WO2012144271A1

Semiconductor device and method for producing same

Abstract

A semiconductor device is configured by forming an anode region (106) inside a drift region (102) in the bottom section of or directly below a groove (105) having a gate electrode (108) formed therein, forming a contact hole (110) inside the groove (105) to a depth that reaches the anode region (106), implanting a source electrode (112) in the contact hole (110) with an inner-wall insulating film (111) therebetween, and electrically connecting the anode region (106) and the source electrode (112) in a state where the anode region (106) and the source electrode (112) are isolated from the insulated gate electrode (108) by the inner-wall insulating film (111).

WO2012144271A1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 11

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12 claims: 6 independent, 6 dependent

  1. 1
    半導体基板と、 前記半導体基板の一方の主面上に形成された第1導電型のドリフト領域と、 前記ドリフト領域内に形成された第2導電型のウェル領域と、 前記ウェル領域内に形成された第1導電型のソース領域と、 前記ソース領域ならびに前記ウェル領域を貫通して前記ドリフト領域に至る深さの溝と、 ゲート絶縁膜を介して前記溝の側部に形成されたゲート電極と、 前記ウェル領域および前記ソース領域に接続されたソース電極と、 前記半導体基板の他方の主面に接続されたドレイン電極と、 前記ゲート電極上に形成されて前記ゲート電極を被覆する層間絶縁膜と、 前記溝の底部または前記溝の直下の前記ドリフト領域内に形成されたアノード領域と、 前記溝内に前記アノード領域に至る深さに形成されたコンタクトホールと、 前記コンタクトホールの内壁側面に前記ゲート電極と接して形成された内壁絶縁膜とを有し、 前記ソース電極は、前記内壁絶縁膜を介して前記コンタクトホールに埋設され、前記内壁絶縁膜で前記ゲート電極と絶縁された状態で前記アノード領域と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 2
    前記アノード領域は、前記ドリフト領域内に第2導電型の領域として形成され、前記ドリフト領域との接合面で前記ドリフト領域をカソードとするPN接合型のダイオードを構成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 3
    前記アノード領域は、前記溝の底部に前記ドリフト領域の材料とは異なる異種材で形成され、前記ドリフト領域との接合面でユニポーラ型のダイオードを構成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  4. 4
    前記アノード領域は、前記ドリフト領域とバンドギャップが異なる半導体で形成されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
  5. 5
    前記コンタクトホールは、前記半導体基板の主面方向に対して前記溝内に離散的に複数形成され、前記コンタクトホールが形成された部分の前記溝の幅は、前記コンタクトホールが形成されていない部分の前記溝の幅よりも広いことを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の半導体装置。
  6. 6
    前記溝は、前記半導体基板の主面方向に対して直線状に複数本形成され、前記コンタクトホールは、前記半導体基板の主面方向に対して前記溝内に離散的に複数形成され、隣り合う前記溝に形成された前記コンタクトホールは、互い違いに非対向して配置形成されていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
  7. 7
    前記溝は、前記半導体基板の主面方向に対して網目状に形成され、前記コンタクトホールは、前記溝の網目の交点に離散的に複数配置形成されていることを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の半導体装置。
  8. 8
    前記溝は、前記半導体基板の主面方向に対して直線状に形成され、前記コンタクトホールは、前記溝内に沿って直線状に形成されていることを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の半導体装置。
  9. 9
    前記溝は、前記半導体基板の主面方向に対して網目状に形成され、前記コンタクトホールは、前記溝内に沿って網目状に形成されていることを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の半導体装置。
  10. 10
    半導体基板の一方の主面上に第1導電型のドリフト領域を形成する第1の工程と、 前記ドリフト領域内に第2導電型のウェル領域を形成する第2の工程と、 前記ウェル領域内に第1導電型のソース領域を形成する第3の工程と、 前記ソース領域ならびに前記ウェル領域を貫通して前記ドリフト領域に至る深さの溝を形成する第4の工程と、 絶縁膜を介して前記溝内にゲート電極を形成する第5の工程と、 前記溝の底部または前記溝の直下の前記ドリフト領域内に、前記ドリフト領域をカソードとするダイオードのアノード領域を形成する第6の工程と、 前記ゲート電極に前記アノード領域の表面を露出させるコンタクトホールを形成する第7の工程と、 内壁絶縁膜で前記ゲート電極と絶縁された状態で前記アノード領域と電気的に接続されるソース電極を前記コンタクトホールに埋設形成する第8の工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  11. 11
    前記ゲート電極の上面を被覆する絶縁膜を形成する工程を備え、 前記ゲート電極の上面を被覆する絶縁膜の厚さは、前記コンタクトホールの底面に形成されて前記コンタクトホールを形成する第7の工程で選択的に除去される絶縁膜の厚さよりも厚く形成することを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 12
    前記第7の工程は、前記コンタクトホールの底部に形成された絶縁膜を選択的に除去する工程を含み、異方性エッチングにより前記内壁絶縁膜を残した状態で自己整合的に前記コンタクトホール底部の前記絶縁膜を除去することを特徴とする請求項10または11に記載の半導体装置の製造方法。
Independent claims12