JP2013157577A - Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は炭化珪素半導体装置およびその製造方法に関し、特にゲート電極を有する炭化珪素半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a silicon carbide semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a silicon carbide semiconductor device having a gate electrode and a manufacturing method thereof.
シリコン基板を用いた電力用半導体装置として、トレンチゲートを有するMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が広く用いられている。一方で、シリコンの代わりに炭化珪素を用いることが活発に検討されている。炭化珪素を用いることで、半導体装置のオン抵抗をより小さくすることができると期待されている。しかしながらこれまでのところ、理論的に期待される程度にオン抵抗が低いMOSFETは得られていない。この理由は、オン抵抗に大きく影響するチャネル移動度が、炭化珪素の物性から予測される理論的な値に比して大幅に小さくなっているためと考えられる。 As a power semiconductor device using a silicon substrate, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) having a trench gate has been widely used. On the other hand, the use of silicon carbide instead of silicon has been actively studied. It is expected that the on-resistance of the semiconductor device can be further reduced by using silicon carbide. However, so far, a MOSFET having a low on-resistance as theoretically expected has not been obtained. This is presumably because the channel mobility that greatly affects the on-resistance is significantly smaller than the theoretical value predicted from the physical properties of silicon carbide.
特開2011−23675号公報(特許文献1)によれば、炭化珪素を用いたトレンチMOSFETのチャネル移動度の低下は、トレンチ側壁面が滑らかでないことに起因する、と指摘されている。またこの課題を解決することを意図した、pボディ領域の不純物濃度および構造が開示されている。 According to Japanese Patent Laid-Open No. 2011-23675 (Patent Document 1), it is pointed out that the decrease in channel mobility of a trench MOSFET using silicon carbide is caused by the fact that the trench side wall surface is not smooth. Further, the impurity concentration and structure of the p body region intended to solve this problem are disclosed.
上記公報に記載のような不純物濃度および構造の最適化ではチャネル移動度の改善が十分には得られず、よって十分に小さいオン抵抗を有する炭化珪素半導体装置を得ることは困難であると考えられる。 The optimization of the impurity concentration and structure as described in the above publication cannot sufficiently improve the channel mobility, and thus it is considered difficult to obtain a silicon carbide semiconductor device having a sufficiently small on-resistance. .
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、低いオン抵抗を有する炭化珪素半導体装置およびその製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a silicon carbide semiconductor device having a low on-resistance and a method for manufacturing the same.
本発明の炭化珪素半導体装置は、炭化珪素基板と、チャネル層と、ゲート層と、ゲート電極と、第1の主電極と、第2の主電極とを有する。炭化珪素基板は、第1の面と、第1の面と反対の第2の面とを有する。炭化珪素基板は第1の層と第2の層と第3の層とを有する。第1の層は第1の導電型を有する。第1の層は第2の面をなしている。第2の層は、第1の層によって第2の面から隔てられるように第1の層上に設けられている。第2の層は、第1の導電型と異なる第2の導電型を有する。第3の層は第2の層上に設けられている。第3の層は第1の導電型を有する。第3の層は第1の面をなしている。炭化珪素基板の第1の面にはトレンチが設けられている。トレンチは側壁面を有する。トレンチは第3の層と第2の層とを貫通して第1の層に至る。チャネル層は炭化珪素基板の側壁面上に設けられている。チャネル層は第1の導電型を有する。ゲート層は炭化珪素基板の側壁面との間でチャネル層を挟んでいる。ゲート層は第2の導電型を有する。ゲート電極はゲート層に接触している。第1の主電極は、ゲート層から離れ、チャネル層および第3の層の少なくともいずれかに接触している。第2の主電極は炭化珪素基板の第2の面上に設けられている。 The silicon carbide semiconductor device of the present invention includes a silicon carbide substrate, a channel layer, a gate layer, a gate electrode, a first main electrode, and a second main electrode. The silicon carbide substrate has a first surface and a second surface opposite to the first surface. The silicon carbide substrate has a first layer, a second layer, and a third layer. The first layer has the first conductivity type. The first layer forms the second surface. The second layer is provided on the first layer so as to be separated from the second surface by the first layer. The second layer has a second conductivity type different from the first conductivity type. The third layer is provided on the second layer. The third layer has the first conductivity type. The third layer forms the first surface. A trench is provided in the first surface of the silicon carbide substrate. The trench has a sidewall surface. The trench penetrates the third layer and the second layer to reach the first layer. The channel layer is provided on the side wall surface of the silicon carbide substrate. The channel layer has a first conductivity type. The gate layer sandwiches the channel layer between the side walls of the silicon carbide substrate. The gate layer has the second conductivity type. The gate electrode is in contact with the gate layer. The first main electrode is separated from the gate layer and is in contact with at least one of the channel layer and the third layer. The second main electrode is provided on the second surface of the silicon carbide substrate.
上記の炭化珪素半導体装置によれば、トレンチの側壁面上に、第2の層とゲート層との各々から延びる空乏層によって挟まれることで制御されるチャネル厚を有するチャネル層が設けられる。このチャネル層は、MOSFETにおいて半導体層と絶縁膜との界面に形成されるのチャネル層とは異なり、バルク結晶中の電流経路を含む。これによりチャネル層中のキャリア移動度が、結晶本来のキャリア移動度により近くなる。すなわちチャネル移動度が高くなる。よって炭化珪素半導体装置のオン抵抗を小さくすることができる。 According to the silicon carbide semiconductor device described above, the channel layer having a channel thickness controlled by being sandwiched by the depletion layer extending from each of the second layer and the gate layer is provided on the sidewall surface of the trench. Unlike the channel layer formed at the interface between the semiconductor layer and the insulating film in the MOSFET, the channel layer includes a current path in the bulk crystal. As a result, the carrier mobility in the channel layer becomes closer to the intrinsic carrier mobility of the crystal. That is, channel mobility increases. Therefore, the on-resistance of the silicon carbide semiconductor device can be reduced.
好ましくは、炭化珪素基板の第1の面に対する炭化珪素基板のトレンチの側壁面の傾きは直角よりも小さい。これにより、炭化珪素半導体装置の製造におけるトレンチの側壁面上へのチャネル層およびゲート層の形成を容易に行うことができる。 Preferably, the inclination of the sidewall surface of the trench of the silicon carbide substrate with respect to the first surface of the silicon carbide substrate is smaller than a right angle. Thereby, the channel layer and the gate layer can be easily formed on the sidewall surface of the trench in the manufacture of the silicon carbide semiconductor device.
好ましくは第1の主電極は第2の層に接触している。これにより、第2の層の電位を安定化することができる。 Preferably the first main electrode is in contact with the second layer. Thereby, the potential of the second layer can be stabilized.
本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法は、次の工程を有する。炭化珪素基板が準備される。炭化珪素基板は、第1の面と、第1の面と反対の第2の面とを有する。炭化珪素基板は第1の層と第2の層と第3の層とを有する。第1の層は第1の導電型を有する。第1の層は第2の面をなしている。第2の層は、第1の層によって第2の面から隔てられるように第1の層上に設けられている。第2の層は、第1の導電型と異なる第2の導電型を有する。第3の層は第2の層上に設けられている。第3の層は第1の導電型を有する。第3の層は第1の面をなしている。次に、炭化珪素基板の第1の面に、側壁面を有し、かつ第3の層と第2の層とを貫通して第1の層に至るトレンチが形成される。炭化珪素基板の側壁面上に、第1の導電型を有するチャネル層が形成される。炭化珪素基板の側壁面との間でチャネル層を挟み、第2の導電型を有するゲート層が形成される。ゲート層に接触するゲート電極が形成される。チャネル層および第3の層の少なくともいずれかに接触する第1の主電極が形成される。炭化珪素基板の第2の面上に設けられた第2の主電極が形成される。 The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the present invention includes the following steps. A silicon carbide substrate is prepared. The silicon carbide substrate has a first surface and a second surface opposite to the first surface. The silicon carbide substrate has a first layer, a second layer, and a third layer. The first layer has the first conductivity type. The first layer forms the second surface. The second layer is provided on the first layer so as to be separated from the second surface by the first layer. The second layer has a second conductivity type different from the first conductivity type. The third layer is provided on the second layer. The third layer has the first conductivity type. The third layer forms the first surface. Next, a trench having a side wall surface and penetrating through the third layer and the second layer and reaching the first layer is formed on the first surface of the silicon carbide substrate. A channel layer having the first conductivity type is formed on the side wall surface of the silicon carbide substrate. A gate layer having the second conductivity type is formed with the channel layer sandwiched between the side walls of the silicon carbide substrate. A gate electrode in contact with the gate layer is formed. A first main electrode in contact with at least one of the channel layer and the third layer is formed. A second main electrode provided on the second surface of the silicon carbide substrate is formed.
上記の炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、第2の層とゲート層との各々から延びる空乏層によって挟まれることで制御されるチャネル厚を有するチャネル層がトレンチの側壁面上に設けられる。このチャネル層は、MOSFETにおいて半導体層と絶縁膜との界面に形成されるのチャネル層とは異なり、バルク結晶中の電流経路を含む。これによりチャネル層中のキャリア移動度が、結晶本来のキャリア移動度により近くなる。すなわちチャネル移動度が高くなる。よって炭化珪素半導体装置のオン抵抗を小さくすることができる。 According to the above method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, a channel layer having a channel thickness controlled by being sandwiched between depletion layers extending from the second layer and the gate layer is provided on the sidewall surface of the trench. . Unlike the channel layer formed at the interface between the semiconductor layer and the insulating film in the MOSFET, the channel layer includes a current path in the bulk crystal. As a result, the carrier mobility in the channel layer becomes closer to the intrinsic carrier mobility of the crystal. That is, channel mobility increases. Therefore, the on-resistance of the silicon carbide semiconductor device can be reduced.
上記の炭化珪素半導体装置の製造方法において好ましくは、トレンチを形成する工程は熱エッチングによって行われる。これにより、トレンチの側壁面の傾斜角度の製造ばらつきを抑制することができる。よって、特性ばらつきの小さい炭化珪素半導体装置が得られる。 Preferably, in the above method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, the step of forming the trench is performed by thermal etching. Thereby, the manufacturing dispersion | variation in the inclination angle of the side wall surface of a trench can be suppressed. Therefore, a silicon carbide semiconductor device with small characteristic variations can be obtained.
上述したように本発明によれば、炭化珪素半導体装置のオン抵抗を低くすることができる。 As described above, according to the present invention, the on-resistance of the silicon carbide semiconductor device can be lowered.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1および図2に示すように、本実施の形態の炭化珪素半導体装置90は、エピタキシャル基板SC(炭化珪素基板)と、チャネル層31と、ゲート層32と、ゲート電極40と、ソース電極41(第1の主電極)と、ドレイン電極42(第2の主電極)とを有する。
(Embodiment 1)
As shown in FIGS. 1 and 2, silicon
図1および図3に示すように、エピタキシャル基板SCは上面P1(第1の面)および裏面P2(第1の面と反対の第2の面)を有する。エピタキシャル基板SCは炭化珪素から作られている。エピタキシャル基板SCは、第1の層10と、第2の層21と、第3の層22とを有する。第1の層10はn型(第1の導電型)を有する。第1の層10は裏面P2をなしている。第2の層21は、第1の層10によって裏面P2から隔てられるように第1の層10上に設けられている。第2の層21は、p型(第1の導電型と異なる第2の導電型)を有する。第3の層22は第2の層21上に設けられている。第3の層22はn型(第1の導電型)を有する。第3の層22は上面P1をなしている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the epitaxial substrate SC has an upper surface P1 (first surface) and a back surface P2 (second surface opposite to the first surface). Epitaxial substrate SC is made of silicon carbide. Epitaxial substrate SC has a
本実施の形態においては、第1の層10は、単結晶基板11と、単結晶基板11上に設けられかつ第2の層21に面するエピタキシャル層12とを有する。好ましくは、第2の層21の不純物濃度は、単結晶基板11の不純物濃度よりも低い。好ましくはエピタキシャル基板SCは六方晶系の結晶構造を有する。
In the present embodiment,
エピタキシャル基板SCの上面P1にはトレンチTRが設けられている。トレンチTRは側壁面SLおよび底面BSを有する。トレンチTRは第3の層22と第2の層21とを貫通して第1の層10に至る。好ましくは、エピタキシャル基板SCの上面P1に対するエピタキシャル基板SCのトレンチTRの側壁面SLの傾きは0°よりも大きく直角よりも小さい。好ましくは上面P1に対する側壁面SLの傾きは10°以上である。また好ましくは上面P1に対する側壁面SLの傾きは90°以下である。
A trench TR is provided on the upper surface P1 of the epitaxial substrate SC. Trench TR has side wall surface SL and bottom surface BS. The trench TR passes through the
チャネル層31は、少なくとも側壁面SL上に設けられており、本実施の形態においてはさらに上面P1および底面BSの上にも設けられている。チャネル層31はn型(第1の導電型)を有する。好ましくはチャネル層31の側壁面SL上における厚さは50nm以上である。また好ましくはチャネル層31の側壁面SL上における厚さは500nm以下である。
ゲート層32はエピタキシャル基板SCの側壁面SLとの間でチャネル層31を挟んでいる。ゲート層32はp型(第2の導電型)を有する。
ゲート電極40はゲート層32に接触している。好ましくはゲート電極40は、トレンチTR内に配置された部分を含む。ソース電極41は、ゲート層32から離れかつチャネル層31にオーミックに接触している。本実施の形態においては、ソース電極41はチャネル層31に接触している。ドレイン電極42は、エピタキシャル基板SCの裏面P2上に設けられており、裏面P2にオーミックに接触している。
The
次に炭化珪素半導体装置90の使用方法について説明する。炭化珪素半導体装置90は、一種の接合型電界効果トランジスタであり、ソース電極41およびドレイン電極42の間の電気的導通を制御するスイッチング素子として用いられる。スイッチング素子のオン/オフ動作の目的で制御されるチャネルは、チャネル層31のうち、ゲート層32と、側壁面SLのうち第2の層21からなる部分との間に挟まれた部分である。チャネルへの電界印加によってチャネル中に空乏層が十分に形成されると、スイッチング素子はオフ状態となる。そのためには、チャネル中のキャリアが十分に排斥されるような電位が、ゲート電極40を介してゲート層32に印加される。本実施の形態においては、絶対値が十分に大きい負の電位が印加される。逆にそのような電位が印加されていない場合は、チャネル中にキャリアが存在するので、スイッチング素子はオン状態にある。以上のように、ゲート電極40に印加される電位を変化させることで、炭化珪素半導体装置90をスイッチング素子として使用することができる。
Next, a method for using silicon
次に炭化珪素半導体装置90の製造方法について、以下に説明する。
図4に示すように、まずエピタキシャル基板SCが準備される。この時点では未だトレンチTR(図1)は形成されていない。
Next, a method for manufacturing silicon
As shown in FIG. 4, first, an epitaxial substrate SC is prepared. At this time, the trench TR (FIG. 1) has not been formed yet.
図5に示すように、開口部を有するマスク層60が形成される。開口部の位置は、トレンチTR(図1)が形成されることになる位置に対応している。マスク層60の材料は、たとえば酸化珪素である。
As shown in FIG. 5, a
次にマスク層60をマスクとして用いたエッチングが行われる。好ましくは、このエッチングは熱エッチング(詳しくは後述する)によって行われる。
Next, etching is performed using the
図6に示すように、上記エッチングによってトレンチTRが形成される。次にマスク層60が除去される。これにより、図3に示すように、トレンチTRを有するエピタキシャル基板SCが得られる。
As shown in FIG. 6, trench TR is formed by the etching. Next, the
図7に示すように、上面P1、側壁面SLおよび底面BSの上に、チャネル層31が形成される。次にチャネル層31上での成膜が行われることで、エピタキシャル基板SCの側壁面SLとの間でチャネル層31を挟むゲート層32が形成される。チャネル層31およびゲート層32は、たとえば化学気相成長法により形成され得る。
As shown in FIG. 7,
図8に示すように、ゲート層32がパターニングされることによって、チャネル層31が露出される。再び図1を参照して、ゲート層32に接触するゲート電極40が形成される。またゲート層32から離れ、チャネル層31に接触するソース電極41が形成される。またエピタキシャル基板SCの裏面P2上に設けられたドレイン電極42が形成される。以上により炭化珪素半導体装置90が得られる。
As shown in FIG. 8, the
本実施の形態によれば、トレンチTRの側壁面SL上に、第2の層21とゲート層32との各々から延びる空乏層によって挟まれることで制御されるチャネル厚を有するチャネル層31が設けられる。チャネル層31は、MOSFETにおいて半導体層と絶縁膜との界面に形成されるのチャネル層とは異なり、バルク結晶中の電流経路を含む。これによりチャネル層31中のキャリア移動度が、結晶本来のキャリア移動度により近くなる。すなわちチャネル移動度が高くなる。よって炭化珪素半導体装置90のオン抵抗を小さくすることができる。
According to the present embodiment,
また、チャネル層の上記厚さを調整することで、炭化珪素半導体装置90をオフ状態とするために必要な電圧の絶対値(電圧しきい値の絶対値)を調整することができる。たとえば、この厚さを過度に大きくないものとしておけば、電圧しきい値の絶対値を十分に小さくすることができる。
In addition, by adjusting the thickness of the channel layer, the absolute value of the voltage (the absolute value of the voltage threshold value) required to turn off silicon
また本実施の形態によれば、エピタキシャル基板SCの上面P1に対するエピタキシャル基板SCのトレンチTRの側壁面SLの傾きは直角よりも小さい。これにより、炭化珪素半導体装置90の製造におけるトレンチTRの側壁面SL上へのチャネル層31およびゲート層32の形成を容易に行うことができる。
According to the present embodiment, the inclination of sidewall surface SL of trench TR of epitaxial substrate SC with respect to upper surface P1 of epitaxial substrate SC is smaller than a right angle. Thereby,
またトレンチTRを形成する工程は熱エッチングによって行わる。これにより、トレンチTRの側壁面SLの傾斜角度の製造ばらつきを抑制することができる。よって、特性ばらつきの小さい炭化珪素半導体装置90が得られる。
The process for forming the trench TR is performed by thermal etching. Thereby, the manufacturing dispersion | variation in the inclination angle of side wall surface SL of trench TR can be suppressed. Therefore, silicon
またチャネル層31の導電型(第1の導電型)がn型であることにより、炭化珪素半導体装置のキャリアとして電子を用いることができる。これにより、キャリアとして正孔が用いられる場合に比して、キャリア移動度が高くなる。よって炭化珪素半導体装置90のオン抵抗をより低減することができる。
In addition, since the conductivity type (first conductivity type) of
なお本実施の形態においてはソース電極41がチャネル層31に接触しているが、ソース電極41は、チャネル層31に接触する代わりに、またはチャネル層31に接触するとともに、第3の層22に接触していてもよい。そのような構成を得るには、たとえば、図8に示すゲート層32のパターニングにおいてチャネル層31もパターニングされ、このパターニングによって露出された第3の層22の上にソース電極41が設けられればよい。なおソース電極が第2の層21に接触する形態については、実施の形態2において説明する。
In this embodiment, the
また底面BSを有するトレンチTR(図1)の代わりに、底面を有しないトレンチ、たとえばV形トレンチが設けられてもよい。これにより半導体装置をより小さくすることができる。 Instead of trench TR (FIG. 1) having bottom surface BS, a trench having no bottom surface, for example, a V-shaped trench may be provided. As a result, the semiconductor device can be made smaller.
また、ゲート電極40の形成は、必ずしもゲート層32のパターニング後(図8)に行われる必要はなく、ゲート層32のパターニング前(図7)に行われてもよい。
The formation of the
また「熱エッチング」とは、エッチングされる対象を高温下でエッチングガスにさらすことによって行われるものであり、物理的エッチング作用を実質的に有しないものである。熱エッチングを用いることによって、結晶学的に特定の側壁面SLを自己形成することができる。熱エッチングのプロセスガスは、好ましくはハロゲン原子を含み、より好ましくはハロゲン原子は塩素原子である。具体的にはプロセスガスは、Cl2ガスであってもよい。好ましくは、プロセスガスは、ハロゲン元素を含有するガスに加えてさらに、酸素原子を含有するガスを含む。酸素原子を含有するガスは、具体的にはO2ガスであってもよい。なお、プロセスガスはキャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、たとえばN2ガス、Arガス、またはHeガスを用いることができる。熱エッチングの熱処理温度は、好ましくは700℃以上1200℃以下である。この温度の下限は、より好ましくは800℃、さらに好ましくは900℃である。またこの温度の上限は、より好ましくは1100℃、さらに好ましくは1000℃である。この場合、エッチング速度を十分実用的な値とすることができる。熱処理温度を700℃以上1000℃以下とした場合、炭化珪素のエッチング速度はたとえば70μm/hr程度になる。 Further, “thermal etching” is performed by exposing an object to be etched to an etching gas at a high temperature, and has substantially no physical etching action. By using thermal etching, a crystallographically specific side wall surface SL can be self-formed. The thermal etching process gas preferably contains a halogen atom, and more preferably the halogen atom is a chlorine atom. Specifically, the process gas may be Cl 2 gas. Preferably, the process gas further includes a gas containing oxygen atoms in addition to the gas containing a halogen element. Specifically, the gas containing oxygen atoms may be O 2 gas. The process gas may contain a carrier gas. As the carrier gas, for example, N 2 gas, Ar gas, or He gas can be used. The heat treatment temperature for thermal etching is preferably 700 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. The lower limit of this temperature is more preferably 800 ° C, and still more preferably 900 ° C. Further, the upper limit of this temperature is more preferably 1100 ° C., still more preferably 1000 ° C. In this case, the etching rate can be set to a sufficiently practical value. When the heat treatment temperature is set to 700 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, the etching rate of silicon carbide is about 70 μm / hr, for example.
またトレンチTRを形成するためのエッチングは熱エッチングに限定されるものではなく、他のドライエッチング方法が用いられてもよい。たとえば、反応性イオンエッチングまたはイオンビームエッチングなどのドライエッチングが用いられてもよい。またドライエッチングの代わりにウエットエッチングが用いられてもよい。 Etching for forming the trench TR is not limited to thermal etching, and other dry etching methods may be used. For example, dry etching such as reactive ion etching or ion beam etching may be used. Further, wet etching may be used instead of dry etching.
(実施の形態2)
図9に示すように、本実施の形態の炭化珪素半導体装置90Vは、実施の形態1のソース電極41の代わりにソース電極41Vを有する。ソース電極41Vは第3の層22を貫通して第2の層21に接触している。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 9, silicon
本実施の形態によれば、ソース電極41Vが第2の層21に接触しているので、第2の層21の電位がソース電極41Vの電位に対応するものとされる。これにより、第2の層21の電位を安定化することができる。
According to the present embodiment, since the source electrode 41V is in contact with the
なお上記説明においては第1の導電型がn型でありかつ第2の導電型がp型であるが、第1の導電型がp型でありかつ第2の導電型がn型であってもよい。 In the above description, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, but the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type. Also good.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the embodiments and examples described above but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
10 第1の層、11 単結晶基板、12 エピタキシャル層、21 第2の層、22 第3の層、31 チャネル層、32 ゲート層、40 ゲート電極、41,41V ソース電極(第1の主電極)、42 ドレイン電極(第2の主電極)、60 マスク層、90,90V 炭化珪素半導体装置、BS 底面、P1 上面、P2 裏面、SC エピタキシャル基板(炭化珪素基板)、SL 側壁面、TR トレンチ。 10 first layer, 11 single crystal substrate, 12 epitaxial layer, 21 second layer, 22 third layer, 31 channel layer, 32 gate layer, 40 gate electrode, 41, 41 V source electrode (first main electrode) ), 42 Drain electrode (second main electrode), 60 mask layer, 90, 90 V silicon carbide semiconductor device, BS bottom surface, P1 top surface, P2 back surface, SC epitaxial substrate (silicon carbide substrate), SL side wall surface, TR trench.
Claims (5)
前記炭化珪素基板の前記側壁面上に設けられ、前記第1の導電型を有するチャネル層と、
前記炭化珪素基板の前記側壁面との間で前記チャネル層を挟み、前記第2の導電型を有するゲート層と、
前記ゲート層に接触するゲート電極と、
前記ゲート層から離れ、前記チャネル層および前記第3の層の少なくともいずれかに接触する第1の主電極と、
前記炭化珪素基板の前記第2の面上に設けられた第2の主電極とを備える、炭化珪素半導体装置。 A silicon carbide substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, wherein the silicon carbide substrate has a first conductivity type and forms the second surface. And a second layer having a second conductivity type different from the first conductivity type provided on the first layer so as to be separated from the second surface by the first layer. A third layer provided on the second layer and having the first conductivity type and forming the first surface, wherein the first surface of the silicon carbide substrate has a side wall surface. And a trench extending through the third layer and the second layer to reach the first layer is provided, further provided on the side wall surface of the silicon carbide substrate, A channel layer having one conductivity type;
A gate layer having the second conductivity type, sandwiching the channel layer between the sidewall surfaces of the silicon carbide substrate;
A gate electrode in contact with the gate layer;
A first main electrode separated from the gate layer and in contact with at least one of the channel layer and the third layer;
A silicon carbide semiconductor device comprising: a second main electrode provided on the second surface of the silicon carbide substrate.
前記炭化珪素基板の前記第1の面に、側壁面を有し、かつ前記第3の層と前記第2の層とを貫通して前記第1の層に至るトレンチを形成する工程と、
前記炭化珪素基板の前記側壁面上に、前記第1の導電型を有するチャネル層を形成する工程と、
前記炭化珪素基板の前記側壁面との間で前記チャネル層を挟み、前記第2の導電型を有するゲート層を形成する工程と、
前記ゲート層に接触するゲート電極を形成する工程と、
前記チャネル層および前記第3の層の少なくともいずれかに接触する第1の主電極を形成する工程と、
前記炭化珪素基板の前記第2の面上に設けられた第2の主電極を形成する工程とを備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。 A step of preparing a silicon carbide substrate, wherein the silicon carbide substrate has a first surface and a second surface opposite to the first surface, and the silicon carbide substrate has a first conductivity type. A first layer having the second surface, and provided on the first layer so as to be separated from the second surface by the first layer, and different from the first conductivity type A second layer having a second conductivity type; and a third layer provided on the second layer and having the first conductivity type and forming the first surface. Forming a trench on the first surface of the substrate having a side wall surface and penetrating the third layer and the second layer to reach the first layer;
Forming a channel layer having the first conductivity type on the sidewall surface of the silicon carbide substrate;
Forming the gate layer having the second conductivity type by sandwiching the channel layer with the side wall surface of the silicon carbide substrate;
Forming a gate electrode in contact with the gate layer;
Forming a first main electrode in contact with at least one of the channel layer and the third layer;
Forming a second main electrode provided on the second surface of the silicon carbide substrate. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.
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