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JP7683453B2 - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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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に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device having a trench gate structure and a method for manufacturing the same.

従来より、MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistorの略)等の半導体素子が形成された半導体装置が提案されている。具体的には、この半導体装置は、ドリフト層を有する半導体基板を備え、半導体基板の一面側にベース層が形成されていると共に、ベース層の表層部にソース領域が形成されている。また、半導体基板には、ソース領域およびベース層を貫通し、半導体基板の面方向における一方向に沿って延設された複数のトレンチが形成されている。そして、トレンチにゲート絶縁膜およびゲート電極が配置されることでトレンチゲート構造が構成されている。なお、トレンチの開口部は、トレンチの側面と半導体基板の一面とが略垂直となる角部を有する形状となっている。 Conventionally, semiconductor devices in which semiconductor elements such as MOSFETs (short for metal oxide semiconductor field effect transistors) are formed have been proposed. Specifically, this semiconductor device includes a semiconductor substrate having a drift layer, a base layer formed on one surface side of the semiconductor substrate, and a source region formed on the surface layer of the base layer. In addition, the semiconductor substrate is formed with a plurality of trenches that penetrate the source region and the base layer and extend along one direction in the surface direction of the semiconductor substrate. A gate insulating film and a gate electrode are disposed in the trenches to form a trench gate structure. The opening of the trench has a shape with a corner where the side surface of the trench and one surface of the semiconductor substrate are approximately perpendicular.

半導体基板の他面側には、ドレイン領域が配置されている。そして、半導体基板の一面側には、ソース領域およびベース層と電気的に接続されるように第1電極が配置されている。半導体基板の他面側には、ドレイン領域と電気的に接続されるように第2電極が配置されている。また、半導体基板の一面側には、ゲート電極と接続される接続配線が形成されている。 A drain region is disposed on the other side of the semiconductor substrate. A first electrode is disposed on one side of the semiconductor substrate so as to be electrically connected to the source region and the base layer. A second electrode is disposed on the other side of the semiconductor substrate so as to be electrically connected to the drain region. Also, a connection wiring is formed on one side of the semiconductor substrate so as to be connected to the gate electrode.

上記のような半導体装置では、ゲート電極と接続配線とが繋がる部分であって、トレンチの開口部上に位置する部分にゲート電圧の電圧集中が発生し易い。このため、このような半導体装置では、ゲート電極と接続配線とが繋がる部分であって、トレンチの開口部に配置されているゲート絶縁膜の特性が低下する懸念がある。なお、ゲート絶縁膜の特性が低下するとは、ゲート絶縁膜のリーク電流が増加したり、ゲート絶縁膜の耐圧が低下したり、ゲート絶縁膜の寿命が低下したりすることである。 In the semiconductor device described above, the gate voltage is likely to concentrate in the portion where the gate electrode and the connection wiring are connected and located above the opening of the trench. For this reason, in such a semiconductor device, there is a concern that the characteristics of the gate insulating film located at the opening of the trench, where the gate electrode and the connection wiring are connected, may deteriorate. Note that a deterioration in the characteristics of the gate insulating film means an increase in the leakage current of the gate insulating film, a decrease in the breakdown voltage of the gate insulating film, or a decrease in the lifespan of the gate insulating film.

このため、例えば、特許文献1には、トレンチの開口部近傍に電圧集中が発生し難くなるように、トレンチの開口部を丸める構造が提案されている。なお、この構造では、トレンチの開口部における全領域が丸められている。 For this reason, for example, Patent Document 1 proposes a structure in which the opening of the trench is rounded so that voltage concentration is less likely to occur near the opening of the trench. In this structure, the entire area of the opening of the trench is rounded.

特開平5-226324号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-226324

ところで、上記のような半導体装置では、隣合うトレンチの間の長さを短くすることで電流能力を増加させることが検討されている。この場合、トレンチの開口部の全領域を丸めると、トレンチに接するように形成されるソース領域等は、半導体基板の一面から露出する領域が少なくなる。このため、第1電極とソース領域との接続性が低下して接続不良が発生する可能性がある。 In the semiconductor device described above, it has been considered to increase the current capacity by shortening the distance between adjacent trenches. In this case, if the entire area of the trench opening is rounded, the source region formed in contact with the trench will have a smaller area exposed from one surface of the semiconductor substrate. This can reduce the connectivity between the first electrode and the source region, resulting in a connection failure.

本発明は上記点に鑑み、ゲート絶縁膜の特性が低下することを抑制しつつ、第1電極の接続不良が発生することを抑制できる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention aims to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof that can suppress the occurrence of connection defects in the first electrode while suppressing the deterioration of the characteristics of the gate insulating film.

上記目的を達成するための請求項1は、複数のトレンチゲート構造が形成された半導体装置であって、第1導電型のドリフト層(12)と、ドリフト層上に形成された第2導電型のベース層(13)と、ベース層の表層部に形成された第1導電型の不純物領域(14)と、ドリフト層を挟んでベース層と反対側に形成され、ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型または第2導電型の高濃度層(11)と、を有する半導体基板(10)と、不純物領域およびベース層を貫通してドリフト層に達し、所定方向を長手方向として延設されたトレンチ(16)内にゲート絶縁膜(17)を介してゲート電極(18)が配置された複数のトレンチゲート構造と、半導体基板上に形成され、ゲート電極と電気的に接続される接続配線(180)と、ベース層および不純物領域と電気的に接続される第1電極(20)と、高濃度層と電気的に接続される第2電極(22)と、を備えている。そして、トレンチには、開口部のうちの、ゲート電極と接続配線との接続部分で覆われる接続開口部(160a)に丸め部(161)が形成されており、トレンチの開口部のうちの接続開口部と異なる部分を未接続開口部(160b)とすると、未接続開口部は、曲率半径が接続開口部の曲率半径より小さくなる部分を有しており、接続開口部は、長手方向と交差する方向であって、半導体基板の面方向に沿った方向に隣合うトレンチの間の長さをLとすると、丸め部の曲率半径がL/2未満とされている。 Claim 1 for achieving the above object provides a semiconductor device having a plurality of trench gate structures formed therein, the semiconductor substrate having a first conductivity type drift layer (12), a second conductivity type base layer (13) formed on the drift layer, a first conductivity type impurity region (14) formed in a surface layer portion of the base layer, and a first conductivity type or second conductivity type high concentration layer (11) formed on the opposite side of the base layer with the drift layer sandwiched therebetween and having a higher impurity concentration than the drift layer, a plurality of trench gate structures in which a gate electrode (18) is disposed via a gate insulating film (17) in a trench (16) extending through the impurity region and the base layer to reach the drift layer and extending in a predetermined direction, a connection wiring (180) formed on the semiconductor substrate and electrically connected to the gate electrode, a first electrode (20) electrically connected to the base layer and the impurity region, and a second electrode (22) electrically connected to the high concentration layer. The trench has a rounded portion (161) formed at a connection opening (160a) that is covered by the connection portion between the gate electrode and the connection wiring, and if the portion of the trench opening that is different from the connection opening is an unconnected opening (160b), the unconnected opening has a portion whose radius of curvature is smaller than the radius of curvature of the connection opening , and the connection opening is in a direction intersecting the longitudinal direction, and if the length between adjacent trenches in a direction along the surface direction of the semiconductor substrate is L, the radius of curvature of the rounded portion is less than L/2.

これによれば、トレンチには、接続開口部に丸め部が形成されている。このため、接続開口部上で電圧集中が発生することを抑制でき、ゲート絶縁膜の特性が低下することを抑制できる。 According to this, the trench has a rounded portion formed at the connection opening. This makes it possible to prevent voltage concentration on the connection opening and to prevent the characteristics of the gate insulating film from deteriorating.

また、未接続開口部は、曲率半径が接続開口部の曲率半径より小さくなる部分を有している。つまり、未接続開口部は、接続開口部よりも開口幅が狭くなる部分を有している。このため、隣合うトレンチの間のうちの、曲率が小さくなる未接続開口部の間に位置する部分では、第1電極とベース層や不純物領域との接続面積を確保し易くできる。したがって、第1電極の接続不良が発生することを抑制できる。 The unconnected opening has a portion where the radius of curvature is smaller than the radius of curvature of the connection opening. In other words, the unconnected opening has a portion where the opening width is narrower than the connection opening. Therefore, in the portion between adjacent trenches located between the unconnected openings where the curvature is smaller, it is easier to ensure the connection area between the first electrode and the base layer or impurity region. This makes it possible to suppress the occurrence of connection defects in the first electrode.

また、請求項は、請求項1の半導体装置に関する製造方法であり、ドリフト層、ベース層、不純物領域を有する半導体基板を用意することと、半導体基板にトレンチを形成することと、トレンチの開口部のうちの接続開口部となる部分を露出させつつ、未接続開口部となる部分を被覆するマスク(30)を配置することと、マスクを配置した状態でベース層を接続開口部に丸め部を形成することと、を行う。 Claim 2 is a manufacturing method for the semiconductor device of claim 1, which includes the steps of preparing a semiconductor substrate having a drift layer, a base layer, and an impurity region, forming a trench in the semiconductor substrate, placing a mask (30) that exposes a portion of the trench opening that will become a connection opening while covering a portion that will become an unconnected opening, and forming a rounded portion of the base layer at the connection opening with the mask in place.

これによれば、トレンチの接続開口部に丸め部を形成するため、接続開口部で電圧集中が発生することを抑制でき、ゲート絶縁膜の特性が低下することを抑制した半導体装置を製造できる。 By forming a rounded portion at the connection opening of the trench, it is possible to suppress voltage concentration at the connection opening, and to manufacture a semiconductor device that suppresses deterioration of the characteristics of the gate insulating film.

また、未接続開口部は、曲率半径が接続開口部の曲率半径より小さくなる部分を有するように形成する。このため、隣合うトレンチの間のうちの、曲率が小さくなる未接続開口部の間に位置する部分では、第1電極とベース層や不純物領域との接続面積を確保し易くできる。したがって、第1電極の接続不良が発生することを抑制した半導体装置を製造できる。 The unconnected opening is formed to have a portion where the radius of curvature is smaller than the radius of curvature of the connection opening. Therefore, in the portion between adjacent trenches located between the unconnected openings where the curvature is smaller, it is easier to ensure the connection area between the first electrode and the base layer or impurity region. Therefore, it is possible to manufacture a semiconductor device in which the occurrence of connection defects in the first electrode is suppressed.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 The reference symbols in parentheses attached to each component indicate an example of the correspondence between the component and the specific components described in the embodiments described below.

第1実施形態における半導体装置の平面図である。1 is a plan view of a semiconductor device according to a first embodiment; 図1中のII-II線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 図1中のIII-III線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 図1中のIV-IV線に沿った断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1. 図2に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。3A to 3C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 2 . 図5Aに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。5B is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 5A. 図5Bに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。5C is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 5B. 図3に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。4A to 4C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 3. 図6Aに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。6B is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 6A. 図6Bに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。6C is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 6B. 図4に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。5A to 5C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 図7Aに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。7B is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 7A. 図7Bに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。7B is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 7B. 図7Cに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。7D is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 7C. 第1実施形態の変形例における半導体装置の平面図である。FIG. 11 is a plan view of a semiconductor device according to a modified example of the first embodiment. 第1実施形態の変形例における半導体装置の平面図である。FIG. 11 is a plan view of a semiconductor device according to a modified example of the first embodiment. 第1実施形態の変形例における半導体装置の平面図である。FIG. 11 is a plan view of a semiconductor device according to a modified example of the first embodiment. 第1実施形態の変形例における半導体装置の平面図である。FIG. 11 is a plan view of a semiconductor device according to a modified example of the first embodiment. 第1実施形態の変形例における半導体装置の平面図である。FIG. 11 is a plan view of a semiconductor device according to a modified example of the first embodiment.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 The following describes embodiments of the present invention with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals.

(第1実施形態)
第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の半導体装置は、例えば、自動車等の車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用されると好適である。また、本実施形態では、炭化珪素(以下では、SiCともいう)で構成される半導体基板10にトレンチゲート構造が形成された半導体装置について説明する。
First Embodiment
The first embodiment will be described with reference to the drawings. The semiconductor device of the present embodiment is preferably applied as a device for driving various electronic devices for a vehicle, for example, mounted on a vehicle such as an automobile. In the present embodiment, a semiconductor device in which a trench gate structure is formed on a semiconductor substrate 10 made of silicon carbide (hereinafter also referred to as SiC) will be described.

本実施形態の半導体装置は、図1に示されるように、トレンチゲート構造のMOSFETが形成されるセル領域1と、このセル領域1を囲む外周領域2とを有する構成とされている。なお、外周領域2の構成については具体的に説明しないが、本実施形態では、外周領域2に、セル領域1を囲むように枠状に形成されたFLR(Field Limiting Ringの略)部2aが形成されている。また、図1は、後述する層間絶縁膜19および上部電極20等を適宜省略した平面図である。さらに、図1は、断面図ではないが、理解をし易くするため、後述するゲート絶縁膜17およびゲート電極18にハッチングを施してある。 As shown in FIG. 1, the semiconductor device of this embodiment has a cell region 1 in which a MOSFET with a trench gate structure is formed, and a peripheral region 2 surrounding this cell region 1. Although the configuration of the peripheral region 2 will not be described in detail, in this embodiment, a frame-shaped FLR (abbreviation of Field Limiting Ring) portion 2a is formed in the peripheral region 2 so as to surround the cell region 1. FIG. 1 is a plan view in which an interlayer insulating film 19 and an upper electrode 20, which will be described later, are omitted as appropriate. Furthermore, although FIG. 1 is not a cross-sectional view, a gate insulating film 17 and a gate electrode 18, which will be described later, are hatched to make it easier to understand.

半導体装置は、図2~図4に示されるように、SiCで構成される半導体基板10を用いて構成されている。具体的には、半導体基板10は、SiCで構成されるn型の基板11を有している。基板11の表面上には、SiCで構成される、n型のドリフト層12およびp型のベース層13が順にエピタキシャル成長させられている。そして、ベース層13の表層部には、n型のソース領域14およびp型のコンタクト領域15が形成されている。具体的には後述するが、ソース領域14は、後述するトレンチ16の側面に接するように形成され、コンタクト領域15は、ソース領域14を挟んで後述するトレンチ16と反対側に形成されている。なお、本実施形態では、基板11が高濃度層に相当し、ソース領域14が不純物領域に相当する。 As shown in FIG. 2 to FIG. 4, the semiconductor device is configured using a semiconductor substrate 10 made of SiC. Specifically, the semiconductor substrate 10 has an n + type substrate 11 made of SiC. An n - type drift layer 12 and a p type base layer 13, both made of SiC, are epitaxially grown in this order on the surface of the substrate 11. An n + type source region 14 and a p + type contact region 15 are formed in the surface layer of the base layer 13. As will be described later in detail, the source region 14 is formed so as to contact the side of a trench 16, which will be described later, and the contact region 15 is formed on the opposite side of the trench 16, which will be described later, with the source region 14 sandwiched therebetween. In this embodiment, the substrate 11 corresponds to a high concentration layer, and the source region 14 corresponds to an impurity region.

基板11は、例えば、n型不純物濃度が1.0×1019/cmとされ、表面が(0001)Si面とされている。ドリフト層12は、例えば、n型不純物濃度が0.5~2.0×1016/cmとされ、厚さが5~14μmとされている。なお、本実施形態では、基板11がMOSFETにおけるドレイン層を構成する。 The substrate 11 has, for example, an n-type impurity concentration of 1.0×10 19 /cm 3 and a (0001) Si surface. The drift layer 12 has, for example, an n-type impurity concentration of 0.5 to 2.0×10 16 /cm 3 and a thickness of 5 to 14 μm. In this embodiment, the substrate 11 constitutes a drain layer in a MOSFET.

ベース層13は、チャネル領域が形成される部分であり、例えば、p型不純物濃度が3.0×1017/cm程度とされ、厚みが0.5~2μmとされている。ソース領域14は、ドリフト層12よりも高不純物濃度とされ、例えば、表層部におけるn型不純物濃度が2.5×1018~1.0×1019/cm、厚さが0.5~2μmとされている。コンタクト領域15は、ベース層13よりも高不純物濃度とされ、p型不純物濃度が1.0×1018/cm~1.0×1020/cmとされている。なお、ドリフト層12、ベース層13、ソース領域14、およびコンタクト領域15の不純物濃度および膜厚は、任意であり、上記に限定されるものではない。 The base layer 13 is a portion where a channel region is formed, and has, for example, a p-type impurity concentration of about 3.0×10 17 /cm 3 and a thickness of 0.5 to 2 μm. The source region 14 has a higher impurity concentration than the drift layer 12, and has, for example, an n-type impurity concentration in the surface layer of 2.5×10 18 to 1.0×10 19 /cm 3 and a thickness of 0.5 to 2 μm. The contact region 15 has a higher impurity concentration than the base layer 13, and has a p-type impurity concentration of 1.0×10 18 /cm 3 to 1.0×10 20 /cm 3. The impurity concentrations and film thicknesses of the drift layer 12, the base layer 13, the source region 14, and the contact region 15 are arbitrary and are not limited to the above.

そして、半導体基板10には、ベース層13およびソース領域14を貫通してドリフト層12に達するように複数のトレンチ16が形成されている。このため、ソース領域14は、各トレンチ16の側面に接するように形成された状態となっている。 Then, a plurality of trenches 16 are formed in the semiconductor substrate 10 so as to penetrate the base layer 13 and the source region 14 and reach the drift layer 12. Therefore, the source region 14 is formed so as to contact the side surface of each trench 16.

複数のトレンチ16は、半導体基板10の面方向における一方向を長手方向として延設されていると共に、長手方向と交差する方向に等間隔で並べられたストライプ状に形成されている。本実施形態では、複数のトレンチ16は、図1中の紙面左右方向に延設され、紙面上下方向に配列されている。以下、複数のトレンチ16の配列方向を単に配列方向ともいう。なお、ソース領域14およびコンタクト領域15は、トレンチ16の長手方向において、トレンチ16よりも内側で終端するように形成されている。 The multiple trenches 16 extend in one direction on the surface of the semiconductor substrate 10 as the longitudinal direction, and are formed in stripes arranged at equal intervals in a direction intersecting the longitudinal direction. In this embodiment, the multiple trenches 16 extend in the left-right direction of the paper in FIG. 1 and are arranged in the up-down direction of the paper. Hereinafter, the arrangement direction of the multiple trenches 16 is also simply referred to as the arrangement direction. The source region 14 and the contact region 15 are formed to terminate inside the trench 16 in the longitudinal direction of the trench 16.

トレンチ16の内壁面には、ゲート絶縁膜17が形成されている。ゲート絶縁膜17の表面には、ドープドポリシリコンにて構成されたゲート電極18が形成されている。そして、トレンチ16は、これらゲート絶縁膜17およびゲート電極18によって埋め込まれている。本実施形態では、このようにしてトレンチゲート構造が構成されている。 A gate insulating film 17 is formed on the inner wall surface of the trench 16. A gate electrode 18 made of doped polysilicon is formed on the surface of the gate insulating film 17. The trench 16 is filled with the gate insulating film 17 and the gate electrode 18. In this embodiment, the trench gate structure is configured in this manner.

なお、ゲート絶縁膜17は、トレンチ16の内壁面以外の表面にも形成されている。具体的には、ゲート絶縁膜17は、図2に示されるように、半導体基板10の一面10aの一部も覆うように形成されている。より詳しくは、ゲート絶縁膜17は、ソース領域14の表面の一部も覆うように形成されている。言い換えると、ゲート絶縁膜17には、ソース領域14およびコンタクト領域15を露出させるコンタクトホール17aが形成されている。但し、本実施形態では、図3および図4に示されるように、トレンチ16の長手方向における端部側では、ゲート絶縁膜17は、ベース層13、ソース領域14およびコンタクト領域15を覆うように形成されている。 The gate insulating film 17 is also formed on surfaces other than the inner wall surface of the trench 16. Specifically, as shown in FIG. 2, the gate insulating film 17 is formed so as to cover a portion of one surface 10a of the semiconductor substrate 10. More specifically, the gate insulating film 17 is formed so as to cover a portion of the surface of the source region 14. In other words, the gate insulating film 17 has a contact hole 17a that exposes the source region 14 and the contact region 15. However, in this embodiment, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the gate insulating film 17 is formed so as to cover the base layer 13, the source region 14, and the contact region 15 at the end side in the longitudinal direction of the trench 16.

そして、本実施形態では、トレンチ16の長手方向における端部側では、半導体基板10の一面10a上までゲート電極18が引き出され、引き出された部分が接続配線180とされている。なお、本実施形態の接続配線180は、配列方向に沿って隣合うゲート電極18同士を接続するように、配列方向に沿って延設されている。 In this embodiment, at the end of the trench 16 in the longitudinal direction, the gate electrode 18 is pulled out onto one surface 10a of the semiconductor substrate 10, and the pulled out portion serves as a connection wiring 180. Note that the connection wiring 180 in this embodiment extends along the arrangement direction so as to connect adjacent gate electrodes 18 along the arrangement direction.

ここで、図3および図4に示されるように、トレンチ16の開口部(すなわち、底部と反対側の肩部)において、ゲート電極18と接続配線180との接続部分で覆われる部分を接続開口部160aとする。言い換えると、トレンチ16の開口部のうちの接続配線160と重なる部分を接続開口部160aとする。また、図2に示されるように、トレンチ16の開口部において、接続開口部160aと異なる部分を未接続開口部160bとする。この場合、本実施形態では、図3および図4に示されるように、接続開口部160aは、開口部を丸める丸め部161が形成されている。一方、図2に示されるように、未接続開口部160bは、丸め部161が形成されておらず、トレンチ16の側面と半導体基板10の一面10aとの成す角度が略垂直とされている。 3 and 4, the opening of the trench 16 (i.e., the shoulder opposite the bottom) is covered with the connection between the gate electrode 18 and the connection wiring 180 as the connection opening 160a. In other words, the part of the opening of the trench 16 that overlaps with the connection wiring 160 is the connection opening 160a. Also, as shown in FIG. 2, the part of the opening of the trench 16 that is different from the connection opening 160a is the unconnected opening 160b. In this case, as shown in FIG. 3 and 4, in this embodiment, the connection opening 160a has a rounded portion 161 that rounds the opening. On the other hand, as shown in FIG. 2, the unconnected opening 160b does not have the rounded portion 161, and the angle between the side of the trench 16 and one surface 10a of the semiconductor substrate 10 is approximately perpendicular.

このため、未接続開口部160bは、接続開口部160aより曲率半径が小さくされている。言い換えると、未接続開口部160bは、接続開口部160aよりも開口幅が狭くされている。そして、半導体基板10の一面10aでは、配列方向に沿って隣合うトレンチ16の間の長さにおいて、接続開口部160aの間に位置する部分の長さL1が、未接続開口部160bの間に位置する部分の長さL2より短くされている。以下では、配列方向に沿って隣合うトレンチ16を単に隣合うトレンチ16ともいう。 For this reason, the unconnected opening 160b has a smaller radius of curvature than the connection opening 160a. In other words, the unconnected opening 160b has a narrower opening width than the connection opening 160a. And, on one surface 10a of the semiconductor substrate 10, in the length between adjacent trenches 16 along the arrangement direction, the length L1 of the portion located between the connection openings 160a is shorter than the length L2 of the portion located between the unconnected openings 160b. Hereinafter, adjacent trenches 16 along the arrangement direction are also simply referred to as adjacent trenches 16.

また、本実施形態では、丸め部161は、隣合うトレンチ16の間の長さをLとすると、丸め部161の曲率半径がL/2未満となるように形成されている。つまり、丸め部161は、少なくとも長さL1が0とならないように形成されている。言い換えると、丸め部161は、隣合うトレンチ16の間に尖った部分が構成されないように形成されている。 In addition, in this embodiment, the rounded portion 161 is formed so that the radius of curvature of the rounded portion 161 is less than L/2, where L is the length between adjacent trenches 16. In other words, the rounded portion 161 is formed so that at least the length L1 is not 0. In other words, the rounded portion 161 is formed so that no sharp portion is formed between adjacent trenches 16.

半導体基板10の一面10a上には、ソース領域14、コンタクト領域15、ゲート電極18、接続配線180等を覆うように層間絶縁膜19が形成されている。そして、図2に示されるように、層間絶縁膜19には、コンタクトホール17aと連通してソース領域14およびコンタクト領域15を露出させるコンタクトホール19aが形成されている。また、層間絶縁膜19には、図4に示されるように、接続配線180を露出させるコンタクトホール19bが形成されている。なお、本実施形態では、トレンチ16の長手方向における端部側では、ソース領域14およびコンタクト領域15を露出させるためのコンタクトホール19aは形成されていない。 An interlayer insulating film 19 is formed on one surface 10a of the semiconductor substrate 10 so as to cover the source region 14, the contact region 15, the gate electrode 18, the connection wiring 180, and the like. As shown in FIG. 2, the interlayer insulating film 19 is formed with a contact hole 19a that communicates with the contact hole 17a and exposes the source region 14 and the contact region 15. As shown in FIG. 4, the interlayer insulating film 19 is formed with a contact hole 19b that exposes the connection wiring 180. In this embodiment, the contact hole 19a for exposing the source region 14 and the contact region 15 is not formed on the end side in the longitudinal direction of the trench 16.

層間絶縁膜19上には、図2に示されるように、コンタクトホール17a、19aを通じてソース領域14およびコンタクト領域15と電気的に接続される上部電極20が形成されている。本実施形態では、上部電極20は、例えば、Ni/Al等の複数の金属にて構成されている。そして、複数の金属のうちのn型SiC(すなわち、ソース領域14)を構成する部分と接触する部分は、n型SiCとオーミック接触可能な金属で構成されている。また、複数の金属のうちの少なくともp型SiC(すなわち、コンタクト領域15)と接触する部分は、p型SiCとオーミック接触可能な金属で構成されている。なお、本実施形態では、上部電極20が第1電極に相当する。 2, an upper electrode 20 is formed on the interlayer insulating film 19, which is electrically connected to the source region 14 and the contact region 15 through the contact holes 17a and 19a. In this embodiment, the upper electrode 20 is made of a plurality of metals, such as Ni/Al. The portion of the plurality of metals that contacts the portion that constitutes the n-type SiC (i.e., the source region 14) is made of a metal that can make ohmic contact with the n-type SiC. The portion of the plurality of metals that contacts at least the p-type SiC (i.e., the contact region 15) is made of a metal that can make ohmic contact with the p-type SiC. In this embodiment, the upper electrode 20 corresponds to the first electrode.

また、層間絶縁膜19上には、図4に示されるように、コンタクトホール19bを通じて接続配線180と接続されるゲート配線21が形成されている。ゲート配線21は、上部電極20と同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。 Also, as shown in FIG. 4, a gate wiring 21 is formed on the interlayer insulating film 19, and is connected to the connection wiring 180 through a contact hole 19b. The gate wiring 21 may be made of the same material as the upper electrode 20, or may be made of a different material.

なお、上記のように、層間絶縁膜19には、トレンチ16の長手方向における端部側にコンタクトホール19aが形成されていない。このため、トレンチ16の長手方向における端部側のソース領域14およびコンタクト領域15は、直接的には上部電極20とは接続されていない。 As described above, the interlayer insulating film 19 does not have a contact hole 19a formed on the end side of the trench 16 in the longitudinal direction. Therefore, the source region 14 and the contact region 15 on the end side of the trench 16 in the longitudinal direction are not directly connected to the upper electrode 20.

基板11の裏面側には、基板11と電気的に接続された第2電極に相当する下部電極22が形成されている。本実施形態では、このような構造により、nチャネルタイプの反転型であるトレンチゲート構造のMOSFETが構成されている。 A lower electrode 22, which corresponds to a second electrode electrically connected to the substrate 11, is formed on the back surface side of the substrate 11. In this embodiment, this structure constitutes an n-channel type inversion type trench gate structure MOSFET.

以上が本実施形態における半導体装置の構成である。なお、本実施形態では、n型、n型が第1導電型に相当しており、p型、p型、p型が第2導電型に相当している。また、上記のように、本実施形態の半導体基板10は、基板11、ドリフト層12、ベース層13、ソース領域14、コンタクト領域15等を含んで構成されている。 The above is the configuration of the semiconductor device in this embodiment. In this embodiment, n + type and n - type correspond to the first conductivity type, and p - type, p type, and p + type correspond to the second conductivity type. As described above, the semiconductor substrate 10 in this embodiment is configured to include the substrate 11, drift layer 12, base layer 13, source region 14, contact region 15, etc.

次に、上記半導体装置における作動および効果について説明する。このような半導体装置では、ゲート電極18に所定の閾値電圧以上のゲート電圧が印加されることにより、ベース層13のうちのトレンチ16と接する部分にn型の反転層(すなわち、チャネル領域)が形成される。そして、ソース領域14から反転層を介して電子がドリフト層12に供給されることにより、上部電極20と下部電極22との間に電流が流れる。 Next, the operation and effects of the semiconductor device will be described. In such a semiconductor device, a gate voltage equal to or greater than a predetermined threshold voltage is applied to the gate electrode 18, forming an n-type inversion layer (i.e., a channel region) in the portion of the base layer 13 that contacts the trench 16. Then, electrons are supplied from the source region 14 through the inversion layer to the drift layer 12, causing a current to flow between the upper electrode 20 and the lower electrode 22.

この際、ゲート電極18と接続配線180とが繋がる部分であって、トレンチ16の開口部上に位置する部分にゲート電圧の電圧集中が発生し易い。このため、本実施形態では、トレンチ16の接続開口部160aに丸め部161を形成している。これにより、接続開口部160a上で電圧集中が発生することを抑制でき、ゲート絶縁膜17の特性が低下することを抑制できる。 At this time, voltage concentration of the gate voltage is likely to occur at the portion where the gate electrode 18 and the connection wiring 180 are connected and located above the opening of the trench 16. For this reason, in this embodiment, a rounded portion 161 is formed at the connection opening 160a of the trench 16. This makes it possible to prevent voltage concentration from occurring above the connection opening 160a, and to prevent the characteristics of the gate insulating film 17 from deteriorating.

また、本実施形態のトレンチ16は、未接続開口部160bに丸め部161が形成されておらず、長さL2が長さL1よりも長くされている。このため、隣合うトレンチ16の未接続開口部160bの間に位置する部分では、上部電極20と、ソース領域14およびコンタクト領域15との接続面積を確保し易くなる。したがって、上部電極20と、ソース領域14およびコンタクト領域15との間で接続不良が発生することを抑制できる。 In addition, in the trench 16 of this embodiment, the rounded portion 161 is not formed in the unconnected opening 160b, and the length L2 is longer than the length L1. Therefore, in the portion located between the unconnected openings 160b of adjacent trenches 16, it is easier to ensure the connection area between the upper electrode 20 and the source region 14 and contact region 15. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of connection failure between the upper electrode 20 and the source region 14 and contact region 15.

次に、上記半導体装置の製造方法について、図5A~5C、図6A~図6C、図7A~図7Dを参照しつつ説明する。なお、図5A~図5Cは、図2に対応する断面図であり、図6A~図6Cは、図3に対応する断面図であり、図7A~図7Dは、図4に対応する断面図である。 Next, the manufacturing method of the semiconductor device will be described with reference to Figures 5A to 5C, 6A to 6C, and 7A to 7D. Note that Figures 5A to 5C are cross-sectional views corresponding to Figure 2, Figures 6A to 6C are cross-sectional views corresponding to Figure 3, and Figures 7A to 7D are cross-sectional views corresponding to Figure 4.

まず、図5A、図6A、図7Aに示されるように、基板11、ドリフト層12、ベース層13、ソース領域14、コンタクト領域15等が形成された半導体基板10を用意する。そして、半導体基板10の一面10a上に図示しないマスクを配置してドライエッチング等を行い、上記形状の複数のトレンチ16を形成する。 First, as shown in Figures 5A, 6A, and 7A, a semiconductor substrate 10 is prepared in which a substrate 11, a drift layer 12, a base layer 13, a source region 14, a contact region 15, etc. are formed. Then, a mask (not shown) is placed on one surface 10a of the semiconductor substrate 10, and dry etching or the like is performed to form multiple trenches 16 of the above shape.

続いて、図5B、図7Bに示されるように、トレンチ16のうちの接続開口部160aとなる部分を露出させつつ、トレンチ16のうちの未接続開口部160bとなる部分を被覆するマスク30を配置する。なお、マスク30は、耐熱性のある材料で構成され、例えば、カーボン膜等で構成される。 Next, as shown in Figs. 5B and 7B, a mask 30 is placed to cover the portion of the trench 16 that will become the unconnected opening 160b while exposing the portion of the trench 16 that will become the connection opening 160a. The mask 30 is made of a heat-resistant material, such as a carbon film.

次に、図6B、図7Cに示されるように、接続開口部160aとなる部分に丸め部161が形成されるように丸め処理を行う。本実施形態では、水素雰囲気やアルゴン雰囲気で加熱処理を行う丸め処理を行うことによって接続開口部160aとなる部分に丸め部161を形成する。なお、この工程では、加熱処理を行うため、トレンチ16の側面におけるダメージも低減される。 Next, as shown in Figures 6B and 7C, a rounding process is performed so that rounded portions 161 are formed in the portions that will become the connection openings 160a. In this embodiment, rounding process is performed by heating in a hydrogen atmosphere or an argon atmosphere, thereby forming rounded portions 161 in the portions that will become the connection openings 160a. In this process, since a heating process is performed, damage to the side surfaces of the trenches 16 is also reduced.

その後、図5C、図6C、図7Dに示されるように、詳細な説明は省略するが、一般的な半導体製造プロセスを行い、ゲート絶縁膜17、ゲート電極18、接続配線180、層間絶縁膜19、上部電極20、下部電極22等を順に形成する。なお、ゲート電極18および接続配線180を形成する際には、ポリシリコンをCVD(Chemical Vapor Depositionの略)法等でトレンチ16内に形成してゲート電極18を形成する。そして、半導体基板10の一面10a上に成膜されたポリシリコンをパターニングすることにより、ゲート電極18と接続される接続配線180を形成する。 After that, as shown in Figures 5C, 6C, and 7D, a typical semiconductor manufacturing process is performed, and although detailed explanations are omitted, the gate insulating film 17, gate electrode 18, connection wiring 180, interlayer insulating film 19, upper electrode 20, lower electrode 22, etc. are formed in that order. Note that when forming the gate electrode 18 and connection wiring 180, polysilicon is formed in the trench 16 by a CVD (short for Chemical Vapor Deposition) method or the like to form the gate electrode 18. Then, the polysilicon formed on one surface 10a of the semiconductor substrate 10 is patterned to form the connection wiring 180 connected to the gate electrode 18.

以上説明した本実施形態によれば、トレンチ16には、接続開口部160aに丸め部161が形成されている。このため、接続開口部160a上で電圧集中が発生することを抑制でき、ゲート絶縁膜17の特性が低下することを抑制できる。 According to the present embodiment described above, the trench 16 has a rounded portion 161 formed at the connection opening 160a. This makes it possible to prevent voltage concentration from occurring on the connection opening 160a, and to prevent the characteristics of the gate insulating film 17 from deteriorating.

また、トレンチ16には、未接続開口部160bに丸め部161が形成されておらず、長さL2が長さL1よりも長くされている。このため、隣合うトレンチ16の未接続開口部160bの間に位置する部分では、上部電極20と、ソース領域14およびコンタクト領域15との接続面積を確保し易くできる。したがって、上部電極20と、ソース領域14およびコンタクト領域15との間で接続不良が発生することを抑制できる。 In addition, the trench 16 does not have a rounded portion 161 formed in the unconnected opening 160b, and the length L2 is longer than the length L1. Therefore, in the portion located between the unconnected openings 160b of adjacent trenches 16, it is easy to ensure the connection area between the upper electrode 20 and the source region 14 and contact region 15. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of connection failures between the upper electrode 20 and the source region 14 and contact region 15.

(1)本実施形態では、接続開口部160aの曲率半径がL/2未満とされている。このため、半導体基板10の一面10aのうちの隣合うトレンチ16の接続開口部160aの間に、尖った部分が構成されることを抑制できる。したがって、隣合うトレンチ16の接続開口部160aの間に配置されるゲート絶縁膜17の所定箇所に応力が集中することを抑制でき、ゲート絶縁膜17が破壊されることを抑制できる。 (1) In this embodiment, the radius of curvature of the connection opening 160a is less than L/2. This makes it possible to prevent sharp portions from being formed between the connection openings 160a of adjacent trenches 16 on one surface 10a of the semiconductor substrate 10. This makes it possible to prevent stress from concentrating at a specific location of the gate insulating film 17 disposed between the connection openings 160a of adjacent trenches 16, thereby making it possible to prevent the gate insulating film 17 from being destroyed.

(第1実施形態の変形例)
上記第1実施形態の変形例について説明する。上記第1実施形態において、接続配線180が形成される位置は適宜変更可能である。言い換えると、上記第1実施形態において、接続開口部160aとなる部分と未接続開口部160bとなる部分との位置関係は、適宜変更可能である。
(Modification of the first embodiment)
A modified example of the first embodiment will be described. In the first embodiment, the position where the connection wiring 180 is formed can be changed as appropriate. In other words, in the first embodiment, the positional relationship between the portion that becomes the connection opening 160a and the portion that becomes the unconnected opening 160b can be changed as appropriate.

例えば、図8Aに示されるように、接続配線180は、トレンチ16の開口部のうちの長手方向における両端部および途中部が接続開口部160aとなるように形成されていてもよい。また、図8Bに示されるように、接続配線180は、トレンチ16の開口部のうちの長手方向における両端部に接続開口部160aが構成されるように形成されておらず、途中部のみに接続開口部160aが構成されるように形成されていてもよい。この場合、図8Cに示されるように、接続配線180は、トレンチ16の開口部における途中部の複数個所に接続開口部160aが構成されるように、複数本形成されていてもよい。さらに、図8Dに示されるように、接続配線180は、隣合うゲート電極18同士を接続するように形成されておらず、配列方向において分断されていてもよい。そして、図8Eに示されるように、接続配線180は、トレンチ16の開口部のうちの長手方向における両端部の一端部のみが接続開口部160aとなるように形成されていてもよい。 For example, as shown in FIG. 8A, the connection wiring 180 may be formed so that both ends and a middle part in the longitudinal direction of the opening of the trench 16 become the connection openings 160a. Also, as shown in FIG. 8B, the connection wiring 180 may be formed so that the connection openings 160a are not formed at both ends in the longitudinal direction of the opening of the trench 16, but only in the middle part. In this case, as shown in FIG. 8C, the connection wiring 180 may be formed in a plurality of pieces so that the connection openings 160a are formed at a plurality of places in the middle part of the opening of the trench 16. Furthermore, as shown in FIG. 8D, the connection wiring 180 may not be formed so as to connect adjacent gate electrodes 18 to each other, but may be divided in the arrangement direction. And, as shown in FIG. 8E, the connection wiring 180 may be formed so that only one end of both ends in the longitudinal direction of the opening of the trench 16 becomes the connection opening 160a.

(他の実施形態)
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Other Embodiments
Although the present disclosure has been described based on the embodiment, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiment or structure. The present disclosure also encompasses various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms including only one element, more than one element, or less than one element, are also within the scope and concept of the present disclosure.

例えば、上記第1実施形態では、第1導電型をn型、第2導電型をp型としたnチャネルタイプであるトレンチゲート構造のMOSFETが形成された半導体装置を説明した。しかしながら、半導体装置は、例えば、nチャネルタイプに対して各構成要素の導電型を反転させたpチャネルタイプであるトレンチゲート構造のMOSFETが形成されて構成されていてもよい。さらに、半導体装置は、MOSFET以外に、同様の構造のIGBTが形成された構成とされていてもよい。IGBTの場合、上記第1実施形態におけるn型の基板11をP型のコレクタ層に変更する以外は、上記第1実施形態で説明した縦型MOSFETと同様である。さらに、半導体装置は、MOSFETに加え、ダイオード等の他の半導体素子も形成されて構成されていてもよい。 For example, in the first embodiment, a semiconductor device is described in which a MOSFET of a trench gate structure of an n-channel type in which the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type is formed. However, the semiconductor device may be configured, for example, by forming a MOSFET of a trench gate structure of a p-channel type in which the conductivity type of each component is inverted with respect to the n-channel type. Furthermore, the semiconductor device may be configured to have an IGBT of a similar structure formed therein in addition to the MOSFET. In the case of the IGBT, it is the same as the vertical MOSFET described in the first embodiment, except that the n + type substrate 11 in the first embodiment is changed to a P + type collector layer. Furthermore, the semiconductor device may be configured to have other semiconductor elements such as a diode formed therein in addition to the MOSFET.

また、上記第1実施形態では、半導体基板10がSiCで構成される半導体装置を例に挙げて説明したが、半導体基板10は、シリコン基板や化合物基板等で構成されていてもよい。また、半導体基板10をシリコン基板等で構成する場合には、半導体基板10を用意した後、ドレイン領域となる部分をイオン注入等によって形成してもよい。 In the above first embodiment, a semiconductor device in which the semiconductor substrate 10 is made of SiC has been described as an example, but the semiconductor substrate 10 may be made of a silicon substrate, a compound substrate, or the like. In addition, when the semiconductor substrate 10 is made of a silicon substrate or the like, the portion that will become the drain region may be formed by ion implantation or the like after the semiconductor substrate 10 is prepared.

さらに、上記第1実施形態では、接続開口部160aに丸め部161が形成され、未接続開口部160bに丸め部161が形成されていない例について説明した。しかしながら、例えば、未接続開口部160bのうちの接続開口部160a側の部分に丸め部161が形成されていてもよい。すなわち、未接続開口部160bは、曲率半径が、接続開口部160aの曲率半径よりも小さくなる部分を有するように形成されていればよい。これによれば、未接続開口部160bにおける曲率半径が小さくなる部分では、丸め部161が形成されていないため、上部電極20の接続不良が発生することを抑制できる。 Furthermore, in the above first embodiment, an example was described in which the rounded portion 161 is formed in the connection opening 160a, and the rounded portion 161 is not formed in the unconnected opening 160b. However, for example, the rounded portion 161 may be formed in the portion of the unconnected opening 160b on the connection opening 160a side. That is, the unconnected opening 160b may be formed so as to have a portion whose radius of curvature is smaller than the radius of curvature of the connection opening 160a. In this way, the rounded portion 161 is not formed in the portion of the unconnected opening 160b where the radius of curvature is smaller, so that the occurrence of poor connection of the upper electrode 20 can be suppressed.

また、上記第1実施形態では、トレンチ16の長手方向における端部側では上部電極20がソース領域14等と接続されない例を説明した。しかしながら、上部電極20は、トレンチ16の長手方向における端部側においても、ソース領域14等と接続されるように配置されていてもよい。 In the above first embodiment, an example was described in which the upper electrode 20 is not connected to the source region 14, etc., at the end side in the longitudinal direction of the trench 16. However, the upper electrode 20 may be arranged so as to be connected to the source region 14, etc., even at the end side in the longitudinal direction of the trench 16.

さらに、上記第1実施形態において、丸め部161を形成する丸め処理は、トレンチ16を形成してマスク30を配置した後、等方性である、CDE(すなわち、ケミカルドライエッチング)法やドライエッチング法等で行うようにしてもよい。このような方法で丸め処理を行った場合には、特に半導体基板10がシリコン基板である場合、加熱処理を行う場合と比較して、ソース領域14やコンタクト領域15を構成する不純物が不要に拡散することを抑制できる。 Furthermore, in the first embodiment, the rounding process for forming the rounded portion 161 may be performed by an isotropic CDE (i.e., chemical dry etching) method or dry etching method, etc., after forming the trench 16 and placing the mask 30. When the rounding process is performed by such a method, it is possible to suppress unnecessary diffusion of impurities constituting the source region 14 and the contact region 15, compared to the case of performing a heat treatment, particularly when the semiconductor substrate 10 is a silicon substrate.

11 基板(高濃度層)
12 ドリフト層
13 ベース層
14 ソース領域(不純物領域)
16 トレンチ
17 ゲート絶縁膜
18 ゲート電極
20 上部電極(第1電極)
22 下部電極(第2電極)
160a 接続開口部
160b 未接続開口部
161 丸め部
180 接続配線
11 Substrate (high concentration layer)
12 Drift layer 13 Base layer 14 Source region (impurity region)
16 Trench 17 Gate insulating film 18 Gate electrode 20 Upper electrode (first electrode)
22 Lower electrode (second electrode)
160a: Connection opening 160b: Unconnected opening 161: Rounded portion 180: Connection wiring

Claims (4)

複数のトレンチゲート構造が形成された半導体装置であって、
第1導電型のドリフト層(12)と、
前記ドリフト層上に形成された第2導電型のベース層(13)と、
前記ベース層の表層部に形成された第1導電型の不純物領域(14)と、
前記ドリフト層を挟んで前記ベース層と反対側に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型または第2導電型の高濃度層(11)と、を有する半導体基板(10)と、
前記不純物領域および前記ベース層を貫通して前記ドリフト層に達し、所定方向を長手方向として延設されたトレンチ(16)内にゲート絶縁膜(17)を介してゲート電極(18)が配置された前記複数のトレンチゲート構造と、
前記半導体基板上に形成され、前記ゲート電極と電気的に接続される接続配線(180)と、
前記ベース層および前記不純物領域と電気的に接続される第1電極(20)と、
前記高濃度層と電気的に接続される第2電極(22)と、を備え、
前記トレンチには、開口部のうちの、前記ゲート電極と前記接続配線との接続部分で覆われる接続開口部(160a)に丸め部(161)が形成されており、
前記トレンチの開口部のうちの前記接続開口部と異なる部分を未接続開口部(160b)とすると、前記未接続開口部は、曲率半径が前記接続開口部の曲率半径より小さくなる部分を有しており、
前記接続開口部は、前記長手方向と交差する方向であって、前記半導体基板の面方向に沿った方向に隣合う前記トレンチの間の長さをLとすると、前記丸め部の曲率半径がL/2未満とされている半導体装置。
A semiconductor device having a plurality of trench gate structures formed therein,
A drift layer (12) of a first conductivity type;
a base layer (13) of a second conductivity type formed on the drift layer;
a first conductivity type impurity region (14) formed in a surface layer portion of the base layer;
a high-concentration layer (11) of a first conductivity type or a second conductivity type formed on the opposite side of the drift layer from the base layer and having a higher impurity concentration than the drift layer;
the plurality of trench gate structures each having a gate electrode (18) disposed via a gate insulating film (17) in a trench (16) extending in a predetermined direction, the trench (16) penetrating the impurity region and the base layer to reach the drift layer, and the trench (16) extending in a predetermined direction;
A connection wiring (180) formed on the semiconductor substrate and electrically connected to the gate electrode;
a first electrode (20) electrically connected to the base layer and the impurity region;
a second electrode (22) electrically connected to the high concentration layer;
The trench has a rounded portion (161) formed in a connection opening (160a) that is covered with a connection portion between the gate electrode and the connection wiring,
When a portion of the trench opening that is different from the connection opening is defined as an unconnected opening (160b), the unconnected opening has a portion whose radius of curvature is smaller than the radius of curvature of the connection opening ,
The connection opening is in a direction intersecting the longitudinal direction, and the length between adjacent trenches in a direction along the surface direction of the semiconductor substrate is L, where L is the length between the adjacent trenches, and the radius of curvature of the rounded portion is less than L/2 .
第1導電型のドリフト層(12)と、
前記ドリフト層上に形成された第2導電型のベース層(13)と、
前記ベース層の表層部に形成された第1導電型の不純物領域(14)と、
前記ドリフト層を挟んで前記ベース層と反対側に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型または第2導電型の高濃度層(11)と、を有する半導体基板(10)と、
前記不純物領域および前記ベース層を貫通して前記ドリフト層に達し、所定方向を長手方向として延設されたトレンチ(16)内にゲート絶縁膜(17)を介してゲート電極(18)が配置された複数のトレンチゲート構造と、
前記半導体基板上に形成され、前記ゲート電極と電気的に接続される接続配線(180)と、
前記ベース層および前記不純物領域と電気的に接続される第1電極(20)と、
前記高濃度層と電気的に接続される第2電極(22)と、を備え、
前記トレンチには、開口部のうちの、前記ゲート電極と前記接続配線との接続部分で覆われる接続開口部(160a)に丸め部(161)が形成されており、
前記トレンチの開口部のうちの前記接続開口部と異なる部分を未接続開口部(160b)とすると、前記未接続開口部は、曲率半径が前記接続開口部の曲率半径より小さくなる部分を有している半導体装置の製造方法であって、
前記ドリフト層、前記ベース層、前記不純物領域を有する前記半導体基板を用意することと、
前記半導体基板に前記トレンチを形成することと、
前記トレンチの開口部のうちの前記接続開口部となる部分を露出させつつ、前記未接続開口部となる部分を被覆するマスク(30)を配置することと、
前記マスクを配置した状態で前記接続開口部に丸め部を形成することと、を行う半導体装置の製造方法。
A drift layer (12) of a first conductivity type;
a base layer (13) of a second conductivity type formed on the drift layer;
a first conductivity type impurity region (14) formed in a surface layer portion of the base layer;
a high-concentration layer (11) of a first conductivity type or a second conductivity type formed on the opposite side of the drift layer from the base layer and having a higher impurity concentration than the drift layer;
a plurality of trench gate structures in which a gate electrode (18) is disposed via a gate insulating film (17) in a trench (16) extending in a predetermined direction, the trench (16) penetrating the impurity region and the base layer to reach the drift layer, and the gate electrode (18) is disposed in the trench (16) with the gate insulating film (17) interposed therebetween;
A connection wiring (180) formed on the semiconductor substrate and electrically connected to the gate electrode;
a first electrode (20) electrically connected to the base layer and the impurity region;
a second electrode (22) electrically connected to the high concentration layer;
The trench has a rounded portion (161) formed in a connection opening (160a) that is covered with a connection portion between the gate electrode and the connection wiring,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: assuming that a portion of the trench opening different from the connection opening is an unconnected opening (160b), the unconnected opening has a portion having a radius of curvature smaller than the radius of curvature of the connection opening,
preparing a semiconductor substrate having the drift layer, the base layer, and the impurity region;
forming the trench in the semiconductor substrate;
disposing a mask (30) that exposes a portion of the trench opening that will become the connection opening and covers a portion of the trench opening that will become the unconnected opening;
and forming a rounded portion in the connection opening with the mask in place.
前記丸め部を形成することでは、加熱処理を行うことで前記接続開口部に前記丸め部を形成する請求項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2 , wherein the step of forming the rounded portion comprises forming the rounded portion in the connection opening portion by performing a heat treatment. 前記丸め部を形成することでは、等方性である、ケミカルドライエッチング法またはドライエッチング法で前記接続開口部に前記丸め部を形成する請求項に記載の半導体装置の製造方法。 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2 , wherein the rounded portion is formed in the connection opening by an isotropic chemical dry etching method or a dry etching method.
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