(57)【要約】【課題】ゲート引出し部２８と配線層２２の接触抵抗が小さく、トレンチ上側コーナー部７０での絶縁破壊が生じにくいトレンチゲート型半導体装置を実現する。【解決手段】トレンチゲート型半導体装置は、トレンチ２３が形成された半導体層２０と、トレンチ壁面に沿って形成されたゲート絶縁膜３０と、トレンチ内部の所定高さまでゲート絶縁膜３０を介して埋込まれたトレンチゲート電極２４と、トレンチゲート電極２４と繋がっているとともにトレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部７０ｂから離隔しており、半導体層２０の頂面上方まで伸びているゲート引出し部２８ａ，２８ｂと、半導体層２０の頂面上方のゲート引出し部２８ａに接触する配線層２２と、トレンチ上側コーナー部７０ｂを覆うコーナー絶縁層３０，３１，２６ａを備えている。【選択図】　図５
2004055659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレンチが形成された半導体層と、
トレンチ壁面に沿って形成されたゲート絶縁膜と、
トレンチ内部の所定高さまでゲート絶縁膜を介して埋込まれたトレンチゲート電極と、
トレンチゲート電極と繋がっているとともにトレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部の少なくとも一方から離隔しており、半導体層頂面上方まで伸びているゲート引出し部と、
少なくとも半導体層頂面上方のゲート引出し部に接触する配線層と、
トレンチ上側コーナー部を覆うコーナー絶縁層を備えたトレンチゲート型半導体装置。
【請求項２】
トレンチが形成された半導体層と、
トレンチ壁面に沿って形成されたゲート絶縁膜と、
トレンチ内部の所定高さまでゲート絶縁膜を介して埋込まれたトレンチゲート電極と、
トレンチゲート電極と繋がっているとともにトレンチ上側コーナー部の少なくとも一部から離隔しており、その離隔したトレンチ上側コーナー部を境目とする半導体層頂面上方まで伸びているゲート引出し部と、
少なくとも半導体層頂面上方のゲート引出し部に接触する配線層と、
トレンチ上側コーナー部を覆うコーナー絶縁層を備えたトレンチゲート型半導体装置。
【請求項３】
前記コーナー絶縁層は、ゲート引出し部から離隔しているトレンチ上側コーナー部の少なくとも一部を覆うように半導体層頂面上方からトレンチゲート電極上方に亘って形成された絶縁部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のトレンチゲート型半導体装置。
【請求項４】
前記絶縁部は、半導体層と配線層の間に位置する層間絶縁膜と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトレンチゲート型半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁部は、前記ゲート絶縁膜よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトレンチゲート型半導体装置。
【請求項６】
前記半導体層には複数のトレンチが形成されており、
前記ゲート引出し部は、隣合う少なくとも２つのトレンチ内に埋込まれたトレンチゲート電極に共通に接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトレンチゲート型半導体装置。
【請求項７】
前記半導体層には複数のトレンチが形成されており、
前記ゲート引出し部は、隣合う少なくとも２つのトレンチ間に位置する半導体層をまたいで配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のトレンチゲート型半導体装置。
【請求項８】
半導体層にトレンチを形成する工程と、
トレンチ壁面に沿ってゲート絶縁膜を形成する工程と、
トレンチ内部からトレンチ外部の半導体層頂面上方に亘って電極材料層を形成する工程と、
電極材料層をパターニングして、トレンチ内部の所定高さまで埋込まれたトレンチゲート電極と、トレンチゲート電極に繋がっているとともにトレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部の少なくとも一方から離隔しており、半導体層頂面上方まで伸びているゲート引出し部を形成する工程と、
ゲート引出し部から離隔している前記トレンチ上側コーナー部の少なくとも一部を覆うように半導体層頂面上方からトレンチゲート電極上方に亘って絶縁部を形成する工程と、
ゲート引出し部に接する配線層を形成する工程を有するトレンチゲート型半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体層にトレンチを形成する工程と、
トレンチ壁面に沿ってゲート絶縁膜を形成する工程と、
少なくともトレンチ内部に第１電極材料層を形成する工程と、
第１電極材料層をパターニングして、トレンチ内部の所定高さまで埋込まれたトレンチゲート電極と、トレンチゲート電極に繋がっているとともにトレンチ上側コーナー部の少なくとも一方から離隔している第１ゲート引出し部を形成する工程と、
第１ゲート引出し部から離隔している前記トレンチ上側コーナー部の少なくとも一部を覆うように半導体層頂面上方からトレンチゲート電極上方に亘って絶縁部を形成する工程と、
第１ゲート引出し部上及びその第１ゲート引出し部から離隔しているトレンチ上側コーナー部を境目とする半導体層頂面上方に第２ゲート引出し部となる第２電極材料層を形成する工程と、
第２ゲート引出し部に接する配線層を形成する工程を有するトレンチゲート型半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
半導体層頂面上方に層間絶縁膜を形成する工程をさらに有し、前記配線層を形成する工程では、ゲート引出し部に接するとともに層間絶縁膜上方に位置するように配線層を形成することを特徴とする請求項８又は９に記載のトレンチゲート型半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁部を形成する工程と前記層間絶縁膜を形成する工程を一括して行い、前記絶縁部と前記層間絶縁膜を一体的に形成することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のトレンチゲート型半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トレンチゲート型半導体装置と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
（第１従来技術）　図２６に、特開２００１−１５７３３号公報に記載のトレンチゲート型半導体装置と概ね同様の半導体装置の平面図を示す。図２７に、図２６のＡ−Ａ線での断面図を示す。図２８に、図２６のＢ−Ｂ線での断面図を示す。図２９に、この半導体装置のうち図２６の範囲Ｌ付近の構成の斜視図を示す。なお、この斜視図には、配線層やゲート絶縁膜等は示されていない。
【０００３】
なお、本明細書では、説明の明瞭化のために図２６の紙面垂直方向を「深さ方向」、上下方向を「幅方向」、左右方向を「奥行方向」という。また、トレンチゲート電極２２４あるいはトレンチ２２３の深さ方向の２つの端（端面）を「上端（上面）」「下端（下面）」、幅方向の２つの端（端面）を「右端（右側面）」「左端（左側面）」、奥行方向の２つの端（端面）を「前端（前側面）」「後端（後側面）」という。
【０００４】
この半導体装置は、図２７と図２８に示すように、トレンチ２２３が形成された半導体層２２０と、トレンチ２２３の壁面に沿って形成されたゲート絶縁膜２３０ａ，２３０ｂと、トレンチ内部の所定高さまでゲート絶縁膜２３０ａ，２３０ｂを介して埋込まれたトレンチゲート電極２２４と、トレンチゲート電極２２４に繋がっているゲート引出し部２２８ａ，２２８ｂと、ゲート引出し部２２８ｂに接触する配線層２２２を備えている。
【０００５】
ここで、トレンチ内部のゲート引出し部２２８ａは、図２７〜図２９、特に斜視図である図２９によく示されるように、トレンチ奥行方向の端部（前端部）に設けられており、その端部を区画するトレンチ側面（右側面、左側面、前側面）と接している。また、トレンチ外部のゲート引出し部２２８ｂは、トレンチ内部のゲート引出し部２２８ａ上と半導体層２２０の頂面上方を幅方向に伸びるように形成されている。
よって、トレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部２７０と、トレンチ幅方向に伸びるトレンチ上側コーナー部２７１は、ゲート引出し部２２８ｂが上方に位置する半導体層２２０の頂面の境目となっており、ゲート引出し部２２８ａ，２２８ｂに接して覆われた状態となっている。
【０００６】
トレンチゲート型半導体装置では一般に、トレンチ上側コーナー部及び下側コーナー部を覆う絶縁膜が、トレンチ底面や側面を覆う絶縁膜に比べて薄くなってしまう。これは、トレンチ上側コーナー部及び下側コーナー部では複数の面方位が存在するため、絶縁膜の堆積速度がトレンチ底面や側面を覆う絶縁膜に比べて遅くなってしまう等の理由によるものである。特に、トレンチ上側コーナー部は鋭角コーナーとなるので、電界集中は著しい。
このため、上記のように、トレンチ上側コーナー部２７０，２７１がゲート引出し部２２８ａ，２２８ｂによって覆われた構造であると、配線層２２２を通じてゲート引出し部２２８ａ，２２８ｂに印加される電圧の影響によって、トレンチ上側コーナー部２７０，２７１を覆う薄い絶縁膜の箇所に電界集中が生じ、絶縁破壊が生じ易くなってしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、上記公報に記載の半導体装置では、図２７に示すように、トレンチ２２３の底面を覆うゲート絶縁膜２３０ａに比べて、トレンチ上側コーナー部２７０，２７１を覆う絶縁膜２３０ｂ，２３１を意図的に厚く形成することで、その絶縁膜２３０ｂ，２３１の箇所での絶縁破壊を生じにくくしようとしている。
【０００８】
上記した第１従来技術の半導体装置を製造するためには、高度な技術を要するという問題がある。即ち、この半導体装置のように、トレンチ２２３の底面を覆うゲート絶縁膜２３０ａと、トレンチ上側コーナー部２７０，２７１を覆う絶縁膜２３０ｂ，２３１の厚さを異ならせるためには、トレンチ２２３の底面を覆うゲート絶縁膜２３０ａのみをエッチングする工程、あるいは逆に、そのゲート絶縁膜２３０ａのみをエッチングしないようにマスクを配置する工程等が必要になると考えられる。しかし、深くて狭いトレンチ２２３の底面付近で上記のようにエッチング、マスク配置、フォトリソ工程の感光材塗布等の作業を適切に行うには、高度な技術が要求される。
【０００９】
また、第１従来技術の半導体装置を製造するためには、製造工程が煩雑化するという問題がある。第１従来技術の公報には、トレンチ２２３の底面を覆うゲート絶縁膜２３０ａと、トレンチ上側コーナー部２７０，２７１を覆う絶縁膜２３０ｂ，２３１の厚さを異ならせるために、第１絶縁膜の形成、エッチングマスク用のポリシリコン層の形成、前記ポリシリコン層の局部的なエッチング、前記ポリシリコン層の除去、第１絶縁膜の局部的なエッチング、第２絶縁膜の形成といった非常に煩雑な製造工程が開示されている。仮に製造工程をもう少し簡単化できるとしても、ゲート絶縁膜をまず形成した後に、さらに複数の工程を行う必要があると考えられる。
【００１０】
（第２従来技術）　図３１に、特開平７−３２６７３８号公報に記載のトレンチゲート型半導体装置の断面図を示す。上記公報には開示されていないが、図３１の断面図は、平面図が図３０に示すような半導体装置のＡ−Ａ線での断面図であると推測される。
この半導体装置では、トレンチ上側コーナー部３７０とほぼ同じ高さに位置する電極層３３４の幅をトレンチ３２３の幅よりも狭くして、トレンチ上側コーナー部３７０が電極層３３４で覆われないようにすることで、トレンチ上側コーナー部３７０を覆う絶縁膜３３０の箇所での絶縁破壊を生じにくくしようとしている。なお、図２９において符号３２０は半導体層であり、符号３２６は層間絶縁膜である。
【００１１】
第２従来技術の半導体装置の構造によると、図３１に示すように、電極層３３４と配線層３２２の接触面の幅もトレンチ３２３の幅より狭いため、電極層３３４と配線層３２２の接触面積が小さい。従って、電極層３３４と配線層３２２との接触抵抗が高くなってしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は、ゲート引出し部と配線層の接触抵抗が小さく、トレンチ上側コーナー部での絶縁破壊が生じにくいトレンチゲート型半導体装置を実現することを第１の目的とする。
本発明はさらに、トレンチ上側コーナー部での絶縁破壊を生じにくくしながらも、比較的簡単に製造できるトレンチゲート型半導体装置を実現することを第２の目的とする。
本発明は、上記した目的の少なくとも１つを達成しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用と効果】
〔１〕本発明を具現化した一の態様のトレンチゲート型半導体装置は、トレンチが形成された半導体層と、トレンチ壁面に沿って形成されたゲート絶縁膜と、トレンチ内部の所定高さまでゲート絶縁膜を介して埋込まれたトレンチゲート電極と、トレンチゲート電極と繋がっているとともにトレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部の少なくとも一方から離隔しており、半導体層頂面上方まで伸びているゲート引出し部と、少なくとも半導体層頂面上方のゲート引出し部に接触する配線層と、トレンチ上側コーナー部を覆うコーナー絶縁層を備えている。
【００１４】
〔２〕本発明を具現化した他の態様のトレンチゲート型半導体装置は、トレンチが形成された半導体層と、トレンチ壁面に沿って形成されたゲート絶縁膜と、トレンチ内部の所定高さまでゲート絶縁膜を介して埋込まれたトレンチゲート電極と、トレンチゲート電極と繋がっているとともにトレンチ上側コーナー部の少なくとも一部から離隔しており、その離隔したトレンチ上側コーナー部を境目とする半導体層頂面上方まで伸びているゲート引出し部と、少なくとも半導体層頂面上方のゲート引出し部に接触する配線層と、トレンチ上側コーナー部を覆うコーナー絶縁層を備えている。
【００１５】
ここで、上記〔１〕又は〔２〕において、「所定部位の上方まで伸びている」、あるいは「所定部位の上方に形成された」状態には、所定部位に接した状態で所定部位の上側に位置する状態だけでなく、所定部位から離れた状態で所定部位の上側に位置する状態も含まれる。例えば、「半導体層頂面上方まで伸びているゲート引出し部」は、半導体層頂面に直接に接している必要はなく、トレンチ壁面に沿って形成されたゲート絶縁膜と一体的に形成された半導体層頂面を覆う絶縁膜に接していてもよい。
また、上記〔２〕における「トレンチ上側コーナー部」には、トレンチ奥行方向に伸びるものと、トレンチ幅方向に伸びるものの両方が含まれる。
【００１６】
上記〔１〕の半導体装置では、ゲート引出し部は、トレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部の少なくとも一方から離隔している。よって、第１従来技術のように、トレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部がゲート引出し部に接して覆われている構造に比べて、電界集中部位を減少させることができる。
また、上記〔２〕の半導体装置では、ゲート引出し部は、トレンチ上側コーナー部の少なくとも一部から離隔しており、その離隔したトレンチ上側コーナー部を境目とする半導体層頂面上方まで伸びている。よって、第１従来技術のように、ゲート引出し部が上方に位置する半導体層頂面を境目とするトレンチ上側コーナー部がゲート引出し部に接して覆われている構造に比べて、電界集中部位を減少させることができる。
このため、上記〔１〕又は〔２〕の半導体装置によると、トレンチ上側コーナー部を覆うコーナー絶縁層での絶縁破壊を生じにくくすることができる。従って、ゲート絶縁膜の信頼性を向上させることができる。
【００１７】
また、上記〔１〕及び〔２〕の半導体装置において、配線層は少なくとも半導体層頂面上方のゲート引出し部に接触している。このため、半導体層頂面上方の広い領域で配線層とゲート引出し部を接触させることが可能であるため、先に述べた第２従来技術のような電極層と配線層の接触面積の幅がトレンチ幅より狭い構造に比べて、配線層とゲート引出し部との接触面積を大
きくして、接触抵抗を小さくすることが容易な構造となっている。
【００１８】
従って、〔１〕又は〔２〕に記載の発明によると、ゲート引出し部と配線層との接触抵抗を小さくしながらも、ゲート絶縁膜の信頼性の向上したトレンチゲート型半導体装置を実現することができる。
【００１９】
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕においては、前記コーナー絶縁層は、ゲート引出し部から離隔しているトレンチ上側コーナー部の少なくとも一部を覆うように半導体層頂面上方からトレンチゲート電極上方に亘って形成された絶縁部を有することが好ましい。
【００２０】
半導体層頂面とトレンチ側面に沿ってゲート酸化膜と一体的に形成された絶縁膜で最初にトレンチ上側コーナー部を覆った上に、さらに上記絶縁部で覆うと、トレンチ上側コーナー部での絶縁破壊をより生じにくくすることができる。従って、ゲート絶縁膜の信頼性をより向上させることができる。勿論、そのようなゲート絶縁膜と一体的に形成された絶縁膜が存在しない場合に、上記絶縁部単独でトレンチ上側コーナー部を覆ってもよい。この場合も、絶縁破壊を十分に生じにくくすることができる。
【００２１】
また、この絶縁部は、上記トレンチ上側コーナー部の少なくとも一部を覆うように半導体層頂面上方からトレンチゲート電極上方に亘って形成されている。即ち、トレンチ内部にトレンチゲート電極が形成された後に、半導体層頂面上方からトレンチゲート電極上方に亘って絶縁部を形成する構造となっている。よって、段差が少なく広い領域である半導体層頂面上方からトレンチゲート電極上方で絶縁部を形成できる。このため、先に述べた第１従来技術のように、一般に深くて狭いトレンチの底面付近でのエッチングやマスク配置等の高度な技術が要求される作業を行う必要がないため、簡単な製造工程で、トレンチ上側コーナー部での絶縁破壊を生じにくくする構造を実現できる。
【００２２】
〔４〕上記〔１〕〜〔３〕においては、前記絶縁部は、半導体層と配線層の間に位置する層間絶縁膜と一体的に形成されていることが好ましい。
この構造を製造する場合は、層間絶縁膜の形成に付随して絶縁部を形成できるので、先に述べた第１従来技術の煩雑な製造方法に比べて、製造工程を大幅に簡単化して、トレンチ上側コーナー部における絶縁破壊を生じにくくする構造を実現できる。また、層間絶縁膜と一体的に形成することで、より良好な絶縁性を実現できるという効果も得られる。
【００２３】
〔５〕上記〔１〕〜〔４〕においては、前記絶縁部は、前記ゲート絶縁膜よりも厚く形成されていることが好ましい。
この場合、トレンチ上側コーナー部における絶縁破壊をより生じにくくすることができる。従って、ゲート絶縁膜の信頼性をより向上させることができる。
【００２４】
〔６〕上記〔１〕〜〔５〕においては、前記半導体層には複数のトレンチが形成されており、前記ゲート引出し部は、隣合う少なくとも２つのトレンチ内に埋込まれたトレンチゲート電極に共通に接続されていることが好ましい。
この場合、ゲート引出し部の有効利用を図ることができるので、ゲート引出し部と配線層の接触面積をより大きくする構造が実現し易い。
【００２５】
〔７〕上記〔１〕〜〔６〕においては、前記半導体層には複数のトレンチが形成されており、前記ゲート引出し部は、隣合う少なくとも２つのトレンチ間に位置する半導体層をまたいで配置されていることが好ましい。
この場合、隣合う少なくとも２つのトレンチ間の半導体層上方の広い領域でゲート引出し部と配線層を接触させることができるので、その接触面積を十分に大きくして、その接触抵抗を十分に小さくすることができる。
【００２６】
また、本発明を具現化した請求項８〜１１に記載のトレンチゲート型半導体装置の製造方法によると、比較的簡単な製造工程で、ゲート引出し部と配線層の接触抵抗が小さく、ゲート絶縁膜の信頼性の向上したトレンチゲート型半導体装置を製造することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）　図１に、第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の平面図を示す。図２に、図１のＡ−Ａ線での断面図を示す。図３に、図１のＢ−Ｂ線での断面図を示す。図４に、図１のＣ−Ｃ線での断面図を示す。図５に、図１のＤ−Ｄ線での断面図を示す。図６〜図８に、図１の範囲Ｌ付近の構成の斜視図を示す。図６は、トレンチゲート電極２４とゲート引出し部２８ａ，２８ｂを形成した後の斜視図を示す。図７は、層間絶縁膜２６を形成した後の斜視図を示す。図８は、配線層２２を形成した後（完成状態）の斜視図を示す。
【００２８】
図８の斜視図等に示すように、この半導体装置は、半導体層２０を備えている。この半導体層２０には、半導体装置を例えばＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳゲート型サイリスタ等として動作させるための構造の一部が形成されている。この半導体装置が例えばパワーＭＯＳＦＥＴであるとすると、半導体層２０には、ドレイン領域、ドリフト領域、ボディ領域、ソース領域等が形成される。
【００２９】
半導体層２０には、図１等に示すように、奥行方向に細長状に伸びるトレンチ２３が所定間隔を置いて幅方向に複数並んで形成されている。トレンチ２３は、図１のＣ−Ｃ線断面図である図４等に示すように、半導体層２０の頂面から深さ方向に所定深さに達する位置まで形成されている。
トレンチ２３には、図４等に示すように、トレンチ壁面（底面と側面）に沿って、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜３０が形成されている。このゲート絶縁膜３０は、半導体層２０の頂面に沿って形成された絶縁膜３１（以下適宜「頂面絶縁膜」という）と繋がっている。即ち、半導体層２０の頂面とトレンチ２３の壁面の全体に亘って絶縁膜３０，３１が形成されている。なお、図６〜図８の斜視図では、これらの絶縁膜３０，３１の図示は省略されている。
また、トレンチ２３の内部には、図４や図８等に示すように、上記ゲート絶縁膜３０を介して所定高さまでトレンチゲート電極２４が埋め込まれている。トレンチゲート電極２４はポリシリコンによって形成されている。
【００３０】
トレンチゲート電極２４の奥行方向に沿った断面図である図２に示すように、トレンチゲート電極２４の奥行方向の端部（前端部と後端部）には、ゲート引出し部２８ａ，２８ｂが繋がっている。トレンチゲート電極２４の奥行方向の端部での断面図である図５、あるいは斜視図である図６からもこの構造がわかる。ゲート引出し部２８は、トレンチゲート電極２４と同様にポリシリコンによって形成されている。
【００３１】
図２、図５、図６に示すように、ゲート引出し部２８は、トレンチ２３の内部のゲート引出し部２８ａ（以下適宜「内部の引出し部」という）とトレンチ２３の外部のゲート引出し部２８ｂ（以下適宜「外部の引出し部」という）によって構成されている。内部の引出し部２８ａは、図６によく示されるように、トレンチゲート電極２４から局所的に、具体的にはその電極２４の奥行方向の端部から、トレンチ２３の外部に向けて伸びている。詳細には、トレンチゲート電極２４の奥行方向の端部の頂面からもさらに局所的に伸びている。
【００３２】
より詳細には、図６において、トレンチ上端付近に位置する内部の引出し部２８ａの１つＫを例にとると、その内部の引出し部Ｋは、奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部７０ｂから間隔を置いて配置されている。よって、トレンチ上側コーナー部７０ｂは、内部の引出し部Ｋによって覆われていない。また、これに伴って幅方向に伸びるトレンチ上側コーナー部７１も内部の引出し部Ｋによって覆われていない。この点で、第１従来技術として図２９に示した構造（ゲート引出し部２２８がトレンチ上側コーナー部２７０，２７１の全体を覆っている構造）と異なる。本実施例の構造によると、第１従来技術の構造に比べて、電界集中部位を減少させることができる。
【００３３】
図６等に示すように、外部の引出し部２８ｂは、内部の引出し部２８ａと繋がっているとともに半導体層２０（詳細には頂面絶縁膜）上まで平板状に伸びている。
また、ゲート引出し部２８は、隣合う２つのトレンチ２３内に埋込まれたトレンチゲート電極２４に共通に接続されている。また、隣合う２つのトレンチ２３間に位置する半導体層２０をまたいで配置されている。ゲート引出し部２８ａ，２８ｂは、図５の断面でみると略コの字形となっており、隣合う２つのトレンチ上側コーナー部７０ｃ，７０ｄを覆っている。
【００３４】
このように、ゲート引出し部２８は２つのトレンチゲート電極２４に共通に接続されているため、ゲート引出し部２８を有効利用を図ることができる。また、ゲート引出し部２８は隣合う２つのトレンチ２３間に位置する半導体層２０をまたいで配置されており、半導体層２０の頂面上方に位置する平板状の外部の引出し部２８ｂと後述する配線層を十分に広い面積で接触させることができるので、接触抵抗を十分に低くすることができる。
【００３５】
図７等に示すように、半導体層２０（詳細には頂面絶縁膜）とトレンチゲート電極２４上には、層間絶縁膜２６が積層されている。図２〜図５によってもこの構造がわかる。但し、図７に示すように、平板状の外部の引出し部２８ｂの頂面上には層間絶縁膜２６は積層されておらず、コンタクトホール２７が形成されている。
【００３６】
図５に示すように、層間絶縁膜２６の一部を構成する絶縁部２６ａは、内部の引出し部２８ａから離隔した位置にある奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部７０ａ，７０ｂを覆っている。これらのトレンチ上側コーナー部７０ａ，７０ｂは、トレンチ２３の右側面あるいは左側面と、半導体層２０の頂面の境目に形成されたコーナー部である。また、絶縁部２６ａは、半導体層２０（詳細には頂面絶縁膜３１）とトレンチゲート電極２４上に積層されている。絶縁部２６ａは、図５の断面でみると略コの字形となっている。
また、図３に示すように、絶縁部２６ａは、トレンチ２３の奥行方向の端面（前側面、後側面）と半導体層２０の頂面の境目に形成されたトレンチ上側コーナー部７１も覆っている。
なお、本実施例では、トレンチ上側コーナー部を覆うゲート絶縁膜３０及び頂面絶縁膜３１と、絶縁部２６ａによってコーナー絶縁層が構成されているが、絶縁層２６ａのみによってコーナー絶縁層を形成してもよい。
【００３７】
このように、第１実施例の半導体装置は、図５の断面でみると、幅方向に並んで形成された奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部７０が、隣合う２つのトレンチ上側コーナー部（７０ｃ，７０ｄ）あるいは（７０ａ，７０ｂ）を１組としてそれぞれ、断面略コの字形のゲート引出し部２８ａ，２８ｂと、断面略コの字形の絶縁部２６ａによって交互に覆われた構造となっている。
【００３８】
このように、第１実施例の半導体装置では、絶縁部２６ａによってトレンチ上側コーナー部７０，７１が覆われている。図５からわかるように、この絶縁部２６ａは、トレンチ上側コーナー部７０，７１を最初に覆う薄膜状の絶縁膜３０，３１に対して、ブロック状の膜厚の絶縁体となっているため、トレンチ上側コーナー部７０，７１における絶縁破壊が強固に防止される。従って、ゲート絶縁膜の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００３９】
図８等に示すように、層間絶縁膜２６上には、配線層２２が積層されている。配線層２２はアルミニウム等の金属材料によって形成されている。また、図５等に示すように、配線層２２は、層間絶縁膜２６に形成されたコンタクトホール２７（図７参照）を通じて、半導体層２０（詳細には頂面絶縁膜３１）上まで伸びる平板状の外部の引出し部２８ｂと接触している。
先に述べたように、平板状の外部の引出し部２８ｂと配線層２２の接触面積は十分に広いので、接触抵抗は十分に低い。
【００４０】
次に、第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造方法の好適な一例について図９〜図１５等を参照して説明する。図９（ａ）〜図１５（ａ）は、半導体装置の製造工程を図１のＡ−Ａ線断面において示した図である。図９（ｂ）〜図１５（ｂ）は、半導体装置の製造工程を図１のＤ−Ｄ線断面において示した図である。
【００４１】
図９（ａ）（ｂ）に示すように、半導体層２０上に所定のパターンに形成されたレジスト（図示省略）をマスクにして、例えば異方性エッチング（ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）等）によってトレンチ２３を形成する。その後、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、例えば熱酸化法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、トレンチ２３の壁面（底面と側面）と半導体層２０の頂面全体に亘ってそれぞれ、シリコン酸化膜からなる絶縁膜３０，３１を形成する。
【００４２】
その後、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、例えばＣＶＤ法によって、ポリシリコンからなる電極材料層３２を、トレンチ２３の壁面を覆うゲート絶縁膜３０と、半導体層２０の頂面を覆う頂面絶縁膜３１上に積層する。
その後、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、例えば異方性エッチングによって電極材料層３２をパターニングして、トレンチ２３の内部のうち所定高さまで埋込まれたトレンチゲート電極２４と、これに繋がっているとともにトレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部７０ａ，７０ｂから離隔しており、半導体層２０（詳細には頂面絶縁膜３１）上まで伸びるゲート引出し部２８ａ，２８ｂを形成する。図６には、この時点での状態が立体的に示されている。
【００４３】
その後、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、例えばＣＶＤ法によってシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜２６を、半導体層２０（詳細には頂面絶縁膜３１）と、トレンチゲート電極２４と、ゲート引出し部２８上に亘って形成する。
その後、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２６のうち外部の平板状の引出し部２８ｂ上の部位を例えば異方性エッチングによって除去する。この結果、後述する配線層とのコンタクトホール２７が形成され、外部の平板状の引出し部２８ｂが露出する。図７には、この時点での状態が立体的に示されている。層間絶縁膜２６の形成に付随して、図１４に示すような、内部の引出し部２８ａから離隔した位置にあるトレンチ上側コーナー部７０ａ，７０ｂを覆う絶縁部２６ａが一体的に形成される。絶縁部２６ａは、半導体層２０（詳細には頂面絶縁膜３１）とトレンチゲート電極２４上に亘って積層される。
【００４４】
その後、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、露出した外部の平板状の引出し部２８ｂと層間絶縁膜２６上に、例えばスパッタリング法によって、アルミニウム等の金属材料からなる配線層２２を積層する。
その後、層間絶縁膜２６上に位置する配線層２２の一部を例えばエッチングによって除去すると、図１５（ａ）（ｂ）に対応してそれぞれ図２、図５に示すようなトレンチゲート形半導体装置が製造される。
【００４５】
上記製造方法では、図１４（ｂ）等に示すように、絶縁部２６ａは、トレンチ２３の内部にトレンチゲート電極２４が形成された後に、半導体層２０（詳細には頂面絶縁膜３１）上からトレンチゲート電極２４上に亘って図１４（ｂ）の断面では略コの字形に形成される。このように、本実施例においては、絶縁部２６ａを段差が少なく広い領域である半導体層２０上からトレンチゲート電極２４上に亘って絶縁部２６ａを形成できる。このため、先に述べた第１従来技術のように、深くて狭いトレンチ２３の底面付近でのエッチング、マスク配置、フォトリソ工程の感光材塗布等の高度な技術が要求される作業を行う必要がないため、製造工程を簡単化できる。
【００４６】
しかも、この絶縁部２６ａは、上記製造方法で示したように、層間絶縁膜２６と一体的に形成されている。即ち、配線層２２と半導体層２０間の絶縁等のために一般に形成される層間絶縁膜２６の形成に付随して絶縁部２６ａを形成できるので、先に述べた第１従来技術の製造工程数の多い製造方法に比べて、製造工程数を大幅に少なくして、トレンチ上側コーナー部の絶縁破壊を生じにくくする構造を実現できる。
【００４７】
（第２実施例）　図１６に、第２実施例のトレンチゲート型半導体装置の平面図を示す。図１７に、図１６のＡ−Ａ線での断面図を示す。図１８に、図１６のＢ−Ｂ線での断面図を示す。また、図１６のＣ−Ｃ線での断面図における構造は先に示した図４と同様である。図１６のＤ−Ｄ線での断面図における構造は先に示した図５と同様である。
図１６〜図１８に示す第２実施例のトレンチゲート型半導体装置は、配線層２２が、奥行方向に伸びるトレンチゲート電極２４の中央部上に形成されている。また、これに伴い、配線層２２とトレンチゲート電極２４を繋ぐゲート引出し部２８もトレンチゲート電極２４の中央部上に形成されている。これらの点で、トレンチゲート電極２４の奥行方向の端部（前端部、後端部）上に配線層２２とゲート引出し部２８が形成されていた第１実施例の半導体装置と異なる。
【００４８】
第２実施例の半導体装置によっても、第１実施例の半導体装置と同様の作用効果が得られる。
【００４９】
（第３実施例）　図１９に、第３実施例のトレンチゲート型半導体装置の断面図を示す。この断面図は、図１のＤ−Ｄ線での断面図（図５）に相当するものである。
この半導体装置では、第１ゲート引出し部４６と第２ゲート引出し部４８によって全体のゲート引出し部５０が構成されている。このゲート引出し部５０は、トレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部７２の両方から離隔した位置にある。また、第２ゲート引出し部４８が、その離隔したトレンチ上側コーナー部７２を境目とする半導体層２０（詳細には頂面絶縁膜３１）上まで伸びている。そして、このゲート引出し部５０から離隔した位置にあるトレンチ上側コーナー部７２の全てが絶縁部５２で覆われている。平板状の第２ゲート引出し部４８は、第１ゲート引出し部４６を介して全てのトレンチゲート電極２４に共通に接続されている。そして、第２ゲート引出し部４８の頂面全体が配線層５４の底面全体と接触している。これらの点で第１実施例の半導体装置と異なる。
【００５０】
第３実施例の半導体装置によると、ゲート引出し部５０が、トレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部７２の両方から離隔しており、その離隔したトレンチ上側コーナー部７２の全てが絶縁層で覆われているので、絶縁破壊が強固に防止され、、ゲート絶縁膜の信頼性が高い構造を実現できている。
また、ゲート引出し部５０が全てのトレンチゲート電極２４に共通に接続されているので、ゲート引出し部５０のさらなる有効利用を図ることができる。
さらに、絶縁部５２の頂面上と、第１ゲート引出し部４６の頂面上に亘って形成された頂面面積が広い第２ゲート引出し部４８の頂面全体と、配線層５４の底面全体が接触しているので、これらの間の接触抵抗も非常に小さくすることができる。
【００５１】
次に、第３実施例のトレンチゲート型半導体装置の好適な製造方法について図２０〜図２２等を参照して説明する。
図１１（ｂ）の状態までは第１実施例の半導体装置の製造方法と同様である。その後、図２０に示すように、例えば異方性エッチングによって第１電極材料層３２をパターニングして、トレンチ２３の内部の所定高さまで埋込まれたトレンチゲート電極２４と、これに繋がっているとともにトレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部７２の両方から離隔している第１ゲート引出し部４６を形成する。
その後、図２１に示すように、例えばＣＶＤ法によってシリコン酸化膜からなる絶縁部５２を、第１ゲート引出し部４６の頂面と同じ高さとなるように形成する。この絶縁部５２は第１実施例と同様に層間絶縁膜と一体的に形成されるので、この工程で層間絶縁膜も形成される。
【００５２】
その後、図２２に示すように、例えばＣＶＤ法によってポリシリコンからなる第２ゲート引出し部となる第２電極材料層４８を、第１ゲート引出し部４６上と絶縁部５２上に亘って積層する。絶縁部５２は、第１ゲート引出し部４６から離隔しているトレンチ上側コーナー部７２を境目とする半導体層２０の頂面上方に位置する。
その後、図１９に示すように、例えばスパッタリング法によって、第２ゲート引出し部４８の頂面全体に亘ってアルミニウム等の金属材料からなる配線層５４を形成すると、第３実施例のトレンチゲート型半導体装置が製造される。
【００５３】
第３実施例の半導体装置をこのように製造すると、絶縁破壊がより生じにくく、しかもゲート引出し部５０と配線層５４間の接触抵抗が非常に小さい構造であるにもかかわらず、第１実施例の半導体装置について示した製造方法に対して、基本的には上記したように第２ゲート引出し部となる第２電極材料層４８を積層する工程を追加するだけでよく、比較的簡単な製造工程で製造することができる。
【００５４】
（第４実施例）　図２３に、第４実施例のトレンチゲート型半導体装置の断面図を示す。この断面図は、図１のＤ−Ｄ線での断面図（図５）に相当するものである。
この半導体装置は、第１ゲート引出し部４６と第２ゲート引出し部５６によって全体のゲート引出し部５８が構成されている。このゲート引出し部５８は、第３実施例と同様に、トレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部７２の両方から離隔した位置にある。また、第２ゲート引出し部５６が、その離隔したトレンチ上側コーナー部７２を境目とする半導体層２０（詳細には頂面絶縁膜３１）上まで伸びている。そして、このゲート引出し部５８から離隔した位置にあるトレンチ上側コーナー部７２の全てが絶縁部５３で覆われている。第４実施例では絶縁部５３は２種類存在し、その２種類の絶縁層５３ａ，５３ｂが、隣合う２つのトレンチ上側コーナー部７２を交互に覆っている。一方の絶縁部５３ａは、他方の絶縁部５３ｂよりも背が低い。背が低い方の絶縁部５３ａと配線層６０の間には第２ゲート引出し部５６が介在している。背が高い方の絶縁部５３ｂの頂面は配線層６０と接触している。これらの点で第１実施例の半導体装置と異なる。
【００５５】
第４実施例の半導体装置によると、第３実施例と同様に、絶縁破壊をより生じにくくさせることができる。それでいながら、背が低い方の絶縁部５３ａ上に形成された第２ゲート引出し部５６の頂面が配線層６０の底面と広い面積で接触しているので、これらの間の接触抵抗も小さくすることができる。
【００５６】
次に、第４実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造方法について図２４と図２５等を参照して説明する。
図２１の状態までは、第３実施例の半導体装置の製造方法と同様である。
その後、図２４の断面で幅方向に並んで配置されたコの字形の絶縁部５３の上部を、１つ置きに所定深さまで例えば異方性エッチングによって除去する。この結果、絶縁部５３は、エッチングされた背の低い絶縁部５３ａと、エッチングされていない背の高い絶縁部５３ｂの２種類となる。
その後、図２５に示すように、背の低い絶縁部５３ａ上に、例えばＣＶＤ法によってポリシリコンからなる第２ゲート引出し部となる第２電極材料層５６を積層する。絶縁部５３ａは、第１ゲート引出し部４６から離隔しているトレンチ上側コーナー部７２を境目とする半導体層２０の頂面上方に位置する。
その後、図２３に示すように、例えばスパッタリング法によって、第２ゲート引出し部５６と背の高い絶縁部５３ｂ上にアルミニウム等の金属材料からなる配線層６０を形成すると、第４実施例のトレンチゲート型半導体装置が製造される。
【００５７】
第４実施例の半導体装置をこのように製造すると、絶縁破壊がより生じにくく、しかもゲート引出し部５０と配線層６０間の接触抵抗が小さい構造であるにもかかわらず、第１実施例の半導体装置について示した製造方法に対して、基本的には上記したように絶縁部５３の一部を除去する工程と、第２ゲート引出し部となる第２電極材料層５６を積層する工程を追加するだけでよく、比較的簡単な製造工程で製造することができる。
【００５８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００５９】
（１）上記実施例では、例えば第１実施例である図６等に示すように、ゲート引出し部２８がトレンチ奥行方向に伸びるトレンチ上側コーナー部７０ｂから離隔しているとともに、そのゲート引出し部２８がその離隔したトレンチ上側コーナー部７０ｂを境目とする半導体層２０の頂面上方まで伸びている構造であって、さらにそのトレンチ上側コーナー部７０ｂが絶縁部２６ａ（図５参照）で覆われた構造を例にして説明した。しかし、ゲート引出し部がトレンチ幅方向に伸びるトレンチ上側コーナー部（例えば図６の符号７１）から離隔しているとともに、そのゲート引出し部がその離隔したトレンチ上側コーナー部を境目とする半導体層頂面上方まで伸びている構造や、さらにそのトレンチ上側コーナー部が絶縁部で覆われた構造も本発明の適用範囲に含まれる。
【００６０】
（２）トレンチゲート電極、ゲート引出し部、配線層の材料に特に限定はない。上記実施例では、トレンチゲート電極とゲート引出し部をポリシリコンによって形成した例を示したが、これらはアルミ、銅、これらの合金等の金属材料や、他の材料によって形成してもよい。また、配線層はアルミ、銅、これらの合金等の金属材料には必ずしも限られず、他の材料によって形成してもよい。また、ゲート絶縁膜、頂面絶縁膜、層間絶縁膜、絶縁部の材料も絶縁性材料であればよく、例えばシリコン窒化膜等によって形成してもよい。
【００６１】
（３）第１実施例の半導体装置等では、図５等に示すように、トレンチ上側コーナー部７０等を最初に絶縁膜３０，３１で覆った後に、絶縁部２６ａでさらに覆う構造となっているが、トレンチ上側コーナー部７０を絶縁膜３０，３１で覆わずに、直接に絶縁部２６ａで覆うような構造であってもよい。
【００６２】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の平面図を示す。
【図２】図１のＡ−Ａ線での断面図を示す。
【図３】図１のＢ−Ｂ線での断面図を示す。
【図４】図１のＣ−Ｃ線での断面図を示す。
【図５】図１のＤ−Ｄ線での断面図を示す。
【図６】第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の斜視図を示す（１）。
【図７】第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の斜視図を示す（２）。
【図８】第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の斜視図を示す（３）。
【図９】第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造工程の一部を示す（１）。
【図１０】第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造工程の一部を示す（２）。
【図１１】第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造工程の一部を示す（３）。
【図１２】第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造工程の一部を示す（４）。
【図１３】第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造工程の一部を示す（５）。
【図１４】第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造工程の一部を示す（６）。
【図１５】第１実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造工程の一部を示す（７）。
【図１６】第２実施例のトレンチゲート型半導体装置の平面図を示す。
【図１７】図１６のＡ−Ａ線での断面図を示す。
【図１８】図１６のＢ−Ｂ線での断面図を示す。
【図１９】第３実施例のトレンチゲート型半導体装置の平面図を示す。
【図２０】第３実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造工程の一部を示す（１）。
【図２１】第３実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造工程の一部を示す（２）。
【図２２】第３実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造工程の一部を示す（３）。
【図２３】第４実施例のトレンチゲート型半導体装置の平面図を示す。
【図２４】第４実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造工程の一部を示す（１）。
【図２５】第４実施例のトレンチゲート型半導体装置の製造工程の一部を示す（２）。
【図２６】第１従来技術のトレンチゲート型半導体装置の平面図を示す。
【図２７】図２７のＡ−Ａ線での断面図を示す。
【図２８】図２７のＢ−Ｂ線での断面図を示す。
【図２９】第１従来技術のトレンチゲート型半導体装置の斜視図を示す。
【図３０】第２従来技術のトレンチゲート型半導体装置の平面図を示す。
【図３１】図３０のＡ−Ａ線での断面図を示す。
【符号の説明】
２０：半導体層
２２：配線層
２３：トレンチ
２４：トレンチゲート電極
２６：層間絶縁膜、２６ａ：絶縁部
２８ａ，２８ｂ：ゲート引出し部
３０：ゲート絶縁膜
３１：頂面絶縁膜
７０：トレンチ上側コーナー部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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