JP3326366B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
製造方法に関し、さらに詳しくいえば、パワーMOSF
ETの製造工程におけるマスク工程の削減等に関する。
いて図面を参照しながら説明する。図19は、従来のプ
レーナ型のパワーMOSFETの構造を説明する断面図
である。このパワーMOSFETは、図19に示すよう
に、n+ 型の半導体基板1上にn- 型のエピタキシャル
層からなるドレイン層2が形成され、その一部に、p型
不純物拡散によって形成されたチャネル層3が形成され
ている。その中央にはp+ 型不純物が拡散されてなるボ
ディ領域層5が形成されており、これを挟むようにして
n+ 型不純物拡散で形成されたソース領域層4がチャネ
ル層3の表層に設けられている。
一部領域と重複するように、ゲート絶縁膜6,ゲート電
極7が順次チャネル層3上に形成されており、これらを
被覆するようにPSG(Phoso-Silicate Glass)膜8が
形成されている。このPSG膜8には、ボディ領域層5
の形成領域と、ソース領域層4の形成領域の一部に開口
が設けられており、ボディ領域層5、ソース領域層4の
一部は露出している。そしてこれらのボディ領域層5、
ソース領域層4の一部とコンタクトをとるための配線層
9が、これらの上と、PSG膜8を被覆するように形成
されている。
て図20〜図25を参照しながら以下で説明する。ま
ず、n+ 型の半導体基板1上に、n- 型のドレイン層2
をエピタキシャル成長によって形成する。次に、その上
に厚い酸化膜を形成し、フォトリソグラフィ工程でレジ
スト膜を選択的に形成し、これをマスクにして厚い酸化
膜をパターニングしたのちに、再びゲート絶縁膜となる
酸化膜を形成する。この厚い酸化膜は、図20〜図25
のいずれにも図示していないが、ボンディングパッドを
形成する領域に必要な酸化膜である。
成し、フォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ
法によってパターニングし、パターニングされたレジス
ト膜をマスクにしてポリシリコン層と酸化膜とをエッチ
ングして、図20に示すようにゲート絶縁膜6とゲート
電極7とを形成する。次に、図21に示すように、これ
らのゲート絶縁膜6,ゲート電極7をマスクにしてP型
の不純物を注入してドレイン層2上にチャネル層3を形
成する。
レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法によってチャ
ネル層3の一部に開口が形成されるようにパターニング
する。そしてパターニングされたレジスト膜PR1をマ
スクにしてp型不純物をチャネル層3に注入してボディ
領域層5を形成する。その後、図23に示すように、パ
ターニングされたレジスト膜PR1を除去した後、改め
てフォトレジストを全面に塗布し、フォトリソグラフィ
法によってパターニングしてボディ領域層5の形成領域
にレジスト膜PR2を形成し、レジスト膜PR2,ゲー
ト電極6等をマスクにして、n型不純物をチャネル層3
上に注入する。
を全面に形成する。その後、再び不図示のフォトレジス
トを塗布し、フォトリソグラフィ法によりボディ領域層
5とソース領域層4の一部領域上に開口が形成されるよ
うにこのレジストをパターニングする。次に、このレジ
ストをマスクにしてPSG膜8をエッチングしてボディ
領域層5とソース領域層4の一部領域を露出する。
アルミニウム等の金属膜を形成し、レジスト膜を形成
し、フォトリソグラフィ法によってパターニングし、こ
れをマスクにして金属膜をエッチング・除去して配線層
9を形成することにより、図19に示すような構造のパ
ワーMOSFETが完成する。以上説明したのは、プレ
ーナ型のパワーMOSFETであったが、パワーMOS
FETには、このほかにトレンチ型のパワーMOSFE
Tもある。これは基板にトレンチを形成し、ゲート電極
をその中に埋めこんで形成するものである。
ついて図26を参照しながら説明する。このパワーMO
SFETは、図26に示すように、半導体基板11と、
その上にエピタキシャル成長で形成されたn- 型のドレ
イン層12と、その上に形成されたp型のチャネル層1
3とを有する。
は、これらを貫通するトレンチが形成されており、この
トレンチの内面には酸化膜等からなるゲート絶縁膜16
が形成されている。さらに、このトレンチを充填するよ
うにポリシリコン等からなるゲート電極17が形成され
ている。また、ゲート電極17を挟んだチャネル層13
の表面には、n+ 型不純物からなるソース領域層15が
形成されている。このソース領域層15の中央部には、
p+ 型のボディ領域層14が形成されている。
PSG膜18が形成されている。このPSG膜18の一
部には開口が設けられており、ここからボディ領域層1
4と、これに接するソース領域層15の一部が露出して
いる。そして、この露出したボディ領域層14,ソース
領域層15の一部とコンタクトをとるための配線層19
が、この領域とPSG膜18の上に形成されている。
ーナ型のパワーMOSFETについては、 1)最初のボンディングパッド用の厚い酸化膜を形成す
るためのマスク形成工程 2)ゲート電極を形成するためのパターニング用マスク
の形成工程(図20) 3)ボディ領域5を形成するためのレジストマスク形成
工程(図22) 4)ソース領域4を形成するためのレジストマスク形成
工程(図23) 5)ソース領域4のコンタクトホールをPSG膜8に形
成する際のレジストマスク形成工程(図25) 6)配線層をパターニングするためのレジストマスク形
成工程 においてパターニングのためのフォトリソ工程に用いる
フォトマスクが必要なので、都合6枚ものフォトマスク
が必要になる。
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。また、
トレンチ型のパワーMOSFETについては、製造工程
において、ボディ領域層及びソース領域層を、フォトレ
ジストをマスクとして用いて形成している。このため、
微細化には限度があり、セル密度を増加させることが困
難であったという事情があった。
に鑑み成されたもので、図1に示すように、一導電型の
半導体基板と、前記半導体基板の表層に形成された一導
電型のドレイン層と、前記ドレイン層上の一部領域に形
成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に形成
されたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成された絶
縁膜と、前記ゲート絶縁膜,前記ゲート電極及び前記絶
縁膜の側壁に形成されたサイドウオールと、前記ゲート
電極及び前記サイドウオールの形成領域以外の領域の前
記ドレイン層上に形成された凹部と、前記凹部の形成領
域から前記ゲート電極の形成領域の周辺にわたって形成
された逆導電型のチャネル層と、前記凹部の外側の領域
の前記チャネル層上に形成された、一導電型のソース領
域層と、前記凹部より露出する前記チャネル層,前記サ
イドウオール及び前記絶縁膜を被覆するように形成され
た配線層とを有することを特徴とする半導体装置や、一
導電型の半導体基板と、前記半導体基板の表層に形成さ
れた一導電型のドレイン層と、前記ドレイン層上に形成
された逆導電型のチャネル層と、前記チャネル層を貫通
し、前記ドレイン層にまで達するように設けられたトレ
ンチと、前記トレンチの内壁から、前記トレンチの形成
領域の周辺の前記チャネル層上にわたって設けられたゲ
ート絶縁膜と、前記トレンチを充填するように前記ゲー
ト絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極
上に形成された絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜,前記ゲー
ト電極及び前記絶縁膜の側壁を被覆するように形成され
たサイドウオールと、前記ゲート電極及び前記サイドウ
オールの形成領域以外の領域の一部の前記チャネル層上
に形成された凹部と、前記凹部の外側の領域の前記チャ
ネル層上に形成されたソース領域層と、前記凹部の形成
領域の下の前記チャネル層に形成されたボディ領域層
と、前記ソース領域層,前記ボディ領域層,前記サイド
ウオール及び前記絶縁膜を被覆するように設けられた配
線層とを有することを特徴とする半導体装置や、一導電
型の半導体基板の表層に、一導電型のドレイン層を形成
する工程と、前記ドレイン層上に第1の絶縁膜を形成す
る工程と、前記第1の絶縁膜上に導電体層を形成する工
程と、前記導電体層上に第2の絶縁膜を形成する工程
と、前記第2の絶縁膜,導電体層及び前記第1の絶縁膜
をパターニングして、前記第1の絶縁膜よりゲート絶縁
膜を、前記導電体層よりゲート電極を、それぞれ形成す
る工程と、前記ゲート電極をマスクにして前記ドレイン
層の表層に逆導電型の不純物を注入してチャネル領域層
を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクにして前記
チャネル領域層上に一導電型の不純物を注入して一導電
型不純物領域層を形成する工程と、前記一導電型不純物
領域層の表面と、前記ゲート絶縁膜,ゲート電極及び前
記第2の絶縁膜の側壁と、前記第2の絶縁膜の上面を被
覆するような第3の絶縁膜を形成する工程と、前記第3
の絶縁膜をエッチバックして、前記ゲート絶縁膜,ゲー
ト電極及び前記第2の絶縁膜の側壁に、前記第3の絶縁
膜よりなるサイドウオールを形成するとともに、前記一
導電型不純物領域層をエッチングして凹部を形成し、前
記一導電型不純物領域層の一部よりなるソース領域層を
形成する工程と、全面に金属層を形成し、これをパター
ニングして配線層を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や、一導電型の半導体基板
の表層に、一導電型のドレイン層を形成したのちに、前
記ドレイン層の表層全面に逆導電型の不純物を拡散して
チャネル層を形成する工程と、前記チャネル層を貫通
し、前記ドレイン層にまで達するトレンチを複数形成す
る工程と、前記トレンチの内壁及び前記チャネル層の表
面にわたって第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1
の絶縁膜上に導電体層を形成する工程と、前記導電体層
上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁
膜,前記導電体層及び前記第1の絶縁膜を同じマスクで
パターニングし、前記第1の絶縁膜よりゲート絶縁膜
を、前記導電体層よりゲート電極を、それぞれ形成する
工程と、前記ゲート電極をマスクにして前記チャネル層
表面に一導電型の不純物を注入して、一導電型不純物領
域層を形成する工程と、全面に第3の絶縁膜を形成する
工程と、前記第3の絶縁膜をエッチバックして前記ゲー
ト絶縁膜,ゲート電極及び前記第1の絶縁膜の側壁を被
覆するサイドウオールを形成する工程と、全面にフォト
レジストを塗布し、露光・現像して前記一導電型不純物
領域層の中央部に開口を形成し、前記レジスト膜をマス
クにしてエッチングし、前記一導電型不純物領域層の中
央部を貫通して前記チャネル層に達する凹部を形成する
とともに前記一導電型不純物領域層の一部よりなるソー
ス領域層を形成する工程と、前記レジスト膜をマスクに
して、前記凹部の下部に逆導電型不純物を注入して、ボ
ディ領域層を形成する工程と、前記レジスト膜を除去
し、前記ソース領域層,前記ボディ領域層,前記サイド
ウオール及び前記第2の絶縁膜を被覆する金属層を形成
し、該金属層をパターニングして配線層を形成する工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法によ
り、上記課題を解決する。
ワーMOSFETについて図面を参照しながら説明す
る。図1は、本実施形態に係るプレーナ型のパワーMO
SFETの構造を示す断面図である。ここでは一例とし
てNチャンネル型のトランジスタで説明するが、Pチャ
ンネル型のトランジスタでも適用できる。
うに、n+ 型の半導体基板21上にn- 型のエピタキシ
ャル層からなるドレイン層22が形成されている。この
ドレイン層22の一部には、ゲート絶縁膜25,ゲート
電極26及びNSG膜27が順次形成されている。これ
らのゲート絶縁膜25,ゲート電極26及びNSG膜2
7の側壁には、やはりNSG膜からなるサイドウオール
28が形成されている。
SG膜27の形成領域を挟んだエピタキシャル層22上
には、p型不純物拡散によって形成されたチャネル層2
3が形成されている。このチャネル層23の中央部に
は、サイドウオール28の側壁とその端部が一致する凹
部が形成されており、その凹部の両側にn+ 型のソース
領域層24が形成されている。
3、サイドウオール28,NSG膜27を被覆するよう
に、アルミ等の金属膜からなる配線層29が形成されて
おり、これによってソース領域層24とのコンタクトを
とることができる。以下で上述の構造のパワーMOSF
ETの製造方法について図面を参照しながら説明する。
図2〜図5は本実施形態に係るパワーMOSFETの製
造方法を説明する断面図である。
型のドレイン層22をエピタキシャル成長によって形成
する。次に、その上に膜厚5000〜10000Å程度
の厚い酸化膜を形成し、フォトリソグラフィ法によって
レジスト膜を選択的に形成し、これをマスクにして酸化
膜をエッチングしてパターニングする。この厚い酸化膜
は、図2〜図5のいずれにも図示していないが、後にボ
ンディングパッドを形成する領域に必要な酸化膜であ
る。次に、改めて後にゲート絶縁膜となる酸化膜25A
を形成する。
のポリシリコン層26Aを形成したのちに、膜厚500
0〜10000Å程度のNSG膜27を全面に形成す
る。引き続いてフォトレジストを全面に塗布して露光・
現像してパターニングしてレジスト膜PRを形成する。
ここまでの工程でパターニングされたレジスト膜PRが
上面に形成された図2の構造を得る。
をマスクにしてNSG膜27,ポリシリコン層26A,
酸化膜25Aとをドライエッチングして、図3に示すよ
うにゲート絶縁膜25,ゲート電極26を同時に形成す
る。その後、これらのゲート絶縁膜25,ゲート電極2
6をマスクにして、ドーズ量5×1013/cm2,加速
電圧80KeVの条件でp型の不純物であるボロンを注
入してn- 型エピタキシャル層22上にチャネル層23
を形成する。
5,ゲート電極26をマスクにしてドーズ量1×1016
/cm2,加速電圧140KeVの条件でn型不純物で
あるAsを注入し、n+ 型不純物拡散層24Aを表面に
形成する。次に、全面に再び膜厚8000ÅのNSG膜
28Aを形成する。ここまでの工程で図4に示す構造を
得る。
バックする。この工程で、ゲート絶縁膜25,ゲート電
極26及びNSG膜27の側壁にサイドウオール28が
形成され、それとともにチャネル層23の一部がエッチ
ングされてしまい、ここに深さ0.2〜0.6μm程度
の凹部OBが形成される。このとき、凹部OBが形成さ
れることによりn+ 型不純物拡散層24Aは図5に示す
ように分断され、ソース領域層24が同時に形成される
ことになる。
/cm2の条件で打ち込み、P+型のボディコンタクト
23Aを形成する。その後全面に蒸着又はスパッタ法に
よって膜厚3μm程度のアルミ等の金属膜を形成し、こ
れをパターニングすることにより、図1に示すようなプ
レーナ型のパワーMOSFETが完成する。
よれば、ゲート電極26上にNSG膜27を形成したの
ちにさらにNSG膜28Aを全面に形成し、これをエッ
チバックしてサイドウオール28を形成するとともにエ
ピタキシャル層22に凹部OBを形成することによって
ソース領域24を形成しているので、ソース領域24を
形成する際に必要であったパターニングの際のフォトマ
スク工程が不要になる。
じて、フォトマスクが必要な工程は、 1)最初のボンディングパッド用の厚い酸化膜を形成す
るためのマスク形成工程 2)ゲート電極を形成するためのパターニング用マスク
の形成工程(図2) 3)配線層をパターニングするためのマスク形成工程 の3工程だけである。
ォトマスクを使用するだけでよく、6枚のフォトマスク
を用いていた従来と異なり、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を抑止することが
可能になる。 (2)第2の実施形態 以下で、本発明の第2の実施形態について図面を参照し
ながら説明する。
型のパワーMOSFETの構造について説明する断面図
である。本発明の第2の実施形態に係るパワーMOSF
ETは、図6に示すように、図1で説明した第1の実施
形態のパワーMOSFETと構造は酷似している。これ
との相違点は、ソース領域層34の間にp+ 型のボディ
領域40が形成されており、また、ソース領域層34が
第1の実施形態よりも広く、その上面が露出している点
である。
SFETは、図6に示すように、n+ 型の半導体基板3
1上にn- 型のエピタキシャル層32が形成されてい
る。このエピタキシャル層32の一部には、ゲート絶縁
膜35,ゲート電極36及びNSG膜37が順次形成さ
れている。これらのゲート絶縁膜35,ゲート電極36
及びNSG膜37の側壁には、やはりNSG膜からなる
サイドウオール38が形成されている。
SG膜37の形成領域を挟んだエピタキシャル層32上
には、p型不純物拡散によって形成されたチャネル層3
3が形成されている。このチャネル層33の中央部に
は、サイドウオール38の側壁とその端部が一致する凹
部が形成されており、その凹部の両側にn+ 型のソース
領域層34が形成されている。
3、サイドウオール38,NSG膜37を被覆するよう
に、アルミ等の金属膜からなる配線層39が形成されて
おり、これによってソース領域層34とのコンタクトを
とることができる。以下で上述の構造のパワーMOSF
ETの製造方法について図面を参照しながら説明する。
図7〜図11は本実施形態に係るパワーMOSFETの
製造方法を説明する断面図である。
型エピタキシャル層32をエピタキシャル成長によって
形成する。次に、その上に厚い酸化膜を形成し、パター
ニングしたのちに、再びゲート絶縁膜となる酸化膜を形
成する。この厚い酸化膜は、図7〜図11のいずれにも
図示していないが、ボンディングパッドを形成する領域
に必要な酸化膜である。
成したのちに、NSG膜をやはり全面に形成する。引き
続いてフォトレジストを全面に塗布し、露光・現像する
ことでパターニングする。次に、パターニングされたレ
ジスト膜PRをマスクにしてNSG膜37,ポリシリコ
ン層36A,酸化膜35Aとをエッチングでパターニン
グすることにより、図7に示すようにゲート絶縁膜3
5,ゲート電極36を同時に形成し、これと同じパター
ンのNSG膜37を得る。
ト絶縁膜35,ゲート電極36をマスクにしてp型の不
純物を注入してn- 型エピタキシャル層32上にp型の
チャネル層33を形成する。引き続いて、やはりゲート
絶縁膜35,ゲート電極36をマスクにしてn型不純物
を注入し、n+ 型不純物拡散層34Aを表面に形成す
る。
し、全面にフォトレジストを塗布する。そしてフォトマ
スクを用いて露光・現像してこれをパターニングするこ
とで、ボディ領域40を後に形成する領域のレジストP
Rに開口を形成する(図9)。次いで、このレジストP
Rをマスクにしてエピタキシャル層32の表面に形成さ
れたn+ 型不純物拡散層34Aをエッチングで除去して
凹部OB2を形成し、ソース領域層34を形成する。そ
の後、引き続いてp型の不純物をこの凹部OB2に注入
することにより、ボディ領域40を形成する(図1
0)。
方性エッチングでエッチバックする。この工程で、図1
1に示すように、ゲート絶縁膜35,ゲート電極36及
びNSG膜37の側壁にサイドウオール38が形成さ
れ、これと同時にソース領域34が露出する。その後全
面に蒸着又はスパッタ法によってアルミ等の金属膜を形
成し、これをパターニングすることにより、図6に示す
ようなプレーナ型のパワーMOSFETが完成する。
よれば、ゲート電極36上にNSG膜37を形成したの
ちにさらにNSG膜38Aを全面に形成し、これをエッ
チバックしてサイドウオール38を形成しており、さら
に、エピタキシャル層32にボディ領域形成のための凹
部OB2を形成することによってソース領域34を形成
しているので、従来ソース領域を形成するパターニング
の際のフォトマスク工程が不要になる。
して、フォトマスクは、 1)最初のボンディングパッド用の厚い酸化膜を形成す
るためのマスク形成工程 2)ゲート電極を形成するためのパターニング用マスク
の形成工程(図7) 3)ボディ領域を形成するための凹部を形成するための
マスク形成工程(図9) 4)配線層をパターニングするためのマスク形成工程 の4枚だけで足りることになる。
ォトマスクを使用するだけでよく、6枚のフォトマスク
を用いていた従来と異なり、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を抑止することが
可能になる。なお、上記の第2の実施形態における各種
の膜の膜厚などの条件は、第1の実施形態とほぼ同様な
ので、説明を省略している。
MOSFETについて図面を参照しながら説明する。図
12は本実施形態に係るパワーMOSFETの構造を示
す断面図である。最初にこのパワーMOSFETの構造
について説明する。
に示すように、N+ 型シリコンからなる半導体基板41
上に、エピタキシャル成長で形成されたN- 型のドレイ
ン層42が形成されている。そしてこのドレイン層42
の表層に、P+ 型不純物拡散層からなるチャネル層43
が形成されている。この半導体基板41にはチャネル層
42を貫通して内部まで達するトレンチが複数形成され
ており、トレンチの表面には膜厚500Å程度のシリコ
ン酸化膜からなるゲート絶縁膜46が形成されている。
を充填するようにポリシリコンからなるゲート電極47
が形成されている。トレンチによって複数に分離された
チャネル層43の表層の一部には凹部が形成されてい
る。この凹部を挟んでN+ 型不純物拡散層からなるソー
ス領域層45がチャネル層43上に形成されている。凹
部の下のチャネル層43には、p+ 型不純物からなるボ
ディ領域層44が形成されている。ここでソース領域層
の形成は、トレンチ形成前でも良い。
うに、ゲート電極47と同じパターンを有するNSG膜
48が形成されている。加えて、NSG膜48,ゲート
電極47,ゲート絶縁膜46の側壁には、これもNSG
膜からなるサイドウオール49が形成されている。さら
に、上記のNSG膜48,サイドウオール49,露出し
ているソース領域層45及びボディ領域層44を被覆す
るように、膜厚3μm程度のアルミ等の金属膜からなる
配線層50が形成されている。
ETの製造方法について図面を参照しながら説明する。
図13〜図18は、本実施形態に係るパワーMOSFE
Tの製造方法を説明する断面図である。まず、N+ 型の
半導体基板41の表層にエピタキシャル成長法によって
N- 型のドレイン層42を形成した後に、そのドレイン
層42の表層の全面にp+ 型不純物であるボロンをドー
ズ量5×1013cm-2の条件で注入して拡散することで
チャネル層43を形成する。
マスクにしてエッチングすることにより、チャネル層4
3を貫通してドレイン層42にまで達するトレンチを複
数形成する。次いで、全面を酸化して、チャネル層43
の表面からトレンチの内壁にわたるゲート絶縁膜46を
形成し、その上面にCVD法によりポリシリコン層47
Aを5000Å程度の厚さに形成する。
とで図13に示すような構造を得る。次に、フォトレジ
ストを全面に塗布し、露光・現像してパターニングする
ことにより、トレンチの形成領域を含む領域のNSG膜
48上に選択的に残存させ、これをマスクにしてポリシ
リコン層47A,NSG膜48をエッチング・除去して
ゲート電極47を形成する。次いで、これをマスクにし
てn+ 型の不純物をチャネル層43に注入して、n型不
純物領域層45Aを形成する(図14)。
膜厚8000Å程度のNSG膜49Aを形成する。次い
で、図16に示すように、全面をエッチバックしてゲー
ト電極47,NSG膜48の側壁にサイドウオール49
を形成する。次に、図17に示すように、レジストを全
面に塗布し、パターニングして、n+ 型不純物領域層4
5Aの中央に開口OPが形成されたレジストマスクPR
を形成する。そしてこれをマスクにしてn+ 型不純物領
域層45Aをエッチングし、これを貫通するような凹部
を形成する。
トマスクPRを付けたままの状態で、全面にp型の不純
物を注入し、凹部の下部にp+ 型不純物よりなるボディ
領域層44を形成する。その後、レジストマスクPRを
除去し、全面にアルミなどの金属膜を形成し、これをパ
ターニングすることで、図12に示すような構造のトレ
ンチ型のパワーMOSFETが形成されることになる。
SFETの製造方法によれば、従来のように、ソース領
域、ボディ領域を形成する際にレジストマスクを用い
ず、ボディ領域を形成するためにn+ 型不純物領域をエ
ッチングして除去している。このため、微細化加工が可
能になるので、セル密度をさらに向上させることが可能
になるという利点もある。
通じて、フォトマスクは、 1)トレンチを形成するためのパターニング用マスクの
形成工程 2)ゲート電極を形成するためのパターニング用マスク
の形成工程(図14) 3)ボディ領域を形成するための凹部を形成するための
マスク形成工程(図17) 4)配線層をパターニングするためのマスク形成工程 の4枚で足りることになるので、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を極力抑止す
ることが可能になる。
ゲート電極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。さらに、種々の膜厚その他の条件についても、上記
の数値に限られるものでないことはいうまでもない。
体装置の製造方法によれば、ゲート電極をマスクにして
ドレイン層の表層に逆導電型の不純物を注入してチャネ
ル領域層を形成し、ゲート電極をマスクにしてチャネル
領域層上に一導電型の不純物を注入して一導電型不純物
領域層を形成し、一導電型不純物領域層の表面と、ゲー
ト絶縁膜,ゲート電極及び第2の絶縁膜の側壁と、第2
の絶縁膜の上面を被覆するような第3の絶縁膜を形成
し、第3の絶縁膜をエッチバックして、ゲート絶縁膜,
ゲート電極及び第2の絶縁膜の側壁に、第3の絶縁膜よ
りなるサイドウオールを形成するとともに、一導電型不
純物領域層をエッチングして凹部を形成し、一導電型不
純物領域層の一部よりなるソース領域層を形成してい
る。
クを形成するためのフォトリソグラフィ工程において必
要なフォトマスクは、 1)最初のボンディングパッド用の厚い酸化膜を形成す
るためのマスク形成工程 2)ゲート電極を形成するためのパターニング用マスク
の形成工程 3)配線層をパターニングするためのマスク形成工程 の3枚だけで足りることになる。
ETを製造する際に、6枚のフォトマスクを使用してい
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。また、本発明の
別の半導体装置の製造方法によれば、ゲート電極をマス
クにしてチャネル層表面に一導電型の不純物を注入し
て、一導電型不純物領域層を形成し、全面に第3の絶縁
膜を形成し、第3の絶縁膜をエッチバックしてゲート絶
縁膜,ゲート電極及び第1の絶縁膜の側壁を被覆するサ
イドウオールを形成し、全面にフォトレジストを塗布
し、露光・現像して一導電型不純物領域層の中央部に開
口を形成し、レジスト膜をマスクにしてエッチングし、
一導電型不純物領域層の中央部を貫通してチャネル層に
達する凹部を形成するとともに一導電型不純物領域層の
一部よりなるソース領域層を形成し、レジスト膜をマス
クにして、凹部の下部に逆導電型不純物を注入して、ボ
ディ領域層を形成し、レジスト膜を除去している。
クを形成するためのフォトリソグラフィ工程において必
要なフォトマスクは、 1)トレンチを形成するためのパターニング用マスクの
形成工程 2)ゲート電極を形成するためのパターニング用マスク
の形成工程 3)ボディ領域を形成するための凹部を形成するための
マスク形成工程 4)配線層をパターニングするためのマスク形成工程 の4枚で足りる。
Tを製造する際に、6枚ものフォトマスクを用いていた
従来の製造方法に比して、フォトマスク工程やこれに付
随する工程を省略することができるので、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従来生
じていた問題を極力抑止することが可能になる。
ワーMOSFETの構造を説明する断面図である。
ETの製造方法を説明する第1の断面図である。
ETの製造方法を説明する第2の断面図である。
ETの製造方法を説明する第3の断面図である。
ETの製造方法を説明する第4の断面図である。
ワーMOSFETの構造を説明する断面図である。
ETの製造方法を説明する第1の断面図である。
ETの製造方法を説明する第2の断面図である。
ETの製造方法を説明する第3の断面図である。
FETの製造方法を説明する第4の断面図である。
FETの製造方法を説明する第5の断面図である。
パワーMOSFETの構造を説明する断面図である。
FETの製造方法を説明する第1の断面図である。
FETの製造方法を説明する第2の断面図である。
FETの製造方法を説明する第3の断面図である。
FETの製造方法を説明する第4の断面図である。
FETの製造方法を説明する第5の断面図である。
FETの製造方法を説明する第6の断面図である。
造を説明する断面図である。
する第1の断面図である。
する第2の断面図である。
する第3の断面図である。
する第4の断面図である。
する第5の断面図である。
する第6の断面図である。
造を説明する断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 一導電型の半導体基板と、 前記半導体基板の表層に形成された一導電型のドレイン
層と、 前記ドレイン層上に形成された逆導電型のチャネル層
と、 前記チャネル層を貫通し、前記ドレイン層まで達するよ
うに設けられたトレンチと、 前記トレンチの内壁から、前記トレンチ形成領域の周辺
の前記チャネル層上にわたって設けられたゲート絶縁膜
と、 前記トレンチを充填し、尚かつ前記ゲート絶縁膜と重畳
し前記トレンチ形成領域周辺の前記チャネル層上に渡っ
て設けられたゲート電極と、 前記ゲート電極上に形成された絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜、前記ゲート電極及び前記絶縁膜の側
壁を被覆するように形成されたサイドウオールと、 隣接する前記ゲート電極間で且つ前記トレンチの側壁か
ら離間した前記チャネル層の表層に設けた一導電型のソ
ース領域層と、 前記チャネル層上で、前記サイドウオールによる開口部
より小さく開口され且つ前記ソース領域層より深く設け
られた凹部と、 前記凹部の形成領域の下の前記チャネル層に形成された
ボディ領域層と、 前記ソース領域層、前記ボディ領域層、前記サイドウオ
ール及び前記絶縁膜を被覆するように形成された配線層
とを有し、 前記チャネル層表層に露出した前記ソース領域層の上面
と前記凹部側壁に露出した前記ソース領域層の側面が前
記配線層とコンタクトすることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項2】 一導電型の半導体基板の表層に、一導電
型のドレイン層を形成する工程と、 前記ドレイン層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に導電体層を形成する工程と、 前記導電体層上に第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜、導電体層及び前記第1の絶縁膜をパ
ターニングして、前記第1の絶縁膜よりゲート絶縁膜
を、前記導電体層よりゲート電極を、それぞれ形成する
工程と、 前記ゲート電極をマスクにして前記ドレイン層の表層に
逆導電型の不純物を注入してチャネル領域層を形成する
工程と、 前記ゲート電極をマスクにして前記チャネル領域層上に
一導電型の不純物を注入して一導電型不純物領域層を形
成する工程と、 前記一導電型不純物領域層の表面と、前記ゲート絶縁
膜、ゲート電極及び前記第2の絶縁膜の側壁と、前記第
2の絶縁膜の上面を被覆するような第3の絶縁膜を形成
する工程と、 前記一導電型不純物領域層の中央部に開口部を有するレ
ジストマスクを選択的に形成し、これをマスクにして前
記第3の絶縁膜及び前記一導電型不純物領域層を選択的
にエッチング・除去して、前記チャネル領域層に前記一
導電型不純物領域層より深い凹部を形成するとともに、
前記一導電型不純物領域層の一部よりなるソース領域層
を形成する工程と、 前記レジストマスクをマスクにして、逆導電型不純物を
前記凹部の下部に注入することでボディ領域層を形成す
る工程と、 前記レジストマスクを除去して、前記第3の絶縁膜の全
面をエッチバックして、前記ゲート絶縁膜、ゲート電極
及び前記第2の絶縁膜の側壁に、前記第3の絶縁膜より
なるサイドウオールを形成するとともに、該サイドウオ
ールと前記凹部の間の前記半導体基板表層に前記ソース
領域層を露出する工程と、 全面に金属層を形成し、これをパターニングして配線層
を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。 - 【請求項3】 一導電型の半導体基板の表層に、一導電
型のドレイン層を形成したのちに、前記ドレイン層の表
層全面に逆導電型の不純物を拡散してチャネル層を形成
する工程と、 前記チャネル層を貫通し、前記ドレイン層にまで達する
トレンチを複数形成する工程と、 前記トレンチの内壁及び前記チャネル層の表面にわたっ
て第1の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に導電体層を形成する工程と、 前記導電体層上に第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜、前記導電体層及び前記第1の絶縁膜
を同じマスクでパターニングし、前記第1の絶縁膜より
ゲート絶縁膜を、前記導電体層より前記トレンチに充填
され且つ該トレンチ周辺の前記チャネル層上を覆うゲー
ト電極を、それぞれ形成する工程と、 前記トレンチ周辺部を覆うゲート電極をマスクにして前
記チャネル層表面に一導電型の不純物を注入し、前記ト
レンチの側壁から離間された前記チャネル層面に一導電
型不純物領域層を形成する工程と、 全面に第3の絶縁膜を形成する工程と、 前記第3の絶縁膜をエッチバックして前記ゲート絶縁
膜、ゲート電極及び前記第1の絶縁膜の側壁を被覆する
サイドウオールを形成し、前記一導電型不純物領域層を
露出する工程と、 全面にフォトレジストを塗布し、露光・現像して前記一
導電型不純物領域層の中央部に、前記サイドウオールで
囲まれた開口部よりも小さい開口を形成し、前記レジス
ト膜をマスクにしてエッチングし、前記一導電型不純物
領域層の中央部を貫通して前記チャネル層に達する凹部
を形成するとともに、前記一導電型不純物領域層の一部
よりなるソース領域層を形成する工程と、 前記レジスト膜をマスクにして、前記凹部の下部に逆導
電型不純物を注入して、ボディ領域層を形成する工程
と、 前記レジスト膜を除去して前記サイドウオールと前記凹
部の間の前記半導体基板表層に前記ソース領域層を露出
し、該ソース領域層、前記ボディ領域層、前記サイドウ
オール及び前記第2の絶縁膜を被覆する金属層を形成
し、該金属層をパターニングして配線層を形成する工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記ソース領域層をトレンチを形成する
前に形成する請求項3記載の半導体装置の製造方法。
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