表面に部分的に設けられたソース領域と、
前記ソース領域内に表面より縦方向に前記チャネル形成
層を貫いて前記低濃度層に達する周期的に形成された複
数の溝と、該各溝の内壁面及び底面を被うゲート酸化膜
と、該ゲート酸化膜を介して前記各溝の内部に設けられ
たゲート電極と、該ゲート電極が前記溝の終端部を越え
て前記低濃度層上に引き出されるゲート電極引き出し部
とを備えた半導体装置において、前記ゲート電極引き出
し部に繋がる前記溝の終端部に、前記チャネル形成層を
形成しない構造とした。
縁ゲート耐量を向上させた半導体装置を提供する。 【構成】 半導体基板の主面に形成された第1導電型の
低濃度層と、この低濃度層の上面に設けられた第2導電
型第1半導体不純物から成るチャネル形成層と、該チャ
ネル形成層の表面に部分的に設けられたソース領域と、
前記ソース領域内に表面より縦方向に前記チャネル形成
層を貫いて前記低濃度層に達する周期的に形成された複
数の溝と、該各溝の内壁面及び底面を被うゲート酸化膜
と、該ゲート酸化膜を介して前記各溝の内部に設けられ
たゲート電極と、該ゲート電極が前記溝の終端部を越え
て前記低濃度層上に引き出されるゲート電極引き出し部
とを備えた半導体装置において、前記ゲート電極引き出
し部に繋がる前記溝の終端部に、前記チャネル形成層を
形成しない構造とした。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として電力用に使用
され、トレンチゲート構造を有するMOS型トランジス
タ等の半導体装置に関する。
され、トレンチゲート構造を有するMOS型トランジス
タ等の半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、トレンチゲート構造を有するM
OSFETは、チャネルがトレンチ(溝)に沿って縦方
向に形成されるため、プレーナ構造のMOSFETに対
して、ゲート電極の幅を大幅に縮小できるので、セルの
高集積化が可能となり単位面積当たりのチャネル幅を増
大することができるなど、優れた特徴を有している。
OSFETは、チャネルがトレンチ(溝)に沿って縦方
向に形成されるため、プレーナ構造のMOSFETに対
して、ゲート電極の幅を大幅に縮小できるので、セルの
高集積化が可能となり単位面積当たりのチャネル幅を増
大することができるなど、優れた特徴を有している。
【0003】しかし、このトレンチゲートMOSFET
は、プレーナ型に比べてゲート耐量が低下するといった
問題が知られている。これは、トレンチコーナー部のゲ
ート酸化膜の膜厚がトレンチ側面及びシリコン表面に成
長するゲート酸化膜の膜厚に比べ、極端に薄くなってい
るため、トレンチコーナー部での絶縁ゲート耐量が低下
することが原因とされている。
は、プレーナ型に比べてゲート耐量が低下するといった
問題が知られている。これは、トレンチコーナー部のゲ
ート酸化膜の膜厚がトレンチ側面及びシリコン表面に成
長するゲート酸化膜の膜厚に比べ、極端に薄くなってい
るため、トレンチコーナー部での絶縁ゲート耐量が低下
することが原因とされている。
【0004】この問題の一般的な解決方法としては、F
ET部分において、ゲート電極をエッチング後退させて
トレンチ内にのみ充填することで、トレンチコーナー部
での電界集中を回避する方法が知られている。
ET部分において、ゲート電極をエッチング後退させて
トレンチ内にのみ充填することで、トレンチコーナー部
での電界集中を回避する方法が知られている。
【0005】従来、この種の縦型トレンチMOSFET
としては、例えば図9(a),(b)に示すようなもの
があった。
としては、例えば図9(a),(b)に示すようなもの
があった。
【0006】図9(a),(b)は、従来の縦型トレン
チMOSFETの構造を示す立体斜視図であり、同図
(a)はFET領域の立体斜視図、及び同図(b)はゲ
ート電極引出し部の立体斜視図である。
チMOSFETの構造を示す立体斜視図であり、同図
(a)はFET領域の立体斜視図、及び同図(b)はゲ
ート電極引出し部の立体斜視図である。
【0007】このMOSFETは、ゲート工程直後の構
成を示しており、高濃度(N+)シリコン基板101と
低濃度(N−)シリコン基板102とが順次形成され、
そのN−シリコン基板102の表面にはPベース領域1
03が拡散形成されている。そして、そのN+シリコン
基板101とN−シリコン基板102とによってドレイ
ン領域が形成されている。
成を示しており、高濃度(N+)シリコン基板101と
低濃度(N−)シリコン基板102とが順次形成され、
そのN−シリコン基板102の表面にはPベース領域1
03が拡散形成されている。そして、そのN+シリコン
基板101とN−シリコン基板102とによってドレイ
ン領域が形成されている。
【0008】さらに、Pベース領域103の表面には部
分的にN+型のソース領域104が拡散形成され、その
ソース領域104の表面中央部から縦方向に、N−シリ
コン基板102に達する複数のトレンチ105がストラ
イブ状に形成されている。また、各トレンチ105の内
壁面及び底面を被うようにゲート酸化膜106が形成さ
れ、そのトレンチ105内のゲート酸化膜106上には
ゲート電極107が形成されている。
分的にN+型のソース領域104が拡散形成され、その
ソース領域104の表面中央部から縦方向に、N−シリ
コン基板102に達する複数のトレンチ105がストラ
イブ状に形成されている。また、各トレンチ105の内
壁面及び底面を被うようにゲート酸化膜106が形成さ
れ、そのトレンチ105内のゲート酸化膜106上には
ゲート電極107が形成されている。
【0009】そして、ゲート電極107が各トレンチ1
05の終端部108を越えて前記Pベース領域103上
のゲート酸化膜106表面に引出されて、ゲート電極引
出し部109が形成されている。
05の終端部108を越えて前記Pベース領域103上
のゲート酸化膜106表面に引出されて、ゲート電極引
出し部109が形成されている。
【0010】このように構成される縦型トレンチMOS
FETの製造工程を図10〜図11を用いて説明する。
FETの製造工程を図10〜図11を用いて説明する。
【0011】図10(a),(b)は、従来の拡散層形
成工程後のチップの構成を示す図であり、同図(a)は
その平面図、及び同図(b)は図(a)のA−A´断面
図である。図11(a),(b)は、従来のゲート形成
工程後のチップの構成を示す図であり、同図(a)はそ
の平面図、同図(b)は図(a)のA−A´断面図であ
る。また、図12(a),(b),(c)は、従来のゲ
ート配線工程後のチップの構成を示す図であり、同図
(a)はその平面図、図(b)は同図(a)のA−A´
断面図、及び同図(c)は図(a)のB−B´断面図で
ある。
成工程後のチップの構成を示す図であり、同図(a)は
その平面図、及び同図(b)は図(a)のA−A´断面
図である。図11(a),(b)は、従来のゲート形成
工程後のチップの構成を示す図であり、同図(a)はそ
の平面図、同図(b)は図(a)のA−A´断面図であ
る。また、図12(a),(b),(c)は、従来のゲ
ート配線工程後のチップの構成を示す図であり、同図
(a)はその平面図、図(b)は同図(a)のA−A´
断面図、及び同図(c)は図(a)のB−B´断面図で
ある。
【0012】まず、図10(a),(b)に示すよう
に、拡散層形成工程として、N+シリコン基板101上
のN−シリコン基板102の表面にチャネル層としての
Pベース領域103をFETの動作領域全面に拡散形成
する。さらに、所望のパターニング後にP型ベース領域
の主面側にN+型のソース領域104を拡散形成する。
に、拡散層形成工程として、N+シリコン基板101上
のN−シリコン基板102の表面にチャネル層としての
Pベース領域103をFETの動作領域全面に拡散形成
する。さらに、所望のパターニング後にP型ベース領域
の主面側にN+型のソース領域104を拡散形成する。
【0013】次いで、図11(a),(b)に示すよう
に、ゲート形成工程では、ソース領域104の中央部か
ら異方性エッチング(例えば反応性イオンエッチング:
RIE)を行い、Pベース領域103を貫く深さでスト
ライブ状の卜レンチを形成する。このトレンチ105形
成後に、チップ全表面に熱酸化によりゲート酸化膜10
6を形成し、ゲート電極107をCVD法によって形成
する。
に、ゲート形成工程では、ソース領域104の中央部か
ら異方性エッチング(例えば反応性イオンエッチング:
RIE)を行い、Pベース領域103を貫く深さでスト
ライブ状の卜レンチを形成する。このトレンチ105形
成後に、チップ全表面に熱酸化によりゲート酸化膜10
6を形成し、ゲート電極107をCVD法によって形成
する。
【0014】ゲート電極107を形成した後のゲート配
線工程では、図12(a),(b),(c)に示すよう
に、所望のパターニングを行い、RIE等の異方性エッ
チングによって、ゲート電極引出し部109及びトレン
チ105内のみにゲート電極107を残す。これによっ
て、図12(b)に示すFET領域のトレンチコーナー
部110での電界集中を回避することができる。
線工程では、図12(a),(b),(c)に示すよう
に、所望のパターニングを行い、RIE等の異方性エッ
チングによって、ゲート電極引出し部109及びトレン
チ105内のみにゲート電極107を残す。これによっ
て、図12(b)に示すFET領域のトレンチコーナー
部110での電界集中を回避することができる。
【0015】このようにして、図9に示す構造のトレン
チ型FETが得られた後は、図示はしないが、絶縁膜形
成工程を行い、ゲート電極引出し部109のゲート電極
107とゲート金属、及びソース領域104とソース金
属配線とを接触させるコンタクトホール形成工程を行
う。加えて、金属メタルの蒸着工程、パッシベーション
工程を経て、最終的に縦型トレンチMOSFETが得ら
れる。
チ型FETが得られた後は、図示はしないが、絶縁膜形
成工程を行い、ゲート電極引出し部109のゲート電極
107とゲート金属、及びソース領域104とソース金
属配線とを接触させるコンタクトホール形成工程を行
う。加えて、金属メタルの蒸着工程、パッシベーション
工程を経て、最終的に縦型トレンチMOSFETが得ら
れる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の縦型トレンチMOSFETでは、トレンチ105に
充填されたゲート電極107がシリコン表面へ引出され
るため、このゲート電極引出し部109でのトレンチコ
ーナー部108a,108bを回避することができな
い。
来の縦型トレンチMOSFETでは、トレンチ105に
充填されたゲート電極107がシリコン表面へ引出され
るため、このゲート電極引出し部109でのトレンチコ
ーナー部108a,108bを回避することができな
い。
【0017】さらに、ドレイン−ソース間耐圧のバラツ
キ抑制及びパターンの簡略化を図るため、Pベース領域
103をFET動作領域全面に形成した後、トレンチゲ
ートを形成している。このため、ゲート酸化膜106形
成時にシリコン面が後退し、それによってシリコン上面
に形成されるゲート酸化膜106中にPベース領域10
3の不純物(ボロン)が取り込まれ、ゲート耐量を低下
させるという問題もあった。
キ抑制及びパターンの簡略化を図るため、Pベース領域
103をFET動作領域全面に形成した後、トレンチゲ
ートを形成している。このため、ゲート酸化膜106形
成時にシリコン面が後退し、それによってシリコン上面
に形成されるゲート酸化膜106中にPベース領域10
3の不純物(ボロン)が取り込まれ、ゲート耐量を低下
させるという問題もあった。
【0018】この現象は、不純物濃度の高いシリコン表
面、つまりトレンチコーナー部108a,108bにお
いて顕著となる。これは、上記縦型トレンチMOSFE
T(図9)の試作品のゲート破壊がゲート電極引出し部
109のトレンチコーナー部108a,108bに集中
することからも、実験的に追認されている。
面、つまりトレンチコーナー部108a,108bにお
いて顕著となる。これは、上記縦型トレンチMOSFE
T(図9)の試作品のゲート破壊がゲート電極引出し部
109のトレンチコーナー部108a,108bに集中
することからも、実験的に追認されている。
【0019】このように、ゲート電極107をトレンチ
105内にのみ充填してトレンチコーナー部108a,
108bでの絶縁ゲート耐量の低下を回避しようとした
上記縦型トレンチMOSFETであっても、ゲート電極
引出し部109でのトレンチコーナー部108a,10
8bにおいては、依然として電界集中が発生するばかり
か、ゲート酸化膜106中への不純物の取り込まれ現象
も生じ、絶縁ゲート耐量の低下を十分に回避することが
できなかった。
105内にのみ充填してトレンチコーナー部108a,
108bでの絶縁ゲート耐量の低下を回避しようとした
上記縦型トレンチMOSFETであっても、ゲート電極
引出し部109でのトレンチコーナー部108a,10
8bにおいては、依然として電界集中が発生するばかり
か、ゲート酸化膜106中への不純物の取り込まれ現象
も生じ、絶縁ゲート耐量の低下を十分に回避することが
できなかった。
【0020】本発明は、上述の如き従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、絶縁ゲート耐
量のばらつきを抑制した半導体装置を提供することであ
る。またその他の目的は、絶縁ゲート耐量の向上を可能
にした半導体装置を提供することである。
するためになされたもので、その目的は、絶縁ゲート耐
量のばらつきを抑制した半導体装置を提供することであ
る。またその他の目的は、絶縁ゲート耐量の向上を可能
にした半導体装置を提供することである。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の特徴は、第1導電型の半導体基板と、該半
導体基板の主面に形成された第1導電型の低濃度層と、
この低濃度層の上面に設けられた第2導電型第1半導体
不純物から成るチャネル形成層と、該チャネル形成層の
表面に部分的に設けられた第1導電型高濃度拡散第2半
導体不純物からなるソース領域と、前記ソース領域内に
表面より縦方向に前記チャネル形成層を貫いて前記低濃
度層に達する周期的に形成された複数の溝と、該各溝の
内壁面及び底面を被うゲート酸化膜と、該ゲート酸化膜
を介して前記各溝の内部に設けられたゲート電極と、該
ゲート電極が前記溝の終端部を越えて前記低濃度層上に
引き出されるゲート電極引き出し部とを備えた半導体装
置において、前記ゲート電極引き出し部に繋がる前記溝
の終端部に、前記チャネル形成層を形成しない構造とし
たことにある。
に、本発明の特徴は、第1導電型の半導体基板と、該半
導体基板の主面に形成された第1導電型の低濃度層と、
この低濃度層の上面に設けられた第2導電型第1半導体
不純物から成るチャネル形成層と、該チャネル形成層の
表面に部分的に設けられた第1導電型高濃度拡散第2半
導体不純物からなるソース領域と、前記ソース領域内に
表面より縦方向に前記チャネル形成層を貫いて前記低濃
度層に達する周期的に形成された複数の溝と、該各溝の
内壁面及び底面を被うゲート酸化膜と、該ゲート酸化膜
を介して前記各溝の内部に設けられたゲート電極と、該
ゲート電極が前記溝の終端部を越えて前記低濃度層上に
引き出されるゲート電極引き出し部とを備えた半導体装
置において、前記ゲート電極引き出し部に繋がる前記溝
の終端部に、前記チャネル形成層を形成しない構造とし
たことにある。
【0022】また、上記発明において、前記ゲート電極
引き出し部に繋がる前記溝の終端部のみに、前記チャネ
ル形成層を形成しないようにしてもよい。
引き出し部に繋がる前記溝の終端部のみに、前記チャネ
ル形成層を形成しないようにしてもよい。
【0023】また、上記発明において、前記ゲート電極
引き出し部に繋がる前記複数の溝の各終端部を全て含む
低濃度層の領域に、前記チャネル形成層を形成しないよ
うにしてもよい。
引き出し部に繋がる前記複数の溝の各終端部を全て含む
低濃度層の領域に、前記チャネル形成層を形成しないよ
うにしてもよい。
【0024】
【作用】上述の如き構成によれば、ゲート電極引き出し
部に繋がる溝の終端部にチャネル形成層を形成しないよ
うにしたので、該溝の終端部のコーナー部において、電
界集中が回避され、しかもゲート酸化膜中への不純物の
取り込まれ現象の発生が防げる。これにより、絶縁ゲー
ト耐量のばらつきが抑制され、絶縁ゲート耐量を向上さ
せることができる。
部に繋がる溝の終端部にチャネル形成層を形成しないよ
うにしたので、該溝の終端部のコーナー部において、電
界集中が回避され、しかもゲート酸化膜中への不純物の
取り込まれ現象の発生が防げる。これにより、絶縁ゲー
ト耐量のばらつきが抑制され、絶縁ゲート耐量を向上さ
せることができる。
【0025】さらに、ゲート電極を溝内のみに形成する
ことにより、絶縁ゲート耐量のばらつき、及び絶縁ゲー
ト耐量が一層改善される。
ことにより、絶縁ゲート耐量のばらつき、及び絶縁ゲー
ト耐量が一層改善される。
【0026】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、本発明の半導体装置の第1実施例に係る
縦型トレンチMOSFETの要部構成を示す立体斜視図
である。
する。図1は、本発明の半導体装置の第1実施例に係る
縦型トレンチMOSFETの要部構成を示す立体斜視図
である。
【0027】このMOSFETは、ゲート工程直後の構
成を示しており、高濃度(N+)シリコン基板1と低濃
度(N−)シリコン基板2とが順次形成され、そのN−
シリコン基板2の表面にはPベース領域3が拡散形成さ
れている。そして、そのN+シリコン基板1とN−シリ
コン基板2とによってドレイン領域が形成され、N+シ
リコン基板1の裏面側にはドレイン電極(図示省略)が
形成される。
成を示しており、高濃度(N+)シリコン基板1と低濃
度(N−)シリコン基板2とが順次形成され、そのN−
シリコン基板2の表面にはPベース領域3が拡散形成さ
れている。そして、そのN+シリコン基板1とN−シリ
コン基板2とによってドレイン領域が形成され、N+シ
リコン基板1の裏面側にはドレイン電極(図示省略)が
形成される。
【0028】さらに、Pベース領域3の表面には部分的
にN+型のソース領域4が拡散形成され、そのソース領
域4の表面中央部から縦方向に、Pベース領域3を貫い
て前記N−シリコン基板2に達する複数のトレンチ5が
ストライブ状に形成されている。また、Pベース領域3
の表面から各溝の内壁面及び底面を被うようにゲート酸
化膜6が形成され、そのトレンチ5内のゲート酸化膜6
上には多結晶シリコンからなるゲート電極7が形成され
ている。
にN+型のソース領域4が拡散形成され、そのソース領
域4の表面中央部から縦方向に、Pベース領域3を貫い
て前記N−シリコン基板2に達する複数のトレンチ5が
ストライブ状に形成されている。また、Pベース領域3
の表面から各溝の内壁面及び底面を被うようにゲート酸
化膜6が形成され、そのトレンチ5内のゲート酸化膜6
上には多結晶シリコンからなるゲート電極7が形成され
ている。
【0029】そして、ゲート電極7が各トレンチ5の終
端部8を越えて前記Pベース領域3上のゲート酸化膜6
表面に引出されて、ゲート電極引出し部9が形成されて
いる。ここで、ゲート電極引出し部9に繋がる前記トレ
ンチ5の終端部8には、Pベース領域3が形成されない
ようにされている。すなわち、このトレンチ5の終端部
8における終端面及び側壁面のトレンチコーナー部8
a,8bには、Pベース領域3が形成されていない。
端部8を越えて前記Pベース領域3上のゲート酸化膜6
表面に引出されて、ゲート電極引出し部9が形成されて
いる。ここで、ゲート電極引出し部9に繋がる前記トレ
ンチ5の終端部8には、Pベース領域3が形成されない
ようにされている。すなわち、このトレンチ5の終端部
8における終端面及び側壁面のトレンチコーナー部8
a,8bには、Pベース領域3が形成されていない。
【0030】次に、このように構成される本実施例のM
OSFETの製造工程を図2〜図6を用いて説明する。
OSFETの製造工程を図2〜図6を用いて説明する。
【0031】図2(a),(b)は、本実施例の拡散層
形成工程後のチップの構成を示す図であり、同図(a)
はその平面図、及び同図(b)は図(a)のC−C´断
面図である。
形成工程後のチップの構成を示す図であり、同図(a)
はその平面図、及び同図(b)は図(a)のC−C´断
面図である。
【0032】同図に示すように、まず、N+シリコン基
板1及びN−シリコン基板2をドレインとして形成した
後、拡散層形成工程として、N−シリコン基板2の表面
にチャネル層としてのPベース領域3(ボロン)を拡散
形成する。この際、後に形成するゲート電極引出し部9
に繋がるトレンチ5の終端部8のみに対応するN−シリ
コン基板2の領域には、発明パターン11によるマスキ
ングによりPベース領域3を形成しない。
板1及びN−シリコン基板2をドレインとして形成した
後、拡散層形成工程として、N−シリコン基板2の表面
にチャネル層としてのPベース領域3(ボロン)を拡散
形成する。この際、後に形成するゲート電極引出し部9
に繋がるトレンチ5の終端部8のみに対応するN−シリ
コン基板2の領域には、発明パターン11によるマスキ
ングによりPベース領域3を形成しない。
【0033】さらに、拡散層形成工程として、所望のパ
ターニング後にP型ベース領域の主面側の所定領域にN
+型のソース領域4を拡散形成する。但し、後にトレン
チ5の終端部8となる図2(a)のC−C´面は、通常
FET領域として活用しないため、ソース領域4を形成
しない。このようにして拡散層を形成した後は、ゲート
形成工程を行う。
ターニング後にP型ベース領域の主面側の所定領域にN
+型のソース領域4を拡散形成する。但し、後にトレン
チ5の終端部8となる図2(a)のC−C´面は、通常
FET領域として活用しないため、ソース領域4を形成
しない。このようにして拡散層を形成した後は、ゲート
形成工程を行う。
【0034】図3(a),(b),(c)は、本実施例
のゲート形成工程後のチップの構成を示す図であり、同
図(a)はその平面図、同図(b)は図(a)のA−A
´断面図、及び同図(b)は同図(a)のC−C´断面
図である。
のゲート形成工程後のチップの構成を示す図であり、同
図(a)はその平面図、同図(b)は図(a)のA−A
´断面図、及び同図(b)は同図(a)のC−C´断面
図である。
【0035】同図に示すように、ゲート形成工程では、
ソース領域4中央部に対して選択的に異方性エッチング
(例えばRIE)を行い、Pベース領域3を貫いてエッ
チングの底部がN−シリコン基板2内の所定の深さに達
するまでエッチングを進めてストライブ状の複数の卜レ
ンチを形成する。
ソース領域4中央部に対して選択的に異方性エッチング
(例えばRIE)を行い、Pベース領域3を貫いてエッ
チングの底部がN−シリコン基板2内の所定の深さに達
するまでエッチングを進めてストライブ状の複数の卜レ
ンチを形成する。
【0036】その際、トレンチ5の終端部8を、前記P
ベース領域3が形成されていないN−シリコン基板2の
領域(発明パターン11)に形成する。これによって、
該トレンチ5の終端部8の終端面及び側壁面のトレンチ
コーナー部8a,8bにはPベース領域3が形成されて
いないことになる。
ベース領域3が形成されていないN−シリコン基板2の
領域(発明パターン11)に形成する。これによって、
該トレンチ5の終端部8の終端面及び側壁面のトレンチ
コーナー部8a,8bにはPベース領域3が形成されて
いないことになる。
【0037】引き続いて、例えばチップを酸化性雰囲気
で1000℃程度に熱して、卜レンチの側壁及び底部全
面を含むチップ表面にゲート酸化膜6(SiO2 )を形
成する。その結果、Pベース領域3が形成されていない
前記トレンチコーナー部8a,8bに形成されるゲート
酸化膜6中には不純物が取り込まれることがない。
で1000℃程度に熱して、卜レンチの側壁及び底部全
面を含むチップ表面にゲート酸化膜6(SiO2 )を形
成する。その結果、Pベース領域3が形成されていない
前記トレンチコーナー部8a,8bに形成されるゲート
酸化膜6中には不純物が取り込まれることがない。
【0038】さらに、ゲート酸化膜6の表面上に、例え
ばSiH4 の熱分解反応による減圧CVD法(600〜
650℃)によりゲート電極7を形成する。このような
ゲート形成工程の後にゲート配線工程を行う。
ばSiH4 の熱分解反応による減圧CVD法(600〜
650℃)によりゲート電極7を形成する。このような
ゲート形成工程の後にゲート配線工程を行う。
【0039】図4は、本実施例のゲート配線工程後のチ
ップの構成を示す平面図である。また、図5(a),
(b),(c)はその断面図であり、同図(a)は図4
のA−A´断面図、同図(b)は図4のB−B´断面
図、及び同図(c)は図4のC−C´断面図である。
ップの構成を示す平面図である。また、図5(a),
(b),(c)はその断面図であり、同図(a)は図4
のA−A´断面図、同図(b)は図4のB−B´断面
図、及び同図(c)は図4のC−C´断面図である。
【0040】ゲート電極7を形成した後のゲート配線工
程では、所望のパターニングを行い、RIE等の異方性
エッチングによって、ゲート電極引出し部9及びトレン
チ5内のみにゲート電極7を残す。その際、図5
(b),(c)に示すように、ゲート電極7引き出し部
に繋がる前記トレンチ5の終端部8にはPベース領域3
が形成されていないので、トレンチ5の終端部8のトレ
ンチコーナー部8a,8bでの電界集中が回避でき、ゲ
ート耐量を向上させることができる。
程では、所望のパターニングを行い、RIE等の異方性
エッチングによって、ゲート電極引出し部9及びトレン
チ5内のみにゲート電極7を残す。その際、図5
(b),(c)に示すように、ゲート電極7引き出し部
に繋がる前記トレンチ5の終端部8にはPベース領域3
が形成されていないので、トレンチ5の終端部8のトレ
ンチコーナー部8a,8bでの電界集中が回避でき、ゲ
ート耐量を向上させることができる。
【0041】このようにして、図1に示す構造のトレン
チ型FETが得られた後は、図示はしないが、チップの
表面に例えばリンガラス膜(PSG)の層間絶縁膜を被
覆した後,エッチハック法等を用いて層間絶縁膜を平坦
化する絶縁膜形成工程を行う。
チ型FETが得られた後は、図示はしないが、チップの
表面に例えばリンガラス膜(PSG)の層間絶縁膜を被
覆した後,エッチハック法等を用いて層間絶縁膜を平坦
化する絶縁膜形成工程を行う。
【0042】次いで、フォトエッチング技術を用いて、
ゲート電極引出し部9のゲート電極7とゲート金属、及
びソース領域4とソース金属配線とを接触させるコンタ
クトホール形成工程を行う。さらに、Al等からなるソ
ース電極を選択的に形成すると共に、前記高濃度シリコ
ン基板の裏面にドレイン電極を形成する。さらにパッシ
ベーション工程を経て、最終的に縦型トレンチMOSF
ETが得られる。
ゲート電極引出し部9のゲート電極7とゲート金属、及
びソース領域4とソース金属配線とを接触させるコンタ
クトホール形成工程を行う。さらに、Al等からなるソ
ース電極を選択的に形成すると共に、前記高濃度シリコ
ン基板の裏面にドレイン電極を形成する。さらにパッシ
ベーション工程を経て、最終的に縦型トレンチMOSF
ETが得られる。
【0043】図6は、本発明の半導体装置の第2実施例
に係る縦型トレンチMOSFETのゲート形成工程後の
チップの構成を示す平面図である。
に係る縦型トレンチMOSFETのゲート形成工程後の
チップの構成を示す平面図である。
【0044】上記第1実施例と同様に、N+シリコン基
板1及びN−シリコン基板2をドレインとして形成した
後、拡散層形成工程として、N−シリコン基板2の表面
にチャネル層としてのPベース領域3を拡散形成する。
この際、図6に示すように、ゲート電極引出し部9に繋
がる全てのトレンチ5の終端部8を含むN−シリコン基
板2の領域を、発明パターン11aによるマスキングで
覆い、この領域にはPベース領域3を形成しない。
板1及びN−シリコン基板2をドレインとして形成した
後、拡散層形成工程として、N−シリコン基板2の表面
にチャネル層としてのPベース領域3を拡散形成する。
この際、図6に示すように、ゲート電極引出し部9に繋
がる全てのトレンチ5の終端部8を含むN−シリコン基
板2の領域を、発明パターン11aによるマスキングで
覆い、この領域にはPベース領域3を形成しない。
【0045】そして、Pベース領域3形成後は、上記第
1実施例と同じ方法により、最終的に図5(a)〜
(c)に示す断面構造と同一の構造を持つ縦型トレンチ
MOSFETを得ることができる。
1実施例と同じ方法により、最終的に図5(a)〜
(c)に示す断面構造と同一の構造を持つ縦型トレンチ
MOSFETを得ることができる。
【0046】本実施例では、パターンの簡略化、リソグ
ラフィー工程での合わせずれマージン等に効果がある。
ラフィー工程での合わせずれマージン等に効果がある。
【0047】なお、本発明は上記実施例に限定されず種
々の変形が可能である。例えばその変形例として、上記
第1及び第2実施例では、周期的なトレンチ形成パター
ンとしてストライブ形状を用いたが、例えば図7
(a),(b),(c)に示すようなメッシュ形状のト
レンチ5aであってもよい。この場合においても、FE
T部分のA−A´の断面構造(図7(b))、発明パタ
ーン11のB−B´断面構造(図7(c))、及び発明
パターン11のC−C´断面構造(図7(a))は、上
記図5(a)〜(c)に示すものと同一となり、上記第
1実施例と同様の効果が得られる。
々の変形が可能である。例えばその変形例として、上記
第1及び第2実施例では、周期的なトレンチ形成パター
ンとしてストライブ形状を用いたが、例えば図7
(a),(b),(c)に示すようなメッシュ形状のト
レンチ5aであってもよい。この場合においても、FE
T部分のA−A´の断面構造(図7(b))、発明パタ
ーン11のB−B´断面構造(図7(c))、及び発明
パターン11のC−C´断面構造(図7(a))は、上
記図5(a)〜(c)に示すものと同一となり、上記第
1実施例と同様の効果が得られる。
【0048】また、上述の実施例ではゲート電極が、ト
レンチ終端部から引出されているゲート電極引出しパタ
ーンについて説明したが、終端部ではなくトレンチの長
手方向(トレンチ側壁)から引出される、ゲート電極引
出し部パターンに関しても本発明を適用できる。
レンチ終端部から引出されているゲート電極引出しパタ
ーンについて説明したが、終端部ではなくトレンチの長
手方向(トレンチ側壁)から引出される、ゲート電極引
出し部パターンに関しても本発明を適用できる。
【0049】図8に上記トレンチ長手方向から引出され
るゲート電極引出し部パターンに本発明を適用した場合
の実施例を示す。ここで、図8(a)は平面図であり、
(b)は(a)のA−A´断面図であり、(c)は
(a)のB−B´断面図であり、(d)はC−C´断面
図である。
るゲート電極引出し部パターンに本発明を適用した場合
の実施例を示す。ここで、図8(a)は平面図であり、
(b)は(a)のA−A´断面図であり、(c)は
(a)のB−B´断面図であり、(d)はC−C´断面
図である。
【0050】また、ここで、前記第1実施例と同じ要素
には同じ番号を付して詳しい説明は省略する。
には同じ番号を付して詳しい説明は省略する。
【0051】このパターンは、Si表面に引き出される
ゲート電極用PolySiが覆うトレンチコーナーの数
を3から1ないし2に減少させ、最も電界の集中する終
端部コーナーを回避する様にしている。そして、ゲート
電極引出し下部にベース層を設けない技術を用いている
ことで、ゲート耐量の安定性をより向上させている。
ゲート電極用PolySiが覆うトレンチコーナーの数
を3から1ないし2に減少させ、最も電界の集中する終
端部コーナーを回避する様にしている。そして、ゲート
電極引出し下部にベース層を設けない技術を用いている
ことで、ゲート耐量の安定性をより向上させている。
【0052】また、上記実施例では、トレンチ5の終端
部8となる図2(a)のC−C´面は、通常FET領域
として活用しないため、ソース領域4を形成しないよう
にしたが、FET領域として活用するのであれば、図1
0(b)に示すような断面構造でPベース領域3表面上
にソース領域4が形成されることになる。
部8となる図2(a)のC−C´面は、通常FET領域
として活用しないため、ソース領域4を形成しないよう
にしたが、FET領域として活用するのであれば、図1
0(b)に示すような断面構造でPベース領域3表面上
にソース領域4が形成されることになる。
【0053】また、上記実施例では、便宜上Nチャネル
MOSFETを用いて説明したが、PチャネルMOSF
ETやIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)
等の他のトレンチゲートMOS型トランジスタ全般につ
いても、同様に本発明が適用されることはいうまでもな
い。
MOSFETを用いて説明したが、PチャネルMOSF
ETやIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)
等の他のトレンチゲートMOS型トランジスタ全般につ
いても、同様に本発明が適用されることはいうまでもな
い。
【0054】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、ゲート電極引き出し部に繋がる溝の終端部に、チャ
ネル形成層を形成しないようにしたので、絶縁ゲート耐
量のばらつきが抑制され、絶縁ゲート耐量を向上させる
ことができる。さらに、ゲート電極を溝内のみに形成す
ることにより、絶縁ゲート耐量のばらつき、及び絶縁ゲ
ート耐量を一層改善することが可能となる。
ば、ゲート電極引き出し部に繋がる溝の終端部に、チャ
ネル形成層を形成しないようにしたので、絶縁ゲート耐
量のばらつきが抑制され、絶縁ゲート耐量を向上させる
ことができる。さらに、ゲート電極を溝内のみに形成す
ることにより、絶縁ゲート耐量のばらつき、及び絶縁ゲ
ート耐量を一層改善することが可能となる。
【図1】本発明の半導体装置の第1実施例に係る縦型ト
レンチMOSFETの要部構成を示す立体斜視図であ
る。
レンチMOSFETの要部構成を示す立体斜視図であ
る。
【図2】第1実施例の拡散層形成工程後のチップの構成
を示す図である。
を示す図である。
【図3】第1実施例のゲート形成工程後のチップの構成
を示す図である。
を示す図である。
【図4】第1実施例のゲート配線工程後のチップの構成
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図5】第1実施例のゲート配線工程後のチップの構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図6】本発明の半導体装置の第2実施例に係る縦型ト
レンチMOSFETのゲート形成工程後のチップの構成
を示す平面図である。
レンチMOSFETのゲート形成工程後のチップの構成
を示す平面図である。
【図7】本発明の変形例を示す図である。
【図8】本発明の半導体装置の第3実施例に係る縦型ト
レンチMOSFETのゲート形成後の構成を示す図であ
る。
レンチMOSFETのゲート形成後の構成を示す図であ
る。
【図9】従来の縦型トレンチMOSFETの構造を示す
立体斜視図である。
立体斜視図である。
【図10】従来の拡散層形成工程後のチップの構成を示
す図である。
す図である。
【図11】従来のゲート形成工程後のチップの構成を示
す図である。
す図である。
【図12】従来のゲート配線工程後のチップの構成を示
す図である。
す図である。
1 N+シリコン基板 2 N−シリコン基板 3 Pベース領域 4 ソース領域 5 トレンチ 6 ゲート酸化膜 7 ゲート電極 8 トレンチ5の終端部 8a,8b トレンチコーナー部 9 ゲート電極引出し部
Claims (3)
- 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、該半導体基
板の主面に形成された第1導電型の低濃度層と、この低
濃度層の上面に設けられた第2導電型第1半導体不純物
から成るチャネル形成層と、該チャネル形成層の表面に
部分的に設けられた第1導電型高濃度拡散第2半導体不
純物からなるソース領域と、前記ソース領域内に表面よ
り縦方向に前記チャネル形成層を貫いて前記低濃度層に
達する周期的に形成された複数の溝と、該各溝の内壁面
及び底面を被うゲート酸化膜と、該ゲート酸化膜を介し
て前記各溝の内部に設けられたゲート電極と、該ゲート
電極が前記溝の終端部を越えて前記低濃度層上に引き出
されるゲート電極引き出し部とを備えた半導体装置にお
いて、 前記ゲート電極引き出し部に繋がる前記溝の終端部に、
前記チャネル形成層を形成しない構造としたことを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記ゲート電極引き出し部に繋がる前記
溝の終端部のみに、前記チャネル形成層を形成しないこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記ゲート電極引き出し部に繋がる前記
複数の溝の各終端部を全て含む低濃度層の領域に、前記
チャネル形成層を形成しないことを特徴とする請求項1
記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6157108A JPH0823096A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6157108A JPH0823096A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0823096A true JPH0823096A (ja) | 1996-01-23 |
Family
ID=15642411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6157108A Pending JPH0823096A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0823096A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999012214A1 (fr) * | 1997-08-29 | 1999-03-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif a semi-conducteur a grille isolee et procede de fabrication |
| US6004888A (en) * | 1996-07-16 | 1999-12-21 | Teijin Limited | Fibrous sheet for structure reinforcement and structure reinforced with same |
| JP2001168329A (ja) * | 1999-12-13 | 2001-06-22 | Fuji Electric Co Ltd | トレンチ型mos半導体装置 |
| JP2003282870A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR100486349B1 (ko) * | 1997-09-30 | 2006-04-21 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 트렌치형파워모스펫 |
| JP2006294713A (ja) * | 2005-04-07 | 2006-10-26 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2007059459A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Mos型半導体素子 |
| JP2007234850A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2009141149A (ja) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Denso Corp | 絶縁ゲートトランジスタ |
-
1994
- 1994-07-08 JP JP6157108A patent/JPH0823096A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6004888A (en) * | 1996-07-16 | 1999-12-21 | Teijin Limited | Fibrous sheet for structure reinforcement and structure reinforced with same |
| WO1999012214A1 (fr) * | 1997-08-29 | 1999-03-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif a semi-conducteur a grille isolee et procede de fabrication |
| US6285058B1 (en) | 1997-08-29 | 2001-09-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Insulated gate semiconductor device and method of manufacturing the same |
| EP1009035A4 (en) * | 1997-08-29 | 2003-01-08 | Mitsubishi Electric Corp | SEMICONDUCTOR COMPONENT WITH INSULATED GATE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| KR100486349B1 (ko) * | 1997-09-30 | 2006-04-21 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 트렌치형파워모스펫 |
| JP2001168329A (ja) * | 1999-12-13 | 2001-06-22 | Fuji Electric Co Ltd | トレンチ型mos半導体装置 |
| JP2003282870A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2006294713A (ja) * | 2005-04-07 | 2006-10-26 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2007059459A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Mos型半導体素子 |
| JP2007234850A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2009141149A (ja) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Denso Corp | 絶縁ゲートトランジスタ |
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