JP2015109474A - 炭化珪素半導体装置 - Google Patents
炭化珪素半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015109474A JP2015109474A JP2015020205A JP2015020205A JP2015109474A JP 2015109474 A JP2015109474 A JP 2015109474A JP 2015020205 A JP2015020205 A JP 2015020205A JP 2015020205 A JP2015020205 A JP 2015020205A JP 2015109474 A JP2015109474 A JP 2015109474A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- barrier metal
- metal layer
- gate
- insulating film
- 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 57
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 229
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 111
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 111
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 107
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910008484 TiSi Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 28
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical group [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 abstract description 20
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 49
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000789 Aluminium-silicon alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- PEUPIGGLJVUNEU-UHFFFAOYSA-N nickel silicon Chemical compound [Si].[Ni] PEUPIGGLJVUNEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
- H01L2224/0601—Structure
- H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
【解決手段】炭化珪素半導体装置のMOSFETセルは、ポリシリコンのゲート電極6およびn−ドリフト層2の上部に形成されたn+ソース領域4を備える。ゲート電極6上は層間絶縁膜7によって覆われており、Alのソース電極101は、層間絶縁膜7上に延在する。またゲート電極6にはAlのゲートパッド102が接続される。ソース電極101と層間絶縁膜7との間、並びにゲートパッド102とゲート電極6との間のそれぞれに、Alの拡散を抑制するバリアメタル層99が配設される。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体装置を備える半導体チップの上面図である。ここでは半導体装置の一例としてSiC−MOSFETを示す。当該MOSFETが搭載されるMOSFETチップ100の上面には、ソース電極101とゲート電極に接続するゲートパッド102が配設される。またMOSFETチップ100の外周部には、終端構造としてフィールドリミッティングリング103が設けられている。
MOSFETの中には、例えば過電流破壊保護のための過電流検出に使用する目的で、当該MOSFETを流れる電流を検出するための電流センスセルを備えたものがある。一般的に電流センスセルは、ゲートおよびドレインが通常のMOSFETセル(主MOSFETセル)と共通しており、MOSFETを流れる主電流の一部を分流させ、主電流に比例した微小電流を得るものである。
実施の形態1では、バリアメタル層9がTiの場合において、バリアメタル層9の厚みが30nmの場合と75nmの場合で行ったHTGB試験の結果(図4)から、その厚さを60nm以上とすればしきい値電圧低下を概ね0.2V以内にできることを導き出した。
実施の形態1〜3では、Alの拡散を抑制するバリアメタル層9をTiまたはTiNとしたが、TiSiを使用しても同様の効果を得ることができる。
実施の形態5では、バリアメタル層9をTiSi層とTi層から成る二層構造とする例を示す。
実施の形態6では、バリアメタル層9をTiN層とTi層から成る二層構造とする例を示す。
図14は、実施の形態7に係るMOSFETチップ100の上面図である。当該MOSFETチップ100は、チップの温度を検出する温度センサーとして、温度センスダイオード120を備えている。なお、MOSFETチップ100のMOSFETセル部およびゲートパッド部の構造は、実施の形態1(図2)と同様であるので、ここでの説明は省略する。また当該MOSFETチップ100は、実施の形態2の電流センスセル110をさらに備えていてもよい。
Claims (14)
- 炭化珪素半導体である半導体層と、
前記半導体層上に配設されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に配設されたゲート電極と、
前記半導体層の上部に形成された不純物領域であるソース領域と、
前記ゲート電極上を覆う層間絶縁膜と、
前記ソース領域に接続すると共に前記層間絶縁膜の上方に形成され、アルミニウムを含むソース電極と、
前記ゲート電極に接続するゲートパッドと、
前記ソース電極と前記層間絶縁膜との間および前記ゲートパッドと前記ゲート電極との間のそれぞれに介在するとともに、前記ソース電極と前記層間絶縁膜との間において前記層間絶縁膜の上面から側面にかけて延在するバリアメタル層とを備えた
炭化珪素半導体装置。 - 炭化珪素半導体である半導体層と、
前記半導体層上に配設されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に配設されたゲート電極と、
前記半導体層の上部に形成された不純物領域であるソース領域と、
前記ゲート電極上を覆う層間絶縁膜と、
前記ソース領域に接続すると共に前記層間絶縁膜の上方に形成され、アルミニウムを含むソース電極と、
前記ゲート電極に接続するゲートパッドと、
前記ソース電極と前記層間絶縁膜との間および前記ゲートパッドと前記ゲート電極との間のそれぞれに介在するバリアメタル層とを備え、
周囲温度が125℃で前記ゲート電極と前記ソース電極との間に−20Vの電圧を印加し試験時間が240時間のHTGB試験において、前記ゲート電極および前記ソース電極間のゲートソース間閾値電圧の変動量が2V以下となるように抑制される
炭化珪素半導体装置。 - 前記バリアメタル層は、前記ソース電極と前記ソース領域との間にも介在する、
請求項1または請求項2記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記ソース電極と前記ソース領域との間には、シリサイド層が介在する、
請求項1または請求項2記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記バリアメタル層は、前記ソース電極と前記シリサイド層との間にも介在する、
請求項4記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記ソース電極は、前記バリアメタル層と共にパターニングして形成されたものである、
請求項1から請求項5のいずれか一項記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記ゲートパッドは、前記バリアメタル層と共にパターニングして形成されたものである、
請求項1から請求項6のいずれか一項記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記バリアメタル層は、Tiを含む金属層である
請求項1から請求項7のいずれか一項記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記バリアメタル層は、厚さ40nm以上のTi層である
請求項1から請求項7のいずれか一項記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記バリアメタル層は、厚さ90nm以上のTiN層である
請求項1から請求項7のいずれか一項記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記バリアメタル層は、厚さ130nm以上のTiSi層である
請求項1から請求項7のいずれか一項記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記バリアメタル層は、TiSi層およびTi層から成る二層構造である
請求項1から請求項7のいずれか一項記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記バリアメタル層は、TiN層およびTi層から成る二層構造である
請求項1から請求項7のいずれか一項記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記バリアメタル層は、TiSi層、TiN層、TiSi層とTi層との二層構造、およびTiN層とTi層との二層構造のいずれかである
請求項1から請求項7のいずれか一項記載の炭化珪素半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015020205A JP6324914B2 (ja) | 2010-11-25 | 2015-02-04 | 炭化珪素半導体装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010262120 | 2010-11-25 | ||
JP2010262120 | 2010-11-25 | ||
JP2015020205A JP6324914B2 (ja) | 2010-11-25 | 2015-02-04 | 炭化珪素半導体装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011232666A Division JP5694119B2 (ja) | 2010-11-25 | 2011-10-24 | 炭化珪素半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015109474A true JP2015109474A (ja) | 2015-06-11 |
JP6324914B2 JP6324914B2 (ja) | 2018-05-16 |
Family
ID=53439558
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015020205A Active JP6324914B2 (ja) | 2010-11-25 | 2015-02-04 | 炭化珪素半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6324914B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017059720A (ja) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
WO2017145694A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 株式会社神戸製鋼所 | オーミック電極 |
JP2017152667A (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 株式会社神戸製鋼所 | オーミック電極 |
DE102017201550A1 (de) | 2016-03-16 | 2017-09-21 | Fuji Electric Co., Ltd. | Siliciumcarbid-halbleitervorrichtung und verfahren zum herstellen einer siliciumcarbid-halbleitervorrichtung |
US10090407B2 (en) | 2016-03-14 | 2018-10-02 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method |
CN108695317A (zh) * | 2017-04-06 | 2018-10-23 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置、半导体装置的制造方法及电力变换装置 |
JPWO2020031971A1 (ja) * | 2018-08-07 | 2021-08-10 | ローム株式会社 | SiC半導体装置 |
JP7471199B2 (ja) | 2020-11-12 | 2024-04-19 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置、電力変換装置、および炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH033270A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-09 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
JPH06244287A (ja) * | 1993-02-15 | 1994-09-02 | Matsushita Electron Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPH07326744A (ja) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2000216249A (ja) * | 1998-11-16 | 2000-08-04 | Sony Corp | 電子装置の製造方法及びその装置 |
JP2001237159A (ja) * | 2000-02-21 | 2001-08-31 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2009194127A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Panasonic Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
-
2015
- 2015-02-04 JP JP2015020205A patent/JP6324914B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH033270A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-09 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
JPH06244287A (ja) * | 1993-02-15 | 1994-09-02 | Matsushita Electron Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPH07326744A (ja) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2000216249A (ja) * | 1998-11-16 | 2000-08-04 | Sony Corp | 電子装置の製造方法及びその装置 |
JP2001237159A (ja) * | 2000-02-21 | 2001-08-31 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2009194127A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Panasonic Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
TANIMOTO SATOSHI, OOHASHI HIROMICHI, AND ARAI KAZUO: ""Mechanism of Interlayer Dielectric Penetration Caused by Al Interconnection and Preventive Measures", ECS TRANSACTIONS, vol. 6, no. 2, JPN6016016613, 2007, pages 213 - 219, ISSN: 0003308464 * |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017059720A (ja) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
US11456359B2 (en) | 2015-09-17 | 2022-09-27 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
WO2017145694A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 株式会社神戸製鋼所 | オーミック電極 |
JP2017152667A (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 株式会社神戸製鋼所 | オーミック電極 |
CN108701596A (zh) * | 2016-02-24 | 2018-10-23 | 株式会社神户制钢所 | 欧姆电极 |
US10090407B2 (en) | 2016-03-14 | 2018-10-02 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method |
DE102017201550A1 (de) | 2016-03-16 | 2017-09-21 | Fuji Electric Co., Ltd. | Siliciumcarbid-halbleitervorrichtung und verfahren zum herstellen einer siliciumcarbid-halbleitervorrichtung |
US10032894B2 (en) | 2016-03-16 | 2018-07-24 | Fuji Electric Co., Ltd. | Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device |
DE102017201550B4 (de) | 2016-03-16 | 2022-03-24 | Fuji Electric Co., Ltd. | Siliciumcarbid-halbleitervorrichtung und verfahren zum herstellen einer siliciumcarbid-halbleitervorrichtung |
CN108695317A (zh) * | 2017-04-06 | 2018-10-23 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置、半导体装置的制造方法及电力变换装置 |
JPWO2020031971A1 (ja) * | 2018-08-07 | 2021-08-10 | ローム株式会社 | SiC半導体装置 |
JP7471199B2 (ja) | 2020-11-12 | 2024-04-19 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置、電力変換装置、および炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6324914B2 (ja) | 2018-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5694119B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置 | |
JP6324914B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置 | |
US10475920B2 (en) | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method | |
US9214546B2 (en) | Silicon carbide switching device with novel overvoltage detection element for overvoltage control | |
JPWO2009101668A1 (ja) | 炭化珪素半導体装置 | |
JPWO2016166808A1 (ja) | 半導体装置 | |
WO2013179728A1 (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 | |
JP6641488B2 (ja) | 半導体装置 | |
JPWO2013042406A1 (ja) | 電力用半導体装置 | |
JP2014110277A (ja) | 半導体素子、半導体装置 | |
US20170207174A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2013201357A (ja) | 炭化珪素半導体装置とその製造方法 | |
US9647077B2 (en) | Power semiconductor devices having a semi-insulating field plate | |
JP6048126B2 (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
JP6589263B2 (ja) | 半導体装置 | |
CN206574719U (zh) | 一种集成肖特基二极管的SiC MOSFET器件 | |
US10692979B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2011023527A (ja) | 半導体装置 | |
JP7192338B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置の選別方法 | |
JP6823614B2 (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 | |
CN115483209A (zh) | 具有连接至栅极金属化部的二极管链的半导体器件 | |
JP2013214597A (ja) | 半導体デバイス | |
JP2009059862A (ja) | 半導体素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160314 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160510 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20160627 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160908 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170307 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170607 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20170616 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20170901 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180302 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180411 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6324914 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |