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JP2009266981A - Trench gate type semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2009266981A JP2008113352A JP2008113352A JP2009266981A JP 2009266981 A JP2009266981 A JP 2009266981A JP 2008113352 A JP2008113352 A JP 2008113352A JP 2008113352 A JP2008113352 A JP 2008113352A JP 2009266981 A JP2009266981 A JP 2009266981A
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Description

本発明は、トレンチゲート構造を有する半導体装置およびその製造方法、特には、炭化珪素半導体(以降SiCと略記)あるいはAlGaN系半導体を含むIII族窒化物半導体などのワイドバンドギャップ半導体を用いるトレンチゲート型半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device having a trench gate structure and a method for manufacturing the same, and in particular, a trench gate type using a wide band gap semiconductor such as a silicon carbide semiconductor (hereinafter abbreviated as SiC) or a group III nitride semiconductor including an AlGaN-based semiconductor. The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

炭化珪素半導体(以降SiCともいう)あるいはIII族窒化物半導体(以降、AlGaNと略記する。ただし、ここで、AlGaNとはAlNとGaNとの混晶であるが、GaNだけの場合も含む。)を用いて高耐圧パワーデバイスを作製すると、オン抵抗を大幅に低減できる可能性がある。SiCを用いた耐圧1〜1.2kV級のMISFETによって、5mΩcm2以下のオン抵抗が得られており、これは、同じ耐圧クラスのシリコン半導体(以降Siと略記)製IGBTに比較して、オン抵抗が半分以下である。今後、コストの低減と性能向上が進めば、インバーター部品としてSi製IGBTの大半を置き換える可能性も考えられる。
SiCやAlGaN等を用いることでオン抵抗を大幅に低減できるのは、SiCやAlGaN等がSiよりワイドバンドギャップを有して高い絶縁破壊電界を有するので、同じ耐圧を実現するために、耐圧層を薄く、また耐圧層のドーピング密度を高くすることにより抵抗をSiに比べて2桁以上低減することができるからである。
MISFET、IGBTなどは、n型である耐圧層とp型であるボディー領域の間のpn接合によって、耐圧を維持している。さらにMISFETやIGBTにおけるボディー領域のドーピング量あるいは不純物密度は、耐圧よりもチャネル移動度や(ゲート)閾値電圧に大きく影響する。ボディー領域のドーピング量あるいは不純物密度が高すぎると、閾値電圧が不必要に高くなるとともに、チャネル移動度が著しく低下するので、好ましくない。この点からは、SiC製やAlGaN製MISFETやIGBTにおけるボディー領域の不純物密度はSiの場合に比べてあまり高くすることができないという制約を受ける。
Silicon carbide semiconductor (hereinafter also referred to as SiC) or group III nitride semiconductor (hereinafter abbreviated as AlGaN. Here, AlGaN is a mixed crystal of AlN and GaN, but also includes only GaN.) If a high-voltage power device is manufactured using, there is a possibility that the on-resistance can be greatly reduced. An on-resistance of 5 mΩcm 2 or less is obtained by a MISFET having a breakdown voltage of 1 to 1.2 kV using SiC, which is higher than that of a silicon semiconductor (hereinafter abbreviated as Si) IGBT of the same breakdown voltage class. Resistance is less than half. If cost reduction and performance improvement proceed in the future, it is possible that most of IGBTs made of Si will be replaced as inverter parts.
The on-resistance can be greatly reduced by using SiC, AlGaN, etc., because SiC, AlGaN, etc. have a higher breakdown electric field with a wider band gap than Si. This is because the resistance can be reduced by two orders of magnitude or more as compared with Si by thinning the layer and increasing the doping density of the breakdown voltage layer.
MISFET, IGBT, etc. maintain the withstand voltage by the pn junction between the n-type withstand voltage layer and the p-type body region. Further, the doping amount or impurity density of the body region in the MISFET or IGBT has a greater influence on the channel mobility and (gate) threshold voltage than on the breakdown voltage. If the doping amount or impurity density of the body region is too high, the threshold voltage becomes unnecessarily high and the channel mobility is remarkably lowered, which is not preferable. From this point, there is a restriction that the impurity density of the body region in the SiC or AlGaN MISFET or IGBT cannot be made much higher than that in the case of Si.

一方、耐圧層の不純物密度に関しては、同じ耐圧であれば、SiCやAlGaN等の方が、Siよりも1〜2桁高い。したがって、特にSiCやAlGaN等の場合、耐圧層だけでなく、耐圧層との不純物密度差の小さいボディー領域にも、その分、空乏層が延びやすいという特徴がある。
ところで、SiCやAlGaN等を用いたMISFETにおいては、耐圧層の抵抗が低減する結果、耐圧層以外の抵抗成分、すなわち、チャネル抵抗や、いわゆるDMOS型構造の場合には、いわゆるJFET抵抗の比率が相対的に大きくなり、無視できない抵抗成分となる。JFET抵抗成分については、いわゆるトレンチゲート構造を採用することにより除去することが知られている。もう一方のチャネル抵抗を下げる一方法としてはチャネル長を短くする方法が有効である。しかし、前記トレンチゲート構造の場合にチャネル長を短くするにはボディー領域の厚さを薄くする必要がある。ボディー領域の厚さを薄くすると、オフ電圧によりボディー領域がすべて空乏化するパンチスルー状態となり易く、SiCやAlGaN等の有する高い絶縁破壊電界から期待される高耐圧特性に悪影響を及ぼす。
チャネル抵抗を下げる別の方法は、単位面積あたりのチャネル密度を増加させることである。一般に、パワーデバイスでは、主電流の流れる活性領域は、この活性領域内に配置されるユニットセルの集合体として構成される。各ユニットセルには必ずチャネルが含まれるので、一ユニットセル寸法を小さくする、言い換えるとユニットセルの繰り返し幅(セルピッチという)を狭くすれば、単位面積あたりのチャネル密度を増加することができる。つまり、チャネル抵抗を下げるにはセルピッチを縮小すればよい。
On the other hand, with respect to the impurity density of the breakdown voltage layer, SiC, AlGaN, etc. are one to two orders of magnitude higher than Si if the breakdown voltage is the same. Therefore, especially in the case of SiC, AlGaN, etc., the depletion layer tends to extend not only in the breakdown voltage layer but also in the body region where the impurity density difference with the breakdown voltage layer is small.
By the way, in the MISFET using SiC, AlGaN, or the like, the resistance of the breakdown voltage layer is reduced. As a result, the resistance component other than the breakdown voltage layer, that is, in the case of a so-called DMOS type structure, It becomes relatively large and becomes a resistance component that cannot be ignored. It is known that the JFET resistance component is removed by adopting a so-called trench gate structure. Another method for reducing the channel resistance is to reduce the channel length. However, in the case of the trench gate structure, it is necessary to reduce the thickness of the body region in order to shorten the channel length. When the thickness of the body region is reduced, a punch-through state in which the body region is entirely depleted by an off-voltage is likely to occur, which adversely affects the high withstand voltage characteristics expected from a high dielectric breakdown electric field such as SiC or AlGaN.
Another way to reduce channel resistance is to increase the channel density per unit area. In general, in a power device, an active region through which a main current flows is configured as an assembly of unit cells arranged in the active region. Since each unit cell always includes a channel, the channel density per unit area can be increased by reducing the size of one unit cell, in other words, by reducing the repetition width of the unit cell (referred to as cell pitch). In other words, the cell pitch may be reduced to reduce the channel resistance.

次に、前記セルピッチを縮小する方法について以下説明する。一般に、半導体デバイスの製造においてはフォトリソグラフィー工程が必須である。製造工程において複数回のフォトリソグラフィー工程が行われる場合に、前工程のフォトパターンに次工程のフォトパターンをマスク合わせするというプロセスが必要となる。一般に、このマスク合わせプロセスの回数が多くなると、マスク合わせ精度の低下が解像度に比べて無視できなくなる。たとえば、ある市販g線ステッパーの場合、解像限界が1μmなのに対して、最大で一回当り0.4〜0.8μmのマスク合わせ誤差を生じる。最大値に範囲があるのは、装置限界は0.4μmであるが、現実には、生産性を考えると0.8μm程度まで許容する必要があるためである。フォトリソグラフィー工程が1回(マスク合わせなし)であれば、セルピッチは最小でたとえば2μmまで小さくすることができるが、フォトリソグラフィー工程が2回(マスク合わせ1回)であると、セルピッチは最小でたとえば3.6〜5.2μmも必要となる。したがって、マスク合わせの回数が増えるほど、最小セルピッチを増大せざるを得なくなる。
一方、SiやGaAsなど用に設計された解像度の高い(高性能な)ステッパーあるいは類似装置(ステッパー等という)の場合、通常でマスク合わせ誤差の小さいマスク合わせ機構が組み込まれている。しかし、このような高性能なステッパー等は、短波長の光源を用いているため、焦点深度が浅いことが多い。ところが、SiCは特殊なバルク成長法の関係から、また、AlGaN等は主としてサファイア、SiCあるいはSi基板にヘテロエピタキシャル成長によって形成される関係から、積層基板に大きく不均一な反りが発生し、前記のような高性能なステッパー等の浅い焦点深度では、1ショット内で全面に適切に露光ができない事態が生じ易い。したがって、別の技術的な進展により前述した積層基板の反りが改善されるまでの当面の間、焦点深度が深い、すなわち、多少の反りがあってもマスク合わせが可能な、ステッパーを用いざるを得ない。したがって、SiCあるいはAlGaNなどではセルピッチを縮小するためには、前述のような解像度の高いステッパー等を採用することができないので、マスク合わせ回数の少ない製造プロセスにして、合わせ誤差の累積による精度低下を小さくすることが望ましいのである。
Next, a method for reducing the cell pitch will be described below. In general, a photolithography process is essential in the manufacture of semiconductor devices. In the case where a plurality of photolithography processes are performed in the manufacturing process, a process of masking the photo pattern of the next process with the photo pattern of the previous process is required. In general, when the number of mask alignment processes increases, a decrease in mask alignment accuracy cannot be ignored compared to the resolution. For example, in the case of a commercially available g-line stepper, the resolution limit is 1 μm, but a mask alignment error of 0.4 to 0.8 μm at a maximum occurs. The maximum value has a range because the device limit is 0.4 μm, but in reality, it is necessary to allow up to about 0.8 μm in view of productivity. If the photolithography process is performed once (no mask alignment), the cell pitch can be reduced to, for example, 2 μm at a minimum. If the photolithography process is performed twice (one mask alignment), the cell pitch is minimized, for example, 3.6 to 5.2 μm is also required. Therefore, the minimum cell pitch must be increased as the number of mask alignments increases.
On the other hand, in the case of a high-resolution (high-performance) stepper or similar device (referred to as a stepper or the like) designed for Si, GaAs, or the like, a mask alignment mechanism that normally has a small mask alignment error is incorporated. However, such a high-performance stepper or the like often uses a short wavelength light source and thus has a shallow depth of focus. However, because SiC is a special bulk growth method, and AlGaN is mainly formed by heteroepitaxial growth on sapphire, SiC, or Si substrate, a large and non-uniform warp occurs in the laminated substrate. With a shallow depth of focus, such as a high-performance stepper, a situation in which exposure cannot be properly performed on the entire surface within one shot is likely to occur. Therefore, for the time being, until the warpage of the laminated substrate described above is improved by another technical advance, the depth of focus is deep, i.e., the stepper must be able to align the mask even if there is some warpage. I don't get it. Therefore, in order to reduce the cell pitch in SiC or AlGaN, it is impossible to adopt a stepper with a high resolution as described above. Therefore, a manufacturing process with a small number of mask alignments is performed, and accuracy is reduced due to accumulation of alignment errors. It is desirable to make it smaller.

Si半導体のように、熱拡散法によって不純物ドーピングを行うことが可能な場合、たとえば、次のようなSi製トレンチゲート型MOSFETおよびその製造方法によって、自己整合的にユニットセルの構造を形成することにより、マスク合わせ回数を減らすことのできる方法が知られている。
Siのウエハプロセスにおける前記セルピッチとトレンチ幅の具体例について、後でSiCおよびAlGaN等のプロセスの場合のセルピッチと比較するために、以下説明する。前記g線ステッパーを用いる場合、トレンチ幅は、たとえば1μm(解像限界に一致する)であるが、製造工程における制約から、セルピッチはたとえば4μmとなる。
前記製造工程における制約の詳細については、次に述べる図13および図14〜図17に示すSi製トレンチゲート型MOSFETの要部断面図およびその製造工程毎の要部断面図を参照して説明する。
図14のSiウエハ(積層基板)の要部断面図に示すように、まず、バルクのn型Si半導体基板1を用意する。この基板1の一方の主面(おもて面という)に、n型で所定のドーピング量と層厚のSiエピタキシャル成長層を形成する。以降、基板1のように基板の後ろに符号1を付す場合はバルク基板であるサブストレートを言い、符号なしで単に半導体基板、積層基板、ウエハ、Siウエハ、SiCウエハなどと言う場合はサブストレートの上に機能層、機能領域を積層および形成した積層基板全体を言うこととする。次に、前記n型のSiエピタキシャル成長層の表面から主電流の流れる活性領域部分にホウ素を熱拡散して、p型であるボディー領域5を形成する。表面にボディー領域5が形成された前記n型のSiエピタキシャル成長層のうち、前記ボディー領域の下層部分または残りの部分(ボディー領域5以外のSiエピタキシャル成長層部分)は、耐圧層3となる。続いて、このウエハのおもて面の全面に所定の膜厚の酸化膜を形成し、適宜パターニングしてマスク酸化膜101を形成する。ここで、マスク酸化膜101の幅および隣接するマスク酸化膜101との間隔は、望むのであれば、それぞれ用いるステッパーの解像限界まで小さくすることができ、それらの幅および間隔はたとえば1μmである。ただし、本例においては、後の熱拡散の都合上、マスク酸化膜101の幅は少し広く、たとえば3μmとしておく。前記マスク酸化膜の間隔1μmと幅3μmとを併せた4μmが、以降の説明で作り込まれることになるユニットセルのセルピッチとなる。その後、マスク酸化膜101の間隔(開口部)のウエハ表面からリンをイオン注入し、熱処理することで、ソース領域6を形成する(図15)。この際、イオン注入したリンが熱拡散するので、図15の要部断面図に示すように、ソース領域6は主面に平行な方向(横方向ということもある)にも拡散しマスク酸化膜101の下に回りこむ。その回り込み幅は、たとえば1μmである。また、一般的なイオン注入装置を用いてリンをイオン注入できる深さは、高々0.8μm程度であるが、熱拡散によって、ソース領域6の深さ(pn接合深さ)を、たとえば2μm程度にすることができる。
When impurity doping can be performed by a thermal diffusion method as in a Si semiconductor, for example, a unit cell structure is formed in a self-aligned manner by the following Si trench gate type MOSFET and its manufacturing method. Thus, a method that can reduce the number of mask alignments is known.
A specific example of the cell pitch and the trench width in the Si wafer process will be described below for comparison with the cell pitch in the process of SiC, AlGaN, or the like. When the g-line stepper is used, the trench width is, for example, 1 μm (corresponding to the resolution limit), but the cell pitch is, for example, 4 μm due to restrictions in the manufacturing process.
Details of the restrictions in the manufacturing process will be described with reference to the main part sectional view of the Si trench gate type MOSFET shown in FIG. 13 and FIGS. .
First, a bulk n-type Si semiconductor substrate 1 is prepared as shown in the cross-sectional view of the main part of the Si wafer (laminated substrate) in FIG. On one main surface (referred to as a front surface) of the substrate 1, an n-type Si epitaxial growth layer having a predetermined doping amount and layer thickness is formed. Hereinafter, when the reference numeral 1 is added to the back of the substrate as in the case of the substrate 1, the substrate is a bulk substrate, and when it is simply referred to as a semiconductor substrate, laminated substrate, wafer, Si wafer, SiC wafer, etc. The whole laminated substrate in which the functional layer and the functional region are laminated and formed thereon is referred to. Next, boron is thermally diffused from the surface of the n-type Si epitaxial growth layer to the active region portion through which the main current flows to form a p-type body region 5. Of the n-type Si epitaxial growth layer having the body region 5 formed on the surface, the lower layer portion or the remaining portion of the body region (the Si epitaxial growth layer portion other than the body region 5) becomes the breakdown voltage layer 3. Subsequently, an oxide film having a predetermined thickness is formed on the entire front surface of the wafer, and a mask oxide film 101 is formed by appropriately patterning. Here, if desired, the width of the mask oxide film 101 and the interval between the adjacent mask oxide films 101 can be reduced to the resolution limit of the stepper used, and the width and interval thereof are, for example, 1 μm. . However, in this example, the width of the mask oxide film 101 is a little wide, for example, 3 μm, for convenience of later thermal diffusion. The cell pitch of the unit cell to be formed in the following description is 4 μm, which is a combination of the mask oxide film interval of 1 μm and the width of 3 μm. Thereafter, phosphorus is ion-implanted from the wafer surface at the interval (opening) between the mask oxide films 101, and heat treatment is performed to form the source region 6 (FIG. 15). At this time, since the ion-implanted phosphorus is thermally diffused, the source region 6 is also diffused in a direction parallel to the main surface (sometimes referred to as a lateral direction) as shown in FIG. Wrap around under 101. The wraparound width is, for example, 1 μm. The depth at which phosphorus can be ion-implanted using a general ion implantation apparatus is about 0.8 μm at most, but the depth (pn junction depth) of the source region 6 is about 2 μm, for example, by thermal diffusion. Can be.

次に、同じマスク酸化膜101をエッチングマスクとして用い、Siウエハを表面から異方性エッチングして、図16の要部断面図に示すように、耐圧層3に到達する深さのトレンチ10を形成する。その後、図17の要部断面図に示すように、トレンチ10の内壁面にゲート絶縁膜11を形成する。続いて、高ドープ(高ドーピング量または高不純物密度)の多結晶シリコンをSiウエハ全面に成膜して、ゲートパッド付近(図示せず)を保護した後、エッチバックすることにより、トレンチ10の内部に所要の高さまでゲート電極12を埋め込む。この結果、トレンチ内部のゲート電極12はゲート絶縁膜11を介してソース領域6とボディー領域5と耐圧層3とに対向することになる。
同様に、適宜ドープしたSiO2膜をSiウエハ全面に成膜して、適宜エッチバックすることにより、トレンチ10内部の前記ゲート電極12上に層間絶縁膜21を埋め込む。図17に示すように、ゲート電極12の上端は、ソース領域6の下端と上端の間になければならない。また、層間絶縁膜21は堆積法により形成するため、熱酸化膜よりも耐圧が低く、所定のゲート耐圧を得るために、ある程度の厚さが必要である。また、エッチバックの際の作製余裕(寸法的な余裕)も必要である。この作製余裕は、ゲート電極12と同様に、もっぱらソース領域6の厚さによって与えられる。このような事情から、ソース領域6の厚さとして、前述のように2μm程度の厚みが必要となる。
Next, using the same mask oxide film 101 as an etching mask, the Si wafer is anisotropically etched from the surface, and the trench 10 having a depth reaching the breakdown voltage layer 3 is formed as shown in the cross-sectional view of the main part in FIG. Form. Thereafter, a gate insulating film 11 is formed on the inner wall surface of the trench 10 as shown in the cross-sectional view of the main part in FIG. Subsequently, highly doped (high doping amount or high impurity density) polycrystalline silicon is deposited on the entire surface of the Si wafer, and the vicinity of the gate pad (not shown) is protected, and then etched back to thereby form the trench 10. The gate electrode 12 is embedded inside to a required height. As a result, the gate electrode 12 inside the trench faces the source region 6, the body region 5, and the breakdown voltage layer 3 through the gate insulating film 11.
Similarly, an appropriately doped SiO 2 film is formed on the entire surface of the Si wafer and etched back appropriately to embed an interlayer insulating film 21 on the gate electrode 12 in the trench 10. As shown in FIG. 17, the upper end of the gate electrode 12 must be between the lower end and the upper end of the source region 6. Further, since the interlayer insulating film 21 is formed by a deposition method, the breakdown voltage is lower than that of the thermal oxide film, and a certain thickness is required to obtain a predetermined gate breakdown voltage. Further, a manufacturing margin (dimensional margin) at the time of etch back is also necessary. This manufacturing margin is given solely by the thickness of the source region 6, similarly to the gate electrode 12. For this reason, the thickness of the source region 6 needs to be about 2 μm as described above.

最後に、Siウエハのおもて面と裏面について、それぞれ不要な堆積物等を除去した上で、それぞれ所定のソース電極23とドレイン電極22、およびゲートパッド電極(図示せず)を形成すると、図13に示すSi製のトレンチゲート型MOSFETが完成する。
前記図13〜図17を参照して説明した従来のSi製トレンチゲート型MOSFETおよびその製造方法の中で重要なことは、ユニットセルを形成するためのフォトリソグラフィー工程は、マスク酸化膜101をパターニングするための1回だけで済むことである。ポリシリコン層やSiO2膜をエッチバックする工程においては、ゲートパッド等を形成するためにフォトリソグラフィー工程を要するが、ユニットセルには位置を合わせるべきパターンがなく自己整合するので、パターン合わせ誤差に関係なくセルピッチ値を決めることができるのである。その結果、セルピッチを縮小することができる。
以上、説明したように、ユニットセルを自己整合的に形成することは、ユニットセルを形成するに必要なフォトリソグラフィー工程の回数を減らして形成できることを意味するので、同時にパターン合わせ誤差が少なくなることを意味する。このようにSiではイオン注入法と熱拡散法とを併せた不純物ドーピングが可能であるので、ユニットセルを自己整合的に形成することにより、パターン合わせ誤差を考慮する必要の無い製造方法とすることができるので、セルピッチを縮小することが容易となるのである。
Finally, after removing unnecessary deposits and the like on the front surface and the back surface of the Si wafer, respectively, a predetermined source electrode 23, drain electrode 22, and gate pad electrode (not shown) are formed. The Si trench gate MOSFET shown in FIG. 13 is completed.
Of the conventional Si trench gate type MOSFET and its manufacturing method described with reference to FIGS. 13 to 17, what is important is that the photolithography process for forming the unit cell is performed by patterning the mask oxide film 101. It only needs to be done once. In the process of etching back the polysilicon layer or the SiO 2 film, a photolithography process is required to form a gate pad and the like, but the unit cell does not have a pattern to be aligned and self-aligns. The cell pitch value can be determined regardless. As a result, the cell pitch can be reduced.
As described above, forming unit cells in a self-aligned manner means that the number of photolithography steps required to form unit cells can be reduced, and pattern alignment errors can be reduced at the same time. Means. As described above, since impurity doping using both the ion implantation method and the thermal diffusion method is possible in Si, by forming the unit cell in a self-aligned manner, a manufacturing method that does not need to take into account pattern alignment errors should be adopted. Therefore, it becomes easy to reduce the cell pitch.

しかし、SiCやAlGaN等のワイドバンドギャップ半導体の場合には、ドナーやアクセプタとなる不純物の拡散係数が著しく小さいため、熱拡散法は高温すぎて量産的な生産方法としては非現実的であり、熱拡散法を生産ラインに取り入れることは困難であるので、Siと同様の製造方法によっては、ユニットセルを自己整合的に形成することはできない。すなわち、前述のように従来の自己整合的なユニットセルの形成のためには、選択的、または局所的な不純物ドーピングの際に、イオン注入法と熱拡散法を併せた不純物ドーピングにより得られる所定の不純物プロファイルを形成する必要があるからである。つまり、イオン注入法では横方向への不純物の拡散がほとんどないため、前記図15と図16で説明したSiウエハの断面パターンに示されるようなソース領域6とトレンチ10の配置パターンを全く同一のマスクで(つまりパターン合わせ無しに)自己整合的に形成するプロセスを採用することはできないのである。
また、一般的なイオン注入装置を用いてイオン注入を行う場合には、ソース領域のイオン注入深さは、高々1μm以下である。そのため、ゲート電極12と層間絶縁膜21をエッチバックする際の作製余裕が足りないことが多い。したがって、SiC製トレンチゲート型MOSFETの場合には、従来、たとえば次のようなユニットセル構造およびその製造方法によらざるを得なかったのである。
However, in the case of wide band gap semiconductors such as SiC and AlGaN, the diffusion coefficient of impurities that become donors and acceptors is remarkably small, so the thermal diffusion method is too hot and unrealistic as a mass production method. Since it is difficult to incorporate the thermal diffusion method into the production line, the unit cell cannot be formed in a self-aligned manner by a manufacturing method similar to Si. That is, as described above, in order to form a conventional self-aligned unit cell, a predetermined or obtained impurity doping that combines an ion implantation method and a thermal diffusion method at the time of selective or local impurity doping. This is because it is necessary to form an impurity profile. In other words, since there is almost no impurity diffusion in the lateral direction in the ion implantation method, the arrangement pattern of the source region 6 and the trench 10 as shown in the cross-sectional pattern of the Si wafer described in FIGS. It is not possible to adopt a process of forming in a self-aligned manner using a mask (that is, without pattern alignment).
When ion implantation is performed using a general ion implantation apparatus, the ion implantation depth of the source region is at most 1 μm or less. For this reason, there are often insufficient manufacturing margins when the gate electrode 12 and the interlayer insulating film 21 are etched back. Therefore, in the case of an SiC trench gate type MOSFET, conventionally, for example, the following unit cell structure and manufacturing method thereof must be used.

図18に、従来のSiC製トレンチゲート型MOSFETにおけるユニットセルの要部断面図を示す。主要な構造は前記図13に示したSi製トレンチゲート型MOSFETと同様であるから、同様の構成要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図18において、前記図13と異なる特徴的な点は、層間絶縁膜21がトレンチ10の上方にはみ出していることである。さらに、ソース電極23は、層間絶縁膜21に設けたコンタクトホール20を充填することによりSiCウエハ表面にオーム性接触している。またさらに、図18では、前記図13でボディー領域5がSiウエハ表面に露出する部分の表面層に相当する領域(符号なし)に、高ドープの第2導電型ボディーコンタクト領域7が設けられている。同様に、図18では、前記図13のソース領域6に相当する領域が、ソース領域6の表面層にあたる高ドープの第1導電型ソースコンタクト領域6aと、下層部にあたる第1導電型ソース拡張領域6bとに分けられる構成となっている。前記ボディーコンタクト領域7の表面と前記ソースコンタクト領域6aの表面は共通にソース電極23がオーム性接触している。
SiC製トレンチゲート型MOSFETにおけるトレンチ幅とセルピッチは、図18と前記図13では寸法的に正確な図面ではないので、図面上は同じ寸法に見えるが、実際に同じg線ステッパーを用いて製造するには、前述した前記図13に示すSiの場合のセルピッチ4μmより、少なくとも25%増の5μmにしなければならない。生産性を考えると、前記セルピッチは、さらに175%以上増の11μmになるように、トレンチ10の間隔を広げて設計する必要がある。
FIG. 18 shows a cross-sectional view of a principal part of a unit cell in a conventional SiC trench gate type MOSFET. Since the main structure is the same as that of the Si trench gate MOSFET shown in FIG. 13, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In FIG. 18, the characteristic point different from FIG. 13 is that the interlayer insulating film 21 protrudes above the trench 10. Further, the source electrode 23 is in ohmic contact with the surface of the SiC wafer by filling the contact hole 20 provided in the interlayer insulating film 21. Further, in FIG. 18, a highly doped second conductivity type body contact region 7 is provided in a region (not indicated) corresponding to the surface layer of the portion where the body region 5 is exposed on the Si wafer surface in FIG. Yes. Similarly, in FIG. 18, the region corresponding to the source region 6 in FIG. 13 includes a highly doped first conductivity type source contact region 6a corresponding to the surface layer of the source region 6 and a first conductivity type source extension region corresponding to the lower layer. 6b. The source electrode 23 is in ohmic contact with the surface of the body contact region 7 and the surface of the source contact region 6a in common.
The trench width and cell pitch in the SiC trench gate type MOSFET are not dimensionally accurate in FIG. 18 and FIG. 13, so they appear to be the same in the drawing but are actually manufactured using the same g-line stepper. Therefore, the cell pitch of 4 μm in the case of Si shown in FIG. 13 must be increased by at least 25% to 5 μm. In view of productivity, the cell pitch needs to be designed with a wider interval between the trenches 10 so that the cell pitch is further increased by 175% or more to 11 μm.

従来のSiC製トレンチゲート型MOSFETの製造方法を、図19〜図22および図18を参照して順を追って以下説明する。図19のSiC製トレンチゲート型MOSFETの要部断面図に示すように、n型SiC半導体基板1の一方の主面(おもて面という)に、エピタキシャル成長により全面に、n型である所定のドーピング密度と膜厚を有する耐圧層3と、p型である所定のドーピング密度と膜厚を有するボディー層をこの順にそれぞれ成膜する。前記ボディー層のドーピング密度は、図18に示すボディー領域5のドーピング密度に一致する。この段階における前記ボディー層の膜厚は、ボディー領域5とボディーコンタクト領域7の厚さの和に一致する。
次に、前述のSi製トレンチゲート型MOSFETの製造工程と同様に、フォトリソグラフィー工程において位置合わせに用いるマーカー(図示せず)を形成する。続いて、たとえば、プラズマCVDによりSiO2膜を堆積し、前記Siと同様のフォトリソグラフィーによって、これを所定の開口部を有するようにパターニングして、ボディーコンタクト領域用のイオン注入マスクとする(図示せず)。この工程には、フォトリソグラフィー工程が必要である。続いて、ウエハをたとえば500℃に加熱した上で、表面から0.4μm程度まで、アルミニウムをイオン注入する。イオン注入深さは、1価のアルミニウムを用いて一般的な400keVイオン注入装置で安定的に実現できる加速エネルギーによって概ね決まっている。次に、不活性ガス(少量のSiH4等を添加してもよい)中で所定の温度・時間で熱処理(活性化アニールという)を行って、イオン注入したアルミニウムを電気的に活性化させるとともに、注入損傷を回復する。ボディーコンタクト領域7の活性化アニールが終了した状態での要部断面図が前記図19となる。
A conventional method for manufacturing a SiC trench gate type MOSFET will be described below in order with reference to FIGS. 19 to 22 and FIG. As shown in the cross-sectional view of the main part of the SiC trench gate type MOSFET of FIG. 19, on one main surface (referred to as the front surface) of the n-type SiC semiconductor substrate 1 by epitaxial growth, a predetermined n-type is formed on the entire surface. A pressure-resistant layer 3 having a doping density and a film thickness and a body layer having a predetermined doping density and film thickness which are p-type are formed in this order. The doping density of the body layer matches the doping density of the body region 5 shown in FIG. The film thickness of the body layer at this stage matches the sum of the thicknesses of the body region 5 and the body contact region 7.
Next, a marker (not shown) used for alignment in the photolithography process is formed in the same manner as the manufacturing process of the Si trench gate MOSFET described above. Subsequently, for example, an SiO 2 film is deposited by plasma CVD, and is patterned to have a predetermined opening by photolithography similar to the Si, thereby forming an ion implantation mask for a body contact region (FIG. Not shown). This process requires a photolithography process. Subsequently, after the wafer is heated to, for example, 500 ° C., aluminum is ion-implanted from the surface to about 0.4 μm. The ion implantation depth is generally determined by the acceleration energy that can be stably realized with a general 400 keV ion implantation apparatus using monovalent aluminum. Next, heat treatment (called activation annealing) is performed in an inert gas (a small amount of SiH 4 or the like may be added) at a predetermined temperature and time to electrically activate the ion-implanted aluminum. Recover injection damage. FIG. 19 is a fragmentary cross-sectional view of the body contact region 7 after the activation annealing is completed.

次に、同様の方法によって、ソースコンタクト領域6aとソース拡張領域6bのためのイオン注入と活性化アニールを行う。ソースコンタクト領域6aには、高ドープが可能なリンの1価イオンを用いて、表面から0.35μm程度まで注入する。ソース拡張領域6bには、たとえば1〜2価の窒素イオンを用いて、0.8μm程度まで注入する。なお、ソースコンタクト領域6aとソース拡張領域6bには、同一のマスクを用いることができ、活性化アニールも同時に行って差し支えない。ただし、前記ボディーコンタクト領域7との位置関係は、フォトリソグラフィーの位置合わせによって決まるので、最大の変位を生じた場合でも、平面視にてボディーコンタクト領域7がソースコンタクト領域6a内に完全に含まれて、無くなってしまうことのないように、適切に設計しなければならない。たとえば前記g線ステッパーを用いる場合、ボディーコンタクト領域7の幅として、0.8〜1.6μm以上必要であり、パターン変換誤差を考えると1〜2μm以上とするのが安全である。ソースコンタクト領域6aとソース拡張領域6bの活性化アニールが終了した状態での要部断面図を図20に示す。
その後、前記Si製トレンチゲート型MOSFETと同様に、たとえばSiO2膜からなる適切な開口部を有するエッチングマスク(図示せず)を用いて、図21の要部断面図に示すように、トレンチ10を形成する。この際、エッチングマスクに適切な開口部を設けるために、フォトリソグラフィー工程を必要とする。トレンチ10の幅は、ゲート絶縁膜11とゲート電極12とを形成できる範囲内で、望む限り小さくしても差し支えない。トレンチ10は、終端部を除き、平面視にて、ソースコンタクト領域6aの内部になければならない。また、後に形成するコンタクトホール20の端部は、平面視にて、トレンチ10とボディーコンタクト領域7の間になければならない。したがって、ボディーコンタクト領域7の端部とコンタクトホール20の端部、ならびにコンタクトホール20の端部とトレンチ10の端部は、たとえば前記g線ステッパーを用いる場合、それぞれ、0.8〜1.6μm以上離す必要があり、パターン変換誤差を考えると1〜2μm以上離すのが安全である。以上により、セルピッチは、少なくとも5〜9μm以上必要であり、パターン変換誤差を考えると6〜11μm以上とするのが安全である。トレンチ10形成まで終了した状態の要部断面図を図21に示す。
Next, ion implantation and activation annealing are performed for the source contact region 6a and the source extension region 6b by the same method. The source contact region 6a is implanted to about 0.35 μm from the surface by using monovalent ions of phosphorus that can be highly doped. For example, 1 to 2 valent nitrogen ions are implanted into the source extension region 6b to about 0.8 μm. Note that the same mask can be used for the source contact region 6a and the source extension region 6b, and activation annealing may be performed simultaneously. However, since the positional relationship with the body contact region 7 is determined by the alignment of photolithography, the body contact region 7 is completely included in the source contact region 6a in plan view even when the maximum displacement occurs. Therefore, it must be designed appropriately so that it will not be lost. For example, when the g-line stepper is used, the width of the body contact region 7 needs to be 0.8 to 1.6 μm or more, and considering the pattern conversion error, it is safe to set it to 1 to 2 μm or more. FIG. 20 shows a cross-sectional view of the main part in the state where the activation annealing of the source contact region 6a and the source extension region 6b has been completed.
Thereafter, as in the case of the Si trench gate type MOSFET, using an etching mask (not shown) having an appropriate opening made of, for example, a SiO 2 film, as shown in the cross-sectional view of the main part of FIG. Form. At this time, a photolithography process is required to provide an appropriate opening in the etching mask. The width of the trench 10 may be as small as desired within the range in which the gate insulating film 11 and the gate electrode 12 can be formed. The trench 10 must be inside the source contact region 6a in a plan view except for the terminal portion. Further, the end portion of the contact hole 20 to be formed later must be between the trench 10 and the body contact region 7 in plan view. Therefore, the end of body contact region 7 and the end of contact hole 20 and the end of contact hole 20 and the end of trench 10 are 0.8 to 1.6 μm, respectively, when the g-line stepper is used, for example. It is necessary to separate them above, and considering the pattern conversion error, it is safe to separate them by 1 to 2 μm or more. As described above, the cell pitch needs to be at least 5 to 9 μm or more, and considering the pattern conversion error, it is safe to set the cell pitch to 6 to 11 μm or more. FIG. 21 shows a cross-sectional view of a main part in a state where the formation up to the trench 10 is completed.

続いて、トレンチ10の内壁面にゲート絶縁膜11を形成した後、前記Si製トレンチゲート型MOSFETと同様に、高ドープのポリシリコン層を堆積させ、続いてエッチバックして、ゲート電極12をトレンチ10内の所要の高さに埋め込む。その後、層間絶縁膜21をウエハ全面に堆積するが、前記Siの場合と異なり、エッチバックは行わず、代わりに、層間絶縁膜21にコンタクトホール20を形成する。この際に、フォトリソグラフィーが必要である。平面視にてのボディーコンタクト領域7とトレンチ10との位置関係については、前述したとおりである。コンタクトホール20形成まで終了した状態の要部断面図を図22に示す。
次に、たとえば、ニッケルとチタン膜を順にスパッタ成膜してパターニングする。ただし、パターニングの際に、セルには合わせるべきパターンはなく、セルの全面にニッケルとチタン膜(あるいはこれらとSiCとの反応生成物)が残っていてもよい。すなわち、ソースコンタクト領域6aとボディーコンタクト領域7の両方に、同じようにニッケルとチタン膜が接触していてもよい。これらの金属をパターニングする方法は、いくつかあるが、もっとも単純には、単にフォトリソグラフィーを行ったのち、エッチングするものである。別の方法として、熱処理を行ってSiCと金属を反応させ、その後、未反応の金属を薬品に溶解して除去する、いわゆるサリサイド工程によりパターンを形成することもできる。その後、ウエハのおもて面をフォトレジスト等で保護し、裏面の不要な堆積物等を除去した後、裏面にたとえばニッケルとチタン膜を順にスパッタ成膜する。ウエハのおもて面のフォトレジストを除去した後、熱処理を行って、ドレイン電極22およびソース電極23とSiCウエハ表面とのオーム性接触を得る。この際の前記熱処理温度はアルミニウムの融点(約630℃)よりも高い温度が好ましいとされる。したがって、ソース電極の最上層としてニッケルとチタン膜の上にアルミニウム膜を積層することが多い通常のMOSFETでは、このアルミニウム膜を成膜する前に、前記熱処理を完了していなければならない。この後は、Siと同様に、アルミニウム膜等を適宜成膜してパターニングすることにより、ソース電極23の残りの部分(図示されていないソース電極部分)および図示しないゲートパッド電極を形成する。ドレイン電極22の残りの部分(図示されていないドレイン電極部分)もSiと同様に所定の金属を成膜して、前記図18のSiC製トレンチゲート型MOSFETが完成する。
Subsequently, after forming a gate insulating film 11 on the inner wall surface of the trench 10, a highly doped polysilicon layer is deposited and etched back in the same manner as the Si trench gate type MOSFET. It is buried at a required height in the trench 10. Thereafter, an interlayer insulating film 21 is deposited on the entire surface of the wafer. Unlike the case of Si, etch back is not performed, but instead, a contact hole 20 is formed in the interlayer insulating film 21. At this time, photolithography is required. The positional relationship between the body contact region 7 and the trench 10 in plan view is as described above. FIG. 22 shows a cross-sectional view of the main part in a state where the contact hole 20 is completed.
Next, for example, a nickel film and a titanium film are sequentially formed by sputtering and patterned. However, at the time of patterning, there is no pattern to be matched with the cell, and a nickel and titanium film (or a reaction product of these and SiC) may remain on the entire surface of the cell. That is, nickel and titanium films may be in contact with both the source contact region 6a and the body contact region 7 in the same manner. There are several methods for patterning these metals, but the simplest is to perform etching after simply performing photolithography. As another method, a pattern can be formed by a so-called salicide process in which heat treatment is performed to react SiC with a metal, and then the unreacted metal is dissolved and removed in a chemical. Thereafter, the front surface of the wafer is protected with a photoresist or the like, unnecessary deposits on the back surface are removed, and, for example, a nickel film and a titanium film are sequentially formed on the back surface by sputtering. After removing the photoresist on the front surface of the wafer, heat treatment is performed to obtain ohmic contact between the drain electrode 22 and the source electrode 23 and the SiC wafer surface. In this case, the heat treatment temperature is preferably higher than the melting point of aluminum (about 630 ° C.). Therefore, in a normal MOSFET in which an aluminum film is often laminated on a nickel and titanium film as the uppermost layer of the source electrode, the heat treatment must be completed before forming the aluminum film. Thereafter, similarly to Si, an aluminum film or the like is appropriately formed and patterned to form the remaining portion of the source electrode 23 (source electrode portion not shown) and a gate pad electrode not shown. The remaining portion of the drain electrode 22 (drain electrode portion not shown) is deposited with a predetermined metal in the same manner as Si to complete the SiC trench gate type MOSFET of FIG.

以上説明したSiC製トレンチゲート型MOSFET以外に、よく知られた他のSiC半導体装置の製造方法の公知技術として次のものがある。p型多結晶シリコン層および浅いn型多結晶シリコン層上に堆積したハードマスクを選択的にエッチングした残部分をマスクにして、前記p型多結晶シリコン層中にn型不純物をイオン注入してn型多結晶シリコン層を形成する。次に側壁の材料となる膜を等方的に堆積して異方性エッチングを行い、前記ハードマスクの側面に側壁を形成し、ハードマスクおよび側壁をマスクとして前記n型多結晶シリコン層をエッチングすることにより、自己整合的にn型多結晶シリコン層の幅を充分に狭くする方法が知られている(特許文献1)。
セルフアラインにより素子分離領域を形成することに関する記載がある(特許文献2)。多段リセス溝の形成を自己整合的に歩留まり良く製造することに関する記述がある(特許文献3、4)。第一のマスクを使ってウエットエッチングすることにより、2段溝構造を形成するリセス構造に関する記述がある(特許文献5)。自己整合型二重酸化物UMOSFETに関する記載がある(特許文献6)。
特開2007−27491号公報(要約、段落0011) 特開平4−209541号公報 特開平3−184334号公報 特開平4−206838号公報 特開平4−196542号公報 特表2005−505138号公報
In addition to the SiC trench gate type MOSFET described above, there are the following well-known techniques for manufacturing other well-known SiC semiconductor devices. An n-type impurity is ion-implanted into the p-type polycrystalline silicon layer using the remaining portion obtained by selectively etching the hard mask deposited on the p-type polycrystalline silicon layer and the shallow n-type polycrystalline silicon layer as a mask. An n-type polycrystalline silicon layer is formed. Next, isotropically depositing a film as a material for the side wall and performing anisotropic etching, forming a side wall on the side surface of the hard mask, and etching the n-type polycrystalline silicon layer using the hard mask and the side wall as a mask By doing so, a method of sufficiently narrowing the width of the n-type polycrystalline silicon layer in a self-aligned manner is known (Patent Document 1).
There is a description about forming an element isolation region by self-alignment (Patent Document 2). There is a description relating to the formation of multi-step recess grooves in a self-aligned manner with good yield (Patent Documents 3 and 4). There is a description of a recess structure in which a two-step groove structure is formed by wet etching using a first mask (Patent Document 5). There is a description of a self-aligned double oxide UMOSFET (Patent Document 6).
JP 2007-27491 A (Summary, paragraph 0011) JP-A-4-209541 Japanese Patent Laid-Open No. 3-184334 Japanese Laid-Open Patent Publication No. Hei 4-206838 Japanese Patent Laid-Open No. 4-196542 JP 2005-505138 A

前述のように、SiCにあっては、主としてニッケルの作用により、高ドープn型であるソースコンタクト領域6a表面に対して良好なオーム性接触が得られるとともに、高ドープp型であるボディーコンタクト領域7表面に対してもオーム性接触が得られる(図22)。
しかしながら、ニッケル膜を用いた場合には、ボディーコンタクト領域7表面に対するオーム性接触は、比較的高抵抗となるのが一般的である。用途によって、この高抵抗が問題になる場合は、ボディーコンタクト領域7表面に対して、チタン・アルミニウム合金膜にするなど、ソースコンタクト領域6a表面とは別の金属を接触させて、接触抵抗を小さくする必要がある。
AlGaN等の場合のオーム性接触は、さらに困難な状況であって、n型領域表面に対してはチタンやアルミニウムによって良好なオーム性接触が得られるが、これらの金属によってp型領域表面に対してオーム性接触を得るのは容易ではない。
これらの問題に対して、フォトリソグラフィー技術も用いることにより、ソースコンタクト領域6aと異なる金属電極をボディーコンタクト領域7に接触させてオーム性接触を改善することは可能ではあるが、その場合には、マスク合わせ余裕のために、セルピッチが著しく広がってしまう新たな問題が生ずる。たとえば前記g線ステッパーを用いる場合、ソースコンタクト領域6aとボディーコンタクト領域7に対して同じ金属を接触させる場合のセルピッチは前記のように2ミクロン(解像限界の2倍)とすることができるのに対し、前記のようにして異なる金属を接触させる場合には、セルピッチは最低でも3.6〜5.2ミクロン、パターン変換誤差を見込むと実際には4〜6ミクロン必要となる。したがって、セルピッチは2〜3倍に広がるという問題がある。
As described above, in SiC, a good ohmic contact can be obtained with the surface of the highly doped n-type source contact region 6a mainly by the action of nickel, and the highly doped p-type body contact region. Ohmic contact is also obtained on the 7 surface (FIG. 22).
However, when a nickel film is used, the ohmic contact with the surface of the body contact region 7 generally has a relatively high resistance. If this high resistance becomes a problem depending on the application, a metal other than the surface of the source contact region 6a is brought into contact with the surface of the body contact region 7 to reduce the contact resistance. There is a need to.
The ohmic contact in the case of AlGaN or the like is a more difficult situation, and a good ohmic contact can be obtained with titanium or aluminum on the surface of the n-type region. It is not easy to obtain ohmic contact.
To solve these problems, it is possible to improve ohmic contact by using a metal electrode different from the source contact region 6a to contact the body contact region 7 by using photolithography technology. Due to the mask alignment margin, a new problem arises in which the cell pitch is significantly widened. For example, when the g-line stepper is used, the cell pitch when the same metal is brought into contact with the source contact region 6a and the body contact region 7 can be set to 2 microns (twice the resolution limit) as described above. On the other hand, when different metals are brought into contact as described above, the cell pitch is at least 3.6 to 5.2 microns, and actually 4 to 6 microns are required in consideration of the pattern conversion error. Therefore, there is a problem that the cell pitch spreads 2 to 3 times.

本発明は、前述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ワイドバンドギャップ半導体材料を用いた場合でも、オーム性接触を改善するとともに、熱拡散法による横方向拡散を利用せずにセルピッチを縮小することができ、オン抵抗を低減できるトレンチゲート型半導体装置およびその製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to improve ohmic contact and utilize lateral diffusion by a thermal diffusion method even when a wide bandgap semiconductor material is used. It is an object to provide a trench gate type semiconductor device and a manufacturing method thereof that can reduce the cell pitch without reducing the on-resistance.

本発明によれば、トレンチゲート型MOS構造を自己整合方法によって形成することと、第1トレンチ10aを形成するために用いる第1絶縁膜と第2絶縁膜を有する第1マスクのうち、第1絶縁膜を第2トレンチ10bを形成した後も残し、ソース電極23のうちソースコンタクト領域6aにのみ接するべき電極材料をリフトオフするために用いることにより、オーム性接触を改善するとともに、セルピッチを縮小してオン抵抗の小さいトレンチゲート型MOSFETの製造方法とすることによって、前記本発明の目的は達成される。   According to the present invention, the trench gate type MOS structure is formed by the self-alignment method, and the first mask of the first mask having the first insulating film and the second insulating film used for forming the first trench 10a. The insulating film is left after the second trench 10b is formed, and the electrode material that should be in contact with only the source contact region 6a in the source electrode 23 is used to lift off, thereby improving the ohmic contact and reducing the cell pitch. Thus, the object of the present invention can be achieved by a method of manufacturing a trench gate type MOSFET having a low on-resistance.

本発明によれば、ワイドバンドギャップ半導体材料を用いた場合でも、オーム性接触を改善するとともに、熱拡散法による横方向拡散を利用せずにセルピッチを縮小することができ、オン抵抗を低減できるトレンチゲート型半導体装置およびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, even when a wide band gap semiconductor material is used, the ohmic contact can be improved, the cell pitch can be reduced without using the lateral diffusion by the thermal diffusion method, and the on-resistance can be reduced. A trench gate type semiconductor device and a manufacturing method thereof can be provided.

以下、本発明のトレンチゲート型半導体装置およびその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例の記載に限定されるものではない。たとえば、トレンチIGBT等、他のトレンチゲート構造を有するMOS型半導体装置にも適用することができる。
図1〜図8は本発明の実施例1にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETの製造方法を説明するためのユニットセルの要部断面図である。図9〜図12は本発明の実施例2にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETの製造方法を説明するためのユニットセルの要部断面図である。
Hereinafter, a trench gate type semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the description of the examples described below unless it exceeds the gist. For example, the present invention can also be applied to a MOS semiconductor device having another trench gate structure such as a trench IGBT.
FIGS. 1-8 is principal part sectional drawing of the unit cell for demonstrating the manufacturing method of the AlGaN trench gate type MOSFET concerning Example 1 of this invention. 9 to 12 are cross-sectional views of main parts of a unit cell for explaining a method of manufacturing an AlGaN trench gate type MOSFET according to Embodiment 2 of the present invention.

実施例1では、図1にセルの要部断面図を示すAlGaN製トレンチゲート型MOSFETについて説明する。ソース電極は第1金属電極であるソースコンタクト電極23a、第2金属電極であるボディーコンタクト電極23b、上層のチタン、窒化チタン、アルミニウムなどの積層膜からなるトップ電極23cとに分けられている。これらの積層金属膜全体で、通常のソース電極と同様の機能を発揮するものである。
ボディーコンタクト領域7はp型に対してオーム性接触を得やすくするため、たとえばマグネシウムと酸素を同時ドープすることにより、高ドープの表面密度を有する領域とすること、および/または、たとえばアルミニウム組成を成長方向に変化させることにより、量子井戸構造とすることができる。n型のソースコンタクト領域6aとn型のソース拡張領域6bは、たとえばシリコンをイオン注入して形成する。
n型のソースコンタクト領域6aは、たとえば深さが0.3μmで、原子密度がたとえば2×1020cm-3のボックスプロファイルであり、n型のソース拡張領域6bは、トレンチ10aの底面からの深さがたとえば0.9μmで、原子密度がたとえば5×1018cm-3のボックスプロファイルとなるようにする。本実施例1においては、ゲート電極12と層間絶縁膜21をエッチバックするための製造余裕が足りないので、一般的ではないMeV級イオン注入装置を用いて、シリコンを0.9μm程度の深さまでイオン注入する。
In Example 1, an AlGaN trench gate type MOSFET whose cross-sectional view is shown in FIG. 1 will be described. The source electrode is divided into a source contact electrode 23a, which is a first metal electrode, a body contact electrode 23b, which is a second metal electrode, and a top electrode 23c made of a laminated film of titanium, titanium nitride, aluminum, or the like. The entire laminated metal film exhibits the same function as a normal source electrode.
The body contact region 7 has a highly doped surface density by, for example, co-doping with magnesium and oxygen, and / or has an aluminum composition, for example, to facilitate ohmic contact with the p-type. By changing in the growth direction, a quantum well structure can be obtained. The n-type source contact region 6a and the n-type source extension region 6b are formed by, for example, ion implantation of silicon.
The n-type source contact region 6a has a box profile with a depth of, for example, 0.3 μm and an atomic density of, for example, 2 × 10 20 cm −3 , and the n-type source extension region 6b extends from the bottom surface of the trench 10a. The box profile is such that the depth is, for example, 0.9 μm and the atomic density is, for example, 5 × 10 18 cm −3 . In the first embodiment, since there is not enough manufacturing margin for etching back the gate electrode 12 and the interlayer insulating film 21, silicon is grown to a depth of about 0.9 μm by using an uncommon MeV class ion implantation apparatus. Ion implantation.

基板1は、AlGaN(AlNとGaNとの混晶)等の自立基板であってもよいし、たとえばSiのようにAlGaN等をヘテロエピタキシャル成長できるものであってもよい。また、仮に基板1がサファイア基板のように導電性でない場合には、従来知られているサファイア基板上に形成されるInGaNの発光ダイオードと同様に、ドレイン電極22を基板1のおもて面側に形成する構成にしてもよい。
以下では簡単のため、基板1はn型Siであって、適切なバッファ層を介して、耐圧層3以降のAlGaN層がヘテロエピタキシャル成長されているものとして説明を続ける。図1のAlGaN製トレンチゲート型MOSFETのセルピッチは、たとえば2μmである。第1トレンチ10aの幅は、たとえば1μm(解像限界に一致する)、第2トレンチ10bの幅は、たとえば0.6μmとすることができる。なお、n型とp型の導電型を入れ替えた層構成も可能であるが、SiCと同様、AlGaNでも電子のほうが正孔よりも移動度が大きいので、主要なキャリアが電子であることが好まれ、したがって、前述の層構成とすることが好ましい。
このAlGaN製トレンチゲート型MOSFETの製造方法を、図2〜図8と前記図1を参照して、順を追って説明する。まず、図2に示すように、Si基板1の上に、耐圧層3、ボディー層5−1、ボディーコンタクト層7−1を順にAlGaNのヘテロエピタキシャル成長によりそれぞれ成膜する。AlGaNの組成(AlNとGaNの比率)は、すべての層で同じであってもよいし、異なるものであってもよいが、以下では簡単のため、量子井戸構造を含むボディーコンタクト層7−1を除き、すべての層がGaN層であるとして説明を続ける。
The substrate 1 may be a free-standing substrate such as AlGaN (a mixed crystal of AlN and GaN), or may be one that can heteroepitaxially grow AlGaN or the like, for example, Si. Further, if the substrate 1 is not conductive like the sapphire substrate, the drain electrode 22 is connected to the front surface side of the substrate 1 in the same manner as a conventionally known InGaN light emitting diode formed on a sapphire substrate. You may make it the structure formed in.
In the following, for the sake of simplicity, the description will be continued assuming that the substrate 1 is n-type Si and the AlGaN layer after the breakdown voltage layer 3 is heteroepitaxially grown through an appropriate buffer layer. The cell pitch of the AlGaN trench gate type MOSFET of FIG. 1 is, for example, 2 μm. The width of the first trench 10a can be, for example, 1 μm (corresponding to the resolution limit), and the width of the second trench 10b can be, for example, 0.6 μm. A layer structure in which the n-type and p-type conductivity types are interchanged is also possible, but like SiC, AlGaN has higher mobility than holes, so that the main carrier is preferably an electron. Therefore, the above-described layer configuration is preferable.
A method of manufacturing the AlGaN trench gate type MOSFET will be described step by step with reference to FIGS. 2 to 8 and FIG. First, as shown in FIG. 2, a breakdown voltage layer 3, a body layer 5-1, and a body contact layer 7-1 are sequentially formed on the Si substrate 1 by heteroepitaxial growth of AlGaN. The composition of AlGaN (the ratio of AlN to GaN) may be the same in all layers or different, but for the sake of simplicity, the body contact layer 7-1 including a quantum well structure will be described below. Except for, the description will be continued assuming that all layers are GaN layers.

耐圧層3とボディー層5−1のドーピングと膜厚は、製造誤差を勘案して、所望の特性が得られるように適宜選択すべきものである。たとえば、600V耐圧の場合、耐圧層3はドーピングがたとえば1.2×1016cm-3で膜厚がたとえば7μm、ボディー層5−1はドーピングがたとえば2×1017cm-3で、ボディー領域5の膜厚(ソース拡張領域6bと耐圧層3にはさまれた厚さをいい、チャネル長に一致する)がたとえば1.5μmとなるように調整する。ボディーコンタクト層7−1の厚さは、エピタキシャル成長によって制御可能であって、この後の製造工程で不用意になくなってしまう危険性のない膜厚であれば、どのようなものであっても差し支えないが、たとえば0.5μmとする。
次に、第1絶縁膜である窒化珪素膜(酸素や水素を含んでいてもよい)をウエハ全面に所定の膜厚、たとえば1μm堆積した上に、さらに第2絶縁膜であるSiO2膜を全面に成膜後、前記SiO2膜と窒化珪素膜の両方を共通のパターンでエッチングして、第1マスク106aを形成する。第1マスク106aは、下部窒化珪素膜107aと上部SiO2膜107bからなる。第1マスクの下部窒化珪素膜107aは、後でソースコンタクト電極23aをリフトオフするために利用されるので、ある程度の膜厚と、この後の熱処理に対する耐性は必要である。たとえば、熱リン酸に溶解するような、ソースコンタクト電極23aに対して選別的にエッチング除去できる材料であれば、他の膜であってもよい。
The doping and film thickness of the breakdown voltage layer 3 and the body layer 5-1 should be appropriately selected so as to obtain desired characteristics in consideration of manufacturing errors. For example, in the case of a withstand voltage of 600 V, the withstand voltage layer 3 has a doping of, for example, 1.2 × 10 16 cm −3 and a film thickness of, for example, 7 μm, and the body layer 5-1 has a doping of, for example, 2 × 10 17 cm −3 5 is adjusted to be 1.5 μm, for example, which is the thickness between the source extension region 6b and the breakdown voltage layer 3 and corresponds to the channel length. The thickness of the body contact layer 7-1 can be any thickness as long as it can be controlled by epitaxial growth and has no risk of being lost inadvertently in subsequent manufacturing steps. For example, it is 0.5 μm.
Next, a silicon nitride film (which may contain oxygen and hydrogen) as a first insulating film is deposited on the entire surface of the wafer to a predetermined film thickness, for example, 1 μm, and an SiO 2 film as a second insulating film is further formed. After film formation on the entire surface, both the SiO 2 film and the silicon nitride film are etched with a common pattern to form a first mask 106a. The first mask 106a includes a lower silicon nitride film 107a and an upper SiO 2 film 107b. Since the lower silicon nitride film 107a of the first mask is used later to lift off the source contact electrode 23a, a certain degree of film thickness and resistance to subsequent heat treatment are required. For example, another film may be used as long as it is a material that can be selectively removed by etching with respect to the source contact electrode 23a, such as dissolved in hot phosphoric acid.

第1マスクの上部SiO2膜107bは、ボディーコンタクト層7−1、ボディー層5−1を異方性エッチングして第1トレンチ10aと第2トレンチ10bを形成するためのものであり、これらの目的のために十分な厚さがあればよく、たとえば1μmもあれば、十分である。ただし、第1マスクの下部窒化珪素膜107aと上部SiO2膜107bを合わせて、ソース拡張領域6bに注入するイオン(たとえばシリコン)に対して十分なマスク材となる不純物密度と膜厚を有している必要がある。
続いて、図3に示すように、第1マスク106aを用いてボディーコンタクト層7−1を異方性エッチングして、ボディー層5−1に到達する深さの第1トレンチ10aを形成する。前記ボディーコンタクト層7−1の残部は、ボディーコンタクト領域7となる。一般に、AlGaN層等の異方性エッチングには主としてCl系ガスが用いられるが、窒化珪素膜は多少サイドエッチングを受けることがある。もし、サイドエッチング量が大きすぎるのであれば、第1トレンチ10aを形成するエッチングの前に、このあと説明する側壁保護膜107cと同様に、側壁保護膜を形成しておくことができる。
次に、図4に示すように、再びSiO2膜を全面に成膜後、ウエハ全面でSiO2膜を異方性エッチングして、少なくとも第1マスクの下部窒化珪素膜107aの開口部の側壁に、SiO2膜からなる側壁保護膜107cを形成する。この際、第1マスクの上部SiO2膜107bの開口部の側壁および上面には、SiO2膜が形成されてもよいし、形成されなくてもよいし、さらには第1マスクの上部SiO2膜107bが一部エッチングされてもよい。側壁保護膜107cの厚さ(側方への長さをいう)は、たとえば0.1μmもあれば十分である。
The upper SiO 2 film 107b of the first mask is for anisotropically etching the body contact layer 7-1 and the body layer 5-1 to form the first trench 10a and the second trench 10b. It is sufficient that the thickness is sufficient for the purpose, for example, 1 μm is sufficient. However, the lower silicon nitride film 107a and the upper SiO 2 film 107b of the first mask together have an impurity density and a film thickness sufficient as a mask material for ions (for example, silicon) implanted into the source extension region 6b. Need to be.
Subsequently, as shown in FIG. 3, the body contact layer 7-1 is anisotropically etched using the first mask 106a to form a first trench 10a having a depth reaching the body layer 5-1. The remaining part of the body contact layer 7-1 becomes the body contact region 7. In general, a Cl-based gas is mainly used for anisotropic etching of an AlGaN layer or the like, but a silicon nitride film may be subjected to side etching to some extent. If the side etching amount is too large, a side wall protective film can be formed in the same manner as the side wall protective film 107c described later before the etching for forming the first trench 10a.
Next, as shown in FIG. 4, the SiO 2 film is again formed on the entire surface, and then the SiO 2 film is anisotropically etched on the entire surface of the wafer, so that at least the sidewall of the opening of the lower silicon nitride film 107a of the first mask. Then, a sidewall protective film 107c made of a SiO 2 film is formed. At this time, the SiO 2 film may or may not be formed on the side wall and the upper surface of the opening of the upper SiO 2 film 107b of the first mask, and further, the upper SiO 2 of the first mask. The film 107b may be partially etched. The thickness of the side wall protective film 107c (referring to the length to the side) may be 0.1 μm, for example.

続いて、図5に示すように、第1マスク106aと側壁保護膜107cをマスクとして、たとえばシリコンをボディー層5−1の表面にイオン注入する。次に、ウエハの全面に、熱処理を行う際に、表面荒れあるいは半導体表面の組成変化が問題となるのであれば、熱処理に先立って、シリコン酸化膜などの第2絶縁膜とGaN層とに対して選別してエッチング除去できる窒化珪素などのキャップ材料を成膜した後、たとえば窒素雰囲気にて1300℃で熱処理を行って、イオン注入したシリコンを活性化させることにより、ソースコンタクト領域6aとソース拡張領域6bを形成する。SiCと違って、活性化アニールの温度が1300℃でもよく、一方で第1マスクがSiO2膜であれば、1350℃程度まではマスクとしての機能を失うことはないので、この時点で活性化アニールを完了できる。もし、活性化アニールに1350℃を超える温度が必要であれば、SiCと同様に、ここでは必要に応じて変質を防ぐための熱処理を行うにとどめ、第2トレンチ10bを形成して第2マスク110bと側壁保護膜107cと第1マスクの上部SiO2膜107bを除去した後に、あらためて活性化アニールを行えばよい。第1マスクの下部窒化珪素膜107aだけであれば、成膜条件にもよるが、少なくとも1400℃までは耐えられる。その後、たとえば熱リン酸に浸漬して、窒化珪素からなる前記キャップを除去する。 Subsequently, as shown in FIG. 5, for example, silicon is ion-implanted into the surface of the body layer 5-1 using the first mask 106 a and the sidewall protective film 107 c as a mask. Next, if surface roughness or change in the composition of the semiconductor surface becomes a problem when performing heat treatment on the entire surface of the wafer, prior to the heat treatment, the second insulating film such as a silicon oxide film and the GaN layer are After forming a cap material such as silicon nitride that can be selectively removed by etching, heat treatment is performed at 1300 ° C. in a nitrogen atmosphere, for example, to activate the ion-implanted silicon, and thereby the source contact region 6a and the source extension Region 6b is formed. Unlike SiC, the activation annealing temperature may be 1300 ° C. On the other hand, if the first mask is a SiO 2 film, the function as a mask is not lost until about 1350 ° C. Annealing can be completed. If a temperature exceeding 1350 ° C. is necessary for the activation annealing, as in the case of SiC, here, only a heat treatment for preventing alteration is performed if necessary, and the second trench 10b is formed to form the second mask. After removing 110b, the sidewall protective film 107c, and the upper SiO 2 film 107b of the first mask, activation annealing may be performed again. If only the lower silicon nitride film 107a of the first mask is used, it can withstand up to at least 1400 ° C., although it depends on the film forming conditions. Thereafter, the cap made of silicon nitride is removed by dipping in, for example, hot phosphoric acid.

次に、図6に示すように、第1マスク106aと側壁保護膜107cを残したまま、さらにウエハ全面にSiO2膜を成膜して、ウエハ全面でSiO2膜を異方性エッチングすることにより、少なくとも側壁保護膜107cの側面に、第2マスク110bを形成する。側壁保護膜107cと同様に、第1マスクの上部SiO2膜107bの開口部の側壁および上面には、SiO2膜が形成されてもよいし、形成されなくてもよいし、さらには第1マスクの上部SiO2膜107bが一部エッチングされてもよい。第2マスク110bの厚さ(側方への長さをいう)は、たとえば0.1μmとする。
続いて、第2マスク110bと側壁保護膜107cと第1マスク106aを用いて、ソースコンタクト領域6aの表面から耐圧層3に達する深さに異方性エッチングして、第2トレンチ10bを形成する(図7)。次に、たとえば希フッ酸に浸して、SiO2膜からなる第2マスク110bと側壁保護膜107cと第1マスクの上部SiO2膜107b(第2絶縁膜)を除去する。この際、第1マスクの下部窒化珪素膜107aがなくなってしまわないように、処理条件には注意を要する。
次に、窒化珪素膜とSiO2膜を順次成膜して、少なくとも第2トレンチ10bの側壁面と底面に、窒化珪素膜とSiO2膜からなるゲート絶縁膜11を形成する。実際には、この際、第1トレンチ10aの側壁面と底面ならびに、第1マスクの下部窒化珪素膜107aの側面と上面にも、窒化珪素膜とSiO2膜が成膜される。次に、高密度にホウ素をドープした多結晶シリコンをウエハ全面に成膜して、ゲートパッド(図示せず)付近を保護した後、エッチバックすることにより、第2トレンチ10b内にゲート電極12を埋め込む。同様に、適宜ドープしたSiO2膜をウエハ全面に成膜して、適宜エッチバックすることにより、第2トレンチ10bの内部に層間絶縁膜21を埋め込む。この際、第1トレンチ10aの側壁面と底面ならびに、第1マスクの下部窒化珪素膜107aの側面と上面に成膜されていたゲート絶縁膜11のうち、SiO2膜の部分は同時に除去される。その後、ごく短時間だけたとえば熱リン酸に浸すか、フッ素系・塩素系混合プラズマで異方性エッチングして、第1トレンチ10aの少なくとも底面に残っている窒化珪素膜を除去する。ただし、第1マスクの下部窒化珪素膜107aがなくなってしまわないように、注意する。
Next, as shown in FIG. 6, with the first mask 106a and the sidewall protective film 107c left, an SiO 2 film is further formed on the entire surface of the wafer, and the SiO 2 film is anisotropically etched on the entire surface of the wafer. Thus, the second mask 110b is formed at least on the side surface of the sidewall protective film 107c. Similar to the side wall protective film 107c, an SiO 2 film may or may not be formed on the side wall and the upper surface of the opening of the upper SiO 2 film 107b of the first mask. The upper SiO 2 film 107b of the mask may be partially etched. The thickness (referring to the length to the side) of the second mask 110b is, for example, 0.1 μm.
Subsequently, anisotropic etching is performed to a depth reaching the breakdown voltage layer 3 from the surface of the source contact region 6a using the second mask 110b, the sidewall protective film 107c, and the first mask 106a, thereby forming the second trench 10b. (FIG. 7). Next, for example, the substrate is immersed in dilute hydrofluoric acid to remove the second mask 110b made of the SiO 2 film, the sidewall protective film 107c, and the upper SiO 2 film 107b (second insulating film) of the first mask. At this time, attention should be paid to the processing conditions so that the lower silicon nitride film 107a of the first mask is not lost.
Next, a silicon nitride film and a SiO 2 film are sequentially formed, and a gate insulating film 11 made of a silicon nitride film and a SiO 2 film is formed at least on the side wall surface and the bottom surface of the second trench 10b. Actually, at this time, the silicon nitride film and the SiO 2 film are also formed on the side wall surface and the bottom surface of the first trench 10a and the side surface and the top surface of the lower silicon nitride film 107a of the first mask. Next, polycrystalline silicon doped with boron at a high density is formed on the entire surface of the wafer, the vicinity of the gate pad (not shown) is protected, and then etched back, whereby the gate electrode 12 is placed in the second trench 10b. Embed. Similarly, an appropriately doped SiO 2 film is formed on the entire surface of the wafer and etched back appropriately to embed the interlayer insulating film 21 in the second trench 10b. At this time, the portion of the SiO 2 film in the side wall surface and the bottom surface of the first trench 10a and the gate insulating film 11 formed on the side surface and the upper surface of the lower silicon nitride film 107a of the first mask is simultaneously removed. . Thereafter, the silicon nitride film remaining on at least the bottom surface of the first trench 10a is removed by immersing in, for example, hot phosphoric acid for a very short time or anisotropically etching with a fluorine-chlorine mixed plasma. However, care is taken not to lose the lower silicon nitride film 107a of the first mask.

続いて、図8に示すように、EB(Electron Beam)蒸着により、たとえば、チタンとパラジウムを、たとえば10ナノメートルずつ、この順に成膜する。その後、熱リン酸に浸すと、第1マスクの下部窒化珪素膜107a(第1絶縁膜)が除去されるので、ボディーコンタクト領域7の上に成膜されたチタンとパラジウムがリフトオフされ、ソースコンタクト領域6aの上に、ソースコンタクト電極23aが残る。
次に、フォトリソグラフィーによりセル付近のみを開口したレジストパターン(図示せず)を形成し、さらに、たとえばパラジウムを、たとえばEB蒸着により成膜した後、有機溶媒に浸してレジストを除去すると、セル以外のパラジウムがリフトオフされ、図1に示すように、ボディーコンタクト領域7およびソースコンタクト領域6aの上に、ボディーコンタクト電極23bが残る。ソースコンタクト電極23a上の金属はトップ電極23cの一部となるので、わざわざ除去する必要はない。その後、たとえば800℃にて窒素雰囲気で熱処理して、ソースコンタクト領域6aとボディーコンタクト領域7に対してオーム性接触を得る。
その後、Siの場合のプロセスと同様に、たとえばチタン、窒化チタン、アルミニウムを順に積層してパターニングすることにより、トップ電極23c部分を形成する。最後に、Siと同様に、裏面側にドレイン電極22を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 8, for example, titanium and palladium are deposited in this order by, for example, 10 nanometers by EB (Electron Beam) deposition. After that, when immersed in hot phosphoric acid, the lower silicon nitride film 107a (first insulating film) of the first mask is removed, so that titanium and palladium formed on the body contact region 7 are lifted off, and the source contact The source contact electrode 23a remains on the region 6a.
Next, a resist pattern (not shown) having an opening only in the vicinity of the cell is formed by photolithography, and further, for example, palladium is deposited by, for example, EB deposition, and then the resist is removed by immersion in an organic solvent. The palladium is lifted off, and as shown in FIG. 1, the body contact electrode 23b remains on the body contact region 7 and the source contact region 6a. Since the metal on the source contact electrode 23a becomes a part of the top electrode 23c, it is not necessary to remove it. Thereafter, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 800 ° C., for example, to obtain ohmic contact with the source contact region 6 a and the body contact region 7.
Thereafter, similarly to the process in the case of Si, for example, titanium, titanium nitride, and aluminum are sequentially stacked and patterned to form the top electrode 23c portion. Finally, the drain electrode 22 is formed on the back surface side as in the case of Si.

以上により、図1に示すAlGaN製トレンチゲート型MOSFETが完成する。このように、本発明によれば、n型領域表面とp型領域表面に対して異なる金属電極を接触させて良好なオーム性接触を得る金属電極構成としているにもかかわらず、自己整合的にセルの構造を形成できるので、セルピッチの縮小にも効果がある。   Thus, the AlGaN trench gate type MOSFET shown in FIG. 1 is completed. Thus, according to the present invention, in spite of the metal electrode configuration in which different metal electrodes are brought into contact with the n-type region surface and the p-type region surface to obtain a good ohmic contact, the self-alignment is achieved. Since the cell structure can be formed, the cell pitch can be reduced.

実施例2では、図9にセルの要部断面図を示すAlGaN製トレンチゲート型MOSFETについて説明する。構成要素の多くは、前記実施例1と同様であるから、同一の構成要素には同一の番号を付し、重複する説明を省略する。本実施例2においては、ソース領域6は、第1トレンチ10aの少なくとも内部に、選択エピタキシャル成長により形成される(第1トレンチ10aの上にはみ出してもよい)。この場合、ソース領域6の厚さは、第1トレンチ10aの深さによって任意に決定できるので、前記実施例1のように一般的ではない高エネルギーイオン注入に頼らなくても、ゲート電極12と層間絶縁膜21をエッチバックする余裕を確保できることを特徴とする。前記実施例1と同じステッパー等を用いると、第1トレンチ10aの幅は、たとえば0.8μmとなる。第2トレンチ10bの幅は、前記実施例1と同じく、たとえば0.6μmとなる。セルピッチは、前記実施例1と同じで、たとえば2μmとなる。
このAlGaN製トレンチゲート型MOSFETの製造方法を、図10〜図12と前記図9を参照し、順を追って説明する。大方は前記実施例1と同様であるから、前記実施例1と異なる部分を中心に説明する。まず、図10に示すように、前述の実施例1と同様にSi基板1の上に、耐圧層3、ボディー層5−1、ボディーコンタクト層7−1を順にAlGaNのヘテロエピタキシャル成長によりそれぞれ成膜する。
In Example 2, an AlGaN trench gate type MOSFET whose cross-sectional view is shown in FIG. 9 will be described. Since many of the components are the same as those in the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the second embodiment, the source region 6 is formed by selective epitaxial growth at least inside the first trench 10a (may protrude over the first trench 10a). In this case, since the thickness of the source region 6 can be arbitrarily determined by the depth of the first trench 10a, the gate electrode 12 and the source electrode 6 can be formed without depending on the uncommon high energy ion implantation as in the first embodiment. It is characterized in that a margin for etching back the interlayer insulating film 21 can be secured. When the same stepper as that of the first embodiment is used, the width of the first trench 10a is, for example, 0.8 μm. The width of the second trench 10b is, for example, 0.6 μm as in the first embodiment. The cell pitch is the same as in the first embodiment, for example, 2 μm.
A method of manufacturing the AlGaN trench gate type MOSFET will be described step by step with reference to FIGS. 10 to 12 and FIG. Since most of them are the same as those in the first embodiment, the description will focus on the differences from the first embodiment. First, as shown in FIG. 10, the breakdown voltage layer 3, the body layer 5-1, and the body contact layer 7-1 are sequentially formed on the Si substrate 1 by heteroepitaxial growth of AlGaN as in the first embodiment. To do.

次に、窒化珪素膜およびSiO2膜をウエハ全面に成膜した後、パターニングして、第1マスク106aのうち、それぞれ下部窒化珪素膜107aおよび上部SiO2膜107bとする。次に、再びSiO2膜を全面に成膜してエッチバックすることにより、少なくとも第1マスクの下部窒化珪素膜107aの開口部の側壁に、SiO2膜からなる側壁保護膜107cを形成する。側壁保護膜107cの厚さ(側方への長さをいう)は、たとえば0.1μmとする。その後、側壁保護膜107cと第1マスク106aを用いて、GaN層であるボディーコンタクト層の表面から異方性エッチングして、第1トレンチ10aを形成する。図10は第1トレンチ10aを形成した後の図面であるので、ボディーコンタクト層を第1トレンチ10aにより区分した後のボディーコンタクト領域7を表示している。第1トレンチ10aのエッチングの深さは、所望するソース領域6の厚さに応じて決まり、たとえば1.5μmである。
その後、図11に示すように、第1マスク106aと側壁保護膜107cをマスクとして、第1トレンチ10aの内部に選択エピタキシャル成長を行い、高ドープのn型のソース領域6を形成する。図11では、ソース領域6の表面がボディーコンタクト領域7の表面と一致しているが、ソース領域6の表面は選択エピタキシャル成長の条件に依存し、必ずしもこのようにならなくてもよい。
Next, after a silicon nitride film and a SiO 2 film are formed on the entire surface of the wafer, patterning is performed to form a lower silicon nitride film 107a and an upper SiO 2 film 107b in the first mask 106a, respectively. Next, an SiO 2 film is again formed on the entire surface and etched back to form a sidewall protective film 107c made of an SiO 2 film at least on the sidewall of the opening of the lower silicon nitride film 107a of the first mask. The thickness of the side wall protective film 107c (referring to the length to the side) is, for example, 0.1 μm. Thereafter, anisotropic etching is performed from the surface of the body contact layer, which is a GaN layer, using the sidewall protective film 107c and the first mask 106a to form the first trench 10a. Since FIG. 10 is a view after forming the first trench 10a, the body contact region 7 after the body contact layer is divided by the first trench 10a is shown. The etching depth of the first trench 10a is determined according to the desired thickness of the source region 6 and is, for example, 1.5 μm.
Thereafter, as shown in FIG. 11, selective epitaxial growth is performed inside the first trench 10a using the first mask 106a and the sidewall protective film 107c as a mask to form a highly doped n-type source region 6. In FIG. 11, the surface of the source region 6 coincides with the surface of the body contact region 7, but the surface of the source region 6 depends on the conditions of selective epitaxial growth and does not necessarily have to be this way.

続いて、図12に示すように、第1マスク106aと側壁保護膜107cを残したまま、さらに、ウエハ全面にSiO2膜を成膜して、ウエハ全面でSiO2膜を異方性エッチングすることにより、少なくとも側壁保護膜107cの側面に、第2マスク110bを形成する。第2マスク110bの厚さ(側方への長さをいう)は、たとえば0.1μmとする。
続いて、第2マスク110bと側壁保護膜107cと第1マスク106aを用いて、n型のソース領域6の表面から異方性エッチングして、第2トレンチ10bを形成する。この後の工程は、前記実施例1と同様である。まず、たとえば希フッ酸に浸して、SiO2膜からなる第2マスク110bと側壁保護膜107cと第1マスクの上部SiO2膜107bを除去する。次に、窒化珪素膜とSiO2膜を順次成膜して、少なくとも第2トレンチ10bの側壁面と底面に、窒化珪素膜とSiO2膜からなるゲート絶縁膜11を形成する。その後、高ドープのポリシリコンを成膜・エッチバックして、第2トレンチ10bにゲート電極12を埋め込む。同様に、適宜ドープしたSiO2膜を成膜・エッチバックして、第2トレンチ10b内の、前記ゲート電極12上に層間絶縁膜21を埋め込む。
次に、第1トレンチ10aの少なくとも底面に残っている窒化珪素膜を除去する。続いて、EB蒸着により、たとえばチタンとパラジウムを、成膜する。その後、熱リン酸に浸して第1マスクの下部窒化珪素膜107aを除去することにより、チタンとパラジウムをリフトオフして、ソースコンタクト電極23aを形成する。次に、たとえばパラジウムをリフトオフして、ボディーコンタクト電極23bを形成する。続いて、熱処理を行って、ソースコンタクト領域6aとボディーコンタクト領域7に対してオーム性接触を得る。その後、Siの場合のプロセスと同様に、トップ電極23c部分を形成する。最後に、Siと同様に、ドレイン電極22を形成する。以上により、図9のAlGaN製トレンチゲート型MOSFETが完成する。
Subsequently, as shown in FIG. 12, with the first mask 106a and the sidewall protective film 107c remaining, an SiO 2 film is further formed on the entire surface of the wafer, and the SiO 2 film is anisotropically etched on the entire surface of the wafer. Thus, the second mask 110b is formed at least on the side surface of the sidewall protective film 107c. The thickness (referring to the length to the side) of the second mask 110b is, for example, 0.1 μm.
Subsequently, anisotropic etching is performed from the surface of the n-type source region 6 using the second mask 110b, the sidewall protective film 107c, and the first mask 106a to form the second trench 10b. The subsequent steps are the same as in the first embodiment. First, it is immersed in, for example, dilute hydrofluoric acid to remove the second mask 110b made of SiO 2 film, the sidewall protective film 107c, and the upper SiO 2 film 107b of the first mask. Next, a silicon nitride film and a SiO 2 film are sequentially formed, and a gate insulating film 11 made of a silicon nitride film and a SiO 2 film is formed at least on the side wall surface and the bottom surface of the second trench 10b. Thereafter, highly doped polysilicon is formed and etched back, and the gate electrode 12 is embedded in the second trench 10b. Similarly, an appropriately doped SiO 2 film is formed and etched back to embed an interlayer insulating film 21 on the gate electrode 12 in the second trench 10b.
Next, the silicon nitride film remaining on at least the bottom surface of the first trench 10a is removed. Subsequently, for example, titanium and palladium are formed by EB vapor deposition. Thereafter, the lower silicon nitride film 107a of the first mask is removed by dipping in hot phosphoric acid to lift off titanium and palladium, thereby forming the source contact electrode 23a. Next, for example, palladium is lifted off to form the body contact electrode 23b. Subsequently, heat treatment is performed to obtain ohmic contact with the source contact region 6a and the body contact region 7. Thereafter, similarly to the process in the case of Si, the top electrode 23c portion is formed. Finally, the drain electrode 22 is formed in the same manner as Si. Thus, the AlGaN trench gate type MOSFET of FIG. 9 is completed.

以上説明したように、本発明によれば、n型とp型に対して異なる金属電極を接触させて良好なオーム性接触としているにもかかわらず、自己整合的にセルの構造を形成できるので、セルピッチの縮小およびオン抵抗の低減に役立つ。特に実施例2では、前記実施例1と比べて、高エネルギーイオン注入に頼らなくても、ゲート電極12と層間絶縁膜21をエッチバックする余裕を確保できる利点がある。   As described above, according to the present invention, the cell structure can be formed in a self-aligned manner despite the fact that different metal electrodes are brought into contact with the n-type and the p-type to achieve good ohmic contact. This is useful for reducing the cell pitch and reducing the on-resistance. In particular, the second embodiment has an advantage that a margin for etching back the gate electrode 12 and the interlayer insulating film 21 can be secured without relying on high energy ion implantation, as compared with the first embodiment.

本発明の実施例1にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETのセルの要部断面図(その8)を示す。Sectional drawing (the 8) of the principal part of the cell of the trench gate type MOSFET made from AlGaN concerning Example 1 of this invention is shown. 本発明の実施例1にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETのセルの要部断面図(その1)を示す。Sectional drawing (the 1) of the principal part of the cell of the trench gate type MOSFET made from AlGaN concerning Example 1 of this invention is shown. 本発明の実施例1にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETのセルの要部断面図(その2)を示す。Sectional drawing (the 2) of the principal part of the cell of the AlGaN trench gate type MOSFET concerning Example 1 of this invention is shown. 本発明の実施例1にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETのセルの要部断面図(その3)を示す。Sectional drawing (the 3) of the principal part of the cell of the AlGaN trench gate type MOSFET concerning Example 1 of this invention is shown. 本発明の実施例1にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETのセルの要部断面図(その4)を示す。Sectional drawing (the 4) of the principal part of the cell of the trench gate type MOSFET made from AlGaN concerning Example 1 of this invention is shown. 本発明の実施例1にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETのセルの要部断面図(その5)示す。Sectional drawing (the 5) of the principal part of the cell of the trench gate type MOSFET made from AlGaN concerning Example 1 of this invention is shown. 本発明の実施例1にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETのセルの要部断面図(その6)を示す。Sectional drawing (the 6) of the principal part of the cell of the trench gate type MOSFET made from AlGaN concerning Example 1 of this invention is shown. 本発明の実施例1にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETのセルの要部断面図(その7)を示す。Sectional drawing (the 7) of the principal part of the cell of the trench gate type MOSFET made from AlGaN concerning Example 1 of this invention is shown. 実施例2にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETのセルの要部断面図(その4)を示す。Sectional drawing (the 4) of the principal part of the cell of the trench gate type MOSFET made from AlGaN concerning Example 2 is shown. 実施例2にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETの製造工程において、第1トレンチ10aの形成が終了した状態の要部断面図(その1)を示す。Sectional drawing (the 1) of the principal part of the state which completed formation of the 1st trench 10a in the manufacturing process of the trench gate type MOSFET made from AlGaN concerning Example 2 is shown. 実施例2にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETの製造工程において、ソース領域6の形成が終了した状態の要部断面図(その2)を示す。Sectional drawing (the 2) of the principal part of the state which completed formation of the source region 6 in the manufacturing process of the AlGaN trench gate type MOSFET concerning Example 2 is shown. 実施例2にかかるAlGaN製トレンチゲート型MOSFETの製造工程において、ソース領域6の形成が終了した状態の要部断面図(その3)を示す。Sectional drawing (the 3) of the principal part of the state which completed formation of the source region 6 in the manufacturing process of the AlGaN trench gate type MOSFET concerning Example 2 is shown. 従来のSi製トレンチゲート型MOSFETの製造方法説明するためのセルの要部断面図(その5)を示す。Sectional drawing (the 5) of the principal part of the cell for demonstrating the manufacturing method of the conventional trench gate type MOSFET made from Si is shown. 従来のSi製トレンチゲート型MOSFETの製造方法を説明するためのセルの要部断面図(その1)を示す。Sectional drawing (the 1) of the principal part of the cell for demonstrating the manufacturing method of the conventional Si trench gate type MOSFET is shown. 従来のSi製トレンチゲート型MOSFETの製造方法を説明するためのセルの要部断面図(その2)を示す。Sectional drawing (the 2) of the principal part of the cell for demonstrating the manufacturing method of the conventional Si trench gate type MOSFET is shown. 従来のSi製トレンチゲート型MOSFETの製造方法を説明するためのセルの要部断面図(その3)を示す。Sectional drawing (the 3) of the principal part of the cell for demonstrating the manufacturing method of the conventional Si trench gate type MOSFET is shown. 従来のSi製トレンチゲート型MOSFETの製造方法を説明するためのセルの要部断面図(その4)を示す。Sectional drawing (the 4) of the principal part of the cell for demonstrating the manufacturing method of the conventional Si trench gate type MOSFET is shown. 従来のSiCトレンチゲート型MOSFETの製造方法を説明するためのセルの要部断面図(その5)を示す。The principal part sectional drawing (the 5) for demonstrating the manufacturing method of the conventional SiC trench gate type MOSFET is shown. 従来のSiCトレンチゲート型MOSFETの製造方法を説明するためのセルの要部断面図(その1)を示す。Sectional drawing (the 1) of the principal part of the cell for demonstrating the manufacturing method of the conventional SiC trench gate type MOSFET is shown. 従来のSiCトレンチゲート型MOSFETの製造方法を説明するためのセルの要部断面図(その2)を示す。Sectional drawing (the 2) of the principal part of the cell for demonstrating the manufacturing method of the conventional SiC trench gate type MOSFET is shown. 従来のSiCトレンチゲート型MOSFETの製造方法を説明するためのセルの要部断面図(その3)を示す。Sectional drawing (the 3) of the principal part of the cell for demonstrating the manufacturing method of the conventional SiC trench gate type MOSFET is shown. 従来のSiCトレンチゲート型MOSFETの製造方法を説明するためのセルの要部断面図(その4)を示す。Sectional drawing (the 4) of the principal part of the cell for demonstrating the manufacturing method of the conventional SiC trench gate type MOSFET is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
3 耐圧層(ドリフト層)
5 ボディー領域
5−1 ボディー層
6 ソース領域
6a ソースコンタクト領域
6b ソース拡張領域
7 ボディーコンタクト領域
7−1 ボディーコンタクト層
10a 第1トレンチ
10b 第2トレンチ
11 ゲート絶縁膜
12 ゲート電極
21 層間絶縁膜
22 ドレイン電極
23 ソース電極
23a ソースコンタクト電極
23b ボディーコンタクト電極
23c トップ電極
106a 第1マスク
107a 下部窒化珪素膜
107b 上部SiO2
107c 側壁保護膜
110b 第2マスク。
1 Substrate 3 Pressure-resistant layer (drift layer)
5 Body region 5-1 Body layer 6 Source region 6a Source contact region 6b Source extension region 7 Body contact region 7-1 Body contact layer 10a First trench 10b Second trench 11 Gate insulating film 12 Gate electrode 21 Interlayer insulating film 22 Drain Electrode 23 Source electrode 23a Source contact electrode 23b Body contact electrode 23c Top electrode 106a First mask 107a Lower silicon nitride film 107b Upper SiO 2 film 107c Side wall protective film 110b Second mask.

Claims (14)

エピタキシャル成長させることが可能であるバルク基板の一方の主面に、それぞれ所要の比率のAlNとGaNの混晶半導体を主要材料とする、第1導電型の耐圧層と第2導電型のボディー層と第2導電型のボディーコンタクト層とをこの順にエピタキシャル成長により積層する第一工程と、前記ボディーコンタクト層の表面に第1絶縁膜と、該第1絶縁膜と溶解液を異にする第2絶縁膜とをこの順に形成した後、異方性エッチングにより前記第1絶縁膜と第2絶縁膜とを貫通する第1開口部を形成して第1マスクとし、該第1マスクを用いて異方性エッチングにより前記第1開口部から前記ボディー層に達する深さの第1トレンチを形成する第二工程と、前記第1トレンチ内の前記第1絶縁膜側壁に該第1絶縁膜と溶解液を異にする第3絶縁膜を形成した後、前記第1トレンチ底部へソースコンタクト領域およびソース拡張領域を形成する第三工程と、第4絶縁膜を成膜し、前記第1トレンチ底部に異方性エッチングにより第2開口部を形成して第2マスクとし、該第2マスクを用いて異方性エッチングにより前記第2開口部から前記耐圧層に達する深さの第2トレンチを形成する第四工程と、前記第2絶縁膜を除去し、第2トレンチ内面に形成されるゲート絶縁膜を介してゲート電極と層間絶縁膜を埋め込み、ソースコンタクト領域表面に対してオーム性接触を与える第1金属電極膜を成膜した後、前記第1絶縁膜を除去すると同時に該第1絶縁膜上の前記第1金属電極膜をリフトオフして除去する第五工程と、前記ボディーコンタクト領域表面に対してオーム性接触を与える第2金属電極膜を成膜する第六工程をこの順に含むことを特徴とするトレンチゲート型半導体装置の製造方法。 A first conductivity type withstand voltage layer and a second conductivity type body layer, each of which is composed mainly of a mixed crystal semiconductor of AlN and GaN in a required ratio on one main surface of a bulk substrate that can be epitaxially grown. A first step of laminating a body contact layer of a second conductivity type in this order by epitaxial growth; a first insulating film on the surface of the body contact layer; and a second insulating film having a different solution from the first insulating film. Are formed in this order, and a first opening penetrating the first insulating film and the second insulating film is formed by anisotropic etching to form a first mask. A second step of forming a first trench having a depth reaching the body layer from the first opening by etching; and a solution different from the first insulating film on the side wall of the first insulating film in the first trench. The third absolute After forming the film, a third step of forming a source contact region and a source extension region at the bottom of the first trench and a fourth insulating film are formed, and a second opening is formed by anisotropic etching at the bottom of the first trench. Forming a second mask to form a second mask, and forming a second trench having a depth reaching the breakdown voltage layer from the second opening by anisotropic etching using the second mask; The insulating film was removed, the gate electrode and the interlayer insulating film were embedded via the gate insulating film formed on the inner surface of the second trench, and a first metal electrode film that gave ohmic contact with the surface of the source contact region was formed. Then, a fifth step of removing the first metal electrode film on the first insulating film by removing the first insulating film and simultaneously removing the first insulating film, and providing ohmic contact to the surface of the body contact region Method of manufacturing a trench gate type semiconductor device which comprises a sixth step of forming a second metal electrode film in this order. 前記エピタキシャル成長させることが可能であるバルク基板が、AlGaN混晶半導体基板、シリコン半導体基板、サファイア基板のいずれかであることを特徴とする請求項1記載のトレンチゲート型半導体装置の製造方法。 2. The method of manufacturing a trench gate type semiconductor device according to claim 1, wherein the bulk substrate capable of epitaxial growth is an AlGaN mixed crystal semiconductor substrate, a silicon semiconductor substrate, or a sapphire substrate. 前記第1絶縁膜が窒化シリコン系絶縁膜であり、前記第2乃至第4絶縁膜がシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項1または2記載のトレンチゲート型半導体装置の製造方法。 3. The method of manufacturing a trench gate type semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film is a silicon nitride insulating film, and the second to fourth insulating films are silicon oxide films. 前記第1金属電極膜が前記ソースコンタクト領域表面に接触する金属がチタンとパラジウムであり、前記第2金属電極膜が前記ボディーコンタクト領域表面と接触する金属がパラジウムであることを特徴とする請求項3記載のトレンチゲート型半導体装置の製造方法。 The metal in which the first metal electrode film is in contact with the surface of the source contact region is titanium and palladium, and the metal in which the second metal electrode film is in contact with the surface of the body contact region is palladium. 4. A method for manufacturing a trench gate type semiconductor device according to 3. 前記第五工程における第1金属電極膜のリフトオフは、前記第1絶縁膜を熱リン酸により除去して行うことを特徴とする請求項4に記載のトレンチゲート型半導体装置の製造方法。 5. The method of manufacturing a trench gate type semiconductor device according to claim 4, wherein the lift-off of the first metal electrode film in the fifth step is performed by removing the first insulating film with hot phosphoric acid. 前記所要の比率のAlNとGaNの混晶半導体に換えて単独のGaN半導体を用いることを特徴とする請求項1記載のトレンチゲート型半導体装置の製造方法。 2. The method of manufacturing a trench gate type semiconductor device according to claim 1, wherein a single GaN semiconductor is used instead of the mixed crystal semiconductor of AlN and GaN of the required ratio. 前記第1トレンチ底部へソースコンタクト領域およびソース拡張領域を形成する第三工程が、それぞれイオン注入により領域形成が行われるとともに、該イオン注入後、前記第2マスクとする第4絶縁膜を形成する前に、注入イオンの活性化熱処理が行われることを特徴とする請求項1記載のトレンチゲート型半導体装置の製造方法。 In the third step of forming the source contact region and the source extension region at the bottom of the first trench, each region is formed by ion implantation, and after the ion implantation, a fourth insulating film is formed as the second mask. 2. The method of manufacturing a trench gate type semiconductor device according to claim 1, wherein an activation heat treatment of implanted ions is performed before. 前記活性化熱処理の温度が1350℃以下であることを特徴とする請求項7記載のトレンチゲート型半導体装置の製造方法。 8. The method of manufacturing a trench gate type semiconductor device according to claim 7, wherein a temperature of the activation heat treatment is 1350 [deg.] C. or less. 前記活性化熱処理の前に、前記第2絶縁膜とAlNとGaN混晶半導体材料に対してエッチングによる選別性を有する窒化珪素膜をキャップ材料として形成することを特徴とする請求項8記載のトレンチゲート型半導体装置の製造方法。 9. The trench according to claim 8, wherein a silicon nitride film having a selectivity by etching with respect to the second insulating film and the AlN / GaN mixed crystal semiconductor material is formed as a cap material before the activation heat treatment. A method for manufacturing a gate type semiconductor device. 前記ボディーコンタクト領域が、オーム性接触が得られる所定の表面不純物密度を有するようにエピタキシャル成長の際の同時ドーピングにより形成される工程および/または当該所定の量子井戸構造を形成するように混晶組成が成長方向に制御される工程を有することを特徴とする請求項1記載のトレンチゲート型半導体装置の製造方法。 A mixed crystal composition is formed so that the body contact region is formed by simultaneous doping during epitaxial growth so as to have a predetermined surface impurity density at which ohmic contact can be obtained and / or to form the predetermined quantum well structure. 2. The method of manufacturing a trench gate type semiconductor device according to claim 1, further comprising a step controlled in a growth direction. エピタキシャル成長させることが可能であるバルク基板の一方の主面に第1導電型の耐圧層と第2導電型のボディー層と高ドープであって選択的に載置される複数の第2導電型のボディーコンタクト領域とをこの順に備え、前記選択的に載置される複数のボディーコンタクト領域の間のボディー層の表面層に上層の第1導電型のソースコンタクト領域と下層の第1導電型のソース拡張領域とを有し、前記第1導電型のソースコンタクト領域の表面から、前記複数のボディーコンタクト領域間の距離より狭い幅と前記耐圧層に達する深さとを有するトレンチを有し、該トレンチの内面に設けられるゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜を介して前記耐圧層、前記ボディー層および前記ソース拡張領域に対向するように埋設されるゲート電極と、前記ソースコンタクト領域表面と前記ボディーコンタクト領域表面とにオーム性接触を形成するソース電極とを有する半導体装置において、前記ソースコンタクト領域表面と前記ボディーコンタクト領域表面とにオーム性接触を形成するソース電極が、前記ソースコンタクト領域表面にオーム性接触する第1金属電極と、前記ボディーコンタクト領域表面にオーム性接触する第2金属電極とを有することを特徴とするトレンチゲート型半導体装置。 A plurality of second conductivity types of a first conductivity type pressure-resistant layer, a second conductivity type body layer, and a highly doped and selectively placed on one main surface of a bulk substrate that can be epitaxially grown. A body contact region in this order, and a source contact region of an upper first conductivity type and a source of a lower first conductivity type on a surface layer of the body layer between the plurality of selectively placed body contact regions. An extension region, and a trench having a width narrower than a distance between the plurality of body contact regions and a depth reaching the breakdown voltage layer from the surface of the source contact region of the first conductivity type. A gate insulating film provided on the inner surface, and a gate electrode buried so as to face the breakdown voltage layer, the body layer, and the source extension region through the gate insulating film, In a semiconductor device having a source contact region surface and a source electrode that forms ohmic contact with the body contact region surface, the source electrode that forms ohmic contact with the source contact region surface and the body contact region surface includes: A trench gate type semiconductor device comprising: a first metal electrode in ohmic contact with the surface of the source contact region; and a second metal electrode in ohmic contact with the surface of the body contact region. 前記第2金属電極は、前記第1金属電極の上を覆っていることを特徴とする請求項11に記載のトレンチゲート型半導体装置。 The trench gate type semiconductor device according to claim 11, wherein the second metal electrode covers the first metal electrode. 前記第2金属電極の上に積層される金属電極の最上層がアルミニウム電極であることを特徴とする請求項12に記載のトレンチゲート型半導体装置。 13. The trench gate type semiconductor device according to claim 12, wherein the uppermost layer of the metal electrode laminated on the second metal electrode is an aluminum electrode. 前記ボディーコンタクト領域が、オーム性接触を得るに好適な量子井戸構造を含むことを特徴とする請求項11記載のトレンチゲート型半導体装置。
12. The trench gate type semiconductor device according to claim 11, wherein the body contact region includes a quantum well structure suitable for obtaining ohmic contact.
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