(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブ領域および終端領域を備えた半導体デバイスの製造方法であって、
前記方法は、前記アクティブ領域に位置するトレンチの底部、および前記終端領域に位置するトレンチの底部に第１の複数のインプラントを形成し、
前記終端領域に位置する前記第１の複数のインプラントをそのままの状態としながら、前記アクティブ領域に位置する前記トレンチの底部に第２の複数のインプラントを形成することを含み、
前記アクティブ領域に位置する前記トレンチの底部に形成された前記第２の複数のインプラントによって前記アクティブ領域に位置する前記トレンチの底部に形成された前記インプラントを所定の濃度とすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記アクティブ領域に位置する前記トレンチの底部に前記第２の複数のインプラントを形成する前に、前記終端領域をマスクすることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アクティブ領域に位置する前記トレンチの壁面に酸化膜を形成し、前記終端領域に位置する前記トレンチの壁面に酸化膜を形成することをさらに含み、
前記終端領域に位置する前記トレンチの壁面に形成された前記酸化膜は、前記アクティブ領域に位置する前記トレンチの壁面に形成された酸化膜よりも厚い請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記終端領域に複数の終端コンタクトを形成することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記アクティブ領域に位置する前記トレンチの壁面への酸化膜の形成は、前記終端領域に位置する前記トレンチの壁面への酸化膜の形成の後に行われる請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の複数のインプラントおよび前記第２の複数のインプラントによって、前記アクティブ領域内および前記終端領域内での同時電荷平衡が得られる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の複数のインプラントは、前記終端領域の前記マスクの前に設けられる請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の複数のインプラントは、前記終端領域の前記マスクの後に設けられる請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の複数のインプラントおよび前記第２の複数のインプラントは、ＮチャネルデバイスへのリンインプラントおよびＰチャネルデバイスへのホウ素インプラントである請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記アクティブ領域に位置する前記トレンチおよび前記終端領域に位置する前記トレンチの壁面への酸化膜の形成は、低熱酸化膜（ＬＴＯ）プロセスを用いて実施される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
アクティブ領域および終端領域を備えたＭＯＳＦＥＴの製造方法であって、
前記方法は、基板に第１の半導体層と第２の半導体層とを形成し、
最上層の前記半導体層における前記アクティブ領域および前記終端領域にトレンチを形成し、
前記アクティブ領域および前記終端領域に形成された前記トレンチの底部に第１の複数のインプラントを形成し、
前記終端領域をマスクし、
前記アクティブ領域に形成された前記トレンチの底部に第２の複数のインプラントを形成し、
前記終端領域に形成された前記トレンチに酸化膜を形成し、前記アクティブ領域に形成された前記トレンチに酸化膜を形成することを含み、
前記終端領域の前記トレンチに形成された前記酸化膜は、前記アクティブ領域の前記トレンチに形成された前記酸化膜よりも厚いことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記トレンチを埋めるポリシリコン層を形成し、ポリシリコンドーピングと前記ポリシリコン層のポリシリコンエッチバックとを実施し、ソースインプラントおよび降伏電圧調整用インプラントを形成し、平面コンタクトおよびトレンチコンタクトを形成し、コンタクトインプラント、およびメタライゼーション層を前記コンタクトに形成し、パッシベーション層を前記メタライゼーション層上に形成することをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記終端領域に複数の終端コンタクトを形成することをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記アクティブ領域に形成された前記トレンチへの前記酸化膜の形成は、前記終端領域に形成された前記トレンチへの前記酸化膜の形成の後に行われる請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の複数のインプラントおよび前記第２の複数のインプラントによって、前記アクティブ領域内および前記終端領域内での同時電荷平衡が得られる請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の複数のインプラントは、前記終端領域の前記マスクの前に設けられる請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の複数のインプラントは、前記終端領域の前記マスクの後に設けられる請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の複数のインプラントおよび前記第２の複数のインプラントは、ＮチャネルデバイスへのリンインプラントおよびＰチャネルデバイスへのホウ素インプラントである請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記アクティブ領域に形成された前記トレンチおよび前記終端領域に形成された前記トレンチへの前記酸化膜の形成は、低熱酸化膜（ＬＴＯ）プロセスを用いて実施される請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
複数のアクティブ領域トレンチ、前記複数のアクティブ領域トレンチの１つまたは複数の側壁に隣接するソース領域、前記ソース領域と隣接し、かつソース領域の垂直下方に位置するゲート領域、および前記ゲート領域と隣接し、かつゲート領域の垂直下方に位置するドレイン領域を含むアクティブ領域と、
ゲートピックアップトレンチ、および複数の終端領域トレンチを含む終端領域と、
を備え、
第１の複数のインプラントが前記アクティブ領域および前記終端領域に形成されたトレンチの底部に設けられ、
第２の複数のインプラントが前記アクティブ領域に形成された前記トレンチの底部に設けられ、これにより前記アクティブ領域に形成された前記トレンチの底部に設けられた前記インプラントが所定の濃度となっていることを特徴とする半導体デバイス。
【請求項２１】
前記複数のアクティブ領域トレンチに形成された酸化膜と、
前記複数の終端領域トレンチに形成された酸化膜と、
をさらに含み、
前記複数の終端領域トレンチに形成された前記酸化膜は、前記複数のアクティブ領域トレンチに形成された前記酸化膜よりも厚い請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記終端領域中の複数の終端コンタクトをさらに含む請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記第１の複数のインプラントおよび前記第２の複数のインプラントによって、前記アクティブ領域内および前記終端領域内での同時電荷平衡が得られる請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記第１の複数のインプラントおよび前記第２の複数のインプラントは、ＮチャネルデバイスへのリンインプラントおよびＰチャネルデバイスへのホウ素インプラントである請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記アクティブ領域トレンチおよび前記終端領域トレンチに形成された前記酸化膜は、低熱酸化膜（ＬＴＯ）プロセスを用いて形成されたものである請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記アクティブ領域トレンチおよび前記終端領域トレンチには、ドープ多結晶体が充填されている請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記ソースは、電圧調整インプラントを含むボディウェル上に形成されている請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２８】
金属が充填された平面コンタクトおよびトレンチコンタクトをさらに含む請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記アクティブ領域に形成された前記トレンチおよび前記終端領域に形成された前記トレンチは、第２のエピタキシャル層の上に形成された第１のエピタキシャル層に形成され、
前記第１の複数のインプラントおよび前記第２の複数のインプラントは、前記第１のエピタキシャル層に形成される請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記アクティブ領域に形成された前記トレンチおよび前記終端領域に形成された前記トレンチは、第２のエピタキシャル層の上に形成された第１のエピタキシャル層に形成され、
前記第１の複数のインプラントおよび前記第２の複数のインプラントは、前記第１のエピタキシャル層に形成される請求項１１に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の複数のインプラントは、前記アクティブ領域および前記終端領域の両方における、第２のエピタキシャル層上の第１のエピタキシャル層に形成されたトレンチの底部に設けられ、
前記第２の複数のインプラントは、前記アクティブ領域における、前記第２のエピタキシャル層上の前記第１のエピタキシャル層に形成された前記トレンチの前記底部に設けられる請求項２０に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連米国出願）
本出願は、２００７年１０月５日に出願され、発明の名称が「ＭＯＳＦＥＴのアクティブ領域および終端領域の電荷バランス」であり、本発明の譲受人に譲渡された同時継続仮特許出願第６０／９９７，９４５号の優先権を主張し、参照によりそのすべてを本願明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、ＭＯＳＦＥＴのアクティブ領域および終端領域の電荷平衡（電荷バランス）に関する。
【背景技術】
【０００３】
金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）は、電荷キャリアが移動するＭＯＳＦＥＴチャネルの幅を電子的に変化させることで機能する電界効果トランジスタの１つである。ＭＯＳＦＥＴチャネルの幅を広げることで、ＭＯＳＦＥＴの導電性を高めることができる。ＭＯＳＦＥＴは、ゲート、ドレイン、およびソースを含む。電荷キャリアは、ソースを介してチャネルに流入し、ドレインを介してチャネルから流出する。ＭＯＳＦＥＴチャネルの幅は、ゲート電極に印加される電圧を変化させることで調整することができる。一般に、従来のＭＯＳＦＥＴでは、ゲート電極は酸化物の薄層によってチャネルから絶縁されている。
【０００４】
ＭＯＳＦＥＴの操作パラメータは、ＭＯＳＦＥＴの操作および性能に影響する。ＭＯＳＦＥＴの操作パラメータには、ドレイン−ソース降伏電圧（絶縁破壊電圧）（ＢＶｄｓ）、およびドレイン−ソースのオン抵抗（ＲＤＳｏｎ）が含まれる。
【０００５】
ＭＯＳＦＥＴ  ＢＶｄｓは、絶縁体の一部が導電性に変わる変化を引き起こす最小電圧である。したがって、一般に高ＢＶｄｓであることが望ましい。重要なことは、ＢＶｄｓを超過すると、電流が流れてＭＳＯＦＥＴが適切にシャットオフできなくなることである。
【０００６】
ＲＤＳｏｎは、所定のドレイン電流とゲート−ソース電圧でのドレイン−ソース間の抵抗である。低ＲＤＳｏｎであることが望まれることが多く、低ＲＤＳｏｎであることで、ＭＯＳＦＥＴの通電性能を向上させることができる。
【０００７】
ＭＯＳＦＥＴの設計者は、ＢＶｄｓとＲＤＳｏｎとの間でトレードオフすることが多い。たとえば、幅広く低濃度にドープされたドリフト領域を設けてＢＶｄｓを増大させると、ＲＤＳｏｎが増大してしまう。しかし、幅狭く高濃度にドープされたドリフト領域を設けてＲＤＳｏｎを減少させると、ＢＶｄｓが減少してしまう。したがって、設計者は、このトレードオフを考慮して、ＭＯＳＦＥＴに最適なＢＶｄｓとＲＤＳｏｎを見つけようとする。アクティブ領域に用いられるトレンチ幅と終端領域に用いられるトレンチ幅とが異なるため、アクティブ領域および終端領域のＢＶｄｓを同等の値とすることは困難である。
【０００８】
図１Ａには、アクティブ領域１０１と、終端領域１０３とを含む、従来のＭＯＳＦＥＴが示されている。図１Ａに示すように、電流が流れる好ましい方向は、ＭＯＳＦＥＴ内で垂直である（アクティブ領域のトレンチ１０７に隣接する垂直チャネル１０５を表す点線参照）。しかし、ＢＶｄｓを超過した場合、デバイストレンチの角部に並ぶ酸化膜中に破壊（降伏）が起こり得る状態となって、ＭＯＳＦＥＴ中に望まない電流の流れが生じる可能性がある。これは、従来のＭＯＳＦＥＴの多くが起伏のある電界を有し、そのような電界では、電界の強度がＭＯＳＦＥＴのトレンチの角部で最大となり得るためである。
【０００９】
図１Ｂには、図１Ａに示す従来のＭＯＳＦＥＴにおいて、終端領域のトレンチ１０９の壁部に並んだ酸化膜における、破壊に対して脆弱なトレンチ部位１１１，１１３，１１５が示されている。上述のように、このような電流の流れによって、ＭＯＳＦＥＴが適切にシャットオフできなくなる。重要なことは、従来のＭＯＳＦＥＴの多くが終端領域における電圧破壊に対して保護が不十分であり、このような電流の流れの影響を受けやすいということである。
【発明の概要】
【００１０】
したがって、電圧破壊と望まない電流の流れに対する改善された保護性能を有するＭＯＳＦＥＴを提供する方法に対する要望がある。本発明は、この要望を満たす方法を提供する。
【００１１】
本発明の実施形態では、アクティブ領域と終端領域の両方において、トレンチ底部における注入（ｉｍｐｌａｎｔｓ：インプラント）を調整し、これにより電荷バランスのとれた注入領域（Ｃｈａｒｇｅ  ｂａｌａｎｃｅｄ  ｉｍｐｌａｎｔ  ｒｅｇｉｏｎ）を形成することで、ＭＯＳＦＥＴのアクティブ領域および終端領域における降伏電圧（ＢＶｄｓ）の最適化が可能となる。電荷バランスの結果、注入領域（インプラント領域）と交わる電界を平坦にすることができ、これにより降伏電圧（ＢＶｄｓ）をより高めることができる。さらに、アクティブ領域におけるインプラントに起因する高濃度のドーピングによって、好ましくは、ＭＯＳＦＥＴのデバイスオン抵抗（ＲＤＳｏｎ）が低下する。
【００１２】
ＭＯＳＦＥＴに電荷平衡のとれたアクティブ領域と終端領域とをもたらす、一部の開示された方法では、第１の複数のインプラントがＭＯＳＦＥＴのアクティブ領域と終端領域に位置するトレンチの底部に形成される。続いて、第２の複数のインプラントがアクティブ領域に位置するトレンチの底部のみに形成される。ＭＯＳＦＥＴのアクティブ領域に位置するトレンチの底部に形成された第２の複数のインプラントによって、アクティブ領域に位置するトレンチの底部に形成されたインプラントを所望の濃度とすることができる。
【００１３】
ある実施形態では、基板に第１および第２のエピタキシャル層を形成し、最上層のエピタキシャル層にあるアクティブ領域と終端領域とにトレンチを形成し、アクティブ領域および終端領域に形成されたトレンチの底部に複数のインプラントを形成することを含む、アクティブ領域と終端領域とを備えたＭＯＳＦＥＴの製造方法が開示される。この方法は、さらに、終端領域をマスクし、アクティブ領域に形成されたトレンチの底部に複数のインプラントを形成し、終端領域上に厚い酸化膜を形成することを含む。終端領域に位置するトレンチに形成された酸化膜は、アクティブ領域に位置するトレンチに形成された酸化膜よりも厚い。
【００１４】
同等のＢＶｄｓを有するアクティブ領域と終端領域とを備えたＭＯＳＦＥＴもまた開示される。ある実施形態では、アクティブ領域は、複数のアクティブ領域トレンチ、この複数のトレンチの１つまたは複数の側壁に隣接するソース領域、ソース領域と隣接し、かつソース領域の垂直下方に位置するゲート領域、およびゲート領域と隣接し、かつゲート領域の垂直下方に位置するドレイン領域を含む。終端領域は、ゲート  ピックアップ  トレンチ（ｇａｔｅ  ｐｉｃｋｕｐ  ｔｒｅｎｃｈ）と、複数の終端トレンチと、を含む。第１の複数のインプラントは、アクティブ領域および終端領域に位置するトレンチの底部に設けられる。第２の複数のインプラントは、アクティブ領域に位置するトレンチの底部に形成され、これによりアクティブ領域に位置するトレンチの底部に形成されたインプラントを、予め定められた望ましい濃度とすることができる。好ましくは、ＭＯＳＦＥＴは、アクティブ領域および終端領域の両方で最適なＢＶｄｓを有し得る。
【００１５】
本発明のこれらの効果および他の効果は、以下に続く、図面に示された好ましい実施形態の詳細な説明を読んだ後に、本分野における通常の知識を有する者に明らかなものとなるであろう。
【００１６】
アクティブ領域と終端領域とを備えたＭＯＳＦＥＴの製造方法が開示される。この方法は、アクティブ領域に位置するトレンチの底部と、終端領域に位置するトレンチの底部とに第１の複数のインプラントを形成することを含む。また、第２の複数のインプラントが、アクティブ領域に位置するトレンチの底部に形成される。アクティブ領域に位置するトレンチの底部に形成された第２の複数のインプラントによって、アクティブ領域に位置するトレンチの底部に形成されたインプラントを所定の濃度とすることができる。その際、アクティブ領域および終端領域の両方の降伏電圧を同程度とすることができ、したがって、好ましいＲＤｓｏｎを維持しながら両方の降伏電圧を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明は、そのさらなる利点とともに、添付の図面と併せてなされる以下の説明を参照することで十分に理解することができるであろう。
【図１Ａ】図１Ａは、アクティブ領域および終端領域を備えた、従来の金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）デバイスを示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ｂに示される従来のＭＯＳＦＥＴにおける終端領域トレンチの壁面に沿って並ぶ酸化膜における脆弱な位置を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明のある実施形態にしたがって形成されたＭＯＳＦＥＴの断面を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明のある実施形態にしたがったアクティブ領域と終端領域との間の電荷バランスを得るための注入工程の調整操作を説明する図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明のある実施形態にしたがってＮ＋基板に形成されたＮエピ層（Ｎ  ｅｐｉ−ｌａｙｅｒ）およびＰエピ層（Ｐ  ｅｐｉ−ｌａｙｅｒ）を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明のある実施形態にしたがってＰエピ層に形成されたアクティブ領域および終端領域のトレンチを示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明のある実施形態にしたがってアクティブ領域および終端領域のトレンチの底部に実施された第１の複数のＮ型インプラントを示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明のある実施形態にしたがってアクティブ領域のトレンチの底部に実施された第２の複数のＮ型インプラントを示す図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本発明のある実施形態にしたがって、マスクを用いて形成した、終端トレンチ領域上に成長させた厚い酸化膜と、アクティブ領域上に成長させたゲート酸化膜とを示す図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、本発明のある実施形態にしたがってアクティブ領域および終端領域のトレンチに形成された堆積ポリシリコンを示す図である。
【図３Ｇ】図３Ｇは、本発明のある実施形態にしたがった、しきい値電圧（Ｖｔ）調節用インプラントおよびソースインプラントを示す図である。図３Ｇおよび図３Ｈの右側領域に示す破線は連続する一本の破線として理解されるべきものである。
【図３Ｈ】図３Ｈは、本発明のある実施形態にしたがって低熱酸化膜（ＬＴＯ）およびホウリンケイ酸塩ガラス膜（ＢＰＳＧ）を堆積させた後のデバイス断面を示す図である。図３Ｇおよび図３Ｈの右側領域に示す破線は連続する一本の破線として理解されるべきものである。
【図３Ｉ】図３Ｉは、本発明のある実施形態にしたがってコンタクト用インプラント、メタライゼーション（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）、およびパッシベーション層が形成された後のデバイス断面を示す図である。  同一の符号は、各図面に示される同一または同等の部材を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
これより、添付の図面に示される種々の実施形態を参照して、本発明を詳細に説明する。以下に続く本発明の詳細な説明において、本発明の完全な理解のために具体的細部が説明される。しかしながら、本発明がこれらの具体的細部がなくとも実施可能であることは当業者に自明であろう。さらに、既知の方法等は、本発明をわかりにくくしないために、詳細には記載していない。
【００１９】
本発明の一実施形態に係るＭＯＳＦＥＴアクティブ領域および終端領域の電荷バランス
【００２０】
図２Ａに、本発明の一実施形態にしたがって形成されたＭＯＳＦＥＴ２００の断面を示す。本発明の実施形態において、複数のインプラントがＭＯＳＦＥＴ２００のアクティブ領域２００ａおよび終端領域２００ｂのトレンチ底部に形成され、これによりこれらの領域における電荷平衡が得られる。一実施形態において、この電荷平衡によって、ＭＯＳＦＥＴ２００の各領域における降伏電圧（ＢＶｄｓ）が同等となり、さらに、このＢＶｄｓを両領域で最適化することができる。さらに、インプラントによりもたらされる高濃度のドーピングによって、ＭＯＳＦＥＴ２００のオン抵抗（ＲＤＳｏｎ）が低下する。さらに、電荷平衡によってインプラント領域と交わる電界が平坦となり、電荷バランスのとれたインプラント領域を有していないＭＯＳＦＥＴと比べてＭＯＳＦＥＴ２００のＢＶｄｓを高めやすくすることができる。
【００２１】
図２Ａに示す実施形態において、ＭＯＳＦＥＴ２００は、基板２０１、エピタキシャル（エピ）層２０３、エピタキシャル（エピ）層２０５、複数のアクティブ領域インプラント２０７、複数の終端領域インプラント２０９、ソースインプラント２１１、Ｐボディウェル２１３、ゲート領域２１５、ドレイン領域２１７、アクティブ領域トレンチ２１９、アクティブ領域トレンチ２２１、ゲートピックアップトレンチ２２３、終端領域トレンチ２２５ａ〜２２５ｃ、酸化膜２２７、アクティブ領域トレンチ酸化膜２２９、終端領域トレンチ酸化膜２３１、ゲートポリ（ｇａｔｅ  ｐｏｌｙ）２３３、ソース電極２３５、ゲート電極２３７、ドレイン電極２３９、パッシベーション層２４１、およびスクライブライン２４３を含む。
【００２２】
図２Ａに示すように、複数のインプラント２０７，２０９は、ここに開示されるプロセス（図３Ａ〜３Ｈを参照してなされた説明を参照）にしたがって、アクティブ領域２００ａおよび終端領域２００ｂのトレンチ２１９，２２１，２２３，２２５ａ〜２２５ｃの底部に形成されている。図２Ａに示す実施形態において、アクティブ領域トレンチ２１９，２２１の底部インプラントの底部に設けられたインプラントは、ＭＯＳＦＥＴ２００のドレイン領域の一部を形成している。一実施形態では、これらのインプラントは、２回の注入操作によって形成することができる。まず、アクティブ領域トレンチ２１９，２２１および終端領域トレンチ２２３，２２５ａ〜２２５ｃの両方の底部に複数のインプラントが形成される。その後、アクティブ領域トレンチ２１９，２２１の底部に第２の複数のインプラントが設けられる。
【００２３】
一実施形態において、アクティブ領域トレンチ２１９，２２１の底部に設けられた第２の複数のインプラントは、１回目の注入操作でアクティブ領域トレンチ２１９，２２１の底部に設けられた第１の複数のインプラントに付加される。第２の複数のインプラントは、好ましくは、１回目の複数のインプラント操作でアクティブ領域トレンチ２１９，２２１の底部に設けられたインプラントを所望のドーピング濃度に調整あるいは調節するために用いられる。一実施形態において、インプラントは、デバイス２００のアクティブ領域２００ａと終端領域２００ｂとの間で電荷平衡が得られるように調整される。その結果得られた、アクティブ領域２００ａと終端領域２００ｂとの間の電荷平衡によって、ＢＶｄｓを高めやすくなる。この方法では、両領域２００ａ，２００ｂにおけるＢＶｄｓを最適化することができる。
【００２４】
図２Ｂに、本発明の一実施形態にしたがって前述の電荷平衡を得るための注入工程の調整操作を例示する。図２Ｂに示すように、アクティブ領域２００ａおよび終端領域２００ｂの両方に位置するトレンチの底部に第１の複数のインプラントが設けられた図中Ａの時点で、トレンチの底部に位置するインプラントのドーピング濃度は、終端領域トレンチ２２３，２２５ａ〜２２５ｃに最適なレベルに到達する。図中Ｂの時点でアクティブ領域トレンチ２１９，２２１の底部に第２の複数のインプラントが設けられると、第２の複数のインプラントは、終端領域のトレンチをそのままの状態としながら、アクティブ領域トレンチ２１９，２２１の底部に位置するインプラントのドーピング濃度をアクティブ領域トレンチに最適な濃度に調整するように働く。
【００２５】
インプラントを設けるために用いられる注入エネルギーは、インプラントが望ましいドーピング濃度となるように選択することができる。一実施形態では、８キロオングストロームのハードマスク厚に対して（以下の説明参照）、注入エネルギーは、１５０、３５０、および４５０ｅｖを含めることができるが、これに限定されない。他の実施形態では、他の注入エネルギーを採用することができる。
【００２６】
図２Ａに示すように、ＭＯＳＦＥＴ２００は、終端トレンチ２２５ａ〜２２５ｃを含む終端構造を備える。一実施形態では、この構造を備えることで、電圧破壊、あるいは、ＭＯＳＦＥＴ２００ダイ（ｄｉｅ）がスクライブライン２４３で個片化された際に作り出される経路を介した漏電を防ぐことができる。終端構造の一部である複数のトレンチ２２５ａ〜２２５ｃは、ソースをドレイン電圧に分配あるいは逓減し、これにより電圧破壊のリスクが低減する。
【００２７】
一実施形態において、終端トレンチ酸化膜２３１は、その厚さがアクティブ領域トレンチ酸化膜２２９の厚さよりも大きくなるように形成される。終端領域トレンチ酸化膜２３１の厚さが厚いほど、オフ状態での逆バイアス電圧を大きくすることができる。一実施形態では、この酸化膜の厚さを１．５キロオングストローム厚とすることができる。他の実施形態では、他の厚さとしてもよい。この厚い酸化膜によって、逆バイアス電圧を大きくすることができるため、電圧破壊を防ぐことができる。
【００２８】
操作において、ターンオン電圧がゲート電極２３７に加えられると、ゲートピックアップトレンチ２２３を介して電圧がアクティブ領域トレンチ２１９，２２１に結合し、これによりアクティブ領域トレンチ２１９に隣接して形成されるチャネルを介して電流が流れる。ターンオフ電圧がゲート電極２３７に加えられると、終端領域トレンチ２２５ａ〜２２５ｃを取り囲む厚い酸化膜２３１によって、高ターンオフ電圧差が安定的にサポートされる。上述のように、この厚い酸化膜によって、突然の電流フロー等の望ましくない導通が起こり得る破壊を防ぐことができる。
【００２９】
一実施形態において、複数のインプラントによってもたらされる高濃度のドーピングにより、電子流の電気抵抗を減少させることができ、これによりＲＤＳｏｎを低減することができる。さらに、複数のインプラントによってもたらされる電荷バランスのとれたアクティブ領域２００ａおよび終端領域２００ｂによって、オフ状態におけるインプラント領域からの電荷を十分に減少させることができ、これによりオフ状態において高電圧状態とすることができる。その一方、導通状態では、複数のアクティブ領域インプラント２０７によってもたらされる、ＭＯＳＦＥＴドリフト領域の高濃度ドーピングによって、キャリアが容易に流れることができ、そのためＲＤＳｏｎを効果的に減少させることができる。
【００３０】
本発明の調整注入手法によって、用いられる特定幅のトレンチに必要なドーピング濃度となるように、インプラントを調整することができる。この方法において、デバイス中に異なる幅のトレンチが存在しても電荷平衡を得ることができることは理解されたい。さらに、一実施形態において、終端領域２００ｂにおける望ましくない電流の流れと電圧破壊が回避される一方で、アクティブ領域２００ａにおける垂直な電流の流れが維持される。一実施形態において、ＭＯＳＦＥＴ２００は、Ｎチャネルデバイス用にＰエピ層／Ｎエピ層／Ｎ＋基板で構成することができ、また、Ｐチャネルデバイス用にＮエピ層／Ｐエピ層／Ｐ＋基板で構成することができる。所望のＲｄｓｏｎと高いＢＶｄｓを得るために、ＭＯＳＦＥＴ２００の複数のインプラント２０７，２０９が、望ましいＢＶｄｓに最適なレベルでトレンチ底部に設けられ、これにより、上述したようにデバイスのインプラント領域全体で電荷平衡を得ることができる。例示される実施形態において、アクティブ領域２００ａのトレンチ底部と終端領域２００ｂのトレンチ底部との間で分離した複数のインプラントによって、最適なＢＶｄｓが両領域にもたらされる。
【００３１】
ＭＯＳＦＥＴのアクティブ領域および終端領域の電荷バランスのプロセスフロー
【００３２】
図３Ａ〜３Ｉに、本発明の一実施例にしたがって複数のインプラントを用いてＭＯＳＦＥＴのアクティブ領域および終端領域の電荷平衡をもたらす例示的なプロセスを説明するための一連の断面を示す。図３Ａ〜３Ｉにおいて、図２Ａに示す構造と同様の構造には同様の符号を付す。
【００３３】
図３Ａに示すように、最初の操作でＮエピ層２０３とＰエピ層２０５がＮ＋基板２０１に形成される。１以上の操作によって図３Ａに示す断面のような状態となった後、図３Ｂに示すように、アクティブ領域トレンチ２１９，２２１と終端領域トレンチ２２３，２２５ａ〜２２５ｃがＰエピ層２０５に形成される。一実施形態において、トレンチの位置を規定するためにハードマスク３０１が用いられる。一実施形態において、ハードマスク３０１は、低熱酸化膜（ＬＴＯ）、ＳｉＯ２で形成することができる。他の実施形態では、ハードマスク３０１の形成に他の材料を使用することができる。一実施形態において、アクティブ領域２００ａおよび終端領域２００bのトレンチの位置を規定するハードマスク３０１の開口位置は、フォトレジスト（図示せず）を用いて規定することができる。一実施形態において、トレンチはプラズマエッチング処理によって形成される。他の実施形態では、他の処理法を採用することができる。プラズマエッチングを採用した場合、トレンチの厚さは、注入エネルギー量によって調節することができる。
【００３４】
さらに、図３Ｂに示すように、トレンチの底部および側壁に酸化膜３０３が形成される。一実施形態において、トレンチの底部および側壁に形成された酸化膜３０３は、ＳｉＯ２で形成することができる。一実施形態において、酸化膜は低熱酸化膜（ＬＴＯ）処理で形成することができる。
【００３５】
１以上の操作によって図３Ｂに示す断面のような状態となった後、図３Ｃに示すように、第１の複数のＮ型インプラント操作３０５が行われ、アクティブ領域および終端領域のトレンチの底部に第１の複数のＮ型インプラント（例えば、２０７，２０９）が形成される。図３Ｃに示すように、インプラントは、デバイス表面に対して平行に全面的に施されるが、ハードマスク３０１によって（インプラントが選択的に阻止されるため）、インプラントはトレンチ底部の所望の位置に注入される（例えば、２０７，２０９）。一実施形態において、第１の複数のＮ型インプラント操作３０５には、リンインプラントを用いることができる。他の実施形態では、他の材料を用いることができる。
【００３６】
一実施形態において、トレンチの底部にインプラントを設けるために用いられる注入エネルギーは、望まれる降伏電圧に依存する。さらに、一実施形態において、８Ｋオングストローム厚のハードマスクに対する注入エネルギーは、たとえば１５０、３５０、および４５０ｅｖを含むことができるが、これに限定されない。
【００３７】
１以上の操作によって図３Ｃに示す断面のような状態となった後、図３Ｄに示すように、第２の複数のＮ型インプラント操作３０７が行われ、アクティブ領域トレンチの底部に第２の複数のＮ型インプラント（例えば、２０７）が形成される。一実施形態において、第２の複数のＮ型インプラントは、アクティブ領域トレンチ２１９，２２１の底部に既に形成されているインプラントを所望の濃度に調整するために用いられる。一実施形態において、第２の複数のＮ型インプラント３０７の注入前に終端領域２００ｂを被覆するためにフォトレジスト３０９を用いることができ、これにより、第２の複数のＮ型インプラント３０７が終端領域トレンチ２２３，２２５ａ，２２５ｂ，２２５ｃの底部に注入されるのを回避することができる。
【００３８】
一実施形態において、第２の複数のＮ型インプラント操作３０７には、リンインプラントを用いることができる。他の実施形態では、第２の複数のＮ型インプラント操作３０７に他の材料を用いることができる。一実施形態において、アクティブ領域トレンチ２１９，２２１を除く各トレンチを被覆するために、フォトレジストマスク３０９を形成することができる。一実施形態において、注入エネルギーは、望まれる降伏電圧に依存し、インプラントの量は、トレンチの幅に依存する。
【００３９】
１以上の操作によって図３Ｄに示す断面のような状態となった後、図３Ｅに示すように、マスク（図示せず）を用いて終端トレンチ領域上に厚い酸化膜３１１を成長させ、アクティブ領域上にゲート酸化膜３１３を成長させる。一実施形態において、この工程は、（１）デバイスの全表面およびトレンチ内に厚い酸化膜を成長させ、（２）終端領域におけるデバイス表面およびトレンチをマスクした後、表面およびトレンチのマスク未被覆部分における厚い酸化膜を除去し、（３）その後、表面およびトレンチのマスク未被覆部分に薄い酸化膜を設けることによって実施することができる。他の実施形態では、厚い酸化膜３１１および薄い酸化膜３１３を形成するために他の技術を用いることができる。
【００４０】
一実施形態において、厚い酸化膜３１１は、厚さが１．５キロオングストロームとなるように成長させることができる。他の実施形態では、厚い酸化膜３１１は、他の厚さとなるように成長させることができる。一実施形態において、薄い酸化膜３１３は、厚さが１００オングストロームとなるように成長させることができる。他の実施形態では、薄い酸化膜３１３は、他の厚さとなるように成長させることができる。
【００４１】
１以上の操作によって図３Ｅに示す断面のような状態となった後、図３Ｆに示すように、アクティブ領域２００ａのトレンチ２１９，２２１、および終端領域２００ｂのトレンチ２２３，２２５ａ〜２２５ｃへのポリシリコン３１５の堆積が実施される。その後、堆積したポリシリコン３１５のドーピングが実施される。続いて、堆積したポリシリコン３１５のポリシリコンエッチバック、あるいは化学機械研磨（ＣＭＰ）が実施される。
【００４２】
１以上の操作によって図３Ｆに示す断面のような状態となった後、図３Ｇに示すように、降伏電圧（Ｖｔ）調整用インプラント３１７およびソースインプラント２１１が形成される。一実施形態において、ソースマスク（図示せず）を用いて、Ｖｔ調整用インプラント３１７およびソースインプラント２１１を形成することができる。一実施形態において、Ｖｔ調整用インプラント３１７は、Ｐエピ層２０５中に形成されたＰボディウェル２１３に設けられるＰ型インプラントを含むことができる。このインプラントは、既に存在するＰ型不純物にＰ型不純物を添加することで、当該領域に位置するＰ型不純物を所望のレベルに調整するために用いられる。一実施形態において、Ｐ型インプラントを調整して当該領域におけるドーピング濃度を調節することで、降伏電圧を所望のレベルに調節することができる。
【００４３】
１以上の操作によって図３Ｇに示す断面のような状態となった後、図３Ｈに示すように、低熱酸化膜（ＬＴＯ）およびホウリンケイ酸塩ガラス膜（ＢＰＳＧ）の堆積が実施される。その後、平面コンタクト３２３およびトレンチコンタクト３２１が形成される。平面コンタクト３２３は、デバイス表面での接続を許容するコンタクトである。トレンチコンタクト３２１は、デバイス表面に形成されたトレンチを介した接続を許容するコンタクトである。
【００４４】
１以上の操作によって図３Ｈに示す断面のような状態となった後、図３Ｉに示すように、コンタクトインプラント、メタライゼーション、およびパッシベーション層の形成を行うことができる。これらの操作によって、ソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極が設けられ、これにより電圧の印加、接地などが可能となる。また、これにより図３Ｉに示すようにデバイスが完成する。
【００４５】
例示的な実施形態を参照して、アクティブ領域および終端領域を備えたＭＯＳＦＥＴの製造方法が説明された。この方法は、アクティブ領域に位置するトレンチおよび終端領域に位置するトレンチの底部に第１の複数のインプラントを形成することを含む。第２の複数のインプラントは、アクティブ領域に位置するトレンチの底部に形成される。アクティブ領域に位置するトレンチの底部に形成されたこの第２の複数のインプラントによって、アクティブ領域に位置するトレンチの底部に形成されたインプラントを所定の濃度とすることができる。
【００４６】
多くの構成要素およびプロセスは、便宜上１つのもの（単数）として説明したが、本発明の技術を実施するために複数の構成要素およびプロセスの繰り返しも可能であることは当業者に理解されるであろう。さらに、本発明は、その特定の実施形態を参照して詳細に示され、説明されているが、本発明の精神あるいは範囲を逸脱することなしに、開示された実施形態の構造および細部の変更が可能であることは当業者に理解されるであろう。たとえば、本発明の実施形態は、種々の構成要素を採用することができるのであって、上述のものに限定されるべきではない。したがって、本発明が、本発明の真の精神および範囲に含まれる全ての変形および等価物（同等物）を含むと解釈されるものと意図される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
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