JP2013041985A - 炭化珪素半導体装置 - Google Patents
炭化珪素半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013041985A JP2013041985A JP2011177819A JP2011177819A JP2013041985A JP 2013041985 A JP2013041985 A JP 2013041985A JP 2011177819 A JP2011177819 A JP 2011177819A JP 2011177819 A JP2011177819 A JP 2011177819A JP 2013041985 A JP2013041985 A JP 2013041985A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- silicon carbide
- carbide semiconductor
- semiconductor device
- collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 124
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 122
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 30
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 443
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 83
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 57
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 14
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 14
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 12
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 11
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
- H01L29/66068—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0642—Isolation within the component, i.e. internal isolation
- H01L29/0649—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/1608—Silicon carbide
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
【解決手段】本発明の炭化珪素半導体装置は、炭化珪素半導体基板により構成された炭化珪素半導体装置であり、第1の導電型のコレクタ層102と、コレクタ層の上部に設けられた第2の導電型のベース層104と、ベース層の一部として設けられたベース電極105と、ベース層上に設けられベース電極と離間して設けられたエミッタ層107と、ベース電極からエミッタ層に対して移動する電荷の経路において、コレクタ層内に設けられた、コレクタ層内における電荷の経路を遮断する絶縁体層112とを有する。
【選択図】図1
Description
また、p+層105が形成されていないベース層104の上面には、p+層105の両側にエミッタ層107が形成されている。エミッタ層107の上面には、エミッタ層107より不純物濃度の高いn+層108が形成されている。n+層108の上面には、エミッタ電極109が形成されている。
また、同様に、プレーナ型のMOSトランジスタについても、エピタキシャル成長させたドレインに対し、pn接合の障壁を越えた電荷が注入されることにより、この電荷により結晶欠陥が成長する。
また、結晶欠陥は、SiCを構成するエピタキシャル層内に存在する基底面転移や、デバイスを作成する際のプロセスで形成される積層欠陥等がある。
一方、結晶欠陥の密度が低く、デバイス特性が劣化していても、所定のレベルの特性を有している場合、そのデバイスは出荷されることになる。
しかしながら、バイポーラトランジスタの動作時に、ベース層104からエミッタ層107に対して、ベース電流として電荷(正孔)が移動する際、コレクタ層102を経由してエミッタ層107に移動する電荷が存在する。
このとき、ベース層104あるいはコレクタ層102に存在する結晶欠陥200において、電荷が再結合し、このとき生成されるエネルギー(再結合フォノンなど)により、結晶欠陥が成長することになる。
すなわち、エミッタ層107の下部に形成した再結合層において、コレクタ層102に注入される電荷を再結合させ、コレクタ層102への電荷の注入を抑制し、結晶欠陥の成長を阻害させる。
したがって、特許文献1の構成では、結晶欠陥の成長の速度は低下するが、結晶欠陥の成長を停止させることができず、デバイス特性の劣化を防止することができない。
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、この発明の第1の実施形態による炭化珪素(SiC)半導体によるnpn型バイポーラトランジスタの断面構造を示す図である。
n+層101は、n型不純物が混入されたn型不純物層であり、炭化珪素半導体の単結晶基板である。
また、n+層101は、コレクタ層102とコレクタ電極103とをオーミック特性を有して接続させるための領域として用いられる。
コレクタ層102は、n+層101上面に形成された、n+層101に比較して低い濃度のn型不純物(例えば、N:窒素)がドーピングされたSiCのn型不純物層である。
P+層105は、ベース層104内に形成されており、ベース層104の不純物濃度より高い濃度のp型不純物がドーピングされたSiCのp型不純物層であり、ベース層104とベース電極106とをオーミック特性を有して接続させるための領域である。。
エミッタ層107は、n型不純物がコレクタ層102より高い濃度でドーピングされたSiCのn型不純物層であり、p+層105が形成された領域を除いた、p+層105の両側(p+層105に対して一定の距離を有する周囲領域)におけるベース層104上部に形成されている。
絶縁膜110は、エミッタ層107の側壁及びベース層104の上部に設けられ、p+層105の上部で開口されている。また、開口されることで露出されたp+層105上部に、すでに述べたベース電極106が形成されている。
絶縁膜111は、絶縁膜110上部およびベース電極106上部に設けられており、n+層108上部が開口されている。また、開口されることで露出されたn+層108上部に、すでに述べたエミッタ電極109が形成されている。
絶縁層112は、絶縁体で形成された層であり、コレクタ層102とベース層104との界面において、平面視においてp+層105とオーバーラップする位置に、かつp+層105を含む大きさで形成されている。
ここで、図1に示すように、エピタキシャル成長時において、コレクタ層102及びベース層104内に積層欠陥あるいは基底面転移に起因した結晶欠陥が発生する。
エミッタ層107からベース層104を介してコレクタ層102に注入される電子が、結晶欠陥、特に積層欠陥における結晶格子、あるいは積層欠陥近傍の結晶領域でベース層104から注入される正孔と再結合し、その再結合エネルギーにより、結晶欠陥が成長する(結晶欠陥の領域が広がる)ことになる。
この結果、エミッタ層107からベース層104を経由してコレクタ層102へ注入される電子を抑制し、エミッタ層107からベース層104を経由してコレクタ層102に注入される電子をなくすことができ、また、ベース層104からコレクタ層102を経由してエミッタ層107へ注入される正孔を制御できるため、コレクタ層102における電子と正孔との再結合による結晶欠陥の成長を抑制することが可能となる。
図2に示す製造工程1において、n型不純物が混入された炭化珪素半導体基板であるn+層101上面に対して、エピタキシャル成長によって、n+層101より不純物濃度の低いn型不純物がドーピングされた炭化珪素半導体であるコレクタ層102を形成する。
そして、コレクタ層102上面に対して、エピタキシャル成長によって、p型不純物がドーピングされたベース層104を形成する。
そして、エミッタ層107上面に対して、n+層101と同程度のn型不純物濃度の炭化珪素半導体であるn+層108を、エピタキシャル成長により形成する。
そして、このレジストパターンをマスクとして、n+層108及びエミッタ層107の領域を異方性エッチングし、エミッタ層104の上面の一部を露出させる。
そして、レジストパターンを除去し、酸化膜パターン204をマスクとして、p型不純物をイオン注入によりベース層104表面に注入する。
そして、レジストパターンを除去し、酸化膜パターン206をマスクとして、イオン注入により、ベース層104及びコレクタ層102の界面に酸素イオン(図中X印)を注入する。このイオン注入は、上述したように、平面視においてp+層105を完全に含む大きさの領域、かつベース層104及びコレクタ層102の界面近傍の深さに注入する。
このようにして絶縁層112は、平面視において、p+層105とオーバーラップし、かつ端部がエミッタ層104の内周の端部とp+層105の端部との間に配置されるように形成される。
そして、このレジストパターンをマスクとして、酸化膜をエッチングすることにより絶縁膜110を形成し、p+層105上面の一部及びn+層108上面を露出させる。また、レジストパターンを除去する。
ここで、上面のレジストに対して、フォトリソグラフィ工程により、ベース電極106を形成するためのレジストパターンを形成する。
そして、形成したレジストパターンをマスクとしてエッチングを行い、ベース104の電極としてベース電極106を形成する。ベース電極106を形成した後にレジストを除去する。
ここで、下面のレジストに対して、フォトリソグラフィ工程により、コレクタ電極103を形成するためのレジストパターンを形成する。
そして、形成したレジストパターンをマスクとしてエッチングを行い、コレクタ層102の電極としてコレクタ電極103を形成する。コレクタ電極103を形成した後にレジストを除去する。
そして、このレジストパターンをマスクとして、酸化膜をエッチングすることにより絶縁膜111を形成し、n+層108上の一部面を露出させる。また、レジストパターンを除去する。
そして、形成したレジストパターンをマスクとしてエッチングを行い、エミッタ層107の電極としてエミッタ電極113を形成する。また、レジストパターンを除去する。
上述した図2から図11で説明したプロセスにより、炭化珪素半導体装置が完成する。
図12に示されるように、ベース電極106は層間絶縁膜である絶縁膜111によりエミッタ電極113と絶縁され、エミッタ電極113が形成されていない箇所で露出されている(後述する第2及び第3の実施形態も同様である)。
以下、図面を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。図13は、この発明の第2の実施形態による炭化珪素半導体によるnpn型バイポーラトランジスタの断面構造を示す図である。
第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、p+層105の下部において、コレクタ層102内に形成される絶縁層が、コレクタ層102及びn+層101を貫通する絶縁層120として形成されていることである。
この結果、第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、エミッタ層107からベース層104を経由してコレクタ層102へ注入される電荷を抑制し、コレクタ層102に注入される電荷量を0とすることができ、積層欠陥の成長を抑制することが可能となる。
そして、作成したトレンチパターンをマスクとしてエッチングを行うことにより、n+層101及びコレクタ層102を順次貫通させ、ベース層104に達するトレンチ250を形成する。そして、トレンチパターンマスクを除去する。
そして、下面の酸化膜をレジストにより保護した状態で、炭化珪素半導体装置の上面の酸化膜を、エッチングにより除去する。除去した後にレジストを除去する。
また、炭化珪素半導体装置の下面の酸化膜261上に、CVDなどにより窒化膜(SixNy)262を堆積させる。
そして、CDE(Chemical Dry Etch)により、n+層101表面上の窒化膜262及び酸化膜261を除去し、トレンチ250内面上の窒化膜262及び酸化膜261のみを残す。
そして、CDEにより、n+層101表面上の酸化膜263を除去し、トレンチ250内面上の窒化膜262上面の酸化膜263のみを残す。この結果、酸化膜261、窒化膜262及び酸化膜263からなる絶縁層120が形成される。
後の製造工程は、第1の実施形態における製造工程7から製造工程10と同様である。
以下、図面を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。図17は、この発明の第3の実施形態による炭化珪素半導体によるnpn型バイポーラトランジスタの断面構造を示す図である。
第3の実施形態が第2の実施形態と異なる点は、平面視においてトレンチ251が図17の左側のエミッタ層107とp+層105との間であって、エミッタ層107と、p+層105との双方とオーバーラップする位置に形成され、トレンチ251内部に酸化膜125が充填されていることである。
積層欠陥が成長する方向とは、エピタキシャル成長を行う際、炭化珪素半導体の基板であるn+層101をオフ角の角度に傾けて、コレクタ層102及びベース層104等をエピタキシャル成長させる方向である。
図17の積層欠陥は、オフ角θ(4°または8°)にて形成されており、コレクタ層102内部において成長するのは、図17において左方向である。
図17に示されるように、トレンチ251は、オフ角θの面がベース層104とコレクタ層102の界面からコレクタ層102内部に伸びる方向X、すなわち、p+層105から見て図中の左側に形成されている。このトレンチ251内に充填する絶縁層125の構造及び製造方法は、第2の実施形態における絶縁層120と同様である。
すなわち、エピタキシャル成長の際、基板を設定されたオフ角で傾けてエピタキシャル層を成長させるため、積層欠陥がオフ角の角度で生成されることになる。
したがって、エピタキシャル層を成長させた面と反対の基板面を水平(例えば、地球の重力の方向に対して垂直の面に平行)にした状態において、積層欠陥の存在する面は水平面に対してオフ角の角度で存在することになる。このため、トレンチ251は、ベース層t104からコレクタ層102の内部方向に伸びるオフ角の角度の面と交わり、かつ平面視でエミッタ層107とp+層105との間に配置する。
また、積層欠陥200はオフ角に傾いた面に沿って形成される。このため、ベース層104において、コレクタ層102とベース層104との界面から、この界面と対向するベース層104に対して、べース電極106及び酸化膜110で終端する。この終端により、積層欠陥200の成長も停止することになる。
したがって、コレクタ層102内における結晶欠陥200の成長を抑制する位置に絶縁層102を形成することで、コレクタ電流の低下を抑制することが可能である。
このため、第3の実施形態の炭化珪素半導体装置によれば、電荷の移動を阻止する絶縁層125の断面積を、第2の実施形態の絶縁層120に比較して小さくしたことにより、コレクタ電流の流れる面を大きく設定することができ、第2の実施形態に比較してコレクタ電流の容量の低下を低く抑え、結晶欠陥200の成長を抑制することが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。図18は、この発明の第4の実施形態による炭化珪素半導体によるプレーナ型のnチャネル型MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタの断面構造を示す図である。
n+層501は、n型不純物が混入されたn型不純物層であり、炭化珪素半導体の単結晶基板である。
ドレイン層502は、n+層501上面に形成された、n+層501に比較して低い濃度のn型不純物が混入されたSiCのn型不純物層である。
また、n+層501は、ドレイン層502とドレイン電極503とをオーミック特性を有して接続させるための領域として用いられる。
ドレイン電極503は、n+層501におけるドレイン層502と接した面と反対の面に形成されている。
P+層505は、ウェル層504内において、ウェル層504の底部まで貫通するように形成されており、ウェル層504の不純物濃度より高い濃度のp型不純物がドーピングされたSiCのp型不純物層である。このP+層505は、ウェル層504とオーミックコンタクトをとるため、および寄生npnトランジスタの動作を抑制するために設けられている。
ソース層507は、ウェル505内において、ウェル505の上部に設けられており、ドレイン層502より、n型不純物濃度が高く形成されている。
ゲート電極506は、例えば不純物が混入されたポリシリコン膜で形成され、ゲート絶縁膜508を介してドレイン層502上部に設けられている。ゲート電極506は、隣接するウェル層504の間のドレイン層502上部に形成されており、一方の端部が一方のウェル504内における他方のウェル層504内のソース層507と対向するソース層507と重なり、他方の端部が他方のウェル504内における一方のウェル層504内のソース層507と対向するソース層507と重なって形成されている。
図1に示す構造において、エピタキシャル成長時において、n+層502上に形成したドレイン層502内に積層欠陥あるいは基底面転移に起因した結晶欠陥が発生することになる。
第1の実施形態から第3の実施形態の場合と同様に、ウェル層504からドレイン層502に注入される正孔が、ドレイン層502から注入される電子と、結晶欠陥、特に積層欠陥における結晶格子、あるいは積層欠陥近傍の結晶領域で再結合し、その再結合エネルギにより、結晶欠陥が成長する(結晶欠陥の領域が広がる)ことになる。
この結果、ウェル層504からドレイン層502へ注入される電荷を抑制し、ウェル層504からドレイン層502へ注入される電荷の電荷量を低減することができ、電荷の再結合による結晶欠陥の成長を抑制することが可能となる。
図19に示す製造工程1において、n型不純物がドーピングされた炭化珪素半導体基板であるn+層501上面に対して、エピタキシャル成長によって、n+層501より不純物濃度の低いn型不純物がドーピングされた炭化珪素半導体であるドレイン層502を形成する。
そして、フォトリソグラフィ工程により、ウェル層504が作成される部分が開口されたイオン注入マスクパターンを形成する。
次に、イオン注入マスクパターンをマスクとし、ドレイン層504の表面部に対し、p型不純物を注入し、p型不純物領域であるウェル層504を形成する。
そして、ドレイン層502上部に形成された酸化膜イオン注入マスクを除去する。
そして、フォトリソグラフィ工程により、P+層505が作成される部分が開口されたイオン注入マスクパターンを形成する。
次に、イオン注入マスクパターンをマスクとし、ドレイン層504におけるウェル層504の表面部に対し、p型不純物を注入し、ウェル層504よりp型不純物の濃度が高いp型不純物領域であるP+層505を形成する。
そして、ドレイン層502、ウェル層504上部に形成された酸化膜イオン注入マスクを除去する。
そして、フォトリソグラフィ工程により、ソース層507が作成される部分が開口されたイオン注入マスクパターンを形成する。
次に、イオン注入マスクパターンをマスクとし、ドレイン層504におけるウェル層504の表面部に対し、n型不純物を注入し、ドレイン層502よりn型不純物の濃度が高いn型不純物領域であるソース層507を形成する。
そして、ドレイン層502、ウェル層504上部に形成された酸化膜イオン注入マスクを除去する。
そして、フォトリソグラフィ工程により、平面視において、ウェル層504の領域と重なる開口部、すなわち絶縁層505を形成される部分が開口された酸化膜パターンを形成する。
次に、酸化膜パターンをマスクとし、イオン注入を行う。このイオン注入は、上述したように、平面視においてウェル層504と重なる領域、かつウェル層504及びドレイン層502の界面近傍の深さに注入する。
そして、酸化膜を除去し、所定の温度にてアニールすることにより、イオン注入した酸素と炭化珪素の珪素とを反応させ、酸化膜として絶縁層512を形成する。
そして、ゲート絶縁膜508上部に、プラズマCVD法などにより、ゲート電極506となるポリシリコン膜(例えば、n型不純物を含む)を形成する。
このポリシリコン膜の全面にレジストをスピンコートにより塗布し、フォトリソグラフィ工程により、MOSトランジスタのゲート電極506を形成するレジストパターンを形成する。
そして、このレジストパターンをマスクとして、ポリシリコン膜をエッチングし、ゲート電極506のパターンを形成する。
また、このレジストパターンをマスクとして、ゲート絶縁膜508をエッチングし、ソース層507及びP+層505表面を露出させる。
そして、層間絶縁膜510の上部にレジストをスピンコートにより塗布する。塗布したレジストに対してフォトリソグラフィを行い、ソース層507とp+層507とにコンタクトを取るため、ソース層507及びp+層507を露出させるレジストパターンを形成する。
次に、作成したレジストパターンをマスクとし、層間絶縁膜510をエッチングし、ソース層507及びp+層507を露出させ、コンタクト領域を形成する。そして、レジストを除去する。
また、第4の実施形態において、nチャネル型のMOSトランジスタを例として説明したが、pチャネル型のMOSトランジスタでも同様に、ウェル層504からドレイン層502に注入される電子の経路を遮断することができる。
102…コレクタ層
103…コレクタ電極
104…ベース層
105,505…p+層
106…ベース電極
107…エミッタ層
109…エミッタ電極
110,111…絶縁膜
112,512…絶縁層
200…結晶欠陥
502…ドレイン層
503…ドレイン電極
504…ウェル層
506…ゲート電極
507…ソース層
508…ゲート絶縁膜
509…ソース電極
510…層間絶縁膜
Claims (7)
- 炭化珪素半導体基板により構成された炭化珪素半導体装置であり、
第1の導電型のコレクタ層と、
前記コレクタ層の上部に設けられた第2の導電型のベース層と、
前記ベース層の一部として設けられたベース電極と、
前記ベース層上に設けられ前記ベース電極と離間して設けられたエミッタ層と、
前記ベース電極から前記エミッタ層に対して移動する電荷の経路において、前記コレクタ層内に設けられた、前記コレクタ層内における電荷の経路を遮断する絶縁体層と
を有することを特徴とする炭化珪素半導体装置。 - 前記絶縁体層は前記ベース電極が設けられた領域の下部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記絶縁体層は前記コレクタ層を貫通していることを特徴とする請求項2に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記絶縁体層は、平面視において少なくともベース電極とエミッタ層との間の領域を含んで設けられ、かつ前記コレクタ層を貫通していることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の炭化珪素半導体装置。
- 炭化珪素半導体基板により構成されたプレーナ型MOSトランジスタからなる炭化珪素半導体装置であり、
第1の導電型のドレイン層と、
前記ドレイン層の上面部に設けられた、第2の導電型のウェル層と、
前記ウェル層の上面部に設けられたソース層と、
前記ソース層と前記ドレイン層との間の前記ウェル層上面に設けられたゲート電極と、
前記ウェル層から前記ドレイン層に対して移動する電荷の経路において、前記ドレイン層内に設けられた、前記ウェル層から前記ドレイン層に対する電荷の経路を遮断する絶縁体層と
を有することを特徴とする炭化珪素半導体装置。 - 前記絶縁体層は前記ウェル層の底面とドレイン層との界面に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記絶縁体層は前記ドレイン層を貫通していることを特徴とする請求項6に記載の炭化珪素半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011177819A JP5699055B2 (ja) | 2011-08-16 | 2011-08-16 | 炭化珪素半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011177819A JP5699055B2 (ja) | 2011-08-16 | 2011-08-16 | 炭化珪素半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013041985A true JP2013041985A (ja) | 2013-02-28 |
JP5699055B2 JP5699055B2 (ja) | 2015-04-08 |
Family
ID=47890115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011177819A Active JP5699055B2 (ja) | 2011-08-16 | 2011-08-16 | 炭化珪素半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5699055B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105870176A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-17 | 电子科技大学 | 一种碳化硅双极结型晶体管 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60126865A (ja) * | 1983-12-13 | 1985-07-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイポ−ラトランジスタ及びその製造方法 |
JP2004247490A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Nissan Motor Co Ltd | 炭化珪素半導体装置 |
WO2009110229A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
WO2010024240A1 (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-04 | 本田技研工業株式会社 | バイポーラ型炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
-
2011
- 2011-08-16 JP JP2011177819A patent/JP5699055B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60126865A (ja) * | 1983-12-13 | 1985-07-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイポ−ラトランジスタ及びその製造方法 |
JP2004247490A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Nissan Motor Co Ltd | 炭化珪素半導体装置 |
WO2009110229A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
WO2010024240A1 (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-04 | 本田技研工業株式会社 | バイポーラ型炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105870176A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-17 | 电子科技大学 | 一种碳化硅双极结型晶体管 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5699055B2 (ja) | 2015-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111149213B (zh) | 碳化硅半导体装置及其制造方法 | |
JP6988175B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
JP2017092368A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
US10439060B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
JP5102411B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US20110012132A1 (en) | Semiconductor Device | |
JP2018060924A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP6766512B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
US8802532B2 (en) | Bipolar transistor and method for manufacturing the same | |
US7880262B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2018019046A (ja) | 炭化ケイ素半導体装置および炭化ケイ素半導体装置の製造方法 | |
TWI633674B (zh) | 半導體裝置以及半導體裝置的製造方法 | |
JP2014146748A (ja) | 半導体装置及びその製造方法並びに半導体基板 | |
JP2018026562A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
WO2018117061A1 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
US8994034B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2010192745A (ja) | 窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法 | |
WO2010050130A1 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP2019216223A (ja) | 半導体装置 | |
JP2012191053A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP6528640B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP2018032694A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP6648852B1 (ja) | 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
TWI688100B (zh) | 寬帶隙半導體裝置 | |
JP5699055B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140325 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141009 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141021 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141210 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150120 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150216 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5699055 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |