JPH10150187A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH10150187A
JPH10150187A JP8304891A JP30489196A JPH10150187A JP H10150187 A JPH10150187 A JP H10150187A JP 8304891 A JP8304891 A JP 8304891A JP 30489196 A JP30489196 A JP 30489196A JP H10150187 A JPH10150187 A JP H10150187A
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JP
Japan
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region
forming
source electrode
layer
mask
Prior art date
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Pending
Application number
JP8304891A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirotoshi Kubo
博稔 久保
Eiichiro Kuwako
栄一郎 桑子
Masanao Kitagawa
正直 北川
Masato Onda
全人 恩田
Hiroaki Saito
洋明 斎藤
Keita Odajima
慶汰 小田島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トレンチ型のパワーMOSFETの製造方法
の改善に関する。 【解決手段】 1枚のフォトマスクを用いてパターニン
グされたソース電極13をマスクにして、チャネル領域
及びソース領域となる不純物拡散21A、15Aさらに
は、トレンチ(溝)17を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、さらに詳しくいえば、トレンチ型の縦型パワ
ー半導体装置の製造方法の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】以下で従来例に係る半導体装置について
図8を参照しながら説明する。図8は、いわゆるトレン
チ構造のパワーMOSFETの構造を示す断面図であ
る。このパワーMOSFETにおいては、図8に示すよ
うにN+型の半導体基板8の表層にN- 型の共通ドレイ
ン層1がエピタキシャル成長法によって形成され、この
共通ドレイン層1の表層に、P+ 型の不純物が拡散され
ることでチャネル層2が形成されている。またチャネル
層2の表層の一部には、N+ 型の不純物が拡散されるこ
とによりソース領域5が形成されており、これらを貫通
するように溝(トレンチ)が設けられている。このトレ
ンチの表層にはゲート絶縁膜3が形成され、ゲート絶縁
膜3上にはこのトレンチを充填するようにポリシリコン
ゲート4が形成されている。
【0003】ポリシリコンゲート4上にはこれを被覆す
るように層間絶縁膜6が形成されている。ソース領域5
の形成領域の層間絶縁膜6にはコンタクトホールが形成
されており、ソース領域5とコンタクトをとる配線層7
が形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような構造のパワ
ーMOSFETを形成するには、従来の製法では、
(1)ガードリングの形成工程、(2)素子分離の工
程、(3)素子領域にチャネル層を形成する工程、
(4)ボディ領域形成の工程、(5)ソース領域形成の
際の不純物拡散工程、(6)トレンチ形成の工程、
(7)ゲート電極形成工程、(8)層間絶縁膜にソース
領域とのコンタクトホールを形成する工程、(9)配線
層のパターニング工程において各々にパターニングのた
めのフォトリソ工程に必須のフォトマスクが必要であっ
て、合計9枚ものフォトマスクが必要になっていた。
【0005】このため、マスク工程やこれに付随する工
程が非常に多くなり、製造工程が繁雑になり、製造コス
トが高くなってしまうという問題が生じていた。本発明
は、上述の事情について鑑みてなされたものであり、マ
スク枚数を著しく削減したトレンチ構造のパワー半導体
装置の製造方法を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、以下の製造方法を採用した。即ち、本発明
の半導体装置の製造方法は、一導電型の半導体基板の表
層に、共通ドレイン領域となるドレイン領域層を形成す
る工程と、前記ドレイン領域層上にソース電極となる第
1の導電体層を形成し、前記第1の導電体層表面に形成
した第1の絶縁膜を介してフォトレジスト膜を形成し、
前記フォトレジスト膜を所定のパターンに露光・現像
し、前記レジスト膜により露出した前記第1の導電体層
を除去しソース電極を形成したのちに、前記ソース電極
をマスクにして露出された前記ドレイン領域層にチャネ
ル領域となる領域に逆導電型の不純物を注入する工程
と、前記逆導電型の不純物が注入された前記露出領域
に、前記ソース電極をマスクとしてソース領域となる一
導電型の不純物を注入・拡散する工程と、前記ソース電
極の側壁及び上面を被覆する第2の絶縁膜を形成する工
程と、前記第2の絶縁膜をマスクにして前記ソース電極
の形成領域以外の領域に前記ドレイン領域層にまで達す
る溝を形成し、前記溝の表面に第3の絶縁膜を形成する
工程と、前記溝内に充填され、かつ前記第2の絶縁膜を
被覆されるゲート電極となる第2の導電体層を全面にわ
たって形成する工程とを有することを特徴としている。
【0007】ここで、前記チャネル領域となる領域に注
入した逆導電型の不純物拡散は、前記ソース領域となる
領域に注入した一導電型の不純物拡散と同一の熱拡散工
程で拡散することを特徴としている。上述したように、
ソース電極のパターンをマスクにして、チャネル、ソー
ス領域となる不純物を注入し、且つトレンチ構造を形成
するための溝を形成することにより、1枚のマスクでチ
ャネル領域及びソース領域を形成することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態に係る
トレンチ構造の縦型パワー半導体装置の製造方法につい
て図面を参照しながら説明する。まず、図1に示すよう
に、N+型の半導体基板10の表層にエピタキシャル成
長法によってドレイン領域11となるN-型のエピタキ
シャル層を形成する。そのエピタキシャル層11上にC
VD法等によりソース電極となる第1の導電体であるポ
リシリコン層12を約5000Å程度の厚さに形成す
る。その後、ポリシリコン層12の表面に膜厚約500
0Å程度の第1の酸化膜14をCVD法等により形成す
る。
【0009】次に、図2に示すように、酸化膜14上に
フォトレジストPRを約1μm程度の厚さに塗布し、フ
ォトマスクPMを用いて、後にソース電極を形成する領
域以外の領域のフォトレジストPRを選択的に露光す
る。フォトレジストPRを現像し、露光領域を除去した
後に、後にソース電極を形成する領域に残存するフォト
レジストPRをマスクにして、酸化膜14,ポリシリコ
ン層12を順次エッチング・除去してソース電極13を
形成する(図3参照)。
【0010】次に、図4に示すように、ソース電極13
を形成した後、ソース電極13上に残存したフォトレジ
ストPRを除去し、ソース電極13をマスクとして、露
出されるエピタキシャル層11表面にチャネル用不純物
拡散領域となるP+型の不純物を注入する。P+型不純物
として、例えば、B(ボロン)をドーズ量5×1013c
m-2程度の条件で注入する。かかる、P+型の不純物は
注入後、熱拡散を行い拡散させても良いが、本実施形態
では、後述するソース領域の拡散と同一工程で拡散す
る。
【0011】次に、図5に示すように、再度パターニン
グされた酸化膜14,ソース電極13をマスクにして、
P型不純物を注入したチャネル用不純物拡散領域21A
となる領域に、ソース領域となるN+型不純物を注入す
る。N型不純物として、例えば、AS(砒素)をドーズ
量1×1016cm-2の条件で注入し熱拡散を行い、チャ
ネル用不純物拡散領域21A及びソース用不純物拡散領
域15Aを形成する。
【0012】次に、図6に示すように、全面にCVD法
等で第2の酸化膜となる膜厚約8000Å程度のシリコ
ン酸化膜16を形成した後に、ドライエッチングにより
ソース電極13間に挟まれチャネル、ソース領域となる
不純物が拡散された領域21A、15A上のシリコン酸
化膜16をエッチング・除去してソース領域となる不純
物拡散領域15Aの表面を露出する。これにより、ソー
ス電極13は、第2の酸化膜のシリコン酸化膜16によ
り側壁及びその上面が被覆保護される。
【0013】次いで、図7に示すように、ソース電極1
3上に形成した絶縁膜16をマスクにして、チャネル及
びソース領域となる不純物拡散領域21A、15Aにト
レンチ(溝)17を形成し、上記不純物が拡散された領
域21A、15Aを分離し、対向側面にそれぞれ、P型
のチャネル領域21、N型のソース領域15を形成す
る。トレンチ17の深さは、エピタキシャル層11の厚
みによって決定され、エピタキシャル層11まで貫通し
なければ任意に決定することができる。この実施形態で
は、約深さ3μm程度のトレンチ17を形成している。
【0014】トレンチ17形成後、その表面を熱酸化す
ることにより、第3の酸化膜となる膜厚約500Å程度
のゲート絶縁膜18を形成する。なお、この500Åと
いう値は、例えば、30V系のパワーMOSFETの際
の値であって、この膜厚はパワーMOSFETの耐圧な
どにより任意に決定されることは説明するまでもない。
ゲート絶縁膜18を形成した後、CVD法等により全面
にポリシリコン層を積層して、トレンチ17内を充填
し、かつ絶縁膜16を全面被覆するゲート電極19を形
成する。
【0015】次いで、その表面上にスパッタ法などで膜
厚約1μm程度のアルミニウムからなる配線層20を積
層し、図示しないが、その配線層上にフォトレジストを
塗布して、2枚めのフォトマスクを使ったフォトリソグ
ラフィ法によって、このフォトレジストをパターニング
し、このパターニングされたレジストをマスクにして配
線層20及びゲート電極19をエッチング・除去してパ
ターニングすることにより、同図7に示すようなパワー
MOSFETが完成する。
【0016】以上説明したように、本発明では、1枚の
フォトマスクPMを用いてパターニングされたフォトレ
ジストPRをマスクにしてソース電極13を形成した後
には、ソース電極をマスクにして、チャネル領域、ソー
ス領域の形成工程、及びトレンチ17の形成工程など、
殆どの工程をセルフアラインで実施する事ができる。よ
って、配線層20のパターニング工程に用いるフォトマ
スクを含めても、2枚のフォトマスクしか必要としない
ので、9枚ものフォトマスクを製造に用いていた従来の
製造方法に比して、マスク工程やこれに付随する工程の
大幅な削減が可能になり、製造工程の省力化、製造コス
トの大幅な削減が可能になる。
【0017】なお、本実施形態では素子分離に係る工程
が一切説明されていないが、上記の工程で製造した後
に、ダイシングによって素子ごとに切り出して分離する
ので、素子分離の際にはフォトマスクは一切不要であ
る。上記した実施形態では、NchMOSFETについ
て説明したが、本発明は縦型のパワー半導体デバイスに
用いる事ができ、PchMOSFET、及びIGBT
(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)にも適用できる
ことは説明するまでもない。
【0018】また、本実施形態では、ソース電極13及
びゲート電極19をポリシリコンで形成しているが、本
発明はこれに限らず、例えばポリサイドや、金属を用い
てもよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置の製造方法によれば、1枚のフォトマスクを用い
てパターニングされたソース電極をマスクにして、チャ
ネル領域及びソース領域となる不純物拡散、さらには、
トレンチ(溝)の形成ができ、その後の工程においては
配線層のパターニング工程までフォトマスクを必要とせ
ず、殆どの工程がセルフアラインで実施することができ
る。
【0020】これにより、配線層のパターニング工程ま
で含めても2枚のフォトマスクしか必要徒しないので、
9枚ものフォトマスクを製造に用いていた従来の製造方
法に比して、マスク工程やこれに付随する工程の大幅な
削減が可能になり、製造工程の省力化、製造コストの大
幅な削減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法
を説明する図。
【図2】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法
を説明する図。
【図3】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法
を説明する図。
【図4】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法
を説明する図。
【図5】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法
を説明する図。
【図6】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法
を説明する図。
【図7】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法
を説明する図。
【図8】従来のトレンチ型のパワーMOSFETの構造
を説明する断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 恩田 全人 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 斎藤 洋明 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 小田島 慶汰 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体基板の表層に、同導電
    型の共通ドレイン領域層を形成する工程と、 前記ドレイン領域層上にソース電極となる第1の導電体
    層を形成し、前記第1の導電体層表面に形成した第1の
    絶縁膜を介してフォトレジスト膜を形成し、前記フォト
    レジスト膜を所定のパターンに露光・現像し、前記レジ
    スト膜により露出した前記第1の導電体層を除去しソー
    ス電極を形成したのちに、前記ソース電極をマスクにし
    て露出された前記ドレイン領域層にチャネル領域となる
    領域に逆導電型の不純物を注入する工程と、 前記逆導電型の不純物が注入された前記露出領域に、前
    記ソース電極をマスクとしてソース領域となる一導電型
    の不純物を注入・拡散する工程と、 前記ソース電極の側壁及び上面を被覆する第2の絶縁膜
    を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜をマスクにして前記ソース電極の形成
    領域以外の領域に溝を形成し、前記溝の表面に第3の絶
    縁膜を形成する工程と、 前記溝内に充填され、かつ前記第2の絶縁膜を被覆され
    るゲート電極となる第2の導電体層を全面にわたって形
    成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 前記チャネル領域となる領域に注入した
    逆導電型の不純物拡散は、前記ソース領域となる領域に
    注入した一導電型の不純物拡散と同一の熱拡散工程で拡
    散することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製
    造方法。
JP8304891A 1996-10-31 1996-11-15 半導体装置の製造方法 Pending JPH10150187A (ja)

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US08/958,992 US5972741A (en) 1996-10-31 1997-10-28 Method of manufacturing semiconductor device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010219277A (ja) * 2009-03-17 2010-09-30 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010219277A (ja) * 2009-03-17 2010-09-30 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置の製造方法

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