JP2010135573A - 炭化珪素半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の炭化珪素半導体装置は、炭化珪素基板1と、基板1の第1主面1a上に積層された、炭化珪素ドリフト層2を備え、基板1は、第2主面1bからドリフト層2に達する除去領域15を備え、除去領域15上の領域がIGBT領域14、それ以外の領域がMOSFET領域13である。本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素の基板1の第1主面1a上に、炭化珪素のドリフト層2を形成する工程と、基板1に、第2主面1bからドリフト層2に達する除去領域15を形成する工程と、除去領域15上の領域をIGBT領域14、それ以外の領域をMOSFET領域13として形成する工程と、を備えた。
【選択図】図2
Description
<構成>
実施の形態1の炭化珪素半導体装置の一部断面図を図2に示す。炭化珪素からなるn型基板1の第1主面1a上に炭化珪素からなるn型ドリフト層2が積層され、n型ドリフト層2の表面には炭化珪素のp型ベース領域3、炭化珪素のn型ソース領域4、炭化珪素のp型コンタクト領域5が形成されている。具体的には、p型ベース領域3はn型ドリフト層2の表面に一定の間隔を有して複数個形成され、p型ベース領域3の表面層にはp型コンタクト領域5とこれを囲むn型ソース領域4が形成されている。p型コンタクト領域5とn型ソース領域4の一部領域の上部には、ソース電極8が形成され、n型ドリフト層2及びp型ベース領域3及びn型ソース領域4の一部領域の上部には、ゲート絶縁膜6が形成されている。さらに、ゲート絶縁膜6の上部にはゲート電極7が形成されている。
次に、実施の形態1の炭化珪素半導体装置の製造工程を図3〜図8に基づき概説する。
次に、上述の工程で製造された炭化珪素半導体装置の動作を説明する。
実施の形態1の炭化珪素半導体装置は、炭化珪素で構成され、互いに対向する第1、第2主面1a,1bを有する第1導電型の基板としてのn型基板1と、n型基板1の第1主面1a上に積層され、炭化珪素で構成された第1導電型のドリフト層としてのn型ドリフト層2と、を備え、n型基板1は、第2主面1bからn型ドリフト層2に達する除去領域としてのビアホール15を備え、除去領域としてのビアホール15の第1主面1a側の領域がIGBTとして動作するIGBT領域14、それ以外の領域がMOSFETとして動作するMOSFET領域13であり、MOSFET領域13にIGBT領域14が並列に接続された構造を有する。n型基板1を除去してIGBTを形成することにより、IGBTにおけるホールキャリアは、n型基板1を介さずn型ドリフト層2に入るため、n型基板1に存在する結晶欠陥や残留不純物によるホール消滅は起こらない。
実施の形態1の炭化珪素半導体装置では、n型基板1にビアホール15を形成し、ビアホール15上の領域をIGBT領域14とした。しかし、必ずしもn型基板1にビアホール15を形成する必要はない。すなわち、n型基板1中の結晶欠陥等の位置座標を、光学顕微鏡やX線トポグラフ、フォトルミネッセンスマッピング等により観察し、n型基板1と、n型ドリフト層2の結晶欠陥の両方を避けてIGBTを形成すれば、n型基板1にビアホール15を設けなくとも良い。n型基板1にビアホールを設けず、n型基板1中の結晶欠陥を避けてIGBTを形成すること以外は、実施の形態1の炭化珪素半導体装置と同様であるため、記載を省略する。
実施の形態1における炭化珪素半導体装置は、炭化珪素で構成された第1導電型の基体部としてのn型基板1及びn型基板1上に積層されたn型ドリフト層2とを備え、基体部としてのn型基板1及びn型基板1上に積層されたn型ドリフト層2は、平面視において区分される、IGBTとして動作するIGBT領域14とMOSFETとして動作するMOSFET領域13を備え、MOSFET領域13にIGBT領域14が電気的に接続された構造を有し、IGBT領域14は、基体部としてのn型基板1及びn型基板1上に積層されたn型ドリフト層2に存在する結晶欠陥を避けて点在する。n型基板1とn型ドリフト層2に存在する結晶欠陥を避けてIGBT領域14を形成することにより、IGBT領域14を走行するホールキャリアが結晶欠陥に吸収されて消滅することがない。
Claims (12)
- 炭化珪素で構成され、互いに対向する第1、第2主面を有する第1導電型の基板と、
前記基板の前記第1主面上に積層され、炭化珪素で構成された第1導電型のドリフト層と、を備え、
前記基板は、前記第2主面から前記ドリフト層に達する除去領域を備え、
前記除去領域の前記第1主面側の領域がIGBTとして動作するIGBT領域、それ以外の領域がMOSFETとして動作するMOSFET領域であり、前記MOSFET領域に前記IGBT領域が電気的に接続された構造を有する、炭化珪素半導体装置。 - 前記除去領域は前記基板中に点在するビアホールである、請求項1に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記IGBT領域において前記ドリフト層の前記除去領域側の面内に形成された第2導電型のコレクタ層と、
前記基板の前記第2主面及び前記コレクタ層の前記除去領域側の面に接して連続して形成された電極層と、をさらに備えた、請求項1に記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記ビアホールは、前記ドリフト領域の基底面転位が存在しない領域に対応して選択的に形成される、請求項1〜3のいずれかに記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記ドリフト層において、不純物ドーピングにより形成されて前記IGBT領域と前記MOSFET領域を絶縁する分離領域をさらに備えた、請求項1〜4のいずれかに記載の炭化珪素半導体装置。
- (a)炭化珪素で構成され、互いに対向する第1、第2主面を有する第1導電型の基板の前記第1主面上に、炭化珪素で構成された第1導電型のドリフト層を形成する工程と、
(b)前記基板に、前記第2の主面から前記ドリフト層に達する除去領域を形成する工程と、
(c)前記除去領域の前記第1主面側の領域をIGBTとして動作するIGBT領域、それ以外の領域をMOSFETとして動作するMOSFET領域とし、前記MOSFET領域に前記IGBT領域が電気的に接続された構造を形成する工程と、
を備えた、炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 前記工程(b)は、前記除去領域として前記基板中に点在するビアホールを形成する工程である、請求項6に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記工程(c)は、前記IGBT領域において前記ドリフト層の前記除去領域側の面内に第2導電型のコレクタ層を形成する工程であり、
(d)前記工程(c)の後に、前記基板の前記第2主面側及び前記コレクタ層の前記除去領域側の面に接して連続して電極層を形成する工程をさらに備えた、請求項6又は7に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 前記工程(b)は、前記ドリフト層の基底面転位が存在しない領域に対応して選択的に前記ビアホールを形成する工程である、請求項7に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記工程(c)は、前記ドリフト層において、不純物ドーピングにより前記IGBT領域と前記MOSFET領域を絶縁する分離領域を形成する工程を含む、請求項6〜9のいずれかに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 炭化珪素で構成された第1導電型の基体部を備え、
前記基体部は、平面視において区分される、IGBTとして動作するIGBT領域とMOSFETとして動作するMOSFET領域を備え、前記MOSFET領域に前記IGBT領域が電気的に接続された構造を有し、
前記IGBT領域は、前記基体部に存在する基底面転位を避けて点在する、炭化珪素半導体装置。 - 不純物ドーピングにより前記基体部に形成された、前記IGBT領域と前記MOSFET領域とを絶縁する分離領域をさらに備えた、請求項11に記載の炭化珪素半導体装置。
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