JP2010238738A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭化珪素基板と、その第1の主面の第1導電型の第1の炭化珪素層と、この表面の第2導電型の第1の炭化珪素領域と、この表面の第1導電型の第2の炭化珪素領域と、その下部の第2導電型の第3の炭化珪素領域と、第2の炭化珪素領域を貫通し、第3の炭化珪素領域に達するトレンチと、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、ゲート電極を被覆する層間絶縁膜と、トレンチ側面の第2の炭化珪素領域上および層間絶縁膜上に形成されたNi、Ti、Ta、MoおよびWからなる群から選択される金属元素を含有する第1の電極と、トレンチ底部の第3の炭化珪素領域上および第1の電極上に形成されたAlを含有する第2の電極と、第2の電極上の第1の主電極と、炭化珪素基板の第2の主面に形成された第2の主電極と、を有する半導体装置。
【選択図】図1
Description
ことを特徴とする。
本実施の形態の半導体装置は、第1と第2の主面を有する炭化珪素基板と、炭化珪素基板の第1の主面に設けられた第1導電型の第1の炭化珪素層と、第1の炭化珪素層の表面に形成された第2導電型の第1の炭化珪素領域と、第1の炭化珪素領域の表面に形成された第1導電型の第2の炭化珪素領域と、第2の炭化珪素領域の下部に形成された第2導電型の第3の炭化珪素領域と、を備えている。そして、第2の炭化珪素領域を貫通し、第3の炭化珪素領域に達するように形成されたトレンチと、第2の炭化珪素領域、第1の炭化珪素領域、および第1の炭化珪素層の表面に連続的に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、ゲート電極を被覆する層間絶縁膜と、を備えている。さらに、トレンチ側面の第2の炭化珪素領域上および層間絶縁膜上に形成されたNi、Ti、Ta、MoおよびWからなる群から選択される金属元素を含有する第1の電極と、トレンチ底部の第3の炭化珪素領域上および第1の電極上に形成されたAlを含有する第2の電極と、第2の電極上に形成された第1の主電極と、炭化珪素基板の第2の主面に形成された第2の主電極と、を備えている。
本実施の形態の半導体装置は、第1の実施の形態のSiC基板がn型であるのに対し、p型でありIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を構成する。SiC基板の不純物タイプが異なる点以外は第1の実施の形態と同様であるので、重複する記載を省略する。
本実施の形態の半導体装置は、第1と第2の主面を有する炭化珪素基板と、炭化珪素基板の第1の主面に設けられた第1導電型の第1の炭化珪素層と、第1の炭化珪素層の表面に形成された第2導電型の第1の炭化珪素領域と、第1の炭化珪素領域の表面に形成された第1導電型の第2の炭化珪素領域と、第1の炭化珪素領域の内部に選択的に形成された第2導電型の第3の炭化珪素領域と、を備えている。そして、第2の炭化珪素領域および第1の炭化珪素領域を貫通し、第1の炭化珪素層に達するように形成された第1のトレンチと、第1のトレンチ底部に形成された絶縁物と、第1のトレンチ側面において、第2の炭化珪素領域、第1の炭化珪素領域および第1の炭化珪素層の表面に連続的に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、記ゲート電極を被覆する層間絶縁膜と、を備えている。さらに、第2の炭化珪素領域を貫通し、第3の炭化珪素領域に達するように形成された第2のトレンチと、第2のトレンチ側面の第2の炭化珪素領域上および層間絶縁膜上に形成されたNi、Ti、Ta、MoおよびWからなる群から選択される金属元素を含有する第1の電極と、第2のトレンチ底部の第3の炭化珪素領域上および第1の電極上に形成されたAlを含有する第2の電極と、第2の電極上に形成された第1の主電極と、炭化珪素基板の第2の主面に形成された第2の主電極と、を備えている。
本実施の形態の半導体装置は、第3の実施の形態のSiC基板がn型であるのに対し、p型でありIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を構成する。SiC基板の不純物タイプが異なる点以外は第3の実施の形態と同様であるので、重複する記載を省略する。
本実施の形態の半導体装置は、シリコン酸化膜の層間絶縁膜と第1の電極との間にシリコン窒化膜で形成される側壁絶縁膜が挟まれること以外は第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
本実施の形態の半導体装置は、シリコン酸化膜の層間絶縁膜と第1の電極との間にシリコン窒化膜で形成される側壁絶縁膜が挟まれること以外は第3の実施の形態と同様である。したがって、第3の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
14 第1のSiC層(n−層)
16 第1のSiC領域(pウェル領域)
18 第2のSiC領域(ソース領域)
20 第3のSiC領域(pウェルコンタクト領域)
22 トレンチ
24 第1の電極(ソースコンタクト電極)
24a Ni、Ti、Ta、MoおよびWからなる群から選択される金属元素を含有する金属膜
26 第2の電極(pウェルコンタクト電極)
26a Alを含有する金属膜
28 ゲート絶縁膜
30 ゲート電極
32 層間絶縁膜
34 第1の主電極
36 第2の主電極
40a〜f レジスト
52 SiC基板
62 第1のトレンチ
64 絶縁物
68 ゲート絶縁膜
70 ゲート電極
72 層間絶縁膜
82 第2のトレンチ
90 側壁絶縁膜
100 MOSFET
200 IGBT
300 MOSFET
400 IGBT
500 MOSFET
600 MOSFET
Claims (12)
- 第1と第2の主面を有する炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板の前記第1の主面に設けられた第1導電型の第1の炭化珪素層と、
前記第1の炭化珪素層の表面に形成された第2導電型の第1の炭化珪素領域と、
前記第1の炭化珪素領域の表面に形成された第1導電型の第2の炭化珪素領域と、
前記第2の炭化珪素領域の下部に形成された第2導電型の第3の炭化珪素領域と、
前記第2の炭化珪素領域を貫通し、前記第3の炭化珪素領域に達するように形成されたトレンチと、
前記第2の炭化珪素領域、前記第1の炭化珪素領域、および前記第1の炭化珪素層の表面に連続的に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を被覆する層間絶縁膜と、
前記トレンチ側面の前記第2の炭化珪素領域上および前記層間絶縁膜上に形成されたNi、Ti、Ta、MoおよびWからなる群から選択される金属元素を含有する第1の電極と、
前記トレンチ底部の前記第3の炭化珪素領域上および前記第1の電極上に形成されたAlを含有する第2の電極と、
前記第2の電極上に形成された第1の主電極と、
前記炭化珪素基板の前記第2の主面に形成された第2の主電極と、
を具備することを特徴とする半導体装置。 - 第1と第2の主面を有する炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板の前記第1の主面に設けられた第1導電型の第1の炭化珪素層と、
前記第1の炭化珪素層の表面に形成された第2導電型の第1の炭化珪素領域と、
前記第1の炭化珪素領域の表面に形成された第1導電型の第2の炭化珪素領域と、
前記第1の炭化珪素領域の内部に選択的に形成された第2導電型の第3の炭化珪素領域と、
前記第2の炭化珪素領域および第1の炭化珪素領域を貫通し、前記第1の炭化珪素層に達するように形成された第1のトレンチと、
前記第1のトレンチ底部に形成された絶縁物と、
前記第1のトレンチ側面において、前記第2の炭化珪素領域、前記第1の炭化珪素領域および前記第1の炭化珪素層の表面に連続的に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を被覆する層間絶縁膜と、
前記第2の炭化珪素領域を貫通し、前記第3の炭化珪素領域に達するように形成された第2のトレンチと、
前記第2のトレンチ側面の前記第2の炭化珪素領域上および前記層間絶縁膜上に形成されたNi、Ti、Ta、MoおよびWからなる群から選択される金属元素を含有する第1の電極と、
前記第2のトレンチ底部の前記第3の炭化珪素領域上および前記第1の電極上に形成されたAlを含有する第2の電極と、
前記第2の電極上に形成された第1の主電極と、
前記炭化珪素基板の前記第2の主面に形成された第2の主電極と、
を具備することを特徴とする半導体装置。 - 前記層間絶縁膜がシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体装置。
- 前記層間絶縁膜と前記第1の電極との間にシリコン窒化膜で形成される側壁絶縁膜が挟まれることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
- 前記炭化珪素基板が第1導電型であり、MOSFETを構成することを特徴とする請求項1ないし請求項4いずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記炭化珪素基板が第2導電型であり、IGBTを構成することを特徴とする請求項1ないし請求項4いずれか一項に記載の半導体装置。
- 炭化珪素基板の第1の主面に第1導電型の第1の炭化珪素層を形成し、
前記第1の炭化珪素層の上面に第1のイオン注入マスクを形成し、
前記第1のイオン注入マスクを用いて、第2導電型不純物を前記第1の炭化珪素層にイオン注入し、第1の炭化珪素領域を形成し、
前記第1の炭化珪素層の上面に第2のイオン注入マスクを形成し、前記第2のイオン注入マスクを用いて、第1導電型不純物を前記第1の炭化珪素層にイオン注入し、第2の炭化珪素領域を形成し、
前記第2のイオン注入マスクを用いて、第2導電型不純物を前記第1の炭化珪素層にイオン注入し、第3の炭化珪素領域を形成し、
前記第2の炭化珪素領域、前記第1の炭化珪素領域および、前記第1の炭化珪素層の表面に連続的にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上に層間絶縁膜を形成し、
前記第2の炭化珪素領域を貫通し、前記第3の炭化珪素領域に達するトレンチを形成し、
前記トレンチ側面の前記第2の炭化珪素領域上にNi、Ti、Ta、MoおよびWからなる群から選択される金属元素を含有する第1の電極を形成し、
前記トレンチ底部の前記第3の炭化珪素領域上にAlを含有する第2の電極を形成し、
前記第2の電極上に第1の主電極を形成し、
前記炭化珪素基板の前記第2の主面に第2の主電極を形成する、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 炭化珪素基板の第1の主面に第1導電型の第1の炭化珪素層を形成し、
前記第1の炭化珪素層表面に第2導電型の第1の炭化珪素領域を形成し、
前記第1の炭化珪素領域表面に第1導電型の第2の炭化珪素領域を形成し、
前記第1の炭化珪素領域の内部に選択的に第2導電型の第3の炭化珪素領域を形成し、
前記第2の炭化珪素領域および前記第1の炭化珪素領域を貫通し、前記第1の炭化珪素層に達する第1のトレンチを形成し、
前記第1のトレンチ底部に絶縁物を形成し、
前記第1のトレンチ側面の、前記第2の炭化珪素領域、前記第1の炭化珪素領域および、前記第1の炭化珪素層の表面に連続的にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上に層間絶縁膜を形成し、
前記第2の炭化珪素領域を貫通し、前記第3の炭化珪素領域に達する第2のトレンチを形成し、
前記第2のトレンチ側面の前記第2の炭化珪素領域上にNi、Ti、Ta、MoおよびWからなる群から選択される金属元素を含有する第1の電極を形成し、
前記第2のトレンチ底部の前記第3の炭化珪素領域上にAlを含有する第2の電極を形成し、
前記第2の電極上に第1の主電極を形成し、
前記炭化珪素基板の前記第2の主面に第2の主電極を形成する、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記層間絶縁膜がシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項7または請求項8記載の半導体装置の製造方法。
- 前記層間絶縁膜と前記第1の電極との間にシリコン窒化膜で形成される側壁絶縁膜を形成することを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方法。
- 前記炭化珪素基板が第1導電型であり、MOSFETを形成することを特徴とする請求項7ないし請求項10いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記炭化珪素基板が第2導電型であり、IGBTを形成することを特徴とする請求項7ないし請求項10いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
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