JP2001060688A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2001060688A JP11236186A JP23618699A JP2001060688A JP 2001060688 A JP2001060688 A JP 2001060688A JP 11236186 A JP11236186 A JP 11236186A JP 23618699 A JP23618699 A JP 23618699A JP 2001060688 A JP2001060688 A JP 2001060688A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セル微細化に適合した構造を有し、チャネル
抵抗を犠牲にすることなく、逆耐圧ブレークダウン時の
素子破壊耐量を向上させる。 【解決手段】 開示されている半導体装置10は、単位
セル9の矩形表面における対角線L上及びこの対角線L
の近傍位置であるセルコーナー部15には、n+型ソー
ス領域8の平面的な幅寸法W1を部分的に制限するソー
ス領域狭窄部11が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置及び
その製造方法に係り、詳しくは、複数の矩形のトレンチ
構造の単位セルにより構成される半導体装置及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】比較的大電流、大電圧を扱うパワーデバ
イスの一種として、MOSFET(Metal Oxide Semicon
ductor Field Effect Transistor)が用いられている。
このMOSFETは、電圧制御型のデバイスなので、制
御のための入力電流が不要であるという利点を有してい
る。また、原理的に、電子あるいはホールのいずれか一
種のみを多数キャリアとして利用して動作するので、キ
ャリア蓄積効果がないためスイッチング特性や対パンチ
スルー性に優れており、スイッチングレギュレータ等の
誘導性負荷に適用されることが多くなっている。
【0003】そのようなMOSFETにおいて、動作電
流(ドレイン電流)が半導体基板の横型方向(水平方
向)に流れるように設計されている初期の横型MOSF
ETに対して、ドレイン電流を半導体基板の縦型方向
(垂直方向)に流すように設計した、縦型MOSFET
が広く用いられてきている。この縦型MOSFETによ
れば、単位セルを多数並列接続してMOSFETを構成
するように設計できるので、電流容量を増大させること
ができる利点がある。
【0004】また、上述の縦型MOSFETにおいて、
各単位セルをトレンチ構造を有するように形成したも
の、いわゆるトレンチ構造の縦型MOSFETが一般に
普及してきている。このトレンチ構造の縦型MOSFE
Tによれば、チャネルをトレンチの側面に沿った縦方向
に形成することにより、上述したような誘導性負荷への
優れた適用性等の利点を生かしたままで、セル微細化を
可能にし、チャネル抵抗の低減を図ることができるよう
になる。
【0005】図12及び図13は、従来から用いられて
いるトレンチ構造の縦型MOSFETを示し、図12は
平面図、図13は図12のF−F矢視断面図である。同
縦型MOSFETは、図12及び図13に示すように、
例えばn+型半導体基板(高不純物濃度半導体基板)5
1上に、この半導体基板51より低不純物濃度のエピタ
キシャル層からなるn-型半導体層(低不純物濃度半導
体層)52が成膜されてn型ドレイン領域53が形成さ
れ、このn型ドレイン領域53の一部となるn-型半導
体層52にはp型不純物がイオン打ち込みされてp型ベ
ース領域54が形成され、このp型ベース領域54の周
囲にはn-型半導体層52に達する深さのトレンチ55
が形成され、トレンチ55内にはゲート酸化膜56を介
して、ポリシリコン膜からなるゲート電極57が形成さ
れ、p型ベース領域54の表面にはn型不純物がイオン
打ち込みされてトレンチ55に沿って無端状のn +型ソ
ース領域58が形成されてなる、複数の矩形のトレンチ
構造の単位セル59により構成されている。
【0006】単位セル59の表面は層間絶縁膜62で覆
われて、この層間絶縁膜62にはソース及びベースコン
タクト開口部63が形成され、この開口部63を通じて
p型ベース領域54とn+型ソース領域58とを接続す
る、例えばアルミニウム合金からなるソース電極64が
形成されている。
【0007】このように、トレンチ構造の縦型MOSF
ETでは、チャネル抵抗を低減すると共に、誘導性負荷
に適用した場合の素子破壊耐量の向上を図ることが期待
されている。ここで、素子破壊耐量は、誘導性負荷の接
続によりドレイン・ソース間に逆耐圧が加わって素子が
ブレークダウンするとき、どれくらいの電流が流れたと
きに素子が破壊するかという目安であり、高い値が得ら
れることが望ましい。
【0008】ところで、図12及び図13に示した従来
の半導体装置では、誘導性負荷の接続によりドレイン・
ソース間に逆耐圧が加わって素子がブレークダウンする
とき、トレンチ55が交差していて電界が集中する単位
セル59の四隅のセルコーナー部65で先にブレークダ
ウンする。そして、このブレークダウン電流によりn型
ドレイン領域53、p型ベース領域54及びn+型ソー
ス領域58により構成される寄生バイポーラトランジス
タがオンしてしまうので、上述の素子破壊耐量が低下す
るという欠点が生ずる。
【0009】上述したような素子破壊耐量が低下するの
を防止するようにしたトレンチ構造の縦型MOSFET
が、例えば特許第2894820号公報に開示されてい
る。図9乃至図11は同縦型MOSFETを示し、図9
は平面図、図10は図9のD−D矢視断面図、図11は
図9のE−E矢視断面図である。同縦型MOSFET
は、図9〜図11に示すように、電界が集中する単位セ
ル59の四隅のセルコーナー部65にp型領域66を形
成することにより、セルコーナー部65にn+型ソース
領域58を形成しない構造としたものである。この構造
によれば、ドレイン領域53からベース領域54の側面
(チャネル層)及びベース領域54の表面に至る電流経
路d、eを通じてブレークダウン電流が流れても、セル
コーナー部65にはソース領域58が存在しないので、
上述の寄生バイポーラトランジスタがオンしにくくなっ
ているので、素子破壊耐量の向上を図ることができるよ
うになる。なお、図9〜図11において、図12及び図
13と同一の各部には、同一の番号を伏してその説明は
省略する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許第
2894820号公報に記載の半導体装置では、単位セ
ルのセルコーナー部にソース領域が形成されていないこ
とで、このセルコーナー部にチャネル層が形成されない
ので、チャネル抵抗が増大する、という問題がある。す
なわち、上記公報記載の半導体装置は、セルコーナー部
65にはソース領域58が存在しないため、その分素子
破壊耐量の向上に寄与させることができる反面、そのセ
ルコーナー部65で平面的なチャネル層の経路が途切れ
てしまうことでチャネル層の幅が小さくなるので、チャ
ネル抵抗が犠牲になってチャネル抵抗の増大が避けられ
なくなる。
【0011】また、上記公報記載の半導体装置は、セル
コーナー部65にソース領域58が存在しないことによ
り、セルの微細化に伴いチャネル幅の減少の度合いが大
きくなるので、セル微細化に適合した構造とならない。
【0012】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、セル微細化に適合した構造を有し、チャネル抵
抗を犠牲にすることなく、逆耐圧ブレークダウン時の素
子破壊耐量を向上させることができるようにした半導体
装置及びその製造方法を提供することを目的としてい
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、第1導電型ドレイン領域に
隣接して第2導電型ベース領域が形成され、該ベース領
域の周囲にはトレンチが形成されて該トレンチ内にゲー
ト絶縁膜を介してゲート電極が形成され、上記ベース領
域の表面に上記トレンチに沿って無端状の第1導電型ソ
ース領域が形成されてなる、複数の矩形のトレンチ構造
の単位セルにより構成される半導体装置に係り、上記単
位セルの矩形表面におけるセル中央部及び該セル中央部
の周囲から放射状に延びたセル対角線状部に、ソース非
形成領域を設けたことを特徴としている。
【0014】請求項2記載の発明は、第1導電型ドレイ
ン領域に隣接して第2導電型ベース領域が形成され、該
ベース領域の周囲にはトレンチが形成されて該トレンチ
内にゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成され、上記
ベース領域の表面に上記トレンチに沿って無端状の第1
導電型ソース領域が形成されてなる、複数の矩形のトレ
ンチ構造の単位セルにより構成される半導体装置に係
り、上記単位セルの矩形表面におけるセル対角線上及び
該セル対角線の近傍位置に、上記ソース領域の平面的な
幅寸法を部分的に制限するソース領域狭窄部が形成され
ていることを特徴としている。
【0015】請求項3記載の発明は、請求項2記載の半
導体装置に係り、上記単位セルの表面が層間絶縁膜で覆
われて、該層間絶縁膜にソース及びベースコンタクト開
口部が形成され、該ソース及びベースコンタクト開口部
を通じてソース電極が形成されていることを特徴として
いる。
【0016】請求項4記載の発明は、請求項3記載の半
導体装置に係り、上記ソース領域狭窄部は、上記セル対
角線上で上記層間絶縁膜のソース及びベースコンタクト
開口部からセルコーナー部に向かって任意の寸法だけ上
記ソース領域を狭窄するように形成されていることを特
徴としている。
【0017】請求項5記載の発明は、請求項2記載の半
導体装置に係り、上記ソース領域狭窄部は、上記ソース
領域の形成予定位置の一部に、上記ベース領域よりも高
不純物濃度の第2導電型半導体領域が予め形成されてか
ら、上記ソース領域が形成されることにより形成されて
いることを特徴としている。
【0018】請求項6記載の発明は、第1導電型ドレイ
ン領域に隣接して第2導電型ベース領域が形成され、該
ベース領域の周囲にはトレンチが形成されて該トレンチ
内にゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成され、上記
ベース領域の表面に上記トレンチに沿って無端状の第1
導電型ソース領域が形成されてなる、複数の矩形のトレ
ンチ構造の単位セルにより構成される半導体装置の製造
方法に係り、第1導電型半導体基板に該半導体基板より
低不純物濃度の第1導電型半導体層を形成してドレイン
領域を形成するドレイン領域形成工程と、上記ベース領
域の周囲となる位置の上記第1導電型半導体層にトレン
チを形成して複数の単位セルに分断するトレンチ形成工
程と、上記トレンチにより囲まれた上記第1導電型半導
体層の全面に第2導電型ベース領域を形成するベース領
域形成工程と、上記第2導電型ベース領域の表面に選択
的に無端状の第1導電型ソース領域を形成すると共に、
上記単位セルの矩形表面となるセル対角線上及び該セル
対角線の近傍位置に選択的に上記ソース領域の平面的な
幅寸法を部分的に制限するソース領域狭窄部を形成する
ソース領域形成工程とを含むことを特徴としている。
【0019】請求項7記載の発明は、請求項6記載の半
導体装置の製造方法に係り、上記ソース領域形成工程
を、上記ベース領域のセル中央部及び該セル中央部の周
囲から放射状に延びたセル対角線状部からなる平面形状
にパターニングしたフォトレジスト膜を上記ベース領域
上に形成した後、該フォトレジスト膜をマスクとして第
1導電型不純物を導入して行うことを特徴としている。
【0020】請求項8記載の発明は、請求項6記載の半
導体装置の製造方法に係り、上記ソース領域形成工程
を、上記ベース領域のセル中央部の周囲から放射状に延
びるセル対角線状部からなる平面形状にパターニングし
た第1のフォトレジスト膜を上記ベース領域上に形成し
た後、該第1のフォトレジスト膜をマスクとして上記ベ
ース領域よりも高不純物濃度となるように第2導電型不
純物を導入して行う第1の不純物導入工程と、上記ベー
ス領域のセル中央部及び該セル中央部の周囲から放射状
に延びるセル対角線状部からなる平面形状にパターニン
グした第2のフォトレジスト膜を上記ベース領域上に形
成した後、該第2のフォトレジスト膜をマスクとして第
1導電型不純物を導入して行う第2の不純物導入工程と
を組み合わせて行うことを特徴としている。
【0021】請求項9記載の発明は、請求項6、7又は
8記載の半導体装置の製造方法に係り、上記トレンチ形
成工程と上記ベース領域形成工程との間に、少なくとも
上記トレンチの側面にゲート絶縁膜を形成した後、該ト
レンチ内にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する
ゲート電極形成工程を含むことを特徴としている。
【0022】請求項10記載の発明は、請求項6乃至9
のいずれか1に記載の半導体装置の製造方法に係り、上
記ベース領域形成工程及びソース領域形成工程における
第1導電型又は第2導電型不純物の導入を、イオン打ち
込み法により行うことを特徴としている。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 ◇第1実施例 図1は、この発明の第1実施例である半導体装置の構成
を示す平面図、図2は図1のA−A矢視断面図、図3は
図1のB−B矢視断面図、また図4乃至図6は同半導体
装置の製造方法を工程順に示す工程図である。この例の
半導体装置10は、図1〜図3に示すように、例えばn
+型半導体基板(高不純物濃度半導体基板)1上に、こ
の半導体基板1より低不純物濃度のエピタキシャル層か
らなるn-型半導体層(低不純物濃度半導体層)2が成
膜されてn型ドレイン領域3が形成され、このn型ドレ
イン領域3の一部となるn-型半導体層2にはp型不純
物がイオン打ち込みされてp型ベース領域4が形成さ
れ、このp型ベース領域4の周囲にはn-型半導体層2
に達するトレンチ5が形成され、トレンチ5内にはゲー
ト酸化膜6を介して、ポリシリコン膜からなるゲート電
極7が形成され、p型ベース領域4の表面にはn型不純
物がイオン打ち込みされてトレンチ5に沿って無端状の
+型ソース領域8が形成されてなる、複数の矩形のト
レンチ構造の単位セル9により構成されている。
【0024】また、図1及び図3に示すように、単位セ
ル9の矩形表面における対角線L上及びこの対角線Lの
近傍位置、いわゆるセルコーナー部15には、n+型ソ
ース領域8の平面的な幅寸法W1を部分的に制限するソ
ース領域狭窄部11が形成されている。このソース領域
狭窄部11は、例えば対角線L上では平面的な幅寸法W
2(W2<W1)を有している。すなわち、単位セル9
の矩形表面におけるセル中央部及び該セル中央部の四隅
から放射状に延びたセル対角線状部に、ソース非形成領
域が設けられている。このように、特に単位セル9の矩
形表面におけるセルコーナー部15において、無端状の
+型ソース領域8の平面的な幅寸法W1を部分的に幅
寸法W2に制限することにより、素子のチャネル抵抗を
犠牲にすることなく、逆耐圧ブレークダウン時の素子破
壊耐量を向上させることができるようになる。
【0025】単位セル9の表面はシリコン酸化膜から成
る層間絶縁膜12で覆われて、この層間絶縁膜12には
ソース及びベースコンタクト開口部13が形成され、こ
の開口部13を通じてp型ベース領域4とn+型ソース
領域8とを接続する、例えばアルミニウム合金からなる
ソース電極14が形成されている。
【0026】この例の半導体装置10を動作させるに
は、n+型ソース領域8に対してn型ドレイン領域3に
正電圧を加えた状態で、ゲート電極7に対してしきい値
以上の正電圧を加えると、トレンチ5の側面にチャネル
層が誘起されるので、n+型ソース領域8とn型ドレイ
ン領域3とが導通して素子はオンする。一方、ゲート電
極7に対する電圧をしきい値以下とすることにより、チ
ャネル層は消滅するので素子はオフする。
【0027】この例の半導体装置10において、誘導性
負荷の接続によりドレイン・ソース間に逆耐圧が加わっ
て素子がブレークダウンすると、図2に示すように、単
位セル9のセルコーナー部15以外の位置において、ド
レイン領域3からベース領域4の側面(チャネル層)及
びベース領域4の表面に至る電流経路aが形成されてブ
レークダウン電流が流れると共に、図3に示すように、
単位セル9のセルコーナー部15において、同様な電流
経路bが形成されてブレークダウン電流が流れる。ここ
で、特に単位セル9のトレンチ5が交差していて電界が
集中するセルコーナー部15で先にブレークダウンを起
こすようになるため、電流経路bにおけるブレークダウ
ンが素子破壊耐量を決定するようになる。
【0028】図1及び図3から明らかなように、ソース
領域狭窄部11を形成することでソース領域8の平面的
な幅寸法が、セルコーナー部15において略(W1−W
2)に相当した分だけ短くなるので、上述の電流経路b
は、図2の電流経路aと比較して、ドレイン領域3から
ソース電極14に至る距離が短くなり、かつその電流経
路bはベース領域4の抵抗の低い表面に形成されるよう
になる。したがって、ベース領域4内を電流が流れる際
の電圧降下が小さくなるので、寄生バイポーラトランジ
スタをオンしにくくするように作用する。それゆえ、素
子破壊耐量を向上させることができるようになる。
【0029】また、この例では、素子をオンさせたとき
には、トレンチ5に沿って形成されるソース領域8は、
ソース領域狭窄部11を介して連続的に形成されること
により途切れることがないので、無端状を維持している
ことによりソース領域8はチャネル幅を大きくすること
ができるため、チャネル抵抗を低下させることができ
る。しかも、セルコーナー部15にソース領域8が存在
しているので、セル微細化に適合した構造とすることが
できる。したがって、この例により、セル微細化に適合
した構造を有し、チャネル抵抗を犠牲にすることなく、
逆耐圧ブレークダウン時の素子破壊耐量を向上させるこ
とができるようになる。
【0030】次に、図4乃至図6を参照して、同半導体
装置の製造方法について工程順に説明する。なお、図4
乃至図6において、(a)は、図1のA−A矢視断面図
に相当した断面図を、(b)は図1のB−B矢視断面図
に相当した断面図を示している。また、(a)と(b)
との平面的な寸法は実際には異なっているが、説明を簡
単にするため略同寸法で示している。まず、図4
(a)、(b)に示すように、例えばn+型半導体基板
1を用いて、この半導体基板1上にこれより低不純物濃
度のn-型半導体層2をエピタキシャル成長させて、ド
レイン領域3を形成する。次に、エッチング処理によ
り、後述のp型ベース領域3の周囲となる位置のn-
半導体層2にトレンチ5を形成して複数の単位セル9に
分断する。
【0031】次に、図5(a)、(b)に示すように、
熱酸化法により、トレンチ5を含む全面にゲート酸化膜
6を形成する。次に、CVD(Chemical Vapor Deposit
ion)法により、ポリシリコン膜を全面に形成した後、
不要部のポリシリコン膜を除去してトレンチ5内のみに
埋め込むように残してゲート電極7を形成する。
【0032】次に、図6(a)、(b)に示すように、
p型不純物としてボロン(B)を用いてイオン打ち込み
した後、1100〜1200℃で、10〜20分間アニ
ール処理して、トレンチ5により囲まれたn-型半導体
層2の全面に1〜2μmの深さのp型ベース領域4を形
成する。次に、フォトリソグラフィ法により、p型ベー
ス領域4のセル中央部及びこのセル中央部の四隅から放
射状に延びたセル対角線状部からなる平面形状(図1に
おけるp型ベース領域4に相当した平面形状)にパター
ニングしたフォトレジスト膜をp型ベース領域4上に形
成する。次に、このフォトレジスト膜をマスクとしてn
型不純物として砒素(As)を用いてイオン打ち込みし
た後、980〜1050℃で、25〜35分間アニール
処理して、p型ベース領域4の表面に選択的に0.4〜
0.8μmのn+型ソース領域8及びソース領域狭窄部
11を形成する。
【0033】すなわち、全面に予めp型ベース領域4を
形成した後、このベース領域4上に上述のような平面形
状にパターニングしたフォトレジスト膜をマスクとして
n型不純物をイオン打ち込みすることにより、特に単位
セル9の矩形表面におけるセルコーナー部15において
は、n+型ソース領域8の平面的な幅寸法W1を部分的
に幅寸法W2に制限するようにしたソース領域狭窄部1
1が形成される。そして、ソース領域8は、ソース領域
狭窄部11を介して連続的に形成されることにより途切
れることがない、無端状に形成される。
【0034】次に、CVD法により、全面に層間絶縁膜
12を形成し、フォトリソグラフィ法により、ゲート酸
化膜5及び層間絶縁膜12をパターニングしてソース及
びベースコンタクト開口部13を形成した後、このソー
ス及びベースコンタクト開口部13を通じてソース電極
14を形成して、この例の半導体装置10を完成させ
る。
【0035】上述したような半導体装置の製造方法によ
れば、ドレイン領域4のn-型半導体層4に先にトレン
チ5を形成して、このトレンチ5にゲート酸化膜6及び
ゲート電極7を形成した後に、高温処理を伴ったベース
領域4及びソース領域8の形成を行うので、特にトレン
チ5及びこのトレンチ5の近傍位置の半導体結晶に熱的
影響を与えることなく、特性的に安定したトレンチ構造
を形成することができる。これに対して、上述とは逆
に、高温処理を伴ったベース領域4及びソース領域8の
形成後にトレンチ5を形成した場合には、高温処理によ
り熱的影響を受けた半導体結晶にトレンチ5を形成し、
続いてゲート酸化膜6及びゲート電極7を形成するの
で、特性的に安定したトレンチ構造の形成が困難にな
る。
【0036】このように、この例の半導体装置の構成に
よれば、単位セル9の矩形表面における対角線L上及び
この対角線Lの近傍位置であるセルコーナー部15に
は、n +型ソース領域8の平面的な幅寸法W1を部分的
に制限するソース領域狭窄部11が形成されているの
で、逆耐圧ブレークダウン時のセルコーナー部15を経
由してドレイン領域3からソース電極4に至る電流経路
を、セルコーナー部15を経由しない電流経路よりも短
くすることができる。また、この例の半導体装置の製造
方法に構成によれば、ドレイン領域4に先にトレンチ5
を形成した後に、高温処理を伴ったベース領域4及びソ
ース領域8の形成を行うので、特にトレンチ5及びこの
トレンチ5の近傍位置の半導体結晶に熱的影響を与える
ことなく、特性的に安定したトレンチ構造を形成するこ
とができる。したがって、セル微細化に適合した構造を
有し、チャネル抵抗を犠牲にすることなく、逆耐圧ブレ
ークダウン時の素子破壊耐量を向上させることができ
る。
【0037】◇第2実施例 図7は、この発明の第2実施例である半導体装置の構成
を示す平面図、図8は図7のC−C矢視断面図である。
この第2実施例の半導体装置の構成が、上述の第1実施
例のそれと大きく異なるところは、ソース領域狭窄部の
構造を変えるようにした点である。この例の半導体装置
20は、図7及び図8に示すように、そのソース領域狭
窄部11は、n+型ソース領域8の形成予定位置の一部
に、p型ベース領域4よりも高不純物濃度のp+型半導
体領域16が予め形成されてから、n+型ソース領域8
が形成されることにより形成されている。
【0038】この例の半導体装置20を製造するには、
第1実施例の図6(a)、(b)に示したように、p型
ベース領域4の形成までは略同様な工程により行う。次
に、フォトリソグラフィ法により、p型ベース領域4の
セル中央部の周囲から放射状に延びるセル対角線状部か
らなる平面形状(図7におけるp+型半導体領域16に
相当した平面形状)にパターニングした第1のフォトレ
ジスト膜をp型ベース領域4上に形成した後、この第1
のフォトレジスト膜をマスクとしてn型不純物として二
フッ化ボロン(BF2)を用いてイオン打ち込みした
後、980〜1050℃で、25〜35分間アニール処
理して、p型ベース領域4の表面に選択的に0.5〜
1.0μmのp+型半導体領域16を形成する。
【0039】次に、フォトリソグラフィ法により、p型
ベース領域4のセル中央部及びこのセル中央部の周囲か
ら放射状に延びるセル対角線状部からなる平面形状(図
7におけるp+型半導体領域16及びp型ベース領域4
に相当した平面形状)にパターニングした第2のフォト
レジスト膜をp型ベース領域4上に形成した後、この第
2のフォトレジスト膜をマスクとしてn型不純物として
砒素を用いてイオン打ち込みした後、980〜1050
℃で、25〜35分間アニール処理して、p型ベース領
域4の表面に選択的に0.4〜0.8μmのn+型ソー
ス領域8及びソース領域狭窄部11を形成する。
【0040】すなわち、全面に予めp型ベース領域4を
形成した後、このベース領域4上に上述のような平面形
状にパターニングした第1のフォトレジスト膜をマスク
としてp型不純物をイオン打ち込みすることにより、選
択的にp+型半導体領域16を形成し、次に、上述のよ
うな平面形状にパターニングした第2のフォトレジスト
膜をマスクとしてn型不純物をイオン打ち込みすること
により、第1実施例と略同様に、特に単位セル9の矩形
表面におけるセルコーナー部15においては、n+型ソ
ース領域8の平面的な幅寸法W1を部分的に幅寸法W2
に制限するようにしたソース領域狭窄部11が形成され
る。そして、ソース領域8は、ソース領域狭窄部11を
介して連続的に形成されることにより途切れることがな
い、無端状に形成される。
【0041】これ以降の工程は、第1実施例と略同様に
行えば良い。なお、上記以外の点では、上述の第1実施
例と略同様であるので、図7及び図8においてそれと同
一の各部には、同一の番号を伏してその説明は省略す
る。
【0042】この例によれば、図8の電流経路cで示す
ように、逆耐圧ブレークダウン時の電流は特に低抵抗の
+型半導体領域16の表面を最短の距離で流れるの
で、ベース領域4内を電流が流れる際の電圧降下が小さ
くなるので、寄生バイポーラトランジスタをオンしにく
くするように作用する。それゆえ、素子破壊耐量をさら
に向上させることができるようになる。
【0043】このように、この例の構成によっても、第
1実施例において述べたのと略同様の効果を得ることが
できる。
【0044】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更などがあってもこの発明に含まれる。例えば、半導体
装置を構成する各半導体領域の導電型は、p型とn型と
を逆にするようにしてもよい。また、ドレイン領域とな
るn-型半導体層の形成はエピタキシャル法によらず
に、イオン打ち込み法等によって外部から不純物をドー
プしてその不純物濃度を調整するようにしてもよい。
【0045】また、MOSFETに限らず、酸化物(O
xide)に代えて絶縁物(Insulator)一般
を用いて構成したMISFETに適用することができ
る。また、各半導体領域、トレンチ、層間絶縁膜等の形
成条件、不純物イオン打ち込み時のイオン源の種類等は
一例を示したものであり、必要に応じて変更することが
できる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の半導体
装置によれば、単位セルの矩形表面における対角線上及
びこの対角線の近傍位置であるセルコーナー部には、ソ
ース領域の平面的な幅寸法を部分的に制限するソース領
域狭窄部が形成されているので、逆耐圧ブレークダウン
時のセルコーナー部を経由してドレイン領域からソース
電極に至る電流経路を、セルコーナー部を経由しない電
流経路よりも短くすることができる。また、この発明の
半導体装置の製造方法によれば、ドレイン領域に先にト
レンチを形成した後に、高温処理を伴ったベース領域及
びソース領域の形成を行うので、特にトレンチ及びこの
トレンチの近傍位置の半導体結晶に熱的影響を与えるこ
となく、特性的に安定したトレンチ構造を形成すること
ができる。したがって、セル微細化に適合した構造を有
し、チャネル抵抗を犠牲にすることなく、逆耐圧ブレー
クダウン時の素子破壊耐量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例である半導体装置の構成
を示す平面図である。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
【図3】図1のB−B矢視断面図である。
【図4】同半導体装置の製造方法を工程順に示す工程図
である。
【図5】同半導体装置の製造方法を工程順に示す工程図
である。
【図6】同半導体装置の製造方法を工程順に示す工程図
である。
【図7】この発明の第2実施例である半導体装置の構成
を示す平面図である。
【図8】図7のC−C矢視断面図である。
【図9】従来の半導体装置の構成を示す平面図である。
【図10】図9のD−D矢視断面図である。
【図11】図9のE−E矢視断面図である。
【図12】従来の半導体装置の構成を示す平面図であ
る。
【図13】図12のF−F矢視断面図である。
【符号の説明】
1 n+型半導体基板(高不純物濃度半導体基板) 2 n-型半導体層(低不純物濃度半導体層) 3 n型ドレイン領域 4 p型ベース領域 5 トレンチ 6 ゲート酸化膜 7 ゲート電極 8 n+型ソース領域 9 単位セル 10、20 半導体装置(トレンチ構造の縦型MO
SFET) 11 ソース領域狭窄部 12 層間絶縁膜 13 ソース及びベースコンタクト開口部 14 ソース電極 15 セルコーナー部 16 p+型半導体領域

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型ドレイン領域に隣接して第2
    導電型ベース領域が形成され、該ベース領域の周囲には
    トレンチが形成されて該トレンチ内にゲート絶縁膜を介
    してゲート電極が形成され、前記ベース領域の表面に前
    記トレンチに沿って無端状の第1導電型ソース領域が形
    成されてなる、複数の矩形のトレンチ構造の単位セルに
    より構成される半導体装置であって、 前記単位セルの矩形表面におけるセル中央部及び該セル
    中央部の周囲から放射状に延びたセル対角線状部に、ソ
    ース非形成領域を設けたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 第1導電型ドレイン領域に隣接して第2
    導電型ベース領域が形成され、該ベース領域の周囲には
    トレンチが形成されて該トレンチ内にゲート絶縁膜を介
    してゲート電極が形成され、前記ベース領域の表面に前
    記トレンチに沿って無端状の第1導電型ソース領域が形
    成されてなる、複数の矩形のトレンチ構造の単位セルに
    より構成される半導体装置であって、 前記単位セルの矩形表面におけるセル対角線上及び該セ
    ル対角線の近傍位置に、前記ソース領域の平面的な幅寸
    法を部分的に制限するソース領域狭窄部が形成されてい
    ることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記単位セルの表面が層間絶縁膜で覆わ
    れて、該層間絶縁膜にソース及びベースコンタクト開口
    部が形成され、該ソース及びベースコンタクト開口部を
    通じてソース電極が形成されていることを特徴とする請
    求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記ソース領域狭窄部は、前記セル対角
    線上で前記層間絶縁膜のソース及びベースコンタクト開
    口部からセルコーナー部に向かって任意の寸法だけ前記
    ソース領域を狭窄するように形成されていることを特徴
    とする請求項3記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記ソース領域狭窄部は、前記ソース領
    域の形成予定位置の一部に、前記ベース領域よりも高不
    純物濃度の第2導電型半導体領域が予め形成されてか
    ら、前記ソース領域が形成されることにより形成されて
    いることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 第1導電型ドレイン領域に隣接して第2
    導電型ベース領域が形成され、該ベース領域の周囲には
    トレンチが形成されて該トレンチ内にゲート絶縁膜を介
    してゲート電極が形成され、前記ベース領域の表面に前
    記トレンチに沿って無端状の第1導電型ソース領域が形
    成されてなる、複数の矩形のトレンチ構造の単位セルに
    より構成される半導体装置の製造方法であって、 第1導電型半導体基板に該半導体基板より低不純物濃度
    の第1導電型半導体層を形成してドレイン領域を形成す
    るドレイン領域形成工程と、 前記ベース領域の周囲となる位置の前記第1導電型半導
    体層にトレンチを形成して複数の単位セルに分断するト
    レンチ形成工程と、 前記トレンチにより囲まれた前記第1導電型半導体層の
    全面に第2導電型ベース領域を形成するベース領域形成
    工程と、 前記第2導電型ベース領域の表面に選択的に無端状の第
    1導電型ソース領域を形成すると共に、前記単位セルの
    矩形表面となるセル対角線上及び該セル対角線の近傍位
    置に選択的に前記ソース領域の平面的な幅寸法を部分的
    に制限するソース領域狭窄部を形成するソース領域形成
    工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記ソース領域形成工程を、前記ベース
    領域のセル中央部及び該セル中央部の周囲から放射状に
    延びたセル対角線状部からなる平面形状にパターニング
    したフォトレジスト膜を前記ベース領域上に形成した
    後、該フォトレジスト膜をマスクとして第1導電型不純
    物を導入して行うことを特徴とする請求項6記載の半導
    体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記ソース領域形成工程を、前記ベース
    領域のセル中央部の周囲から放射状に延びるセル対角線
    状部からなる平面形状にパターニングした第1のフォト
    レジスト膜を前記ベース領域上に形成した後、該第1の
    フォトレジスト膜をマスクとして前記ベース領域よりも
    高不純物濃度となるように第2導電型不純物を導入して
    行う第1の不純物導入工程と、前記ベース領域のセル中
    央部及び該セル中央部の周囲から放射状に延びるセル対
    角線状部からなる平面形状にパターニングした第2のフ
    ォトレジスト膜を前記ベース領域上に形成した後、該第
    2のフォトレジスト膜をマスクとして第1導電型不純物
    を導入して行う第2の不純物導入工程とを組み合わせて
    行うことを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造
    方法。
  9. 【請求項9】 前記トレンチ形成工程と前記ベース領域
    形成工程との間に、少なくとも前記トレンチの側面にゲ
    ート絶縁膜を形成した後、該トレンチ内にゲート絶縁膜
    を介してゲート電極を形成するゲート電極形成工程を含
    むことを特徴とする請求項6、7又は8記載の半導体装
    置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記ベース領域形成工程及びソース領
    域形成工程における第1導電型又は第2導電型不純物の
    導入を、イオン打ち込み法により行うことを特徴とする
    請求項6乃至9のいずれか1に記載の半導体装置の製造
    方法。
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