(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の基本的なステップ、即ち、
まず、第１のドーピング基板のエピタキシャル層に第１の絶縁フィルムを形成し、第１のフォトリソグラフィを行、その後、前記第１の絶縁フィルムをエッチングして、前記第１の絶縁フィルムに第１の絶縁フィルムの開口を形成するステップ１、
前記第１の絶縁フィルムをマスクとして前記基板のエピタキシャル層をエッチングして、前記基板のエピタキシャル層に制御ゲートの凹溝を形成し、前記制御ゲートの凹溝の両側辺は、前記第１の絶縁フィルムの開口の両側まで延在される第１の絶縁フィルムの下部に沿って、前記第１の絶縁フィルムの下に位置する横方向凹部を形成するステップ２、
前記制御ゲートの凹溝の表面に第２の絶縁フィルムを形成した後、第１の導電フィルムを堆積させ、前記第１の導電フィルムは、少なくとも前記制御ゲートの凹溝の両側且つ前記第１の絶縁フィルムの下に位置する横方向凹部を埋めるステップ３、
前記第１の絶縁フィルムの上に位置する前記第１の導電フィルムがエッチングされ、前記第１の絶縁フィルムの開口のエッジに沿って前記第１の導電フィルムのエッチングを継続して、前記制御ゲートの凹溝の両側に制御ゲートを形成するステップ４、
露出した前記第２の絶縁フィルムをエッチングし、第３の絶縁フィルムを堆積しエッチバックして、制御ゲートの側壁に第３の絶縁フィルムのサイドウォールを形成した後、前記第３の絶縁フィルムのサイドウォールのエッジに沿って前記基板のエピタキシャル層をエッチングして、スプリットゲートの凹溝を形成するステップ５、
前記スプリットゲートの凹溝の表面に第４の絶縁フィルムを形成するステップ６、
まず、前記第３の絶縁フィルムのサイドウォールをエッチングし、その後、露出した前記制御ゲート表面に第５の絶縁フィルムを形成するステップ７、
第２の導電フィルムを堆積しエッチバックして、前記スプリットゲートの凹溝にスプリットゲートを形成し、前記スプリットゲートの表面が前記基板のエピタキシャル層の表面よりも若干低いステップ８、
まず、前記第１の絶縁フィルムをエッチングし、第２のドーピングのイオン注入を行って、前記基板のエピタキシャル層にチャネル領域を形成し、その後、第２のフォトリソグラフィと第１のドーピングのイオン注入を行って、前記基板のエピタキシャル層にソース領域を形成するステップ９、
コンタクト孔のパターンを形成するように第６の絶縁フィルムを堆積し第３のフォトリソグラフィを行い、前記第６の絶縁フィルムをエッチングしコンタクト孔を形成した後、第２のドーピングのイオン注入を行い、金属層を堆積させて、オーミックコンタクトを形成するステップ１０、
第４のフォトリソグラフィが行われた後、前記金属層をエッチングして、ソース電極、制御ゲート電極とスプリットゲート電極をそれぞれ形成するステップ１１、
を含むことを特徴とする、スプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第１の絶縁フィルムの材質はシリカまたは窒化ケイ素であることを特徴とする、請求項１に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第３の絶縁フィルムの材質は窒化ケイ素であることを特徴とする、請求項１に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項４】
前記第２の絶縁フィルム、第４の絶縁フィルムと第５の絶縁フィルムの材質はいずれもシリカであることを特徴とする、請求項１に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第６の絶縁フィルムの材質は石英ガラス、ホウリンケイ酸ガラスまたはリンケイ酸ガラスであることを特徴とする、請求項１に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項６】
前記制御ゲートは多結晶シリコンゲートまたは金属ゲートであることを特徴とする、請求項１に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項７】
前記第２の導電フィルムの材質は多結晶シリコンであることを特徴とする、請求項１に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項８】
前記第１のドーピングはｎ型ドーピングであり、前記第２のドーピングはｐ型ドーピングであることを特徴とする、請求項１に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項９】
前記第１のドーピングはｐ型ドーピングであり、前記第２のドーピングはｎ型ドーピングであることを特徴とする、請求項１に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項１０】
以下の基本的なステップ、即ち、
まず、第１のドーピング基板のエピタキシャル層に第１の絶縁フィルムを形成し、第１のフォトリソグラフィを行い、その後、前記第１の絶縁フィルムをエッチングして、前記第１の絶縁フィルムに第１の絶縁フィルムの開口を形成するステップ１、
前記第１の絶縁フィルムをマスクとして前記基板のエピタキシャル層をエッチングして、前記基板のエピタキシャル層に制御ゲートの凹溝を形成し、前記制御ゲートの凹溝の両側辺は、前記第１の絶縁フィルムの開口の両側まで延在される第１の絶縁フィルムの下部に沿って、前記第１の絶縁フィルムの下に位置する横方向凹部を形成するステップ２、
前記制御ゲートの凹溝の表面に第２の絶縁フィルムを形成した後、第１の導電フィルムを堆積させ、前記第１の導電フィルムは、少なくとも前記制御ゲートの凹溝の両側且つ前記第１の絶縁フィルムの下に位置する横方向凹部を埋めるステップ３、
前記第１の絶縁フィルムの上に位置する前記第１の導電フィルムがエッチングされた後、前記第１の絶縁フィルムの開口のエッジに沿って前記第１の導電フィルムのエッチングを継続して、前記制御ゲートの凹溝の両側に制御ゲートを形成するステップ４、
露出した前記第２の絶縁フィルムをエッチングした後、前記第１の絶縁フィルムをマスクとして前記基板のエピタキシャル層のエッチングを継続して、前記基板のエピタキシャル層の内部にスプリットゲートの凹溝を形成するステップ５、
前記制御ゲート及びスプリットゲートの凹溝の表面に第３の絶縁フィルムを形成するステップ６、
第２の導電フィルムを堆積しエッチバックして、前記スプリットゲートの凹溝にスプリットゲートを形成し、前記スプリットゲートの表面が前記基板のエピタキシャル層の表面よりも若干低いステップ７、
前記第３の絶縁フィルムと第１の絶縁フィルムをそれぞれエッチングした後、第２のドーピングのイオン注入を行って、前記基板のエピタキシャル層にチャネル領域を形成するステップ８、
第２のフォトリソグラフィが行われた後、第１のドーピングのイオン注入を行って、前記基板のエピタキシャル層にソース領域を形成するステップ９、
第４の絶縁フィルムを堆積させ、第３のフォトリソグラフィを行って、前記第４の絶縁フィルムをエッチングしコンタクト孔を形成した後、第２のドーピングのイオン注入を行い、金属層を堆積させて、オーミックコンタクトを形成するステップ１０、
第４のフォトリソグラフィが行われた後、前記金属層をエッチングして、ソース電極、制御ゲート電極とスプリットゲート電極をそれぞれ形成するステップ１１、
を含むことを特徴とする、スプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記第１の絶縁フィルムの材質はシリカまたは窒化ケイ素であることを特徴とする、請求項１０に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記第２の絶縁フィルムの材質はシリカであることを特徴とする、請求項１０に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記第３の絶縁フィルムの材質はシリカであり、その厚さ範囲は２００ｎｍ−１０００ｎｍであることを特徴とする、請求項１０に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記第４の絶縁フィルムの材質は石英ガラス、ホウリンケイ酸ガラスまたはリンケイ酸ガラスであることを特徴とする、請求項１０に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記制御ゲートは多結晶シリコンゲートまたは金属ゲートであることを特徴とする、請求項１０に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項１６】
前記第２の導電フィルムの材質は多結晶シリコンであることを特徴とする、請求項１０に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項１７】
前記第１のドーピングはｎ型ドーピングであり、前記第２のドーピングはｐ型ドーピングであることを特徴とする、請求項１０に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【請求項１８】
前記第１のドーピングはｐ型ドーピングであり、前記第２のドーピングはｎ型ドーピングであることを特徴とする、請求項１０に記載のスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体パワーデバイスの製造技術分野に属し、特にスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ電子技術が発展していることにつれて、半導体パワーデバイスは入力インピーダンスが高く、損失が低く、スイッチング速度が速く、二次降伏がなく、安全動作領域が広く、動的性能が良く、前段と結合し大電流化が図られやすく、変換効率が高い等のメリットで、徐々に双極型デバイスの代わりに、現在パワーデバイスの発展の主流となりつつある。スプリットゲート型パワーデバイスは、制御ゲートとドレイン領域との間の寄生容量を低減し、デバイスの動的消費電力を低減しスイッチング速度を向上することができ、半導体パワーデバイスの好ましい構造となっている。従来の代表的なスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法は、まず、基板のエピタキシャル層１００に制御ゲートの凹溝を形成し、その後、導電層を堆積してからエッチバックすることにより、制御ゲートの凹溝の両側にそれぞれ、制御ゲート１０５を形成する（図１ａに示す）ことと、次に、絶縁フィルムを堆積してエッチバックすることにより、制御ゲート１０５を被覆し絶縁フィルムのサイドウォール２０１を形成した後、絶縁フィルムのサイドウォール２０１のエッジに沿って、基板のエピタキシャル層をエッチングしてスプリットゲートの凹溝を形成する（図１ｂに示す）こととを含む。
【０００３】
従来の代表的なスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法は以下の課題がある。まず、制御ゲート１０５の横方向の幅が狭く、制御ゲートのコンタクト孔のエッチングの難しさを向上し、次に、エッチバックで絶縁フィルムのサイドウォール２０１を形成する過程において、制御ゲート１０５の上に位置する絶縁フィルムのサイドウォール部分がエッチングされやすく、制御ゲート１０５を保護する作用が働きにくいので、スプリットゲート型パワーデバイスの製造プロセスが制御されにくく、歩留まりが低い。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、従来技術の問題点を解決するためにスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法を提供することを目的とし、本発明はスプリットゲート型パワーデバイスの製造プロセスが安定して信頼性が高く、制御しやすく、歩留まりが高いことを保証できる。
【０００５】
本発明に提供されるスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法１によれば、以下の基本的なステップ、即ち、
まず、第１のドーピング基板のエピタキシャル層に第１の絶縁フィルムを形成し、第１のフォトリソグラフィを行、その後、前記第１の絶縁フィルムをエッチングして、前記第１の絶縁フィルムに第１の絶縁フィルムの開口を形成するステップ１、
前記第１の絶縁フィルムをマスクとして前記基板のエピタキシャル層をエッチングして、前記基板のエピタキシャル層に制御ゲートの凹溝を形成し、前記制御ゲートの凹溝の両側辺は、前記第１の絶縁フィルムの開口の両側まで延在される第１の絶縁フィルムの下部に沿って、前記第１の絶縁フィルムの下に位置する横方向凹部を形成するステップ２、
前記制御ゲートの凹溝の表面に第２の絶縁フィルムを形成した後、第１の導電フィルムを堆積させ、前記第１の導電フィルムは、少なくとも前記制御ゲートの凹溝の両側且つ前記第１の絶縁フィルムの下に位置する横方向凹部を埋めるステップ３、
前記第１の絶縁フィルムの上に位置する前記第１の導電フィルムがエッチングされ、前記第１の絶縁フィルムの開口のエッジに沿って前記第１の導電フィルムのエッチングを継続して、前記制御ゲートの凹溝の両側に制御ゲートを形成するステップ４、
露出した前記第２の絶縁フィルムをエッチングした後、第３の絶縁フィルムを堆積しエッチバックして、制御ゲートの側壁に第３の絶縁フィルムのサイドウォールを形成した後、前記第３の絶縁フィルムのサイドウォールのエッジに沿って前記基板のエピタキシャル層をエッチングして、スプリットゲートの凹溝を形成するステップ５、
前記スプリットゲートの凹溝の表面に第４の絶縁フィルムを形成するステップ６、
まず、前記第３の絶縁フィルムのサイドウォールをエッチングし、その後、露出した前記制御ゲート表面に第５の絶縁フィルムを形成するステップ７、
第２の導電フィルムを堆積しエッチバックして、前記スプリットゲートの凹溝にスプリットゲートを形成し、前記スプリットゲートの表面が前記基板のエピタキシャル層の表面よりも若干低いステップ８、
まず、前記第１の絶縁フィルムをエッチングし、その後、第２のドーピングのイオン注入を行って、前記基板のエピタキシャル層にチャネル領域を形成した後、第２のフォトリソグラフィと第１のドーピングのイオン注入を行って、前記基板のエピタキシャル層にソース領域を形成するステップ９、
第６の絶縁フィルムを堆積し第３のフォトリソグラフィを行い、コンタクト孔のパターンを形成して、前記第６の絶縁フィルムをエッチングしコンタクト孔を形成した後、第２のドーピングのイオン注入を行い、金属層を堆積させて、オーミックコンタクトを形成するステップ１０、
第４のフォトリソグラフィを行い、前記金属層をエッチングして、ソース電極、制御ゲート電極とスプリットゲート電極をそれぞれ形成するステップ１１
を含む。
【０００６】
上記の本発明に提供されるスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法１のさらに好ましい形態としては、以下の通りである。
【０００７】
前記第１の絶縁フィルムの材質はシリカまたは窒化ケイ素である。
【０００８】
前記第３の絶縁フィルムの材質は窒化ケイ素である。
【０００９】
前記第２の絶縁フィルム、第４の絶縁フィルムと第５の絶縁フィルムの材質はいずれもシリカである。
【００１０】
前記第６の絶縁フィルムの材質は石英ガラス、ホウリンケイ酸ガラスまたはリンケイ酸ガラスである。
【００１１】
前記制御ゲートは多結晶シリコンゲートまたは金属ゲートである。
【００１２】
前記第２の導電フィルムの材質は多結晶シリコンである。
【００１３】
前記第１のドーピングはｎ型ドーピングである。前記第２のドーピングはｐ型ドーピングである。
【００１４】
前記第１のドーピングはｐ型ドーピングである。前記第２のドーピングはｎ型ドーピングである。
【００１５】
本発明に提供されるスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法２によれば、以下の基本的なステップ、即ち、
まず、第１のドーピング基板のエピタキシャル層に第１の絶縁フィルムを形成し、第１のフォトリソグラフィを行、その後、前記第１の絶縁フィルムをエッチングして、前記第１の絶縁フィルムに第１の絶縁フィルムの開口を形成するステップ１、
前記第１の絶縁フィルムをマスクとして前記基板のエピタキシャル層をエッチングして、前記基板のエピタキシャル層に制御ゲートの凹溝を形成し、前記制御ゲートの凹溝の両側辺は、前記第１の絶縁フィルムの開口の両側まで延在される第１の絶縁フィルムの下部に沿って、前記第１の絶縁フィルムの下に位置する横方向凹部を形成するステップ２、
前記制御ゲートの凹溝の表面に第２の絶縁フィルムを形成した後、第１の導電フィルムを堆積させ、前記第１の導電フィルムは、少なくとも前記制御ゲートの凹溝の両側且つ前記第１の絶縁フィルムの下に位置する横方向凹部を埋めるステップ３、
前記第１の絶縁フィルムの上に位置する前記第１の導電フィルムがエッチングされた後、前記第１の絶縁フィルムの開口のエッジに沿って前記第１の導電フィルムのエッチングを継続して、前記制御ゲートの凹溝の両側に制御ゲートを形成するステップ４、
露出した前記第２の絶縁フィルムをエッチングした後、前記第１の絶縁フィルムをマスクとして前記基板のエピタキシャル層のエッチングを継続して、前記基板のエピタキシャル層の内部にスプリットゲートの凹溝を形成するステップ５、
前記制御ゲート及びスプリットゲートの凹溝の表面に第３の絶縁フィルムを形成するステップ６、
第２の導電フィルムを堆積しエッチバックして、前記スプリットゲートの凹溝にスプリットゲートを形成し、前記スプリットゲートの表面が前記基板のエピタキシャル層の表面よりも若干低いステップ７、
前記第３の絶縁フィルムと第１の絶縁フィルムをそれぞれエッチングした後、第２のドーピングのイオン注入を行って、前記基板のエピタキシャル層にチャネル領域を形成するステップ８、
第２のフォトリソグラフィが行われた後、第１のドーピングのイオン注入を行って、前記基板のエピタキシャル層にソース領域を形成するステップ９、
第４の絶縁フィルムが堆積されて、第３のフォトリソグラフィが行われた後、前記第４の絶縁フィルムをエッチングしコンタクト孔を形成した後、第２のドーピングのイオン注入を行い金属層が堆積され、オーミックコンタクトを形成するステップ１０、
第４のフォトリソグラフィが行われた後、前記金属層をエッチングして、ソース電極、制御ゲート電極とスプリットゲート電極をそれぞれ形成するステップ１１
を含む。
【００１６】
上記本発明に提供されるスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法２のさらに好ましい形態としては、以下の通りである。
【００１７】
前記第１の絶縁フィルムの材質はシリカまたは窒化ケイ素である。
【００１８】
前記第２の絶縁フィルムの材質はシリカである。
【００１９】
前記第３の絶縁フィルムの材質はシリカであり、その厚さ範囲は２００ｎｍ−１０００ｎｍである。
【００２０】
前記第４の絶縁フィルムの材質は石英ガラス、ホウリンケイ酸ガラスまたはリンケイ酸ガラスである。
【００２１】
前記制御ゲートは多結晶シリコンゲートまたは金属ゲートである。
【００２２】
前記第２の導電フィルムの材質は多結晶シリコンである。
【００２３】
前記第１のドーピングはｎ型ドーピングである。前記第２のドーピングはｐ型ドーピングである。
【００２４】
前記第１のドーピングはｐ型ドーピングであり、前記第２のドーピングはｎ型ドーピングである。
【００２５】
本発明は従来の技術に比べ、以下の著しいメリットがある。
【００２６】
トレンチ式スプリットゲート型パワーデバイスに適用される第１種の形態として、本発明に提供されるスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法１は、エッチングで制御ゲートの凹溝が形成される過程において、横方向のエッチングを増やすことにより、制御ゲートの凹溝の第１の絶縁フィルムの下に位置する横方向凹部部分を形成し、さらに、第１の導電フィルムを堆積させた後、そのまま第１の絶縁フィルムをマスクとして第１の導電フィルムをエッチングして、制御ゲートを形成することができるので、プロセス全体は簡単で信頼性が高く、制御しやすく、トレンチ式パワーデバイスの歩留まりを大幅に向上することができる。
【００２７】
トレンチ式スプリットゲート型パワーデバイスに適用される第２種の形態として、本発明に提供されるスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法２は、エッチング制御ゲートを形成した後、そのまま第１の絶縁フィルムをマスクとして基板のエピタキシャル層をエッチングして、スプリットゲートの凹溝を形成し、前記エッチング過程において、制御ゲートの一部がエッチングされるので、制御ゲートの幅が小さくなり、制御ゲート電極のコンタクト孔のエッチング精度に対する要求が向上する。スプリットゲートの凹溝が形成された後、制御ゲートとスプリットゲートの凹溝の表面を被覆するように、そのまま厚い第３の絶縁フィルムを堆積させ、制御ゲート電極のコンタクト孔のアライメントのずれによる影響を低減し、制御ゲート電極のコンタクト孔のエッチング精度の要求を低減することができるので、プロセス全体は簡単で信頼性が高く、制御しやすく、スプリットゲート型パワーデバイスの歩留まりを大幅に向上することができる。
【００２８】
本発明に提供されるスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法１と２は、特に２５Ｖ−２００Ｖの半導体パワーデバイスの製造に適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
図１ａと図１ｂは従来技術のトレンチ式スプリットゲート型パワーデバイスの製造方法の部分的なプロセスフローの模式図である。
図２から図１０は本発明に提供されるスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法１の実施例のプロセスフローの模式図である。
図１１から図１５は本発明に提供されるスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法２の実施例のプロセスフローの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下には添付図面と実施例を参照しながら本発明の実施の形態をさらに詳しく説明する。
【００３１】
説明の便宜上、添付図面には層と領域の厚さを拡大して示したが、それらは実際のサイズを表すものではない。示される添付図面は完全にデバイスの実際のサイズを正確に反映するものではないが、領域と組成構造との相互位置、特に組成構造間の上下と隣接関係を完全に反映している。以下に述べられる本発明の実施例は添付図面に示す領域の特定形状のみに限定されるものではなく、得られた形状、例えば製造によるばらつき等を含むものとする。
【００３２】
図２から図１０は本発明に提供されるスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法１の実施例のプロセスを示す。具体的なステップは以下のことを含む。
【００３３】
まず、図２に示すように、まず、第１のドーピングのドレイン領域３００の上に第１のドーピング基板のエピタキシャル層３０１を形成した後、基板のエピタキシャル層３０１の上に第１の絶縁フィルム４００を形成し、その後、第１のフォトリソグラフィプロセスを行い制御ゲートの凹溝の位置を決め、次に第１の絶縁フィルム４００をエッチングして、第１の絶縁フィルム４００の内部に第１の絶縁フィルムの開口４１０を形成する。
【００３４】
前記第１の絶縁フィルム４００の材質はシリカまたは窒化ケイ素であってもよく、シリカと窒化ケイ素の積層体、例えばＯＮＯ構造の絶縁フィルム（順に積み重ねられる第１の酸化層と、第２の窒化層と、第３の酸化層とを含む）であってもよい。
【００３５】
次に、図３に示すように、第１の絶縁フィルム４００をマスクとして基板のエピタキシャル層３０１をエッチングして、基板のエピタキシャル層３０１に制御ゲートの凹溝５００を形成する。当該ステップのエッチングプロセスにおいて、横方向のエッチングを増やすことにより、制御ゲートの凹溝５００の第１の絶縁フィルム４００の下に位置する横方向凹部を形成でき、前記横方向凹部の横方向の幅はａである。
【００３６】
次に、図４に示すように、まず、制御ゲートの凹溝の表面に第２の絶縁フィルム３０２を形成し、その後、第１の導電フィルム６００を堆積させ、第１の導電フィルム６００は少なくとも制御ゲートの凹溝５００の両側且つ第１の絶縁フィルム４００の下に位置する横方向凹部を埋めるべきである。本実施例では、第１の導電フィルム６００は制御ゲートの凹溝５００を埋める。
【００３７】
第２の絶縁フィルム３０２の材質はシリカであることが好ましく、第１の導電フィルム６００の材質は多結晶シリコンもしくは金属である。
【００３８】
次に、図５に示すように、まず、第１の絶縁フィルム４００の上の第１の導電フィルム６００をエッチングし、その後、第１の絶縁フィルムの開口４１０のエッジに沿って第１の導電フィルム６００のエッチングを継続して、制御ゲートの凹溝の両側にそれぞれ、横方向の幅がａである制御ゲート３０３を形成し、制御ゲート３０３の横方向の幅ａは後の制御ゲートのコンタクト孔を形成できるべきであり、小さすぎると、制御ゲートのコンタクト孔の形成に影響する。
【００３９】
図６に示すように、まず、露出した前記第２の絶縁フィルム３０２をエッチングし、その後、第３の絶縁フィルムを堆積しエッチバックして、露出した制御ゲート３０３の側壁に第３の絶縁フィルムのサイドウォール４０１を形成した後、第３の絶縁フィルムのサイドウォール４０１のエッジに沿って、基板のエピタキシャル層３０１をエッチングしてスプリットゲートの凹溝を形成する。前記第３の絶縁フィルムのサイドウォール４０１の材質は窒化ケイ素であることが好ましい。
【００４０】
上記ステップにおいて、スプリットゲートの凹溝は第３の絶縁フィルムのサイドウォール４０１をマスクとしてセルフアライメントされて、エッチングされた基板のエピタキシャル層３０１から形成されるものであり、制御ゲートの凹溝とスプリットゲートの凹溝のエッチングは、制御ゲートの凹溝をエッチングするための１枚のマスクブランクスのみを用いたので、デバイス加工の複雑度とコストが低減された。
【００４１】
次に、図７に示すように、まず、スプリットゲートの凹溝の表面に第４の絶縁フィルム３０４を形成し、前記第４の絶縁フィルム３０４の材質はシリカであることが好ましい。その後、図８に示すように、第３の絶縁フィルムのサイドウォール４０１をエッチングして、露出した制御ゲート３０３の表面に第５の絶縁フィルム３０５を形成し、第５の絶縁フィルム３０５の材質はシリカであることが好ましい。
【００４２】
次に、図９に示すように、形成される構造を被覆し第２の導電フィルムを堆積しエッチバックして、スプリットゲートの凹溝にスプリットゲート３０６を形成し、前記スプリットゲート３０６の表面は基板のエピタキシャル層３０１の表面よりも若干低いべきであり、その材質はドープされる多結晶シリコンであることが好ましい。
【００４３】
次に、図１０に示すように、まず、第１の絶縁フィルム４００をエッチングし、その後、基板のエピタキシャル層３０１の表面を修復するための薄い酸化層３０７を酸化により形成させる。次に第２のドーピングのイオン注入を行って、基板のエピタキシャル層３０１にチャネル領域３０８を形成し、前記チャネル領域３０８の底部は制御ゲートの凹溝の底に位置することが好ましい。その後、第２のフォトリソグラフィプロセスを行い、ソース領域の位置を決め、さらに第１のドーピングのイオン注入を行って、基板のエピタキシャル層３０１にソース領域３０９を形成した後、形成される構造を被覆して第６の絶縁フィルム３１０を堆積させ、さらに第３のフォトリソグラフィプロセスを行い、コンタクト孔のパターンを形成してから、第６の絶縁フィルム３１０をエッチングしてコンタクト孔を形成する。最後に、第２のドーピングのイオン注入を行い、金属層３１１を堆積させて、オーミックコンタクトを形成する。ただし、第６の絶縁フィルム３１０の材質は石英ガラス、ホウリンケイ酸ガラスまたはリンケイ酸ガラスである。
【００４４】
本発明に係る前記の第２のドーピングと第１のドーピングは反対であり、すなわち、第１のドーピングがｎ型ドーピングであると、第２のドーピングがｐ型ドーピングであり、もしくは、第１のドーピングがｐ型ドーピングであると、第２のドーピングがｎ型ドーピングである。
【００４５】
最後に、第４のフォトリソグラフィを行い、金属層をエッチングして、ソース電極、制御ゲート電極とスプリットゲート電極をそれぞれ形成する。
【００４６】
好ましくは、ドレイン領域３００は前記ソース電極、制御ゲート電極とスプリットゲート電極が形成された後、イオン注入より基板のエピタキシャル層３０１に形成され、その後、さらに金属層が堆積されてドレイン電極が形成されてもよい。
【００４７】
図１１から図１５は本発明に提供されるスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法２の実施例のプロセスを示す。具体的なステップは以下のことを含む。
【００４８】
まず、図２と図３に示す方法に従い、まず、基板のエピタキシャル層３０１の内部に制御ゲートの凹溝５００を形成して、制御ゲートの凹溝の表面に第２の絶縁フィルム３０２を形成し、その後、形成される構造を被覆して第１の導電フィルム６００を堆積させ、また、図１１に示すように、前記第１の導電フィルム６００は少なくとも制御ゲートの凹溝５００の両側且つ第１の絶縁フィルム４００の下に位置する横方向凹部を埋めるべきである。
【００４９】
前記第２の絶縁フィルム３０２の材質はシリカであることが好ましく、その厚さ範囲は１０ｎｍ−５０ｎｍである。第１の導電フィルム６００の材質は多結晶シリコンもしくは金属である。
【００５０】
次に、図１２に示すように、まず、第１の絶縁フィルム４００の上の第１の導電フィルム６００をエッチングし、その後、第１の絶縁フィルムの開口４１０のエッジに沿って第１の導電フィルム６００のエッチングを継続して、制御ゲートの凹溝の両側にそれぞれ、横方向の幅がａである制御ゲート３０３を形成した後、露出した第２の絶縁フィルム３０２をエッチングし、第１の絶縁フィルム４００をマスクとして、制御ゲート３０３のエッジに沿って基板のエピタキシャル層３０１をエッチングして、スプリットゲートの凹溝を形成する。
【００５１】
次に、図１３に示すように、制御ゲート３０３とスプリットゲートの凹溝の表面を被覆する第３の絶縁フィルム３０４を堆積させる。第３の絶縁フィルム３０４の材質はシリカであることが好ましく、その厚さはスプリットゲートの凹溝の幅の半分よりも小さくないべきであり、好ましくは２００ｎｍ−１０００ｎｍである。
【００５２】
次に、図１４に示すように、形成される構造を被覆し第２の導電フィルムを堆積しエッチバックして、スプリットゲートの凹溝にスプリットゲート３０６を形成し、前記スプリットゲート３０６の表面位置は基板のエピタキシャル層３０１の表面位置よりも若干低いべきであり、その材質はドーピングの多結晶シリコンであることが好ましい。
【００５３】
最後に、図１５ａと図１５ｂに示すように、まず、露出した第３の絶縁フィルム３０４と第１の絶縁フィルム４００をエッチングさせ、次に、基板のエピタキシャル層３０１の表面を修復するための薄い酸化層３０７を酸化により形成。次に、さらに、第２のドーピングのイオン注入を行って、基板のエピタキシャル層３０１にチャネル領域３０８を形成し、当該チャネル領域３０８の底部は制御ゲートの凹溝の底に位置することが好ましい。その後、第２のフォトリソグラフィプロセスを行い、ソース領域の位置を決め、さらに第１のドーピングのイオン注入を行って、基板のエピタキシャル層３０１にソース領域３０９を形成する。その後、形成される構造を被覆して第４の絶縁フィルム３１０を堆積させ、前記第４の絶縁フィルム３１０の材質は石英ガラス、ホウリンケイ酸ガラスまたはリンケイ酸ガラスである。次に第３のフォトリソグラフィプロセスを行い、コンタクト孔のパターンを形成した後、前記第４の絶縁フィルム３１０をエッチングしてコンタクト孔を形成する。その後、第２のドーピングのイオン注入を行い、金属層３１１を堆積させて、オーミックコンタクトを形成する。
【００５４】
図１５ａにはソース電極コンタクト孔におけるオーミックコンタクト構造を示し、図１５ｂには制御ゲート電極のコンタクト孔におけるオーミックコンタクト構造を示す。本発明で得られたスプリットゲート型パワーデバイスのスプリットゲートと制御ゲートとの間の第４の絶縁フィルム３０４の厚さが厚いので、制御ゲート電極のコンタクト孔がアライメントのずれにより第４の絶縁フィルム３０４に位置しても、デバイスの信頼性に影響することなく、制御ゲート電極のコンタクト孔のアライメントのずれのデバイスの信頼性への影響を低減して、プロセスの難さも低減した。
【００５５】
本発明の実施の形態において言及されていない説明はこの分野での周知の技術に属するものであり、周知の技術を参照し実施することができる。
【００５６】
複数の検証試験から、本発明は、望ましい試用効果が得られたことが確認される。
【００５７】
以上の実施の形態において言及されている実施例は、本発明に提供されるスプリットゲート型パワーデバイスの製造方法の技術的思想への具体的なサポートであるが、本発明の保護範囲を限定することができない。本発明に提供される技術思想に従い、本発明の技術形態に基づいて為されたいかなる同等な変化または等価の変更は、すべて本発明の技術形態の保護範囲に属するものである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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１５ａ】
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【図１５ｂ】
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