(57)【要約】      （修正有）【課題】オン抵抗を減少させると共に逆回復特性を改良したディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置（トレンチ型ＭＯＳＦＥＴ）を提供すること。【解決手段】ディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置は、複数のトレンチ１３，１４を有し、前記トレンチの各々が、複数の導電浮遊ポリシリコン層２１から２４、および３１から３４なるスタック上にゲート電極ポリシリコン層２０，３０を有し、各トレンチの残りの部分が非導電材料４０から４３、および５０から５４で充填される縦型ＭＯＳＦＥＴ構造。【選択図】      図１
2005354056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレイン電極と、
前記ドレイン電極が形成される第１導電型のボディと、
前記ボディに形成される第１導電型のエピタキシャル層と、
前記エピタキシャル層内にエッチングされる複数のトレンチと、
前記エピタキシャル層上であって隣接する２つのトレンチ間にそれぞれ形成される第２導電型の複数のチャネル領域と、
前記複数のチャネル領域のそれぞれに形成される第１導電型の複数のソース領域と、
前記ソース領域の１つ及び前記チャネル領域の１つに接する複数のソースコンタクトとを備え、
前記複数のトレンチの各々は、浮遊している導電性ポリシリコン層のスタックと、該浮遊している導電性ポリシリコン層のスタックにおける上部にあるゲート電極と、該ゲート電極及び導電性ポリシリコン層をそれぞれ囲む非導電材料とを含むこと
を特徴とするディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置。
【請求項２】
前記複数のトレンチは、互いに並行に配列されていること
を特徴とする請求項１に記載のディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置。
【請求項３】
前記複数のトレンチは、前記エピタキシャル層の深さ全体に伸びていること
を特徴とする請求項１に記載のディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置。
【請求項４】
前記非導電材料は、二酸化ケイ素であること
を特徴とする請求項１に記載のディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置。
【請求項５】
前記複数のトレンチは、前記エピタキシャル層の深さ全体に伸びていないこと
を特徴とする請求項１に記載のディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置。
【請求項６】
前記ゲート電極は、導電性ポリシリコン層であること
を特徴とする請求項１に記載のディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置。
【請求項７】
第１導電型のボディを形成し、
前記ボディ上に第１導電型のエピタキシャル層を形成し、
前記ボディの底部にドレイン電極を形成し、
前記エピタキシャル層内に複数のトレンチをエッチングし、
前記複数のトレンチのそれぞれに、浮遊している導電性ポリシリコン層のスタックと該浮遊している導電性ポリシリコン層のスタックを囲む非導電材料とを配し、
前記エピタキシャル層上であって前記複数のトレンチにおける隣接する２つのトレンチの間に、複数の第２導電型のチャネル領域をそれぞれ形成し、
前記複数のチャネル領域のそれぞれに第１導電型のソース領域を形成し、
前記ソース領域の一つ及び前記チャネル領域の一つに接する複数のソースコンタクトを形成し、
非導電材料によって囲まれ前記複数のトレンチの内のそれぞれにゲート電極を形成すること
を特徴とするディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置の製造方法。
【請求項８】
前記複数のトレンチは、互いに並行に配列されていること
を特徴とする請求項７に記載のディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置の製造方法。
【請求項９】
前記複数のトレンチは、前記エピタキシャル層の深さ全体に伸びていること
を特徴とする請求項７に記載のディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置の製造方法。
【請求項１０】
前記複数のトレンチは、前記エピタキシャル層の深さ全体に伸びていないこと
を特徴とする請求項７に記載のディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置の製造方法。
【請求項１１】
前記非導電材料は、二酸化ケイ素であること
を特徴とする請求項７に記載のディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ゲート電極は、導電性ポリシリコン層であること
を特徴とする請求項７に記載のディープ・トレンチ・スーパースイッチ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、オン抵抗ＲＤＳＯＮを減少させると共に逆回復特性を改良したトレンチ型ＭＯＳＦＥＴに関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧スーパージャンクション（superjunction、超接合）ＭＯＳＦＥＴ装置が良く知られている。このような装置は、通常、マルチエピタキシャル成長層内に互いに整列した状態でＰ拡散され（Ｎチャネル装置に対して）、Ｎ型エピタキシャル成長基板（Ｎエピ）内に間隔を空けて細長いＰ型パイロン又はカラムを形成して作られる。これらＰ型パイロンは、周囲のＮエピと電荷平衡しており、その結果、従来のＭＯＳＦＥＴに較べてＮエピの濃度を上げることができ、オン抵抗（ＲＤＳＯＮ）が減少する。
【０００３】
この処理は、複雑であり、多くのエピタキシャル反応のリストと多くの処理工程とを必要とする。さらに、スーパージャンクション装置の降伏電圧は、電荷平衡に非常に敏感である。このため、最適設計から１０％のずれは、許容可能な装置の製造を無にし得る。
【０００４】
スーパージャンクション装置の利点を持つが、マルチエピタキシャルの堆積と電荷平衡の制御とを必要としない、より簡単な工程で製造され得る装置を提供することが、大変望まれている。
【発明の開示】
【０００５】
本発明によれば、スーパージャンクション装置のＰ型パイロンは、酸化薄膜によって分離された導電性ポリシリコンボディの各スタックによって置き換えられる。これによって、トレンチの深さ一杯にキャパシタのスタックが形成される。これは、エピタキシャル成長層（Ｎチャネル装置ではＮ型、Ｐチャネル装置ではＰ型）の上部から底部までトレンチの深さ方向に沿った少なくとも一定の電場を形成させる。エピタキシャル成長層のドープ濃度は、低オン抵抗ＲＤＳＯＮで高電圧なＭＯＳＦＥＴを実現するために、対応するスーパージャンクション装置のそれと同程度に低いものが選択され得る。さらに、Ｐ型のカラムやパイロンを使用しないので、スーパージャンクションのＪＦＥＴ効果は、電荷平衡の問題と共に除去される。
【０００６】
さらに、ボディ・ダイオードが従来のトレンチ装置のそれと同様であるので、新しい装置の逆回復特性がスーパージャンクションのそれより良好であり、特に、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）トポロジーの適用に有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に従って製造された６００Ｖ系ＮチャネルＭＯＳＦＥＴにおける動作領域の一部が図１に示されている。本発明は、他の定格電圧を選択することもでき、Ｐチャネル装置として実現することもできる。
【０００８】
図１において、Ｎ型エピタキシャル成長ドリフト層１０は、Ｎ＋ボディ１１上に約５０μｍの厚さで成長される。ドレイン電極１２は、ボディ１１の底部に形成される。複数の平行なトレンチがＮ型エピタキシャル成長層１０内へエッチングされ、そのうちの２つのトレンチ１３及び１４が示されている。トレンチ１３及び１４は、約３６μｍの深さであってよい。
【０００９】
トレンチ１３及び１４の側壁及び底部は、二酸化ケイ素ＳｉＯ２その他の絶縁物質１５及び１６でそれぞれ被覆され、トレンチ１３内では導電性ポリシリコン層２０、２１、２２、２３及び２４から成るスタックで満たされ、トレンチ１４内ではポリシリコン層３０、３１、３２、３３及び３４から成るスタックで満たされている。ポリシリコン層２０〜２４及び３０〜３４は、所望の厚さであり、その層数も任意である。トレンチ間の間隔及びトレンチの幅は、所望の通りに選択され得る。ポリシリコン層の各層は、トレンチ１３では薄い酸化層４０、４１、４２及び４３によって、そして、トレンチ１４では薄い酸化層５０、５１、５２及び５３によって、他の層と互いに分離され、かつ、絶縁されている。酸化層４０〜４３及び５０〜５３（好ましくは二酸化ケイ素ＳｉＯ２）は、それぞれ約２μｍの厚さである。
【００１０】
そして、標準的なトレンチＭＯＳＦＥＴは、Ｐチャネル領域７０と、Ｎ＋ソース領域７１と、ソース領域７１及びＰチャネル領域７０にそれぞれ接するソース金属７２とを備えてダイの表面に形成される。ソース、ゲート及びドレインの各端子は、図１に示すように形成される。注目すべきは、ゲート端子がポリシリコン層２０及び３０で形成されていることである。このため、これら層は、ゲート電圧でバイアスされる。
【００１１】
図１において、ポリシリコンのスタック２１〜２４及び３１〜３４は、浮いており（floating）、エピタキシャル成長層１０の深さ方向に沿ってドレイン電圧を一様に分離する、キャパシタの直列接続として作用する。その結果、電場は、エピタキシャル成長層１０の上部から底部まで相対的に一定である。トレンチは、エピタキシャル成長層１０の深さ一杯に伸びていてよい。底部エピタキシャル成長層は、図示するように、より高電圧な装置のためのオプションの一つとして残しておくこともできる。
【００１２】
エピタキシャル成長層１０のドープ濃度は、低オン抵抗ＲＤＳＯＮで高電圧ＭＯＳＦＥＴを実現するために、スーパージャンクション装置と同じくらい低くすることができる。
【００１３】
本発明の新規な構造は、Ｐカラム（Ｎチャネル装置の場合）を備えていないので、「スーパー」ＪＦＥＴ効果は、除去される。さらに、ボディ・ダイオードは、従来のトレンチ装置のそれと同様のものであるので、その逆回復特性が従来のスーパージャンクション装置から著しく改良され、特にＺＶＳ（ゼロ電圧スイッチイング）技術においてより良く作動させる。
【００１４】
なお、この出願は、２００４年６月４日に出願された米国仮出願番号６０／５７７０１７号の優先権を主張し、その内容の総てが参照開示としてここに含まれる。
【００１５】
本発明は、特定の実施形態に関連して説明されたが、多数の他の形態や変形及び他の使用は、ポリシリコンの代わりにＰ／Ｎダイオードでトレンチを満たすような技術の当業者には明らかであろう。そのため、本発明は、この特定の開示によって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明におけるウエハ（又はダイ）の小部分の断面図である。
【図１】
2005354056.tif 000003
【外国語明細書】
2005354056000001.pdf