JP2013098315A - スイッチング素子とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 トレンチ型のゲート電極と、第1〜第3半導体領域と第4半導体領域を有するスイッチング素子の製造方法。第1半導体領域は、ゲート絶縁膜に接しており、n型である。第2半導体領域は、第1半導体領域の下側でゲート絶縁膜に接しており、p型である。第3半導体領域は、第2半導体領域の下側でゲート絶縁膜に接しており、n型である。第4半導体領域は、第2半導体領域よりも深い位置に形成されており、第2半導体領域と繋がっているp型の半導体領域であり、第3半導体領域を介してゲート絶縁膜に対向している。この製造方法は、アルミニウムがドープされている第2半導体領域を形成する工程と、半導体基板の中の第4半導体領域を形成すべき範囲にボロンを注入する工程を有している。
【選択図】図3
Description
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
12:半導体基板
20:トレンチ
22:ゲート絶縁膜
24:ゲート電極
30:ソース電極
32:ドレイン電極
40:ソース領域
42:コンタクト領域
44:ベース領域
46:ディープ領域
48:ドリフト領域
48a:高濃度ドリフト領域
48b:低濃度ドリフト領域
50:ドレイン領域
Claims (16)
- 半導体基板を有しており、
半導体基板の上面にトレンチが形成されており、
トレンチの内面がゲート絶縁膜に覆われており、
トレンチの内部にゲート電極が配置されており、
半導体基板内に、
トレンチの側面のゲート絶縁膜に接しており、n型である第1半導体領域と、
トレンチの側面のゲート絶縁膜に接しており、p型であり、第1半導体領域の下側に形成されている第2半導体領域と、
トレンチの側面のゲート絶縁膜に接しており、n型であり、第2半導体領域の下側に形成されている第3半導体領域と、
第2半導体領域よりも深い位置に形成されており、第2半導体領域と繋がっているp型の半導体領域であり、第3半導体領域を介してゲート絶縁膜に対向している第4半導体領域、
が形成されているスイッチング素子の製造方法であって、
アルミニウムがドープされている第2半導体領域を形成する工程と、
半導体基板の中の第4半導体領域を形成すべき範囲にボロンを注入する工程、
を有している製造方法。 - ボロンを注入する工程において、半導体基板の上面に開口部を有するマスクが配置されている状態で半導体基板の上面に向けてボロンを照射し、開口部を通過したボロンが第4半導体領域を形成すべき範囲に注入され、マスクを貫通したボロンが第2半導体領域に相当する範囲に注入される請求項1に記載の製造方法。
- ボロンを注入する工程において、マスクを貫通したボロンの平均停止深さが第2半導体領域に相当する範囲内に存在するようにボロンを注入する請求項2に記載の製造方法。
- ボロンを注入する工程で用いるマスクと同一のマスクが半導体基板の上面に配置されている状態で半導体基板の上面に向けてp型不純物を注入することによって、半導体基板の上面に露出する範囲内に、第2半導体領域と繋がっており、第2半導体領域よりもp型不純物濃度が高い第5半導体領域を形成する工程をさらに有する請求項1〜3の何れか一項に記載の製造方法。
- 第4半導体領域に相当する範囲とゲート絶縁膜に相当する範囲の間の特定範囲にn型不純物を注入する工程をさらに有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 特定範囲にn型不純物を注入する工程において、半導体基板の上面に開口部を有するマスクが配置されている状態で半導体基板の上面に向けてn型不純物を照射し、開口部を通過したn型不純物が特定範囲に注入され、
特定範囲にn型不純物を注入する工程で用いるマスクと同一のマスクが半導体基板の上面に配置されている状態で半導体基板の上面に向けてn型不純物を照射し、開口部を通過したn型不純物が第1半導体領域を形成すべき範囲に注入される工程をさらに有する請求項5に記載の製造方法。 - 半導体基板がSiCにより構成されており、
ボロンを注入する工程において、半導体基板の(0001)面または(000−1)面に対してチルト角を設けてボロンを注入する請求項1〜6のいずれか一項に記載の製造方法。 - チルト角が2度以上であり8度以下である請求項7に記載の製造方法。
- ボロンを注入する工程において、半導体基板の上面に開口部を有するマスクが配置されており、開口部内の半導体基板の上面に酸化シリコン膜が形成されている状態で半導体基板の上面に向けてボロンを照射し、酸化シリコン膜を貫通したボロンが第4半導体領域を形成すべき範囲に注入される請求項1に記載の製造方法。
- 酸化シリコン膜の厚さが100nm以上である請求項9に記載の製造方法。
- ボロンを注入する工程において、半導体基板の上面に開口部を有する金属のマスクが配置されている状態で半導体基板の上面に向けてボロンを照射し、開口部を通過したボロンが第4半導体領域を形成すべき範囲に注入される請求項1に記載の製造方法。
- 半導体基板を有するスイッチング素子であって、
半導体基板の上面にトレンチが形成されており、
トレンチの内面がゲート絶縁膜に覆われており、
トレンチの内部にゲート電極が配置されており、
半導体基板内に、
ゲート絶縁膜に接しており、n型である第1半導体領域と、
ゲート絶縁膜に接しており、p型であり、第1半導体領域の下側に形成されている第2半導体領域と、
ゲート絶縁膜に接しており、n型であり、第2半導体領域の下側に形成されている第3半導体領域と、
第2半導体領域よりも深い位置に形成されており、第2半導体領域と繋がっているp型の半導体領域であり、第3半導体領域を介してゲート絶縁膜に対向している第4半導体領域、
が形成されており、
第2半導体領域内の少なくとも一部の領域において、アルミニウム濃度がボロン濃度よりも高く、
第4半導体領域内において、ボロン濃度がアルミニウム濃度よりも高い、
スイッチング素子。 - 第2半導体領域内に、アルミニウムとボロンがドープされている請求項12に記載のスイッチング素子。
- 第1半導体領域、第2半導体領域、及び、第3半導体領域内の深さ方向に沿ったボロン濃度分布において、ボロン濃度のピークが第2半導体領域内に存在する請求項13に記載のスイッチング素子。
- 第4半導体領域とゲート絶縁膜の間の特定範囲内の第3半導体領域内のn型不純物濃度が、特定範囲の外側であって特定範囲に接している第3半導体領域内のn型不純物濃度よりも高い請求項12〜14の何れか一項に記載のスイッチング素子。
- 第2半導体領域と第4半導体領域の境界近傍のアルミニウム濃度とボロン濃度が一致する箇所におけるアルミニウム濃度が、第2半導体領域内のアルミニウム濃度のピーク値の1/10以下である請求項12〜15の何れか一項に記載のスイッチング素子。
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