。然后，如圖3所示，在溝槽2的內(nèi)部，例如通過熱氧化處理形成由二氧化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣膜3a作為第一絕緣膜。
[0102]接下來，如圖4所示，在溝槽2內(nèi)，以填滿溝槽2的厚度形成添加雜質(zhì)而降低了電阻率的摻雜多晶硅層作為導(dǎo)電層4。例如相對(duì)于2 μπι的溝槽寬度，形成厚度2.5 μπι左右的導(dǎo)電層4。導(dǎo)電層4例如通過CVD法形成。
[0103]接著，通過利用RIE等干式蝕刻對(duì)該導(dǎo)電層4進(jìn)行蝕刻，從而如圖5所示，選擇性地除去半導(dǎo)體基板I的表面上和溝槽2上的導(dǎo)電層4。然后，通過濕式蝕刻等選擇性地除去半導(dǎo)體基板I的表面上的柵極絕緣膜3a而使半導(dǎo)體基板I的表面露出。由此，如圖6所示，僅在溝槽2的內(nèi)部選擇性地埋入柵極絕緣膜3a和導(dǎo)電層4，半導(dǎo)體基板I的表面成為大致平坦的表面。
[0104]接下來，利用光刻法和離子注入在相鄰的溝槽2之間的半導(dǎo)體基板I的表面形成第二導(dǎo)電型(P型)的溝道形成區(qū)7和第一導(dǎo)電型(η+)的主電極區(qū)8。首先，為了形成溝道形成區(qū)7，如圖7所示，向半導(dǎo)體基板I的整個(gè)表面注入例如硼⑶離子作為第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)離子。在該離子注入中，由于溝槽2內(nèi)已經(jīng)被導(dǎo)電層4填充，無需保護(hù)溝槽2的內(nèi)部、底面，因此能夠在不使用由光致抗蝕劑構(gòu)成的掩模的情況下對(duì)半導(dǎo)體基板I的整個(gè)表面進(jìn)行離子注入。然后，通過實(shí)施使被離子注入的硼離子活化的熱處理，從而如圖8所示，形成利用離子注入添加了第二導(dǎo)電型雜質(zhì)的溝道形成區(qū)7，在溝槽2與溝槽2之間定義為活性臺(tái)面區(qū)5。在該工序中，溝道形成區(qū)7也形成在浮動(dòng)臺(tái)面區(qū)6。面向溝槽2的側(cè)壁的溝道形成區(qū)7的表面成為形成了溝道的部分。
[0105]接下來，為了形成主電極區(qū)8，如圖8所示，使用通過光刻法形成的光致抗蝕劑14作為雜質(zhì)離子注入用掩模，選擇性地注入例如磷(P)離子作為第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)離子。在此，在該離子注入中，使用光致抗蝕劑14作為雜質(zhì)離子注入用掩模，但由于溝槽2內(nèi)完全被導(dǎo)電層4填埋，所以不會(huì)發(fā)生光致抗蝕劑進(jìn)入溝槽2內(nèi)，在離子注入后光致抗蝕劑的除去變得困難的情況。接著，在除去光致抗蝕劑14后，通過實(shí)施使被離子注入的磷離子活化的熱處理，從而如圖9所示，在活性臺(tái)面區(qū)5的溝道形成區(qū)7的內(nèi)部形成添加了磷作為雜質(zhì)的主電極區(qū)8。在該工序中，主電極區(qū)8不形成在浮動(dòng)臺(tái)面區(qū)6。
[0106]通過如此地形成溝道形成區(qū)7和主電極區(qū)8，從而能夠在溝槽2內(nèi)不殘留光致抗蝕劑的殘?jiān)那闆r下在活性臺(tái)面區(qū)5的表面形成溝道形成區(qū)7和主電極區(qū)8。主電極區(qū)8形成在溝道形成區(qū)7內(nèi)的表層。
[0107]接下來，如圖10所示，在半導(dǎo)體基板I的表面利用例如CVD法沉積氧化膜3b作為絕緣膜。
[0108]接著，利用光刻法，在埋入到條紋狀表面圖案的溝槽2內(nèi)的導(dǎo)電層4上的氧化膜3b的中央，換言之與溝槽2的寬度方向的中央對(duì)應(yīng)的部分，沿著溝槽2的條紋狀圖案而進(jìn)行開孔蝕刻，如圖11所示，在氧化膜3b形成開口部3d。開口部3d與溝槽2的條紋狀圖案同樣地形成為條紋狀圖案。
[0109]接下來，將殘留的氧化膜3b用作蝕刻掩模，將通過氧化膜3b的條紋狀圖案的開口部3d埋入到溝槽2的導(dǎo)電層4的中央部，即將填充到溝槽2的導(dǎo)電層4在溝槽2的寬度方向的中央，利用RIE和/或離子銑削等指向性高的干式蝕刻從表面除去到溝槽2的底部，如圖12所示，形成孔9。
[0110]在該工序中，填充到溝槽2的導(dǎo)電層4形成在溝槽2的寬度方向的側(cè)壁，且被分離分割成隔著由孔9形成的間隙而相互對(duì)置的兩個(gè)導(dǎo)電體，即柵電極4a和溝槽內(nèi)布線層4b。柵電極4a在活性臺(tái)面區(qū)5的溝槽2內(nèi)的側(cè)壁隔著柵極絕緣膜3a而形成，被用作溝槽柵型IGBT的柵電極。溝槽內(nèi)布線層4b在浮動(dòng)臺(tái)面區(qū)6的溝槽2內(nèi)的側(cè)壁隔著柵極絕緣膜3a而形成，與柵電極4a電絕緣分離，并且出于降低反饋電容的目的，與后述的發(fā)射極10電連接。
[0111]接著，如圖13所示，利用高溫氧化膜(HTO)、有機(jī)硅化合物、磷硅玻璃(PSG)、添加了硼的磷硅玻璃(BPSG)那樣的埋入性高的氧化膜3c作為第二絕緣膜來填充孔9的內(nèi)部。作為有機(jī)硅化合物，可以使用四乙氧基硅烷(TEOS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(0MCTS)、四丙氧基硅烷(TPOS)和/或四甲基環(huán)硅氧烷(TMCTS)等。即，用流動(dòng)性高的氧化膜3c填充柵電極4a與溝槽內(nèi)布線層4b之間(兩個(gè)導(dǎo)電體間)的間隙。在該工序中，在半導(dǎo)體基板I的表面上也形成氧化膜3c。
[0112]接下來，選擇性地除去溝道形成區(qū)7上和主電極區(qū)8上的絕緣膜，即氧化膜3c和氧化膜3b，如圖14所示，形成開口部3h。
[0113]接著，利用濺射蒸鍍等在包括開口部3h內(nèi)的半導(dǎo)體基板I的整個(gè)表面上形成例如鋁(Al)膜或Al-S1、A1-Cu、Al-Cu-Si等鋁合金膜等金屬膜，然后，對(duì)該金屬膜進(jìn)行圖案化，如圖14所示，形成通過開口部3h而與溝道形成區(qū)7和主電極區(qū)8分別接觸的、即電連接且機(jī)械連接的作為金屬電極的發(fā)射極10。
[0114]在第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置(溝槽柵型IGBT)的制造方法中，圖14所示的氧化膜3b與氧化膜3c的層疊膜相當(dāng)于圖1的作為絕緣膜的氧化膜3e。另外，由于構(gòu)成未形成主電極區(qū)8的浮動(dòng)臺(tái)面區(qū)6的溝道形成區(qū)7的部分的表面被氧化膜3e(3b、3c)覆蓋，所以構(gòu)成浮動(dòng)臺(tái)面區(qū)6的溝道形成區(qū)7與發(fā)射極10電絕緣。也可以在發(fā)射極10的表面進(jìn)一步形成聚酰亞胺樹脂膜作為鈍化膜(未圖示)。此外，為了完成功率器件，在結(jié)束上述工藝處理的半導(dǎo)體基板I的表面?zhèn)荣N附保護(hù)膠帶后，通過CMP等對(duì)厚度600 μ m以上的半導(dǎo)體基板I的相反面(背面)進(jìn)行研磨磨削而使其減薄成耐壓所必須的厚度。在對(duì)磨削面進(jìn)行清潔處理后，在半導(dǎo)體基板I的背面形成緩沖層11 (或電場(chǎng)終止層、FP層)和集電區(qū)(第二主電極區(qū))12，在背面的表面形成集電極13時(shí)，結(jié)束圖1所示的本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置(溝槽柵型IGBT)的晶片工藝。
[0115]在此，在現(xiàn)有的溝槽柵型IGBT的制造方法中，如圖28?圖33所示，在將溝槽302內(nèi)的摻雜多晶硅層304分離分割為在溝槽302的側(cè)壁隔著間隙對(duì)置的兩個(gè)導(dǎo)電體(摻雜多晶硅電極304a、304b)后(參照?qǐng)D28)、用氧化膜303c填充該兩個(gè)導(dǎo)電體(電極)間的間隙前(參照?qǐng)D33)，由于實(shí)施兩次用于形成P型基區(qū)307和n+型發(fā)射區(qū)308的離子注入(參照?qǐng)D30和圖31)，所以在離子注入時(shí)用作掩模的光致抗蝕劑314a、314b進(jìn)入到兩個(gè)導(dǎo)電體(304a、304b)之間的間隙。
[0116]對(duì)此，在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置(溝槽柵型IGBT)的制造方法中，如圖12和圖13所示，將溝槽2內(nèi)的導(dǎo)電層4分離分割為在溝槽2的側(cè)壁經(jīng)由間隙(孔9)對(duì)置的兩個(gè)導(dǎo)電體(柵電極4a、溝槽內(nèi)布線層4b)，用氧化膜3c填充該兩個(gè)導(dǎo)電體之間的間隙，將溝槽2內(nèi)的導(dǎo)電層4分割為兩個(gè)導(dǎo)電體(柵電極4a、溝槽內(nèi)布線層4b)，在這之后直到用氧化膜3c填充該兩個(gè)導(dǎo)電體間的間隙(孔9)為止的期間，是不實(shí)施用于形成溝道形成區(qū)7和主電極區(qū)8的兩次離子注入的工藝。并且，在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在將溝槽2內(nèi)的導(dǎo)電層4分離分割成兩個(gè)導(dǎo)電體(柵電極4a、溝槽內(nèi)布線層4b)前，即在用導(dǎo)電層4全部填滿溝槽2內(nèi)的狀態(tài)下，實(shí)施用于形成溝道形成區(qū)7和主電極區(qū)8的兩次離子注入。(參照?qǐng)D7和圖8)。因此，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法，不會(huì)像現(xiàn)有的溝槽柵型IGBT的制造方法那樣，在離子注入時(shí)使作為掩模使用的光致抗蝕劑進(jìn)入到溝槽2內(nèi)。
[0117](第二實(shí)施方式)
[0118]在上述的第一實(shí)施方式中，如圖4所示，在溝槽2內(nèi)，以完全填滿溝槽2的厚度形成導(dǎo)電層4。與此相對(duì)，在第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，實(shí)施與上述的圖25和圖26相同的工序，在例如由單晶硅構(gòu)成的第一導(dǎo)電型(n_型)的半導(dǎo)體基板21形成溝槽22和作為第一絕緣膜的柵極絕緣膜23a(參照?qǐng)D16)，之后，與上述的圖27、圖28同樣地利用例如CVD法，以不填滿溝槽22的程度的厚度、即在溝槽22內(nèi)留有空間的厚度在半導(dǎo)體基板21的溝槽22內(nèi)形成例如摻雜多晶硅層作為導(dǎo)電層24。例如，相對(duì)于2 μπι的溝槽寬度，形成厚度0.5 μπι左右的導(dǎo)電層24。通過利用RIE和/或離子銑削等指向性高的干式蝕刻對(duì)該導(dǎo)電層24進(jìn)行蝕刻，從而除去半導(dǎo)體基板21的表面上和溝槽22的底部的部分導(dǎo)電層24，如圖16所示，殘留以沿著溝槽22的兩側(cè)壁部分粘附的形狀而分離的導(dǎo)電層24，形成由該導(dǎo)電層24構(gòu)成的兩個(gè)導(dǎo)電體，即柵電極24a和溝槽內(nèi)布線層24b。對(duì)于該柵電極24a和溝槽內(nèi)布線層24b而言，沿著溝槽22的內(nèi)壁表面而形成在溝槽22的寬度方向的側(cè)壁，且隔著通過使膜厚度變薄所形成的間隙相互對(duì)置地被分離分割。柵電極24a在活性臺(tái)面區(qū)25的溝槽22內(nèi)的側(cè)壁隔著柵極絕緣膜23a而形成，構(gòu)成溝槽柵型IGBT的柵電極。溝槽內(nèi)布線層24b在浮動(dòng)臺(tái)面區(qū)26的溝槽22內(nèi)的側(cè)壁隔著柵極絕緣膜23a而形成，與柵電極24a電分離，并且出于降低反饋電容的目的，與后述的發(fā)射極30電連接。柵極絕緣膜23a由例如對(duì)半導(dǎo)體基板21實(shí)施熱氧化處理而制作的二氧化硅膜構(gòu)成。
[0119]接下來，如圖17所示，在半導(dǎo)體基板21的表面上，利用例如CVD法以完全填滿溝槽22的厚度形成作為第二絕緣膜的氧化膜23b。作為氧化膜23b，可以使用ΗΤ0、有機(jī)硅系化合物、TE0S、PSG、BPSG那樣的埋入性高的氧化膜。在該工序中，柵電極24a與溝槽內(nèi)布線層24b之間(兩個(gè)導(dǎo)電體間)的間隙被氧化膜23b填充。
[0120]接著，如圖18所示，通過蝕刻選擇性地除去半導(dǎo)體基板21的表面上的絕緣膜，即氧化膜23b和柵極絕緣膜23a而使半導(dǎo)體基板21的表面露出。由此，僅在溝槽22的內(nèi)部選擇性地埋入柵極絕緣膜23a、氧化膜23b和隔著該氧化膜23b對(duì)置的兩個(gè)導(dǎo)電體(柵電極