(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-26
(45)【発行日】2023-05-09
(54)【発明の名称】半導体装置および半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/336 20060101AFI20230427BHJP
H01L 29/78 20060101ALI20230427BHJP
【FI】
H01L29/78 301R
H01L29/78 301B
H01L29/78 301S
H01L29/78 301D
(21)【出願番号】P 2019012037
(22)【出願日】2019-01-28
【審査請求日】2021-12-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000116024
【氏名又は名称】ローム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002310
【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】濱澤 靖史
【審査官】石塚 健太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開2005-183499(JP,A)
【文献】国際公開第2011/161748(WO,A1)
【文献】特開2013-197408(JP,A)
【文献】特開2006-286800(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 29/78
H01L 21/336
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
素子主面を有する第1導電型の半導体層と、
前記半導体層の前記素子主面に形成された第2導電型のボディ領域と、
前記ボディ領域に形成され、かつ前記ボディ領域の周縁とは離間して配置された第1導電型のソース領域と、
前記半導体層の前記素子主面に形成され、かつ前記ボディ領域とは離間して配置された第1導電型のドレイン領域と、
前記ソース領域と前記ボディ領域の周縁との間のチャネル領域に対向するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記チャネル領域に対向するゲート電極と、
前記ゲート絶縁膜と前記ドレイン領域との間において前記半導体層の前記素子主面に形成され、かつ前記ゲート絶縁膜よりも大きな厚さを有するフィールド絶縁膜と
、
前記半導体層上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜を厚さ方向に貫通し、かつ前記ドレイン領域に接続されたドレインコンタクトとを含み、
前記フィールド絶縁膜は、前記半導体層の前記素子主面を法線方向から見た平面視において、前記ドレイン領域から前記ソース領域に向かう第1方向に沿って、第1の長さと、前記第1の長さよりも短い第2の長さとを有して
おり、
前記第2の長さは、前記第1方向において前記ドレインコンタクトに隣り合う部分に設定されている、半導体装置。
【請求項2】
前記フィールド絶縁膜の前記ドレイン領域側の端部は、前記平面視において、前記ドレイン領域に向かう方向に突出する山部と、前記山部に連続し、かつ前記ドレイン領域から離れる方向に凹む谷部とを含む波形に形成されており、
前記第1の長さの一方の端点は、前記山部の頂部に設定されており、かつ前記第2の長さの一方の端点は、前記谷部の底部に設定されている、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記フィールド絶縁膜の前記ソース領域側の端部は、前記山部および前記谷部に対向する区間において直線状に形成されている、請求項2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記フィールド絶縁膜の前記ソース領域側の端部は、前記平面視において、前記ソース領域に向かう方向に突出する山部と、前記山部に連続し、かつ前記ソース領域から離れる方向に凹む谷部とを含む波形に形成されている、請求項2に記載の半導体装置。
【請求項5】
素子主面を有する第1導電型の半導体層と、
前記半導体層の前記素子主面に形成された第2導電型のボディ領域と、
前記ボディ領域に形成され、かつ前記ボディ領域の周縁とは離間して配置された第1導電型のソース領域と、
前記半導体層の前記素子主面に形成され、かつ前記ボディ領域とは離間して配置された第1導電型のドレイン領域と、
前記ソース領域と前記ボディ領域の周縁との間のチャネル領域に対向するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記チャネル領域に対向するゲート電極と、
前記ゲート絶縁膜と前記ドレイン領域との間において前記半導体層の前記素子主面に形成され、かつ前記ゲート絶縁膜よりも大きな厚さを有するフィールド絶縁膜とを含み、
前記フィールド絶縁膜は、前記半導体層の前記素子主面を法線方向から見た平面視において、前記ドレイン領域から前記ソース領域に向かう第1方向に沿って、第1の長さと、前記第1の長さよりも短い第2の長さとを有しており、
前記フィールド絶縁膜の前記ドレイン領域側の端部は、前記平面視において、前記ドレイン領域に向かう方向に突出する山部と、前記山部に連続し、かつ前記ドレイン領域から離れる方向に凹む谷部とを含む波形に形成されており、
前記第1の長さの一方の端点は、前記山部の頂部に設定されており、かつ前記第2の長さの一方の端点は、前記谷部の底部に設定されており、
前記フィールド絶縁膜の前記ソース領域側の端部は、前記平面視において、前記ソース領域に向かう方向に突出する山部と、前記ソース領域側の前記山部に連続し、かつ前記ソース領域から離れる方向に凹む谷部とを含む波形に形成されている、半導体装置。
【請求項6】
前記第1方向において、前記フィールド絶縁膜の前記ドレイン領域側の前記山部と前記ソース領域側の前記山部とが対向しており、かつ前記フィールド絶縁膜の前記ドレイン領域側の前記谷部と前記ソース領域側の前記谷部とが対向している、請求項4
または5に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記ドレインコンタクトは、前記平面視において、前記フィールド絶縁膜の前記ドレイン領域側の端部の前記谷部に隣り合う部分に配置されている、請求項2~
4のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第1の長さは0.4μm~0.7μmであり、かつ前記第2の長さは0.2μm~0.5μmである、請求項1~
7のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記フィールド絶縁膜は、LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)酸化膜を含む、請求項1~
8のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項10】
素子主面を有する第1導電型の半導体層上にフォトレジストを塗布する工程と、
前記半導体層の前記素子主面を法線方向から見た平面視において、選択的に突出する複数の凸部と、前記複数の凸部の間の凹部とを含む端部を有するマスクを前記フォトレジスト上に配置する工程と、
前記マスクを用いて前記フォトレジストを露光し、かつ現像することによって、前記マスクの前記凸部に対応する山部と、前記マスクの前記凹部に対応する谷部とを含む波形の端部を有するように前記フォトレジストをパターニングする工程と、
前記パターニング後の前記フォトレジストをマスクとして形成されるハードマスクから露出する前記半導体層の前記素子主面を酸化することによって、前記フォトレジストの前記山部に対応する山部と、前記フォトレジストの前記谷部に対応する谷部とを含む波形の第1端部と、前記第1端部とは反対側の第2端部とを有するフィールド絶縁膜を形成する工程と、
前記ハードマスクを除去することによって、前記フィールド絶縁膜の前記第1端部側の前記半導体層の前記素子主面である第1領域と、前記フィールド絶縁膜の前記第2端部側の前記素子主面である第2領域とを露出させる工程と、
前記半導体層の前記第1領域に第1導電型のドレイン領域を形成する工程と、
前記半導体層の前記第2領域にゲート絶縁膜を選択的に形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記半導体層の前記第2領域に第2導電型のボディ領域を形成する工程と、
前記ボディ領域の周縁とは離間するように、前記ボディ領域に第1導電型のソース領域を形成する工程と
、
前記半導体層の前記素子主面に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を選択的にエッチングすることによって、前記ドレイン領域を選択的に露出させるドレインコンタクト孔を、前記ドレイン領域から前記ソース領域に向かう第1方向において前記谷部に隣り合う部分に形成する工程とを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項11】
素子主面を有する第1導電型の半導体層上にフォトレジストを塗布する工程と、
前記半導体層の前記素子主面を法線方向から見た平面視において、選択的に突出する複数の凸部と、前記複数の凸部の間の凹部とを含む端部を有するマスクを前記フォトレジスト上に配置する工程と、
前記マスクを用いて前記フォトレジストを露光し、かつ現像することによって、前記マスクの前記凸部に対応する山部と、前記マスクの前記凹部に対応する谷部とを含む波形の端部を有するように前記フォトレジストをパターニングする工程と、
前記パターニング後の前記フォトレジストをマスクとして形成されるハードマスクから露出する前記半導体層の前記素子主面を酸化することによって、前記フォトレジストの前記山部に対応する山部と、前記フォトレジストの前記谷部に対応する谷部とを含む波形の第1端部と、前記第1端部とは反対側の第2端部とを有するフィールド絶縁膜を形成する工程と、
前記ハードマスクを除去することによって、前記フィールド絶縁膜の前記第1端部側の前記半導体層の前記素子主面である第1領域と、前記フィールド絶縁膜の前記第2端部側の前記素子主面である第2領域とを露出させる工程と、
前記半導体層の前記第1領域にゲート絶縁膜を選択的に形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記半導体層の前記第1領域に第2導電型のボディ領域を形成する工程と、
前記ボディ領域の周縁とは離間するように、前記ボディ領域に第1導電型のソース領域を形成する工程と、
前記半導体層の前記第2領域に第1導電型のドレイン領域を形成する工程と
、
前記半導体層の前記素子主面に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を選択的にエッチングすることによって、前記ドレイン領域を選択的に露出させるドレインコンタクト孔を、前記ドレイン領域から前記ソース領域に向かう第1方向において前記谷部に隣り合う部分に形成する工程とを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項12】
前記マスクは、前記凸部および前記凹部を含む端部の反対側に、直線状に形成された端部を有している、請求項
10または
11に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項13】
素子主面を有する第1導電型の半導体層上にフォトレジストを塗布する工程と、
前記半導体層の前記素子主面を法線方向から見た平面視において、互いに0.5μm未満の間隔を空けて配置された複数のパターンを有するマスクを前記フォトレジスト上に配置する工程と、
前記マスクを用いて前記フォトレジストを露光し、かつ現像することによって、隣り合う前記パターンの隙間部分に対応する谷部と、前記パターンに対応する山部とを含む端部を有するように前記フォトレジストをパターニングする工程と、
前記パターニング後の前記フォトレジストをマスクとして形成されるハードマスクから露出する前記半導体層の前記素子主面を酸化することによって、前記フォトレジストの前記山部に対応する山部と、前記フォトレジストの前記谷部に対応する谷部とを、それぞれ含む波形の第1端部および波形の第2端部を有するフィールド絶縁膜を形成する工程と、
前記ハードマスクを除去することによって、前記フィールド絶縁膜の前記第1端部側の前記半導体層の前記素子主面である第1領域と、前記フィールド絶縁膜の前記第2端部側の前記素子主面である第2領域とを露出させる工程と、
前記半導体層の前記第1領域に第1導電型のドレイン領域を形成する工程と、
前記半導体層の前記第2領域にゲート絶縁膜を選択的に形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記半導体層の前記第2領域に第2導電型のボディ領域を形成する工程と、
前記ボディ領域の周縁とは離間するように、前記ボディ領域に第1導電型のソース領域を形成する工程とを含む、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1は、LDMOS(Lateral Double-diffused MOS)型トランジスタ含む半導体装置を開示している。
この半導体装置は、p型の半導体基板と、半導体基板上に形成されたn型の半導体層と、半導体層の表面部に形成されたp型のドレインオフセット領域と、ドレインオフセット領域を貫通するように半導体層の表面部に形成されたn型のボディ領域と、ボディ領域の表面部に形成されたp型のソース領域と、ボディ領域から離間して形成されたp型のドレイン領域と、ソース領域のドレイン領域側の端部からボディ領域を横切るようにドレインオフセット領域上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜とドレイン領域との間でドレインオフセット領域上に形成された厚い絶縁膜(LOCOS酸化膜)と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを含む。この構成において、ボディ領域と半導体層との境界は、ゲート絶縁膜に接している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1では、ゲート電極の下方にLOCOS酸化膜が挿入されている。このLOCOS酸化膜の、ドレイン領域からソース領域に向かう方向の長さを短くするほど、オン抵抗が低減する。
しかしながら、当該LOCOS酸化膜の長さの縮小には限界がある。LOCOS酸化膜を形成する際に使用する露光機の解像限界によって、パターンが細すぎると解像不良となり、パターン形成ができなくなるためである。その結果、LOCOS酸化膜を形成できない可能性もある。
【0005】
本発明の目的は、従来に比べてオン抵抗を低減することができる半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施形態に係る半導体装置は、素子主面を有する第1導電型の半導体層と、前記半導体層の前記素子主面に形成された第2導電型のボディ領域と、前記ボディ領域に形成され、かつ前記ボディ領域の周縁とは離間して配置された第1導電型のソース領域と、前記半導体層の前記素子主面に形成され、かつ前記ボディ領域とは離間して配置された第1導電型のドレイン領域と、前記ソース領域と前記ボディ領域の周縁との間のチャネル領域に対向するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜を介して前記チャネル領域に対向するゲート電極と、前記ゲート絶縁膜と前記ドレイン領域との間において前記半導体層の前記素子主面に形成され、かつ前記ゲート絶縁膜よりも大きな厚さを有するフィールド絶縁膜とを含み、前記フィールド絶縁膜は、前記半導体層の前記素子主面を法線方向から見た平面視において、前記ドレイン領域から前記ソース領域に向かう第1方向に沿って、第1の長さと、前記第1の長さよりも短い第2の長さとを有している。
【0007】
この構成によれば、フィールド絶縁膜が、第1方向に関して相対的に短い第2の長さを有する部分を有している。これにより、セルピッチが縮小されるので、単位面積当たりのオン抵抗を低減することができる。
本発明の一実施形態に係る半導体装置では、前記フィールド絶縁膜の前記ドレイン領域側の端部は、前記平面視において、前記ドレイン領域に向かう方向に突出する山部と、前記山部に連続し、かつ前記ドレイン領域から離れる方向に凹む谷部とを含む波形に形成されており、前記第1の長さの一方の端点は、前記山部の頂部に設定されており、かつ前記第2の長さの一方の端点は、前記谷部の底部に設定されていてもよい。
【0008】
本発明の一実施形態に係る半導体装置では、前記フィールド絶縁膜の前記ソース領域側の端部は、前記山部および前記谷部に対向する区間において直線状に形成されていてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体装置では、前記フィールド絶縁膜の前記ソース領域側の端部は、前記平面視において、前記ソース領域に向かう方向に突出する山部と、前記山部に連続し、かつ前記ソース領域から離れる方向に凹む谷部とを含む波形に形成されていてもよい。
【0009】
本発明の一実施形態に係る半導体装置では、前記第1方向において、前記フィールド絶縁膜の前記ドレイン領域側の前記山部と前記ソース領域側の前記山部とが対向しており、かつ前記フィールド絶縁膜の前記ドレイン領域側の前記谷部と前記ソース領域側の前記谷部とが対向していてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体装置は、前記半導体層上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を厚さ方向に貫通し、かつ前記ドレイン領域に接続されたドレインコンタクトとを含み、前記ドレインコンタクトは、前記平面視において、前記フィールド絶縁膜の前記ドレイン領域側の端部の前記谷部に隣り合う部分に配置されていてもよい。
【0010】
この構成によれば、ドレイン領域において、幅が比較的広い部分にドレインコンタクトが配置されるので、デザインルールに柔軟性を持たせることができ、さらにセルピッチを縮小することができる。
本発明の一実施形態に係る半導体装置では、前記フィールド絶縁膜の前記ソース領域側の端部は、前記平面視において、前記ソース領域に向かう方向に突出する山部と、前記山部に連続し、かつ前記ソース領域から離れる方向に凹む谷部とを有する波形に形成されており、前記第1の長さの一方の端点は、前記山部の頂部に設定されており、かつ前記第2の長さの一方の端点は、前記谷部の底部に設定されていてもよい。
【0011】
本発明の一実施形態に係る半導体装置では、前記フィールド絶縁膜の前記ドレイン領域側の端部は、前記山部および前記谷部に対向する区間において直線状に形成されていてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体装置では、前記第1の長さは0.4μm~0.7μmであり、かつ前記第2の長さは0.2μm~0.5μmであってもよい。
【0012】
本発明の一実施形態に係る半導体装置では、前記フィールド絶縁膜は、LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)酸化膜を含んでいてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法は、素子主面を有する第1導電型の半導体層上にフォトレジストを塗布する工程と、前記半導体層の前記素子主面を法線方向から見た平面視において、選択的に突出する複数の凸部と、前記複数の凸部の間の凹部とを含む端部を有するマスクを前記フォトレジスト上に配置する工程と、前記マスクを用いて前記フォトレジストを露光し、かつ現像することによって、前記マスクの前記凸部に対応する山部と、前記マスクの前記凹部に対応する谷部とを含む波形の端部を有するように前記フォトレジストをパターニングする工程と、前記パターニング後の前記フォトレジストをマスクとして形成されるハードマスクから露出する前記半導体層の前記素子主面を酸化することによって、前記フォトレジストの前記山部に対応する山部と、前記フォトレジストの前記谷部に対応する谷部とを含む波形の第1端部と、前記第1端部とは反対側の第2端部とを有するフィールド絶縁膜を形成する工程と、前記ハードマスクを除去することによって、前記フィールド絶縁膜の前記第1端部側の前記半導体層の前記素子主面である第1領域と、前記フィールド絶縁膜の前記第2端部側の前記素子主面である第2領域とを露出させる工程と、前記半導体層の前記第1領域に第1導電型のドレイン領域を形成する工程と、前記半導体層の前記第2領域にゲート絶縁膜を選択的に形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、前記半導体層の前記第2領域に第2導電型のボディ領域を形成する工程と、前記ボディ領域の周縁とは離間するように、前記ボディ領域に第1導電型のソース領域を形成する工程とを含む。
【0013】
また、本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、素子主面を有する第1導電型の半導体層上にフォトレジストを塗布する工程と、前記半導体層の前記素子主面を法線方向から見た平面視において、選択的に突出する複数の凸部と、前記複数の凸部の間の凹部とを含む端部を有するマスクを前記フォトレジスト上に配置する工程と、 前記マスクを用いて前記フォトレジストを露光し、かつ現像することによって、前記マスクの前記凸部に対応する山部と、前記マスクの前記凹部に対応する谷部とを含む波形の端部を有するように前記フォトレジストをパターニングする工程と、前記パターニング後の前記フォトレジストをマスクとして形成されるハードマスクから露出する前記半導体層の前記素子主面を酸化することによって、前記フォトレジストの前記山部に対応する山部と、前記フォトレジストの前記谷部に対応する谷部とを含む波形の第1端部と、前記第1端部とは反対側の第2端部とを有するフィールド絶縁膜を形成する工程と、前記ハードマスクを除去することによって、前記フィールド絶縁膜の前記第1端部側の前記半導体層の前記素子主面である第1領域と、前記フィールド絶縁膜の前記第2端部側の前記素子主面である第2領域とを露出させる工程と、前記半導体層の前記第1領域にゲート絶縁膜を選択的に形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、前記半導体層の前記第1領域に第2導電型のボディ領域を形成する工程と、前記ボディ領域の周縁とは離間するように、前記ボディ領域に第1導電型のソース領域を形成する工程と、前記半導体層の前記第2領域に第1導電型のドレイン領域を形成する工程とを含む。
【0014】
上記の製造方法によって、前述の半導体装置を製造することができる。また、この製造方法では、凸部および凹部を含む端部を有するマスクを使用してフォトレジストが露光される。そのため、光の回折および干渉現象によって、凸部と凹部とが平滑化されて山部と谷部とを含む波形の端部パターンとして、フォトレジストが解像される。したがって、マスクの凹部を含む領域の寸法が露光機の解像限界を下回っていても、解像不良を防止することができる。その結果、比較的解像限界が高い露光機を用いても、ドレイン領域からソース領域に向かう第1方向において、露光機の解像限界を下回る、フィールド絶縁膜の第2の長さを実現することができる。
【0015】
本発明の一実施形態および他の実施形態に係る半導体装置の製造方法では、前記マスクは、前記凸部および前記凹部を含む端部の反対側に、直線状に形成された端部を有していてもよい。
本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、素子主面を有する第1導電型の半導体層上にフォトレジストを塗布する工程と、前記半導体層の前記素子主面を法線方向から見た平面視において、互いに0.5μm未満の間隔を空けて配置された複数のパターンを有するマスクを前記フォトレジスト上に配置する工程と、前記マスクを用いて前記フォトレジストを露光し、かつ現像することによって、隣り合う前記パターンの隙間部分に対応する谷部と、前記パターンに対応する山部とを含む端部を有するように前記フォトレジストをパターニングする工程と、前記パターニング後の前記フォトレジストをマスクとして形成されるハードマスクから露出する前記半導体層の前記素子主面を酸化することによって、前記フォトレジストの前記山部に対応する山部と、前記フォトレジストの前記谷部に対応する谷部とを、それぞれ含む波形の第1端部および波形の第2端部を有するフィールド絶縁膜を形成する工程と、前記ハードマスクを除去することによって、前記フィールド絶縁膜の前記第1端部側の前記半導体層の前記素子主面である第1領域と、前記フィールド絶縁膜の前記第2端部側の前記素子主面である第2領域とを露出させる工程と、前記半導体層の前記第1領域に第1導電型のドレイン領域を形成する工程と、前記半導体層の前記第2領域にゲート絶縁膜を選択的に形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、前記半導体層の前記第2領域に第2導電型のボディ領域を形成する工程と、前記ボディ領域の周縁とは離間するように、前記ボディ領域に第1導電型のソース領域を形成する工程とを含んでいてもよい。
【0016】
この製造方法によっても、前述の半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の模式的な平面図である。
【
図2】
図2は、
図1に示す半導体装置の断面図であって、
図1のII-II断面を示す図である。
【
図19A】
図19Aは、フォトレジストの露光・現像に関連する工程を示す図である。
【
図19B】
図19Bは、フォトレジストの露光・現像に関連する工程を示す図である。
【
図20】
図20は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の模式的な平面図である。
【
図21】
図21は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の模式的な平面図である。
【
図22】
図22は、本発明の第4実施形態に係る半導体装置の模式的な平面図である。
【
図23A】
図23Aは、フォトレジストの露光・現像に関連する工程を示す図(第5実施形態)である。
【
図23B】
図23Bは、フォトレジストの露光・現像に関連する工程を示す図(第5実施形態)である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置1の模式的な平面図である。
図2は、
図1に示す半導体装置1の断面図であって、
図1のII-II断面を示す図である。
半導体装置1は、たとえばドレイン・ソース間電圧V
DSが5V~30V程度のLDMOS(Lateral Double-diffused Metal Oxide Semiconductor)領域を含む半導体装置である。
【0019】
半導体装置1は、半導体基板2と、エピタキシャル層3と、フィールド絶縁膜4と、ボディ領域5と、ソース領域6と、ドレイン領域7と、ゲート絶縁膜8と、ゲート電極9と、層間絶縁膜10と、ソースコンタクト11と、ドレインコンタクト12と、ソース電極13と、ドレイン電極14とを含んでいる。
半導体基板2は、主面15と、半導体基板2の厚さ方向において主面15の反対側を向く裏面16とを有する。主面15は、エピタキシャル層3に接する面である。裏面16は、その全面が、半導体装置1の外部に露出している。
【0020】
半導体基板2は、この実施形態ではシリコン(Si)基板から構成されているが、他の素材(たとえば、炭化シリコン(SiC)等)から構成された基板であってもよい。半導体基板2は、この実施形態ではp型である。半導体基板2は、たとえば、1×1014cm-3~5×1018cm-3の不純物濃度を有している。また、半導体基板2の厚さは、たとえば、研削前で500μm~800μmである。
【0021】
エピタキシャル層3は、半導体基板2に接しており、かつ半導体基板2に積層されている。エピタキシャル層3は、素子主面17と、エピタキシャル層3の厚さ方向において素子主面17の反対側を向く接合面18とを有する。素子主面17は、前述のLDMOS領域が形成された面である。接合面18は、半導体基板2の主面15に接する面である。なお、図示はしないが、平面視で閉環状のp型の素子分離ウェルがエピタキシャル層3の素子主面17から半導体基板2に達するように形成されることによって、LDMOS領域が区画されていてもいる。つまり、LDMOS領域は、p型の半導体基板2とp型の素子分離ウェル(図示せず)によって取り囲まれた領域である。
【0022】
エピタキシャル層3は、この実施形態ではシリコン(Si)から構成されているが、他の素材(たとえば、炭化シリコン(SiC)等)から構成されていてもよい。
エピタキシャル層3は、半導体基板2と逆の導電型を有しており、この実施形態ではn型である。エピタキシャル層3は、たとえば、5×1014cm-3~1×1017cm-3の不純物濃度を有している。また、エピタキシャル層3の厚さは、たとえば、3μm~20μmである。
【0023】
フィールド絶縁膜4は、エピタキシャル層3の素子主面17に形成されている。フィールド絶縁膜4は、エピタキシャル層3の素子主面17を選択的に覆っており、かつ素子主面17の一部を第1領域19および第2領域20として、それぞれ、第1開口21および第2開口22から露出させている。
第1領域19および第2領域20は互いに離れており、かつ
図1に示すように、フィールド絶縁膜4によって取り囲まれている。
図1では、第2領域20が一対の第1領域19で挟まれた状態が示されているが、他の形態として、エピタキシャル層3の素子主面17には、第1領域19および第2領域20が交互に複数配列されていてもよい。
【0024】
なお、
図1では、第1領域19および第2領域20を取り囲むフィールド絶縁膜4の周縁部が、太い実線で示されている。すなわち、
図1において、太い実線で囲まれた第1領域19および第2領域20を除く領域は、フィールド絶縁膜4で覆われた領域である。
図1に示すように、フィールド絶縁膜4の第1開口21と第2開口22とに挟まれた部分は、エピタキシャル層3の素子主面17を法線方向から見た平面視において、第1領域19から第2領域20に向かう第1方向D1に沿って、第1の長さL1と、第1の長さL1よりも短い第2の長さL2とを有している。このような第1の長さL1と第2の長さL2との差は、以下の構造によって説明できる。
【0025】
たとえば、この実施形態では、第1領域19を取り囲むフィールド絶縁膜4の部分は、互いに対向する一対の直線部23と、当該直線部23の端部同士を繋ぐ一対の曲線部24とを含む。より具体的には、一対の直線部23は、第1方向D1に延びる直線状であり、第1領域19の短手方向の辺を構成している。一方、一対の曲線部24は、第1方向D1に直行する第2方向D2に延び、第1領域19の長手方向の辺を構成している。
【0026】
また、一対の曲線部24は、第1領域19の内側に向かって突出する山部25と、山部25に連続し、かつ第1領域19から離れる方向に凹む谷部26とを含む波形に形成されている。さらに、互いに対向する一対の曲線部24に関して、山部25が互いに対向しており、かつ谷部26が互いに対向している。これにより、第1領域19は、第1方向D1において、谷部26と谷部26との間の第3の長さL3と、山部25と山部25との間の長さであり、かつ第3の長さL3よりも短い第4の長さL4とを有している。
【0027】
一方、第2領域20を取り囲むフィールド絶縁膜4の部分は、互いに対向する一対の直線部27と、当該直線部27の端部同士を繋ぐ一対の曲線部28とを含む。より具体的には、一対の直線部27は、第2方向D2に延びる直線状であり、第2領域20の長手方向の辺を構成している。一方、一対の曲線部28は、第2方向D2に膨出する半円状であり、第2領域20の短手方向の辺を構成している。
【0028】
すなわち、第2方向D2に延びるフィールド絶縁膜4の曲線部24と直線部27とが互いに対向している。これにより、曲線部24の山部25の頂部と直線部27との距離が相対的に長い第1の長さL1として設定され、かつ曲線部24の谷部26の底部と直線部27との距離が、相対的に第1の長さL1よりも短い第2の長さL2として設定されている。この実施形態では、第1の長さL1は、たとえば0.4μm~0.7μmであり、かつ第2の長さL2は、たとえば0.2μm~0.5μmである。
【0029】
フィールド絶縁膜4は、この実施形態では酸化シリコン(SiO2)、より具体的にはLOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)酸化膜から構成されているが、他の絶縁材料(たとえば、窒化シリコン(SiN)等)から構成されていてもよい。また、フィールド絶縁膜4は、複数の材料、たとえば、酸化シリコンと窒化シリコンとの積層構造で構成されていてもよい。
【0030】
また、
図2に示すように、フィールド絶縁膜4は、断面構造として、第1部分29および第2部分30を含む。より具体的には、第2部分30は、第1領域19および第2領域20を取り囲むフィールド絶縁膜4の部分であり、少なくとも、第1領域19および第2領域20を取り囲むフィールド絶縁膜4の周縁部を構成している。これに対し、第1部分29は、フィールド絶縁膜4の第2部分30の除く大部分を占める部分であり、第2部分30を挟んで、第1領域19および第2領域20から離れている。
【0031】
また、厚さに関して、フィールド絶縁膜4の第1部分29は、一定の厚さを有している。これに対し、フィールド絶縁膜4の第2部分30は、第1部分29から第1開口21および第2開口22に向かって徐々に減少する厚さを有している。言い換えれば、第2部分30は、断面視において、第1部分29から第1開口21および第2開口22に向かって厚さが減少するテーパ状である。
【0032】
ボディ領域5は、エピタキシャル層3の素子主面17の第2領域20に形成されている。ボディ領域5は、第2領域20を取り囲むフィールド絶縁膜4の周縁部から内側に離れており、かつ当該フィールド絶縁膜4の周縁部に沿う環状の外周縁31を有している。ボディ領域5の外周縁31とフィールド絶縁膜4の周縁部との間に挟まれ、かつエピタキシャル層3の一部で構成された環状の領域は、エピタキシャル層3と同じ導電型の半導体領域35である。
【0033】
ボディ領域5は、この実施形態ではp型の半導体領域である。ボディ領域5は、たとえば、1×10
16cm
-3~1×10
18cm
-3の不純物濃度を有している。また、ボディ領域5の深さは、
図2に示すようにフィールド絶縁膜4の底部位置よりも深く、たとえば、0.5μm~4.0μmである。
ソース領域6は、エピタキシャル層3の素子主面17の第2領域20においてボディ領域5の内方領域に形成されている。ソース領域6は、ボディ領域5の外周縁31から内側に離れており、かつボディ領域5の外周縁31に沿う環状の外周縁32を有している。ボディ領域5の外周縁31とソース領域6の外周縁32との間に挟まれ、かつボディ領域5で構成された環状の領域は、ゲート電極9に適切な電圧が印加されたときにチャネルが形成されるチャネル領域33である。
【0034】
ソース領域6は、この実施形態ではn型の半導体領域である。ソース領域6は、たとえば、1×1019cm-3~5×1021cm-3の不純物濃度を有している。ソース領域6の導電型は、エピタキシャル層3の不純物濃度との差を考慮して、n+型と定義されてもよい。
また、ソース領域6の深さは、ボディ領域5よりも浅く、たとえば、0.2μm~1.0μmである。したがって、断面視において、ソース領域6は、その側部および底部がボディ領域5によって一体的に覆われている。
【0035】
ドレイン領域7は、エピタキシャル層3の素子主面17の第1領域19に形成されている。ドレイン領域7は、第1領域19を取り囲むフィールド絶縁膜4の周縁部にほぼ一致する外周縁34を有している。したがって、ドレイン領域7は、フィールド絶縁膜4の山部25および谷部26に対応する形状を有している。なお、ドレイン領域7は、外周縁34がフィールド絶縁膜4の下方に位置することにより、フィールド絶縁膜4に部分的に重なっていてもよい。この場合、ドレイン領域7は、フィールド絶縁膜4の山部25および谷部26に対応する形状を有していない。
【0036】
ドレイン領域7は、この実施形態ではn型の半導体領域である。ドレイン領域7は、たとえば、1×1019cm-3~5×1021cm-3の不純物濃度を有している。ドレイン領域7の導電型は、エピタキシャル層3の不純物濃度との差を考慮して、n+型と定義されてもよい。
また、ドレイン領域7の深さは、たとえば、0.2μm~2.0μmである。たとえば、ドレイン領域7は、ソース領域6と同じ深さを有していてもよい。
【0037】
ゲート絶縁膜8は、エピタキシャル層3の素子主面17の第2領域20に形成されている。より具体的には、第2領域20において、ソース領域6の外周縁32からフィールド絶縁膜4の周縁部に至る領域に形成され、フィールド絶縁膜4と一体化しており、かつチャネル領域33および半導体領域35を覆っている。
ゲート絶縁膜8は、この実施形態では、酸化シリコン(SiO2)から構成されているが、他の絶縁材料(たとえば、窒化シリコン酸化膜(SiON)等)から構成されていてもよい。また、ゲート絶縁膜8の厚さは、フィールド絶縁膜4よりも薄く、たとえば、2nm~55nmである。
【0038】
ゲート電極9は、ゲート絶縁膜8上に形成されている。ゲート電極9は、ゲート絶縁膜8を介してチャネル領域33および半導体領域35対向し、かつゲート絶縁膜8上からフィールド絶縁膜4の第1部分29に連続して延びている。これにより、ゲート電極9は、フィールド絶縁膜4の第2部分30および第1部分29(一部)を覆っている。
この実施形態では、ゲート電極9は、
図1においてハッチングで示された領域である。つまり、エピタキシャル層3の第1領域19を取り囲むフィールド絶縁膜4の周縁部の内側および外側の両方を覆う環状に形成されている。ソース領域6は、たとえば、ゲート電極9の内周縁に対して自己整合的に形成されていてもよい。また、ゲート電極9は、たとえば不純物が添加されたポリシリコンである。
【0039】
層間絶縁膜10は、エピタキシャル層3の素子主面17の全域に形成されている。層間絶縁膜10は、ボディ領域5、ソース領域6、ドレイン領域7およびゲート電極9を覆っている。層間絶縁膜10は、この実施形態では、酸化シリコン(SiO2)から構成されているが、他の絶縁材料(たとえば、窒化シリコン(SiN)等)から構成されていてもよい。また、層間絶縁膜10は、複数の材料、たとえば、酸化シリコンと窒化シリコンとの積層構造で構成されていてもよい。また、層間絶縁膜10の厚さは、たとえば、0.3μm~2.0μmである。
【0040】
ソースコンタクト11は、層間絶縁膜10に埋め込まれている。より具体的には、層間絶縁膜10には、ソース領域6を選択的に露出させるソースコンタクト孔36が形成されている。ソースコンタクト11は、ソースコンタクト孔36に配置され、かつソース領域6に接続されている。ソースコンタクト11は、
図1に示すように、エピタキシャル層3の第2領域20の長手方向に沿って間隔を空けて複数設けられていてもよい。
【0041】
また、ソースコンタクト11は、この実施形態では、タングステン(W)から構成されているが、他の導電材料(たとえば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等)から構成されていてもよい。その際、TiN等のバリア膜を用いてもよいことは、言うまでもない。
ドレインコンタクト12は、層間絶縁膜10に埋め込まれている。より具体的には、層間絶縁膜10には、ドレイン領域7を選択的に露出させるドレインコンタクト孔37が形成されている。ドレインコンタクト12は、ドレインコンタクト孔37に配置され、かつドレイン領域7に接続されている。ドレインコンタクト12は、
図1に示すように、エピタキシャル層3の第1領域19の長手方向に沿って間隔を空けて複数設けられていてもよい。
【0042】
この実施形態では、ドレインコンタクト12は、平面視において、フィールド絶縁膜4の谷部26と谷部26との間の領域に配置されている。この構成により、ドレイン領域7において、谷部26と谷部26とで挟まれ、幅が比較的広い部分にドレインコンタクト12が配置されるので、デザインルールに柔軟性を持たせることができ、さらにセルピッチを縮小することができる。
【0043】
また、ドレインコンタクト12は、この実施形態では、タングステン(W)から構成されているが、他の導電材料(たとえば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等)から構成されていてもよい。その際、TiN等のバリア膜を用いてもよいことは、言うまでもない。
ソース電極13およびドレイン電極14は、層間絶縁膜10の表面に形成されている。ソース電極13およびドレイン電極14は、それぞれ、ソースコンタクト11およびドレインコンタクト12を覆っており、かつソースコンタクト11およびドレインコンタクト12に接続されている。これにより、ソース電極13およびドレイン電極14は、それぞれ、ソース領域6およびドレイン領域7に電気的に接続されることとなる。
【0044】
ソース電極13およびドレイン電極14は、この実施形態では、アルミニウム(Al)から構成されているが、他の導電材料(たとえば、銅(Cu)等)から構成されていてもよい。なお、ソース電極13およびドレイン電極14は、その形状(パターン)に応じて、それぞれ、ソース配線およびドレイン配線と称してもよい。
なお、
図1および
図2では示していないが、層間絶縁膜10上には、ゲート電極9に電気的に接続されたゲート配線等の導電層が形成されている。
【0045】
この半導体装置1では、たとえばソース電極13を接地し、ドレイン電極14に正極性の電圧(ドレイン電圧)を印加しつつ、ゲート電極9の電位を制御することによって、チャネル領域33におけるゲート絶縁膜8との界面近傍にチャネルを形成して、ソース領域6とドレイン領域7との間に電流を流すことができる。
図3~
図18は、
図1および
図2に示す半導体装置1の製造工程を工程順に示す図である。
図19Aおよび
図19Bは、フォトレジスト38の露光・現像に関連する工程を示す図である。なお、
図19Aおよび
図19Bでは、製造工程の理解を助けるため、製造後の半導体装置1が備える構成の一部を破線で示している(後述する
図23Aおよび
図23Bについても同じ)。
【0046】
まず、
図3に示すように、半導体基板2の主面15に、エピタキシャル法によって、n型のエピタキシャル層3が形成される。n型不純物としては、たとえば、P(リン)、As(砒素)、Sb(アンチモン)等を適用することができる(以下、同じ)。
次に、
図4に示すように、たとえば、熱酸化等の方法によって、エピタキシャル層3の素子主面17に、ベース絶縁膜52(たとえば、5nm~50nm厚)が形成される。ベース絶縁膜52は、この実施形態では、酸化シリコン(SiO
2)から構成されている。次に、たとえば、減圧CVD法等の方法によって、ベース絶縁膜52上にマスク絶縁膜53(たとえば、80nm~200nm厚)を堆積させる。
【0047】
次に、
図5に示すように、マスク絶縁膜53上に、フォトレジスト38が塗布される。フォトレジスト38は、たとえばスピンコータやスプレーコータ等を用いて塗布される。フォトレジスト38は、この実施形態では、ポジ型のフォトレジストである。
次に、
図6に示すように、フォトレジスト38上に、フォトマスク39が配置される。
フォトマスク39には、
図19Aにハッチングで示す領域以外の領域に開口を有するパターンが形成されている。より具体的には、エピタキシャル層3の素子主面17のフィールド絶縁膜4が形成される領域に対向する部分に、開口パターン40を有している。
【0048】
開口パターン40の周縁部は、エピタキシャル層3の素子主面17を法線方向から見た平面視において、互いに対向する第1辺部41と第2辺部42とを有している。
第1辺部41は、選択的に突出する複数の凸部43と、複数の凸部43の間の凹部44とを含む。凸部43および凹部44は、凸部43と凸部43とが対向し、凹部44と凹部44とが対向するように、交互に配置されている。
【0049】
凸部43は、平坦な頂部と、当該頂部の両端にそれぞれ略直角の角部とを有する略四角形状に形成されている。凹部44は、平坦な底部と、当該底部の両端にそれぞれ略直角の角部とを有する略四角形状に形成されている。
これにより、開口パターン40の第1辺部41は、長手方向に沿う第1直線部45と、長手方向に直交する方向に沿う第2直線部46とが交互に連続する九十九折状である。一方、開口パターン40の第2辺部42は、凸部43および凹部44に対向する区間において、直線状に形成されている。
【0050】
このとき、フォトマスク39は、第1辺部41と第2辺部42との間において、第5の長さL5と、第5の長さL5よりも短い第6の長さL6とを有している。より具体的には、凸部43の頂部と第2辺部42(直線部)との距離が相対的に長い第5の長さL5として設定され、かつ凹部44の底部と第2辺部42(直線部)との距離が、相対的に第5の長さL5よりも短い第6の長さL6として設定されている。この実施形態では、第5の長さL5は、たとえば0.3μm~0.6μmであり、かつ第6の長さL6は、たとえば0.1μm~0.4μmである。
【0051】
そして、このようなフォトマスク39を介して、
図6に示すように、フォトレジスト38に光(たとえば、紫外線等)が照射されることによって、フォトレジスト38が露光される。
次に、露光したウエハ(半導体基板2およびその上の構造物)が現像液に浸されることによって、フォトレジスト38の余分な部分が除去される。この実施形態では、ポジ型のフォトレジスト38であるので、開口パターン40を介して露光されたフォトレジスト38の部分が除去される。
【0052】
これにより、
図7および
図19Bに示すように、フォトマスク39の開口パターン40に対応する開口パターン47が、フォトレジスト38に形成される。この実施形態では、フォトレジスト38は、光の回折および干渉現象によって、フォトマスク39の凸部43および凹部44の形状が完全に一致するように露光されず、凸部43および凹部44の形状が平滑化された状態で露光される。その結果、現像後のフォトレジスト38の開口パターン47は、凸部43に対応する山部48と、凹部44に対応する谷部49とを含む波形の第1辺部50、および第2辺部42に対応する直線状の第2辺部51を有することとなる。
【0053】
これにより、フォトレジスト38は、第1辺部50と第2辺部51との間において、第5の長さL5よりも短い第7の長さL7と、第6の長さL6よりも長い第8の長さL8とを有している。より具体的には、山部48の頂部と第2辺部51(直線部)との距離が相対的に長い第7の長さL7として設定され、かつ谷部49の底部と第2辺部51(直線部)との距離が、相対的に第7の長さL7よりも短い第8の長さL8として設定されている。なお、
図19Bでは、現像後に残ったフォトレジスト38をハッチングで示している。
【0054】
次に、
図8に示すように、たとえば、反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)等の方法によって、フォトレジスト38の開口パターン47から露出しているマスク絶縁膜53が選択的に除去される。これにより、フォトレジスト38の開口パターン47と同一パターンの開口パターン54を有するマスク絶縁膜53からなるハードマスク55が形成される。その後、公知の方法によって、フォトレジスト38が剥離される。
【0055】
次に、
図9に示すように、ハードマスク55の開口パターン54から露出するエピタキシャル層3の部分を熱酸化することによって、ベース絶縁膜52が厚膜化し、エピタキシャル層3の素子主面17に、フィールド絶縁膜4が選択的に形成される。このとき、開口パターン54の周縁パターンがフィールド絶縁膜4に引き継がれる。その結果、フィールド絶縁膜4は、山部25および谷部26を含む曲線部24(第1端部)と、直線部27(第2端部)とを含む形状で形成される。また、ハードマスク55とエピタキシャル層3との界面に入り込んだ部分が、フィールド絶縁膜4の第2部分30として形成される。
【0056】
その後、
図10に示すように、たとえば、硫酸エッチング等の方法によって、ハードマスク55が除去される。次に、たとえば、フッ化水素水等のエッチングによって、ハードマスク55の下方のベース絶縁膜52が除去される。これにより、ハードマスク55で覆われていた部分が、エピタキシャル層3の素子主面17の第1領域19および第2領域20として露出する。
【0057】
次に、
図11に示すように、たとえば、熱酸化等の方法によって、フィールド絶縁膜4から露出しているエピタキシャル層3の素子主面17に、ゲート絶縁膜8(たとえば、2nm~55nm厚)が形成される。
次に、たとえば、減圧CVD法等の方法によって、エピタキシャル層3の素子主面17の全面にポリシリコンを堆積させ、その後、フォトリソグラフィ工程を経ることによって、
図12に示すように、ゲート電極9が形成される。
【0058】
次に、
図13に示すように、エピタキシャル層3の素子主面17の第2領域20に、選択的にp型不純物イオンが注入される。p型不純物としては、たとえば、B(ホウ素)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)等を適用することができる。
次に、
図14に示すように、エピタキシャル層3が熱処理されることによって、
図13の工程で注入した不純物イオンが拡散する。これにより、p型のボディ領域5が形成される。
【0059】
次に、
図15に示すように、エピタキシャル層3の素子主面17の第1領域19および第2領域20に、n型不純物イオンが注入される。
次に、
図16に示すように、エピタキシャル層3が熱処理されることによって、
図15の工程で注入した不純物イオンが拡散する。これにより、n型のソース領域6およびドレイン領域7が形成される。なお、この実施形態では、ソース領域6およびドレイン領域7は、同一工程で形成されているが、別々のイオン注入工程および熱処理工程を経て形成されてもよい。
【0060】
次に、
図17に示すように、たとえば、CVD法によって、エピタキシャル層3の素子主面17の全面を覆うように、層間絶縁膜10が形成される。
次に、
図18に示すように、層間絶縁膜10が選択的にエッチングされることによって、ソースコンタクト孔36およびドレインコンタクト孔37が形成される。なお、この実施形態では、ソースコンタクト孔36およびドレインコンタクト孔37は、同一工程で形成されているが、別々のエッチング工程を経て形成されてもよい。
【0061】
その後は、ソースコンタクト11、ドレインコンタクト12、ソース電極13およびドレイン電極14が形成されることによって、
図1および
図2に示す半導体装置1が得られる。
以上のように、この実施形態によれば、
図19Aに示すように、凸部43および凹部44を含む開口パターン40を有するフォトマスク39を使用してフォトレジスト38が露光される。そのため、光の回折および干渉現象によって、フォトレジスト38が、凸部43および凹部44の形状が平滑化された状態で露光される。その結果、現像後のフォトレジスト38の開口パターン47は、凸部43に対応する山部48と、凹部44に対応する谷部49とを含む波形の第1辺部50、および第2辺部42に対応する直線状の第2辺部51を有することとなる。
【0062】
したがって、フォトマスク39の凹部44の底部を端点とする第6の長さL6が露光機の解像限界を下回っていても、凸部43と凹部44とが平滑化されるので、解像不良を防止することができる。その結果、比較的解像限界が高い露光機(たとえば、解像限界が6μm等)を用いても、第1方向D1において、露光機の解像限界を下回る、フィールド絶縁膜4の第2の長さL2を実現することができる。
【0063】
そして、このような第2の長さL2を有する半導体装置1によれば、フィールド絶縁膜4が、第1方向D1に関して相対的に短い第2の長さL2を有する部分を有している。これにより、セルピッチが縮小されるので、単位面積当たりのオン抵抗を低減することができる。
<第2実施形態>
図20は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置61の模式的な平面図である。
【0064】
前述の実施形態では、ドレインコンタクト12は、平面視において、フィールド絶縁膜4の谷部26と谷部26との間の領域に配置されていた。これに対し、この実施形態に係る半導体装置61では、ドレインコンタクト12は、フィールド絶縁膜4の山部25と山部25との間の領域、および谷部26と谷部26との間の領域の両方に配置されている。これにより、ドレインコンタクト12の数が前述の実施形態よりも増加するので、ドレイン領域7に対するコンタクト抵抗を低減することができる。
<第3実施形態>
図21は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置71の模式的な平面図である。
【0065】
この半導体装置71では、第2領域20を取り囲むフィールド絶縁膜4の部分は、互いに対向する一対の曲線部72と、当該曲線部72の端部同士を繋ぐ一対の曲線部73とを含む。より具体的には、一対の曲線部72は、第2方向D2に膨出する半円状であり、第2領域20の短手方向の辺を構成している。一方、一対の曲線部73は、第2方向D2に延び、第2領域20の長手方向の辺を構成している。
【0066】
また、一対の曲線部73は、第2領域20の内側に向かって突出する山部74と、山部74に連続し、かつ第2領域20から離れる方向に凹む谷部75とを含む波形に形成されている。さらに、互いに対向する一対の曲線部73に関して、山部74が互いに対向しており、かつ谷部75が互いに対向している。これにより、第2領域20は、第1方向D1において、山部74と山部74との間の第3の長さL3と、谷部75と谷部75との間の長さであり、かつ第3の長さL3よりも長い第4の長さL4とを有している。
【0067】
一方、第1領域19を取り囲むフィールド絶縁膜4の部分は、互いに対向する一対の直線部76と、当該直線部76の端部同士を繋ぐ一対の直線部77とを含む。より具体的には、一対の直線部76は、第2方向D2に延びる直線状であり、第1領域19の長手方向の辺を構成している。一方、一対の直線部77は、第1方向D1に延びる直線状であり、第1領域19の短手方向の辺を構成している。これにより、第1領域19は、平面視四角形状に形成されている。
【0068】
すなわち、第2方向D2に延びるフィールド絶縁膜4の曲線部73と直線部76とが互いに対向している。これにより、曲線部73の山部74の頂部と直線部76との距離が相対的に長い第1の長さL1として設定され、かつ曲線部73の谷部75の底部と直線部76との距離が、相対的に第1の長さL1よりも短い第2の長さL2として設定されている。
【0069】
このような半導体装置71を製造するには、第1実施形態の製造工程と異なる工程として、
図19Aに示す工程において、第2辺部42が凸部43および凹部44を有し、第1辺部41が凸部43および凹部44に対向する区間において直線状に形成されている、開口パターン40が形成されたフォトマスク39を用いればよい。
<第4実施形態>
図22は、本発明の第4実施形態に係る半導体装置81の模式的な平面図である。
【0070】
この半導体装置81では、前述の半導体装置1の第2領域20を取り囲むフィールド絶縁膜4の部分が、一対の直線部27に代えて、互いに対向する一対の曲線部82を備えている。
一対の曲線部82は、第2領域20の内側に向かって突出する山部83と、山部83に連続し、かつ第2領域20から離れる方向に凹む谷部84とを含む波形に形成されている。
【0071】
そして、第1方向D1において、山部83と谷部26とが対向しており、谷部84と山部25とが対向している。これにより、山部83の頂部と谷部26の底部との距離が第1の長さL1として設定され、かつ谷部84の底部と山部25の頂部との距離が第2の長さL2として設定されている。第1の長さL1および第2の長さL2は、互いに同じ長さである。したがって、この実施形態の半導体装置81によれば、第1領域19と第2領域20との間の距離を、第2方向D2の全体にわたって短くすることができる。
<第5実施形態>
図23Aおよび
図23Bは、フォトレジスト38の露光・現像に関連する工程を示す図(第5実施形態)である。
【0072】
前述の実施形態では、一体パターンが形成されたフォトマスク39が使用されたが、この実施形態では、複数のパターン91を有するフォトマスク92が使用される。より具体的には、
図23Aに示すように、フォトマスク92において、複数のパターン91は、それぞれ、平面視四角形状に形成されている。各パターン91は、第1方向D1において、第9の長さL9を有している。
【0073】
また、複数のパターン91は、互いに0.5μm未満の間隔を空けて配列されている。複数のパターン91は、フィールド絶縁膜4を形成すべき領域に、互いに間隔を空けて配列される。
また、この実施形態では、フォトレジスト38は、ネガ型のフォトレジストである。
そして、このようなフォトマスク92を介して、フォトレジスト38に光(たとえば、紫外線等)が照射されることによって、フォトレジスト38が露光される。
【0074】
次に、露光したウエハ(半導体基板2およびその上の構造物)が現像液に浸されることによって、フォトレジスト38の余分な部分が除去される。この実施形態では、ネガ型のフォトレジスト38であるので、パターン91で覆われて露光されなかったフォトレジスト38の部分が除去される。さらに、パターン91の間隔が0.5μm未満であるため、解像限界が当該間隔以上の露光機を使用することによって、隣り合うパターン91の隙間部分93の露光を防ぐこともできる。
【0075】
その結果、
図23Bに示すように、フォトレジスト38の開口パターン47は、隣り合うパターン91の隙間部分93の両端部に対応する山部94と、パターン91の両端部に対応する谷部95とを含む波形の第1辺部50および第2辺部51を有することとなる。少なくとも隣り合うパターン91の隙間部分93においては、フォトマスク92のパターン91の第9の長さL9よりも短い第2の長さL2で解像することができる。
【0076】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、第1実施形態で使用されるフォトレジスト38は、ネガ型のフォトレジストであってもよく、第5実施形態で使用されるフォトレジスト38は、ポジ型のフォトレジストであってもよい。フォトレジストの種類(ポジ型、ネガ型)に合わせて、フォトマスク39やフォトマスク92のパターンを適宜変更すればよい。
【0077】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【0078】
1 半導体装置
2 半導体基板
3 エピタキシャル層
4 フィールド絶縁膜
5 ボディ領域
6 ソース領域
7 ドレイン領域
8 ゲート絶縁膜
9 ゲート電極
10 層間絶縁膜
11 ソースコンタクト
12 ドレインコンタクト
13 ソース電極
14 ドレイン電極
15 主面
16 裏面
17 素子主面
18 接合面
19 第1領域
20 第2領域
21 第1開口
22 第2開口
23 直線部
24 曲線部
25 山部
26 谷部
27 直線部
28 曲線部
29 第1部分
30 第2部分
31 外周縁
32 外周縁
33 チャネル領域
34 外周縁
35 半導体領域
36 ソースコンタクト孔
37 ドレインコンタクト孔
38 フォトレジスト
39 フォトマスク
40 開口パターン
41 第1辺部
42 第2辺部
43 凸部
44 凹部
45 第1直線部
46 第2直線部
47 開口パターン
48 山部
49 谷部
50 第1辺部
51 第2辺部
52 ベース絶縁膜
53 マスク絶縁膜
54 開口パターン
55 ハードマスク
61 半導体装置
71 半導体装置
72 曲線部
73 曲線部
74 山部
75 谷部
76 直線部
77 直線部
81 半導体装置
82 曲線部
83 山部
84 谷部
91 パターン
92 フォトマスク
93 隙間部分
94 山部
95 谷部