JP5675931B2 - Method for manufacturing trench type semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、層間絶縁膜を備えたトレンチ型半導体素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a trench type semiconductor device having an interlayer insulating film.
従来、基板にトレンチが形成され、トレンチ内にゲート電極が形成された縦型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のトレンチ型半導体素子及びその製造方法が知られている。このようなトレンチ型半導体素子では、トレンチの開口部を塞ぐように層間絶縁膜が形成される。この層間絶縁膜により、トレンチ内部の電極と外部の電極とが絶縁される。 Conventionally, trench type semiconductor elements such as vertical MOSFET (Metal Oxide Field Effect Transistor) and IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) in which a trench is formed in a substrate and a gate electrode is formed in the trench, and a manufacturing method thereof are known. ing. In such a trench type semiconductor element, an interlayer insulating film is formed so as to close the opening of the trench. The interlayer insulating film insulates the electrode inside the trench from the external electrode.
特許文献1には、トレンチが形成されたN型シリコン基板と、トレンチの内部に形成されたゲートポリと、N型基板の上面に形成された局部酸化膜(層間絶縁膜)とを備えたトレンチ型のMOSトランジスタが開示されている。N型シリコン基板には、トレンチを挟み両端部に形成された高濃度のP型バルク層と、P型バルク層とトレンチとの間に形成された低濃度のP型バルク層と、P型バルク層の上層部に形成されたN型ソース層とを形成されている。局部酸化膜の一部は、トレンチの内壁面とゲートポリとの間にも形成されている。 Patent Document 1 discloses a trench type including an N-type silicon substrate in which a trench is formed, a gate poly formed in the trench, and a local oxide film (interlayer insulating film) formed on the upper surface of the N-type substrate. A MOS transistor is disclosed. The N-type silicon substrate includes a high-concentration P-type bulk layer formed on both ends of the trench, a low-concentration P-type bulk layer formed between the P-type bulk layer and the trench, and a P-type bulk. An N-type source layer formed on the upper layer portion of the layer is formed. A part of the local oxide film is also formed between the inner wall surface of the trench and the gate poly.
特許文献1に記載のMOSトランジスタの製造方法では、N型シリコン基板にP型バルク層を形成した後、パターニングされたトレンチを形成するための窒化シリコン膜及び低温酸化膜を形成する。次に、トレンチを形成した後、低温酸化膜を除去する。次に、トレンチ内にゲートポリを形成する。 In the method of manufacturing a MOS transistor described in Patent Document 1, after forming a P-type bulk layer on an N-type silicon substrate, a silicon nitride film and a low-temperature oxide film for forming a patterned trench are formed. Next, after forming the trench, the low-temperature oxide film is removed. Next, a gate poly is formed in the trench.
次に、局部酸化法(Local Oxidation of Silicon:LOCOS)に基づいて、熱処理することによってゲートポリ上に局部酸化膜を形成する。その後、窒化シリコン膜を除去した後、P型不純物及びN型不純物を順にイオン注入して、低濃度のP型バルク層及びN型バルク層を形成する。ここで、低濃度のP型バルク層及びN型バルク層を形成する領域の上面には、薄い熱酸化膜が残っているので、注入されるイオンは、この薄い熱酸化膜を透過する程度の加速電圧で注入される。このため、注入されるイオンの多くは、ゲートポリ上の厚い局部酸化膜を透過して、局部酸化膜の内部には残らない。これにより、特許文献1に記載のMOSトランジスタが完成する。 Next, a local oxide film is formed on the gate poly by heat treatment based on the local oxidation of silicon (LOCOS). Thereafter, after the silicon nitride film is removed, P-type impurities and N-type impurities are sequentially ion-implanted to form low-concentration P-type bulk layers and N-type bulk layers. Here, since a thin thermal oxide film remains on the upper surface of the region where the low-concentration P-type bulk layer and N-type bulk layer are to be formed, the implanted ions pass through this thin thermal oxide film. Implanted with acceleration voltage. For this reason, many of the implanted ions pass through the thick local oxide film on the gate poly and do not remain inside the local oxide film. Thereby, the MOS transistor described in Patent Document 1 is completed.
しかしながら、特許文献1に記載のMOSトランジスタは、熱処理することにより、ゲートポリの上面を偏析させて、局部酸化膜を形成している。このため、局部酸化膜によってゲートポリを絶縁可能な程度の厚みにすることが容易ではないといった課題がある。局部酸化膜をこのように絶縁可能な厚みにするためには、高温または長時間の熱処理といった方法が考えられるが、これらの方法では、製造されるMOSトランジスタの素子特性を劣化させるといった別の問題が発生する。 However, in the MOS transistor described in Patent Document 1, the upper surface of the gate poly is segregated by heat treatment to form a local oxide film. For this reason, there is a problem that it is not easy to make the gate poly thick enough to be insulated by the local oxide film. In order to make the local oxide film in such a thickness that can be insulated, a method such as a heat treatment for a long time or a long time can be considered. However, in these methods, another problem of deteriorating the element characteristics of the manufactured MOS transistor is considered. Will occur.
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、層間絶縁膜を容易に厚くすることが可能なトレンチ型半導体素子の製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a trench type semiconductor device capable of easily increasing the thickness of an interlayer insulating film.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、基板上に酸化膜を形成し、前記酸化膜上に窒化膜を形成し、前記窒化膜上にレジスト膜を形成し、前記酸化膜および前記窒化膜の一部をエッチングすることにより、一部が開口された絶縁性のマスク層を前記基板上に形成するマスク層形成工程と、前記マスク層から露出された領域の前記基板に、上端が開口されたトレンチを形成するトレンチ形成工程と、前記トレンチに半導体層を埋設する埋設工程と、前記基板にイオンを注入して導電型半導体領域を形成する第2イオン注入工程と、前記第2イオン注入工程の後に、前記半導体層を構成する半導体材料とは異なるイオンを前記トレンチに埋設された半導体層に注入する第1イオン注入工程と、前記第1イオン注入工程において前記イオンが注入された領域の前記半導体層を熱酸化させて層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、前記イオン注入工程の後に、前記マスク層を除去する除去工程とを備え、前記第1イオン注入工程の加速電圧は、前記第2イオン注入工程の加速電圧よりも小さいことを特徴とするトレンチ型半導体素子の製造方法である。 In order to achieve the above object, according to the present invention , an oxide film is formed on a substrate, a nitride film is formed on the oxide film, a resist film is formed on the nitride film, and the oxidation film is formed. by etching a portion of film and the nitride film, and a mask layer forming step of partially forming a mask layer of apertured insulating on the substrate, the substrate of the exposed area from the mask layer A trench forming step of forming a trench having an open top, a burying step of burying a semiconductor layer in the trench, a second ion implantation step of implanting ions into the substrate to form a conductive semiconductor region, after the second ion implantation step, a first ion implantation step of implanting the semiconductor layer buried different ions into the trench and the semiconductor material constituting the semiconductor layer, wherein in the first ion implantation step An interlayer insulating film forming step of forming an interlayer insulating film using the semiconductor layer of the on is implanted region is thermally oxidized, after the ion implantation step, and a removing step of removing the mask layer, the first The trench-type semiconductor device manufacturing method is characterized in that an acceleration voltage in the ion implantation step is smaller than an acceleration voltage in the second ion implantation step .
また、請求項2に記載の発明は、前記第1イオン注入工程による前記層間絶縁膜の不純物の濃度は、前記第2イオン注入工程による前記導電型半導体領域の不純物の濃度よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載のトレンチ型半導体素子の製造方法である。
The invention according to
また、請求項3に記載の発明は、前記第1イオン注入工程のドーズ量は、前記第2イオン注入工程のドーズ量よりも大きいことを特徴とする請求項2または請求項3に記載のトレンチ型半導体素子の製造方法である。 According to a third aspect of the present invention , in the trench according to the second or third aspect, a dose amount in the first ion implantation step is larger than a dose amount in the second ion implantation step. This is a method for manufacturing a type semiconductor device.
また、請求項4に記載の発明は、前記トレンチ形成工程は、反応性イオンエッチング法を適用することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のトレンチ型半導体素子の製造方法である。
The invention according to
本発明のトレンチ型半導体素子の製造方法によれば、層間絶縁膜が半導体材料とその半導体材料とは異なる元素からなる不純物を含むとともに、層間絶縁膜の不純物の濃度を基板に形成された半導体領域の不純物の濃度よりも大きくしている。これにより、層間絶縁膜の体積を容易に増大させて、厚く形成することができる。 According to the method for manufacturing a trench type semiconductor element of the present invention, a semiconductor region in which an interlayer insulating film includes a semiconductor material and an impurity composed of an element different from the semiconductor material, and the impurity concentration of the interlayer insulating film is formed on the substrate. It is larger than the impurity concentration. Thereby, the volume of the interlayer insulating film can be easily increased and formed thick.
(第1実施形態)
以下、図面を参照して本発明をMOSFETに適用した第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態によるトレンチ型半導体素子の断面図である。尚、図1の矢印で示す上下を上下方向とする。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to a MOSFET will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a trench type semiconductor device according to the first embodiment. In addition, let the up-down direction shown by the arrow of FIG. 1 be an up-down direction.
図1に示すように、第1実施形態によるトレンチ型半導体素子1は、基板2と、ゲート絶縁膜3と、ゲート電極4と、層間絶縁膜5と、バリアメタル層6と、ソース電極7と、ドレイン電極8とを備えている。
As shown in FIG. 1, the trench type semiconductor device 1 according to the first embodiment includes a
基板2は、Nー型のシリコンを主体とする。
The
基板2のドレイン電極8側には、N−型ドレイン領域11が形成されている。
An N −
基板2の中層部には、P−型チャネル領域12が形成されている。P−型チャネル領域12は、約0.3μmの厚みを有する。P−チャネル領域12には、P型の不純物としてB(ボロン)がドープされている。P−型チャネル領域12は、約2.0×1016atoms/cm3の不純物濃度を有する。
A P −
基板2の上層部には、N+型ソース領域13が形成されている。N+型ソース領域13は、約0.2μmの厚みを有する。N+型ソース領域13には、N型の不純物としてAs(砒素)がドープされている。N+型ソース領域13は、約1.0×1019atoms/cm3の不純物濃度を有する。
In the upper layer portion of the
尚、領域12、13が、請求項に記載の導電型半導体領域に相当する。
The
基板2には、N+ソース領域13を所定の間隔で分割するトレンチ14が形成されている。トレンチ14は、P−チャネル領域12及びN+ソース領域13を貫いている。即ち、トレンチ14は、基板2の上面からN−ドレイン領域11にまで達している。トレンチ14は、約1μmの深さを有する。トレンチ14は、約0.5μmの幅を有する。隣接するトレンチ14とトレンチ14との間隔は、約0.2μmである。
A
ゲート絶縁膜3は、基板2とゲート電極4とを絶縁するためのものである。ゲート絶縁膜3は、トレンチ14の内周面を覆うように形成されている。ゲート絶縁膜3は、SiO2からなる。ゲート絶縁膜3は、約55nmの厚みを有する。
The
ゲート電極4は、P−チャネル領域12にチャネルを形成するためのものである。ゲート電極4は、トレンチ14に埋設されている。ゲート電極4は、不純物を含むポリシリコンからなる。
The
層間絶縁膜5は、ゲート電極4とソース電極7とを絶縁するためのものである。層間絶縁膜5は、SiO2を主体とする絶縁材料からなる。層間絶縁膜5は、イオン注入されたAs(砒素)を不純物として含む。ここで、層間絶縁膜5に含まれるAs(砒素)は、層間絶縁膜5の体積を増大させるためのものである。層間絶縁膜5におけるAs(砒素)の不純物濃度は、約1.0×1019atoms/cm3〜約1.0×1021atoms/cm3である。即ち、層間絶縁膜5におけるAs(砒素)の不純物濃度は、各領域11、12、13の不純物濃度よりも大きい。層間絶縁膜5は、約150nmの厚みを有する。層間絶縁膜5の幅は、トレンチ14の幅よりも約10nm〜約20nm程度大きい。しかしながら、トレンチ14の幅が約0.5μmであることを考慮すると、層間絶縁膜5の幅とトレンチ14の幅は略同じと見なされる範囲である。
The
バリアメタル層6は、ソース電極7を構成する金属元素が基板2等に拡散することを抑制するためのものである。バリアメタル層6は、チタンシリサイドからなる。バリアメタル層6は、N+型ソース領域13及び層間絶縁膜5の上面全体を覆うように形成されている。
The
ソース電極7は、Al(アルミニウム)またはAl/Cu(銅)からなる。ソース電極7は、バリアメタル層6の上面全体を覆うように形成されている。
The source electrode 7 is made of Al (aluminum) or Al / Cu (copper). The source electrode 7 is formed so as to cover the entire upper surface of the
ドレイン電極8は、W(タングステン)からなる。ドレイン電極8は、基板2の下面全体に形成されている。
The drain electrode 8 is made of W (tungsten). The drain electrode 8 is formed on the entire lower surface of the
上述したトレンチ型半導体素子1の動作を説明する。 The operation of the above-described trench type semiconductor element 1 will be described.
まず、ゲート電極4に所定の電圧が印加される。これにより、ゲート絶縁膜3とP−型チャネル領域12との界面近傍のP−型チャネル領域12にチャネルが形成される。この状態で、ソース電極7とドレイン電極8との間に電圧が印加されると、N+型ソース領域13、P−型チャネル領域12のチャネル及びN−型ドレイン領域11を電子が移動する。この結果、ソース電極7とドレイン電極8との間に電流が流れる。
First, a predetermined voltage is applied to the
次に、図面を参照して、上述したトレンチ型半導体素子1の製造方法について説明する。図2〜図12は、第1実施形態によるトレンチ型半導体素子の製造方法を説明する図である。 Next, a manufacturing method of the above-described trench type semiconductor element 1 will be described with reference to the drawings. 2 to 12 are views for explaining a method of manufacturing a trench type semiconductor device according to the first embodiment.
まず、基板2上に、約10nmの厚みを有するSiO2膜31を形成する。尚、SiO2膜31の厚みは、約5nm〜20nmの間で適宜変更可能である。その後、SiO2膜31上に、75nmの厚みを有するSiN膜32を形成する。尚、SiN膜32の厚みは、50nm〜200nmの間で適宜変更可能である。次に、フォトリソグラフィー技術によりレジスト膜(図示略)をSiN膜32上に形成する。その後、図2に示すように、SiN膜32及びSiO2膜31の一部をエッチングすることにより、一部に開口部33aが形成された絶縁性のマスク層33を基板2上に形成する(マスク層形成工程)。
First, an SiO 2 film 31 having a thickness of about 10 nm is formed on the
次に、図3に示すように、RIE(反応性イオンエッチング)法によって、マスク層33から露出された領域の基板2を除去する。これにより、マスク層33から露出された基板2の領域に、上端が開口されたトレンチ14が形成される(トレンチ形成工程)。
Next, as shown in FIG. 3, the
次に、基板2を加熱する。これにより、図4に示すように、トレンチ14の内壁部を熱酸化させて、SiO2からなるゲート絶縁膜3を形成する。
Next, the
次に、図5に示すように、LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法により、トレンチ14の内部及びマスク層33の上面にポリシリコン層35を形成する(埋設工程)。尚、ポリシリコン層35が、請求項に記載の半導体層に相当する。
Next, as shown in FIG. 5, a
次に、図6に示すように、トレンチ14の内部にのみ残るように、ポリシリコン層35の上面をエッチングにより除去する。ここで、マスク層33は、エッチングストッパーとして機能する。このため、マスク層33の下方の基板2は、エッチングされない。
Next, as shown in FIG. 6, the upper surface of the
次に、約40keV〜約180keVの電圧で加速された約1.0×1012atoms/cm2〜約1.0×1014atoms/cm2のドーズ量のB(ボロン)を基板2の上面からイオン注入する。その後、基板2を加熱することによりB(ボロン)を拡散させて、図7に示すように、P−型チャネル領域12を形成する。
Next, B (boron) having a dose amount of about 1.0 × 10 12 atoms / cm 2 to about 1.0 × 10 14 atoms / cm 2 accelerated by a voltage of about 40 keV to about 180 keV is applied to the upper surface of the
次に、約40keV〜約180keVの電圧で加速された約1.0×1014atoms/cm2〜約1.0×1016atoms/cm2のドーズ量のAs(砒素)を基板2の上面からイオン注入する。その後、図7に示すように、基板2を加熱することにより、As(砒素)を拡散させて、N+型ソース領域13を形成する(第2イオン注入工程)。
Next, As (arsenic) having a dose of about 1.0 × 10 14 atoms / cm 2 to about 1.0 × 10 16 atoms / cm 2 accelerated by a voltage of about 40 keV to about 180 keV is applied to the upper surface of the
ここで、B(ボロン)及びAs(砒素)は、マスク層33を透過することが可能な加速電圧で注入される。
Here, B (boron) and As (arsenic) are implanted at an accelerating voltage that can pass through the
次に、図8に示すように、ポリシリコン層35を構成するSi(シリコン)とは異なるAs(砒素)イオンを、トレンチ14に埋設されたポリシリコン層35の上面に注入する。ここで、As(砒素)は、5×1015atoms/cm2〜5×1016atoms/cm2のドーズ量、且つ、5keV〜40keVの加速電圧で注入される。これにより、ポリシリコン層35の上端部がアモルファス化される。この結果、ポリシリコン層35の上部にイオン注入層36が形成される。尚、本工程におけるAs(砒素)の加速電圧は小さいので、As(砒素)はマスク層33によって遮られる。このため、基板2のN+型ソース領域13にAs(砒素)は、ほとんど注入されない。また、As(砒素)イオンが注入されない領域のポリシリコン層35がゲート電極4となる(第1イオン注入工程)。
Next, as shown in FIG. 8, As (arsenic) ions different from Si (silicon) constituting the
ここで、第1イオン注入工程においてイオン注入されたイオン注入層36のAs(砒素)の不純物濃度は、第2イオン注入工程においてイオン注入された領域12、13の不純物濃度よりも大きい。
Here, the As (arsenic) impurity concentration of the
次に、基板2を約900℃で30分間加熱する。これにより、図9に示すように、As(砒素)イオンが注入されたイオン注入層36が熱酸化されて、体積が増幅する。この結果、トレンチ14の開口を塞ぐように、ゲート電極4の上部に、約300nmの厚みを有する層間絶縁膜5が形成される(層間絶縁膜形成工程)。
Next, the
ここで、LOCOS法により層間絶縁膜を形成する場合、約1100℃で60分程度、基板を加熱する必要がある。上述した第1実施形態による製造方法では、LOCOS法に比べて、低温、且つ、短時間で層間絶縁膜5が形成されることがわかる。
Here, when the interlayer insulating film is formed by the LOCOS method, it is necessary to heat the substrate at about 1100 ° C. for about 60 minutes. It can be seen that in the manufacturing method according to the first embodiment described above, the
次に、図10に示すように、エッチングによりマスク層33のSiN膜32を除去する。
Next, as shown in FIG. 10, the
次に、図11に示すように、エッチングによりマスク層33のSiO2膜31を除去する。ここで、このエッチング工程により、SiO2を主体とする層間絶縁膜5も一部が除去される。しかしながら、マスク層33のSiO2膜31の厚みに比べて層間絶縁膜5の厚みは非常に大きい。このため、層間絶縁膜5の全体から見れば、除去される層間絶縁膜5は、極めて小さく、問題とならない。
Next, as shown in FIG. 11, the SiO 2 film 31 of the
次に、図12に示すように、上面全体を覆うようにバリアメタル層6を形成する。その後、バリアメタル層6の全体を覆うようにソース電極7を形成する。
Next, as shown in FIG. 12, the
最後に、基板2の下面にドレイン電極8を形成する。これにより、図1に示すトレンチ型半導体素子1が完成する。
Finally, the drain electrode 8 is formed on the lower surface of the
上述したように、第1実施形態によるトレンチ型半導体素子1は、層間絶縁膜5を構成する半導体材料であるSi(シリコン)とは異なるAs(砒素)を層間絶縁膜5にイオン注入している。更に、トレンチ型半導体素子1では、領域12、13の不純物の濃度よりも層間絶縁膜5の不純物の濃度を大きくしている。このため、イオン注入層36を加熱して層間絶縁膜5を形成する工程において、大量のAs(砒素)がイオン注入層36のSi(シリコン)原子間に取り込まれるので、層間絶縁膜5の体積の増幅率を高めることができる。これにより、層間絶縁膜5による絶縁性を高め、ソース電極7とゲート電極4との短絡を抑制することができる。また、LOCOS法に比べて、低温且つ短時間の加熱による酸化及び体積増幅によって層間絶縁膜5を形成することができる。これにより、各領域11、12、13内において、層間絶縁膜5を形成するための加熱により不純物が拡散することを抑制できる。この結果、トレンチ型半導体素子1の素子特性の劣化を抑制できる。
As described above, in the trench type semiconductor element 1 according to the first embodiment, As (arsenic) different from Si (silicon) which is a semiconductor material constituting the
また、第1実施形態によるトレンチ型半導体素子1の製造方法では、マスク層33が、トレンチ14を形成する工程のマスクとして機能するとともに、層間絶縁膜5を形成する工程でのマスクとして機能する。即ち、トレンチ14と層間絶縁膜5とをセルフアライメントにより形成することができる。これにより、トレンチ14と層間絶縁膜5との相対位置がずれることを抑制することができるので、トレンチ14の上端部の正確な位置に層間絶縁膜5を形成することができる。
In the method for manufacturing the trench type semiconductor element 1 according to the first embodiment, the
また、トレンチ型半導体素子1の製造方法では、トレンチ14と層間絶縁膜5との位置ズレを抑制することができるので、層間絶縁膜5とN+型ソース領域13とが重なる領域を非常に小さくすることができる。これにより、隣接するトレンチ14間の間隔を小さくして、集積化を高めることができる。この結果、チャネル抵抗の低減を実現できる。即ち、トレンチ型半導体素子1では、オン抵抗を大幅に低減できる。
Further, in the manufacturing method of the trench type semiconductor element 1, since the positional deviation between the
また、トレンチ型半導体素子1の製造方法では、マスク層33を除去することによって、N+型ソース領域13を露出させることができる。この結果、コンタクトマスク工程を必要とすることなく、ソース電極7とのコンタクト領域をN+型ソース領域13の上面に容易に形成することができる。
In the method for manufacturing the trench type semiconductor element 1, the N +
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。 As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using embodiment, this invention is not limited to embodiment described in this specification. The scope of the present invention is determined by the description of the claims and the scope equivalent to the description of the claims. Hereinafter, modified embodiments in which the above-described embodiment is partially modified will be described.
例えば、MOSFETに本発明を適用した実施形態について説明したが、IGBT等の他のトレンチ型半導体素子に本発明を適用してもよい。 For example, although the embodiment in which the present invention is applied to the MOSFET has been described, the present invention may be applied to other trench type semiconductor elements such as IGBTs.
また、上述した実施形態における各構成の材料、形状、数値等は適宜変更可能である。 In addition, the material, shape, numerical value, and the like of each component in the above-described embodiment can be appropriately changed.
例えば、層間絶縁膜に注入される元素(イオン)は、B(ボロン)、N(窒素)、O(酸素)、Ne(ネオン)、P(リン)、Ar(アルゴン)、Kr(クリプトン)、Sb(アンチモン)等を適用することができる。また、層間絶縁膜に注入される元素の不純物濃度は、基板に形成されるP−型チャネル領域及びN+型ソース領域の不純物濃度よりも大きければ適宜変更可能である。例えば、層間絶縁膜に注入される元素の不純物濃度を、約1.0×1014atoms/cm3〜約1.0×1021atoms/cm3の間に設定してもよい。 For example, elements (ions) implanted into the interlayer insulating film are B (boron), N (nitrogen), O (oxygen), Ne (neon), P (phosphorus), Ar (argon), Kr (krypton), Sb (antimony) or the like can be applied. Further, the impurity concentration of the element implanted into the interlayer insulating film can be appropriately changed as long as it is higher than the impurity concentration of the P − type channel region and N + type source region formed in the substrate. For example, the impurity concentration of the element implanted into the interlayer insulating film may be set between about 1.0 × 10 14 atoms / cm 3 and about 1.0 × 10 21 atoms / cm 3 .
また、P−型チャネル領域及びN+型ソース領域に不純物を注入する際の加速電圧は、マスク層を透過できれば適宜変更可能である。例えば、P−型チャネル領域及びN+型ソース領域に不純物を注入する際の加速電圧を、約20keV〜約180keVの間に設定してもよい。 Further, the acceleration voltage at the time of implanting impurities into the P − type channel region and the N + type source region can be changed as appropriate as long as it can pass through the mask layer. For example, the accelerating voltage for implanting impurities into the P − type channel region and the N + type source region may be set between about 20 keV and about 180 keV.
1 トレンチ型半導体素子
2 基板
3 ゲート絶縁膜
4 ゲート電極
5 層間絶縁膜
6 バリアメタル層
7 ソース電極
8 ドレイン電極
11 N−型ドレイン領域
12 P−型チャネル領域
13 N+型ソース領域
14 トレンチ
31 SiO2膜
32 SiN膜
33 マスク層
33a 開口部
35 ポリシリコン層
36 イオン注入層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Trench
Claims (8)
前記マスク層から露出された領域の前記基板に、上端が開口されたトレンチを形成するトレンチ形成工程と、
前記トレンチに半導体層を埋設する埋設工程と、
前記基板にイオンを注入して導電型半導体領域を形成する第2イオン注入工程と、
前記第2イオン注入工程の後に、前記半導体層を構成する半導体材料とは異なるイオンを前記トレンチに埋設された半導体層に注入する第1イオン注入工程と、
前記第1イオン注入工程において前記イオンが注入された領域の前記半導体層を熱酸化させて層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記イオン注入工程の後に、前記マスク層を除去する除去工程とを備え、
前記第1イオン注入工程の加速電圧は、前記第2イオン注入工程の加速電圧よりも小さいことを特徴とするトレンチ型半導体素子の製造方法。 An oxide film is formed on the substrate, a nitride film is formed on the oxide film, a resist film is formed on the nitride film, and a part of the oxide film and the nitride film is etched. a mask layer forming step of forming an apertured insulating mask layer on the substrate,
A trench formation step of forming a trench having an upper end opened in the substrate in the region exposed from the mask layer;
A burying step of burying a semiconductor layer in the trench;
A second ion implantation step of implanting ions into the substrate to form a conductive semiconductor region;
A first ion implantation step of implanting ions different from the semiconductor material constituting the semiconductor layer into the semiconductor layer embedded in the trench after the second ion implantation step;
An interlayer insulating film forming step of forming an interlayer insulating film by thermally oxidizing the semiconductor layer in the region where the ions are implanted in the first ion implantation step ;
A removal step of removing the mask layer after the ion implantation step ,
The method of manufacturing a trench type semiconductor device , wherein an acceleration voltage in the first ion implantation step is smaller than an acceleration voltage in the second ion implantation step .
熱酸化によりゲート絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のトレンチ型半導体素子の製造方法。The method for manufacturing a trench type semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of forming a gate insulating film by thermal oxidation.
前記トレンチの内部および前記マスク層の上面に半導体層を形成する工程と、Forming a semiconductor layer in the trench and on the upper surface of the mask layer;
前記トレンチの内部にのみ残るように前記半導体層の上面をエッチングにより除去する工程と、を含み、Removing the upper surface of the semiconductor layer by etching so as to remain only inside the trench,
前記エッチングの際に、前記マスク層がエッチングストッパーとして機能することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のトレンチ型半導体素子の製造方法。6. The method of manufacturing a trench type semiconductor device according to claim 1, wherein the mask layer functions as an etching stopper during the etching.
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