JP3521628B2 - Semiconductor device - Google Patents
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- JP3521628B2 JP3521628B2 JP19045496A JP19045496A JP3521628B2 JP 3521628 B2 JP3521628 B2 JP 3521628B2 JP 19045496 A JP19045496 A JP 19045496A JP 19045496 A JP19045496 A JP 19045496A JP 3521628 B2 JP3521628 B2 JP 3521628B2
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、その用途としては、単体または半導体装置を組み込
んだIC等に採用して好適である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and is suitable for use as a single unit or as an IC incorporating a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】縦型パワーMOSFETは、周波数特性
が優れ、スイッチング速度が速く、かつ低電力で駆動で
きる等多くの特長を有することから、近年多くの産業分
野で使用されている。従来の縦型パワーMOSFETと
して、例えば国際公開WO93/03502号公報や特
開昭62−12167号公報に開示されているように、
素子表面に溝を形成し、その溝の側面にチャネル部を形
成した構造が知られている。2. Description of the Related Art Vertical power MOSFETs have been used in many industrial fields in recent years because they have many characteristics such as excellent frequency characteristics, fast switching speed, and low power consumption. As a conventional vertical power MOSFET, as disclosed in, for example, International Publication WO93 / 03502 and Japanese Patent Laid-Open No. 62-12167,
A structure is known in which a groove is formed on the element surface and a channel portion is formed on the side surface of the groove.
【0003】しかしながら、上記国際公開WO93/0
3502号公報や特開昭62−12167号公報の縦型
パワーMOSFETは、初期溝の形成にウエットエッチ
ングや、物理的にイオンを衝突させるドライエッチング
を用いている。そのため、初期溝の表面に格子欠陥が残
り、その後のLOCOS酸化によってもその格子欠陥が
残ってしまい、チャネル表面となる領域の移動度が下が
ってしまい、結果としてオン抵抗が上がってしまうとい
う問題があった。However, the above international publication WO93 / 0
The vertical power MOSFETs disclosed in Japanese Patent No. 3502 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-12167 use wet etching or dry etching in which ions are physically made to collide with each other to form an initial groove. Therefore, a lattice defect remains on the surface of the initial groove, and the lattice defect remains due to the subsequent LOCOS oxidation, which lowers the mobility of the region serving as the channel surface, resulting in an increase in on-resistance. there were.
【0004】そこで、本願出願人は先に上記初期溝を形
成するに当たって、ガスの浸食のみで半導体基板を削る
ケミカルドライエッチングを採用し、初期溝の格子欠陥
をなくすことで、その後のLOCOS酸化によっても格
子欠陥をなくし、結果としてオン抵抗を飛躍的に減少さ
せることができる半導体装置を、特願平6−60693
号として提案している。Therefore, in forming the above-mentioned initial groove, the applicant of the present application first employs chemical dry etching in which the semiconductor substrate is ablated only by gas erosion to eliminate lattice defects in the initial groove, and by subsequent LOCOS oxidation. No. 6,606,931 discloses a semiconductor device capable of eliminating the lattice defect, resulting in a dramatic reduction in on-resistance.
Proposed as an issue.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記特願
平6−60693号に提案した半導体装置では、図22
に示すように、四角パターンセルを採用しており、溝の
コーナ部の半導体領域(例えばシリコン)の形状は、平
面図的には直角パターンであり、さらに深さ方向には溝
が形成されているため、3次元的にはコーナ部で尖った
構造となっている。さらに半導体領域上部にゲート絶縁
膜(例えば、二酸化シリコン)、さらにその上部にゲー
ト電極(例えば低抵抗ポリシリコン)が配置される構造
となっている。この様な構成で、ゲート電極−ソース電
極間に電圧が印加されると、上記3次元的に尖った構造
部にて電界が集中しやすく、ゲート電極−ソース電極間
絶縁耐圧の低下が発生しやすくなるという懸念がある。
また、ドレイン−ソース間に電圧を印加する場合も上記
3次元的に尖った構造部で電界集中を起こし易くドレイ
ン−ソース間耐圧不良が生じ易いという可能性もある。However, in the semiconductor device proposed in Japanese Patent Application No. 6-60693 mentioned above, the semiconductor device shown in FIG.
As shown in Fig. 4, a square pattern cell is adopted, and the shape of the semiconductor region (for example, silicon) at the corner portion of the groove is a right angle pattern in plan view, and the groove is formed in the depth direction. Therefore, the three-dimensional structure has a sharp corner. Further, the gate insulating film (for example, silicon dioxide) is arranged above the semiconductor region, and the gate electrode (for example, low resistance polysilicon) is further arranged thereon. With such a structure, when a voltage is applied between the gate electrode and the source electrode, an electric field is likely to be concentrated in the three-dimensionally sharpened structure portion, and the breakdown voltage between the gate electrode and the source electrode is lowered. There is a concern that it will be easier.
Also, when a voltage is applied between the drain and the source, there is a possibility that electric field concentration is likely to occur in the above-mentioned three-dimensionally sharpened structure portion and a drain-source breakdown voltage defect is likely to occur.
【0006】そこで本発明の目的は、ゲート電極−ソー
ス電極間の耐圧が低下しない半導体装置を得ること、及
びドレイン−ソース間の耐圧が低下しない半導体装置を
得ることである。Therefore, an object of the present invention is to obtain a semiconductor device in which the breakdown voltage between the gate electrode and the source electrode does not decrease and a semiconductor device in which the breakdown voltage between the drain and source does not decrease.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記のように構成された
請求項1の発明によれば、溝部をチャネル領域として用
いるため、オン抵抗が非常に低いものとなる。さらに、
格子状パターンのコーナ部に曲率をつけることにより、
格子状パターンのコーナ部の角度と溝の傾斜角で決まる
半導体領域の3次元的突出し部の先端の形状に丸みを付
ける。これによりさらに半導体領域の上部にゲート絶縁
膜(例えば、二酸化シリコン)、さらにその上部にゲー
ト電極(例えば低抵抗ポリシリコン)が配置される構造
においてゲート電極−ソース電極間に電圧が印加される
場合、上記3次元的に尖った構造部における電界の集中
を低減し、ゲート電極−ソース電極間絶縁耐圧特性の不
良の発生を抑制する。According to the invention of claim 1 configured as described above, since the groove portion is used as the channel region, the on-resistance is extremely low. further,
By adding curvature to the corners of the grid pattern,
The tip of the three-dimensional protruding portion of the semiconductor region, which is determined by the angle of the corner portion of the lattice pattern and the inclination angle of the groove, is rounded. As a result, when a voltage is applied between the gate electrode and the source electrode in a structure in which the gate insulating film (for example, silicon dioxide) is further arranged on the semiconductor region and the gate electrode (for example, low resistance polysilicon) is further arranged thereon. The concentration of the electric field in the three-dimensionally pointed structure portion is reduced, and the occurrence of defects in the dielectric strength characteristics between the gate electrode and the source electrode is suppressed.
【0008】従来の直交格子状パターンでは、格子状パ
ターンのコーナ部の溝幅が大きくなる領域で電界集中を
起こしやすい。しかし上記のように構成された請求項2
の発明によれば、電界の集中しやすい格子状パターンの
コーナ部溝に直線溝パターンを対向させる(格子状パタ
ーンによって囲まれた領域を所定方向に移動させる)千
鳥格子パターンにすることにより、請求項1の発明の効
果に加え、従来の直交格子状溝パターンに比べ、最大溝
幅を小さくできる。これにより、ドレイン−ソース間に
電圧を印加する場合、3次元的に尖った構造部である格
子溝パターンのコーナ突起部の電界緩和が達成でき、こ
れによりドレイン−ソース間耐圧不良の発生を抑制でき
る。In the conventional orthogonal grid pattern, electric field concentration is likely to occur in a region where the groove width of the corner portion of the grid pattern is large. However, claim 2 configured as described above
According to the invention, the linear groove pattern is opposed to the corner groove of the grid pattern where the electric field is easily concentrated (the region surrounded by the grid pattern is moved in a predetermined direction) to form a staggered grid pattern, In addition to the effect of the invention of claim 1, the maximum groove width can be made smaller than that of the conventional orthogonal lattice groove pattern. As a result, when a voltage is applied between the drain and the source, the electric field relaxation of the corner protrusions of the lattice groove pattern, which is a three-dimensionally sharp structure, can be achieved, thereby suppressing the occurrence of the drain-source breakdown voltage failure. it can.
【0009】又、請求項3の発明によれば、コーナ部に
おける曲率半径をY、溝部の深さをXとした場合に、Y
≧1.67X−1.17の関係を満たすように設定され
るのでゲート−ソース間の耐圧が高いところで安定す
る。更に、請求項4の発明によれば、ケミカルドライエ
ッチングにより初期溝を形成し、その初期溝を選択酸化
して選択酸化膜を形成し、その後、選択酸化膜を除去す
ることにより溝部を形成しており、その選択酸化膜をマ
スクとして形成されるベース層の平面形状は、選択酸化
膜のパターン、即ち、この選択酸化膜を除去した後に形
成される溝部のパターンに応じて決定され、そのベース
層の平面形状のコーナ部において電界集中し易くなる要
因をつくるが、溝部のパターンのコーナ部に曲率をつけ
ることにより、上述した様に電界集中を低減できるとい
う効果がある。According to the third aspect of the invention, when the radius of curvature at the corner is Y and the depth of the groove is X, Y
Since it is set so as to satisfy the relationship of ≧ 1.67X−1.17, it becomes stable at a high breakdown voltage between the gate and the source. Further, according to the invention of claim 4, an initial groove is formed by chemical dry etching, the initial groove is selectively oxidized to form a selective oxide film, and then the selective oxide film is removed to form a groove portion. The planar shape of the base layer formed by using the selective oxide film as a mask is determined according to the pattern of the selective oxide film, that is, the pattern of the groove formed after removing the selective oxide film, and the base Although a factor that facilitates electric field concentration in the planar corner portion of the layer is created, providing the curvature in the corner portion of the groove pattern has the effect of reducing the electric field concentration as described above.
【0010】[0010]
(第1の実施の形態)以下図面を参照して本発明の第1
の実施の形態について説明する。図1(a)は本発明の
第1の実施の形態による四角形ユニットセルからなる縦
型パワーMOSFETの平面図であり、同図(b)は同
図(a)におけるA−A断面図である。図2〜図21は
同じく縦型パワーMOSFETの製造における各段階で
の説明図である。(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The embodiment will be described. FIG. 1A is a plan view of a vertical power MOSFET composed of a square unit cell according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA in FIG. . 2 to 21 are explanatory views of each stage in manufacturing the vertical power MOSFET.
【0011】この実施の形態の縦型パワーMOSFET
は、その要部、すなわちユニットセル部分を図1に示す
ような構造として、このユニットセル15がピッチ幅
(ユニットセル寸法)aで、平面上縦横に規則正しく多
数配置された構造となっている。図1において、ウエハ
21は不純物濃度が1019cm-3程度で厚さ100〜3
00μmのn+型シリコンからなる半導体基板1上に不
純物密度が1016cm-3程度の厚さ5μmから20μm
前後のn−型エピタキシャル層2が構成されたものであ
り、このウエハ21の主表面にユニットセル15が構成
される。ウエハ21の主表面に12μm程度のユニット
セル寸法aでU溝50を形成するために、厚さ1μm程
度のLOCOS酸化膜を形成し、この酸化膜をマスクと
して自己整合的な二重拡散により接合深さが2μm程度
のp型ベース層16と、接合深さが0.5μm程度のn
+型ソース層4とが形成されており、それによりU溝5
0の側壁部51にチャネル5が設定される。また、二重
拡散後にこの拡散マスク及びU溝50形成用として使用
したLOCOS酸化膜は除去されて、U溝50の内壁に
は厚さが60nm程度のゲート酸化膜8が形成され、さ
らに、その上に厚さが400nm程度のポリシリコンか
らなるゲート電極9、厚さが1μm程度のBPSGから
なる層間絶縁膜18が形成されている。さらに、p型ベ
ース層16の中央部表面に接合深さが0.5μm程度の
p+型ベースコンタクト層17が形成され、層間絶縁膜
18の上に形成されたソース電極19とn+型ソース層
4およびp+型ベースコンタクト層17がコンタクト穴
を介してオーミック接触している。また、半導体基板1
の裏面にオーミック接触するようにドレイン電極20が
形成されている。Vertical power MOSFET of this embodiment
1 has a main portion, that is, a unit cell portion, as shown in FIG. 1, and a large number of the unit cells 15 are regularly arranged in a vertical and horizontal plane with a pitch width (unit cell size) a. In FIG. 1, the wafer 21 has an impurity concentration of about 10 19 cm −3 and a thickness of 100 to 3
On a semiconductor substrate 1 made of n + type silicon having a thickness of 00 μm, an impurity density of about 10 16 cm −3 and a thickness of 5 μm to 20 μm.
The front and rear n − type epitaxial layers 2 are formed, and the unit cell 15 is formed on the main surface of the wafer 21. In order to form the U groove 50 with a unit cell size a of about 12 μm on the main surface of the wafer 21, a LOCOS oxide film with a thickness of about 1 μm is formed and bonded by self-aligned double diffusion using this oxide film as a mask. A p-type base layer 16 having a depth of about 2 μm and an n having a junction depth of about 0.5 μm.
+ Type source layer 4 is formed, and thereby the U groove 5 is formed.
Channel 5 is set on the side wall portion 51 of 0. Further, after the double diffusion, the diffusion mask and the LOCOS oxide film used for forming the U groove 50 are removed, and the gate oxide film 8 having a thickness of about 60 nm is formed on the inner wall of the U groove 50. A gate electrode 9 made of polysilicon having a thickness of about 400 nm and an interlayer insulating film 18 made of BPSG having a thickness of about 1 μm are formed on the top. Further, the p + type base contact layer 17 having a junction depth of about 0.5 μm is formed on the surface of the central portion of the p type base layer 16, and the source electrode 19 and the n + type source layer 4 formed on the interlayer insulating film 18 are formed. And the p + type base contact layer 17 is in ohmic contact through the contact hole. In addition, the semiconductor substrate 1
The drain electrode 20 is formed so as to make ohmic contact with the back surface of the.
【0012】次に本発明の形態を製造方法を述べる。ま
ず、図2、図3に示されるように、n+型シリコンから
なる面方位が{100}である半導体基板1の主表面に
n−型のエピタキシャル層2を成長させたウエハ21を
用意する。この半導体基板1はその不純物濃度が1019
cm-3程度になっている。また、エピタキシャル層2は
その厚さが6〜20μm程度で、その不純物濃度は10
15〜1016cm-3程度となっている。次に、図4に示さ
れる用に、このウエハ21の主表面を熱酸化して厚さ5
00nm程度のフィールド酸化膜60を形成し、その後
レジスト膜61を堆積して公知のフォトリソ工程にてセ
ル形成予定位置の中央部に開口するパターンにレジスト
膜61をパターニングする。そして、このレジスト膜6
1をマスクとしてボロン(B+)をイオン注入する。Next, a method of manufacturing the embodiment of the present invention will be described. First, as shown in FIGS. 2 and 3, a wafer 21 is prepared in which an n− type epitaxial layer 2 is grown on a main surface of a semiconductor substrate 1 made of n + type silicon and having a plane orientation of {100}. This semiconductor substrate 1 has an impurity concentration of 10 19
It is about cm -3 . The epitaxial layer 2 has a thickness of about 6 to 20 μm and an impurity concentration of 10 μm.
It is about 15 to 10 16 cm -3 . Next, as shown in FIG. 4, the main surface of the wafer 21 is thermally oxidized to a thickness of 5
A field oxide film 60 having a thickness of about 00 nm is formed, a resist film 61 is then deposited, and the resist film 61 is patterned by a known photolithography process into a pattern having an opening at the center of a cell formation planned position. Then, this resist film 6
Boron (B +) is ion-implanted using 1 as a mask.
【0013】レジスト剥離後、熱拡散により図5に示す
ように接合深さが3μm程度のp型拡散層62を形成す
る。このp型拡散層62は最終的には後述するP型ベー
ス層16の一部となる。次に、図5に示すように、ウエ
ハ21の主表面に窒化シリコン膜63を約200nm堆
積し、この窒化シリコン膜63を図6(a)に示すよう
に<011>方向に垂直及び平行になるようにパターニ
ングして、ピッチ幅(ユニットセル15の寸法)aで開
口する格子状の開口パターンを形成する。なお、この開
口パターンにおいてそのコーナ部63Aに曲率をつけた
パターンとする。After stripping the resist, a p-type diffusion layer 62 having a junction depth of about 3 μm is formed by thermal diffusion as shown in FIG. The p-type diffusion layer 62 finally becomes a part of the P-type base layer 16 described later. Next, as shown in FIG. 5, a silicon nitride film 63 is deposited to a thickness of about 200 nm on the main surface of the wafer 21, and the silicon nitride film 63 is vertically and parallel to the <011> direction as shown in FIG. 6A. The patterning is performed so as to form a lattice-shaped opening pattern having openings with a pitch width (size of the unit cell 15) a. In this opening pattern, the corner portion 63A has a curvature.
【0014】次に、窒化シリコン膜63をマスクとして
フィールド酸化膜60をエッチングし、ひきつづき図7
に示すように、四フッ化炭素と酸素ガスを含む放電室7
02でプラズマを発生させて、化学的な活性種を作り、
この活性種を反応室703へ輸送し、反応室703でn
−型エピタキシャル層2を等方的にケミカルドライエッ
チングして溝64を形成する。Next, the field oxide film 60 is etched by using the silicon nitride film 63 as a mask, and subsequently, FIG.
As shown in, the discharge chamber 7 containing carbon tetrafluoride and oxygen gas
02 to generate plasma to create chemically active species,
This active species is transported to the reaction chamber 703, where it is n
The groove 64 is formed by isotropically chemical dry etching the − type epitaxial layer 2.
【0015】次に、図8に示すように、窒化シリコン膜
63をマスクとして溝64の部分を熱酸化する。これは
LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法として良く
知られた酸化方法であり、この酸化によりLOCOS酸
化膜65が形成され、同時にLOCOS酸化膜65によ
って喰われたn−型エピタキシャル層2の表面にU溝5
0が形成され、かつ溝50の形状が確定する。Next, as shown in FIG. 8, the groove 64 is thermally oxidized using the silicon nitride film 63 as a mask. This is an oxidation method well known as a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method. This oxidation forms a LOCOS oxide film 65, and at the same time, a U Groove 5
0 is formed and the shape of the groove 50 is determined.
【0016】この時、溝の側面と基板表面のなす角度で
ある図8のθを制御して、溝の側面が面方位{111}
に近い面となるよにケミカルドライエッチングの条件と
LOCOS酸化の条件を選ぶ。ISPSD’93,pp
135−140には、エッチング深さとLOCOS酸化
後の溝側面と基板表面のなす角度の関係の計算結果が示
されており、エッチング深さとLOCOS酸化時間を変
化させることにより溝側面と基板表面のなす角度を制御
することができる。At this time, the angle between the side surface of the groove and the surface of the substrate is controlled by θ in FIG. 8 so that the side surface of the groove has a plane orientation {111}.
The chemical dry etching conditions and the LOCOS oxidation conditions are selected so that the surface becomes closer to the surface. ISPSD '93, pp
135-140 show the calculation result of the relationship between the etching depth and the angle between the groove side surface after LOCOS oxidation and the substrate surface. By changing the etching depth and the LOCOS oxidation time, the relationship between the groove side surface and the substrate surface is shown. The angle can be controlled.
【0017】このようにしてLOCOS酸化により形成
されたU溝50の内壁表面は平坦で欠陥が少なく、その
表面は図2に示されるウエハ21の初期の主表面と同程
度に表面状態が良い。次に、図9に示すように、LOC
OS酸化膜65をマスクとして、薄いフィールド酸化膜
60を透過させてp型ベース層16を形成するためのボ
ロンをイオン注入する。このとき、LOCOS酸化膜6
5とフィールド酸化膜60の境界部分が自己整合位置に
なり、イオン注入される領域が正確に規定される。The inner wall surface of the U groove 50 thus formed by the LOCOS oxidation is flat and has few defects, and the surface has a surface condition as good as the initial main surface of the wafer 21 shown in FIG. Next, as shown in FIG.
Boron for forming the p-type base layer 16 is ion-implanted through the thin field oxide film 60 using the OS oxide film 65 as a mask. At this time, the LOCOS oxide film 6
The boundary portion between 5 and the field oxide film 60 becomes a self-aligned position, and the region for ion implantation is accurately defined.
【0018】次に、図10に示すように、接合深さ3μ
m程度まで熱拡散する。この熱拡散により、図5に示す
工程において前もって形成したp型拡散層62と、図9
に示す工程において注入されたボロンの拡散層が一体に
なり、一つのp型ベース層16を形成する。また、p型
ベース層16の領域の両端面はU溝50の側壁の位置で
自己整合的に規定される。Next, as shown in FIG. 10, the junction depth is 3 μm.
Heat is diffused to about m. Due to this thermal diffusion, the p-type diffusion layer 62 previously formed in the step shown in FIG.
In the step shown in (1), the diffusion layers of boron implanted are integrated to form one p-type base layer 16. Further, both end faces of the region of the p-type base layer 16 are defined by the positions of the side walls of the U groove 50 in a self-aligned manner.
【0019】次に、図11に示すように、格子状のパタ
ーンでウエハ21表面に形成されているLOCOS酸化
膜65により囲まれたp型ベース層16表面中央部に残
されたパターンでパターニングされたレジスト膜66と
LOCOS酸化膜65を共にマスクとして、薄いフィー
ルド酸化膜60を透過させてn+型ソース層4を形成す
るためのリンをイオン注入する。この場合も図9に示す
工程においてボロンをイオン注入した場合と同様に、L
OCOS酸化膜65とフィールド酸化膜60の境界部分
が自己整合位置になり、イオン注入される領域が正確に
規定される。Next, as shown in FIG. 11, patterning is performed with a pattern left in the central portion of the surface of the p-type base layer 16 surrounded by the LOCOS oxide film 65 formed on the surface of the wafer 21 in a grid pattern. Using both the resist film 66 and the LOCOS oxide film 65 as a mask, phosphorus is ion-implanted through the thin field oxide film 60 to form the n + type source layer 4. Also in this case, as in the case of implanting boron ions in the step shown in FIG.
The boundary portion between the OCOS oxide film 65 and the field oxide film 60 becomes a self-aligned position, and the region where ions are implanted is accurately defined.
【0020】次に、図12に示すように、接合深さ0.
5〜1μm熱拡散し、n+型ソース層4を形成し、同時
にチャネル5も設定する。この熱拡散において、n+型
ソース層4の領域のU溝50に接した端面は、U溝50
の側壁の位置で自己整合的に規定される。以上、図9〜
図12の工程によりp型ベース層16の接合深さとその
形状が確定する。このp型ベース層16の形状において
重要なことは、p型ベース層16の側面の位置がU溝5
0の側面により規定され、自己整合されて熱拡散するた
め、U溝50に対してp型ベース層16の形状は完全に
左右対称になる。Next, as shown in FIG.
The n + type source layer 4 is formed by thermal diffusion of 5 to 1 μm, and at the same time, the channel 5 is set. In this thermal diffusion, the end surface in contact with the U groove 50 in the region of the n + type source layer 4 is formed into the U groove 50.
Is defined in a self-aligned manner at the position of the side wall. Above, FIG. 9-
The junction depth of the p-type base layer 16 and its shape are determined by the process of FIG. What is important in the shape of the p-type base layer 16 is that the position of the side surface of the p-type base layer 16 is the U groove 5.
Since it is defined by the side surface of 0, is self-aligned and thermally diffuses, the shape of the p-type base layer 16 is completely symmetrical with respect to the U groove 50.
【0021】次に、図13に示すように、LOCOS酸
化膜65を弗酸を含む水溶液700中で、フッ化アンモ
ニウムによりPHが5程度に調整された状態で、シリコ
ンの表面を水素で終端させながら酸化膜を除去してU溝
50の内壁51を露出させる。この後、水溶液中から取
りだし、清浄な空気中で乾燥させる。Next, as shown in FIG. 13, the LOCOS oxide film 65 is terminated with hydrogen in the aqueous solution 700 containing hydrofluoric acid while the pH is adjusted to about 5 by ammonium fluoride. Meanwhile, the oxide film is removed to expose the inner wall 51 of the U groove 50. After this, it is taken out of the aqueous solution and dried in clean air.
【0022】次に、図15に示すように、チャネルが形
成される予定のp型ベース層16のU溝の側面5に酸化
膜を形成する。この熱酸化工程により、チャネルが形成
される予定面の原子オーダーでの平坦度が高くなる。こ
の熱酸化工程は、図14に示すように、酸素雰囲気に保
たれ、約1000℃に保持されている酸化炉601にウ
エハ21を徐々に挿入することにより行う。次に、図1
6に示すように、この酸化膜600を除去する。この酸
化膜600の除去も選択酸化膜の除去と同様に弗酸を含
む水溶液中で、フッ化アンモニウムによりPHが5程度
に調整された状態で、露出されたシリコンの表面を水素
で終端させながら行う。このような方法で形成されたU
溝50の内壁51は、平坦度が高く、また欠陥も少ない
良好なシリコン表面である。Next, as shown in FIG. 15, an oxide film is formed on the side surface 5 of the U groove of the p-type base layer 16 where the channel is to be formed. By this thermal oxidation step, the flatness on the atomic order of the surface on which the channel is to be formed is increased. As shown in FIG. 14, this thermal oxidation step is performed by gradually inserting the wafer 21 into the oxidation furnace 601 kept in an oxygen atmosphere and kept at about 1000 ° C. Next, FIG.
As shown in 6, the oxide film 600 is removed. Similar to the removal of the selective oxide film, the removal of the oxide film 600 is performed in an aqueous solution containing hydrofluoric acid while the pH of the exposed silicon is adjusted to about 5 by terminating the exposed silicon surface with hydrogen. To do. U formed by such a method
The inner wall 51 of the groove 50 is a good silicon surface having high flatness and few defects.
【0023】つづいて図17に示すように、U溝50の
側面及び底面に熱酸化により厚さ60nm程度のゲート
酸化膜8を形成する。次に、図18に示すように、ウエ
ハ21の主表面に厚さ400nm程度のポリシリコン膜
を堆積し、隣接した二つのU溝50の上端の距離bより
も2βだけ短い距離cだけ離間するようにパターニング
してゲート電極9を形成する。次にゲート電極9の端部
においてゲート酸化膜8が厚くなるよう酸化する。この
時図19に示すようにゲート酸化膜が、ゲート端部で厚
くなる部分の長さをXとすると、β>Xとなるようにβ
を設定する。Subsequently, as shown in FIG. 17, a gate oxide film 8 having a thickness of about 60 nm is formed on the side surface and the bottom surface of the U groove 50 by thermal oxidation. Next, as shown in FIG. 18, a polysilicon film having a thickness of about 400 nm is deposited on the main surface of the wafer 21 and is separated by a distance c which is 2β shorter than the distance b between the upper ends of two adjacent U grooves 50. Thus, the gate electrode 9 is formed by patterning. Next, the end portion of the gate electrode 9 is oxidized so that the gate oxide film 8 becomes thick. At this time, as shown in FIG. 19, if the length of the portion where the gate oxide film becomes thicker at the gate end is X, then β> X
To set.
【0024】以上、図9〜図18に示す工程は本実施の
形態において最も重要な製造工程の部分であり、LOC
OS酸化膜65を自己整合的な二重拡散のマスクとして
使用し、p型ベース層16,n+型ソース層4及びチャ
ネル5を形成し、次にLOCOS酸化膜65を除去した
後、ゲート酸化膜8,ゲート電極9を形成する。次に、
図20に示すように、パターニングされたレジスト膜6
8をマスクとして酸化膜67を透過してp+型ベースコ
ンタクト層17を形成するためのボロンをイオン注入す
る。As described above, the steps shown in FIGS. 9 to 18 are the most important manufacturing steps in this embodiment.
The OS oxide film 65 is used as a self-aligned double diffusion mask to form the p-type base layer 16, the n + -type source layer 4 and the channel 5, and then the LOCOS oxide film 65 is removed, after which the gate oxide film is formed. 8 and the gate electrode 9 are formed. next,
As shown in FIG. 20, a patterned resist film 6
Using mask 8 as a mask, boron is ion-implanted through the oxide film 67 to form the p + type base contact layer 17.
【0025】次に、図21に示すように、接合深さ0.
5μm程度熱拡散し、p+型ベースコンタクト層17を
形成する。そして、図1(b)に示すように、ウエハ2
1の主表面にBPSGからなる層間絶縁膜18を形成
し、その一部にコンタクト穴開けを行いp+型ベースコ
ンタクト層17とn+型ソース層4を露出させる。さら
に、アルミニウム膜からなるソース電極19を形成し、
前記コンタクト穴を介してp+型ベースコンタクト層1
7とn+型ソース層4とにオーミック接触させる。さら
に、アルミニウム膜保護用としてプラズマCVD法等に
より窒化シリコン等よりなるパッシベーション膜(図示
略)を形成し、また、ウエハ21の浦面にはTi/Ni
/Auの3層膜からなるドレイン電極20を形成し、n
+型半導体基板1にオーミック接触をとる。Next, as shown in FIG. 21, a junction depth of 0.
The p + type base contact layer 17 is formed by thermal diffusion of about 5 μm. Then, as shown in FIG.
An interlayer insulating film 18 made of BPSG is formed on the main surface of No. 1, and contact holes are formed in a part of the interlayer insulating film 18 to expose the p + type base contact layer 17 and the n + type source layer 4. Further, a source electrode 19 made of an aluminum film is formed,
P + type base contact layer 1 through the contact hole
7 and n + type source layer 4 are brought into ohmic contact. Further, a passivation film (not shown) made of silicon nitride or the like is formed by a plasma CVD method or the like for protecting the aluminum film, and Ti / Ni is formed on the back surface of the wafer 21.
Forming a drain electrode 20 composed of a three-layer film of / Au,
An ohmic contact is made with the + type semiconductor substrate 1.
【0026】以下に本発明の実施の形態の効果を述べ
る。図6(a)に示すように、ウエハ21の主表面に堆
積した窒化シリコン膜63のパターニングは、そのコー
ナ部63Aに曲率をつけたパターンは、それをマスクと
して行う図7のエッチング領域64のパターンになり、
最終工程の四角セルのコーナパターンに反映される。こ
れにより最終構造を示す図1(a)にいて四角セルのコ
ーナ部80は、曲率をつけたパターンとなり、格子パタ
ーンのコーナ部の角度と溝の傾斜角決まる半導体領域
(14、16)の3次元的突出し部の先端の形状に丸み
を付ける。これによりさらに半導体領域(14,16)
の上部にゲート絶縁膜5(例えば、二酸化シリコン)、
さらにその上部にゲート電極9(例えば低抵抗ポリシリ
コン)が配置される構成図においてゲート電極−ソース
電極間に電圧が印加される場合、上記3次元的に尖った
構造部における電界の集中を低減し、ゲート電極−ソー
ス電極間絶縁耐圧特性の不良の発生を抑制する。The effects of the embodiment of the present invention will be described below. As shown in FIG. 6A, the patterning of the silicon nitride film 63 deposited on the main surface of the wafer 21 is performed by using the corner portion 63A with a curved pattern as a mask in the etching region 64 of FIG. Becomes a pattern,
It is reflected in the corner pattern of the square cell in the final process. As a result, in FIG. 1A showing the final structure, the corner portion 80 of the square cell becomes a pattern with a curvature, and the angle of the corner portion of the lattice pattern and the inclination angle of the groove 3 of the semiconductor region (14, 16) are determined. Add a rounded shape to the tip of the three-dimensional protrusion. As a result, the semiconductor regions (14, 16) are further added.
On top of the gate insulating film 5 (eg silicon dioxide),
Further, when a voltage is applied between the gate electrode and the source electrode in the configuration diagram in which the gate electrode 9 (for example, low resistance polysilicon) is arranged on the upper portion thereof, the concentration of the electric field in the three-dimensionally sharpened structure portion is reduced. The occurrence of defects in the dielectric strength characteristics between the gate electrode and the source electrode is suppressed.
【0027】また、本実施の形態においては、初期溝を
ケミカルドライエッチングにより形成し、その初期溝を
LOCOS酸化により広げ、しかる後にそのLOCOS
酸化膜を除去することにより薄部を形成する。そしてこ
の薄部をチャネル領域として用いるため、オン抵抗が非
常に低いものとなる。ここで、上述に曲率については、
U溝50の深さ、即ち、ゲート酸化膜8の底面図からn
−型エピタキシャル層2の表面までの距離が深ければ深
いほど曲率半径を大きくすべきことがわかっており、そ
のことを図24及び図25を用いて説明する。Further, in the present embodiment, the initial groove is formed by chemical dry etching, the initial groove is expanded by LOCOS oxidation, and then the LOCOS.
A thin portion is formed by removing the oxide film. Since this thin portion is used as the channel region, the on-resistance becomes very low. Here, regarding the curvature as described above,
From the depth of the U groove 50, that is, the bottom view of the gate oxide film 8, n
It has been known that the deeper the distance to the surface of the − type epitaxial layer 2, the larger the radius of curvature, which will be described with reference to FIGS. 24 and 25.
【0028】図24はコーナ部溝80における曲率半径
とゲート−ソース間の耐圧(TZDB)との関係を示す
グラフであり、図中丸プロット(●)は溝深さが1.6
μmの時のデータ、三角プロット(▲)は溝深さが1.
0μmの時のデータである。図からわかるように、いず
れの場合も曲率半径が小さくなるに従い耐圧が小さくな
る。又、溝深さ=1.6μmの場合には、曲率半径が
1.5μm以上、溝深さ=1.0μmの場合には、曲率
半径が0.5μm以上になると耐圧が高いところで安定
するという効果がある。FIG. 24 is a graph showing the relationship between the radius of curvature of the corner groove 80 and the gate-source breakdown voltage (TZDB). The circle plot () in the drawing shows a groove depth of 1.6.
Data when μm, triangular plot (▲) shows groove depth 1.
The data is for 0 μm. As can be seen from the figure, in any case, the breakdown voltage becomes smaller as the radius of curvature becomes smaller. Also, when the groove depth is 1.6 μm, the radius of curvature is 1.5 μm or more, and when the groove depth is 1.0 μm, the radius of curvature is 0.5 μm or more, the pressure resistance is stable in a high place. effective.
【0029】この関係を表わしたのが図25である。図
25は、溝深さと耐圧が高いところで安定し始める曲率
半径(臨界曲率半径)との関係を示しており、この図か
ら、溝深さをX、曲率半径をYとした場合にY≧1.6
7X−1.17の関係を満たせば耐圧が高くなり安定す
ることがわかる。
(第2の実施の形態)以下に本発明の第2の実施の形態
を図面を用いて説明する。FIG. 25 shows this relationship. FIG. 25 shows the relationship between the groove depth and the radius of curvature (critical radius of curvature) that begins to stabilize when the pressure resistance is high. From this figure, when the groove depth is X and the radius of curvature is Y, Y ≧ 1. .6
It can be seen that if the relationship of 7X-1.17 is satisfied, the breakdown voltage becomes high and stable. (Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0030】本実施の形態においては、図6(b)に示
すように、ウエハ21の主表面に堆積した窒化シリコン
膜63のパターニングを、そのコーナ部63Bに曲率を
つけたパターンとすると同時に、格子パターンを千鳥格
子パターンとする。ここで千鳥格子パターンとは、電界
の集中しやすい格子状パターンのコーナ部溝に直線溝パ
ターンを対向させる(格子状パターンによって囲まれた
領域を所定方向に移動させる)ことをいう。これによ
り、それをマスクとして行う図7のエッチング領域64
のパターンになり、最終工程での四角セルのパターンに
反映される。(図23)
従来例(図22)や図1で示す直交格子状溝パターンで
は、溝幅が最大になる領域81において、電界が集中し
やすくなるが、図23でしめすがごとくコーナ部溝80
が直線状溝パターン部82に対向したパターンとするこ
とにより、直交格子溝パターンのコーナ部同士が対向す
るパターン(図1(a))に比べ、最大の溝幅を小さく
できドレイン−ソース間に電圧を印加する場合の3次元
的に尖った構造部である格子パターンのコーナ部溝の突
起部の電界緩和が達成でき、これによりドレイン−ソー
ス間耐圧不良の発生を抑制できる。In the present embodiment, as shown in FIG. 6 (b), the patterning of the silicon nitride film 63 deposited on the main surface of the wafer 21 is made into a pattern in which the corner portion 63B has a curvature, and at the same time, The checkerboard pattern is a zigzag checkerboard pattern. Here, the zigzag lattice pattern means that a straight groove pattern is opposed to a corner groove of a lattice pattern in which an electric field is easily concentrated (a region surrounded by the lattice pattern is moved in a predetermined direction). As a result, the etching region 64 of FIG.
And is reflected in the square cell pattern in the final process. (FIG. 23) In the conventional lattice pattern (FIG. 22) and the orthogonal lattice groove pattern shown in FIG. 1, the electric field is likely to concentrate in the region 81 where the groove width is the maximum, but as shown in FIG.
By making the pattern to face the linear groove pattern portion 82, the maximum groove width can be made smaller than that of the pattern (FIG. 1A) in which the corner portions of the orthogonal lattice groove pattern face each other, and between the drain and the source. When a voltage is applied, it is possible to achieve electric field relaxation of the protrusions of the corner groove of the lattice pattern, which is a three-dimensionally sharpened structure, and thereby suppress the occurrence of drain-source breakdown voltage failure.
【0031】また、上記第1、第2の実施の形態は、本
発明を、国際公開WO93/03502号公報に記述縦
型MOSFET、または特願平6−60693号に記述
した縦型MOSFETに適用した場合についての述べた
が、LOCOS酸化膜をマスクとしてp型のベース層と
n+型のソース層を、自己整合的にイオン注入し、二重
拡散した縦型MOSFETに限定されるものではなく、
例えばレジストマスクとしてP型のベース層とn+型の
ソース層を、イオン注入し、拡散した縦型MOSFET
にも適用できる。The first and second embodiments described above apply the present invention to the vertical MOSFET described in International Publication WO93 / 03502 or the vertical MOSFET described in Japanese Patent Application No. 6-60693. However, the present invention is not limited to a vertical MOSFET in which a p-type base layer and an n + -type source layer are ion-implanted in a self-aligned manner using a LOCOS oxide film as a mask,
For example, a vertical MOSFET in which a P-type base layer and an n + -type source layer are ion-implanted and diffused as a resist mask.
Can also be applied to.
【0032】以上、説明した実施の形態において本発明
を縦型はMOSFETに適用した場合についてのみ説明
したが、それに限定されるものではなく、このような縦
型パワーMOSFETを組み込んだパワーMOSICに
適用してもよく、さらには、絶縁ゲート型パイポーラト
ランジスタ(IGBT)のゲート構造に適用することも
できる。さらに、横型パワーMOSFETやIGBTに
も適用できる。In the above-described embodiments, the present invention has been described only in the case where the vertical type MOSFET is applied. However, the present invention is not limited thereto and is applied to a power MOSIC incorporating such a vertical power MOSFET. Alternatively, it may be applied to the gate structure of an insulated gate bipolar transistor (IGBT). Furthermore, it can also be applied to lateral power MOSFETs and IGBTs.
【0033】また、実施の形態では、nチャネル型につ
いてのみ説明したが、n型とp型の半導体の型を入れ換
えたpチャネル型についても同様の効果が得られること
は言うまでもない。Further, in the embodiments, only the n-channel type has been described, but it goes without saying that the same effect can be obtained also with the p-channel type in which the n-type and p-type semiconductor types are exchanged.
【図1】(a)は本発明の第1の実施の形態による縦型
パワーMOSFETの一部を示す平面図であり、(b)
は(a)のA−A断面図である。FIG. 1A is a plan view showing a part of a vertical power MOSFET according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 7A is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図2】本発明の第1の実施の形態による縦型パワーM
OSFETの製造工程の説明に供する図である。FIG. 2 is a vertical power M according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram which is used for describing a manufacturing process of the OSFET.
【図3】本発明の第1の実施の形態による縦型パワーM
OSFETの製造工程の説明に供する断面図である。FIG. 3 is a vertical power M according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view provided for explaining the manufacturing process of the OSFET.
【図4】本発明の第1の実施の形態による縦型パワーM
OSFETの製造工程の説明に供する要部断面図であ
る。FIG. 4 is a vertical power M according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of an OSFET.
【図5】本発明の第1の実施の形態による縦型パワーM
OSFETの製造工程の説明に供する要部断面図であ
る。FIG. 5 is a vertical power M according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of an OSFET.
【図6】(a)及び(b)は本発明のそれぞれ第1及び
第2の実施の形態による縦型パワーMOSFETの製造
工程の説明に供する要部平面図である。FIGS. 6 (a) and 6 (b) are plan views of relevant parts for explaining the manufacturing process of the vertical power MOSFET according to the first and second embodiments of the present invention, respectively.
【図7】本発明の第1の実施の形態による縦型パワーM
OSFETの製造工程の説明に供する図である。FIG. 7 is a vertical power M according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram which is used for describing a manufacturing process of the OSFET.
【図8】本発明の第1の実施の形態による縦型パワーM
OSFETの製造工程の説明に供する要部断面図であ
る。FIG. 8 is a vertical power M according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of an OSFET.
【図9】本発明の第1の実施の形態にる縦型パワーMO
SFETの製造工程の説明に供する要部断面図である。FIG. 9 is a vertical power MO according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a main-portion cross-sectional view which is provided for describing a manufacturing process of an SFET.
【図10】本発明の第1の実施の形態による縦型パワー
MOSFETの製造工程の説明に供する要部断面図であ
る。FIG. 10 is a main-portion cross-sectional view provided for explaining the manufacturing process of the vertical power MOSFET according to the first embodiment of the invention.
【図11】本発明の第1の実施の形態による縦型パワー
MOSFETの製造工程の説明に供する要部断面図であ
る。FIG. 11 is a main-portion cross-sectional view provided for explaining the manufacturing process of the vertical power MOSFET according to the first embodiment of the invention.
【図12】本発明の第1の実施の形態による縦型パワー
MOSFETの製造工程の説明に供する要部断面図であ
る。FIG. 12 is a main-portion cross-sectional view provided for explaining the manufacturing process of the vertical power MOSFET according to the first embodiment of the invention.
【図13】本発明の第1の実施の形態による縦型パワー
MOSFETの製造工程の説明に供する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a manufacturing process of the vertical power MOSFET according to the first embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第1の実施の形態による縦型パワー
MOSFETの製造工程の説明に供する図である。FIG. 14 is a diagram which is used for describing a manufacturing step of the vertical power MOSFET according to the first embodiment of the present invention.
【図15】本発明の第1の実施の形態による縦型パワー
MOSFETの製造工程の説明に供する要部断面図であ
る。FIG. 15 is a main-portion cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the vertical power MOSFET according to the first embodiment of the invention.
【図16】本発明の第1の実施の形態による縦型パワー
MOSFETの製造工程の説明に供する図である。FIG. 16 is a diagram which is used for describing a manufacturing step of the vertical power MOSFET according to the first embodiment of the present invention.
【図17】本発明の第1の実施の形態による縦型パワー
MOSFETの製造工程の瀬詰めに供する図である。FIG. 17 is a diagram to be used for closing the manufacturing process of the vertical power MOSFET according to the first embodiment of the invention.
【図18】本発明の第1の実施の形態による縦型パワー
MOSFETの製造工程の説明に供する要部断面図であ
る。FIG. 18 is a main-portion cross-sectional view provided for explaining the manufacturing process of the vertical power MOSFET according to the first embodiment of the invention.
【図19】本発明の第1の実施の形態による縦型パワー
MOSFETの製造工程の説明に供する要部断面図であ
る。FIG. 19 is a main-portion cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the vertical power MOSFET according to the first embodiment of the invention.
【図20】本発明の第1の実施の形態による縦型パワー
MOSFETの製造工程の説明に供する要部断面図であ
る。FIG. 20 is a main-portion cross-sectional view provided for explaining the manufacturing process of the vertical power MOSFET according to the first embodiment of the invention.
【図21】本発明の第1の実施の形態による縦型パワー
MOSFETの製造工程の説明に供する要部断面図であ
る。FIG. 21 is a main-portion cross-sectional view provided for explaining the manufacturing process of the vertical power MOSFET according to the first embodiment of the invention.
【図22】(a)は従来の縦型パワーMOSFETの一
部を示す平面図であり、図(b)は(a)のA−A断面
図である。22A is a plan view showing a part of a conventional vertical power MOSFET, and FIG. 22B is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図23】(a)は本発明の第2の実施の形態による縦
型パワーMOSFETの一部を示す平面図であり、
(b)は(a)のA−A断面図である。FIG. 23 (a) is a plan view showing a part of a vertical power MOSFET according to a second embodiment of the present invention,
(B) is an AA sectional view of (a).
【図24】コーナ部溝における曲率半径とゲート−ソー
ス間の耐圧との関係を示すグラフである。FIG. 24 is a graph showing the relationship between the radius of curvature in the corner groove and the breakdown voltage between the gate and the source.
【図25】溝深さと臨界曲率半径との関係を示すグラフ
である。FIG. 25 is a graph showing the relationship between groove depth and critical radius of curvature.
1 n+型半導体基板 2 n−型エピタキシャル層 4 n+型ソース層 5 チャネル 6 n−型ドレイン層 7 JFET部 8 ゲート酸化膜 9 ゲート電極 16 p型ベース層 19 ソース電極 20 ドレイン電極 50 U溝 51 U溝の内壁 65 LOCOS酸化膜 80 コーナ部 601 酸化炉 603 ウエハボート 700 水溶液 702 放電室 703 反応室 704 遮光布 1 n + type semiconductor substrate 2 n-type epitaxial layer 4 n + type source layer 5 channels 6 n-type drain layer 7 JFET section 8 Gate oxide film 9 Gate electrode 16 p-type base layer 19 Source electrode 20 drain electrode 50 U groove 51 U-groove inner wall 65 LOCOS oxide film 80 corners 601 Oxidation furnace 603 wafer boat 700 aqueous solution 702 discharge chamber 703 Reaction chamber 704 Shading cloth
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−90595(JP,A) 特開 平4−273167(JP,A) 特開 平2−202064(JP,A) 国際公開93/003502(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/316 H01L 21/336 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-90595 (JP, A) JP-A-4-273167 (JP, A) JP-A-2-202064 (JP, A) International Publication 93/003502 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 21/316 H01L 21/336
Claims (4)
板と、 前記半導体基板の一主面上に形成し該半導体基板よりも
低不純物濃度である第1導電型の半導体層と、 前記低不純物濃度の半導体層の表面を主表面として所定
領域に形成される溝部と、 前記溝部の側面あるいはその近傍にて、前記半導体層と
の接合部が終端すべく配置される第2導電型のベース層
と、 前記ベース層内に形成されるとともに、前記ベース層と
の接合部が前記溝部の側面あるいはその近傍にて終端す
べく配置される第1導電型のソース層と、 前記溝部の側面あるいはその近傍に配置され、前記半導
体層と前記ソース層とで挟まれた前記ベース層をチャネ
ル領域とし、すくなくとも前記チャネル領域を覆うゲー
ト絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上部に配置されるゲート電極と、 前記ソース層および前記ベース層にともに電気的に接触
するソース電極と、 前記半導体基板の他主面側に電気的に接触するドレイン
電極とからなり、 前記溝部のパターンが格子状パターンであり、前記格子
状パターンによって囲まれた領域のコーナ部に曲率をつ
け、前記格子状パターンのコーナ部の角度と前記溝部の
側面の傾斜角とで決まる半導体領域の3次元的突出し部
の先端の形状に丸みを付けたことを特徴とする半導体装
置。1. A semiconductor substrate having two opposing main surfaces, a first conductivity type semiconductor layer formed on one main surface of the semiconductor substrate and having an impurity concentration lower than that of the semiconductor substrate, and the low impurity. A groove portion formed in a predetermined region with the surface of the semiconductor layer having a high concentration as a main surface, and a second conductivity type base layer disposed so as to terminate a joint portion with the semiconductor layer at or near a side surface of the groove portion. A source layer of the first conductivity type, which is formed in the base layer and is disposed so that a junction with the base layer terminates at or near the side surface of the groove, and the side surface of the groove or its side A gate insulating film that is disposed in the vicinity and that has the base layer sandwiched between the semiconductor layer and the source layer as a channel region and covers at least the channel region, and a gate that is disposed on the gate insulating film. An electrode, a source electrode that is in electrical contact with both the source layer and the base layer, and a drain electrode that is in electrical contact with the other main surface side of the semiconductor substrate. The groove pattern is a grid pattern. There is a curvature in the corner portion of the area surrounded by the grid pattern, the angle of the corner portion of the grid pattern and the groove portion
Three-dimensional protrusion of the semiconductor region determined by the inclination angle of the side surface
A semiconductor device having a rounded tip shape .
状パターンによって囲まれた領域を所定方向に移動させ
た千鳥格子パターンであることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the grid pattern of the groove is a zigzag grid pattern in which a region surrounded by the grid pattern is moved in a predetermined direction.
記溝部の深さをXとした場合に、Y≧1.67X−1.
17の関係を満たすことを特徴とする請求項1及び2の
いずれかに記載の半導体装置。3. When the radius of curvature at the corner portion is Y and the depth of the groove portion is X, Y ≧ 1.67X-1.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the relationship of 17 is satisfied.
により初期溝を形成し、該初期溝を選択酸化して前記所
定領域の前記半導体層内に前記主表面より所定深さを有
する選択酸化膜を形成し、しかる後に前記選択酸化膜を
除去することにより形成されたものであり、前記ベース
層及び前記ソース層は前記選択酸化膜をマスクとして不
純物を拡散形成されたものであることを特徴とする請求
項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。4. An initial groove is formed in the groove portion by chemical dry etching, and the initial groove is selectively oxidized to form a selective oxide film having a predetermined depth from the main surface in the semiconductor layer in the predetermined region. However, it is formed by removing the selective oxide film after that, and the base layer and the source layer are formed by diffusing impurities by using the selective oxide film as a mask. Item 4. The semiconductor device according to any one of Items 1 to 3.
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