JPH04162572A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH04162572A JPH04162572A JP2285781A JP28578190A JPH04162572A JP H04162572 A JPH04162572 A JP H04162572A JP 2285781 A JP2285781 A JP 2285781A JP 28578190 A JP28578190 A JP 28578190A JP H04162572 A JPH04162572 A JP H04162572A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
- H01L29/0692—Surface layout
- H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、電力用絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（
以下、パワーＭＯ５ＦＥＴと記す）単体を有する個別半
導体装置あるいはパワーＭＯＳ ＦＥＴを組み込んだ
ＭＯ５集積回路などの半導体装置に係り、特に断面Ｕ字
状の溝（トレンチ）構造を有する縦型のパワーＭＯ５Ｆ
ＥＴの構造に関する。
以下、パワーＭＯ５ＦＥＴと記す）単体を有する個別半
導体装置あるいはパワーＭＯＳ ＦＥＴを組み込んだ
ＭＯ５集積回路などの半導体装置に係り、特に断面Ｕ字
状の溝（トレンチ）構造を有する縦型のパワーＭＯ５Ｆ
ＥＴの構造に関する。
（従来の技術）
パワーＭＯ５ＦＥＴは、微細加工技術の進歩により低オ
ン抵抗化の動きが急速に進んで（する。特に、低耐圧の
６０Ｖ〜１００ＶクラスのパワーＭＯＳ ＦＥＴは、
低オン抵抗化の傾向か顕著であり、現在では、フォトレ
ジスト上の制約からセルサイズの縮小に限界かみえてい
る平面構造の拡散自己整合（Ｄ Ｓ Ａ ； Ｄｉｒｆ
ｕｓｉｏｎ ５ｅｌｆ＾ｌｊｇｒ＋ｍｅｎｔ ）タイプ
を更に一歩進め、Ｉ Ｅ Ｄ ｂｌ（Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｍｅ
ｅｔｉｎｇ）８６ ’−６３８などの文献に開示されて
いるよう１こ、セルサイズをより小型化できるトレンチ
構造を有スル縦型パワーＭＯＳ ＦＥＴの開発か進め
られている。
ン抵抗化の動きが急速に進んで（する。特に、低耐圧の
６０Ｖ〜１００ＶクラスのパワーＭＯＳ ＦＥＴは、
低オン抵抗化の傾向か顕著であり、現在では、フォトレ
ジスト上の制約からセルサイズの縮小に限界かみえてい
る平面構造の拡散自己整合（Ｄ Ｓ Ａ ； Ｄｉｒｆ
ｕｓｉｏｎ ５ｅｌｆ＾ｌｊｇｒ＋ｍｅｎｔ ）タイプ
を更に一歩進め、Ｉ Ｅ Ｄ ｂｌ（Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｍｅ
ｅｔｉｎｇ）８６ ’−６３８などの文献に開示されて
いるよう１こ、セルサイズをより小型化できるトレンチ
構造を有スル縦型パワーＭＯＳ ＦＥＴの開発か進め
られている。
第６図は、従来の縦型パワーＭＯ５ＦＥＴ（例えばＮチ
ャネルトランジスタ）における一部のセル領域を斜め方
向から見た断面構造を示しており、単位セルの平面パタ
ーンを第７図に示している。
ャネルトランジスタ）における一部のセル領域を斜め方
向から見た断面構造を示しており、単位セルの平面パタ
ーンを第７図に示している。
このパワーＭＯ５ＦＥＴにおいて、Ｎ５は単一セルの長
さてあり、Ｎ５ＸＮｓのセルサイズを有する単位セルの
パワーＭＯ５ＦＥＴが縦横に規則正しく多数配設されて
おり、各セルは、第１導電型（本例ではＮ＋型）のシリ
コンからなる半導体基板１０の主面に設けられている。
さてあり、Ｎ５ＸＮｓのセルサイズを有する単位セルの
パワーＭＯ５ＦＥＴが縦横に規則正しく多数配設されて
おり、各セルは、第１導電型（本例ではＮ＋型）のシリ
コンからなる半導体基板１０の主面に設けられている。
ここで、１１は上記Ｎ１型の半導体基板１０の主面に設
けられた低不純物濃度を有するＮ型の第１の半導体層（
エピタキシャル層、ドレイン領域）、１２はこのエピタ
キシャル層１１の上面に拡散によって設けられた第２導
電型（本例ではＰ型）の第２の半導体層（チャネル形成
層）、１３・・・はこのチャネル形成層１２の表層部に
格子状に設けられたＮ＋型の第３の半導体層（ソース領
域）、１４はこのソース領域１３の中央部表面から前記
チャネル形成層１２の一部を貫いて前記エピタキシャル
層１１に達するように設けられた格子状のパターンを有
する幅１μｍ、深さ４μｍのトレンチ、１５はこのトレ
ンチ１４の内壁面に形成されたゲート酸化膜、Ｇはこの
ゲート絶縁膜１５上で上記トレンチ１４を埋めるように
設けられたゲート電極、１７はこのゲート電極Ｇ上を覆
うと共に前記トレンチ１４の端部から僅かに張り出して
前記ソース領域１３の一部を覆うように設けられた絶縁
膜、Ｓはこの絶縁膜１７上および前記ソース領域１３の
露出表面上および前記チャネル形成層１２の露出表面上
に設けられたソース電極、Ｄは前記半導体基板１０の裏
面に設けられたドレイン電極である。この場合、ソース
電極Ｓおよびドレイン電極りは各セルに対して一体的に
設けられ、各セルのゲート電極Ｇは共通に接続されてい
るので、各セルは並列に接続されている。
けられた低不純物濃度を有するＮ型の第１の半導体層（
エピタキシャル層、ドレイン領域）、１２はこのエピタ
キシャル層１１の上面に拡散によって設けられた第２導
電型（本例ではＰ型）の第２の半導体層（チャネル形成
層）、１３・・・はこのチャネル形成層１２の表層部に
格子状に設けられたＮ＋型の第３の半導体層（ソース領
域）、１４はこのソース領域１３の中央部表面から前記
チャネル形成層１２の一部を貫いて前記エピタキシャル
層１１に達するように設けられた格子状のパターンを有
する幅１μｍ、深さ４μｍのトレンチ、１５はこのトレ
ンチ１４の内壁面に形成されたゲート酸化膜、Ｇはこの
ゲート絶縁膜１５上で上記トレンチ１４を埋めるように
設けられたゲート電極、１７はこのゲート電極Ｇ上を覆
うと共に前記トレンチ１４の端部から僅かに張り出して
前記ソース領域１３の一部を覆うように設けられた絶縁
膜、Ｓはこの絶縁膜１７上および前記ソース領域１３の
露出表面上および前記チャネル形成層１２の露出表面上
に設けられたソース電極、Ｄは前記半導体基板１０の裏
面に設けられたドレイン電極である。この場合、ソース
電極Ｓおよびドレイン電極りは各セルに対して一体的に
設けられ、各セルのゲート電極Ｇは共通に接続されてい
るので、各セルは並列に接続されている。
このような縦型パワーＭＯＳ ＦＥＴは、幅１μｍの
トレンチ１４内にゲート電極Ｇを埋込む構造を有するの
で、セルサイズを１０μｍＸ１０μｍ以下とすることが
でき、オン抵抗を極めて小さく （１，８ｍΩ・ｃｍ
−２程度）することができるようになってきた。
トレンチ１４内にゲート電極Ｇを埋込む構造を有するの
で、セルサイズを１０μｍＸ１０μｍ以下とすることが
でき、オン抵抗を極めて小さく （１，８ｍΩ・ｃｍ
−２程度）することができるようになってきた。
ここで、上記パワーＭＯＳ ＦＥＴの動作原理を述べ
ておく。即ち、ソース電極Ｓを接地し、ドレイン電極り
およびゲート電極Ｇに正の電圧を印加する。このような
順バイアスの時、ゲート電圧を上げていくと、チャネル
形成層１２のうちのゲート電極Ｇに対向するトレンチ側
面領域（チャネル部）がＮ型に反転して反転層となり、
ソース領域Ｓから反転層直下のエピタキシャル層１１領
域に電子が流れる。
ておく。即ち、ソース電極Ｓを接地し、ドレイン電極り
およびゲート電極Ｇに正の電圧を印加する。このような
順バイアスの時、ゲート電圧を上げていくと、チャネル
形成層１２のうちのゲート電極Ｇに対向するトレンチ側
面領域（チャネル部）がＮ型に反転して反転層となり、
ソース領域Ｓから反転層直下のエピタキシャル層１１領
域に電子が流れる。
ところで、上記したような縦型パワー
ＭＯ５ＦＥＴの構造のままで実際に形成した場合、次に
述べるような特性上の不具合が発生することが分った。
述べるような特性上の不具合が発生することが分った。
即ち、トレンチ１４の側面の凸状のコーナー部Ａ”とそ
の他の部分Ｂ”とでゲート酸化膜１５の厚さおよび膜質
が異なるという現象が生じ、その結果、閾値電圧ＶＴＲ
％出力特性（Ｉ ｎｓ−ｌ Ｙ＋ｓｌ ）が上記Ａ″部
とＢ″部とで異なることになり、特性面で様々なアンバ
ランスを引き起こすことになり、好ましくない。また、
トレンチ１４の側面のコーナー部が凹状の場合でも上記
と同様の結果となり、しかも、トレンチ１４の側面の凹
凸部に形成されるゲート酸化膜は膜質が悪く、この部分
をＭＯＳ ＦＥＴのゲート酸化膜として使用する場合
には信頼性上の不具合（例えば高温逆バイアス寿命試験
における閾値電圧ＶＴＨの劣化、リーク電流の増大など
）か発生する。
の他の部分Ｂ”とでゲート酸化膜１５の厚さおよび膜質
が異なるという現象が生じ、その結果、閾値電圧ＶＴＲ
％出力特性（Ｉ ｎｓ−ｌ Ｙ＋ｓｌ ）が上記Ａ″部
とＢ″部とで異なることになり、特性面で様々なアンバ
ランスを引き起こすことになり、好ましくない。また、
トレンチ１４の側面のコーナー部が凹状の場合でも上記
と同様の結果となり、しかも、トレンチ１４の側面の凹
凸部に形成されるゲート酸化膜は膜質が悪く、この部分
をＭＯＳ ＦＥＴのゲート酸化膜として使用する場合
には信頼性上の不具合（例えば高温逆バイアス寿命試験
における閾値電圧ＶＴＨの劣化、リーク電流の増大など
）か発生する。
そこで、トレンチ１４の側面でのゲート酸化膜の不具合
を防止するために、トレンチ１４の側面のコーナー部の
形状を滑らかに丸めるように工夫することか考えられる
か、この方法は、改善効果が低く、微細化を進める上で
も大きな制約となってくる。
を防止するために、トレンチ１４の側面のコーナー部の
形状を滑らかに丸めるように工夫することか考えられる
か、この方法は、改善効果が低く、微細化を進める上で
も大きな制約となってくる。
（発明が解決しようとする課題）
上記したように超低オン抵抗化を図った従来の縦型パワ
ーＭＯ３ＦＥＴは、トレンチの側面のコーナー部とその
他の部分とでゲート酸化膜の厚さおよび膜質か異なり、
特性面で様々なアンバランスを引き起こしたり、信頼性
上の不具合が発生するという問題がある。
ーＭＯ３ＦＥＴは、トレンチの側面のコーナー部とその
他の部分とでゲート酸化膜の厚さおよび膜質か異なり、
特性面で様々なアンバランスを引き起こしたり、信頼性
上の不具合が発生するという問題がある。
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的は、超低オン抵抗を有すると共に信頼性が高く、
特性面で安定な良質な縦型パワーＭＯ３ＦＥＴを有する
半導体装置を提供することにある。
の目的は、超低オン抵抗を有すると共に信頼性が高く、
特性面で安定な良質な縦型パワーＭＯ３ＦＥＴを有する
半導体装置を提供することにある。
［発明の構成コ
（課題を解決するための手段）
本発明は、第１導電型の半導体基板と、この半導体基板
の主面に設けられた低不純物濃度を有するドレイン領域
用の第１導電型の第１の半導体層と、この第１の半導体
層の上面に設けられたチャネル領域形成用の第２導電型
の第２の半導体層と、この第２の半導体層の表層部の一
部に設けられたソース領域用の第１導電型の第３の半導
体層と、この第３の半導体層の表面から前記第２の半導
体層の一部を貫いて前記第１の半導体層に達するように
設けられたトレンチの内壁面に形成されたゲート絶縁膜
と、このゲート絶縁膜上で前記溝を埋めるように設けら
れたゲート電極と、このゲート電極上を覆うように設け
られた絶縁膜と、この絶縁膜上および前記第３の半導体
層の露出表面上ならびに前記第２の半導体層の露出表面
上に設けられたソース電極と、前記半導体基板の裏面に
設けられたドレイン電極を備えた縦型の電力用絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタを有する半導体装置において
、前記溝の側面のコーナー部は絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタとしての機能か抑制されていることを特徴と
する。
の主面に設けられた低不純物濃度を有するドレイン領域
用の第１導電型の第１の半導体層と、この第１の半導体
層の上面に設けられたチャネル領域形成用の第２導電型
の第２の半導体層と、この第２の半導体層の表層部の一
部に設けられたソース領域用の第１導電型の第３の半導
体層と、この第３の半導体層の表面から前記第２の半導
体層の一部を貫いて前記第１の半導体層に達するように
設けられたトレンチの内壁面に形成されたゲート絶縁膜
と、このゲート絶縁膜上で前記溝を埋めるように設けら
れたゲート電極と、このゲート電極上を覆うように設け
られた絶縁膜と、この絶縁膜上および前記第３の半導体
層の露出表面上ならびに前記第２の半導体層の露出表面
上に設けられたソース電極と、前記半導体基板の裏面に
設けられたドレイン電極を備えた縦型の電力用絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタを有する半導体装置において
、前記溝の側面のコーナー部は絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタとしての機能か抑制されていることを特徴と
する。
（作 用）
従来は不具合か生していたトレンチの側面のコーナー部
でのＭＯＳ ＦＥＴとしての機能か抑制されており、
トレンチの側面のコーナー部以外にのみ均一なチャネル
を形成することか可能になるので、超低オン抵抗を有す
ると共に信頼性が高く、特性面で安定な良質な縦型パワ
ーＭＯＳ ＦＥＴが得られる。
でのＭＯＳ ＦＥＴとしての機能か抑制されており、
トレンチの側面のコーナー部以外にのみ均一なチャネル
を形成することか可能になるので、超低オン抵抗を有す
ると共に信頼性が高く、特性面で安定な良質な縦型パワ
ーＭＯＳ ＦＥＴが得られる。
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
第１図は、個別半導体装置あるいはＭＯ５集積回路に形
成される第１実施例に係る縦型パワーＭＯＳ ＦＥＴ
の単位セルの平面パターンを示しており、この縦型パワ
ーＭＯ５ＦＥＴは、第６図および第７図を参照して前述
した従来の縦型パワーＭＯ５ＦＥＴの断面構造および平
面パターンとほぼ同様であるが、前記溝の側面のコーナ
ー部はＭＯＳ ＦＥＴとしての機能が抑制されている
点が異なり、その他は同じであるので第６図中と同じ符
号を付している。
成される第１実施例に係る縦型パワーＭＯＳ ＦＥＴ
の単位セルの平面パターンを示しており、この縦型パワ
ーＭＯ５ＦＥＴは、第６図および第７図を参照して前述
した従来の縦型パワーＭＯ５ＦＥＴの断面構造および平
面パターンとほぼ同様であるが、前記溝の側面のコーナ
ー部はＭＯＳ ＦＥＴとしての機能が抑制されている
点が異なり、その他は同じであるので第６図中と同じ符
号を付している。
上記したように溝の側面のコーナー部におけるＭＯＳ
ＦＥＴとしての機能を抑制する構造の一具体例として
は、トレンチ１４によってチャネル形成層１２が分割さ
れたセルパターンのコーナー部には前記ソース領域１３
を形成しなければよく、この場合の第１図の縦型パワー
ＭＯ５ＦＥＴの形成方法の一例について第２図（ａ）乃
至（ｅ）を参照しながら簡単に説明する。
ＦＥＴとしての機能を抑制する構造の一具体例として
は、トレンチ１４によってチャネル形成層１２が分割さ
れたセルパターンのコーナー部には前記ソース領域１３
を形成しなければよく、この場合の第１図の縦型パワー
ＭＯ５ＦＥＴの形成方法の一例について第２図（ａ）乃
至（ｅ）を参照しながら簡単に説明する。
まず、第２図（ａ）に示すように、不純物濃度がｌ Ｑ
”ｃ ｍ−３で厚さ１５０μｍのＮ＋型のシリコンか
らなる半導体基板１０の主面に、不純物濃度が５Ｘ１０
”ｃｍ−’で厚さが約１０μｍのＮ型のエピタキシャル
層１１をエピタキシャル成長により形成する。さらに、
このエピタキシャル層１１上に、不純物濃度がｌ Ｑ
１７ｃ ｍ−’程度で厚さが約２μｍのＰ型のチャネル
形成層１２を拡散によって形成する。引き続き、ＰＥＰ
（光蝕刻プロセス）工程およびイオン注入法を用いて
、チャネル形成層１２の表層部に不純物濃度が１０２０
ｃｍ−３程度で厚さ０．５μｍのＮ゛型の・ノース領域
１３を格子状に設ける。この場合、特にチャネル形成層
１２の露出部Ｃ゛とトレンチ形成予定領域の交差部Ａ″
にはソース領域１３を形成しないことが重要である。
”ｃ ｍ−３で厚さ１５０μｍのＮ＋型のシリコンか
らなる半導体基板１０の主面に、不純物濃度が５Ｘ１０
”ｃｍ−’で厚さが約１０μｍのＮ型のエピタキシャル
層１１をエピタキシャル成長により形成する。さらに、
このエピタキシャル層１１上に、不純物濃度がｌ Ｑ
１７ｃ ｍ−’程度で厚さが約２μｍのＰ型のチャネル
形成層１２を拡散によって形成する。引き続き、ＰＥＰ
（光蝕刻プロセス）工程およびイオン注入法を用いて
、チャネル形成層１２の表層部に不純物濃度が１０２０
ｃｍ−３程度で厚さ０．５μｍのＮ゛型の・ノース領域
１３を格子状に設ける。この場合、特にチャネル形成層
１２の露出部Ｃ゛とトレンチ形成予定領域の交差部Ａ″
にはソース領域１３を形成しないことが重要である。
次に、第２図（ｂ）に示すように、ドライエ・ソチング
、例えばＲＩＥ （反応性イオンエツチング）法により
、ウニノー２０のソース領域１３の中央部表面から前記
チャネル形成層１２の一部を貫いて前記エピタキシャル
層１１に達するように、幅１μｍ、深さ４μｍのトレン
チ１４を形成する。この場合、トレンチ１４をソース領
域１３の中央に沿って設けるので、トレンチ１４は格子
状のノくターンを有することになる。ここで、図中、２
１は例えば熱酸化膜、窒化膜、ＣＶＤ （気相成長）酸
化膜が順次形成された積層膜である。
、例えばＲＩＥ （反応性イオンエツチング）法により
、ウニノー２０のソース領域１３の中央部表面から前記
チャネル形成層１２の一部を貫いて前記エピタキシャル
層１１に達するように、幅１μｍ、深さ４μｍのトレン
チ１４を形成する。この場合、トレンチ１４をソース領
域１３の中央に沿って設けるので、トレンチ１４は格子
状のノくターンを有することになる。ここで、図中、２
１は例えば熱酸化膜、窒化膜、ＣＶＤ （気相成長）酸
化膜が順次形成された積層膜である。
次に、第２図（Ｃ）に示すように、ウェハ２０上の主要
全域に厚さ５００人のＳｉＯ２膜１５膜形５する。これ
によりトレンチ１４の内壁面を覆うようにゲート酸化膜
１５が形成される。引き続き、リンかドープされたポリ
シリコン膜１６をトレンチ１４が十分に埋まるまで堆積
する。このポリシリコン膜１６は後でゲート電極Ｇとし
て用いられるので、低抵抗であることが望ましく、上記
ポリシリコン膜１６を堆積した後で高濃度の不純物をド
ープしてもよい。
全域に厚さ５００人のＳｉＯ２膜１５膜形５する。これ
によりトレンチ１４の内壁面を覆うようにゲート酸化膜
１５が形成される。引き続き、リンかドープされたポリ
シリコン膜１６をトレンチ１４が十分に埋まるまで堆積
する。このポリシリコン膜１６は後でゲート電極Ｇとし
て用いられるので、低抵抗であることが望ましく、上記
ポリシリコン膜１６を堆積した後で高濃度の不純物をド
ープしてもよい。
次に、第２図（ｄ）に示すように、トレンチ１４内にゲ
ート電極Ｇとなるポリシリコン膜を残すようにポリシリ
コン膜１６をエッチバックする。
ート電極Ｇとなるポリシリコン膜を残すようにポリシリ
コン膜１６をエッチバックする。
次に、第２図（ｅ）に示すように、全面に厚さ６０００
人のＰＳＧ （リンシリケートガラス）膜からなる絶縁
膜１７をＣＶＤ法により堆積し、ＰＥＰ工程により上記
絶縁膜１７の一部（チャネル形成層１２上の全部および
ソース領域１３上の一部）にコンタクト孔を開口する。
人のＰＳＧ （リンシリケートガラス）膜からなる絶縁
膜１７をＣＶＤ法により堆積し、ＰＥＰ工程により上記
絶縁膜１７の一部（チャネル形成層１２上の全部および
ソース領域１３上の一部）にコンタクト孔を開口する。
これにより、ゲート電極Ｇ上およびトレンチ１４の端部
から僅かに張り出してソース領域１３上の一部を覆うよ
うに絶縁膜１７が設けられる。この後、全面に厚さ４μ
ｍのアルミニウム（１） ）あるいはアルミニウム・シ
リコン合金（ＡＩｌ−５ｉ）からなるソース電極Ｓを蒸
着する。さらに、前記半導体基板１０の裏面にもドレイ
ン電極りを形成し、第１図に示したような縦型パワーＭ
ＯＳ ＦＥＴを得る。
から僅かに張り出してソース領域１３上の一部を覆うよ
うに絶縁膜１７が設けられる。この後、全面に厚さ４μ
ｍのアルミニウム（１） ）あるいはアルミニウム・シ
リコン合金（ＡＩｌ−５ｉ）からなるソース電極Ｓを蒸
着する。さらに、前記半導体基板１０の裏面にもドレイ
ン電極りを形成し、第１図に示したような縦型パワーＭ
ＯＳ ＦＥＴを得る。
上記実施例の縦型パワーＭＯＳ ＦＥＴによれば、基
本的には前述した従来の縦型パワーＭＯ５ＦＥＴと同様
の動作が得られるが、従来の縦型パワーＭＯＳ ＦＥ
Ｔの技術の延長上でソースＰＥＰ工程のマスク変更・に
よって単にソース領域１３の拡散形状を変更するだけで
（新規な技術を必要としないで）、従来は不具合が生じ
ていたトレンチ１４の側面のコーナー部でのＭＯＳ
ＦＥＴとしての機能を抑制し、トレンチ１４の側面のコ
ーナー部以外にのみ均一なチャネル部を形成することが
可能になるので、超低オン抵抗を有すると共に信頼性が
高く、特性面で安定な良質な縦型パワーＭＯ５ＦＥＴが
得られる。
本的には前述した従来の縦型パワーＭＯ５ＦＥＴと同様
の動作が得られるが、従来の縦型パワーＭＯＳ ＦＥ
Ｔの技術の延長上でソースＰＥＰ工程のマスク変更・に
よって単にソース領域１３の拡散形状を変更するだけで
（新規な技術を必要としないで）、従来は不具合が生じ
ていたトレンチ１４の側面のコーナー部でのＭＯＳ
ＦＥＴとしての機能を抑制し、トレンチ１４の側面のコ
ーナー部以外にのみ均一なチャネル部を形成することが
可能になるので、超低オン抵抗を有すると共に信頼性が
高く、特性面で安定な良質な縦型パワーＭＯ５ＦＥＴが
得られる。
第３図乃至第５図は、それぞれ本発明に係る縦型パワー
ＭＯ５ＦＥＴの他の実施例を示している。
ＭＯ５ＦＥＴの他の実施例を示している。
即ち、第３図に示す縦型パワーＭＯ３ＦＥＴは、第１図
に示した縦型パワーＭＯＳ ＦＥＴと比べて、前記ト
レンチ１４によって前記チャネル形成層１２が分割され
たセルパターンの各コーナー部にＰ＋型の第４の半導体
層３０が拡散によって形成されている点が異なり、その
他は同しであるので第１図中と同じ符号を付している。
に示した縦型パワーＭＯＳ ＦＥＴと比べて、前記ト
レンチ１４によって前記チャネル形成層１２が分割され
たセルパターンの各コーナー部にＰ＋型の第４の半導体
層３０が拡散によって形成されている点が異なり、その
他は同しであるので第１図中と同じ符号を付している。
この縦型パワーＭＯ３ＦＥＴによっても、トレンチ１４
の側面のコーナー部はＭＯＳ ＦＥＴとしての動作が
阻止されるので、第１図の縦型パワーＭＯ３ＦＥＴと同
様の効果が得られる。なお、セルパターンの各コーナー
部には、ソース領域１３が形成されていてもいなくそも
よい。
の側面のコーナー部はＭＯＳ ＦＥＴとしての動作が
阻止されるので、第１図の縦型パワーＭＯ３ＦＥＴと同
様の効果が得られる。なお、セルパターンの各コーナー
部には、ソース領域１３が形成されていてもいなくそも
よい。
また、第４図に示す縦型パワーＭＯ５ＦＥＴは、第１図
に示した縦型パワーＭＯＳ ＦＥＴと比べて、前記ト
レンチ１４によ、って前記チャネル形成層１２が分割さ
れたセルパターンは略長方形であり、このセルパターン
のコーナー部以外の長辺側にのみ前記ソース領域１３が
形成されている（短辺側にはソース領域１３が形成され
ていない）点が異なり、その他は同しであるので第１図
中と同じ符号を付している。
に示した縦型パワーＭＯＳ ＦＥＴと比べて、前記ト
レンチ１４によ、って前記チャネル形成層１２が分割さ
れたセルパターンは略長方形であり、このセルパターン
のコーナー部以外の長辺側にのみ前記ソース領域１３が
形成されている（短辺側にはソース領域１３が形成され
ていない）点が異なり、その他は同しであるので第１図
中と同じ符号を付している。
この縦型パワーＭＯ３ＦＥＴによれば、第１図の縦型パ
ワーＭＯ５ＦＥＴと同様の効果か得られるほか、均一な
チャネル幅を効率よく確保することができる。
ワーＭＯ５ＦＥＴと同様の効果か得られるほか、均一な
チャネル幅を効率よく確保することができる。
また、第５図に示す縦型パワーＭＯ５ＦＥＴは、第１図
に示した縦型パワーＭＯ５ＦＥＴと比べて、前記トレン
チ１４か構造的に各々分離独立しており、互いに独立に
各トレンチ１４内にそれぞれ形成されたゲート電極Ｇ相
互を電気的に接続する例えば不純物がドープされたポリ
シリコンからなるゲート配線５１が設けられ、このゲー
ト配線５１の直下には寄生素子動作を防ぐために前記ソ
ース領域１３が形成されていない点が異なり、その他は
同じであるので第１図中と同じ符号を付している。
に示した縦型パワーＭＯ５ＦＥＴと比べて、前記トレン
チ１４か構造的に各々分離独立しており、互いに独立に
各トレンチ１４内にそれぞれ形成されたゲート電極Ｇ相
互を電気的に接続する例えば不純物がドープされたポリ
シリコンからなるゲート配線５１が設けられ、このゲー
ト配線５１の直下には寄生素子動作を防ぐために前記ソ
ース領域１３が形成されていない点が異なり、その他は
同じであるので第１図中と同じ符号を付している。
この縦型パワーＭＯ３ＦＥＴにおいても、トレンチ１４
の側面のゲート酸化膜１５の膜厚および膜質の不均一が
あっても、トレンチ１４の側面のコーナー部はＭＯＳ
ＦＥＴとしての機能が抑制されているので、第１図の
縦型パワーＭＯ３ＦＥＴと同様の効果が得られる。
の側面のゲート酸化膜１５の膜厚および膜質の不均一が
あっても、トレンチ１４の側面のコーナー部はＭＯＳ
ＦＥＴとしての機能が抑制されているので、第１図の
縦型パワーＭＯ３ＦＥＴと同様の効果が得られる。
［発明の効果コ
上述したように本発明によれば、超低オン抵抗を有する
と共に信頼性が高く、特性面で安定な良質な縦型パワー
ＭＯＳ ＦＥＴを有する半導体装置を実現することが
できる。
と共に信頼性が高く、特性面で安定な良質な縦型パワー
ＭＯＳ ＦＥＴを有する半導体装置を実現することが
できる。
第１図は本発明の一実施例に係る縦型パワーＭＯ３ＦＥ
Ｔの単位セルを示す平面図、断面図、第２図（ａ）乃至
（ｅ）は第１図の縦型パワーＭＯ３ＦＥＴの形成方法の
一例を模式的に示す斜視図および断面図、第３図は本発
明の他の実施例に係る縦型パワーＭＯ５ＦＥＴを示す斜
視図、第４図および第５図はそれぞれ本発明のさらに他
の実施例に係る縦型パワーＭＯＳ ＦＥＴを示す平面
図、第６図は縦型パワーＭＯ８ＦＥＴにおける一部のセ
ル領域を取り出して一部断面で示す斜視図、第７図は従
来の縦型パワーＭＯ５ＦＥＴの単位セルを示す平面図で
ある。 １０・・・Ｎ＋型の半導体基板、１１・・・Ｎ型の第１
の半導体層（エピタキシャル層、ドレイン領域）、１２
・・Ｐ型の第２の半導体層（チャネル形成層）、１３・
・・Ｎ゛型の第３の半導体層（ソース領域）、１４・・
・トレンチ、１５・・・ゲート酸化膜、１６・・・ポリ
シリコン膜、１７・・・絶縁膜、Ｇ・・・ゲート電極、
Ｓ・・・ソース電極、Ｄ・・・ドレイン電極、２０・・
・ウェハ、３０・・・Ｐ゛型の第４の半導体層、５１・
・・ゲート配線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ）り 第１図 （ａ） 第２図 （ｄ） （ｅ） 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図
Ｔの単位セルを示す平面図、断面図、第２図（ａ）乃至
（ｅ）は第１図の縦型パワーＭＯ３ＦＥＴの形成方法の
一例を模式的に示す斜視図および断面図、第３図は本発
明の他の実施例に係る縦型パワーＭＯ５ＦＥＴを示す斜
視図、第４図および第５図はそれぞれ本発明のさらに他
の実施例に係る縦型パワーＭＯＳ ＦＥＴを示す平面
図、第６図は縦型パワーＭＯ８ＦＥＴにおける一部のセ
ル領域を取り出して一部断面で示す斜視図、第７図は従
来の縦型パワーＭＯ５ＦＥＴの単位セルを示す平面図で
ある。 １０・・・Ｎ＋型の半導体基板、１１・・・Ｎ型の第１
の半導体層（エピタキシャル層、ドレイン領域）、１２
・・Ｐ型の第２の半導体層（チャネル形成層）、１３・
・・Ｎ゛型の第３の半導体層（ソース領域）、１４・・
・トレンチ、１５・・・ゲート酸化膜、１６・・・ポリ
シリコン膜、１７・・・絶縁膜、Ｇ・・・ゲート電極、
Ｓ・・・ソース電極、Ｄ・・・ドレイン電極、２０・・
・ウェハ、３０・・・Ｐ゛型の第４の半導体層、５１・
・・ゲート配線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ）り 第１図 （ａ） 第２図 （ｄ） （ｅ） 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）第１導電型の半導体基板と、 この半導体基板の主面に設けられた低不純物濃度を有す
るドレイン領域用の第１導電型の第１の半導体層と、 この第１の半導体層の上面に設けられたチャネル領域形
成用の第２導電型の第２の半導体層と、この第２の半導
体層の表層部の一部に設けられたソース領域用の第１導
電型の第３の半導体層と、この第３の半導体層の表面か
ら前記第２の半導体層の一部を貫いて前記第１の半導体
層に達するように設けられた溝の内壁面に形成されたゲ
ート絶縁膜と、 このゲート絶縁膜上で前記溝を埋めるように設けられた
ゲート電極と、 このゲート電極上を覆うように設けられた絶縁膜と、 この絶縁膜上および前記第３の半導体層の露出表面上な
らびに前記第２の半導体層の露出表面上に設けられたソ
ース電極と、 前記半導体基板の裏面に設けられたドレイン電極とを備
えた縦型の電力用絶縁ゲート型電界効果トランジスタを
有する半導体装置において、前記溝の側面のコーナー部
は絶縁ゲート型電界効果トランジスタとしての機能が抑
制されていることを特徴とする半導体装置。（２）前記
溝によって前記第２の半導体層が分割されたセルパター
ンを有し、このセルパターンのコーナー部には前記ソー
ス領域用の第１導電型の第３の半導体層が形成されてい
ないことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 （３）前記セルパターンのコーナー部には高不純物濃度
を有する第２導電型の第４の半導体層が形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。 （４）前記溝によって前記第２の半導体層が分割された
セルパターンを有し、このセルパターンは略長方形であ
り、このセルパターンのコーナー部以外の長辺側にのみ
前記ソース領域用の第１導電型の第３の半導体層が形成
されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置
。 （５）前記溝が構造的に各々分離独立しており、互いに
独立に各溝内にそれぞれ形成されたゲート電極相互を電
気的に接続する配線が設けられ、この配線の直下には前
記ソース領域用の第１導電型の第３の半導体層が形成さ
れていないことを特徴とする請求項１記載の半導体装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2285781A JP2894820B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2285781A JP2894820B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04162572A true JPH04162572A (ja) | 1992-06-08 |
| JP2894820B2 JP2894820B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=17695987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2285781A Expired - Lifetime JP2894820B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2894820B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09500241A (ja) * | 1994-06-03 | 1997-01-07 | シリコニックス インコーポレーテッド | セルトレンチの角部にチャンネル阻止手段を備えるトレンチ型ｄｍｏｓトランジスタ |
| US5864159A (en) * | 1994-12-13 | 1999-01-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Insulated gate semiconductor device structure to prevent a reduction in breakdown voltage |
| WO2000057478A3 (en) * | 1999-03-18 | 2001-08-16 | Koninkl Philips Electronics Nv | An electronic device comprising a trench gate field effect device |
| US6525375B1 (en) | 1999-10-19 | 2003-02-25 | Denso Corporation | Semiconductor device having trench filled up with gate electrode |
| US6670673B2 (en) | 2001-04-18 | 2003-12-30 | Denso Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
| US6838735B1 (en) * | 2000-02-24 | 2005-01-04 | International Rectifier Corporation | Trench FET with non overlapping poly and remote contact therefor |
| JP2007513523A (ja) * | 2003-12-02 | 2007-05-24 | ビシェイ−シリコニクス | クローズドセルトレンチｍｏｓ電界効果トランジスタ |
| JP2011119425A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置 |
| US9425271B2 (en) | 2011-03-09 | 2016-08-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Insulated-gate bipolar transistor |
| JP5983864B2 (ja) * | 2013-04-02 | 2016-09-06 | トヨタ自動車株式会社 | トレンチゲート電極を利用するｉｇｂｔ |
| JP2017017222A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | 株式会社豊田中央研究所 | 半導体装置 |
| WO2019017447A1 (ja) * | 2017-07-21 | 2019-01-24 | 株式会社デンソー | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2019176013A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | トヨタ自動車株式会社 | スイッチング素子の製造方法 |
| CN112992682A (zh) * | 2019-12-13 | 2021-06-18 | 华润微电子（重庆）有限公司 | 沟槽型场效应晶体管结构及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3344381B2 (ja) | 1999-08-23 | 2002-11-11 | 日本電気株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-10-25 JP JP2285781A patent/JP2894820B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09500241A (ja) * | 1994-06-03 | 1997-01-07 | シリコニックス インコーポレーテッド | セルトレンチの角部にチャンネル阻止手段を備えるトレンチ型ｄｍｏｓトランジスタ |
| US5864159A (en) * | 1994-12-13 | 1999-01-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Insulated gate semiconductor device structure to prevent a reduction in breakdown voltage |
| WO2000057478A3 (en) * | 1999-03-18 | 2001-08-16 | Koninkl Philips Electronics Nv | An electronic device comprising a trench gate field effect device |
| EP2991120A1 (en) | 1999-10-19 | 2016-03-02 | Denso Corporation | Semiconductor device having trench filled up with gate electrode and method of manufacturing the same |
| US6525375B1 (en) | 1999-10-19 | 2003-02-25 | Denso Corporation | Semiconductor device having trench filled up with gate electrode |
| US6696323B2 (en) | 1999-10-19 | 2004-02-24 | Denso Corporation | Method of manufacturing semiconductor device having trench filled up with gate electrode |
| EP2109135A2 (en) | 1999-10-19 | 2009-10-14 | Denso Corporation | Methods of making a field-effect semiconductor device |
| US6838735B1 (en) * | 2000-02-24 | 2005-01-04 | International Rectifier Corporation | Trench FET with non overlapping poly and remote contact therefor |
| US6670673B2 (en) | 2001-04-18 | 2003-12-30 | Denso Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
| US6867456B2 (en) | 2001-04-18 | 2005-03-15 | Denso Corporation | Semiconductor device having high breakdown voltage without increased on resistance |
| JP2007513523A (ja) * | 2003-12-02 | 2007-05-24 | ビシェイ−シリコニクス | クローズドセルトレンチｍｏｓ電界効果トランジスタ |
| JP2011119425A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置 |
| US9425271B2 (en) | 2011-03-09 | 2016-08-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Insulated-gate bipolar transistor |
| JP5983864B2 (ja) * | 2013-04-02 | 2016-09-06 | トヨタ自動車株式会社 | トレンチゲート電極を利用するｉｇｂｔ |
| JP2017017222A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | 株式会社豊田中央研究所 | 半導体装置 |
| WO2019017447A1 (ja) * | 2017-07-21 | 2019-01-24 | 株式会社デンソー | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2019021871A (ja) * | 2017-07-21 | 2019-02-07 | 株式会社デンソー | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2019176013A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | トヨタ自動車株式会社 | スイッチング素子の製造方法 |
| CN112992682A (zh) * | 2019-12-13 | 2021-06-18 | 华润微电子（重庆）有限公司 | 沟槽型场效应晶体管结构及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2894820B2 (ja) | 1999-05-24 |
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