JP2003051598A - High frequency power MOSFET - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ソース電極を裏面に形成してボンディング
ワイヤ無しでソース接地することにより接地インダクタ
ンスを低減し、帰還容量、出力容量、入力容量を低減し
て高周波特性の向上した高周波パワーMOSFETおよ
びその製造方法を提供することを目的とする。
【構成】 ソース電極22が第1導電型基板11の裏
面に形成され、第1導電型基板11の上に第2導電型の
ベース層12、第2ベース層13が順に形成され、第2
ベース層13の表面から基板11に達する溝が形成さ
れ、溝の下部に絶縁膜を介してゲート電極23が形成さ
れ、溝内のゲート電極23の上下は絶縁物で充填され、
溝の側面にゲート電極に対し自己整合的にドリフト領域
14およびがソース拡散領域111形成され、第2ベー
ス層の表面にドレイン領域15が形成された縦型電界効
果トランジスタ。
(57) [Abstract] [Purpose] A high frequency with reduced source inductance, reduced feedback capacitance, output capacitance and input capacitance and improved high frequency characteristics by forming a source electrode on the back surface and grounding the source without a bonding wire An object is to provide a power MOSFET and a method for manufacturing the same. A source electrode is formed on a back surface of a first conductivity type substrate, and a second conductivity type base layer and a second base layer are sequentially formed on the first conductivity type substrate.
A groove extending from the surface of the base layer 13 to the substrate 11 is formed, a gate electrode 23 is formed below the groove via an insulating film, and the upper and lower portions of the gate electrode 23 in the groove are filled with an insulator.
A vertical field-effect transistor in which a drift region and a source diffusion region are formed on a side surface of a groove in a self-aligned manner with respect to a gate electrode, and a drain region is formed on a surface of a second base layer.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高周波および高速スイ
ッチング用デバイスならびにパワー用デバイスとして使
用される半導体装置およびその製造方法に関し、特にト
レンチ側面を電流通路とする縦型の絶縁ゲート型半導体
装置およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device used as a high frequency and high speed switching device and a power device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a vertical insulated gate semiconductor device having a trench side surface as a current path and The manufacturing method is related.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、U溝を有した縦型電界効果トラン
ジスタ(以下、U−MOSFETと記す)は横形MOS
FETに比べてオン抵抗が低い、チップサイズが縮小で
きる等の利点を備えていて、電源分野、モータ制御分
野、通信分野等の種々の分野で使用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a vertical field effect transistor having a U groove (hereinafter referred to as U-MOSFET) is a lateral MOS.
It has advantages such as lower on-resistance and smaller chip size than FETs, and is used in various fields such as power supply field, motor control field and communication field.
【0003】図22に、従来のU−MOSFETの断面
構造図を示す。簡単化のためにnチャネルについて説明
する。すなわち、第1導電型をn型、第2導電型をp型
として説明する。図22ではn+基板119をドレイン
領域とし、n−エピタキシャル層129をドリフト領
域、pベース層25の内部に形成されたn+層26をソ
ース領域としている。また表面よりU溝を形成し、その
表面にゲート酸化膜19を形成し、U溝の内部にポリシ
リコン等からなるゲート電極23を形成している。また
n+基板119の裏面にドレイン電極21を、表面のn
+領域26から金属ソース電極22を取り出した構造と
なっている。FIG. 22 shows a sectional structural view of a conventional U-MOSFET. For simplification, the n channel will be described. That is, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. In FIG. 22, the n + substrate 119 is used as a drain region, the n− epitaxial layer 129 is used as a drift region, and the n + layer 26 formed inside the p base layer 25 is used as a source region. Further, a U groove is formed on the surface, a gate oxide film 19 is formed on the surface, and a gate electrode 23 made of polysilicon or the like is formed inside the U groove. Further, the drain electrode 21 is provided on the back surface of the n + substrate 119, and
The structure is such that the metal source electrode 22 is taken out from the + region 26.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このようなU−MOS
FETを高周波および高速スイッチング用デバイスとし
て使用する場合、以下のような問題点がある。SUMMARY OF THE INVENTION Such a U-MOS
When using the FET as a device for high frequency and high speed switching, there are the following problems.
【0005】(1)裏面をドレイン電極21として使用
しているため、ソース電極22を接地するためにはボン
ディングワイヤが必要になる。したがってソース側の寄
生インダクタンスLsが大きくなるため、周波数特性が
悪化する。また高周波用のパワーデバイスとしては、放
熱性と絶縁性を共に考慮する必要があり、BeO、Al
N等の高価な高熱伝導性絶縁基板を用いてドレイン電極
21を接地面(ソース)から分離する必要が生じる。(1) Since the back surface is used as the drain electrode 21, a bonding wire is required to ground the source electrode 22. Therefore, the parasitic inductance Ls on the source side increases, and the frequency characteristics deteriorate. Further, as a power device for high frequency, it is necessary to consider both heat dissipation and insulation, and BeO, Al
It becomes necessary to separate the drain electrode 21 from the ground plane (source) by using an expensive high thermal conductive insulating substrate such as N.
【0006】(2)ゲートとドレインがU溝の底の薄い
酸化膜を介して対向しているため、帰還容量(ゲート・
ドレイン間容量)Crssが大きい。(3)ゲート・ソ
ース間が薄いゲート酸化膜19で分離されているため、
入力容量(ゲート・ソース間容量)Cissが大きい。
さらに(4)ドレイン・ソース間がベース・ドレイン間の
幅広いpn接合を介して接続されているため、出力容量
(ドレイン・ソース間容量)Cossが大きく、周波数
特性を悪化させる。(2) Since the gate and the drain face each other via the thin oxide film at the bottom of the U groove, the feedback capacitance (gate.
Drain capacitance) Crss is large. (3) Since the gate and source are separated by the thin gate oxide film 19,
Input capacitance (gate-source capacitance) Ciss is large.
Further, (4) since the drain and the source are connected via a wide pn junction between the base and the drain, the output capacitance (drain-source capacitance) Coss is large and the frequency characteristic is deteriorated.
【0007】従来のU−MOSFETの改良例の断面構
造図を図23に示す。図23では、ドレイン領域とソー
ス領域を入替え、ベース領域12の上にドリフト領域1
13を設けた構造である。この例では、ソース電極22
が裏面にあるためソースボンディングワイヤが不要で、
ソース側の寄生インダクタンスLsは低減されている。
しかし、帰還容量Crssおよび出力容量Cossは図
22に比べ更に大きくなり、入力容量Cissの改善も
見られず、高周波での動作には限界がある。またドリフ
ト領域113とベース領域12とで形成されるn−p接
合はチップの終端で露出しておりドレイン耐圧を確保す
ることは困難と予測される。FIG. 23 shows a cross-sectional structural view of an improved example of the conventional U-MOSFET. In FIG. 23, the drain region and the source region are exchanged, and the drift region 1 is formed on the base region 12.
This is a structure provided with 13. In this example, the source electrode 22
Since it is on the back side, source bonding wire is unnecessary,
The parasitic inductance Ls on the source side is reduced.
However, the feedback capacitance Crss and the output capacitance Coss are larger than those in FIG. 22, the improvement of the input capacitance Ciss is not seen, and the operation at high frequency is limited. Further, the n-p junction formed by the drift region 113 and the base region 12 is exposed at the end of the chip, and it is predicted that it is difficult to secure the drain breakdown voltage.
【0008】したがって本発明の目的は、ゲート電極周
辺の形状、およびドリフト領域の改良により帰還容量C
rssおよび出力容量Cossの大幅な低減、更に入力
容量Cissの低減が容易なU−MOSFETの新規な
構造とその製造方法を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to improve the feedback capacitance C by improving the shape around the gate electrode and the drift region.
It is an object of the present invention to provide a novel structure of a U-MOSFET in which the rss and the output capacitance Coss can be significantly reduced and the input capacitance Ciss can be easily reduced, and a manufacturing method thereof.
【0009】本発明の別の目的はソース電極を裏面に形
成してボンディングワイヤを介さずソース接地してソー
スインダクタンスを低減し、入力容量、出力容量、特に
帰還容量を大幅に低減すると同時に放熱特性を改良し高
周波・高出力特性の優れたU−MOSFETの構造とそ
の製造方法を提供することである。Another object of the present invention is to form a source electrode on the back surface and ground the source without using a bonding wire to reduce the source inductance, thereby significantly reducing the input capacitance, the output capacitance, especially the feedback capacitance, and at the same time, the heat radiation characteristic. To provide a structure of a U-MOSFET excellent in high frequency and high output characteristics and a manufacturing method thereof.
【0010】本発明のさらに別の目的はゲート・ドレイ
ン間のドリフト領域を自己整合的に確定して再現性の高
いU−MOSFETの構造とその製造方法を提供するこ
とである。Still another object of the present invention is to provide a structure of a U-MOSFET having a high reproducibility by self-aligning a drift region between a gate and a drain and a method of manufacturing the U-MOSFET.
【0011】本発明のさらに別の目的はソース領域をゲ
ート電極に対し自己整合的に確定してゲート・ソース間
容量Cissの低減が容易なU−MOSFETの構造と
その製造方法を提供することである。Still another object of the present invention is to provide a structure of a U-MOSFET in which the source region is determined in a self-aligned manner with the gate electrode in a self-aligned manner and the gate-source capacitance Ciss can be easily reduced, and a manufacturing method thereof. is there.
【0012】本発明のさらに別の目的はドレイン領域お
よびそのコンタクト領域を自己整合的に開孔し、チップ
サイズの縮小および出力容量の低減を可能として高周波
特性を改良したU−MOSFETの構造とその製造方法
を提供することである。Still another object of the present invention is to provide a structure of a U-MOSFET in which the drain region and its contact region are opened in a self-aligned manner to reduce the chip size and output capacitance and to improve the high frequency characteristics, and the structure thereof. It is to provide a manufacturing method.
【0013】本発明のさらに別の目的は高周波特性改善
のための短チャネル化を行なってもゲート抵抗の増加を
抑止するU−MOSFETの構造とその製造方法を提供
することである。Still another object of the present invention is to provide a structure of a U-MOSFET and a method of manufacturing the same, which suppresses an increase in gate resistance even if a short channel is used to improve high frequency characteristics.
【0014】本発明のさらに別の目的は専用のドレイン
ワイヤボンディングパッドを不要にしたU−MOSFE
Tの構造とその製造方法を提供することである。Yet another object of the present invention is U-MOSFE which eliminates the need for a dedicated drain wire bonding pad.
To provide a structure of T and a manufacturing method thereof.
【0015】本発明のさらに別の目的はシリコン中の埋
め込みゲート電極とチップ表面に形成されたゲート配線
とを導通する構造とその製造方法を提供することであ
る。Still another object of the present invention is to provide a structure for conducting an embedded gate electrode in silicon and a gate wiring formed on a chip surface and a method for manufacturing the same.
【0016】本発明のさらに別の目的はチャネルを形成
するベース領域とソース領域を接続して高周波特性の安
定したU−MOSFETの構造とその製造方法を提供す
ることである。Still another object of the present invention is to provide a structure of a U-MOSFET having a stable high frequency characteristic by connecting a base region and a source region forming a channel, and a manufacturing method thereof.
【0017】[0017]
【問題を解決する手段】上記目的を達成するために、本
発明は図1に一例として示すように、ソース電極22が
第1導電型基板11の裏面に、ドレイン電極21が前記
第1導電型基板の表面側に形成された半導体領域の表面
に形成される縦型絶縁ゲートトランジスタを基本とす
る。本発明の第1の特徴は図1に示すように、ソース領
域となる第1導電型高不純物濃度の第1の半導体領域1
1と、第1の半導体領域11の上部に形成された第2導
電型の第2の半導体領域12と、第2の半導体領域12
の上部に形成された第2導電型の第3の半導体領域13
と、第3の半導体領域13の表面から、第1の半導体領
域に達するように形成されたU溝部31と、第3の半導
体領域13の表面で、かつU溝部31の両側に形成され
た第5のドレイン領域15と、U溝部31の下部に形成
されたゲート絶縁膜19とゲート電極23とを有し、第
4のドリフト領域14がゲート絶縁膜19の上部で、か
つU溝部31の側面に形成されることが、他のU−MO
SFETと異なる大きな特徴である。更に溝部31のゲ
ート電極23およびゲート絶縁膜19の上部に充填され
た絶縁物17と、絶縁物17およびドレイン領域15の
上部に形成された概ね平坦なドレイン電極21を有す
る。加えるに、本構造によれば図10に示すように溝底
部の酸化膜を厚くするのが容易であり、図11に示すよ
うに、ドレイン領域の不純物分布を2段階にすることも
容易である。図8の縦型絶縁ゲートトランジスタは、ゲ
ート電極23上部の溝の形状がV字型であること、斜面
の熱酸化膜19を残すことが図1の素子との違いであ
る。In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, as shown in FIG. 1 as an example, the source electrode 22 is on the back surface of the first conductivity type substrate 11, and the drain electrode 21 is the first conductivity type. It is based on a vertical insulated gate transistor formed on the surface of a semiconductor region formed on the surface side of a substrate. As shown in FIG. 1, the first feature of the present invention is that the first semiconductor region 1 of the first conductivity type having a high impurity concentration serves as a source region.
1, a second semiconductor region 12 of the second conductivity type formed on the first semiconductor region 11, and a second semiconductor region 12
The third semiconductor region 13 of the second conductivity type formed on the upper part of the
And a U groove portion 31 formed so as to reach the first semiconductor region from the surface of the third semiconductor region 13, and a U groove portion 31 formed on the surface of the third semiconductor region 13 and on both sides of the U groove portion 31. No. 5, the drain region 15, the gate insulating film 19 and the gate electrode 23 formed under the U groove 31, and the fourth drift region 14 is on the gate insulating film 19 and the side surface of the U groove 31. Can be formed in other U-MO
This is a major feature different from SFET. Further, it has an insulator 17 filled in the upper portion of the gate electrode 23 and the gate insulating film 19 in the groove 31, and a substantially flat drain electrode 21 formed in the upper portion of the insulator 17 and the drain region 15. In addition, according to this structure, it is easy to thicken the oxide film at the bottom of the groove as shown in FIG. 10, and it is also easy to make the impurity distribution in the drain region in two stages as shown in FIG. . The vertical insulated gate transistor of FIG. 8 is different from the device of FIG. 1 in that the shape of the groove above the gate electrode 23 is V-shaped and the thermal oxide film 19 on the slope is left.
【0018】本発明の第2の特徴は図7に示したような
工程で容易かつ安定に製造できることである。(a)第
1導電型高不純物濃度基板11(ソース領域)の上に第
2の半導体領域12(ベース領域)、第3の半導体領域
13(第2ベース領域)を連続エピタキシャル成長し、
表面からU溝部31を形成する第1の工程と、(b)ゲ
ート酸化膜19を形成し、U溝の底部に埋め込まれゲー
ト電極となる良導電性材料23を形成する第2の工程
と、(c)ゲート電極23上部の酸化膜を除去し、n型
不純物を含有し後の固層拡散源となる絶縁物17を溝内
のゲート電極23の上部に埋め込み、第3の半導体領域
13の表面にn型高濃度不純物のイオンを注入する(I
/I)第3の工程と、(d)熱処理を加え第4のドリフ
ト領域14と第5のドレイン領域15を同時に形成する
第4の工程とからなっていることを特徴としている。The second feature of the present invention is that it can be easily and stably manufactured by the process shown in FIG. (A) A second semiconductor region 12 (base region) and a third semiconductor region 13 (second base region) are continuously epitaxially grown on the first conductivity type high impurity concentration substrate 11 (source region),
A first step of forming a U-shaped groove 31 from the surface, and (b) a second step of forming a gate oxide film 19 and forming a good conductive material 23 which is buried in the bottom of the U-shaped groove and serves as a gate electrode, (C) The oxide film on the upper portion of the gate electrode 23 is removed, and an insulator 17 containing an n-type impurity and serving as a solid-phase diffusion source later is embedded in the upper portion of the gate electrode 23 in the trench to form the third semiconductor region 13 Ions of n-type high concentration impurities are implanted into the surface (I
/ I) the third step and (d) the fourth step of simultaneously forming the fourth drift region 14 and the fifth drain region 15 by applying heat treatment.
【0019】本発明の第3の特徴は、図9で示す工程
で、図8の半導体装置が製造できることである。(a)
第1導電型高不純物濃度基板11(ソース領域)の上に
第2の半導体領域12(ベース領域)、第3の半導体領
域13(第2ベース領域)を連続エピタキシャル成長
し、表面からV字溝部32を形成する第1の工程と、
(b)V字溝32を絶縁物33で埋め込み、絶縁物33
の表面から基板11に達するU溝部34を形成する第2
の工程と、(c)絶縁物33を除去し、ゲート酸化膜1
9を形成する第4の工程と、(d)U溝の底部に埋め込
まれゲート電極となる良導電性材料23を形成し、V字
溝内の第2、3の半導体領域12、13の斜面にn型の
不純物イオンを注入する(I/I)第4の工程と、
(e)絶縁物17を溝内のゲート電極23の上部に埋め
込み、第3の半導体領域13の表面にn型高濃度イオン
を注入する(I/I)第5の工程と、(f)熱処理を加
え第4のドリフト領域14と第5のドレイン領域15と
を同時に形成する第6の工程とからなっていることを特
徴としている。The third feature of the present invention is that the semiconductor device of FIG. 8 can be manufactured by the process shown in FIG. (A)
A second semiconductor region 12 (base region) and a third semiconductor region 13 (second base region) are continuously epitaxially grown on the first conductivity type high impurity concentration substrate 11 (source region), and a V-shaped groove 32 is formed from the surface. A first step of forming
(B) The V-shaped groove 32 is filled with an insulator 33,
Forming a U-groove 34 that reaches the substrate 11 from the surface of the second
Step (c), the insulator 33 is removed, and the gate oxide film 1 is formed.
And (d) forming a good conductive material 23 to be embedded in the bottom of the U groove and serving as a gate electrode, and forming slopes of the second and third semiconductor regions 12 and 13 in the V-shaped groove. A fourth step of implanting n-type impurity ions into (I / I),
(E) The insulator 17 is embedded in the groove above the gate electrode 23, and n-type high concentration ions are implanted into the surface of the third semiconductor region 13 (I / I) Fifth step, and (f) Heat treatment And a sixth step of simultaneously forming the fourth drift region 14 and the fifth drain region 15 are added.
【0020】本発明の第4の特徴は図3に示すように、
埋め込みゲート電極23上に貫通孔を形成し、接続線2
4を埋設することによりゲート電極23とチップ表面の
ゲート配線20とを導通することを特徴としている。The fourth feature of the present invention is as shown in FIG.
A through hole is formed on the embedded gate electrode 23, and the connection line 2
By embedding the gate electrode 4, the gate electrode 23 and the gate wiring 20 on the chip surface are electrically connected.
【0021】本発明の第5の特徴は図12に示すよう
に、U溝の底部にn型不純物を含有する第1絶縁物19
9を形成し、その上部にゲート絶縁膜19およびゲート
電極23を形成し、さらにその上部にn型不純物を含有
する第2絶縁物17を埋め込み、ゲート電極23に対し
ドリフト領域14のみならずソース拡散領域111が自
己整合的に形成出来ることが特徴としている。加える
に、本構造によれば図12に示すように溝底部の第1の
絶縁物199を厚くするのは容易である。図14の縦型
絶縁ゲートトランジスタは溝の形状がV字型であること
が図12の半導体装置との違いである。The fifth feature of the present invention is, as shown in FIG. 12, a first insulator 19 containing an n-type impurity at the bottom of the U groove.
9 is formed, a gate insulating film 19 and a gate electrode 23 are formed on the gate insulating film 19, and a second insulator 17 containing an n-type impurity is further embedded on the gate insulating film 19 and the gate electrode 23. The diffusion region 111 is characterized in that it can be formed in a self-aligned manner. In addition, according to this structure, it is easy to thicken the first insulator 199 at the bottom of the groove as shown in FIG. The vertical insulated gate transistor of FIG. 14 is different from the semiconductor device of FIG. 12 in that the shape of the groove is V-shaped.
【0022】本発明の第6の特徴は図13に示したよう
な工程で容易かつ安定に製造できることである。すなは
ち(a)第1導電型高不純物濃度基板11の上に第2導
電型の第2の半導体領域12、第3の半導体領域13を
連続エピタキシャル成長し、表面からU溝部31を形成
し、溝部31の底部にn型不純物を含有し後の固層拡散
源となる第1の絶縁物199を形成する第1の工程と、
それに続く図7に類似の(b)(c)(d)の4つの工
程からなっていることを特徴としている。The sixth feature of the present invention is that it can be easily and stably manufactured by the process shown in FIG. That is, (a) a second conductivity type second semiconductor region 12 and a third conductivity type semiconductor region 13 are continuously epitaxially grown on the first conductivity type high impurity concentration substrate 11, and a U groove portion 31 is formed from the surface. A first step of forming a first insulator 199 containing an n-type impurity at the bottom of the groove 31 and serving as a solid layer diffusion source later,
It is characterized by comprising the following four steps (b), (c), and (d) similar to FIG. 7.
【0023】本発明の第7の特徴は図14,15に示す
ように、V字溝の中にも簡単な工程で容易に製造できる
ことを特徴としている。As shown in FIGS. 14 and 15, the seventh feature of the present invention is that it can be easily manufactured in a V-shaped groove by a simple process.
【0024】本発明の第8の特徴は図16,17に示す
ように、第1導電型高不純物濃度基板11の上に選択的
に連続エピタキシャル成長する方法でも、容易に製造で
きることを特徴としている。As shown in FIGS. 16 and 17, the eighth feature of the present invention is that it can be easily manufactured by a method of selectively performing continuous epitaxial growth on the first conductivity type high impurity concentration substrate 11.
【0025】本発明の第9の特徴は図19,20に示す
ように、第1導電型高不純物濃度基板11の上のベース
領域12が1層であることを特徴としている。The ninth feature of the present invention is that the base region 12 on the first conductivity type high impurity concentration substrate 11 is a single layer, as shown in FIGS.
【0026】[0026]
【作用】本発明の第1の特徴によればドリフト領域がU
溝の側面に浅く低不純物濃度で形成されているので、第
2,3の半導体領域12,13と第4のドリフト領域1
4で形成されるpn接合の空乏層は印加電圧の増加と共
にドリフト領域内に伸びていき、シリコン表面まで達
し、第5のドレイン領域15とゲート電極23間は空乏
層で隔離されるため、帰還容量Crssが大幅に低減さ
れる。また第5のドレイン領域15はU溝31により自
己整合的に形成されており、加工精度および電極との接
触抵抗が影響を及ぼさない範囲にまで面積を小さく出来
るため、出力容量Cossが低減される。更に図4に示
すように、第4のドリフト領域14の不純物濃度と第3
の半導体領域13の不純物濃度および幅Ldを適切に選
べば、対向する左右のpn接合の空乏層はつながる状態
が生じるため、出力容量Cossは大幅に低減される。
図11に示すようにドレイン領域の15を高濃度に15
5を低濃度の2段階構造にすれば図8の半導体装置や周
辺部の出力容量Cossの低減に効果がある。図10に
示すようにゲート電極下部の絶縁膜を厚くすれば入力容
量Cissが低減される。更に短チャネル化で問題とな
るゲート抵抗の増加は、ゲート電極厚さの減少を補うよ
うに横方向の幅(=溝の幅)を大きくすれば抑止でき
る。以上述べたことから高周波特性が大幅に改善され
る。基板底部にソース電極22が形成されているので、
ソース接地が容易となり、ソースのボンディングワイヤ
が不要であり、ソースインダクタンスLsが低減し高周
波動作が容易となる。また放熱基板は絶縁性基板の必要
性がなく、放熱が容易となり、高出力化が可能となる。According to the first feature of the present invention, the drift region is U
Since the groove is formed on the side surface of the groove in a shallow and low impurity concentration, the second and third semiconductor regions 12 and 13 and the fourth drift region 1 are formed.
The depletion layer of the pn junction formed in No. 4 extends into the drift region as the applied voltage increases, reaches the silicon surface, and the fifth drain region 15 and the gate electrode 23 are isolated by the depletion layer. The capacity Crss is significantly reduced. Further, the fifth drain region 15 is formed in a self-aligned manner by the U groove 31, and the area can be reduced to a range where the processing accuracy and the contact resistance with the electrode do not affect the output capacitance Coss. . Further, as shown in FIG. 4, the impurity concentration of the fourth drift region 14 and the third
If the impurity concentration and the width Ld of the semiconductor region 13 are appropriately selected, the depletion layers of the left and right pn junctions facing each other are connected to each other, so that the output capacitance Coss is significantly reduced.
As shown in FIG. 11, the drain region 15 is highly concentrated to 15
If 5 has a low-concentration two-step structure, it is effective in reducing the output capacitance Coss of the semiconductor device and the peripheral portion of FIG. As shown in FIG. 10, if the insulating film below the gate electrode is thickened, the input capacitance Ciss can be reduced. Further, the increase in gate resistance, which is a problem in shortening the channel, can be suppressed by increasing the width in the lateral direction (= the width of the groove) so as to compensate for the decrease in the gate electrode thickness. From the above, the high frequency characteristics are significantly improved. Since the source electrode 22 is formed on the bottom of the substrate,
The source is easily grounded, the source bonding wire is not required, the source inductance Ls is reduced, and the high frequency operation is facilitated. Further, the heat dissipation substrate does not need an insulating substrate, heat dissipation becomes easy, and high output can be achieved.
【0027】本発明の第2の特徴によれば、図7に示す
ように容易かつ安定に製造できる特徴を有している。第
4のドリフト領域14および第5のドレイン領域15が
自己整合的に形成されるので、高周波特性が向上する。According to the second feature of the present invention, as shown in FIG. 7, it has a feature that it can be manufactured easily and stably. Since the fourth drift region 14 and the fifth drain region 15 are formed in a self-aligned manner, high frequency characteristics are improved.
【0028】また第3の特徴によれば、図8に示すよう
にV字溝にイオン注入法で第4のドリフト領域14を形
成するのでドリフト領域14の不純物濃度はより高い精
度が得られる。According to the third feature, as shown in FIG. 8, since the fourth drift region 14 is formed in the V-shaped groove by the ion implantation method, the impurity concentration of the drift region 14 can be obtained with higher accuracy.
【0029】本発明の第4の特徴によれば、埋め込みゲ
ート電極23とゲート配線20はゲート接続線24で接
続されているので良い導通が得られ、ゲートの制御性が
向上する。According to the fourth feature of the present invention, since the buried gate electrode 23 and the gate wiring 20 are connected by the gate connection line 24, good conduction is obtained and the controllability of the gate is improved.
【0030】本発明の第5の特徴によれば、図12に示
すように、ゲート電極23とソース基板11の間には第
1の厚い絶縁膜199が介在するので入力容量Ciss
は低減する。またゲート電極に対し第1の絶縁膜199
からソース拡散領域111が自己整合的に形成されるた
め、ゲート電極23とソース拡散領域111の重なりが
無いのでさらに入力容量Cissは低減する。ゲート電
極23の厚さでチャネル長が決定されるためそのばらつ
きが低減する。また図14の構造では第4のドリフト領
域14の形成がイオン注入法が適用でき、ドリフト領域
の不純物濃度はより正確になる。According to the fifth feature of the present invention, as shown in FIG. 12, since the first thick insulating film 199 is interposed between the gate electrode 23 and the source substrate 11, the input capacitance Ciss.
Is reduced. In addition, the first insulating film 199 for the gate electrode
Since the source diffusion region 111 is formed in a self-aligned manner, the gate electrode 23 and the source diffusion region 111 do not overlap each other, and thus the input capacitance Ciss is further reduced. Since the channel length is determined by the thickness of the gate electrode 23, its variation is reduced. Further, in the structure of FIG. 14, the ion implantation method can be applied to the formation of the fourth drift region 14, and the impurity concentration of the drift region becomes more accurate.
【0031】本発明の第6の特徴によれば、図13に示
すように、図7の工程のゲート酸化膜19形成前に第1
の絶縁物199を形成すればよく、容易かつ安定に製造
できる特徴を有している。第4のドリフト領域14およ
び第5のドレイン領域15および第6のソース拡散領域
111が自己整合的に形成されるので、高周波特性が向
上する。According to the sixth feature of the present invention, as shown in FIG. 13, the first step is performed before the gate oxide film 19 is formed in the step of FIG.
It suffices to form the insulator 199, and has a feature that it can be easily and stably manufactured. Since the fourth drift region 14, the fifth drain region 15, and the sixth source diffusion region 111 are formed in a self-aligned manner, high frequency characteristics are improved.
【0032】また第7の特徴によれば、図14、図15
に示すように、V溝の中に容易に精度良く製造できる。According to the seventh characteristic, FIG. 14 and FIG.
As shown in, it can be easily and accurately manufactured in the V groove.
【0033】また第8の特徴によれば、図16、図17
に示すように選択エピタキシャル成長法によっても容易
に所望の半導体装置の構成が得られる。According to the eighth characteristic, FIG. 16 and FIG.
As shown in, the desired semiconductor device structure can be easily obtained by the selective epitaxial growth method.
【0034】また第9の特徴によれば、より簡単な構造
であるので安価に製造できる。According to the ninth feature, since the structure is simpler, it can be manufactured at low cost.
【0035】[0035]
【実施例】図1に本発明の一実施例に係る半導体装置の
構成図を示す。同図において、nチャネル型を例にとっ
て説明する。すなわち第一導電型をn型とし、第二導電
型をp型として説明する。図1の縦型U−MOSFET
において、ソース電極22がn+基板11の裏面に、ド
レイン電極21が前記n+基板上部のエピタキシャル成
長層13の表面にそれぞれ配置されている。1 is a block diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In the figure, an n-channel type will be described as an example. That is, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. Vertical U-MOSFET of FIG.
In, the source electrode 22 is arranged on the back surface of the n + substrate 11, and the drain electrode 21 is arranged on the surface of the epitaxial growth layer 13 above the n + substrate.
【0036】本発明の半導体装置の構造的特徴は、エピ
タキシャル層を貫通し、ソース領域11まで達するU溝
の側面にドリフト領域14が配されていることである。
すなわち第2ベース層13、ベース層12を貫通しソー
ス領域11まで達するU溝31の下部にゲート酸化膜1
9、埋め込みゲート電極23を形成し、そのゲート電極
23に対し自己整合的に溝の側面に第4のドリフト領域
14が形成されている。第5のドレイン領域15もまた
同様に溝により自己整合的に形成されている。埋め込み
ゲート電極23はドープトポリシリコンで良いが、ゲー
ト抵抗が問題となる高周波動作用途ではW、Mo、Ti
などの高融点金属あるいはそのシリサイド等が望まし
い。U溝は絶縁物17で埋め込まれているので、ドレイ
ン電極21は概ね平坦に形成できるので、活性領域の上
をボンディングパッド219として使用できる。したが
って特別なパッドを用意する必要がなくチップ面積が縮
小できる。ベース領域はソース領域に対し電位が固定さ
れているのが望ましい。図1に示すようにベース領域1
2ソース領域11のpn接合210はチップの端部で露
出しているので、この部分で導通しベース領域12の電
位はソース領域11の電位に固定される。ゲート電極の
構成については後に述べる。A structural feature of the semiconductor device of the present invention is that the drift region 14 is provided on the side surface of the U groove that penetrates the epitaxial layer and reaches the source region 11.
That is, the gate oxide film 1 is formed below the U groove 31 that penetrates the second base layer 13 and the base layer 12 and reaches the source region 11.
9. The buried gate electrode 23 is formed, and the fourth drift region 14 is formed on the side surface of the groove in self-alignment with the gate electrode 23. The fifth drain region 15 is also formed by the groove in a self-aligning manner. The buried gate electrode 23 may be doped polysilicon, but W, Mo, Ti may be used in high frequency operation where gate resistance is a problem.
A high melting point metal such as or a silicide thereof is preferable. Since the U-groove is filled with the insulator 17, the drain electrode 21 can be formed substantially flat, so that the upper portion of the active region can be used as the bonding pad 219. Therefore, it is not necessary to prepare a special pad, and the chip area can be reduced. The base region preferably has a fixed potential with respect to the source region. Base region 1 as shown in FIG.
2 Since the pn junction 210 of the source region 11 is exposed at the end of the chip, it conducts at this portion and the potential of the base region 12 is fixed to the potential of the source region 11. The structure of the gate electrode will be described later.
【0037】図1のU−MOSFETの構造定数は要求
される電気的諸特性から決定される。すなわちベース領
域12は所望のVthから決まり、その不純物濃度は概
ね1e16〜1e18/cm3程度である。第2ベース
領域13とドリフト領域14はドレイン耐圧とオン抵抗
から決定される。第2ベース領域13の不純物濃度は1
e16〜1e18/cm3、ドリフト領域14の不純物
濃度は1e17〜1e18/cm3程度である。本構成
によれば、動作中ドリフト領域は空乏層で満たされ帰還
容量Crssが大幅に低減できる。高周波用途を考えれ
ば、チャネル長は0.3〜1.5μm、ドリフト領域1
4の長さは0.5〜5μm、ゲート酸化膜厚は10〜5
0nm程度が望ましい。The structural constant of the U-MOSFET of FIG. 1 is determined from the required electrical characteristics. That is, the base region 12 is determined by the desired Vth, and the impurity concentration thereof is approximately 1e16 to 1e18 / cm3. The second base region 13 and the drift region 14 are determined by the drain breakdown voltage and the on resistance. The impurity concentration of the second base region 13 is 1
e16 to 1e18 / cm3, and the impurity concentration of the drift region 14 is about 1e17 to 1e18 / cm3. According to this configuration, the drift region during operation is filled with the depletion layer, and the feedback capacitance Crss can be significantly reduced. Considering high frequency applications, the channel length is 0.3 to 1.5 μm and the drift region 1
4 has a length of 0.5 to 5 μm and a gate oxide film thickness of 10 to 5
About 0 nm is desirable.
【0038】図2は本発明の半導体素子の平面図であ
る。図にはドレインボンディングパッド219およびゲ
ートボンディングパッド209が示されている。図で分
かるようにドレイン電極21のほぼ全域がパッドにな
り、特別なパッドを設ける必要がない。A部はゲート電
極23の取り出し部を示し、B部はベース領域12の電
位固定手段を示している。図中■―■方向の断面略図が
図1に示されている。FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device of the present invention. Drain bonding pad 219 and gate bonding pad 209 are shown in the figure. As can be seen from the figure, almost the entire area of the drain electrode 21 becomes a pad, and it is not necessary to provide a special pad. The A part shows the extraction part of the gate electrode 23, and the B part shows the potential fixing means of the base region 12. A schematic cross-sectional view in the direction of 1--6 in the figure is shown in FIG.
【0039】図3は図2の■―■方向の断面略図であ
る。注目すべきはゲート電極取出し部である(A部)。
パシベーション膜18の形成後パシベーション膜18、
絶縁物17を貫通してゲート電極23まで達する孔をあ
け、そこに良導電材料24を埋め込みゲート配線20と
の接続線とする。また図6は図2の■―■方向の断面略
図である(B部)。図1のpn接合210が導通してい
るので、必ずしも必要ではないが、ベース領域12の電
位の固定を確実なものにしたい場合適用できる。パシベ
ーション膜18形成後、パシベーション膜18の表面か
らソース領域11まで貫通する孔をあけ、そこに少なく
ともソース領域11とベース領域12にまたがるよう
に、良導電材料245を埋め込み短絡線とする。電極2
50は信頼性確保のための孔を塞ぐ蓋の役目をする。ま
た電極250とゲートボンディングパッド209との間
に多結晶シリコンからなるダイオード列を挿入して、ゲ
ート保護ダイオードを形成することも可能である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the 1--3 direction of FIG. Noteworthy is the gate electrode extraction portion (A portion).
After formation of the passivation film 18, the passivation film 18,
A hole that penetrates the insulator 17 and reaches the gate electrode 23 is opened, and a good conductive material 24 is embedded therein to be a connection line with the gate wiring 20. Further, FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along the line 1--2 of FIG. 2 (B portion). Since the pn junction 210 of FIG. 1 is conductive, it is not always necessary, but it can be applied when it is desired to secure the fixed potential of the base region 12. After the passivation film 18 is formed, a hole penetrating from the surface of the passivation film 18 to the source region 11 is opened, and a good conductive material 245 is embedded as a short-circuit line so as to cover at least the source region 11 and the base region 12. Electrode 2
Reference numeral 50 serves as a lid that closes the hole for ensuring reliability. It is also possible to form a gate protection diode by inserting a diode array made of polycrystalline silicon between the electrode 250 and the gate bonding pad 209.
【0040】図4は本発明の半導体装置の活性領域の要
部断面略図である。図中破線220は空乏層を表す。第
2ベース領域13の不純物濃度、第2ベース領域13と
ドリフト領域14とのpn接合間の距離Lbおよびドリ
フト領域14の不純物濃度を適切に選べば、図4に示す
ように左右の空乏層はつながりドレイン・ソース間の空
乏層は、ドレイン領域15と第2ベース領域13のpn
接合に生じる空乏層より各段に厚くなり、出力容量Co
ssが大幅に低減できる。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the main part of the active region of the semiconductor device of the present invention. A broken line 220 in the drawing represents a depletion layer. If the impurity concentration of the second base region 13, the distance Lb between the pn junction between the second base region 13 and the drift region 14 and the impurity concentration of the drift region 14 are appropriately selected, the depletion layers on the left and right sides are formed as shown in FIG. The depletion layer between the connected drain and source is the pn of the drain region 15 and the second base region 13.
It becomes thicker than the depletion layer generated in the junction, and the output capacitance Co
ss can be significantly reduced.
【0041】図5は図1に類似の台形の要部断面の斜視
図である。凸部のあるソース領域11の上に柱状のベー
ス領域12があり、そのベース領域12の対向する側面
に絶縁膜19を介してゲート電極23が存在する。そし
てゲート電極23の上部のベース領域12にドリフト領
域14が形成され、ベース領域12の頂上にドレイン領
域15が形成された構造となっている。FIG. 5 is a perspective view of a cross section of a main part of a trapezoid similar to FIG. The column-shaped base region 12 is provided on the source region 11 having the protrusion, and the gate electrode 23 is present on the opposite side surface of the base region 12 with the insulating film 19 interposed therebetween. The drift region 14 is formed in the base region 12 above the gate electrode 23, and the drain region 15 is formed on the top of the base region 12.
【0042】図1に示す半導体装置の製造方法を図7を
参照して説明する。A method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
【0043】(a)図7(a)に示すようにソース領域
11となる不純物濃度1e19〜1e21/cm3のn
基板の上にベース領域となる不純物濃度1e16〜1e
18/cm3のp層を1〜3μmエピタキシャル成長
し、その上に第2ベース領域13となる不純物濃度1e
16〜1e18/cm3前後のp層を1〜5μmエピタ
キシャル成長させる。このエピタキシャル成長はなるべ
く低温で行いたいので、SiH2Cl2またはSiH4
と水素によるエピタキシャル成長が望ましい。次いでデ
バイス領域(活性領域)の周辺にフィールド酸化膜16
を形成する。これはLOCOS等の周知の方法で形成す
れば良い。次にフォトレジストを用いた通常のフォトリ
ソグラフィ技術によりU溝31を形成する。この溝の形
成にはC3F8あるいはCHF3を用いたECRイオン
エッチ等が適用できる。(A) As shown in FIG. 7A, n having an impurity concentration of 1e19 to 1e21 / cm3 to be the source region 11 is formed.
Impurity concentration 1e16 to 1e serving as a base region on the substrate
An 18 / cm3 p-layer is epitaxially grown to 1 to 3 μm, and an impurity concentration of 1e to be the second base region 13 is formed thereon.
A p layer of about 16 to 1e18 / cm3 is epitaxially grown to 1 to 5 μm. Since this epitaxial growth is desired to be performed at a temperature as low as possible, SiH2Cl2 or SiH4
Epitaxial growth with hydrogen is desirable. Then, a field oxide film 16 is formed around the device region (active region).
To form. This may be formed by a known method such as LOCOS. Next, the U groove 31 is formed by a normal photolithography technique using a photoresist. ECR ion etching or the like using C3F8 or CHF3 can be applied to the formation of this groove.
【0044】(b)活性領域の絶縁膜の除去後、犠牲酸
化エッチ等により加工ダメージ層を除去した後に10〜
50nmのゲート酸化膜19を形成する。ゲート電極2
3の形成はドープトポリシリコン、W、Mo、Ti等の
良導電材料を減圧CVDで溝31を埋め込み、その後ス
パッタエッチ等で所定の厚さまで削ってもよいし、ある
いはスパッタ法などの方向性の有る堆積法で溝の中に所
定の厚さ堆積しても良い。(B) After removing the insulating film in the active region and removing the processing damage layer by sacrificial oxidation etching or the like,
A 50 nm gate oxide film 19 is formed. Gate electrode 2
3 may be formed by filling the groove 31 with a good conductive material such as doped polysilicon, W, Mo, or Ti by low pressure CVD, and then shaving to a predetermined thickness by sputter etching, or by directivity such as a sputtering method. It may be deposited in a predetermined thickness in the groove by a deposition method having
【0045】(c)次にゲート電極より上の酸化膜を除
去し、n型不純物を含有する酸化物を減圧CVD法によ
り溝31に埋め込み絶縁物17を形成する。n型不純物
は拡散速度の大きさより砒素が望ましい。その後ドレイ
ン領域となる第2ベース領域の表面に砒素を高濃度イオ
ン注入する。(C) Next, the oxide film above the gate electrode is removed, and an oxide containing an n-type impurity is embedded in the groove 31 by the low pressure CVD method to form the insulator 17. Arsenic is preferable as the n-type impurity because of its high diffusion rate. After that, high-concentration ion implantation of arsenic is performed on the surface of the second base region which will be the drain region.
【0046】(d)次に800℃〜1000℃で30分
程度熱処理し、n型絶縁物17から不純物を固層拡散さ
せドリフト領域14を形成し、同時にイオン注入層を活
性化させドレイン領域15を形成する。(D) Next, a heat treatment is performed at 800 ° C. to 1000 ° C. for about 30 minutes to solid-diffuse impurities from the n-type insulator 17 to form the drift region 14, and at the same time activate the ion implantation layer to drain the drain region 15. To form.
【0047】以上ドリフト領域14の形成に固層拡散を
用いる例を述べてきたが、後述するように斜め方向から
のイオン注入法を用いてもドリフト領域14の形成は可
能であり、以下も同様である。Although the example of using the solid layer diffusion for forming the drift region 14 has been described above, it is possible to form the drift region 14 by using an ion implantation method from an oblique direction as described later, and the same applies to the following. Is.
【0048】図8は第2の実施例をしめす断面略図であ
る。図1との違いはドリフト領域14がV字溝の斜面に
形成されていることと、ゲート酸化膜19が残っている
ことである。また図4の左右の空乏層のつながりの効果
が薄いので、後述する2段階ドレイン構造が出力容量C
ossの低減に効果的である。FIG. 8 is a schematic sectional view showing the second embodiment. The difference from FIG. 1 is that the drift region 14 is formed on the slope of the V-shaped groove and the gate oxide film 19 remains. Since the effect of connecting the left and right depletion layers in FIG. 4 is small, the two-stage drain structure described later has an output capacitance C.
It is effective in reducing oss.
【0049】図8に示す半導体装置の製造方法を図9を
参照して説明するA method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG.
【0050】(a)(100)基板11の上にベース層
12、第2ベース層13を順次エピタキシャル成長させ
る。次いでKOH溶液を用いてシリコンを異方性エッチ
によりV字溝32を形成する。(A) The base layer 12 and the second base layer 13 are sequentially epitaxially grown on the (100) substrate 11. Next, a VOH groove 32 is formed by anisotropically etching silicon using a KOH solution.
【0051】(b)減圧CVDによりV字溝32を絶縁
物33で埋め込む。次いで絶縁物33の表面からソース
領域11に達するU溝34を形成する。(B) The V-shaped groove 32 is filled with the insulator 33 by low pressure CVD. Then, a U groove 34 reaching the source region 11 from the surface of the insulator 33 is formed.
【0052】(c)絶縁物33を除去し、加工ダメージ
層をエッチ後、ゲート酸化膜19を形成する。(C) After removing the insulator 33 and etching the processing damage layer, the gate oxide film 19 is formed.
【0053】(d)所定の厚さの良導電材料23を埋め
込みゲート電極を形成した後、ドリフト領域14となる
砒素をイオン注入する。(D) After a good conductive material 23 having a predetermined thickness is embedded to form a gate electrode, arsenic to be the drift region 14 is ion-implanted.
【0054】(e)ゲート電極23の上部のV字溝を絶
縁物17で埋め込む。次いでドレイン領域15となる高
濃度砒素をイオン注入する。(E) The V-shaped groove above the gate electrode 23 is filled with the insulator 17. Then, high-concentration arsenic to be the drain region 15 is ion-implanted.
【0055】(f)熱処理を加え注入されたイオンを活
性化し、ドリフト領域14とドレイン領域15を同時に
形成する。(F) A heat treatment is applied to activate the implanted ions to form the drift region 14 and the drain region 15 at the same time.
【0056】図10は第3の実施例を示す活性領域の要
部断面図である。本実施例ではゲート電極23下部の絶
縁膜が厚くなっており、入力容量Cissの低減が図れ
る。厚い膜の形成にはゲート酸化前に、溝の底部にあら
かじめ酸素をイオン注入する等の方法がある。FIG. 10 is a sectional view of an essential part of an active region showing a third embodiment. In this embodiment, the insulating film below the gate electrode 23 is thick, so that the input capacitance Ciss can be reduced. To form a thick film, there is a method such that oxygen is ion-implanted in advance at the bottom of the groove before gate oxidation.
【0057】図11は第4の実施例を示す活性領域の要
部断面図である。本実施例ではドレイン領域が高濃度の
ドレイン領域15と低濃度のドレイン領域155から構
成されている。低濃度層に燐の、高濃度層に砒素のイオ
ン注入法を用いれば1回の熱処理で2段階構造が得られ
る。ドレイン領域の不純物濃度を2段階にすることによ
り空乏層がドレイン領域155の方にも伸びていき全体
の空乏層の幅は大きくなり出力容量Cossの低減が図
れる。もちろん2段階だけではなく多段階にしても良
く、連続的に不純物濃度が薄くなるようにしても良い。
要するにドレイン領域の方にも空乏層が伸びやすい構造
であれば良い。本実施例に記載の構造は本明細書に記載
の全ての構造に適用できる。FIG. 11 is a sectional view of an essential part of an active region showing a fourth embodiment. In this embodiment, the drain region is composed of the high-concentration drain region 15 and the low-concentration drain region 155. By using the ion implantation method of phosphorus for the low concentration layer and arsenic for the high concentration layer, a two-step structure can be obtained by one heat treatment. By setting the impurity concentration of the drain region to two levels, the depletion layer extends toward the drain region 155 and the width of the entire depletion layer is increased, so that the output capacitance Coss can be reduced. Of course, not only two steps but also multi steps may be used, and the impurity concentration may be continuously reduced.
In short, any structure may be used as long as the depletion layer easily extends to the drain region. The structure described in this embodiment can be applied to all structures described in this specification.
【0058】図12は第5の実施例を示す要部断面図で
ある。本発明の半導体装置の構造的特徴は、エピタキシ
ャル層を貫通し、ソース領域11まで達するU溝の側面
に第4のドリフト領域14および第6のソース拡散領域
111が配されていることである。すなわち第2ベース
層13、ベース層12を貫通しソース領域11まで達す
るU溝の底部に第1の厚い絶縁物199、ゲート酸化膜
19および埋め込みゲート電極23を形成し、そのゲー
ト電極23の上に第2絶縁物17を形成し、そのゲート
電極23に対し自己整合的に溝の側面にドリフト領域1
4、ソース拡散領域111が形成されている。ドレイン領
域15もまた同様にU溝により自己整合的に形成されて
いる。FIG. 12 is a sectional view of the essential parts showing the fifth embodiment. A structural feature of the semiconductor device of the present invention is that the fourth drift region 14 and the sixth source diffusion region 111 are arranged on the side surface of the U groove that penetrates the epitaxial layer and reaches the source region 11. That is, the first thick insulator 199, the gate oxide film 19, and the buried gate electrode 23 are formed on the bottom of the U groove that penetrates the second base layer 13 and the base layer 12 and reaches the source region 11, and the first thick insulator 199 is formed on the gate electrode 23. A second insulator 17 is formed on the side surface of the trench in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 23 of the second insulator
4. Source diffusion region 111 is formed. Similarly, the drain region 15 is also formed by the U groove in a self-aligned manner.
【0059】本構造の図4との違いはゲート電極23の
下部にもベース領域12が存在し、その側面に第6のソ
ース拡散領域111が存在することである。The difference between this structure and FIG. 4 is that the base region 12 also exists under the gate electrode 23 and the sixth source diffusion region 111 exists on the side surface thereof.
【0060】図12に示す半導体装置の製造方法を図1
3を参照して説明する。
(a)図13(a)に示すようにソース領域となる不純
物濃度1e19〜1e21/cm3のn基板の上にベー
ス領域となる不純物濃度1e17/cm3オーダーのp
層を1〜3μmエピタキシャル成長し、その上に第2ベ
ース領域となる不純物濃度1e16〜1e18/cm3
程度のp層を1〜5μmエピタキシャル成長させる。こ
のエピタキシャル成長はなるべく低温で行いたいので、
SiH2Cl2またはSiH4と水素によるエピタキシ
ャル成長が望ましい。次いでデバイス領域(活性領域)
の周辺にフィールド酸化膜16を形成する。これはLO
COS等の周知の方法で形成すれば良い。次にフォトレ
ジストを用いた通常のフォトリソグラフィ技術によりU
溝31を形成する。この溝の形成にはC3F8あるいは
CHF3を用いたECRイオンエッチ等が適用できる。
活性領域の絶縁膜の除去後、犠牲酸化エッチ等により加
工ダメージ層を除去した後にU溝の底部にn型不純物を
高濃度含有する第1の絶縁膜199を形成する。n型不
純物は拡散速度の大きさから砒素が望ましい。FIG. 1 shows a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. (A) As shown in FIG. 13A, on the n substrate having the impurity concentration of 1e19 to 1e21 / cm3 to be the source region, p of the impurity concentration of the order of 1e17 / cm3 to be the base region is formed.
A layer is epitaxially grown to 1 to 3 μm, and an impurity concentration of 1e16 to 1e18 / cm3 to be the second base region is formed thereon.
A p layer of about 1 to 5 μm is epitaxially grown. Since we want to perform this epitaxial growth at the lowest possible temperature,
Epitaxial growth using SiH2Cl2 or SiH4 and hydrogen is desirable. Next, device area (active area)
A field oxide film 16 is formed around the area. This is LO
It may be formed by a known method such as COS. Next, by the usual photolithography technique using photoresist, U
The groove 31 is formed. ECR ion etching or the like using C3F8 or CHF3 can be applied to the formation of this groove.
After removing the insulating film in the active region, the processing damage layer is removed by sacrificial oxidation etching or the like, and then the first insulating film 199 containing a high concentration of n-type impurities is formed at the bottom of the U groove. Arsenic is desirable as the n-type impurity because of its high diffusion rate.
【0061】(b)その後10〜50nmのゲート酸化
膜19を形成する。ゲート電極23の形成はドープトポ
リシリコン、W、Mo、Ti等の良導電材料を減圧CV
Dで溝31を埋め込み、その後スパッタエッチ等で所定
の厚さまで削ってもよいし、あるいはスパッタ法などの
方向性の有る堆積法で溝の中に所定の厚さ堆積しても良
い。(B) After that, a gate oxide film 19 having a thickness of 10 to 50 nm is formed. The gate electrode 23 is formed by using a conductive material such as doped polysilicon, W, Mo and Ti under reduced pressure CV.
The groove 31 may be filled with D and then etched to a predetermined thickness by sputter etching or the like, or may be deposited to a predetermined thickness in the groove by a directional deposition method such as a sputtering method.
【0062】(c)次にゲート電極より上の酸化膜を除
去し、n型不純物を含有する絶縁物を減圧CVD法によ
り溝31に埋め込み第2の絶縁物17を形成する。n型
不純物は拡散速度の大きさより砒素が望ましい。その後
ドレイン領域となる第2ベース領域13の表面に砒素を
高濃度イオン注入する。(C) Next, the oxide film above the gate electrode is removed, and an insulator containing n-type impurities is buried in the groove 31 by the low pressure CVD method to form the second insulator 17. Arsenic is preferable as the n-type impurity because of its high diffusion rate. After that, high-concentration ion implantation of arsenic is performed on the surface of the second base region 13, which will be the drain region.
【0063】(d)次に800℃〜1000℃で30分
程度熱処理し、n型不純物含有の第1の絶縁膜199か
ら不純物を固層拡散させソース拡散領域111を形成
し、n型不純物含有の第2の絶縁物17から不純物を固
層拡散させドリフト領域14を形成し、同時にイオン注
入層を活性化させドレイン領域15を形成する。ソース
拡散領域111はこの工程以前のゲート酸化等の熱処理
により徐々に形成されている。(D) Next, heat treatment is performed at 800 ° C. to 1000 ° C. for about 30 minutes to solid-diffuse the impurities from the first insulating film 199 containing the n-type impurities to form the source diffusion region 111. The impurity is solid-diffused from the second insulator 17 to form the drift region 14, and at the same time, the ion implantation layer is activated to form the drain region 15. The source diffusion region 111 is gradually formed by heat treatment such as gate oxidation before this step.
【0064】図14は第6の実施例をしめす断面略図で
ある。図12との違いはソース拡散領域111とドリフ
ト領域14がV字溝の斜面に形成されていることであ
る。FIG. 14 is a schematic sectional view showing a sixth embodiment. The difference from FIG. 12 is that the source diffusion region 111 and the drift region 14 are formed on the slope of the V-shaped groove.
【0065】図14に示す半導体装置の製造方法を図1
4、15を参照して説明する。すなわち(a)(10
0)n基板11の上にベース領域12、第2ベース領域
13を連続エピタキシャル成長し、第2ベース領域13
の表面から基板11に達するV字状溝32を形成し、V
字溝32の底部にn型不純物を含有する第1の絶縁物1
99を形成する。A method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 14 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to Nos. 4 and 15. That is, (a) (10
0) The base region 12 and the second base region 13 are continuously epitaxially grown on the n substrate 11 to form the second base region 13
Forming a V-shaped groove 32 reaching the substrate 11 from the surface of
First insulator 1 containing n-type impurities at the bottom of the groove 32
To form 99.
【0066】(b)ゲート酸化膜19を形成後、ゲート
電極となる所定の厚さの良導電性材料23を第1の絶縁
物199上の溝内部に埋め込み、その後ドリフト領域1
4となるn型不純物をイオン注入する。(B) After forming the gate oxide film 19, a good conductive material 23 having a predetermined thickness to serve as a gate electrode is embedded in the groove on the first insulator 199, and then the drift region 1 is formed.
The n-type impurity which becomes 4 is ion-implanted.
【0067】(c)ゲート電極23より上の溝内部に第
2の絶縁物17を埋め込み、第2ベース領域13の表面
にドレイン領域15となるn型高濃度不純物をイオン注
入する。(C) The second insulator 17 is buried in the groove above the gate electrode 23, and the surface of the second base region 13 is ion-implanted with an n-type high-concentration impurity to be the drain region 15.
【0068】その後熱処理により、ソース拡散領域11
1、ドリフト領域14、およびドレイン領域15の形成
を行なえば、図14の構造が得られる。Then, by heat treatment, the source diffusion region 11 is formed.
The structure shown in FIG. 14 can be obtained by forming the first drift region 14, the drain region 14, and the drain region 15.
【0069】図12に示す半導体装置に類似の構成をも
つ第7の実施例である図17の製造方法を図16、図1
7を参照して説明する(a)n基板11の上にベース層
12、第2ベース層13を形成する領域を除いてn型高
濃度不純物を含有する第1の絶縁膜197を形成する。A method of manufacturing the seventh embodiment shown in FIG. 17 having a structure similar to that of the semiconductor device shown in FIG. 12 is shown in FIGS.
(A) A first insulating film 197 containing an n-type high-concentration impurity is formed on the n substrate 11 except for the regions where the base layer 12 and the second base layer 13 are formed.
【0070】(b)基板11表面のシリコンの露出した
部分に選択的にベース領域12、第2ベース領域13を
連続エピタキシャル成長してU溝部35を形成する。(B) The base region 12 and the second base region 13 are selectively epitaxially grown continuously on the exposed silicon portion of the surface of the substrate 11 to form the U groove portion 35.
【0071】(c)ゲート酸化膜19を形成後、ゲート
電極となる所定の厚さの良導電性材料23を第1の絶縁
物197上の溝内部に埋め込む。(C) After forming the gate oxide film 19, a good conductive material 23 having a predetermined thickness to serve as a gate electrode is embedded inside the groove on the first insulator 197.
【0072】(d)ゲート電極23より上の溝部側壁の
酸化膜を除去後、n型不純物含有の第2の絶縁物17を
埋め込む。その後活性領域以外の周辺部にフィールド酸
化膜161を形成し、第2ベース領域13の表面に高濃
度n型不純物をイオン注入する。(D) After removing the oxide film on the side wall of the groove above the gate electrode 23, the second insulator 17 containing n-type impurities is buried. After that, a field oxide film 161 is formed in the peripheral portion other than the active region, and a high concentration n-type impurity is ion-implanted into the surface of the second base region 13.
【0073】800〜1000℃で30分程度熱処理
し、ソース拡散領域111、ドリフト領域14形成し、
同時に注入したイオンを活性化してドレイン領域15を
形成し図17の構造が完成する。なおソース拡散領域1
11はゲート酸化等の熱処理により徐々に形成される。Heat treatment is performed at 800 to 1000 ° C. for about 30 minutes to form the source diffusion region 111 and the drift region 14,
At the same time, the implanted ions are activated to form the drain region 15, and the structure of FIG. 17 is completed. Source diffusion region 1
11 is gradually formed by heat treatment such as gate oxidation.
【0074】図18は図12、図17に類似の台形の要
部断面の斜視図である。ソース領域11の上に柱状のベ
ース領域12が有り、ベース領域12の対向する側面に
絶縁膜19を介して制御電極23が形成され、ベース領
域12の側面の制御電極23の上下にそれぞれドリフト
領域14、ソース拡散領域111が形成され、ベース領
域12の頂上にはドレイン領域15が形成されている。FIG. 18 is a perspective view of a trapezoidal main section similar to FIGS. 12 and 17. A columnar base region 12 is provided on the source region 11, a control electrode 23 is formed on opposite side faces of the base region 12 via an insulating film 19, and drift regions are formed above and below the control electrode 23 on the side face of the base region 12, respectively. 14, a source diffusion region 111 is formed, and a drain region 15 is formed on top of the base region 12.
【0075】図19、図20は第8、9の実施例をしめ
す断面図である。ベース領域12が1層構造であるが、
2層構造で述べた効果は維持でき、構造が簡単なためチ
ップが安価に製造できる。19 and 20 are sectional views showing the eighth and ninth embodiments. Although the base region 12 has a single-layer structure,
The effect described in the two-layer structure can be maintained, and the chip can be manufactured at low cost due to the simple structure.
【0076】図21は第10の実施例を説明する断面図
と不純物濃度を示す。ドリフト領域14の不純物濃度が
ゲート側からドレイン側に向って増加する構造となって
いる。このためドリフト領域14のゲート近傍の電界強
度が低減され、耐圧を維持したままオン抵抗の低減が図
れる。FIG. 21 shows a sectional view and an impurity concentration for explaining the tenth embodiment. The structure is such that the impurity concentration of the drift region 14 increases from the gate side toward the drain side. Therefore, the electric field strength near the gate of the drift region 14 is reduced, and the on-resistance can be reduced while maintaining the breakdown voltage.
【0077】上記構造はイオン注入法を用いることで実
現できる。すなわち図21に示すようにゲート電極形成
後、ドリフト領域14の形成に際し、溝部31に対し斜
め方向からのイオン注入を利用し、その注入の入射角度
を変化させることによってゲートからドレインに向って
不純物濃度が増加する構造を得ることが出来る。なお注
入の入射角度を変化させず一定に保てば、形成されるド
リフト領域14の不純物濃度は一様になるのは自明の理
である。The above structure can be realized by using an ion implantation method. That is, as shown in FIG. 21, when the drift region 14 is formed after the gate electrode is formed, ion implantation is performed obliquely to the groove 31 and the incident angle of the implantation is changed to change the impurity from the gate to the drain. A structure with increasing concentration can be obtained. It is self-evident that the impurity concentration of the drift region 14 formed will be uniform if the incident angle of implantation is kept constant without changing.
【0078】またゲート電極形成後、U溝部31に充填
する絶縁物17の不純物濃度を上部に行くにしたがって
増加することによっても得ることが出来る。Further, after the gate electrode is formed, it can be obtained by increasing the impurity concentration of the insulator 17 filling the U groove portion 31 toward the upper part.
【0079】本明細書では簡略化のため、第1導電型を
n型とし、第2導電型をp型としたが、第1導電型をp
型とし、第2導電型をn型としても、全く同じ効果が得
られる。In the present specification, for simplification, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, the first conductivity type is p-type.
The same effect can be obtained even if the second conductivity type is n-type.
【0080】半導体材料としてシリコンを題材として説
明してきたが、他の半導体材料たとえば炭化珪素のよう
な化合物半導体にも適用できる。Although silicon has been described as the subject material for the semiconductor material, the present invention can be applied to other semiconductor materials, for example, compound semiconductors such as silicon carbide.
【発明の効果】以上詳しく述べてきたように、本発明で
は高周波パワーMOSFETで特に重要な電気的特性、
帰還容量Crssや出力容量Cossが大幅に低減で
き、短チャネル化に伴うゲート抵抗の増加を抑止でき
る。さらに入力容量Cissも低減でき、チャネル長の
ばらつきも低減できる。またソース電極をチップ裏面に
配置することにより、ソースインダクタンスLsが大幅
に低減される。更に放熱基板の絶縁性基板が不要となり
放熱性が高まる。高周波パワーMOSFETとして好適
な半導体装置といえる。As described above in detail, in the present invention, the electrical characteristics particularly important in the high frequency power MOSFET,
The feedback capacitance Crss and the output capacitance Coss can be significantly reduced, and the increase in gate resistance due to the shortening of the channel can be suppressed. Further, the input capacitance Ciss can be reduced, and the variation in channel length can be reduced. Further, by disposing the source electrode on the back surface of the chip, the source inductance Ls is significantly reduced. Furthermore, the insulating substrate of the heat dissipation substrate is unnecessary, and the heat dissipation performance is improved. It can be said that the semiconductor device is suitable as a high frequency power MOSFET.
【図1】本発明の第1の実施例に係る半導体装置(縦型
絶縁ゲート電界効果トランジスタ)の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device (vertical insulated gate field effect transistor) according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG.
【図3】図2の■―■方向の断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line 1--3 of FIG.
【図4】活性領域の空乏層の様子を説明する要部断面図
である。FIG. 4 is a main-portion cross-sectional view illustrating a state of a depletion layer in an active region.
【図5】図1に類似の台形の要部断面の斜視図である。5 is a perspective view of a cross section of a main part of a trapezoid similar to FIG. 1. FIG.
【図6】図2の■―■方向の断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along the line 1--2 of FIG.
【図7】本発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法
を説明する断面図である。FIG. 7 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第2の実施例に係る半導体装置の断面
図である。FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第2の実施例の半導体装置の製造方法
を説明する断面図である。FIG. 9 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第3の実施例の断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a third embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第4の実施例の断面図である。FIG. 11 is a sectional view of a fourth embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第の5実施例に係る半導体装置の断
面図である。FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第5実施例の半導体装置の製造方法
を説明する断面図である。FIG. 13 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第6の実施例の断面図である。FIG. 14 is a sectional view of a sixth embodiment of the present invention.
【図15】本発明の第6実施例の半導体装置の製造方法
を説明する断面図である。FIG. 15 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第7実施例の半導体装置の製造方法
を説明する断面図である。FIG. 16 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention.
【図17】本発明の第7実施例の断面図である。FIG. 17 is a sectional view of a seventh embodiment of the present invention.
【図18】図17に類似の台形の要部断面の斜視図であ
る。18 is a perspective view of a cross section of a main part of a trapezoid similar to FIG.
【図19】本発明の第8実施例の断面図である。FIG. 19 is a sectional view of an eighth embodiment of the present invention.
【図20】本発明の第9実施例の断面図である。FIG. 20 is a sectional view of a ninth embodiment of the present invention.
【図21】本発明の第10実施例の断面図である。FIG. 21 is a sectional view of a tenth embodiment of the present invention.
【図22】従来のU−MOSFETの断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view of a conventional U-MOSFET.
【図23】従来の改良されたU−MOSFETの断面図
である。FIG. 23 is a cross-sectional view of a conventional improved U-MOSFET.
11 半導体基板(n+)、第1導電型基板 111 ソース拡散領域 113、129 ドリフト領域 12 第2の半導体領域 ベース領域 13 第3の半導体領域 第2ベース領域 14 ドリフト領域 144 イオン注入された(ドリフト)領域 15 ドレイン領域(n+) 155 第2ドレイン領域 16 161 フィールド酸化膜 17、199、197 絶縁物 18 パシベーション膜 19 ゲート絶縁膜 195 厚い絶縁膜 20 ゲート配線 209 ゲートボンディングパッド 21 ドレイン電極 219 ドレインボンディングパッド 22 ソース電極 23 ゲート電極 24 ゲート接続線 245 ベース・ソース短絡線 25 ベース領域 26 ソース領域 31、34、35 溝 32 V字溝 33 絶縁物 220 空乏層 A部 ゲートコンタクト部 B部 ベース・ソース短絡部 11 semiconductor substrate (n +), first conductivity type substrate 111 Source diffusion region 113,129 Drift region 12 Second semiconductor region Base region 13 Third semiconductor region Second base region 14 Drift region 144 Ion-implanted (drift) region 15 Drain region (n +) 155 Second drain region 16 161 Field oxide film 17,199,197 Insulator 18 passivation film 19 Gate insulating film 195 thick insulating film 20 gate wiring 209 Gate bonding pad 21 drain electrode 219 Drain bonding pad 22 Source electrode 23 Gate electrode 24 gate connection line 245 Base-source short-circuit wire 25 base area 26 Source Area 31, 34, 35 groove 32 V-shaped groove 33 Insulator 220 depletion layer Part A Gate contact part B part Base-source short circuit part
Claims (34)
の第1の半導体領域と、該第1の半導体領域の上部に形
成された第2導電型の第2の半導体領域と、該第2の半
導体領域の表面より、該第1の半導体領域内に達するよ
うに形成された溝部と、該溝部内に形成された絶縁膜を
介して該溝部の底部に形成されたゲート電極と、該ゲー
ト電極に対して自己整合的に該溝部の第2の半導体領域
の側面に形成された第1導電型の第4のドリフト領域
と、該ゲート電極の上部の該溝部を充填する絶縁物と、
該第2の半導体領域の表面にその位置および寸法が自己
整合的に形成された第1導電型高不純物濃度の第5のド
レイン領域とを有することを特徴とする半導体装置。1. A first-conductivity-type high-impurity-concentration first semiconductor region serving as a source region, a second-conductivity-type second semiconductor region formed on the first semiconductor region, A groove formed so as to reach the inside of the first semiconductor region from the surface of the second semiconductor region; a gate electrode formed at the bottom of the groove through an insulating film formed in the groove; A fourth drift region of the first conductivity type formed on the side surface of the second semiconductor region of the groove in a self-aligned manner with respect to the gate electrode; and an insulator filling the groove above the gate electrode.
A semiconductor device comprising: a second drain region having a high impurity concentration of the first conductivity type and formed in a self-aligned position and size on the surface of the second semiconductor region.
度の第1の半導体領域と、該第1の半導体領域の上部に
形成された第2導電型の第2の半導体領域と、該第2の
半導体領域の上部に形成された第2導電型の第3の半導
体領域と、該第3の半導体領域の表面より、該第1の半
導体領域内に達するように形成された溝部と、該溝部内
に形成された絶縁膜を介して該溝部の底部に形成された
ゲート電極と、該ゲート電極に対して自己整合的に該溝
部の第2、第3の半導体領域の側面に形成された第1導
電型の第4のドリフト領域と、該ゲート電極の上部の該
溝部を充填する絶縁物と、該第3の半導体領域の表面に
その位置および寸法が自己整合的に形成された第1導電
型高不純物濃度の第5のドレイン領域とを有することを
特徴とする半導体装置。2. A first-conductivity-type high-concentration first semiconductor region serving as a source region, a second-conductivity-type second semiconductor region formed on the first semiconductor region, A second semiconductor region of the second conductivity type formed above the second semiconductor region; a groove formed so as to reach the inside of the first semiconductor region from the surface of the third semiconductor region; A gate electrode formed at the bottom of the groove via an insulating film formed in the groove, and formed on the side surfaces of the second and third semiconductor regions of the groove in a self-aligning manner with respect to the gate electrode. A fourth drift region of the first conductivity type, an insulator filling the groove above the gate electrode, and a position and a size of which are formed in a self-aligned manner on the surface of the third semiconductor region. A semiconductor device having a fifth drain region of high conductivity type conductivity Place
導体領域の不純物濃度よりも低いことを特徴とする請求
項2に記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the impurity concentration of the third semiconductor region is lower than the impurity concentration of the second semiconductor region.
成されることを特徴とする請求項1、2、3のいずれか
1項に記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the fourth drift region is formed on the slope of the V-shaped groove.
ート絶縁膜より厚いことを特徴とする請求項1、2,
3,4のいずれか1項に記載の半導体装置。5. The insulating film below the gate electrode is thicker than the gate insulating film on the side surface.
5. The semiconductor device according to any one of 3 and 4.
空乏層で満たされる状態が存在し、第2の半導体領域に
おいて、対向する左右のpn接合の空乏層が互いに接触
し連なる状態が存在することを特徴とする請求項1、
4、5のいずれか1項に記載の半導体装置。6. A state in which at least most of the fourth drift region is filled with a depletion layer, and a state in which the depletion layers of the left and right pn junctions facing each other are in contact with each other and are continuous in the second semiconductor region. Claim 1, characterized in that
4. The semiconductor device according to any one of 4 and 5.
空乏層で満たされる状態が存在し、少なくとも第3の半
導体領域において、対向する左右のpn接合の空乏層が
互いに接触し連なる状態が存在する事を特徴とする請求
項2、3,4、5のいずれか1項に記載の半導体装置。7. A state in which at least most of the fourth drift region is filled with a depletion layer exists, and in at least a third semiconductor region, there is a state in which the depletion layers of the left and right pn junctions facing each other are in contact and continuous. The semiconductor device according to claim 2, 3, 4, or 5.
純物濃度基板の上部に、第2導電型の第2の半導体領
域、第2導電型の第3の半導体領域を連続エピタキシャ
ル成長し、該第3半導体の表面から該第1の半導体領域
内に達する溝部を形成する第1の工程と、(2)該溝部
の底部および側壁に絶縁膜を形成し、更にその底部に埋
め込みゲート電極となる良導電性材料を形成する第2の
工程と、(3)該ゲート電極より上方の側壁に形成した
絶縁膜を除去し、該ゲート電極の上方の溝内部に絶縁物
を埋め込み、該第3半導体領域の表面に第1導電型の不
純物をイオン注入する第3の工程と(4)1回の熱処理
で、該第2,3の半導体領域の側面に第4のドリフト領
域を形成し、該第3の半導体領域表面の注入されたイオ
ンを活性化して第5のドレイン領域を形成する第4の工
程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。8. (1) A second semiconductor region of the second conductivity type and a third semiconductor region of the second conductivity type are continuously epitaxially grown on an upper part of the first conductivity type high impurity concentration substrate to be a source region, A first step of forming a groove portion extending from the surface of the third semiconductor into the first semiconductor region; and (2) forming an insulating film on the bottom and side walls of the groove and further forming a buried gate electrode on the bottom. A second step of forming a good conductive material, and (3) removing the insulating film formed on the side wall above the gate electrode, burying an insulator inside the trench above the gate electrode, and A third step of ion-implanting impurities of the first conductivity type into the surface of the semiconductor region and (4) a single heat treatment to form a fourth drift region on the side surfaces of the second and third semiconductor regions, By activating the implanted ions on the surface of the third semiconductor region, A fourth step of forming a drain region, the method for manufacturing a semiconductor device.
より上方の側壁に形成した絶縁膜を除去し」を「該ゲー
ト電極より上方の側壁に斜め方向より第1導電型の不純
物をイオン注入し」に置き換えたことを特徴とする請求
項8に記載の半導体装置の製造方法。9. The third step of claim 8 is that "removing the insulating film formed on the side wall above the gate electrode" is performed on the side wall above the gate electrode from the first conductivity type obliquely. 9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the impurities are replaced with “ion-implanted”.
不純物濃度基板の上部に、第2導電型の第2の半導体領
域、第2導電型の第3の半導体領域を連続エピタキシャ
ル成長し、該第3の半導体領域の表面から第2の半導体
領域に達するV字状の溝部を形成する第1の工程と
(2)該V字溝部の内部に絶縁物を埋め込み、該絶縁物
の表面から該第1の半導体領域内に達する溝部を形成す
る第2の工程と、(3)該絶縁物を除去し、該溝部底部
および側壁に絶縁膜を形成する第3の工程と、(4)該
溝部の内部に埋め込みゲート電極となる良導電性材料を
形成し、該第2,3の半導体領域の側面に第1導電型の
不純物をイオン注入する第4の工程と、(5)該ゲート
電極の上方の溝内に絶縁物を埋め込み、該第3の半導体
領域の表面に第1導電型の高濃度不純物をイオン注入す
る第5の工程と、(6)1回の熱処理で、該第2,3の
半導体領域側面の注入されたイオンを活性化して第4の
ドリフト領域を形成し、該第3の半導体領域の表面に注
入された高濃度イオンを活性化して第5のドレイン領域
を形成する第6の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。10. (1) A second semiconductor region of a second conductivity type and a third semiconductor region of a second conductivity type are continuously epitaxially grown on a first conductivity type high impurity concentration substrate to be a source region. A first step of forming a V-shaped groove reaching the surface of the second semiconductor region from the surface of the third semiconductor region; and (2) burying an insulator inside the V-shaped groove, and A second step of forming a groove reaching the inside of the first semiconductor region; (3) a third step of removing the insulating material and forming an insulating film on the groove bottom and side walls; and (4) A fourth step of forming a good conductive material to be an embedded gate electrode inside the groove, and ion-implanting impurities of the first conductivity type into the side surfaces of the second and third semiconductor regions; and (5) the gate electrode An insulator is embedded in the groove above the first semiconductor region and the first conductivity type is formed on the surface of the third semiconductor region. A fifth step of ion-implanting a high-concentration impurity and (6) a single heat treatment activates the implanted ions on the side surfaces of the second and third semiconductor regions to form a fourth drift region, And a sixth step of activating the high concentration ions implanted in the surface of the third semiconductor region to form a fifth drain region.
と、その上方の絶縁物と、該絶縁物の上方の1部が除去
されたドレイン電極と、該ドレイン電極の上方の絶縁膜
と、該ドレイン電極の除去された部分の該絶縁膜の表面
から該ゲート電極に達する孔とをそなえ、該孔に充填さ
れた良導電材料の接続線と、該絶縁膜の上方のゲート配
線とを有し、接続線を介して該ゲート電極と該ゲート配
線が導通していることを特徴とする半導体装置。11. A gate electrode embedded in silicon, an insulator above the gate electrode, a drain electrode from which a part above the insulator is removed, an insulating film above the drain electrode, and the drain. A hole reaching the gate electrode from the surface of the insulating film in the removed portion of the electrode, and having a connection line of a good conductive material filled in the hole, and a gate wiring above the insulating film, A semiconductor device, wherein the gate electrode and the gate wiring are electrically connected via a connection line.
物濃度の第1の半導体領域と、該第1の半導体領域の上
部に形成された第2導電型の第2の半導体領域と、該第
2の半導体領域の表面より、該第1の半導体領域内に達
するように形成された溝部と、該溝部の底部に形成され
た第1の絶縁物と、該溝部の側壁に形成された絶縁膜を
介して該第1の絶縁物の上に形成されたゲート電極と、
該ゲート電極の上部の該溝部を充填する第2の絶縁物
と、該ゲート電極に対して自己整合的に該ゲート電極よ
り下部の該第2の半導体領域の側面に形成された第6の
ソース拡散領域と、該ゲート電極に対し自己整合的に該
溝部の該ゲート電極より上部の該第2の半導体領域の側
面に形成された第1導電型の第4のドリフト領域と、該
第2の半導体領域の表面にその位置および寸法が自己整
合的に形成された第1導電型高不純物濃度の第5のドレ
イン領域とを有することを特徴とする半導体装置。12. A first-conductivity-type high-impurity-concentration first semiconductor region serving as a source region, a second-conductivity-type second semiconductor region formed on the first semiconductor region, Second semiconductor region from the surface to the inside of the first semiconductor region, a first insulator formed at the bottom of the groove, and an insulating film formed on the sidewall of the groove. A gate electrode formed on the first insulator via
A second insulator filling the groove above the gate electrode, and a sixth source formed on the side surface of the second semiconductor region below the gate electrode in a self-aligning manner with respect to the gate electrode. A diffusion region, a fourth drift region of the first conductivity type formed on the side surface of the second semiconductor region above the gate electrode in the groove in a self-aligned manner with the gate electrode, and the second drift region. A semiconductor device comprising: a fifth drain region having a first conductivity type and a high impurity concentration, which is formed in a self-aligned position and dimension on the surface of the semiconductor region.
物濃度の第1の半導体領域と、該第1の半導体領域の上
部に形成された第2導電型の第2の半導体領域と、該第
2の半導体領域の上部に形成された第2導電型の第3の
半導体領域と、該第3の半導体領域の表面より、該第1
の半導体領域内に達するように形成された溝部と、該溝
部の底部に形成された第1の絶縁物と、該溝部の側壁に
形成された絶縁膜を介して該第1の絶縁物の上に形成さ
れたゲート電極と、該ゲート電極の上部の該溝部を充填
する第2の絶縁物と、該ゲート電極に対して自己整合的
に該ゲート電極より下部の該第2の半導体領域の側面に
形成された第6のソース拡散領域と、該ゲート電極に対
し自己整合的に該溝部の該ゲート電極より上部の該第
2、第3の半導体領域の側面に形成された第1導電型の
第4のドリフト領域と、該第3の半導体領域の表面にそ
の位置および寸法が自己整合的に形成された第1導電型
高不純物濃度の第5のドレイン領域とを有することを特
徴とする半導体装置。13. A first-conductivity-type high-concentration first semiconductor region serving as a source region, a second-conductivity-type second semiconductor region formed on the first semiconductor region, The third semiconductor region of the second conductivity type formed above the second semiconductor region and the surface of the third semiconductor region,
Of the groove formed so as to reach the inside of the semiconductor region, the first insulator formed on the bottom of the groove, and the insulating film formed on the side wall of the groove on the first insulator. Formed on the gate electrode, a second insulator filling the groove above the gate electrode, and a side surface of the second semiconductor region below the gate electrode in a self-aligned manner with respect to the gate electrode. And the sixth source diffusion region formed on the side surface of the first and second conductive regions formed on the side surfaces of the second and third semiconductor regions above the gate electrode in the groove in a self-aligned manner with respect to the gate electrode. A semiconductor having a fourth drift region and a fifth drain region having a high impurity concentration of the first conductivity type formed in a self-aligned position and dimension on the surface of the third semiconductor region. apparatus.
リフト領域がV字溝の斜面に形成されることを特徴とす
る請求項12または請求項13に記載の半導体装置。14. The semiconductor device according to claim 12, wherein the sixth source diffusion region and the fourth drift region are formed on the slope of the V-shaped groove.
ぼ全域が空欠層で満たされる状態が存在し、第2の半導
体領域において対向する左右のpn接合の空乏層が互い
に接触し連なる状態が存在することを特徴とする請求項
12または請求項14に記載の半導体装置。15. A state in which at least almost the entire fourth drift region is filled with a depletion layer, and there is a state in which depletion layers of the left and right pn junctions facing each other in the second semiconductor region are in contact with each other and are continuous with each other. The semiconductor device according to claim 12, wherein the semiconductor device is a semiconductor device.
ぼ全域が空欠層で満たされる状態が存在し、さらにすく
なくとも第3の半導体領域において対向する左右のpn
接合の空乏層が互いに接触し連なる状態が存在すること
を特徴とする請求項13または請求項14に記載の半導
体装置。16. A state in which at least substantially the entire fourth drift region is filled with a vacancy layer exists, and at least left and right pns facing each other in the third semiconductor region.
15. The semiconductor device according to claim 13, wherein there is a state in which the depletion layers of the junction are in contact with each other and are continuous with each other.
純物濃度基板の上部に、第2導電型の第2の半導体領
域、該第2の半導体領域の上に第2導電型の第3の半導
体領域を連続エピタキシャル成長し、該第3の半導体の
表面から第1の半導体領域内に達する溝部を形成し、該
溝部の底部に第1の絶縁物を形成する第1の工程と、
(2)該溝部の該第1の絶縁物の上部の側壁に絶縁膜を
形成し、更に該溝内部の該絶縁物の上に埋め込みゲート
電極となる良導電性材料を形成する第2の工程と、
(3)該ゲート電極より上方の側壁に形成した該絶縁膜
を除去し、該ゲート電極の上方の溝内部に第2の絶縁物
を埋め込み、該第3の半導体領域の表面に第1導電型の
高濃度不純物をイオン注入する第3の工程と(4)熱処
理を行い、該ゲート電極より下部の該第2の半導体領域
の側面に第6のソース拡散領域および該ゲート電極より
上部の該第2,3の半導体領域の側面に第4のドリフト
領域を形成し、該第3の半導体領域表面に注入された高
濃度イオンを活性化して第5のドレイン領域を形成する
第4の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。17. (1) A second semiconductor region of the second conductivity type is provided on the first conductivity type high impurity concentration substrate to be the source region, and a second semiconductor region of the second conductivity type is provided on the second semiconductor region. A third step of continuously epitaxially growing the third semiconductor region to form a groove portion from the surface of the third semiconductor to reach the first semiconductor region, and forming a first insulator at the bottom of the groove portion,
(2) Second step of forming an insulating film on the sidewall of the trench above the first insulator and further forming a good conductive material to be a buried gate electrode on the insulator inside the trench When,
(3) The insulating film formed on the side wall above the gate electrode is removed, the second insulator is buried in the groove above the gate electrode, and the first conductivity type is formed on the surface of the third semiconductor region. Third step of ion-implanting high-concentration impurities and (4) heat treatment are performed to form a sixth source diffusion region on the side surface of the second semiconductor region below the gate electrode and a first source diffusion region above the gate electrode. A fourth step of forming a fourth drift region on the side surfaces of the second and third semiconductor regions and activating the high concentration ions implanted in the surface of the third semiconductor region to form a fifth drain region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
電極より上方の側壁に形成した絶縁膜を除去し」を「該
ゲート電極より上方の側壁に斜め方向より第1導電型の
不純物をイオン注入し」に置き換えたことを特徴とする
請求項17に記載の半導体装置の製造方法。18. The third step of claim 17 is that "removing the insulating film formed on the side wall above the gate electrode" is performed on the side wall above the gate electrode from the first conductivity type obliquely. 18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the impurities are replaced with “ion-implanted”.
純物濃度基板の上部に、第2導電型の第2の半導体領
域、該第2の半導体領域の上に第2導電型の第3の半導
体領域を連続エピタキシャル成長し、該第3の半導体領
域の表面から第1の半導体領域に達するV字状の溝部を
形成し、該溝部の底部に第1の絶縁物を形成する第1の
工程と、(2)該溝部の該第1の絶縁物の上部の側壁に
絶縁膜を形成し、更に該溝内部の該絶縁物の上に埋め込
みゲート電極となる良導電性材料を形成し、該ゲート電
極より上部の第2,3半導体領域の側面に第1導電型の
不純物をイオンを注入する第2の工程と、(3)該ゲー
ト電極の上方の溝内部に第2の絶縁物を埋め込み、該第
3の半導体領域の表面に第1導電型の高濃度不純物をイ
オン注入する第3の工程と(4)熱処理を行い、該ゲー
ト電極より下部の該第2の半導体領域の側面に第6のソ
ース拡散領域および該ゲート電極より上部の該第2,3
の半導体領域の側面に第4のドリフト領域を形成し、該
第3の半導体領域表面に注入された高濃度イオンを活性
化して第5のドレイン領域を形成する第4の工程とを有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。19. (1) A second semiconductor region of the second conductivity type is provided on the first conductivity type high impurity concentration substrate to be a source region, and a second semiconductor region of the second conductivity type is provided on the second semiconductor region. The third semiconductor region is continuously epitaxially grown to form a V-shaped groove from the surface of the third semiconductor region to the first semiconductor region, and the first insulator is formed at the bottom of the groove. And (2) forming an insulating film on the sidewall of the groove above the first insulator, and further forming a good conductive material to be a buried gate electrode on the insulator inside the groove, A second step of implanting ions of the first conductivity type impurity into the side surfaces of the second and third semiconductor regions above the gate electrode, and (3) forming a second insulator inside the groove above the gate electrode. A third step of burying and ion-implanting a high-concentration impurity of the first conductivity type into the surface of the third semiconductor region Extent and (4) a heat treatment, from the gate electrode on the side surfaces of the lower portion of the second semiconductor region sixth upper portion of said 2,3 than the source diffusion region and the gate electrode of the
Forming a fourth drift region on the side surface of the semiconductor region and activating the high-concentration ions implanted on the surface of the third semiconductor region to form a fifth drain region. A method for manufacturing a characteristic semiconductor device.
電極より上部の第2,3半導体領域の側面に第1導電型
のイオンを注入する」を「該ゲート電極より上方の側壁
に形成した該絶縁膜を除去する」に置き換えたことを特
徴とする請求項19に記載の半導体装置の製造方法。20. In the second step of claim 19, the step of "implanting ions of the first conductivity type into the side surfaces of the second and third semiconductor regions above the gate electrode" is defined as "the side wall above the gate electrode." 20. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, further comprising: removing the insulating film formed in.
不純物濃度基板の上部に、第1の絶縁物を部分的に形成
する第1の工程と(2)該ソース領域のシリコンの露出
した表面に第2導電型の第2の半導体領域と、該第2の
半導体領域の上に第2導電型の第3の半導体領域を選択
的に連続エピタキシャル成長し、溝部を形成する第2の
工程と、(3)該溝部の側壁に絶縁膜を形成し、該第1
の絶縁物の上にゲート電極となる良導電性材料を埋め込
む第3の工程と、(4)該側壁の絶縁膜を除去し、該ゲ
ート電極の上方の溝内に第2の絶縁物を埋め込み、該第
3の半導体領域表面の活性領域以外の周辺に酸化膜を形
成してフィールド酸化膜とし、該第3の半導体領域表面
に第1導電型の高濃度不純物をイオン注入する第4の工
程と、(5)熱処理行い、該ゲート電極より下部の該第
2の半導体領域の側面に第6のソース拡散領域および該
ゲート電極より上部の該第2、第3の半導体領域の側面
に第4のドリフト領域を形成し、該第3の半導体領域の
表面に注入された高濃度イオンを活性化して第5のドレ
イン領域を形成する第5の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。21. (1) A first step of partially forming a first insulator on a first conductivity type high impurity concentration substrate to be a source region, and (2) exposure of silicon in the source region. A second step of selectively epitaxially growing a second semiconductor region of the second conductivity type on the formed surface and a third semiconductor region of the second conductivity type on the second semiconductor region to form a groove. And (3) forming an insulating film on the side wall of the groove,
Third step of burying a good conductive material for the gate electrode on the insulator of (4), (4) removing the insulating film on the side wall, and burying the second insulator in the groove above the gate electrode A fourth step of forming an oxide film on the periphery of the surface of the third semiconductor region other than the active region to form a field oxide film, and ion-implanting a high-concentration impurity of the first conductivity type into the surface of the third semiconductor region And (5) heat treatment is performed to form a sixth source diffusion region on the side surface of the second semiconductor region below the gate electrode and a fourth side surface of the second and third semiconductor regions above the gate electrode. Forming a drift region and activating the high-concentration ions implanted in the surface of the third semiconductor region to form a fifth drain region. Method.
の半導体領域形成前に第1導電型高濃度不純物領域の形
成を追加したことを特徴とする請求項21に記載の半導
体装置の製造方法。22. The second step of the second step of claim 21.
22. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 21, wherein the formation of the first-conductivity-type high-concentration impurity region is added before the formation of the semiconductor region.
イン領域に向ってその不純物濃度が連続的にあるいは多
段階的に増加する請求項1、2、3、4、5、6、7、
12、13、14、15、16のいずれか1項に記載の
半導体装置。23. The impurity concentration of the fourth drift region increases continuously or in multiple steps from the gate side toward the drain region.
17. The semiconductor device according to any one of 12, 13, 14, 15, and 16.
域を形成する方法において、イオン注入時に注入の入射
角度を変化させることにより、該ドリフト領域の縦方向
の不純物濃度分布に変化を持たせることを特徴とする半
導体装置の製造方法。24. In a method of forming a fourth drift region on a side surface of a trench portion of a semiconductor, a vertical impurity concentration distribution of the drift region is changed by changing an incident angle of implantation during ion implantation. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
域を形成する方法において、溝内部に充填する絶縁物の
不純物濃度を縦方向に変化させることにより、該ドリフ
ト領域の縦方向の不純物濃度分布に変化を持たせること
を特徴とする半導体装置の製造方法。25. A method of forming a fourth drift region on a side surface of a trench portion of a semiconductor, wherein an impurity concentration of an insulating material filled in the trench is changed in a vertical direction so that the impurity concentration in the vertical direction of the drift region is increased. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that a distribution is changed.
領域の表面から高不純物濃度、低不純物濃度の順に構成
されていることを特徴とする請求項1、4、5、6、1
2、14、15のいずれか1項に記載の半導体装置。26. The fifth drain region is configured in the order of high impurity concentration and low impurity concentration from the surface of the second semiconductor region, in order.
16. The semiconductor device according to any one of 2, 14, and 15.
領域の表面から高不純物濃度、低不純物濃度の順に構成
されていることを特徴とする請求項2、3、4、5、
7、13、14、16のいずれか1項に記載の半導体装
置。27. The fifth drain region is formed in order of high impurity concentration and low impurity concentration from the surface of the third semiconductor region,
17. The semiconductor device according to any one of 7, 13, 14, and 16.
基板と、該半導体基板の凸部上の第2導電型の断面形状
が柱状の第2の半導体領域と、該柱状の第2の半導体領
域の対向する側面に絶縁膜を介して設けられた制御用電
極と、該制御用電極の上部の該第2の半導体領域側面の
表面に形成された第1導電型の第4の半導体領域と、該
第2の半導体領域の頂上の表面に形成された第1導電型
の第5の半導体領域とを有することを特徴とする半導体
装置。28. A first-conductivity-type first semiconductor substrate having a protrusion, a second-conductivity-type second semiconductor region on the protrusion of the semiconductor substrate having a columnar cross section, and a columnar first semiconductor region. And a control electrode provided on the opposite side surfaces of the second semiconductor region via an insulating film, and a fourth conductive type fourth electrode formed on the surface of the side surface of the second semiconductor region above the control electrode. A semiconductor device comprising: a semiconductor region; and a fifth semiconductor region of a first conductivity type formed on a top surface of the second semiconductor region.
とを特徴とする請求項28に記載の半導体装置。29. The semiconductor device according to claim 28, wherein an insulating material is provided on the control electrode.
基板と、該半導体基板の凸部上の第2導電型の断面形状
が柱状の第2の半導体領域と、該柱状の第2の半導体領
域の対向する側面に絶縁膜を介して設けられた制御用電
極と、該制御用電極の上部の該第2の半導体領域側面の
表面に形成された第1導電型の第4の半導体領域と、該
第2の半導体領域の頂上の表面に形成された第1導電型
の第5の半導体領域と、該制御用電極の下部の該第2の
半導体領域側面の表面に形成された第1導電型の第6の
半導体領域を有することを特徴とする半導体装置。30. A first semiconductor substrate of a first conductivity type having a convex portion, a second semiconductor region of a second conductivity type having a columnar cross section on the convex portion of the semiconductor substrate, and a columnar first semiconductor region. And a control electrode provided on the opposite side surfaces of the second semiconductor region via an insulating film, and a fourth conductive type fourth electrode formed on the surface of the side surface of the second semiconductor region above the control electrode. A semiconductor region, a fifth semiconductor region of the first conductivity type formed on the top surface of the second semiconductor region, and a surface of a side surface of the second semiconductor region below the control electrode. A semiconductor device having a sixth semiconductor region of the first conductivity type.
該半導体基板上の第2導電型の断面形状が柱状の第2の
半導体領域と、該柱状の第2の半導体領域の対向する側
面に絶縁膜を介して設けられた制御用電極と、該制御用
電極の上部の第2の半導体領域側面の表面に形成された
第1導電型の第4の半導体領域と、該第2の半導体領域
の頂上の表面に形成された第1導電型の第5の半導体領
域と、該制御用電極の下部の該第2の半導体側面の表面
に形成された第1導電型の第6の半導体領域とを有する
ことを特徴とする半導体装置。31. A first semiconductor substrate of a first conductivity type,
A second semiconductor region having a columnar cross section of the second conductivity type on the semiconductor substrate; a control electrode provided on an opposing side surface of the columnar second semiconductor region through an insulating film; A fourth semiconductor region of the first conductivity type formed on the surface of the side surface of the second semiconductor region above the working electrode, and a fifth semiconductor of the first conductivity type formed on the top surface of the second semiconductor region. And a semiconductor region of the first conductivity type, which is formed on the surface of the second semiconductor side surface below the control electrode.
物を有することを特徴とする請求項30または請求項3
1に記載の半導体装置。32. The insulating material is provided on the upper part and the lower part of the control electrode.
1. The semiconductor device according to 1.
領域の不純物濃度分布が縦方向に変化していることを特
徴とする請求項28、29、30、31、32のいずれ
か1項に記載の半導体装置。33. The impurity concentration distribution of the second conductive type columnar second semiconductor region is changed in the vertical direction, according to any one of claims 28, 29, 30, 31, 32. The semiconductor device according to the item.
不純物濃度分布が縦方向に変化していることを特徴とす
る請求項28、29、30、31、32、33のいずれ
か1項に記載の半導体装置。34. The impurity concentration distribution of the fourth semiconductor region of the first conductivity type is changed in the vertical direction, according to any one of claims 28, 29, 30, 31, 32, 33. The semiconductor device according to the item.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006310735A (en) * | 2004-10-01 | 2006-11-09 | Internatl Rectifier Corp | Top drain FET with integrated body short |
WO2009142233A1 (en) * | 2008-05-20 | 2009-11-26 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
JP2011082401A (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-21 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Semiconductor device |
TWI575704B (en) * | 2011-06-30 | 2017-03-21 | 瑞薩電子股份有限公司 | Semiconductor device |
CN111477685A (en) * | 2020-04-26 | 2020-07-31 | 复旦大学 | Grooved Field Effect Positive Feedback Transistor Based on Semiconductor Substrate and Fabrication Method |
CN113380889A (en) * | 2020-03-10 | 2021-09-10 | 株式会社东芝 | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips |
-
2001
- 2001-07-18 JP JP2001218722A patent/JP2003051598A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006310735A (en) * | 2004-10-01 | 2006-11-09 | Internatl Rectifier Corp | Top drain FET with integrated body short |
WO2009142233A1 (en) * | 2008-05-20 | 2009-11-26 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
US8575622B2 (en) | 2008-05-20 | 2013-11-05 | Rohm Co., Ltd. | Silicon carbide trench MOSFET having reduced on-resistance, increased dielectric withstand voltage, and reduced threshold voltage |
US9024329B2 (en) | 2008-05-20 | 2015-05-05 | Rohm Co., Ltd. | Silicon carbide trench MOSFET having reduced on-resistance, increased dielectric withstand voltage, and reduced threshold voltage |
JP5819064B2 (en) * | 2008-05-20 | 2015-11-18 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
JP2011082401A (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-21 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Semiconductor device |
TWI575704B (en) * | 2011-06-30 | 2017-03-21 | 瑞薩電子股份有限公司 | Semiconductor device |
CN113380889A (en) * | 2020-03-10 | 2021-09-10 | 株式会社东芝 | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips |
CN111477685A (en) * | 2020-04-26 | 2020-07-31 | 复旦大学 | Grooved Field Effect Positive Feedback Transistor Based on Semiconductor Substrate and Fabrication Method |
CN111477685B (en) * | 2020-04-26 | 2021-09-28 | 复旦大学 | Groove type field effect positive feedback transistor based on semiconductor substrate and preparation method |
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