[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造例如纵向沟槽栅型功率IC等半导体器件的制造方法，该纵向沟槽栅型功率IC中，纵向沟槽栅型半导体器件和平面栅半导体器件形成在同一半导体衬底上。

背景技术

作为实现降低导通状态电阻和降低面积的半导体器件，提出有一种将MOS栅极（由金属－氧化膜－半导体形成的绝缘栅）区域形成在沟槽中的纵向半导体器件（下文中称为沟槽栅MOS半导体器件）。所谓纵向半导体器件是指，在形成有器件的半导体衬底上电流从前表面流向后表面或从后表面流向前表面的器件，即，电流沿半导体衬底的深度方向流动的器件。此外，作为能实现高可靠性、并能以低成本实现高耐破坏性的纵向沟槽栅型MOS半导体器件，提出有将纵向沟槽栅型MOS器件作为输出级半导体器件、并将用于控制和保护输出级半导体器件的控制半导体器件排列形成在同一半导体衬底上的半导体器件（下文中称为纵向沟槽栅型功率IC）。

图6中示出了纵向沟槽栅型功率IC的主要部分的截面结构的一个例子。图6是表示现有的纵向沟槽栅型功率IC的结构的截面图。该纵向沟槽栅型功率IC中，纵向沟槽栅型MOSFET(绝缘栅场效应晶体管)区域21和横向平面栅型n沟道MOSFET区域22ａ形成在同一半导体衬底上。纵向沟槽栅型MOSFET区域21是输出级半导体器件即纵向沟槽栅型ＭＯＳ半导体器件的活性区域。横向平面栅型n沟道MOSFET区域22ａ是形成有横向平面栅型n沟道MOS半导体器件即控制半导体器件的击穿电压较低的区域。接合终端区域23形成在包围纵向沟槽栅型MOSFET区域21和横向平面栅型n沟道MOSFET区域22ａ的外周部。接合终端区域23包括对容易导致在低电压下发生击穿的电场集中进行缓和的场板（金属引线12ｆ和多晶硅引线6ｃ）。

在纵向沟槽栅型功率ＩＣ中，需要存在如下关系：使得作为输出级半导体器件而形成在纵向沟槽栅型MOSFET区域21中的MOSFET(下文中称为输出级MOSFET)的栅极阈值电压、要高于作为控制半导体器件而形成在横向平面栅型n沟道MOSFET区域22ａ中的MOSFET(下文中称为控制MOSFET)的栅极阈值电压。其原因在于，能使控制MOSFET的保护功能相对于输出级MOSFET有效。利用图7的电路框图中所示的纵向沟槽栅型功率IC101来说明输出级MOSFET的栅极阈值电压与控制MOSFET的栅极阈值电压之间的上述关系的必要性。

图7是表示纵向沟槽栅型功率IC的结构的电路框图。纵向沟槽栅型功率IC101是由输出级MOSFET102和控制电路单元103构成的。控制电路单元103包括下拉MOSFET（控制MOSFET）107和下拉MOSFET107的驱动电路108。通常而言，驱动电路108是由具有与下拉MOSFET107相同特性的MOSFET构成的。而且，在该结构中，由于输出级MOSFET102的栅极输入端子104与控制电路单元103的电源端子是共用的，因而控制电路单元103将来自栅极输入端子104的输入作为电源电压来进行动作。

控制电路单元103的典型功能包括保护输出级MOSFET102的功能。即，在检测到输出级MOSFET102处于异常情况下，例如过热的情况或过电流的情况下，控制电路单元103具有以下功能：即，通过使下拉MOSFET107成为导通状态，来将输出级MOSFET102的栅极电压降低到接地电压，从而断开输出级MOSFET102的输出电流以保护器件不被损坏。在图7的电路框图中，标号105是漏极端子，标号106是源极端子。

输出级MOSFET102的栅极阈值电压要高于控制MOSFET（下拉MOSFET107）的栅极阈值电压这一关系能有效地解决以下问题。下文中，对这点进行说明。图7所示的电路框图中的电路具有以下结构：在栅极输入电压降低到下拉MOSFET107的栅极阈值电压以下时，下拉MOSFET107停止动作。因此，将输出级MOSFET102的栅极固定（下拉）到接地电压，无法再断开电流。

此外，由于驱动电路108是由与下拉MOSFET107具有相同特性的MOSFET构成的，因此，驱动电路108会以与下拉MOSFET107相同的方式停止动作，并不再具有断开流向输出级MOSFET102的电流的功能。因此，在控制电路单元103的保护功能失效时，栅极输入电压被施加到输出级MOSFET102的栅极。此时，若输出级MOSFET102的栅极阈值电压低于栅极输入电压，则输出级MOSFET102会被维持在导通状态。若在这些条件下纵向沟槽栅型功率ＩＣ成为异常状态，则保护功能不发挥作用，因而器件被损坏的可能性升高。