纵向型半导体装置及其制造方法_5

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盘电极7的一边被配置在活性区域3内的端部附近。栅极浇道8被配置在活性区域3内的外周。此外,与栅电极9延伸的方向平行地配置的栅极浇道8的一边(图中的箭头Α)也可以不形成。
[0142]通过将栅极焊盘电极7的一边配置在活性区域3内的端部附近并在活性区域3内的外周配置栅极浇道8,与图1和图9相比能够最大限度地利用活性区域3的有效区域来配置MOS结构部。由此,导通电阻被降低,能够减少导通损失。
[0143]实施方式4
[0144]图11是表示本发明的第4实施方式的俯视图。栅极焊盘电极7的一边被配置在活性区域3内的端部附近。栅极浇道8以沿与栅电极9延伸的方向正交的方向横穿活性区域3内的方式配置,进一步被配置在活性区域3内的外周。此外,活性区域3内的外周(图中的箭头Α)的栅极浇道8也可以不形成。在这种情况下,栅电极9通过未图示的接触孔15与栅极焊盘电极7和横穿活性区域3内的栅极浇道8电连接。
[0145]实施方式5
[0146]图12是表示本发明的第5实施方式的图1的B部放大图。此外,图12是示出了栅电极9和η+源极区域11的位置的俯视图。图中的虚线表示源极焊盘电极6、栅极焊盘电极7以及栅极浇道8的位置。源极焊盘电极6下部的栅电极9的俯视形状被形成为条状并与栅极焊盘电极7下的栅电极9隔离这一点与图3、图4不同。栅电极9经由配置在活性区域3内的外周的栅极浇道8与栅极焊盘电极7电连接。另一方面,栅极焊盘区域4内的栅电极9经由未图示的接触孔15直接与栅极焊盘电极7电连接。在源极焊盘电极6与栅极焊盘电极7之间的下部不形成栅电极9。由此,与实施方式I同样地,在从层间绝缘膜14外部导入离子等的情况下,例如即使外部的大气中的水分所包含的氢离子、钠离子、氯离子等离子进入,MOSFET的栅极阈值电压Vth也不会产生变动,从而不会对MOSFET动作产生影响。
[0147]实施方式6
[0148]图13是表示本发明的第6实施方式的图1的B部放大图。是示出了栅电极9和η+源极区域11的俯视图。与图12的不同点在于将栅极焊盘电极7下的栅电极9a形成得比形成在活性区域3内的栅电极9细。由此,能够减少蓄积到栅极电容的栅极电荷Qg而减少开关损失。
[0149]实施方式7
[0150]图14是表示本发明的第7实施方式的图1的B部放大图。是示出了栅电极9和n+源极区域11的位置的俯视图。栅电极9的俯视形状是条状。与图13的不同点在于使栅极焊盘区域4的栅电极9的俯视形状即条状的短边方向的间距小。由此,能够提高在栅极焊盘电极7下的ρ阱区域5形成的沟道反转层17的密度。因此,能够降低导通电阻而减少导通损失。
[0151]实施方式8
[0152]图15是表示本发明的第8实施方式的图1的B部放大图。是示出了栅电极9和n+源极区域11的位置的俯视图。与图12的不同点在于将栅极焊盘电极7下的栅电极9的俯视形状形成为网格状。由此,能够获得与实施方式5同样的效果。
[0153]实施方式9
[0154]图16是表示本发明的第9实施方式的图2的(b)的P-P’截面图,是与图7相当的俯视图。与图7的不同点在于构成第二并列ρη层13的第二 ρ型分隔区域13a被配置成网格状。由此,与俯视形状为条状的情况相比使耗尽层的扩展更均匀而容易确保耐压。
[0155]实施方式10
[0156]图17是表示本发明的第10实施方式的图12?14的X_X’截面图。配置在源极焊盘电极6与栅极焊盘电极7之间的下部的ρ阱区域5形成为横跨源极焊盘电极6下部和栅极焊盘电极7下部,被配置在栅极焊盘电极7的外周部下的n+源极区域11与源极焊盘电极6连接。栅极焊盘电极7下部的栅电极9与源极焊盘电极6下部的栅电极9之间被隔离。源极焊盘电极6下部的栅电极9经由栅极浇道8与栅极焊盘电极7连接。
[0157]另外,在源极焊盘电极6与栅极焊盘电极7之间的层间绝缘膜14露出位置的下部不形成栅电极9。栅极焊盘电极7下部的栅电极9在栅极焊盘区域4内的一部分如图17所示那样与栅极焊盘电极7电连接。此外,栅极焊盘电极7下部的n+源极区域11与同栅极焊盘电极7相向的源极焊盘电极6连接。由此,在横跨源极焊盘电极6下部与栅极焊盘电极7下部之间而形成的P阱区域5形成沟道反转层17。然而,在源极焊盘电极6与栅极焊盘电极7之间的层间绝缘膜14露出位置的下部形成有n+源极区域11而不形成沟道反转层17。因此,在从外部将离子等经由层间绝缘膜14导入至栅极绝缘膜18的情况下,例如即使导入外部大气中的水分所包含的氢离子、钠离子以及氯离子等,也不会引起栅极阈值电压的变动。因此,纵向型半导体装置100的开关特性、导通特性不产生变动,从而能够使纵向型半导体装置100稳定地进行动作。
[0158]实施方式11
[0159]图18?图20是表示本发明的第11实施方式的制造工序的截面图。
[0160]如图18的(a)所示,例如在厚度为200 μπι的η+衬底31的主表面上形成η外延层32。此外,η+衬底31成为η +漏极区域21。
[0161]如图18的(b)所示,以未图示的抗蚀剂掩膜为掩膜对形成在n+衬底31上的η外延层32选择性地离子注入作为η型杂质的硼33和作为ρ型杂质的磷34。此时,将抗蚀剂掩膜的开口形成为使向成为栅极焊盘区域4的区域打入的硼33和磷34的注入区域的宽度al、kl (热扩散后变为第二 ρ型分隔区域13a的宽度a和第二 η型漂移区域13b的宽度k)比向成为活性区域3的区域打入的硼33和磷34的注入区域的宽度gl、hi (热扩散后变为第一 P型分隔区域1a的宽度g和第一 η型漂移区域1b的宽度h)窄。
[0162]进一步,如图18的(C)所示,多次重复进行η外延层32的形成和选择性的离子注入(在此为重复五次)。在形成最上层的前一个η外延层35之后,仅向成为活性区域3的位置离子注入硼33和磷34。接着,形成最上层的η外延层36。之后,通过热处理来进行热扩散,形成第一 P型分隔区域10a、第二 ρ型分隔区域13a、第一 η型漂移区域1b以及第二 η型漂移区域13b。由第一 ρ型分隔区域1a和第一 η型漂移区域1b形成第一并列ρη层10,由第二 ρ型分隔区域13a和第二 η型漂移区域13b形成第二并列ρη层13。仅向成为活性区域3的位置进行了离子注入后的η外延层35的不形成第二 ρ型分隔区域13a和第二 η型漂移区域13b的位置成为η隔离区域20。另外,最上层的η外延层36成为第一η漂移区域19。并且,形成在η +衬底31的上表面的η外延层32的没有形成第一 ρ型分隔区域10a、第二 ρ型分隔区域13a以及第一 η型漂移区域10b、第二 η型漂移区域13b的区域成为第二 η漂移区域。
[0163]如图19的(d)所示,在最上层的η外延层36的上表面形成栅极绝缘膜18,在栅极绝缘膜18的上表面形成多晶硅的栅电极9。
[0164]在图19的(e)中,以栅电极9和未图示的抗蚀剂掩膜为掩膜进行离子注入,形成P阱区域5。
[0165]在图20的(f)中,在活性区域3的ρ阱区域5的表面层通过离子注入形成n+源极区域11和P+接触区域12。在栅极焊盘区域4的P阱区域5的表面层通过离子注入形成n+源极区域11和ρ +接触区域12。
[0166]在图20的(g)中,用层间绝缘膜14覆盖表面,在以抗蚀剂掩膜为掩膜进行蚀刻来形成图案之后,在层间绝缘膜14上形成源极焊盘电极6、栅极焊盘电极7以及栅极浇道8。另外,在n+衬底31的另一主表面(η +漏极区域21的背面)形成漏电极23。源极焊盘电极6以包围栅极焊盘电极7的方式形成,并与η+源极区域11和ρ +接触区域12电连接。栅极浇道8与栅极焊盘电极7电连接,栅电极9经由形成于层间绝缘膜14的接触孔15与栅极浇道8或栅极焊盘电极7电连接。
[0167]实施方式12
[0168]图21是表示本发明的第12实施方式的图2的(a)的X_X’截面图。与图2的(b)的纵向型半导体装置100的不同点在于栅极焊盘电极7下的P阱区域5为宽阔的一个区域。另外,在第二并列ρη层13的上表面不形成栅电极9。并且,在栅极焊盘电极7下部的一个P阱区域形成的η+源极区域11与源极焊盘电极6电连接。由于在栅极焊盘电极7下部的P阱区域5形成的沟道反转层17减少,因此与图2的(b)的纵向型半导体装置100相比导通电阻有所上升。但是,与以往的纵向型半导体装置500相比,由于配置η隔离区域20而能够实现导通电阻的降低。另外,由于由栅极焊盘电极7的ρ阱区域5、第一 η漂移区域19以及η隔离区域20的ρη结构成的寄生二极管的接合面积变小,因此能够实现反向恢复耐量的提高。
[0169]实施方式13
[0170]图22是表示本发明的第13实施方式的图2的(a)的X-X’截面图。与图2的(b)的纵向型半导体装置100的不同点在于,第二并列ρη层13的第二 P型分隔区域13a和第二η型漂移区域13b的重复间距T2与第一并列ρη层10的第一 ρ型分隔区域1a和第一η型漂移区域1b的重复间距Tl相同。在这种情况下,与以往的纵向型半导体装置500相比,由于配置η隔离区域20而能够实现导通电阻的降低。另外,由于能够减小由栅极焊盘电极7的ρ阱区域5、第一 η漂移区域19以及η隔离区域20的ρη结构成的寄生二极管的接合面积,因此能够实现反向恢复耐量的提高。
[0171]实施方式14
[0172]图23是表示本发明的第14实施方式的图2的(a)的X_X’截面图。与图2的(b)的纵向型半导体装置100的不同点在于使栅极结构为沟槽型而非平面型。
[0173]配置沟槽25,该沟槽25从ρ阱区域5的表面层贯穿ρ阱区域5而到达第一 η型漂移区域1b和η隔离区域20。在P阱区域5的表面层形成η +源极区域11。以与ρ阱区域5内的η+源极区域11接触的方式配置ρ +接触区域12。在沟槽25的内壁隔着栅极绝缘膜18配置多晶硅的栅电极9。在由η+源极区域11与第一 η型漂移区域1b夹持以及由η +源极区域11与η隔离区域20夹持的ρ阱区域5中,沿形成于沟槽25的栅极绝缘膜18的方向(图中的纵向)形成沟道反转层17。
[0174]通过形成为沟槽结构,易于使原胞间距微细化,从而能够将图1的纵向型半导体装置100的间距尺寸缩小至1/5左右。
[0175]实施方式15
[0176]图24是表示本发明的第15实施方式的图2的(a)的X-X’截面图。
[0177]在实施方式14中,在层间绝缘膜14露出位
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