JP2010177474A - Production process of semiconductor device - Google Patents
Production process of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010177474A JP2010177474A JP2009018803A JP2009018803A JP2010177474A JP 2010177474 A JP2010177474 A JP 2010177474A JP 2009018803 A JP2009018803 A JP 2009018803A JP 2009018803 A JP2009018803 A JP 2009018803A JP 2010177474 A JP2010177474 A JP 2010177474A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- trench
- insulating layer
- layer
- wall surface
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
【課題】 耐圧が高いトレンチ構造を有する半導体装置を製造する方法を提供する。
【解決手段】 トレンチ内の下部に絶縁層が形成されており、絶縁層の上部のトレンチ内に電極が形成されており、電極と接する範囲のトレンチの壁面に絶縁膜が形成されている構造を有する半導体装置の製造方法であって、トレンチを形成する工程と、トレンチ内の下部に絶縁層を形成する工程と、絶縁層の上部のトレンチの壁面にマスク層を形成する工程であって、一方の壁面に形成されるマスク層と他方の壁面に形成されるマスク層の間の隙間の底部に絶縁層が露出するようにマスク層を形成する工程と、前記隙間の底部から、絶縁層を等方性エッチングすることによって、絶縁層の上面を凹状の曲面形状に形成する工程と、マスク層を除去する工程と、トレンチの壁面に絶縁膜を形成する工程と、トレンチ内に電極を形成する工程を有している。
【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device having a trench structure with a high breakdown voltage.
An insulating layer is formed in a lower portion of a trench, an electrode is formed in a trench above the insulating layer, and an insulating film is formed on a wall surface of the trench in a range in contact with the electrode. A method of manufacturing a semiconductor device having a step of forming a trench, a step of forming an insulating layer in a lower portion of the trench, and a step of forming a mask layer on a wall surface of the trench above the insulating layer, Forming a mask layer so that the insulating layer is exposed at the bottom of the gap between the mask layer formed on the wall surface and the mask layer formed on the other wall surface, and forming the insulating layer from the bottom of the gap, etc. A step of forming the upper surface of the insulating layer into a concave curved surface by isotropic etching, a step of removing the mask layer, a step of forming an insulating film on the wall surface of the trench, and a step of forming an electrode in the trench Have is doing.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、トレンチ内の下部に絶縁層が形成されており、絶縁層の上部のトレンチ内に電極が形成されており、電極と接する範囲のトレンチの壁面に絶縁膜が形成されている構造を有する半導体装置の製造方法に関する。 The present invention has a structure in which an insulating layer is formed in a lower portion of a trench, an electrode is formed in a trench in the upper portion of the insulating layer, and an insulating film is formed on a wall surface of the trench in a range in contact with the electrode. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
特許文献1に開示されているように、トレンチ内の下部に絶縁層が形成されており、絶縁層の上部のトレンチ内に電極が形成されており、電極と接する範囲のトレンチの壁面に絶縁膜が形成されている構造を有する半導体装置が知られている。この種のトレンチ構造は、一般的には以下のようにして形成される。すなわち、最初に、シリコン基板にトレンチを形成する。次に、トレンチ内に絶縁体を充填する。次に、絶縁体をエッチングして、トレンチ内の下部にのみ絶縁体を残存させる。これによって、図20に示すように、トレンチ内の下部に絶縁層100を形成する。次に、熱酸化法等によってシリコン基板の表面を酸化させる。これによって、図21に示すように、シリコン基板の表面に酸化シリコンからなる絶縁膜102を形成する。このとき、トレンチの壁面にも絶縁膜102が形成される。絶縁膜102を形成したら、図22に示すように、トレンチ内(絶縁層100の上部)に導体を充填して電極104を形成する。これによって、トレンチ構造が完成する。
As disclosed in Patent Document 1, an insulating layer is formed in the lower portion of the trench, an electrode is formed in the upper trench of the insulating layer, and an insulating film is formed on the wall surface of the trench in a range in contact with the electrode A semiconductor device having a structure in which is formed is known. This type of trench structure is generally formed as follows. That is, first, a trench is formed in a silicon substrate. Next, an insulator is filled in the trench. Next, the insulator is etched, leaving the insulator only in the lower part of the trench. As a result, as shown in FIG. 20, an
上述した方法によりトレンチ構造を形成すると、以下の問題が生じる。すなわち、図20に示すように、絶縁膜102の形成前においては、絶縁層100の上面がトレンチの壁面に対して略垂直となっている。このため、絶縁膜102を形成する際に、絶縁層100の上面とトレンチの壁面の境界部100aに酸化ガスが到達し難い。また、絶縁膜102が成長する際には体積膨張が生じるが、境界部100aでは、トレンチの壁面と絶縁層100の上面が略垂直であるため、成長する絶縁膜102と絶縁層100との間で応力が生じ、絶縁膜102の体積膨張が抑制される。したがって、図21に示すように、境界部100a近傍では絶縁膜102が薄くなる。このようなトレンチの内部に導体を充填して電極104を形成するため、図22に示すように、電極104の下端に角部104aが形成される。電極104に角部104aが形成されると、その角部104a近傍に電界が集中し易くなる。このように、従来の方法によって形成されたトレンチ構造は、電界が集中し易い角部104aの近傍で絶縁膜102が最も薄くなるため、耐圧が非常に低いという問題があった。
When the trench structure is formed by the above-described method, the following problems occur. That is, as shown in FIG. 20, before the
本発明は、上述した実情に鑑みて創作されたものであり、耐圧が高いトレンチ構造を有する半導体装置を製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been created in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a trench structure with a high breakdown voltage.
本発明の半導体装置の製造方法では、トレンチ内の下部に絶縁層が形成されており、絶縁層の上部のトレンチ内に電極が形成されており、電極と接する範囲のトレンチの壁面に絶縁膜が形成されている構造を有する半導体装置を製造する。この製造方法は、トレンチ形成工程と、絶縁層形成工程と、マスク層形成工程と、エッチング工程と、マスク層除去工程と、絶縁膜形成工程と、電極形成工程を有している。トレンチ形成工程では、シリコン基板の表面にトレンチを形成する。絶縁層形成工程では、トレンチ内の下部に酸化シリコンを充填して絶縁層を形成する。マスク層形成工程では、絶縁層の上部のトレンチの壁面にマスク層を形成する。マスク層は、トレンチの対向する一方の壁面に形成されるマスク層と他方の壁面に形成されるマスク層の間の隙間の底部に絶縁層が露出するように形成する。絶縁層エッチング工程では、前記隙間の底部から、絶縁層を等方性エッチングすることによって、絶縁層の上面を凹状の曲面形状に形成する。マスク層除去工程では、マスク層を除去する。絶縁膜形成工程では、トレンチの壁面を酸化させてその壁面に絶縁膜を形成する。電極形成工程では、絶縁層の上部のトレンチ内に導体を充填して電極を形成する。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an insulating layer is formed in the lower portion of the trench, an electrode is formed in the trench in the upper portion of the insulating layer, and an insulating film is formed on the wall surface of the trench in a range in contact with the electrode. A semiconductor device having the formed structure is manufactured. This manufacturing method includes a trench forming step, an insulating layer forming step, a mask layer forming step, an etching step, a mask layer removing step, an insulating film forming step, and an electrode forming step. In the trench formation step, a trench is formed on the surface of the silicon substrate. In the insulating layer forming step, the insulating layer is formed by filling the lower portion of the trench with silicon oxide. In the mask layer forming step, a mask layer is formed on the wall surface of the trench above the insulating layer. The mask layer is formed so that the insulating layer is exposed at the bottom of the gap between the mask layer formed on one wall surface facing the trench and the mask layer formed on the other wall surface. In the insulating layer etching step, the insulating layer is isotropically etched from the bottom of the gap to form a concave curved upper surface of the insulating layer. In the mask layer removing step, the mask layer is removed. In the insulating film forming step, the wall surface of the trench is oxidized to form an insulating film on the wall surface. In the electrode forming step, a conductor is filled in the trench above the insulating layer to form an electrode.
この製造方法では、絶縁層とマスク層を形成した後に、マスク層の隙間の底部から絶縁層を等方性エッチングすることによって、絶縁層の上面を凹状の曲面形状に形成する。このため、絶縁層の上面とトレンチの壁面との境界部近傍においては、絶縁層が薄く分布する。次にマスク層を除去し、その後に、トレンチの壁面を酸化させて絶縁膜を形成する。このとき、前記境界部近傍では絶縁層が薄く分布しているので、絶縁膜の成長が阻害され難い。また、絶縁層の上面が凹状の曲面形状であるので、酸化ガスが前記境界部まで容易に到達することができる。したがって、前記境界部でも絶縁膜が厚く成長する。また、前記境界部の絶縁層が薄い部分では、その薄い絶縁層に覆われている範囲のトレンチの壁面にも酸化ガスが到達することができ、その薄い絶縁層の厚さが増加する。このため、絶縁膜の成長後に、前記境界部近傍に十分な厚さを有する絶縁体(絶縁層と絶縁膜)が形成される。また、絶縁膜形成前の絶縁層の上面が凹状の曲面形状に形成されているので、絶縁膜形成後においても絶縁層の上面は凹状の曲面形状となる。絶縁膜を形成したら、絶縁層の上部のトレンチ内に導体を充填して電極を形成する。上記の通り、絶縁層の上面が凹状の曲面形状であるので、電極の下端の形状は凸状の曲面形状となる。すなわち、電極の下端に角部が形成されない。これによって、電極の下端に角部が形成されておらず、かつ、電極の下端の近傍に十分な厚さを有する絶縁体(絶縁層と絶縁膜)が形成されているトレンチ構造が完成する。したがって、このトレンチ構造は、電極の下端に電界が集中し難く、かつ、電極の下端近傍の絶縁耐圧が高い。この製造方法によれば、耐圧が高い半導体装置を製造することができる。 In this manufacturing method, after the insulating layer and the mask layer are formed, the insulating layer is isotropically etched from the bottom of the gap between the mask layers, so that the upper surface of the insulating layer is formed into a concave curved shape. For this reason, the insulating layer is thinly distributed in the vicinity of the boundary between the upper surface of the insulating layer and the wall surface of the trench. Next, the mask layer is removed, and thereafter, the wall surface of the trench is oxidized to form an insulating film. At this time, since the insulating layer is thinly distributed in the vicinity of the boundary portion, the growth of the insulating film is hardly inhibited. Moreover, since the upper surface of the insulating layer has a concave curved surface shape, the oxidizing gas can easily reach the boundary portion. Therefore, the insulating film grows thick even at the boundary portion. Further, in the portion where the insulating layer at the boundary is thin, the oxidizing gas can reach the wall surface of the trench in the range covered with the thin insulating layer, and the thickness of the thin insulating layer increases. For this reason, after the growth of the insulating film, an insulator (insulating layer and insulating film) having a sufficient thickness is formed in the vicinity of the boundary portion. Further, since the upper surface of the insulating layer before forming the insulating film is formed into a concave curved surface shape, the upper surface of the insulating layer is formed into a concave curved surface shape even after the insulating film is formed. After the insulating film is formed, a conductor is filled in the trench above the insulating layer to form an electrode. As described above, since the upper surface of the insulating layer has a concave curved shape, the shape of the lower end of the electrode is a convex curved shape. That is, no corner is formed at the lower end of the electrode. This completes a trench structure in which no corner is formed at the lower end of the electrode and an insulator (insulating layer and insulating film) having a sufficient thickness is formed in the vicinity of the lower end of the electrode. Therefore, in this trench structure, the electric field is difficult to concentrate on the lower end of the electrode, and the withstand voltage near the lower end of the electrode is high. According to this manufacturing method, a semiconductor device having a high breakdown voltage can be manufactured.
実施例に係る半導体装置の製造方法について説明する。実施例の製造方法では、図1の部分断面図に示すMOSFET10を製造する。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the example will be described. In the manufacturing method of the embodiment, the
図1に示すように、MOSFET10は、半導体基板12と、半導体基板12の上面及び下面に形成されている電極、絶縁膜等によって形成されている。半導体基板12中には、N型のソース領域14、P型のボディ領域16、N−型のドリフト領域18、及び、N+型のドレイン領域20が形成されている。半導体基板12には、その上面から、ソース領域14とボディ領域16を貫通してドリフト領域18に達するトレンチ30が形成されている。トレンチ30の下端近傍のドリフト領域18内には、P型のフローティング領域21が形成されている。トレンチ30内の下部には、酸化シリコン層22が形成されている。トレンチ30の上部の壁面には、酸化シリコンからなるゲート絶縁膜24が形成されている。トレンチ30内の上部には、ポリシリコンからなるゲート電極26が形成されている。ゲート電極26の上部は、キャップ絶縁膜32に覆われている。半導体基板12の上面には、ソース電極34が形成されている。半導体基板12の下面には、ドレイン電極36が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
このMOSFET10では、フローティング領域21によって、MOSFET10のオフ時にボディ領域16とドリフト領域18の界面に電界が集中することが抑制されている。また、ゲート電極26の下端が曲面形状に形成されており、その下端に角部が形成されていない。したがって、MOSFET10のオフ時にゲート電極26の下端近傍に電界が集中することが抑制されている。これによって、MOSFET10の耐圧が向上されている。
In the
MOSFET10の製造方法について説明する。なお、本実施例の製造方法は、トレンチゲート構造を形成する工程に特徴を有しているので、その他の工程については詳細な説明を省略する。
MOSFET10は、ドリフト領域18と略同じN型不純物濃度を有するシリコンウエハ(以下、シリコンウエハ50という)から製造される。最初に、シリコンウエハ50の上面側に拡散層(ソース領域14、ボディ領域16)を形成する。その後、トレンチ形成工程を実施する。
A method for manufacturing
(トレンチ形成工程)
トレンチ形成工程では、最初に、図2に示すように、シリコンウエハ50の上面50aにマスク層60を形成する。マスク層60は、トレンチ30に対応する範囲に開口を設けた形状に形成する。その後、上面50a側からRIE法によってシリコンウエハ50をエッチングする。これによって、図3に示すように、シリコンウエハ50の上面50aにトレンチ30が形成される。トレンチ形成工程では、深さが約2.0μmであり、幅が約0.5μmであり、壁面のテーパ角度が86.5度〜89.0度であるトレンチ30を形成する。
(Trench formation process)
In the trench formation step, first, as shown in FIG. 2, a
(保護酸化膜形成工程)
トレンチ形成工程が終了したら、シリコンウエハ50を熱酸化処理する。これによって、図4に示すように、トレンチ30の内面に保護酸化膜62を形成する。この熱酸化処理は、酸化温度を800℃〜1100℃とし、酸化ガスとしてO2、H2O、または、N2希釈H2O等を用いて実施する。ここでは、膜厚が約20nmの保護酸化膜62を形成する。
(Protective oxide film formation process)
When the trench formation process is completed, the
(フローティング領域形成工程)
保護酸化膜形成工程が終了したら、シリコンウエハ50の上面50aに向けてボロンイオンを注入する。イオン注入は、加速電圧を20keVとし、ドーズ量を1×1013/cm2として実施する。トレンチ30の底面では、トレンチ30の底面とイオン注入方向が略垂直であるので、イオンは保護酸化膜62を貫通してシリコンウエハ50に注入される。一方、トレンチ30の側面では、トレンチ30の側面とイオン注入方向が略平行であるので、イオンは保護酸化膜62内で停止する。また、シリコンウエハ50の上面50aのうちのトレンチ30を除く領域はマスク層60に覆われているので、その領域ではイオンはマスク層60内で停止する。したがって、トレンチ30の底面近傍でのみ、シリコンウエハ50にイオンが注入される。イオン注入後に、シリコンウエハ50を熱処理することによって、注入したボロンイオンを活性化させる。これによって、図5に示すように、トレンチ30の下端近傍にフローティング領域21が形成される。フローティング領域21を形成したら、エッチングによりマスク層60と保護酸化膜62を除去する。
(Floating region formation process)
When the protective oxide film forming step is completed, boron ions are implanted toward the
(酸化膜形成工程)
フローティング領域形成工程が終了したら、シリコンウエハ50を熱酸化処理する。これによって、図6に示すように、シリコンウエハ50の上面50aとトレンチ30の内面に酸化膜64を形成する。この熱酸化処理は、酸化温度を約1000℃とし、酸化ガスとしてO2等を用いて実施する。これにより、膜厚が約40nmの酸化膜64を形成する。
(Oxide film formation process)
When the floating region forming step is completed, the
(酸化シリコン層形成工程)
酸化膜形成工程が終了したら、CVD法によって、シリコンウエハ50上に酸化シリコンを堆積させる。CVD法は、成膜温度を600〜700℃とし、成膜ガスとしてTEOS、O2等を用いて実施する。酸化シリコンは、600nm以上堆積させる。CVD法によれば、トレンチ30の内面にも酸化シリコンを堆積させることができる。したがって、図7に示すように、シリコンウエハ50上とトレンチ30内に酸化シリコン層42が形成される。CVD法は埋め込み性が高いので、トレンチ30内に隙間無く酸化シリコン層42が充填される。
(Silicon oxide layer formation process)
When the oxide film forming step is completed, silicon oxide is deposited on the
(酸化シリコンエッチング工程)
酸化シリコン層形成工程が終了したら、RIE法によって、シリコンウエハ50の上面50a側から酸化シリコン層42をエッチングする。エッチングガスには、CF4、CHF3等を用いる。ここでは、図8に示すように、シリコンウエハ50の上面50a上の酸化シリコン層42が約50nmの厚さで残存するようにエッチングを行う。
次に、図9に示すように、シリコンウエハ50上にマスク層66を形成する。マスク層66は、トレンチ30に対応する範囲に開口を設けた形状に形成する。
次に、RIE法によって、シリコンウエハ50の上面50a側から酸化シリコン(酸化シリコン層42及び酸化膜64)をエッチングする。エッチングガスには、CF4、CHF3等を用いる。これによって、図10に示すように、トレンチ30の上部の酸化シリコンを除去し、トレンチ30の下部に酸化シリコンを残存させる。以下では、トレンチ30の下部に残存させた酸化シリコン(酸化シリコン層42及び酸化膜64)を酸化シリコン層22という。ここでは、酸化シリコン層22の上面が、ボディ領域16の下端より下側に位置するようにエッチングを行う。
図10に示すように酸化シリコン層22を形成したら、マスク層66をエッチングにより除去する。
(Silicon oxide etching process)
When the silicon oxide layer forming step is completed, the
Next, as shown in FIG. 9, a
Next, the silicon oxide (
After the
(下地酸化膜形成工程)
酸化シリコンエッチング工程が終了したら、CVD法によって、シリコンウエハ50上に酸化シリコンを堆積させる。CVD法は、成膜温度を600〜700℃として実施し、成膜ガスとしてTEOS、O2、シラン系ガス等を用いる。酸化シリコンは、約50nm堆積させる。これによって、図11に示すように、シリコンウエハ50上とトレンチ30の内面に下地酸化膜68が形成される。
(Base oxide film formation process)
When the silicon oxide etching process is completed, silicon oxide is deposited on the
(窒化膜形成工程)
下地酸化膜形成工程が終了したら、CVD法によって、シリコンウエハ50上に窒化物を堆積させる。CVD法は、成膜温度を700〜800℃とし、成膜ガスとしてSiH2Cl2等のシラン系ガス、NH3等を用いて実施する。窒化物は、約100nm堆積させる。これによって、図12に示すように、シリコンウエハ50上とトレンチ30の内面に窒化膜70が形成される。トレンチ30の一方の壁面に形成された窒化膜70と他方の壁面に形成された窒化膜70との間(すなわち、トレンチ30の幅方向中央部)には、隙間72が形成される。
(Nitride film formation process)
When the base oxide film forming step is completed, nitride is deposited on the
(窒化膜エッチング工程)
窒化膜形成工程が終了したら、RIE法によって、シリコンウエハ50の上面50a側から窒化膜70をエッチングする。エッチングガスには、CF4、CHF3等を用いる。また、ここでは、エッチング量が100nm以上(窒化膜70の厚さより少し多い程度)となるようにエッチングを行う。RIE法によるエッチングは異方性を有しているので、窒化膜70のエッチングは主にシリコンウエハ50の深さ方向に向かって進行する。したがって、シリコンウエハ50上の窒化膜70はその厚さ方向にエッチングされて除去される。また、隙間72の底面の窒化膜70も同様に、その厚さ方向にエッチングされて除去される。一方、トレンチ30の壁面に形成されている窒化膜70はシリコンウエハ50の深さ方向に沿って分布しているので、あまりエッチングされない。このため、窒化膜エッチング工程を実施すると、図13に示すように、トレンチ30の壁面にのみ窒化膜70が残存し、その他の窒化膜70が除去された状態となる。このとき、隙間72の底面の窒化膜70が除去されるため、隙間72の底面に下地酸化膜68が露出する。
(Nitride film etching process)
When the nitride film forming step is completed, the
(酸化シリコンウェットエッチング工程)
窒化膜形成工程が終了したら、酸化シリコンをウェットエッチングする。エッチング液には、フッ酸やバッファードフッ酸を用いる。また、エッチング量が約100nmとなるようにウェットエッチングを行う。酸化シリコンウェットエッチング工程では、トレンチ30内において、隙間72の底部からエッチングが進行する。ウェットエッチングは等方性エッチングであるので、エッチングは隙間72の底部を起点として同心状に広がる。ここでは、図14に示すように、酸化シリコン層22の上面が凹状の曲面形状となるまでエッチングを行う。酸化シリコン層22の上面が凹状の曲面形状となるので、酸化シリコン層22の上面には、トレンチ30の壁面に沿って、上方に突出する突出部22aが形成される。なお、酸化シリコンウェットエッチング工程では、シリコンウエハ50上の酸化シリコン(すなわち、酸化膜42、64、68)もエッチングされるが、図14に示すように、エッチング後にシリコンウエハ50上に酸化膜64が一部残存する。
(Silicon oxide wet etching process)
When the nitride film forming step is completed, the silicon oxide is wet etched. As the etchant, hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid is used. Further, wet etching is performed so that the etching amount becomes about 100 nm. In the silicon oxide wet etching process, etching proceeds from the bottom of the
(窒化膜除去工程)
酸化シリコンウェットエッチング工程が終了したら、窒化膜70をウェットエッチングする。これによって、図15に示すように、窒化膜70を除去する。エッチング液には、約170℃の熱燐酸を用いる(ドライエッチングで行うことも可能であり、この場合には、エッチングガスにCF4、O2、N2等を用いる)。
(Nitride removal process)
When the silicon oxide wet etching process is completed, the
(第2酸化シリコンウェットエッチング工程)
窒化膜除去工程が終了したら、酸化シリコンをウェットエッチングする。エッチング液には、フッ酸やバッファードフッ酸を用いる。ここでは、図16に示すように、トレンチ30内に酸化シリコン層22が残存し、それ以外の酸化シリコン(すなわち、シリコンウエハ50上の酸化膜64とトレンチ30の壁面の下地酸化膜68)が除去されるまでエッチングを行う。
(Second silicon oxide wet etching process)
When the nitride film removing step is completed, the silicon oxide is wet etched. As the etchant, hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid is used. Here, as shown in FIG. 16, the
(ゲート絶縁膜形成工程)
第2酸化シリコンウェットエッチング工程が終了したら、シリコンウエハ50を熱酸化処理する。これによって、図17に示すように、シリコンウエハ50の上面50a上とトレンチ30の壁面に酸化膜24が形成される。この熱酸化処理では、酸化温度を約1050℃とし、酸化ガスとしてO2を用いる。ここでは、約75nmの酸化膜を形成する。トレンチ30の壁面に形成された酸化膜24が、図1のゲート絶縁膜24となる。
ゲート絶縁膜形成工程では、酸化シリコン層22の上面が凹状の曲面形状となっているので、トレンチ30内全体に酸化ガスが行き渡り易い。また、酸化シリコン層22の上面とトレンチ30の壁面との境界部において、酸化シリコン層22(突出部22a)の厚さが薄くなっているため、その境界部近傍においてゲート絶縁膜24が成長することが抑制されることがない。したがって、トレンチ30の壁面全体にゲート絶縁膜24が成長する。また、突出部22aは厚さが薄いので、酸化ガスは突出部22aを通過して、突出部22aに覆われているトレンチ30の壁面にも到達する。このため、突出部22aにおいても酸化シリコンが成長し、突出部22aの厚さが増す。したがって、図17に示すように、トレンチ30の内面全体に十分な厚さを有する絶縁膜が形成される。すなわち、トレンチ30の内面の絶縁膜が局所的に薄くなることが防止される。
(Gate insulation film formation process)
When the second silicon oxide wet etching process is completed, the
In the gate insulating film forming step, the upper surface of the
(ゲート電極形成工程)
ゲート絶縁膜形成工程が終了したら、CVD法によって、シリコンウエハ50上にPドープポリシリコンを堆積させる。これによって、図18に示すように、ポリシリコン層26を形成する。このCVD法は、成膜温度を620℃とし、成膜ガスとしてSiH4、PH3等を用いて実施する。ここでは、厚さが約500nmのポリシリコン層26を形成する。CVD法を実施すると、トレンチ30の内面にもポリシリコンが堆積し、図18に示すようにトレンチ30内がポリシリコン層26で充填される。
ポリシリコン層26を形成したら、シリコンウエハ50の上面50a側からポリシリコン層26をエッチングする。これによって、図19に示すように、トレンチ30内にポリシリコン層26を残存させ、シリコンウエハ50上のポリシリコン層26を除去する。残存したポリシリコン層26がゲート電極26となる。
ゲート電極26を形成したら、エッチングによって、シリコンウエハ50上の酸化膜24を除去する。その後、熱酸化処理によって、キャップ絶縁膜32を形成する。これによって、トレンチゲート構造が完成する。
(Gate electrode formation process)
When the gate insulating film forming step is completed, P-doped polysilicon is deposited on the
After the
After the
トレンチゲート構造を形成したら、シリコンウエハ50の下面50b側に拡散層(ドレイン層)を形成する。また、その他の必要な構造(電極、絶縁膜等)を形成する。その後、シリコンウエハ50をダイシングにより分割する。これによって、図1に示すMOSFET10が製造される。
When the trench gate structure is formed, a diffusion layer (drain layer) is formed on the
図1に示すように、この製造方法によって製造されたMOSFET10では、ゲート電極26の下端が曲面状に形成される。すなわち、ゲート電極26の下端に角部が形成されない。したがって、ゲート電極26の下端近傍に電界が集中し難い。また、ゲート電極26の下端の側方には酸化シリコン層22の突出部22aが存在しており、絶縁膜が薄い箇所が存在しない。したがって、ゲート電極26の下端近傍の絶縁層の絶縁耐圧が高い。このように、ゲート電極26の下端近傍の電界集中が抑制されるとともに、その近傍の絶縁層の絶縁耐圧が確保されていることから、MOSFET10はゲート電極26の下端近傍で絶縁破壊し難い。MOSFET10は耐圧が高い。
As shown in FIG. 1, in the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
10:MOSFET
12:半導体基板
14:ソース領域
16:ボディ領域
18:ドリフト領域
20:ドレイン領域
21:フローティング領域
22:酸化シリコン層
22a:突出部
24:ゲート絶縁膜
26:ゲート電極
30:トレンチ
32:キャップ絶縁膜
34:ソース電極
36:ドレイン電極
42:酸化シリコン層
50:シリコンウエハ
62:保護酸化膜
64:酸化膜
68:下地酸化膜
70:窒化膜
10: MOSFET
12: Semiconductor substrate 14: Source region 16: Body region 18: Drift region 20: Drain region 21: Floating region 22:
Claims (1)
シリコン基板の表面にトレンチを形成するトレンチ形成工程と、
トレンチ内の下部に酸化シリコンを充填して絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
絶縁層の上部のトレンチの壁面にマスク層を形成する工程であって、トレンチの対向する一方の壁面に形成されるマスク層と他方の壁面に形成されるマスク層の間の隙間の底部に絶縁層が露出するようにマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記隙間の底部から、絶縁層を等方性エッチングすることによって、絶縁層の上面を凹状の曲面形状に形成する絶縁層エッチング工程と、
マスク層を除去するマスク層除去工程と、
トレンチの壁面を酸化させてその壁面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
絶縁層の上部のトレンチ内に導体を充填して電極を形成する電極形成工程、
を有している半導体装置の製造方法。 An insulating layer is formed in the lower part of the trench, an electrode is formed in the upper trench of the insulating layer, and an insulating film is formed on the wall surface of the trench in a range in contact with the electrode. A manufacturing method comprising:
A trench forming step of forming a trench on the surface of the silicon substrate;
An insulating layer forming step of forming an insulating layer by filling silicon oxide in the lower part of the trench;
A step of forming a mask layer on the wall surface of the trench above the insulating layer, and insulating at the bottom of the gap between the mask layer formed on one wall surface facing the trench and the mask layer formed on the other wall surface A mask layer forming step of forming a mask layer so that the layer is exposed;
An insulating layer etching step for forming the upper surface of the insulating layer into a concave curved surface by isotropically etching the insulating layer from the bottom of the gap;
A mask layer removing step of removing the mask layer;
An insulating film forming step of oxidizing the wall surface of the trench to form an insulating film on the wall surface;
An electrode forming step of forming an electrode by filling a conductor in a trench above the insulating layer;
A method of manufacturing a semiconductor device having
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009018803A JP2010177474A (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Production process of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009018803A JP2010177474A (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Production process of semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010177474A true JP2010177474A (en) | 2010-08-12 |
Family
ID=42708118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009018803A Pending JP2010177474A (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Production process of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010177474A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012066892A1 (en) * | 2010-11-15 | 2012-05-24 | 住友電気工業株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
| US9647108B2 (en) | 2013-10-02 | 2017-05-09 | Denso Corporation | Silicon carbide semiconductor device |
-
2009
- 2009-01-29 JP JP2009018803A patent/JP2010177474A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012066892A1 (en) * | 2010-11-15 | 2012-05-24 | 住友電気工業株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
| JP2012109304A (en) * | 2010-11-15 | 2012-06-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US8941174B2 (en) | 2010-11-15 | 2015-01-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor device and method for producing the same |
| US9647108B2 (en) | 2013-10-02 | 2017-05-09 | Denso Corporation | Silicon carbide semiconductor device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4355336B2 (en) | Bipolar junction transistor and method of forming the same | |
| TWI509809B (en) | High-density trench-based power MOSFET with self-aligned active contact and preparation method thereof | |
| US9087894B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the device | |
| CN114975602B (en) | High-reliability IGBT chip and manufacturing method thereof | |
| US8022483B2 (en) | Semiconductor and manufacturing method for the same | |
| CN111081759B (en) | Enhanced silicon carbide MOSFET device and manufacturing method thereof | |
| CN105702736B (en) | Screened gate oxide layer of shielded gate-deep trench MOSFET and method for forming same | |
| JP5298565B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP5767857B2 (en) | Trench-type MOSFET and manufacturing method thereof | |
| WO2016006263A1 (en) | Semiconductor device and method for producing semiconductor device | |
| CN111771286A (en) | Semiconductor device with polysilicon field plate for power MOSFET | |
| JP4735414B2 (en) | Insulated gate semiconductor device | |
| JP5054735B2 (en) | Method for producing a material layer in a semiconductor substrate | |
| JP2009130357A (en) | Trench MOSFET and manufacturing method thereof | |
| JP2011071304A (en) | Semiconductor device, and method of manufacturing the same | |
| WO2012137412A1 (en) | Semiconductor device and method for producing same | |
| US9431286B1 (en) | Deep trench with self-aligned sinker | |
| JP5446297B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JP2020506547A (en) | Trench isolation structure and method of manufacturing the same | |
| JP4622905B2 (en) | Method of manufacturing insulated gate semiconductor device | |
| CN116157923A (en) | Semiconductor device including lateral insulator | |
| JP2010177474A (en) | Production process of semiconductor device | |
| JP5353174B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JP2009054638A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP4402953B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device |