JP2007324408A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特にスイッチング電源用IC、自動車パワー系駆動用ICまたはフラットパネルディスプレー駆動用ICなど、高耐圧で大電流を制御するICに用いられる低オン抵抗のパワーMOSFET(金属−酸化膜−半導体よりなる絶縁ゲート構造を有する電界効果トランジスタ)に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and in particular, a low on-resistance power used for an IC that controls a large current with a high withstand voltage, such as a switching power supply IC, an automotive power system driving IC, or a flat panel display driving IC The present invention relates to a MOSFET (field effect transistor having an insulated gate structure made of metal-oxide film-semiconductor).
近年、携帯情報機器の急速な普及や通信技術の高度化などに伴い、パワーMOSFET(金属―酸化膜―半導体よりなる絶縁ゲート構造を有する電界効果トランジスタ)を内蔵したパワーICの重要性が高まっている。横型パワーMOSFETと制御回路を集積したパワーICでは、従来のパワーMOSFET単体と制御駆動回路とを組み合わせてなる構成に対し、小型化、低消費電力化、高信頼性化および低コスト化などが期待される。 In recent years, with the rapid spread of portable information devices and the advancement of communication technology, the importance of power ICs with built-in power MOSFETs (field-effect transistors with an insulated gate structure made of metal-oxide-semiconductor) has increased. Yes. A power IC that integrates a lateral power MOSFET and a control circuit is expected to be smaller, lower power consumption, higher reliability, and lower cost than a conventional power MOSFET combined with a control drive circuit. Is done.
ところで、デバイスピッチを縮小して集積度を高めるための技術として、トレンチ構造のMOSFETが知られている。上述した横型パワーMOSFETにおいても、さらなる高集積化と低オン抵抗化を図るために、トレンチ技術が盛んに駆使されている。図66は、従来のトレンチ構造を適用した横型パワーMOSFET(以下、TLPMとする)の構成を示す断面図である。 Incidentally, a MOSFET having a trench structure is known as a technique for reducing the device pitch and increasing the degree of integration. Also in the lateral power MOSFET described above, in order to achieve further higher integration and lower on-resistance, trench technology is actively used. FIG. 66 is a cross-sectional view showing a configuration of a lateral power MOSFET (hereinafter referred to as TLPM) to which a conventional trench structure is applied.
図66に示すように、p型半導体基板101の表面領域には第1導電型半導体領域としてn型ウェル領域102が設けられている。n型ウェル領域102には、2本のトレンチ105が基板表面から形成されている。n型ウェル領域102において、ドリフト領域となるn型拡張ドレイン領域103が各トレンチ105の底部を囲むように形成されている。
As shown in FIG. 66, an n-
n型ウェル領域102の、2本のトレンチ105に挟まれた基板表面層には、高不純物濃度のn型ドレイン領域106が設けられている。n型ウェル領域102内部の2本のトレンチ105の外側の基板表面層には、それぞれチャネル領域となるp型オフセット領域104が設けられている。
A high impurity concentration n-
p型オフセット領域104の基板表面層には、高不純物濃度のn型ソース領域107がトレンチ105に接して設けられている。n型ソース領域107の外側には、高不純物濃度のp型ソース領域108が設けられている。
A high impurity concentration n-
各トレンチ105の外側の側壁には、ゲート絶縁膜となるゲート酸化膜113とゲート電極111が設けられている。また、各トレンチ105内側の側壁には、フィールドプレート絶縁膜となるフィールド酸化膜114とフィールド電極112が設けられている。各トレンチ105の、ゲート電極111とフィールド電極112の間は、第1の層間絶縁膜115で埋められている。
On the outer side wall of each
n型ソース領域107、p型ソース領域108およびn型ドレイン領域106のそれぞれの一部を除いて、基板表面は第2の層間絶縁膜116で覆われている。ソース電極110は、第2の層間絶縁膜116を貫通するソースプラグ電極120、122を経て基板表面のn型ソース領域107、p型ソース領域108に電気的に接続されている。また、ドレイン電極109は、第2の層間絶縁膜116を貫通するドレインプラグ電極119、121を経て、基板表面のn型ドレイン領域106に電気的に接続されている。
Except for a part of each of the n-
図67は、従来のトレンチ構造を適用したTLPMの構成を示す断面図である。図66との違いは、フィールド酸化膜114とフィールド電極112が存在しない点である。その他の構成については、図66と同様のため、説明を省略する。
FIG. 67 is a cross-sectional view showing a configuration of a TLPM to which a conventional trench structure is applied. The difference from FIG. 66 is that the
図68は、従来のトレンチ構造を適用したTLPMの構成を示す断面図である。図66との違いは、n型ドレイン領域106の下にn型の第2のドレイン領域117が形成されている点である。このn型の第2のドレイン領域117は、n型拡張ドレイン領域103よりも高不純物濃度となっている。その他の構成については、図66と同様のため、説明を省略する。
FIG. 68 is a cross-sectional view showing a configuration of a TLPM to which a conventional trench structure is applied. A difference from FIG. 66 is that an n-type
図69は、従来のトレンチ構造を適用したTLPMの構成を示す断面図である。図68との違いは、フィールド酸化膜114とフィールド電極112が存在しない点である。その他の構成については。図68と同様のため、説明を省略する。
FIG. 69 is a cross-sectional view showing a configuration of a TLPM to which a conventional trench structure is applied. The difference from FIG. 68 is that the
つぎに、図66〜図69に示す従来のトレンチ構造を適用したTLPMの製造方法について説明する、ここでは、第1導電型をn型、第2導電型をp型として説明する。図70〜図73は、図66に示す従来のトレンチ構造を適用したTLPMの製造途中の構成を示す断面図である。 Next, a method for manufacturing a TLPM to which the conventional trench structure shown in FIGS. 66 to 69 is applied will be described. Here, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. 70 to 73 are cross-sectional views showing a structure in the middle of manufacturing the TLPM to which the conventional trench structure shown in FIG. 66 is applied.
まず、図70に示すようにp型半導体基板101にn型ウェル領域102を形成し、n型ウェル領域102の内部にp型オフセット領域104を形成する。ついで、酸化膜123を堆積する。そして、酸化膜123をマスクとして2本のトレンチ105を形成する。そして、バッファ酸化膜130を形成し、トレンチ105の底面にn型不純物として、たとえばリン(P31)をイオン注入する。ここで、2本のトレンチ105間の基板表面には、p型オフセット領域104が形成されないようにする。
First, as shown in FIG. 70, an n-
つぎに、図71に示すように、熱拡散をおこなって、トレンチ105の底面にn型拡張ドレイン領域103を形成し、酸化膜123とバッファ酸化膜130を除去する。そして、ゲート酸化膜113とフィールド酸化膜114をトレンチ105の側壁に形成する。ついで、ゲート電極111とフィールド電極112とをそれぞれ、ゲート酸化膜113およびフィールド酸化膜114に沿うように形成する。つづいて、マスク124を用いて、2本のトレンチ105間の基板表面およびトレンチ105の外側のp型オフセット領域104にn型不純物として、たとえば砒素(As75)をイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 71, thermal diffusion is performed to form an n-type extended
そして、図72に示すように、マスク124を除去した後、マスク125を用いて、トレンチ105の外側の基板表面にp型不純物として、たとえばボロン(B11)をイオン注入する。ついで、図73に示すように、マスク125を除去した後、熱拡散をおこなってn型ドレイン領域106、n型ソース領域107、およびp型ソース領域108を形成する。
Then, as shown in FIG. 72, after removing the
つづいて、第1の層間絶縁膜115と第2の層間絶縁膜116とを順に堆積し、各層間絶縁膜(115、116)にコンタクトホールを開口し、基板表面のn型ドレイン領域106、n型ソース領域107、およびp型ソース領域108をそれぞれ露出する。そして、ドレインプラグ電極119、121およびソースプラグ電極120、122をコンタクトホールに埋め込み、ドレイン電極109とソース電極110の配線を施すと図66に示すTLPMを得ることができる。
Subsequently, a first interlayer
つぎに、図67に示す従来のトレンチ構造を適用したTLPMの製造方法について説明する。図67に示すTLPMの製造方法は、まず、図70のプロセスに従い、その後、図74および図75のプロセスに従う。そして、図72および図73のプロセスに従う。ここでは、重複するプロセスの説明は省略し、図74および図75のプロセスのみ説明する。 Next, a manufacturing method of TLPM to which the conventional trench structure shown in FIG. 67 is applied will be described. The manufacturing method of TLPM shown in FIG. 67 first follows the process of FIG. 70, and then follows the process of FIGS. Then, the process of FIGS. 72 and 73 is followed. Here, description of overlapping processes is omitted, and only the processes of FIGS. 74 and 75 are described.
図70に示すプロセスの後、図74に示すように、熱拡散をおこなって、トレンチ105の底面にn型拡張ドレイン領域103を形成しする。ついで、酸化膜123とバッファ酸化膜130を除去した後、ゲート酸化膜113とフィールド酸化膜114をトレンチ105の側壁に形成する。つづいて、ゲート電極111とフィールド電極112とをそれぞれ、ゲート酸化膜113およびフィールド酸化膜114に沿うように形成する。
After the process shown in FIG. 70, as shown in FIG. 74, thermal diffusion is performed to form the n-type extended
そして、基板表面に、ゲート電極111を覆い、かつフィールド電極112の上が開口したパターンのマスク127を形成する。ついで、図75に示すようにフィールド電極112を除去し、マスク128を用いて、2本のトレンチ105の間と各トレンチ105の外側の領域に同時に、たとえば砒素(As75)をイオン注入する。その後は、図72および図73に示すプロセスに従う。
Then, a
つぎに、図68に示す従来のトレンチ構造を適用したTLPMの製造方法について説明する。図68に示すTLPMの製造方法は、まず、図76のプロセスに従い、その後、図71〜図73のプロセスに従う。ここでは、重複するプロセスの説明は省略し、図76のプロセスのみ説明する。 Next, a manufacturing method of TLPM to which the conventional trench structure shown in FIG. 68 is applied will be described. The manufacturing method of TLPM shown in FIG. 68 first follows the process of FIG. 76, and then follows the process of FIGS. Here, description of overlapping processes is omitted, and only the process of FIG. 76 is described.
図76において、まずp型半導体基板101の基板表面にn型ウェル領域102とp型オフセット領域104とn型の第2のドレイン領域117を形成する。続いて、酸化膜129をマスクとして2本のトレンチ105を形成する。このとき、n型の第2のドレイン領域117がトレンチ105の間に位置するように、トレンチ105を形成する。そして、バッファ酸化膜130を形成後、各トレンチ105の底面に、たとえばリン(P31)をイオン注入する。その後は、図71〜図73に示すプロセスに従う。
In FIG. 76, an n-
つぎに、図69に示す従来のトレンチ構造を適用したTLPMの製造方法について説明する。図69に示すTLPMの製造方法は、まず、図76のプロセスに従い、その後、図74および図75のプロセスに従う。さらに、図72および図73のプロセスに従う。これらの工程は、上述した内容と重複するため、説明を省略する。 Next, a method for manufacturing a TLPM to which the conventional trench structure shown in FIG. 69 is applied will be described. The TLPM manufacturing method shown in FIG. 69 first follows the process of FIG. 76, and then follows the processes of FIGS. 74 and 75. Further, the process of FIGS. 72 and 73 is followed. Since these steps are the same as those described above, description thereof is omitted.
上述した従来のトレンチ構造を適用したTLPMでは、トレンチ底面にメタルプラグがないため、空乏層がプラグ欠陥に到達しない。そのため、リーチスルーによるリークの上昇や耐圧の低下が起こらず、高信頼性を得ることができる。 In the TLPM to which the conventional trench structure described above is applied, there is no metal plug on the bottom of the trench, so that the depletion layer does not reach the plug defect. For this reason, the leakage and the breakdown voltage do not increase due to reach through, and high reliability can be obtained.
ところで、表面にソース領域とドレイン領域を有し、その間のトレンチの中にゲート電極を有し、ゲート電極とソース領域の間にゲート酸化膜を有し、ゲート電極とドレイン領域の間に厚い酸化膜を有する高電圧電力用トランジスタが提案されている(たとえば、下記特許文献1、特許文献2参照。)。
By the way, it has a source region and a drain region on the surface, a gate electrode in the trench between them, a gate oxide film between the gate electrode and the source region, and a thick oxide between the gate electrode and the drain region. High voltage power transistors having a film have been proposed (see, for example,
しかしながら、上述した図66〜図69に示す従来のTLPMでは、2本のトレンチ105に挟まれたトレンチ105間の基板によりドレイン電流の引き出しをおこなっている。従って、図66に示すTLPMでは、図77に示すように、トレンチ105間の基板に生ずる拡散抵抗(R1)がオン特性を左右する。この拡散抵抗(R1)を下げるためには、図68に示すように、n型ドレイン領域106の下にn型の第2のドレイン領域117を設ければよい。図68の場合は、図78に示すように、トレンチ105間の基板に生ずる拡散抵抗(R2)は小さくなる(R2<R1)が、拡散抵抗(R2)は、十分に小さいとはいえず、拡散抵抗R2によってオン抵抗が左右されてしまうという問題点があった。
However, in the conventional TLPM shown in FIGS. 66 to 69 described above, the drain current is drawn by the substrate between the
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ドレイン拡散抵抗の寄与を少なくすることができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the semiconductor device that can reduce the contribution of the drain diffusion resistance in order to eliminate the above-described problems caused by the prior art.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1の発明にかかる半導体装置は、半導体基板の表面層に形成されたトレンチによって当該半導体基板の表面層が第1メサ領域と第2メサ領域に分割され、かつ前記第1メサ領域と前記第2メサ領域が交互に配置され、前記第1メサ領域および前記第2メサ領域で電流の引き出しを行う半導体装置であって、前記第2メサ領域は、前記半導体基板からの深さが、前記第1メサ領域よりも深くなっていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes a trench formed in a surface layer of a semiconductor substrate so that the surface layer of the semiconductor substrate has a first mesa region and a second mesa. A semiconductor device that is divided into regions and in which the first mesa regions and the second mesa regions are alternately arranged, and draws current in the first mesa region and the second mesa region, wherein the second mesa The region is characterized in that a depth from the semiconductor substrate is deeper than the first mesa region.
また、請求項2の発明にかかる半導体装置は、請求項1に記載の発明において、前記半導体基板の表面層に形成されたウェル領域と、前記ウェル領域内で、前記ウェル領域内に形成されたトレンチの底部に設けられた第1導電型の第1ドレイン領域と、前記第1メサ領域の表面層に設けられた第1導電型のソース領域と、前記ソース領域と前記第1ドレイン領域の間の前記第1メサ領域内で、前記トレンチの側壁に沿って設けられ、かつ前記ソース領域および前記第1ドレイン領域の両方に接する第2導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域に沿って前記トレンチの側壁に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に沿って前記トレンチの内側に設けられたゲート電極と、前記第2メサ領域の表面層に設けられた第1導電型の第2ドレイン領域と、前記第2ドレイン領域に沿って前記トレンチの側壁に設けられたフィールド絶縁膜と、前記フィールド絶縁膜に沿って前記トレンチの内側に設けられたフィールド電極と、前記ソース領域に電気的に接続するソース電極と、前記第2ドレイン領域に電気的に接続する第2ドレイン電極と、を備えることを特徴とする。 A semiconductor device according to a second aspect of the present invention is the semiconductor device according to the first aspect, wherein a well region formed in a surface layer of the semiconductor substrate and the well region are formed in the well region. A first conductivity type first drain region provided at the bottom of the trench, a first conductivity type source region provided in a surface layer of the first mesa region, and between the source region and the first drain region. A channel region of a second conductivity type provided along the sidewall of the trench and in contact with both the source region and the first drain region in the first mesa region of the first mesa region, and the trench along the channel region. A gate insulating film provided on a side wall of the semiconductor device, a gate electrode provided inside the trench along the gate insulating film, and a second conductive-type second electrode provided in a surface layer of the second mesa region. An in-region, a field insulating film provided on the sidewall of the trench along the second drain region, a field electrode provided inside the trench along the field insulating film, A source electrode connected to the second drain region, and a second drain electrode electrically connected to the second drain region.
また、請求項3の発明にかかる半導体装置は、請求項1に記載の発明において、前記半導体基板の表面層に形成されたウェル領域と、前記ウェル領域内で、前記ウェル領域内に形成されたトレンチの底部に設けられた第1導電型の第1ドレイン領域と、前記第1メサ領域の表面層に設けられた第1導電型のソース領域と、前記ソース領域と前記第1ドレイン領域の間の前記第1メサ領域内で、前記トレンチの側壁に沿って設けられ、かつ前記ソース領域および前記第1ドレイン領域の両方に接する第2導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域に沿って前記トレンチの側壁に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に沿って前記トレンチの内側に設けられたゲート電極と、第2メサ領域の表面層に設けられた第1導電型の第2ドレイン領域と、前記ソース領域に電気的に接続するソース電極と、前記第2ドレイン領域に電気的に接続する第2ドレイン電極と、を備えることを特徴とする。 A semiconductor device according to a third aspect of the present invention is the semiconductor device according to the first aspect, wherein a well region formed in a surface layer of the semiconductor substrate and the well region are formed in the well region. A first conductivity type first drain region provided at the bottom of the trench, a first conductivity type source region provided in a surface layer of the first mesa region, and between the source region and the first drain region. A channel region of a second conductivity type provided along the sidewall of the trench and in contact with both the source region and the first drain region in the first mesa region of the first mesa region, and the trench along the channel region. A gate insulating film provided on the side wall of the semiconductor substrate, a gate electrode provided inside the trench along the gate insulating film, and a second drain of the first conductivity type provided in the surface layer of the second mesa region. And the region, characterized by comprising a source electrode electrically connected to the source region, a second drain electrode electrically connected to the second drain region.
また、請求項4の発明にかかる半導体装置は、請求項1〜3のいずれか一つに記載の発明において、前記第1ドレイン領域と前記第2ドレイン領域との間に、前記第1ドレイン領域と同じ不純物濃度かあるいは高不純物濃度の第1導電型の第3ドレイン領域をさらに備えることを特徴とする。 A semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention is the semiconductor device according to any one of the first to third aspects, wherein the first drain region is interposed between the first drain region and the second drain region. And a third drain region of the first conductivity type having the same impurity concentration or a high impurity concentration.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項5の発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面層に形成されたトレンチによって当該半導体基板の表面層が第1メサ領域と第2メサ領域に分割され、かつ第1メサ領域と第2メサ領域が交互に配置され、第1メサ領域でソース電流の引き出しをおこない、第2メサ領域でドレイン電流の引き出しを行う半導体装置の製造方法であって、半導体基板の表面層にウェル領域を形成する第1の工程と、前記ウェル領域内に第2導電型のチャネル領域を形成する第2の工程と、前記半導体基板表面にトレンチパターンを有するエッチングマスクを形成し、当該エッチングマスクを用いて前記ウェル領域の表面層にトレンチを形成して、前記半導体基板の表面層を第1メサ領域と第2メサ領域に分割する第3の工程と、前記トレンチの底部に第1導電型の第1ドレイン領域を形成する第4の工程と、前記エッチングマスクを除去した後、前記トレンチの、前記第1メサ領域に沿う側壁および前記第2メサ領域に沿う側壁にそれぞれゲート絶縁膜およびフィールド絶縁膜を形成する第5の工程と、前記ゲート絶縁膜および前記フィールド絶縁膜に沿って前記トレンチの内側にそれぞれゲート電極およびフィールド電極を形成する第6の工程と、前記トレンチを第1の層間絶縁膜で埋める第7の工程と、前記第2メサ領域と、前記第1の層間絶縁膜と、前記フィールド電極とをエッチングする第8の工程と、前記第1メサ領域の表面層および前記第2メサ領域の表面層にそれぞれ第1導電型のソース領域および第1導電型の第2ドレイン領域を形成する第9の工程と、前記第1の層間絶縁膜を形成した基板表面に第2の層間絶縁膜を堆積する第10工程と、前記第1の層間絶縁膜および第2の層間絶縁膜にソースコンタクトホールおよびドレインコンタクトホールを開口し、前記ソースコンタクトホールおよび前記ドレインコンタクトホールを介して前記ソース領域および第2ドレイン領域にそれぞれ電気的に接続するソース電極およびドレイン電極を形成する第11の工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention includes a trench formed in a surface layer of the semiconductor substrate so that the surface layer of the semiconductor substrate is a first mesa region. A semiconductor device which is divided into second mesa regions and in which the first mesa regions and the second mesa regions are alternately arranged, the source current is drawn in the first mesa region, and the drain current is drawn in the second mesa region. A manufacturing method comprising: a first step of forming a well region in a surface layer of a semiconductor substrate; a second step of forming a channel region of a second conductivity type in the well region; and a trench in the surface of the semiconductor substrate. An etching mask having a pattern is formed, a trench is formed in the surface layer of the well region using the etching mask, and the surface layer of the semiconductor substrate is formed into a first mesa region and a second mesa region. A third step of dividing the region into a first region, a fourth step of forming a first drain region of the first conductivity type at the bottom of the trench, and after removing the etching mask, the first mesa of the trench. A fifth step of forming a gate insulating film and a field insulating film on the side wall along the region and the side wall along the second mesa region, respectively, and a gate inside the trench along the gate insulating film and the field insulating film, respectively A sixth step of forming an electrode and a field electrode; a seventh step of filling the trench with a first interlayer insulating film; the second mesa region; the first interlayer insulating film; and the field electrode. And a first conductive type source region and a first conductive type second layer on the surface layer of the first mesa region and the surface layer of the second mesa region, respectively. A ninth step of forming a rain region; a tenth step of depositing a second interlayer insulating film on the substrate surface on which the first interlayer insulating film is formed; and the first interlayer insulating film and the second interlayer. A source contact hole and a drain contact hole are opened in the insulating film, and a source electrode and a drain electrode that are electrically connected to the source region and the second drain region through the source contact hole and the drain contact hole, respectively, are formed. And 11 processes.
また、請求項6の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項5に記載の発明において、前記第8の工程は、前記第2メサ領域と、前記第1の層間絶縁膜と、前記フィールド電極と、を異方性エッチングし、前記第2メサ領域と前記フィールド電極との露出した表面をシャドウ酸化する第12の工程を含むことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the fifth aspect of the present invention, the eighth step includes the second mesa region, the first interlayer insulating film, and the field. And an electrode is anisotropically etched to shadow-oxidize exposed surfaces of the second mesa region and the field electrode.
また、請求項7の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項5に記載の発明において、前記第8の工程は、前記第1の層間絶縁膜を異方性エッチングし、前記第2メサ領域と、前記フィールド電極とを等方性ドライエッチングし、前記第2メサ領域と前記フィールド電極との露出した表面をシャドウ酸化する第13の工程を含むことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the fifth aspect of the present invention, in the eighth step, the first interlayer insulating film is anisotropically etched to form the second mesa. A thirteenth step of performing isotropic dry etching of the region and the field electrode to shadow-oxidize exposed surfaces of the second mesa region and the field electrode is included.
また、請求項8の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項5〜7のいずれか一つに記載の発明において、前記第9の工程は、前記第2ドレイン領域を、前記第8工程によってエッチングされた前記第1の層間絶縁膜をマスクとして、不純物のイオン注入をおこなうことにより形成することを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the fifth to seventh aspects, wherein the ninth step includes changing the second drain region to the eighth step. Using the first interlayer insulating film etched by the above method as a mask, impurity ions are implanted to form the first interlayer insulating film.
また、請求項9の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項5〜8のいずれか一つに記載の発明において、さらに前記第2メサ領域の表面層に第3ドレイン領域を形成する第14の工程を含み、前記第14の工程によって形成された前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域の不純物濃度と同じか、あるいは当該第1ドレイン領域よりも高不純物濃度であることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method according to any one of the fifth to eighth aspects, wherein a third drain region is further formed in a surface layer of the second mesa region. And the third drain region formed by the fourteenth step has the same impurity concentration as the first drain region or a higher impurity concentration than the first drain region. And
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項10の発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面層に形成されたトレンチによって当該半導体基板の表面層が第1メサ領域と第2メサ領域に分割され、かつ第1メサ領域と第2メサ領域が交互に配置され、第1メサ領域でソース電流の引き出しを行い、第2メサ領域でドレイン電流の引き出しを行う半導体装置の製造方法であって、半導体基板の表面層にウェル領域を形成する第1の工程と、前記ウェル領域内に第2導電型のチャネル領域を形成する第2の工程と、前記半導体基板表面にトレンチパターンを有するエッチングマスクを形成し、当該エッチングマスクを用いて前記ウェル領域の表面層にトレンチを形成して、前記半導体基板の表面層を第1メサ領域と第2メサ領域に分割する第3の工程と、前記トレンチの底部に第1導電型の第1ドレイン領域を形成する第4の工程と、前記エッチングマスクを除去した後、前記トレンチの、前記第1メサ領域に沿う側壁および前記第2メサ領域に沿う側壁にそれぞれゲート絶縁膜を形成する第5の工程と、前記ゲート絶縁膜に沿って前記トレンチの内側にそれぞれゲート電極を形成する第6の工程と、前記トレンチを第1の層間絶縁膜で埋める第7の工程と、前記第2メサ領域と、前記第1の層間絶縁膜と、をエッチングする第8の工程と、前記第1メサ領域の表面層および前記第2メサ領域の表面層にそれぞれ第1導電型のソース領域および第1導電型の第2ドレイン領域を形成する第9の工程と、前記第1の層間絶縁膜を形成した基板表面に第2の層間絶縁膜を堆積する第10工程と、前記第1の層間絶縁膜および第2の層間絶縁膜にソースコンタクトホールおよびドレインコンタクトホールを開口し、前記ソースコンタクトホールおよび前記ドレインコンタクトホールを介して前記ソース領域および第2ドレイン領域にそれぞれ電気的に接続するソース電極およびドレイン電極を形成する第11の工程と、を含むことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a semiconductor device manufacturing method according to the invention of
また、請求項11の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項10に記載の発明において、前記第8の工程は、前記第2メサ領域と、前記第1の層間絶縁膜とを異方性エッチングし、前記第2メサ領域の露出した表面をシャドウ酸化する第12の工程を含むことを特徴とする。
The method of manufacturing a semiconductor device according to
また、請求項12の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項10に記載の発明において、前記第8の工程は、前記第1の層間絶縁膜を異方性エッチングし、前記第2メサ領域を等方性ドライエッチングし、前記第2メサ領域の露出した表面をシャドウ酸化する第13の工程を含むことを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the tenth aspect of the present invention, in the eighth step, the first interlayer insulating film is anisotropically etched to form the second mesa. The method includes a thirteenth step of performing isotropic dry etching on the region and shadow oxidizing the exposed surface of the second mesa region.
また、請求項13の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項10〜12のいずれか一つに記載の発明において、前記第9の工程は、前記第2ドレイン領域を、前記第8工程によってエッチングされた前記第1の層間絶縁膜をマスクとして、不純物のイオン注入をおこなうことにより形成することを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to any one of the tenth to twelfth aspects of the invention, the ninth step includes the second drain region and the eighth step. Using the first interlayer insulating film etched by the above method as a mask, impurity ions are implanted to form the first interlayer insulating film.
また、請求項14の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項10〜13のいずれか一つに記載の発明において、さらに前記第2メサ領域の表面層に第3ドレイン領域を形成する第14の工程を含み、前記第14の工程によって形成された前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域の不純物濃度と同じか、あるいは当該第1ドレイン領域よりも高不純物濃度であり、かつ前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域と、前記第2ドレイン領域との間に形成されていることを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the tenth to thirteenth aspects, wherein a third drain region is further formed in a surface layer of the second mesa region. And the third drain region formed by the fourteenth step has the same impurity concentration as the first drain region or a higher impurity concentration than the first drain region, and The third drain region is formed between the first drain region and the second drain region.
また、請求項15の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項13または14に記載の発明において、前記第3ドレイン領域は、前記エッチングマスクを除去した後に形成されることを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the thirteenth or fourteenth aspect, the third drain region is formed after removing the etching mask.
また、請求項16の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項13または14に記載の発明において、前記第3ドレイン領域を形成するためイオン注入は、前記トレンチを形成する前におこなわれることを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the thirteenth or fourteenth aspect, the ion implantation is performed before the trench is formed in order to form the third drain region. It is characterized by.
また、請求項17の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項13または14に記載の発明において、前記第3ドレイン領域は、前記トレンチを形成する前に形成されることを特徴とする。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the thirteenth or fourteenth aspect, the third drain region is formed before the trench is formed.
また、請求項18の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項13または14に記載の発明において、前記第3ドレイン領域は、前記第2メサ領域をエッチングし、前記第2ドレイン領域を形成する前に形成されることを特徴とする。 The semiconductor device manufacturing method according to an invention of claim 18 is the method according to claim 13 or 14, wherein the third drain region is formed by etching the second mesa region to form the second drain region. It is formed before forming.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項19の発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面層に形成されたトレンチによって当該半導体基板の表面層が第1メサ領域と第2メサ領域に分割され、かつ第1メサ領域と第2メサ領域が交互に配置され、第1メサ領域でソース電流の引き出しを行い、第2メサ領域でドレイン電流の引き出しを行う半導体装置の製造方法であって、半導体基板の表面層にウェル領域を形成する第1の工程と、前記ウェル領域内に第2導電型のチャネル領域を複数形成する第2の工程と、前記半導体基板表面にトレンチパターンを有する第1のエッチングマスクを形成し、当該第1のエッチングマスクを用いて、前記ウェル領域の表面層に、2つの前記チャネル領域をまたぐように第1のトレンチを形成する第3の工程と、前記第1のトレンチ内部の底面の中央部分にトレンチパターンを有する第2のエッチングマスクを形成し、当該第2のエッチングマスクを用いて前記第2のトレンチを形成し、前記半導体基板の表面層を第1メサ領域と第2メサ領域に分割する第4の工程と、前記第2のトレンチ底部の第1導電型の第1ドレイン領域を形成する第5の工程と、前記第1のエッチングマスクと、前記第2のエッチングマスクを除去した後、前記第2のトレンチの、前記第1メサ領域に沿う側壁および前記第2メサ領域に沿う側壁にそれぞれゲート絶縁膜およびフィールド絶縁膜を形成する第6の工程と、前記ゲート絶縁膜および前記フィールド絶縁膜に沿って前記第2のトレンチの内側にそれぞれゲート電極およびフィールド電極を形成する第7の工程と、前記第1メサ領域の表面層および前記第2メサ領域の表面層にそれぞれ第1導電型のソース領域および第1導電型の第2ドレイン領域を形成する第8の工程と、前記第2のトレンチを層間絶縁膜で埋める第9の工程と、層間絶縁膜にソースコンタクトホールおよびドレインコンタクトホールを開口し、前記ソースコンタクトホールおよび前記ドレインコンタクトホールを介して前記ソース領域および第2ドレイン領域にそれぞれ電気的に接続するソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, a semiconductor device manufacturing method according to the invention of
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項20の発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面層に形成されたトレンチによって当該半導体基板の表面層が第1メサ領域と第2メサ領域に分割され、かつ第1メサ領域と第2メサ領域が交互に配置され、第1メサ領域でソース電流の引き出しを行い、第2メサ領域でドレイン電流の引き出しを行う半導体装置の製造方法であって、半導体基板の表面層にウェル領域を形成する第1の工程と、前記ウェル領域内に第2導電型のチャネル領域を複数形成する第2の工程と、前記半導体基板表面にトレンチパターンを有する第1のエッチングマスクを形成し、当該第1のエッチングマスクを用いて、前記ウェル領域の表面層に、2つの前記チャネル領域をまたぐように第1のトレンチを形成する第3の工程と、前記第1のトレンチ内部の底面の中央部分にトレンチパターンを有する第2のエッチングマスクを形成し、当該第2のエッチングマスクを用いて前記第2のトレンチを形成し、前記半導体基板の表面層を第1メサ領域と第2メサ領域に分割する第4の工程と、前記第2のトレンチ底部の第1導電型の第1ドレイン領域を形成する第5の工程と、前記第1のエッチングマスクと、前記第2のエッチングマスクを除去した後、前記第2のトレンチの、前記第1メサ領域に沿う側壁および前記第2メサ領域に沿う側壁にゲート絶縁膜を形成する第6の工程と、前記ゲート絶縁膜に沿って前記第2のトレンチの内側にそれぞれゲート電極を形成する第7の工程と、前記第1メサ領域の表面層および前記第2メサ領域の表面層にそれぞれ第1導電型のソース領域および第1導電型の第2ドレイン領域を形成する第8の工程と、前記第2のトレンチを層間絶縁膜で埋める第9の工程と、層間絶縁膜にソースコンタクトホールおよびドレインコンタクトホールを開口し、前記ソースコンタクトホールおよび前記ドレインコンタクトホールを介して前記ソース領域および第2ドレイン領域にそれぞれ電気的に接続するソース電極およびドレイン電極を形成する第10の工程と、を含むことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a semiconductor device manufacturing method according to the invention of
また、請求項21の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項19または20に記載の発明において、さらに前記第2メサ領域の表面層に第3ドレイン領域を形成する第11の工程を含み、前記第11の工程によって形成された前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域の不純物濃度よりも高不純物濃度であり、かつ前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域と、前記第2ドレイン領域との間に形成されていることを特徴とする。 A method for manufacturing a semiconductor device according to a twenty-first aspect of the invention further includes an eleventh step of forming a third drain region in a surface layer of the second mesa region in the invention of the nineteenth or twentieth aspect. The third drain region formed by the eleventh step has a higher impurity concentration than the impurity concentration of the first drain region, and the third drain region includes the first drain region and the first drain region. It is formed between the two drain regions.
また、請求項22の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項19または20に記載の発明において、さらに前記第2メサ領域の表面層に第3ドレイン領域を形成する第12の工程を含み、前記第12の工程によって形成された前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域の不純物濃度と同不純物濃度であり、かつ前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域と、前記第2ドレイン領域との間に形成されていることを特徴とする。 A method for manufacturing a semiconductor device according to a twenty-second aspect of the invention further includes a twelfth step of forming a third drain region in a surface layer of the second mesa region in the invention of the nineteenth or twentieth aspect. The third drain region formed in the twelfth step has the same impurity concentration as the impurity concentration of the first drain region, and the third drain region includes the first drain region and the second drain region. It is formed between the drain region.
また、請求項23の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項19〜22のいずれか一つに記載の発明において、前記第2メサ領域の幅をStdとし、前記第1のトレンチの幅をLt1とし、前記第2のトレンチの幅をLt2としたとき、Lt1=2×Lt2+Stdを満たすことを特徴とする。 According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the nineteenth to twenty-second aspects, wherein the width of the second mesa region is Std and the width of the first trench is Is Lt1, and the width of the second trench is Lt2, Lt1 = 2 × Lt2 + Std is satisfied.
この発明によれば、ドレイン電流の引き出しをおこなう領域の深さを、ソース電流の引き出しをおこなう領域の基板表面からの深さよりも深くすることができる。そのため、従来技術に比べてオン抵抗を低減することができる。 According to the present invention, the depth of the region from which the drain current is drawn can be made deeper than the depth from the substrate surface of the region from which the source current is drawn. Therefore, the on-resistance can be reduced as compared with the prior art.
また、この発明によれば、フィールド電極が存在しない構成とすると、トレンチのコーナー部に電界が集中するのを避けることができる。そのため、高耐圧化を図ることができる。また、製造プロセスを簡略化することができる。さらにコストの削減をすることもできる。 Further, according to the present invention, when the field electrode is not present, it is possible to avoid the concentration of the electric field at the corner portion of the trench. Therefore, a high breakdown voltage can be achieved. In addition, the manufacturing process can be simplified. Furthermore, the cost can be reduced.
本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法によれば、ドレイン電流の引き出しをおこなう領域の深さを、ソース電流の引き出しをおこなう領域の基板表面からの深さよりも深くすることができる。そのため、ドレイン拡散抵抗の寄与を少なくし、従来のTLPMと同等の高信頼性を確保でき、オン抵抗と耐圧のトレードオフを改善することができるという効果を奏する。 According to the semiconductor device and the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the depth of the region from which the drain current is drawn can be made deeper than the depth from the substrate surface of the region from which the source current is drawn. Therefore, the contribution of drain diffusion resistance is reduced, high reliability equivalent to that of the conventional TLPM can be ensured, and the trade-off between on-resistance and breakdown voltage can be improved.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
まず、この発明の実施の形態1にかかる横型パワーMOSFET(以下、TLPMとする)の構成について説明する。図1は、この発明の実施の形態1にかかるTLPMの構成を示す断面図である。図1に示すように、半導体基板1の表面には第1導電型の半導体領域としてウェル領域2が設けられている。また、ウェル領域2の内部には、たとえば2本のトレンチ5が形成されている。トレンチ5は、ウェル領域2よりも浅い。
(Embodiment 1)
First, the configuration of a lateral power MOSFET (hereinafter referred to as TLPM) according to the first embodiment of the present invention will be described. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a TLPM according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a
これらのトレンチ5によって半導体基板1の表面層は、第1メサ領域41と第2メサ領域42に分割されている。第1メサ領域41と第2メサ領域42は、交互に配置されており、たとえば図1の例では、2つのトレンチ5の外側の領域が第1メサ領域41であり、2つのトレンチ5に挟まれる領域が第2メサ領域42である。第2メサ領域42は、第1メサ領域41よりも基板表面からの深さが深くなっている。
By these
第1メサ領域41の表面層には、n型ソース領域7とp型ソース領域8が設けられている。n型ソース領域7は、トレンチ5の一方の側壁に接して設けられている。各トレンチ5の底面には、拡張ドレイン領域3が設けられている。拡張ドレイン領域3は、トレンチ5の底面全体と側面の一部を囲み、かつウェル領域2よりも浅い。第1メサ領域41において、拡張ドレイン領域3と、n型ソース領域7およびp型ソース領域8との間には、p型オフセット領域4が設けられている。また、第2メサ領域42において、拡張ドレイン領域3と、基板表面との間にはn型ドレイン領域6が設けられている。
An n-
各トレンチ5の内側には、薄いゲート酸化膜13とフィールド酸化膜14とが設けられている。ゲート酸化膜13は、p型オフセット領域4と接するトレンチ5の側壁に沿って設けられている。また、フィールド酸化膜14は、n型ドレイン領域6と接するトレンチ5の側壁に沿って設けられている。各トレンチ5において、ゲート酸化膜13およびフィールド酸化膜14の内側には、それぞれゲート電極11およびフィールド電極12が設けられている。
A thin
第1の層間絶縁膜15は、トレンチ5の内部、第1メサ領域41の上に設けられている。第2の層間絶縁膜16は、第1の層間絶縁膜15の上に、トレンチ5を形成した基板表面を覆うように設けられている。ドレインプラグ電極19はドレインプラグ電極(バリアメタル)21で覆われており、第2の層間絶縁膜16を貫通してドレイン電極9とn型ドレイン領域6を電気的に接続している。
The first
従って、実施の形態1の半導体装置は、2本のトレンチ5の間の基板表面からドレイン電流を引き出す構成となっている。また、ソースプラグ電極20はソースプラグ電極(バリアメタル)22で覆われており、第2の層間絶縁膜16を貫通してソース電極10とn型ソース領域7およびp型ソース領域8を電気的に接続している。
Therefore, the semiconductor device of the first embodiment is configured to draw the drain current from the substrate surface between the two
つぎに、図1に示すTLPMの製造プロセスについて説明する。図2〜図12は、図1に示すTLPMの製造途中の構成を示す断面図である。まず、半導体基板1の表面層にウェル領域2を形成する。つぎに、ウェル領域2の表面層にチャネルとなるp型オフセット領域4を形成する。つづいて、半導体基板1の表面に酸化膜23を形成する。
Next, a manufacturing process of the TLPM shown in FIG. 1 will be described. 2-12 is sectional drawing which shows the structure in the middle of manufacture of TLPM shown in FIG. First, the
ついで、酸化膜23をマスクとして、トレンチエッチングをおこなって、ウェル領域2の表面層にトレンチ5をたとえば2本形成する。トレンチ5を形成したら、バッファ酸化おこない、バッファ酸化膜30を形成する。その後トレンチ5の底面にn型不純物として、たとえばリン(P31)をイオン注入する。
Next, using the
つぎに、図3に示すように、熱拡散をおこない、トレンチ5の底面に拡張ドレイン領域3を形成する。つづいて、基板の表面の酸化膜23およびバッファ酸化膜30をすべて除去し、トレンチ5の側壁にゲート酸化膜13とフィールド酸化膜14を形成し、さらに内側に、ゲート酸化膜13およびフィールド酸化膜14に沿って、それぞれポリシリコンよりなるゲート電極11とフィールド電極12を形成する。
Next, as shown in FIG. 3, thermal diffusion is performed to form the
その際、ゲート酸化膜13とフィールド酸化膜14を同時に形成してもよいし、別々に形成してもよい。また、ゲート電極11とフィールド電極12を同時に形成してもよいし、別々に形成してもよい。そして、マスク50を用いて、トレンチ5の外側のp型オフセット領域4内部に、たとえばn型不純物として砒素(As75)をイオン注入する。
At that time, the
マスク50を除去した後、図4に示すように、マスク51を用いて、p型オフセット領域4の内部にp型不純物として、たとえばボロン(B11)をイオン注入する。なお、図3と図4の順序を入れ替えてボロン(B11)のイオン注入をおこなったあとに、砒素(As75)のイオン注入をおこなってもよい。
After removing the
その後、マスク51を除去して、図5に示すように、第1の層間絶縁膜15を堆積し、たとえばCMP(化学的機械的研磨)などにより平坦化する。そして、第1の層間絶縁膜15の上に所望のマスク52を形成し、図6に示すように第1の層間絶縁膜15を開口する。そして、ゲート電極11、フィールド電極12、およびトレンチ5間の基板の基板表面を露出した後マスク52を除去する。
Thereafter, the
つづいて、図7に示すように、フィールド電極12およびトレンチ5間の基板の基板表面を、たとえば異方性エッチングする。また、上述した、図7に示すエッチングは、異方性エッチングとしているが、等方性ドライエッチング(たとえば、CDE:化学的ドライエッチング)をおこなってもよい。等方性エッチングをおこなうことにより、界面付近31の突起40を緩やかにすることができる。そのため、パーティクルの発生をおさえることができるという効果が期待される。
Subsequently, as shown in FIG. 7, the substrate surface of the substrate between the
また、上述したエッチングでは、図7に示すように、フィールド電極12とトレンチ5間の基板の高さが揃うようにエッチングをおこなっているが、高さは揃わなくてもよい。また、フィールド電極12とトレンチ5間の基板のエッチングは、同時におこなってもよく、別々におこなってもよい。
Further, in the above-described etching, as shown in FIG. 7, the etching is performed so that the height of the substrate between the
このエッチングにより、フィールド電極12とフィールド酸化膜14との界面付近31、およびトレンチ5間の基板とフィールド酸化膜14との界面付近31に突起40が生じる。そのため、図8に示すように、シャドウ酸化をおこない、界面付近31の突起40をなくす。このシャドウ酸化により、フィールド電極12の上、およびトレンチ5間の基板表面にシャドウ酸化膜32が形成される。
By this etching,
つぎに、第1の層間絶縁膜15をマスクとして、トレンチ5間の基板にn型不純物として、たとえば砒素(As75)のイオン注入をおこなう。このとき、フィールド電極12上のシャドウ酸化膜32が薄くなっているために、フィールド電極12上にもn型不純物がイオン注入されるが、フィールド電極12の電気的特性に与える影響は無視できる。また、このように、電気的特性の影響を無視できるためレジスト酸化膜を使用する工程が省略されるため、プロセスが簡便になる。
Next, for example, arsenic (As 75 ) is ion-implanted as an n-type impurity into the substrate between the
その後、図9に示すように、熱拡散をおこない、n型ドレイン領域6、n型ソース領域7、およびp型ソース領域8を形成し、半導体基板1の表面に第2の層間絶縁膜16を堆積する。つぎに、図10および図11に示すように2枚のマスク54、55を用いて、ドレインコンタクト35(図10)およびソースコンタクト36(図11)を形成し、基板表面のn型ドレイン領域6、n型ソース領域7、およびp型ソース領域8を露出する。
Thereafter, as shown in FIG. 9, thermal diffusion is performed to form an n-
最後に、図12に示すように、ドレインプラグ電極19、21とソースプラグ電極20、22を各コンタクトホール(35、36)に埋め込み、ドレイン電極9およびソース電極10の配線をおこなう以上の工程により、図1に示したTLPMが完成する。
Finally, as shown in FIG. 12, the
以上説明したように、実施の形態1によれば、第2メサ領域42の高さが、第1メサ領域41の高さよりも相対的に低くなっているため、従来のTLPMに比べてオン抵抗を低くすることができる。さらに従来のTLPMと同程度の耐圧が期待できる。そのため、従来のTLPMに比べて耐圧とオン抵抗のトレードオフを大幅に改善できる。
As described above, according to the first embodiment, since the height of the
(実施の形態2)
つぎに、この発明の実施の形態2にかかるTLPMの構成について説明する。図13は、この発明の実施の形態2にかかるTLPMの構成を示す断面図である。実施の形態2は、実施の形態1の変形例である。実施の形態1との違いは、図13において、フィールド電極12が除去されている点のみである。その他は、実施の形態1に示したTLPMと同様のため、説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, the configuration of the TLPM according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a sectional view showing the structure of the TLPM according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is a modification of the first embodiment. The difference from the first embodiment is only that the
つぎに、図13に示すTLPMの製造プロセスについて説明する。図14〜図20は、図13に示すTLPMの製造途中の構成を示す断面図である。図13に示すTLPMは、まず、実施の形態1に示した図2と同様のプロセスに従う。その後、図14〜図20のプロセスに従い、さらに、実施の形態1に示した図9〜図12のプロセスに従う。ここでは、重複する部分については、説明を省略し、図14〜図20のプロセスについて説明する。 Next, a manufacturing process of the TLPM shown in FIG. 13 will be described. 14-20 is sectional drawing which shows the structure in the middle of manufacture of TLPM shown in FIG. The TLPM shown in FIG. 13 first follows a process similar to that shown in FIG. Thereafter, according to the processes of FIGS. 14 to 20 and further to the processes of FIGS. 9 to 12 shown in the first embodiment. Here, the description of the overlapping parts is omitted, and the processes of FIGS. 14 to 20 will be described.
図2に示すプロセスの後、図14に示すように、熱拡散を行い、トレンチ5の底面に拡張ドレイン領域3を形成する。そして、基板表面の酸化膜23をすべて除去し、トレンチ5の内壁にゲート酸化膜13とフィールド酸化膜を形成する。さらに内側に、ゲート酸化膜13およびフィールド酸化膜に沿って、ポリシリコンよりなるゲート電極11とフィールド電極を形成する。その際、ゲート酸化膜13とフィールド酸化膜を同時に形成してもよいし、別々に形成してもよい。また、ゲート電極11とフィールド電極を同時に形成してもよいし、別々に形成してもよい。
After the process shown in FIG. 2, as shown in FIG. 14, thermal diffusion is performed to form the
つぎに、たとえば酸化膜などのマスク56を用いて、たとえば異方性エッチングによりフィールド電極を完全に除去する。つづいて、図15に示すように、マスク57を用いて、トレンチ5の外側のp型オフセット領域4に、たとえばn型不純物として砒素(As75)をイオン注入する。
Next, the field electrode is completely removed by anisotropic etching, for example, using a
つづいて、マスク57を除去した後、図16に示すように、マスク58を用いて、p型オフセット領域4の内部のp型不純物として、たとえばボロン(B11)をイオン注入する。なお、図15と図16の順序を入れ替えてボロン(B11)のイオン注入をおこなった後に、砒素(As75)のイオン注入をおこなってもよい。なお、図2、図15、および図16のプロセスを順におこなう代わりに、図2〜図4のプロセスをおこなった後に、マスクを用いてフィールド電極12を除去してもよい。
Subsequently, after removing the
つぎに、図17に示すように、基板表面に第1の層間絶縁膜15を堆積し、たとえばCMPなどにより平坦化する。そして、第1の層間絶縁膜15の上に所望のマスク59を形成し、図18に示すように、層間絶縁膜15を、たとえば異方性エッチングしてトレンチ5間の基板の基板表面を露出させる。つづいて、図19に示すように、トレンチ5間の基板の基板表面を、たとえば異方性エッチングする。このエッチングにより界面付近31に突起40が生じる。
Next, as shown in FIG. 17, a first
そのため、図20に示すように、シャドウ酸化をおこない、シャドウ酸化膜32を形成して突起40をなくす。その後、第1の層間絶縁膜15をマスクとして、トレンチ5間の基板にn型不純物として、たとえば砒素(As75)をイオン注入する。この後のプロセスは、実施の形態1の図9〜図12のプロセスに従う。また、上述した図19に示すエッチングは、異方性エッチングとしているが、等方性ドライエッチング(たとえば、CDE:化学的ドライエッチング)をおこなってもよい。等方性エッチングをおこなうことにより、界面付近31の突起40を緩やかにすることができる。そのため、パーティクルの発生をおさえることができるという効果が期待される。
Therefore, as shown in FIG. 20, shadow oxidation is performed to form the
実施の形態2のTLPM(図13)では、フィールド電極12をなくすことにより、実施の形態1のTLPM(図1)よりも、高耐圧化が期待できるだけでなく、実施の形態1のTLPM(図1)に比べて、製造プロセスを大幅に簡略化できるというメリットがある。以下にこれらの理由を示す。
In the TLPM of the second embodiment (FIG. 13), not only the TLPM of the first embodiment (FIG. 1) can be expected by eliminating the
図7に示すように、薄いフィールド酸化膜14をマスクとしてフィールド電極12とトレンチ5間の基板をエッチングする必要がある。さらに、突起40が鋭いため、パーティクル発生の要因となり、歩留まりが落ちてしまう。さらに、フィールド電極12とトレンチ5間の基板を別々にエッチングする場合には、マスクが必要であり、マスクを設置する際のマスクのずれの精度を懸念せざるを得ない。
As shown in FIG. 7, it is necessary to etch the substrate between the
これらに対して、実施の形態2では、図18に示すように、第1の層間絶縁膜15をトレンチ5間の基板よりも幅を広く開口すればよく、マスクのずれの精度を考慮する必要がない。さらに、図19のエッチング処理において、高選択性エッチング(半導体基板1/絶縁膜>>1)を利用することにより、基板だけを選択的にエッチングすることができる。また、図7に示す突起40が生じないため、パーティクルの発生を大幅に抑えることができ、歩留まりが向上する。
On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIG. 18, the first
以上の理由により、実施の形態2では、実施の形態1に比べて、プロセスを簡略化することができる。また、歩留まりも向上し、大幅なコストの削減をすることができる。さらに、実施の形態1と同様にオン抵抗を低くすることができ、デバイスの高信頼性を得ることができる。また、実施の形態1よりもさらなる高耐圧化が期待できる。 For the above reasons, the process can be simplified in the second embodiment as compared with the first embodiment. Further, the yield can be improved and the cost can be greatly reduced. Further, the on-resistance can be lowered similarly to the first embodiment, and the high reliability of the device can be obtained. Further, higher breakdown voltage can be expected than in the first embodiment.
(実施の形態3)
つぎに、この発明の実施の形態3にかかるTLPMの構成について説明する。図21は、この発明の実施の形態3にかかるTLPMの構成を示す断面図である。実施の形態3は、実施の形態1の変形例である。実施の形態1との違いは、図21において、n型ドレイン領域6の下にn型の第2のドレイン領域17が形成されていることである。このn型の第2のドレイン領域17は、拡張ドレイン領域3と同じ不純物濃度か、拡張ドレイン領域3よりも高不純物濃度となっている。その他は、実施の形態1に示したTLPMと同様のため、説明を省略する。
(Embodiment 3)
Next, the configuration of the TLPM according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 21 is a sectional view showing the structure of the TLPM according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is a modification of the first embodiment. The difference from the first embodiment is that an n-type
つぎに、図21に示すTLPMの製造プロセスについて説明する。図22および図23は、図21に示すTLPMの製造途中の構成を示す断面図である。図21に示すTLPMは、まず、実施の形態1に示した図2と同様のプロセスに従う。その後、図22および図23のプロセスに従い、さらに、実施の形態1に示した図4〜図12のプロセスに従う。ここでは、重複する部分については、説明を省略し、図22および図23のプロセスについて説明する。 Next, a manufacturing process of the TLPM shown in FIG. 21 will be described. 22 and 23 are cross-sectional views showing a configuration during the manufacture of the TLPM shown in FIG. The TLPM shown in FIG. 21 first follows the same process as in FIG. 2 shown in the first embodiment. Thereafter, according to the processes of FIGS. 22 and 23, the processes of FIGS. 4 to 12 shown in the first embodiment are also followed. Here, the description of overlapping parts is omitted, and the processes of FIGS. 22 and 23 will be described.
図2に示すプロセスの後、基板表面の酸化膜23をすべて除去する。そして、図22に示すように、トレンチ5の内壁にゲート酸化膜13とフィールド酸化膜14とを形成する。さらに内側に、ゲート酸化膜13およびフィールド酸化膜14に沿って、それぞれポリシリコンよりなるゲート電極11とフィールド電極12を形成する。その際、ゲート酸化膜13とフィールド酸化膜14を同時に形成してもよいし、別々に形成してもよい。また、ゲート電極11とフィールド電極12を同時に形成してもよいし、別々に形成してもよい。
After the process shown in FIG. 2, all the
ついで、たとえば酸化膜などのマスク60を用いて、トレンチ5間の基板にn型不純物として、たとえばリン(P31)をイオン注入する。そして、図23に示すように、熱拡散をおこない、トレンチ5の底面に拡張ドレイン領域3を形成する。つづいて、トレンチ5間の基板の基板表面に、n型の第2のドレイン領域17を形成する。そして、マスク60を除去したあと、マスク61を用いて、トレンチ5の外側のp型オフセット領域4に同時に、たとえばn型不純物として砒素(As75)をイオン注入する。この後のプロセスは、実施の形態1の図4〜図12のプロセスに従う。
Next, for example, phosphorus (P 31 ) is ion-implanted as an n-type impurity into the substrate between the
上述したn型の第2のドレイン領域17は、拡張ドレイン領域3と同じ不純物濃度であってもよく、拡張ドレイン領域3よりも高不純物濃度であってもよいが、トレンチ5間の基板上の拡散抵抗を下げ、実施の形態1のTLPMよりも低オン抵抗化を実現するためには、n型の第2のドレイン領域17は、拡張ドレイン領域3よりも高不純物濃度であることが好ましい。
The n-type
つぎに、図21に示すTLPMの他の製造プロセスについて説明する。図24および図25は、図21に示すTLPMの製造途中の構成を示す断面図である。図21に示すTLPMは、まず、図24および図25のプロセスに従い、その後、図23のプロセスに従い、さらに、実施の形態1に示した図4〜図12のプロセスに従ってもよい。ここでは、重複する部分については、説明を省略し、図24および図25のプロセスについて説明する。 Next, another manufacturing process of the TLPM shown in FIG. 21 will be described. 24 and 25 are cross-sectional views showing a configuration during the manufacture of the TLPM shown in FIG. 21 may first follow the process of FIGS. 24 and 25, then the process of FIG. 23, and may further follow the process of FIGS. 4 to 12 shown in the first embodiment. Here, the description of overlapping parts is omitted, and the processes of FIGS. 24 and 25 will be described.
まず、図24に示すように、半導体基板1の表面層にウェル領域2およびp型オフセット領域4を形成し、マスク62を用いて、n型の第2のドレイン領域17を形成するため、n型不純物として、たとえばリン(P31)をイオン注入する。つぎに、マスク62を除去して、図25に示すように、酸化膜23をマスクとして、トレンチ5を形成し、バッファ酸化をおこない、バッファ酸化膜30を形成する。そして、トレンチ底面にn型不純物として、たとえばリン(P31)をイオン注入する。
First, as shown in FIG. 24, the
その後は、図23、実施の形態1に示した図4〜図12のプロセスに従ってもよい。このように、n型の第2のドレイン領域17を形成するためのイオン注入をおこなったあとにトレンチ5を形成することにより、図22のようにマスクのずれの精度を考慮する必要がなくなり、製造プロセスをより簡略化できる。
Thereafter, the process of FIGS. 4 to 12 shown in FIG. 23 and the first embodiment may be followed. Thus, by forming the
以上説明したように、実施の形態3によれば、実施の形態1と同程度の耐圧と高信頼性がえられ、さらに、低抵抗領域(n型の第2のドレイン領域17)を加えることにより、実施の形態1よりもオン抵抗が下がり、耐圧とオン抵抗とのトレードオフが改善する。 As described above, according to the third embodiment, a breakdown voltage and high reliability comparable to those of the first embodiment can be obtained, and a low resistance region (n-type second drain region 17) is added. Thus, the on-resistance is lower than that in the first embodiment, and the trade-off between the breakdown voltage and the on-resistance is improved.
(実施の形態4)
つぎに、この発明の実施の形態4にかかるTLPMの構成について説明する。図26は、この発明の実施の形態4にかかるTLPMの構成を示す断面図である。実施の形態4は、実施の形態3を実施の形態2に適用した場合の例である。実施の形態2との違いは、n型ドレイン領域6の下にn型の第2のドレイン領域17が形成されていることである。また、第2のドレイン領域17は、拡張ドレイン領域3よりも高不純物濃度になっている。その他は、図13と共通のため、説明を省略する。
(Embodiment 4)
Next, the configuration of the TLPM according to the fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 26 is a sectional view showing the structure of the TLPM according to the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is an example in which the third embodiment is applied to the second embodiment. The difference from the second embodiment is that an n-type
つぎに、図26に示すTLPMの製造プロセスについて説明する。図27および図28は、図26に示すTLPMの製造途中の構成を示す断面図である。図26に示すTLPMは、まず、実施の形態1に示した図2と同様のプロセスに従う。その後、実施の形態3の図22のプロセスに従う。つづいて、図27および図28のプロセスに従い、さらに、実施の形態1に示した図4〜図12のプロセスに従う。ここでは、重複する部分については、説明を省略し、図27および図28のプロセスについて説明する。
Next, a manufacturing process of the TLPM shown in FIG. 26 will be described. 27 and 28 are cross-sectional views showing a configuration during the manufacture of the TLPM shown in FIG. The TLPM shown in FIG. 26 first follows a process similar to that shown in FIG. Then, the process of FIG. 22 of
図2および図22に示すプロセスの後、図27に示すように、熱拡散をおこない、トレンチ5の底面に拡張ドレイン領域3を形成する。トレンチ5間の基板の基板表面にn型の第2のドレイン領域17を形成する。つづいて、ゲート電極11を覆う。そして、フィールド電極12上が開口したマスク63を用いて、たとえば異方性エッチングによりフィールド電極12を除去し、マスク63を完全に除去する。つづいて、図28に示すように、マスク64を用いて、トレンチ5の外側のn型オフセット領域4に、たとえばn型不純物として砒素(As75)をイオン注入する。
After the process shown in FIGS. 2 and 22, thermal diffusion is performed to form the
上述したn型の第2のドレイン領域17は、拡張ドレイン領域3と同じ不純物濃度であってもよく、拡張ドレイン領域3よりも高不純物濃度であってもよい。ただし、トレンチ5間の基板上の拡散抵抗を下げ、実施の形態1のTLPMよりも低オン抵抗化を実現するためには、n型の第2のドレイン領域17は、拡張ドレイン領域3よりも高不純物濃度であることが好ましい。この後のプロセスは、実施の形態1の図4〜図12のプロセスに従う。
The n-type
以上説明したように、実施の形態4によれば、実施の形態3と同様の低オン抵抗にすることができる。また、フィールド電極12がないため、ドレイン側でのトレンチ5のコーナーへの電解集中を避けることができる。そのため、実施の形態3に比べて更なる高耐圧が期待できる。
As described above, according to the fourth embodiment, the same low on-resistance as in the third embodiment can be achieved. Further, since there is no
(実施の形態5)
つぎに、この発明の実施の形態5にかかるTLPMの構成について説明する。図29は、この発明の実施の形態5にかかるTLPMの構成を示す断面図である。実施の形態3および4では、トレンチ5間の基板をエッチングする前にn型の第2ドレイン領域17を形成していたが、実施の形態5では、n型の第2のドレイン領域17を形成してから、トレンチ5間の基板をエッチングする。実施の形態3との違いは、第2の層間絶縁膜16がないことである。その他は、図21と共通のため、説明を省略する。
(Embodiment 5)
Next, the configuration of the TLPM according to the fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 29 is a sectional view showing the structure of the TLPM according to the fifth embodiment of the present invention. In the third and fourth embodiments, the n-type
つぎに、図29に示すTLPMの製造プロセスについて説明する。図30〜図37は、図29に示すTLPMの製造途中の構成を示す断面図である。図29に示すTLPMは、まず、実施の形態1に示した図2と同様のプロセスに従う。つづいて、図30〜図37のプロセスに従い、さらに、実施の形態1に示した図10〜図12のプロセスに従う。ここでは、重複する部分については、説明を省略し、図30〜図37のプロセスについて説明する。 Next, a manufacturing process of the TLPM shown in FIG. 29 will be described. 30 to 37 are cross-sectional views showing a configuration during the manufacture of the TLPM shown in FIG. The TLPM shown in FIG. 29 first follows the same process as in FIG. 2 shown in the first embodiment. Subsequently, the process of FIGS. 30 to 37 is followed, and further, the process of FIGS. 10 to 12 shown in the first embodiment is followed. Here, description of overlapping parts is omitted, and the processes of FIGS. 30 to 37 will be described.
図2に示すプロセス後、図30に示すように、トレンチ5の底面の熱拡散をおこなわず、酸化膜23を除去する。つぎに、トレンチ5の内壁にゲート酸化膜13とフィールド酸化膜14とを形成する。さらに内側に、ゲート酸化膜13およびフィールド酸化膜14に沿って、それぞれポリシリコンよりなるゲート電極11とフィールド電極12を形成する。その際、ゲート酸化膜13とフィールド酸化膜14を同時に形成してもよいし、別々に形成してもよい。また、ゲート電極11とフィールド電極12を同時に形成してもよいし、別々に形成してもよい。
After the process shown in FIG. 2, the
その後、ゲート電極11を覆い、フィールド電極12上が開口したマスク65を用いて、フィールド電極12のみを、たとえば異方性エッチングする。このエッチングにより、フィールド電極12とフィールド酸化膜14との界面付近31に突起40が生じる。つぎに、図31に示すように、シャドウ酸化をおこない、シャドウ酸化膜32を形成し、突起40をなくす。
Thereafter, only the
つづいて、図32に示すように、トレンチ5間の基板上の酸化膜を除去し、マスク66を形成する。そして、図33に示すように、トレンチ5間の基板の基板表面を、たとえば異方性エッチングする。このエッチングにより突起40が生じる。
Subsequently, as shown in FIG. 32, the oxide film on the substrate between the
つぎに、図34に示すように、シャドウ酸化をおこなって、シャドウ酸化膜32を形成し、トレンチ5間の基板上の突起40をなくす。つづいて、マスク66をそのまま用いて、トレンチ5間の基板上にn型不純物として、たとえばリン(P31)をイオン注入する。続いて、図35に示すように、熱拡散をおこない、トレンチ5の底面に拡張ドレイン領域3とトレンチ5間の基板上にn型の第2のドレイン領域17とを同時に形成する。
Next, as shown in FIG. 34, shadow oxidation is performed to form a
そして、別のマスク67を用いて、トレンチ5の外側のp型オフセット領域4に同時に、たとえばn型不純物として砒素(As75)をイオン注入する。つづいて、図36に示すように、マスク67とは別のマスク68を用いて、p型オフセット領域4の内部のp型不純物として、たとえばボロン(B11)をイオン注入する。
Then, for example, arsenic (As 75 ) is ion-implanted as an n-type impurity simultaneously into the p-type offset
その後は、図37に示すように、熱拡散をおこない、n型ドレイン領域6、n型ソース領域7、p型ソース領域8を形成し、半導体基板1の表面に第1の層間絶縁膜15を堆積して、トレンチ5の内部を埋める。その後、たとえば、異方性エッチングをおこない、トレンチ5間の基板上の第1の層間絶縁膜15の膜厚を薄くする。
Thereafter, as shown in FIG. 37, thermal diffusion is performed to form an n-
なお、上述した例では、図35に示すように、熱拡散をおこない、拡張ドレイン領域3とn型の第2のドレイン領域17とを同時に形成している。これは、拡張ドレイン領域3およびn型の第2のドレイン領域17の形成は、ともに、たとえば1000℃〜1100℃の高温で熱拡散をおこなう。そのため、別々に熱拡散をおこなうと、不純物プロファイルが変わってしまい、所望の電気特性が得られなくなってしまう可能性があるためである。
In the example described above, as shown in FIG. 35, thermal diffusion is performed, and the
また、トレンチ5内の第1の層間絶縁膜15の埋め込みも拡張ドレイン領域3とn型の第2のドレイン領域17を形成した後におこなう。これは、たとえば、第1の層間絶縁膜15を埋め込んだ後に、拡張ドレイン領域3とn型の第2のドレイン領域17を形成する。そのため、高温下において熱拡散をおこなうことになり、応力やひずみが生じて初期特性や信頼性の低下が生ずるためである。
The first
つぎに、実施の形態4を実施の形態5に適用した場合について説明する。図38は、実施の形態4を実施の形態5に適用して製造されるTLPMについて示す断面図である。図29との違いは、フィールド電極12がないことである。その他は、図29と同様のため、説明を省略する。
Next, a case where the fourth embodiment is applied to the fifth embodiment will be described. FIG. 38 is a cross-sectional view showing a TLPM manufactured by applying the fourth embodiment to the fifth embodiment. The difference from FIG. 29 is that there is no
つぎに、図38に示すTLPMの製造プロセスについて説明する。図38に示すTLPMの製法は、まず、図2のプロセスに従う。つぎに、図30に示したプロセスにおいて、フィールド電極12をすべて除去する。つぎに、図31に示したプロセスを省略して、図32のプロセスに従う。その後、図33〜図37のプロセスに従い、図10〜図12のプロセスに従う。これらのプロセスについては、実施の形態1および実施の形態5(図29)において説明しているため省略する。
Next, a manufacturing process of the TLPM shown in FIG. 38 will be described. The TLPM manufacturing method shown in FIG. 38 first follows the process of FIG. Next, all the
図38のTLPMでは、実施の形態4(図26)と実施の形態5(図29)のTLPMに期待できる効果を併せ持っている。つまり、実施の形態4(図26)と同等の高耐圧化が期待でき、さらに、実施の形態5(図29)と同等のオン抵抗の低減を期待することができる。 The TLPM in FIG. 38 has both the effects expected from the TLPM in the fourth embodiment (FIG. 26) and the fifth embodiment (FIG. 29). That is, a high breakdown voltage equivalent to that in the fourth embodiment (FIG. 26) can be expected, and further, a reduction in on-resistance equivalent to that in the fifth embodiment (FIG. 29) can be expected.
(実施の形態6)
つぎに、この発明の実施の形態6にかかるTLPMの構成について説明する。図39は、この発明の実施の形態6にかかるTLPMの構成を示す断面図である。実施の形態1〜5では、トレンチ5の開口端の外側に、ソース領域(n型ソース領域7、p型ソース領域8)があり、トレンチ5間の基板上にドレイン領域(n型ドレイン領域6)がある構成となっていたが、実施の形態6は、ソース領域(n型ソース領域7、p型ソース領域8)とドレイン領域の位置関係が逆転した構成となっている。
(Embodiment 6)
Next, the configuration of the TLPM according to the sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 39 is a sectional view showing the structure of the TLPM according to the sixth embodiment of the present invention. In the first to fifth embodiments, the source region (n-
図39において、半導体基板1の表面層には、ウェル領域2が設けられている。ウェル領域2の内部には、半導体基板1の表面からトレンチ5が形成されている。実施の形態1(図1)と異なる点は、ソース領域(n型ソース領域7、p型ソース領域8)とドレイン領域の位置関係が逆転した構成となっており、これに伴ってn型ドレイン領域6の高さが一部低くなっている点である。また、トレンチ5内部のゲート酸化膜13とフィールド酸化膜14との位置関係が逆転している点である。さらに、ゲート電極11とフィールド電極12との位置関係が逆転している点である。
In FIG. 39, the
図39に示すTLPMの製造方法は、実施の形態1(図2〜図12)に示す製造プロセスにおいて、イオン注入、酸化(バッファ酸化、シャドウ酸化)、エッチング、およびマスクパターンに形成をトレンチ外側と、トレンチ5間の基板とでそれぞれ逆転させることにより、図39のTLPMを得ることができる。
The TLPM manufacturing method shown in FIG. 39 is the same as that in the manufacturing process shown in the first embodiment (FIGS. 2 to 12). The ion implantation, oxidation (buffer oxidation, shadow oxidation), etching, and mask pattern are formed outside the trench. The TLPM of FIG. 39 can be obtained by reversing the rotation of the substrate between the
また、実施の形態2〜4に実施の形態6を適用した場合について説明する。図40は、実施の形態2に実施の形態6を適用して製造されるTLPMについて示す断面図である。また、図41は、実施の形態3に実施の形態6を適用して製造されるTLPMについて示す断面図である。また、図42は、実施の形態4に実施の形態6を適用して製造されるTLPMについて示す断面図である。図40〜図42と図13、図21、および図26との違いは、それぞれソース領域(n型ソース領域7、p型ソース領域8)とドレイン領域の位置関係が逆転した構成となっている点である。これらの効果は、それぞれ実施の形態2〜4に示した効果と同様の効果を得ることができる。
A case where the sixth embodiment is applied to the second to fourth embodiments will be described. FIG. 40 is a cross-sectional view showing a TLPM manufactured by applying the sixth embodiment to the second embodiment. FIG. 41 is a cross-sectional view showing a TLPM manufactured by applying the sixth embodiment to the third embodiment. FIG. 42 is a cross-sectional view showing a TLPM manufactured by applying the sixth embodiment to the fourth embodiment. The difference between FIGS. 40 to 42 and FIGS. 13, 21, and 26 is that the positional relationship between the source region (n-
(実施の形態7)
つぎに、この発明の実施の形態7にかかるTLPMの構成について説明する。実施の形態1〜6では、トレンチ5を形成した後、第2メサ領域42をエッチングして第2メサ領域42と第1メサ領域41の段差を形成する例について説明したが、実施の形態7では、酸化膜23を用いてトレンチ5よりも幅の広いトレンチ5aを形成し、トレンチ5aによる段差を利用して第2メサ領域42と第1メサ領域41を形成する。
(Embodiment 7)
Next, the configuration of the TLPM according to the seventh embodiment of the present invention will be described. In the first to sixth embodiments, the example in which the
図43は、この発明の実施の形態7にかかるTLPMの構成を示す断面図である。実施の形態1(図1)との違いは、第2の層間絶縁膜16が堆積されていない点、ソース電極10よりもドレイン電極9の位置が相対的に低くなっていること、およびn型ドレイン領域6の上やフィールド電極12上にシャドウ酸化膜32が形成されていない点であり、その他は図1と同様の構成となっているため説明を省略する。
FIG. 43 is a sectional view showing the structure of the TLPM according to the seventh embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment (FIG. 1) is that the second
つぎに、図43に示すTLPMの製造プロセスについて説明する。図44〜図51は、図43に示すTLPMの製造途中の構成を示す断面図である。まず図44に示すように、半導体基板1の表面層にウェル領域2を形成する。続いて基板表面に酸化膜23を形成し、これをマスクとしてトレンチ5aを形成する。ここで、トレンチ5aの幅Lt1は、トレンチ5の幅Lt2と第2メサ領域42の幅Stdとを用いて、下記式(1)を持たすように形成する。
Next, a manufacturing process of the TLPM shown in FIG. 43 will be described. 44 to 51 are cross-sectional views showing a structure during the manufacture of the TLPM shown in FIG. First, as shown in FIG. 44, the
Lt1=2×Lt2+Std・・・(1) Lt1 = 2 × Lt2 + Std (1)
上記式(1)を満たすようにトレンチ5aを形成するのは、トレンチ5を形成した後に、トレンチ5aの段差を利用して、第2メサ領域42と、第1メサ領域41とが交互に並ぶようにし、かつトレンチ5aの側壁において、くびれの発生を防ぐためである。これらにより、デバイスの信頼性を向上させるためである。
The
つぎに、図45に示すように、トレンチ5a内部にシャドウ酸化をおこなって、シャドウ酸化膜32を形成する。つづいて、酸化膜23、シャドウ酸化膜32の表面に窒化膜24を堆積し、トレンチ5を形成するためのマスク69を形成する。その後、図46に示すように、エッチングした窒化膜24をマスクとして、トレンチ5a内部のシャドウ酸化膜32の表面をエッチングして、トレンチ5aの底面を露出させる。ついで、図47に示すように、露出したトレンチ5aの基板表面をエッチングし、トレンチ5を形成する。
Next, as shown in FIG. 45, shadow oxidation is performed inside the
つぎに、図48に示すように、窒化膜24と酸化膜23をマスクとして、トレンチ5,5aの露出した基板表面をバッファ酸化した後、さらに、トレンチ5の底面にn型不純物として、たとえばリン(P31)をイオン注入する。つづいて、図49に示すように、熱拡散をおこなって、トレンチ5の底面に拡張ドレイン領域3を形成する。そして、基板表面の酸化膜23および窒化膜24を除去し、ゲート酸化膜13、フィールド酸化膜14、ゲート電極11、およびフィールド電極12を形成する。ついで、マスク71を用いて、トレンチ5の外側のp型オフセット領域4に、たとえばn型不純物として砒素(As75)をイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 48, the exposed substrate surface of the
つづいて、マスク71を除去した後、図50に示すように、マスク72を用いて、p型オフセット領域4の内部にp型不純物として、たとえばボロン(B11)をイオン注入する。続いて、図51に示すように、n型ソース領域7、p型ソース領域8、およびn型ドレイン領域6を形成し、基板表面に第1の層間絶縁膜15を堆積する。そして、コンタクトホール45を開口する。ついで、各コンタクトホール45にプラグ電極を埋め込み、プラグ電極上にメタル配線を施すと、図43に示すTLPMが得られる。
Subsequently, after removing the
つぎに、図43に示したTLPMの他の製造プロセスについて示す。図52〜図55は、図43に示すTLPMの製造途中の構成を示す断面図である。この製法では、まず、図44に示すように、半導体基板1の表面層にウェル領域2とトレンチ5aを形成する。ついで、図52に示すように、トレンチ5a内部にシャドウ酸化をおこなって、シャドウ酸化膜32を形成する。つづいて、酸化膜23、シャドウ酸化膜32の表面に窒化膜24を堆積し、トレンチ5を形成するためにパターニングをおこなう。具体的には、マスク73を形成する。
Next, another manufacturing process of the TLPM shown in FIG. 43 will be described. 52 to 55 are cross-sectional views showing a configuration during the manufacture of the TLPM shown in FIG. In this manufacturing method, first, as shown in FIG. 44, the
パターニングは、トレンチ5aの中央部のみにおこなう。その後、図53に示すように、エッチングした窒化膜24をマスクとして、トレンチ5a内部のシャドウ酸化膜32の表面および窒化膜24をエッチングして、トレンチ5aの底面を露出する。ついで、図54に示すように、露出したトレンチ5aの基板表面をエッチングし、トレンチ5を形成する。そして、図55に示すように、窒化膜24と酸化膜23をマスクとして、トレンチ5,5aの露出した基板表面をバッファ酸化した後、さらに、トレンチ5の底面にn型不純物として、たとえばリン(P31)をイオン注入する。この後のプロセスは、図49〜図51に示すプロセスに従う。
Patterning is performed only on the central portion of the
以上説明したように、実施の形態7によれば、実施の形態1(図1)のTLPMと同様の効果が期待できる。また、実施の形態1に比べて製造プロセスを大幅に簡略することができる。また、製造プロセスにおいて、突起が生じないため、パーティクル発生による歩留まりの低下を抑制でき、製造プロセスが簡略化されているため、製造コストを削減することができる。 As described above, according to the seventh embodiment, the same effect as the TLPM of the first embodiment (FIG. 1) can be expected. Further, the manufacturing process can be greatly simplified as compared with the first embodiment. In addition, since no protrusion is generated in the manufacturing process, a decrease in yield due to generation of particles can be suppressed, and the manufacturing process can be simplified, so that manufacturing cost can be reduced.
以上説明したプロセスにより、トレンチ5aに対するマスクのずれの精度を考慮する必要がなくなるため、プロセスの簡略化を図ることができる。また、製造プロセスの途中において、突起が発生しないため、パーティクルの発生による歩留まり低下を回避できる。さらに、プロセスが簡便化されているため、製造コストを下げることができる。
The process described above eliminates the need to consider the accuracy of mask displacement with respect to the
(実施の形態8)
つぎに、この発明の実施の形態8にかかるTLPMの構成について説明する。実施の形態8では、実施の形態7を実施の形態2に適用する。図56は、この発明の実施の形態8にかかるTLPMの構成を示す断面図である。図56において、実施の形態7(図43)との違いは、フィールド電極12とフィールド酸化膜14がない点である。その他は、実施の形態7(図43)に示したTLPMと同様のため、説明を省略する。
(Embodiment 8)
Next, the configuration of the TLPM according to the eighth embodiment of the present invention will be described. In the eighth embodiment, the seventh embodiment is applied to the second embodiment. FIG. 56 is a sectional view showing the structure of the TLPM according to the eighth embodiment of the present invention. In FIG. 56, the difference from the seventh embodiment (FIG. 43) is that there are no
つぎに、図56に示すTLPMの製造プロセスについて説明する。図57〜図59は、図56に示すTLPMの製造途中の構成を示す断面図である。図56に示すTLPMは、まず、実施の形態7に示した図44〜図48と同様のプロセスに従う。その後、図57〜図59のプロセスに従い、さらに、実施の形態7に示した図50および図51のプロセスに従う。ここでは、重複する部分については、説明を省略し、図57〜図59のプロセスについて説明する。 Next, a manufacturing process of the TLPM shown in FIG. 56 will be described. 57 to 59 are cross-sectional views showing a structure in the middle of manufacturing the TLPM shown in FIG. The TLPM shown in FIG. 56 first follows a process similar to that shown in FIGS. 44 to 48 described in the seventh embodiment. Thereafter, the process of FIGS. 57 to 59 is followed, and the process of FIGS. 50 and 51 shown in the seventh embodiment is further followed. Here, the description of overlapping parts is omitted, and the processes of FIGS. 57 to 59 will be described.
図48に示すプロセスの後、図57に示すように、熱拡散はおこなわず、基板表面の窒化膜24および酸化膜23を除去する。ついで、トレンチ5の内壁にゲート酸化膜13とフィールド酸化膜14とを形成する。さらに内側に、ゲート酸化膜13およびフィールド酸化膜14に沿って、それぞれポリシリコンよりなるゲート電極11とフィールド電極12を形成する。つづいて、ゲート電極11を残すために、フィールド酸化膜13の表面およびゲート電極11を覆うようにマスク74を形成する。
After the process shown in FIG. 48, as shown in FIG. 57, thermal diffusion is not performed, and
つぎに、図58に示すように、たとえば異方性エッチングによりフィールド電極12を除去する。ついで、図59に示すように、熱拡散をおこなって、トレンチ5の底面に拡張ドレイン領域3を形成する。つづいて、マスク75を用いて、トレンチ5間の基板とトレンチ5の外側のp型オフセット領域4に、たとえばn型不純物として砒素(As75)をイオン注入する。この後のプロセスは、図50および図51に示すプロセスに従う。
Next, as shown in FIG. 58, the
以上説明したように、実施の形態8によれば、実施の形態2(図13)と同様のデバイス特性が得られる。さらに、実施の形態7と同様にプロセスの簡略化を図ることができる。そのため、パーティクルの発生を抑制し、歩留まりが向上する。 As described above, according to the eighth embodiment, device characteristics similar to those of the second embodiment (FIG. 13) can be obtained. Further, the process can be simplified as in the seventh embodiment. Therefore, the generation of particles is suppressed and the yield is improved.
また、実施の形態7を実施の形態3および実施の形態4に適用することもできる。図60は、実施の形態7を実施の形態3に適用した際に製造されるTLPMの構成を示す断面図である。また、図61は、実施の形態7を実施の形態4に適用した際に製造されるTLPMの構成を示す断面図である。 Furthermore, the seventh embodiment can be applied to the third and fourth embodiments. FIG. 60 is a cross-sectional view showing a configuration of a TLPM manufactured when the seventh embodiment is applied to the third embodiment. FIG. 61 is a cross-sectional view showing a configuration of a TLPM manufactured when the seventh embodiment is applied to the fourth embodiment.
図60および図61において、図43および図56との違いは、n型ドレイン領域6の下に、n型の第2のドレイン領域17が形成されている点である。つぎに、図60に示すTLPMの製造方法について説明する。まず、図44のプロセスに従い、つぎに、バッファ酸化をおこない、バッファ酸化膜を形成する(不図示)。そして、後にn型の第2のドレイン領域17となる領域にのみn型不純物をイオン注入する(不図示)。ついで、図45〜図51のプロセスに従う。そして、コンタクトホール45にプラグ電極を埋め込み、その上にメタル配線を施せばよい。
60 and 61 differ from FIGS. 43 and 56 in that an n-type
つぎに、図61に示すTLPMの製造方法について説明する。まず、図44のプロセスに従い、つぎに、バッファ酸化をおこない、バッファ酸化膜を形成する(不図示)。そして、後にn型の第2のドレイン領域17となる領域にのみn型不純物をイオン注入する(不図示)。ついで、図45〜図48のプロセスに従い、その後、図57〜図59のプロセスに従う。つづいて、図50および図51のプロセスに従う。そして、コンタクトホール45にプラグ電極を埋め込み、その上にメタル配線を施せばよい。
Next, a method for manufacturing the TLPM shown in FIG. 61 will be described. First, in accordance with the process of FIG. 44, buffer oxidation is then performed to form a buffer oxide film (not shown). Then, n-type impurities are ion-implanted only into a region that will later become the n-type second drain region 17 (not shown). Next, the processes of FIGS. 45 to 48 are followed, and then the processes of FIGS. 57 to 59 are followed. Subsequently, the process of FIGS. 50 and 51 is followed. Then, a plug electrode may be embedded in the
(実施の形態9)
つぎに、この発明の実施の形態9にかかるTLPMの構成について説明する。実施の形態9では、実施の形態7を実施の形態5に適用する。この場合、図60に示すTLPMが製造される。図60に示すTLPMの構成については、内容が重複するため、説明を省略する。
(Embodiment 9)
Next, the configuration of the TLPM according to the ninth embodiment of the present invention will be described. In the ninth embodiment, the seventh embodiment is applied to the fifth embodiment. In this case, the TLPM shown in FIG. 60 is manufactured. About the structure of TLPM shown in FIG. 60, since the content overlaps, description is abbreviate | omitted.
つぎに、実施の形態9の図60に示すTLPMの製造プロセスについて説明する。図62〜図64は、図60に示すTLPMの製造途中の構成を示す断面図である。図60に示すTLPMは、まず、実施の形態7に示した図44〜図47と同様のプロセスに従う。その後、図62〜図64のプロセスに従い、さらに、実施の形態7に示した図50および図51のプロセスに従う。ここでは、重複する部分については、説明を省略し、図62〜図64のプロセスについて説明する。 Next, a manufacturing process of the TLPM shown in FIG. 60 according to the ninth embodiment will be described. 62 to 64 are cross-sectional views showing a configuration during the manufacture of the TLPM shown in FIG. 60 first follows a process similar to that shown in FIGS. 44 to 47 described in the seventh embodiment. Thereafter, the processes of FIGS. 62 to 64 are followed, and the processes of FIGS. 50 and 51 shown in the seventh embodiment are followed. Here, the description of the overlapping parts is omitted, and the processes of FIGS. 62 to 64 will be described.
図47に示すプロセスの後、図62に示すように、酸化膜23および窒化膜24をマスクとして、トレンチ5,5aの露出した基板表面をバッファ酸化した後、さらに、トレンチ5の底面にn型不純物として、たとえば、リン(P31)をイオン注入する。つぎに、図63に示すように、窒化膜24を除去し、マスク76を一枚用いて、トレンチ5間の基板上にn型不純物として、たとえばリン(P31)をイオン注入する。
After the process shown in FIG. 47, as shown in FIG. 62, the exposed substrate surface of
ついで、図64に示すように、マスク76を除去し、熱拡散をおこなって、トレンチ5の底面に拡張ドレイン領域3と、n型の第2のドレイン領域17を形成する。つづいて、トレンチ5の内壁にゲート酸化膜13とフィールド酸化膜14とを形成する。さらに内側に、ゲート酸化膜13およびフィールド酸化膜14に沿って、それぞれポリシリコンよりなるゲート電極11とフィールド電極12を形成する。
Next, as shown in FIG. 64, the
そして、マスク77を用いて、トレンチ5間の基板にn型不純物として、たとえば、砒素(As75)をイオン注入する。この後は、図50および図51のプロセスに従う。また、上述した、n型の第2のドレイン領域17は、拡張ドレイン領域3と同じ不純物濃度であってもよく、拡張ドレイン領域3よりも高不純物濃度であってもよい。ただし、トレンチ5間の基板上の拡散抵抗を下げ、実施の形態1のTLPMよりも低オン抵抗化を実現するためには、n型の第2のドレイン領域17は、拡張ドレイン領域3よりも高不純物濃度であることが好ましい。
Then, for example, arsenic (As 75 ) is ion-implanted as an n-type impurity into the substrate between the
つぎに、図60のTLPMの別の製造方法について説明する。この製造方法は、n型の第2のドレイン領域17と拡張ドレイン領域3とが同じ不純物濃度の場合に適用することができる。この製造方法は、図62および図63に示すプロセスの代わりに図65に示すプロセスに従う。
Next, another method for manufacturing the TLPM in FIG. 60 will be described. This manufacturing method can be applied when the n-type
具体的には、図47のプロセス後、酸化膜23のみをマスクとして用いて、トレンチ5,5aの露出した基板表面をバッファ酸化した後、さらに、n型の第2のドレイン領域17と拡張ドレイン領域3を形成する部分の基板表面に同時にn型不純物として、たとえばリン(P31)をイオン注入する。その後は、図64のプロセスに従う。この製造方法では、図62および図63のプロセスに従うよりもマスクを1枚減らすことができるため、プロセスの簡略化をはかることができる。
Specifically, after the process of FIG. 47, the substrate surface where the
また、実施の形態7を実施の形態5の図38に適用した場合は、図61に示すTLPMを得ることができる。図61のTLPMの構成、製造方法については、実施の形態8の内容と重複するため、説明を省略する。図61のデバイス特性は、図60と同様となるが、製造プロセスにおいて、突起が発生しないため、パーティクルの発生を抑えることができ、歩留まりを改善することができる。
Moreover, when
以上説明したように、実施の形態9では、実施の形態5(図29)と同様のデバイス特性が得られる。さらに、製造プロセス中に突起が生じないため、パーティクルの発生を抑えることができ、歩留まりが向上する。 As described above, in the ninth embodiment, device characteristics similar to those in the fifth embodiment (FIG. 29) can be obtained. Further, since no protrusion is generated during the manufacturing process, the generation of particles can be suppressed and the yield is improved.
以上において本発明は、上述した実施の形態において、種々変更可能である。たとえば、実施の形態1〜9は、ウェル領域2はn型、p型のいずれでもよい。また、半導体基板1は、n型、p型のいずれでもよい。また、上記半導体装置(TLPM)はp型とn型の全てを逆転した構成としてもよい。
As described above, the present invention can be variously modified in the above-described embodiment. For example, in the first to ninth embodiments, the
以上説明したように、半導体装置および半導体装置の製造方法によれば、ドレイン電流の引き出しをおこなう領域の高さを、ソース電流の引き出しをおこなう領域の高さよりも低くすることができる。そのため、ドレイン拡散抵抗の寄与を少なくし、従来のTLPMと同等の高信頼性を確保でき、さらにオン抵抗と耐圧のトレードオフを改善することができるという効果を奏する。 As described above, according to the semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device, the height of the region from which the drain current is drawn can be made lower than the height of the region from which the source current is drawn. For this reason, the contribution of the drain diffusion resistance is reduced, high reliability equivalent to that of the conventional TLPM can be ensured, and the trade-off between on-resistance and breakdown voltage can be improved.
以上のように、本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法は、高耐圧で大電流を制御する集積回路に適する低オン抵抗のパワーMOSFETに有用であり、特に、スイッチング電源用IC、自動車パワー系駆動用IC、フラットパネルディスプレー駆動用ICなどに集積されるパワーMOSFETに適している。 As described above, the semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention are useful for a low on-resistance power MOSFET suitable for an integrated circuit that controls a high current with a high withstand voltage. It is suitable for power MOSFETs integrated in power system driving ICs, flat panel display driving ICs, and the like.
1 半導体基板
2 ウェル領域
3 拡張ドレイン領域
4 p型オフセット領域
5 トレンチ
6 n型ドレイン領域
7 n型ソース領域
8 p型ソース領域
9 ドレイン電極
10 ソース電極
11 ゲート電極
12 フィールド電極
13 ゲート酸化膜
14 フィールド酸化膜
15 第1の層間絶縁膜
16 第2の層間絶縁膜
19 ドレインプラグ電極
20 ソースプラグ電極
21 ドレインプラグ電極
22 ソースプラグ電極
1
Claims (23)
前記第2メサ領域は、前記半導体基板からの深さが、前記第1メサ領域よりも深くなっていることを特徴とする半導体装置。 The surface layer of the semiconductor substrate is divided into a first mesa region and a second mesa region by a trench formed in the surface layer of the semiconductor substrate, and the first mesa region and the second mesa region are alternately arranged, A semiconductor device that draws current in a first mesa region and the second mesa region,
The semiconductor device, wherein the second mesa region is deeper than the first mesa region from the semiconductor substrate.
前記ウェル領域内で、前記ウェル領域内に形成されたトレンチの底部に設けられた第1導電型の第1ドレイン領域と、
前記第1メサ領域の表面層に設けられた第1導電型のソース領域と、
前記ソース領域と前記第1ドレイン領域の間の前記第1メサ領域内で、前記トレンチの側壁に沿って設けられ、かつ前記ソース領域および前記第1ドレイン領域の両方に接する第2導電型のチャネル領域と、
前記チャネル領域に沿って前記トレンチの側壁に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜に沿って前記トレンチの内側に設けられたゲート電極と、
前記第2メサ領域の表面層に設けられた第1導電型の第2ドレイン領域と、
前記第2ドレイン領域に沿って前記トレンチの側壁に設けられたフィールド絶縁膜と、
前記フィールド絶縁膜に沿って前記トレンチの内側に設けられたフィールド電極と、
前記ソース領域に電気的に接続するソース電極と、
前記第2ドレイン領域に電気的に接続する第2ドレイン電極と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 A well region formed in a surface layer of the semiconductor substrate;
A first drain region of a first conductivity type provided at a bottom of a trench formed in the well region in the well region;
A source region of a first conductivity type provided in a surface layer of the first mesa region;
A channel of a second conductivity type provided along the sidewall of the trench and in contact with both the source region and the first drain region in the first mesa region between the source region and the first drain region Area,
A gate insulating film provided on a sidewall of the trench along the channel region;
A gate electrode provided inside the trench along the gate insulating film;
A second drain region of a first conductivity type provided in a surface layer of the second mesa region;
A field insulating film provided on a sidewall of the trench along the second drain region;
A field electrode provided inside the trench along the field insulating film;
A source electrode electrically connected to the source region;
A second drain electrode electrically connected to the second drain region;
The semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記ウェル領域内で、前記ウェル領域内に形成されたトレンチの底部に設けられた第1導電型の第1ドレイン領域と、
前記第1メサ領域の表面層に設けられた第1導電型のソース領域と、
前記ソース領域と前記第1ドレイン領域の間の前記第1メサ領域内で、前記トレンチの側壁に沿って設けられ、かつ前記ソース領域および前記第1ドレイン領域の両方に接する第2導電型のチャネル領域と、
前記チャネル領域に沿って前記トレンチの側壁に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜に沿って前記トレンチの内側に設けられたゲート電極と、
第2メサ領域の表面層に設けられた第1導電型の第2ドレイン領域と、
前記ソース領域に電気的に接続するソース電極と、
前記第2ドレイン領域に電気的に接続する第2ドレイン電極と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 A well region formed in a surface layer of the semiconductor substrate;
A first drain region of a first conductivity type provided at a bottom of a trench formed in the well region in the well region;
A source region of a first conductivity type provided in a surface layer of the first mesa region;
A channel of a second conductivity type provided along the sidewall of the trench and in contact with both the source region and the first drain region in the first mesa region between the source region and the first drain region Area,
A gate insulating film provided on a sidewall of the trench along the channel region;
A gate electrode provided inside the trench along the gate insulating film;
A second drain region of the first conductivity type provided in the surface layer of the second mesa region;
A source electrode electrically connected to the source region;
A second drain electrode electrically connected to the second drain region;
The semiconductor device according to claim 1, comprising:
半導体基板の表面層にウェル領域を形成する第1の工程と、
前記ウェル領域内に第2導電型のチャネル領域を形成する第2の工程と、
前記半導体基板表面にトレンチパターンを有するエッチングマスクを形成し、当該エッチングマスクを用いて前記ウェル領域の表面層にトレンチを形成して、前記半導体基板の表面層を第1メサ領域と第2メサ領域に分割する第3の工程と、
前記トレンチの底部に第1導電型の第1ドレイン領域を形成する第4の工程と、
前記エッチングマスクを除去した後、前記トレンチの、前記第1メサ領域に沿う側壁および前記第2メサ領域に沿う側壁にそれぞれゲート絶縁膜およびフィールド絶縁膜を形成する第5の工程と、
前記ゲート絶縁膜および前記フィールド絶縁膜に沿って前記トレンチの内側にそれぞれゲート電極およびフィールド電極を形成する第6の工程と、
前記トレンチを第1の層間絶縁膜で埋める第7の工程と、
前記第2メサ領域と、前記第1の層間絶縁膜と、前記フィールド電極とをエッチングする第8の工程と、
前記第1メサ領域の表面層および前記第2メサ領域の表面層にそれぞれ第1導電型のソース領域および第1導電型の第2ドレイン領域を形成する第9の工程と、
前記第1の層間絶縁膜を形成した基板表面に第2の層間絶縁膜を堆積する第10工程と、
前記第1の層間絶縁膜および第2の層間絶縁膜にソースコンタクトホールおよびドレインコンタクトホールを開口し、前記ソースコンタクトホールおよび前記ドレインコンタクトホールを介して前記ソース領域および第2ドレイン領域にそれぞれ電気的に接続するソース電極およびドレイン電極を形成する第11の工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A surface layer of the semiconductor substrate is divided into a first mesa region and a second mesa region by a trench formed in the surface layer of the semiconductor substrate, and the first mesa region and the second mesa region are alternately arranged, and the first mesa region is alternately arranged. A method of manufacturing a semiconductor device in which a source current is drawn in a region and a drain current is drawn in a second mesa region,
A first step of forming a well region in a surface layer of a semiconductor substrate;
A second step of forming a channel region of a second conductivity type in the well region;
An etching mask having a trench pattern is formed on the surface of the semiconductor substrate, a trench is formed in the surface layer of the well region using the etching mask, and the surface layer of the semiconductor substrate is formed into a first mesa region and a second mesa region. A third step of dividing into
A fourth step of forming a first drain region of a first conductivity type at the bottom of the trench;
A fifth step of forming a gate insulating film and a field insulating film on the sidewalls of the trench along the first mesa region and the second mesa region, respectively, after removing the etching mask;
A sixth step of forming a gate electrode and a field electrode inside the trench along the gate insulating film and the field insulating film, respectively;
A seventh step of filling the trench with a first interlayer insulating film;
An eighth step of etching the second mesa region, the first interlayer insulating film, and the field electrode;
A ninth step of forming a first conductivity type source region and a first conductivity type second drain region in the surface layer of the first mesa region and the surface layer of the second mesa region, respectively;
A tenth step of depositing a second interlayer insulating film on the substrate surface on which the first interlayer insulating film is formed;
A source contact hole and a drain contact hole are opened in the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film, and the source region and the second drain region are electrically connected through the source contact hole and the drain contact hole, respectively. An eleventh step of forming a source electrode and a drain electrode connected to
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第2メサ領域と前記フィールド電極との露出した表面をシャドウ酸化する第12の工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。 In the eighth step, the second mesa region, the first interlayer insulating film, and the field electrode are anisotropically etched,
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a twelfth step of shadow oxidizing exposed surfaces of the second mesa region and the field electrode.
前記第2メサ領域と前記フィールド電極との露出した表面をシャドウ酸化する第13の工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。 In the eighth step, the first interlayer insulating film is anisotropically etched, the second mesa region and the field electrode are isotropically dry etched,
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a thirteenth step of performing shadow oxidation on the exposed surfaces of the second mesa region and the field electrode.
前記第14の工程によって形成された前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域の不純物濃度と同じか、あるいは当該第1ドレイン領域よりも高不純物濃度であることを特徴とする請求項5〜8のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。 A fourteenth step of forming a third drain region in the surface layer of the second mesa region;
6. The third drain region formed in the fourteenth step has the same impurity concentration as the first drain region or a higher impurity concentration than the first drain region. 9. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 8 above.
半導体基板の表面層にウェル領域を形成する第1の工程と、
前記ウェル領域内に第2導電型のチャネル領域を形成する第2の工程と、
前記半導体基板表面にトレンチパターンを有するエッチングマスクを形成し、当該エッチングマスクを用いて前記ウェル領域の表面層にトレンチを形成して、前記半導体基板の表面層を第1メサ領域と第2メサ領域に分割する第3の工程と、
前記トレンチの底部に第1導電型の第1ドレイン領域を形成する第4の工程と、
前記エッチングマスクを除去した後、前記トレンチの、前記第1メサ領域に沿う側壁および前記第2メサ領域に沿う側壁にそれぞれゲート絶縁膜を形成する第5の工程と、
前記ゲート絶縁膜に沿って前記トレンチの内側にそれぞれゲート電極を形成する第6の工程と、
前記トレンチを第1の層間絶縁膜で埋める第7の工程と、
前記第2メサ領域と、前記第1の層間絶縁膜と、をエッチングする第8の工程と、
前記第1メサ領域の表面層および前記第2メサ領域の表面層にそれぞれ第1導電型のソース領域および第1導電型の第2ドレイン領域を形成する第9の工程と、
前記第1の層間絶縁膜を形成した基板表面に第2の層間絶縁膜を堆積する第10工程と、
前記第1の層間絶縁膜および第2の層間絶縁膜にソースコンタクトホールおよびドレインコンタクトホールを開口し、前記ソースコンタクトホールおよび前記ドレインコンタクトホールを介して前記ソース領域および第2ドレイン領域にそれぞれ電気的に接続するソース電極およびドレイン電極を形成する第11の工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A surface layer of the semiconductor substrate is divided into a first mesa region and a second mesa region by a trench formed in the surface layer of the semiconductor substrate, and the first mesa region and the second mesa region are alternately arranged, and the first mesa region is alternately arranged. A method of manufacturing a semiconductor device in which a source current is drawn in a region and a drain current is drawn in a second mesa region,
A first step of forming a well region in a surface layer of a semiconductor substrate;
A second step of forming a channel region of a second conductivity type in the well region;
An etching mask having a trench pattern is formed on the surface of the semiconductor substrate, a trench is formed in the surface layer of the well region using the etching mask, and the surface layer of the semiconductor substrate is formed into a first mesa region and a second mesa region. A third step of dividing into
A fourth step of forming a first drain region of a first conductivity type at the bottom of the trench;
A fifth step of forming a gate insulating film on the sidewall of the trench along the first mesa region and the sidewall of the second mesa region after removing the etching mask;
A sixth step of forming a gate electrode inside the trench along the gate insulating film,
A seventh step of filling the trench with a first interlayer insulating film;
An eighth step of etching the second mesa region and the first interlayer insulating film;
A ninth step of forming a first conductivity type source region and a first conductivity type second drain region in the surface layer of the first mesa region and the surface layer of the second mesa region, respectively;
A tenth step of depositing a second interlayer insulating film on the substrate surface on which the first interlayer insulating film is formed;
A source contact hole and a drain contact hole are opened in the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film, and the source region and the second drain region are electrically connected through the source contact hole and the drain contact hole, respectively. An eleventh step of forming a source electrode and a drain electrode connected to
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第2メサ領域の露出した表面をシャドウ酸化する第12の工程を含むことを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。 In the eighth step, the second mesa region and the first interlayer insulating film are anisotropically etched,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, further comprising a twelfth step of performing shadow oxidation on the exposed surface of the second mesa region.
前記第2メサ領域の露出した表面をシャドウ酸化する第13の工程を含むことを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。 In the eighth step, the first interlayer insulating film is anisotropically etched, the second mesa region is isotropically dry etched,
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, further comprising a thirteenth step of performing shadow oxidation on the exposed surface of the second mesa region.
前記第14の工程によって形成された前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域の不純物濃度と同じか、あるいは当該第1ドレイン領域よりも高不純物濃度であり、かつ前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域と、前記第2ドレイン領域との間に形成されていることを特徴とする請求項10〜13のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。 A fourteenth step of forming a third drain region in the surface layer of the second mesa region;
The third drain region formed in the fourteenth step has the same impurity concentration as the first drain region or a higher impurity concentration than the first drain region, and the third drain region is The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the method is formed between the first drain region and the second drain region.
半導体基板の表面層にウェル領域を形成する第1の工程と、
前記ウェル領域内に第2導電型のチャネル領域を複数形成する第2の工程と、
前記半導体基板表面にトレンチパターンを有する第1のエッチングマスクを形成し、当該第1のエッチングマスクを用いて、前記ウェル領域の表面層に、2つの前記チャネル領域をまたぐように第1のトレンチを形成する第3の工程と、
前記第1のトレンチ内部の底面の中央部分にトレンチパターンを有する第2のエッチングマスクを形成し、当該第2のエッチングマスクを用いて前記第2のトレンチを形成し、前記半導体基板の表面層を第1メサ領域と第2メサ領域に分割する第4の工程と、
前記第2のトレンチ底部の第1導電型の第1ドレイン領域を形成する第5の工程と、
前記第1のエッチングマスクと、前記第2のエッチングマスクを除去した後、前記第2のトレンチの、前記第1メサ領域に沿う側壁および前記第2メサ領域に沿う側壁にそれぞれゲート絶縁膜およびフィールド絶縁膜を形成する第6の工程と、
前記ゲート絶縁膜および前記フィールド絶縁膜に沿って前記第2のトレンチの内側にそれぞれゲート電極およびフィールド電極を形成する第7の工程と、
前記第1メサ領域の表面層および前記第2メサ領域の表面層にそれぞれ第1導電型のソース領域および第1導電型の第2ドレイン領域を形成する第8の工程と、
前記第2のトレンチを層間絶縁膜で埋める第9の工程と、
層間絶縁膜にソースコンタクトホールおよびドレインコンタクトホールを開口し、前記ソースコンタクトホールおよび前記ドレインコンタクトホールを介して前記ソース領域および第2ドレイン領域にそれぞれ電気的に接続するソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A surface layer of the semiconductor substrate is divided into a first mesa region and a second mesa region by a trench formed in the surface layer of the semiconductor substrate, and the first mesa region and the second mesa region are alternately arranged, and the first mesa region is alternately arranged. A method of manufacturing a semiconductor device in which a source current is drawn in a region and a drain current is drawn in a second mesa region,
A first step of forming a well region in a surface layer of a semiconductor substrate;
A second step of forming a plurality of second conductivity type channel regions in the well region;
A first etching mask having a trench pattern is formed on the surface of the semiconductor substrate, and a first trench is formed on the surface layer of the well region so as to straddle the two channel regions using the first etching mask. A third step of forming;
Forming a second etching mask having a trench pattern in a central portion of a bottom surface inside the first trench, forming the second trench using the second etching mask, and forming a surface layer of the semiconductor substrate; A fourth step of dividing the first mesa region and the second mesa region;
A fifth step of forming a first drain region of the first conductivity type at the bottom of the second trench;
After removing the first etching mask and the second etching mask, a gate insulating film and a field are formed on the side wall along the first mesa region and the side wall along the second mesa region of the second trench, respectively. A sixth step of forming an insulating film;
A seventh step of forming a gate electrode and a field electrode inside the second trench along the gate insulating film and the field insulating film, respectively;
An eighth step of forming a first conductivity type source region and a first conductivity type second drain region in the surface layer of the first mesa region and the surface layer of the second mesa region, respectively;
A ninth step of filling the second trench with an interlayer insulating film;
A source contact hole and a drain contact hole are opened in the interlayer insulating film, and a source electrode and a drain electrode that are electrically connected to the source region and the second drain region through the source contact hole and the drain contact hole, respectively, are formed. Process,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
半導体基板の表面層にウェル領域を形成する第1の工程と、
前記ウェル領域内に第2導電型のチャネル領域を複数形成する第2の工程と、
前記半導体基板表面にトレンチパターンを有する第1のエッチングマスクを形成し、当該第1のエッチングマスクを用いて、前記ウェル領域の表面層に、2つの前記チャネル領域をまたぐように第1のトレンチを形成する第3の工程と、
前記第1のトレンチ内部の底面の中央部分にトレンチパターンを有する第2のエッチングマスクを形成し、当該第2のエッチングマスクを用いて前記第2のトレンチを形成し、前記半導体基板の表面層を第1メサ領域と第2メサ領域に分割する第4の工程と、
前記第2のトレンチ底部の第1導電型の第1ドレイン領域を形成する第5の工程と、
前記第1のエッチングマスクと、前記第2のエッチングマスクを除去した後、前記第2のトレンチの、前記第1メサ領域に沿う側壁および前記第2メサ領域に沿う側壁にゲート絶縁膜を形成する第6の工程と、
前記ゲート絶縁膜に沿って前記第2のトレンチの内側にそれぞれゲート電極を形成する第7の工程と、
前記第1メサ領域の表面層および前記第2メサ領域の表面層にそれぞれ第1導電型のソース領域および第1導電型の第2ドレイン領域を形成する第8の工程と、
前記第2のトレンチを層間絶縁膜で埋める第9の工程と、
層間絶縁膜にソースコンタクトホールおよびドレインコンタクトホールを開口し、前記ソースコンタクトホールおよび前記ドレインコンタクトホールを介して前記ソース領域および第2ドレイン領域にそれぞれ電気的に接続するソース電極およびドレイン電極を形成する第10の工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A surface layer of the semiconductor substrate is divided into a first mesa region and a second mesa region by a trench formed in the surface layer of the semiconductor substrate, and the first mesa region and the second mesa region are alternately arranged, and the first mesa region is alternately arranged. A method of manufacturing a semiconductor device in which a source current is drawn in a region and a drain current is drawn in a second mesa region,
A first step of forming a well region in a surface layer of a semiconductor substrate;
A second step of forming a plurality of second conductivity type channel regions in the well region;
A first etching mask having a trench pattern is formed on the surface of the semiconductor substrate, and a first trench is formed on the surface layer of the well region so as to straddle the two channel regions using the first etching mask. A third step of forming;
Forming a second etching mask having a trench pattern in a central portion of a bottom surface inside the first trench, forming the second trench using the second etching mask, and forming a surface layer of the semiconductor substrate; A fourth step of dividing the first mesa region and the second mesa region;
A fifth step of forming a first drain region of the first conductivity type at the bottom of the second trench;
After removing the first etching mask and the second etching mask, a gate insulating film is formed on the side wall along the first mesa region and the side wall along the second mesa region of the second trench. A sixth step;
A seventh step of forming a gate electrode inside the second trench along the gate insulating film,
An eighth step of forming a first conductivity type source region and a first conductivity type second drain region in the surface layer of the first mesa region and the surface layer of the second mesa region, respectively;
A ninth step of filling the second trench with an interlayer insulating film;
A source contact hole and a drain contact hole are opened in the interlayer insulating film, and a source electrode and a drain electrode that are electrically connected to the source region and the second drain region through the source contact hole and the drain contact hole, respectively, are formed. A tenth step;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第11の工程によって形成された前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域の不純物濃度よりも高不純物濃度であり、かつ前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域と、前記第2ドレイン領域との間に形成されていることを特徴とする請求項19または20に記載の半導体装置の製造方法。 An eleventh step of forming a third drain region in the surface layer of the second mesa region;
The third drain region formed in the eleventh step has an impurity concentration higher than that of the first drain region, and the third drain region includes the first drain region and the second drain region. 21. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, wherein the method is formed between the drain region and the drain region.
前記第11の工程によって形成された前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域の不純物濃度と同不純物濃度であり、かつ前記第3ドレイン領域は、前記第1ドレイン領域と、前記第2ドレイン領域との間に形成されていることを特徴とする請求項19または20に記載の半導体装置の製造方法。 An eleventh step of forming a third drain region in the surface layer of the second mesa region;
The third drain region formed in the eleventh step has the same impurity concentration as the impurity concentration of the first drain region, and the third drain region includes the first drain region and the second drain region. 21. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, wherein the semiconductor device is formed between the region and the region.
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