JP2017147471A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device with a low contact resistance.SOLUTION: A semiconductor device according to an embodiment comprises: an SiC layer; an electrode electrically connected with the SiC layer; and an impurity region provided between the SiC layer and the electrode, and whose maximum concentration of an impurity is 1×10cmor more and 5×10cmor less, and in which a first distance between a first position of the maximum concentration of the impurity and a second position where the concentration of the impurity is reduced by one digit from the maximum concentration at the SiC layer side from the first position, is 50 nm or less, and a second distance between the electrode and the second position is 50 nm or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、半導体装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device.

次世代の半導体デバイス用の材料としてSiC(炭化珪素)が期待されている。SiCはSi(シリコン)と比較して、バンドギャップが3倍、破壊電界強度が約10倍、熱伝導率が約3倍と優れた物性を有する。この特性を活用すれば低損失かつ高温動作可能な半導体デバイスを実現することができる。   SiC (silicon carbide) is expected as a material for next-generation semiconductor devices. Compared with Si (silicon), SiC has excellent physical properties such as a band gap of 3 times, a breakdown electric field strength of about 10 times, and a thermal conductivity of about 3 times. By utilizing this characteristic, it is possible to realize a semiconductor device capable of operating at high temperature with low loss.

しかし、SiCを用いた半導体デバイスでは、SiC層とコンタクト電極との間のコンタクト抵抗が高くなるという問題がある。コンタクト抵抗が高いのは、SiC層中での不純物の濃度及び活性化率が低いことによると考えられている。   However, a semiconductor device using SiC has a problem that the contact resistance between the SiC layer and the contact electrode is increased. The high contact resistance is believed to be due to the low impurity concentration and activation rate in the SiC layer.

特開2007−141950号公報JP 2007-141950 A

本発明が解決しようとする課題は、コンタクト抵抗の低い半導体装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a low contact resistance.

実施形態の半導体装置は、SiC層と、前記SiC層と電気的に接続される電極と、前記SiC層と前記電極との間に設けられ、不純物の最大濃度が1×1020cm−3以上5×1022cm−3以下で、前記不純物の最大濃度の第1の位置と、前記第1の位置から前記SiC層側の、前記不純物の濃度が前記最大濃度の一桁低下した第2の位置との間の第1の距離が50nm以下であり、前記電極と前記第2の位置との間の第2の距離が50nm以下である不純物領域と、を備える。 The semiconductor device of the embodiment is provided between the SiC layer, the electrode electrically connected to the SiC layer, and the SiC layer and the electrode, and the maximum impurity concentration is 1 × 10 20 cm −3 or more. 5 × 10 22 cm −3 or less, and a first position of the maximum concentration of the impurity, and a second position where the concentration of the impurity on the SiC layer side from the first position is decreased by an order of magnitude. And an impurity region having a first distance between the electrode and the second position of 50 nm or less.

第1の実施形態の半導体装置を示す模式断面図。1 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a first embodiment. 第1の実施形態のSiC半導体の結晶構造を示す図。The figure which shows the crystal structure of the SiC semiconductor of 1st Embodiment. 第1の実施形態の半導体装置の元素プロファイルを示す図。The figure which shows the element profile of the semiconductor device of 1st Embodiment. 第1の実施形態の半導体装置の製造方法を例示する工程フロー図。FIG. 3 is a process flow diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment. 第1の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 1st embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第1の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 1st embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第1の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 1st embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第1の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 1st embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第1の実施形態の作用の説明図。Explanatory drawing of an effect | action of 1st Embodiment. 第2の実施形態の半導体装置を示す模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment. 第2の実施形態の半導体装置の製造方法を例示する工程フロー図。FIG. 6 is a process flow diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of a second embodiment. 第2の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 2nd embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第2の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 2nd embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第2の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 2nd embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第2の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 2nd embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第2の実施形態の作用の説明図。Explanatory drawing of an effect | action of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の半導体装置を示す模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor device according to a third embodiment. 第3の実施形態の半導体装置の製造方法を例示する工程フロー図。FIG. 9 is a process flow diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of a third embodiment. 第3の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 3rd embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第3の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 3rd embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第3の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 3rd embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第3の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 3rd embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第3の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 3rd embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第3の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 3rd embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第3の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the semiconductor device of a 3rd embodiment, a schematic cross section showing a semiconductor device in the middle of manufacture. 第3の実施形態の半導体装置を示す模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor device according to a third embodiment.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一の部材等には同一の符号を付し、一度説明した部材等については適宜その説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same members and the like are denoted by the same reference numerals, and the description of the members and the like once described is omitted as appropriate.

また、以下の説明において、n、n、n及び、p、p、pの表記は、各導電型における不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわちnはnよりもn型の不純物濃度が相対的に高く、nはnよりもn型の不純物濃度が相対的に低いことを示す。また、pはpよりもp型の不純物濃度が相対的に高く、pはpよりもp型の不純物濃度が相対的に低いことを示す。なお、n型、n型を単にn型、p型、p型を単にp型と記載する場合もある。 In the following description, the notations n + , n, n and p + , p, p represent the relative level of impurity concentration in each conductivity type. That is, n + indicates that the n-type impurity concentration is relatively higher than n, and n indicates that the n-type impurity concentration is relatively lower than n. Further, p + indicates that the p-type impurity concentration is relatively higher than p, and p indicates that the p-type impurity concentration is relatively lower than p. In some cases, n + type and n type are simply referred to as n type, p + type and p type as simply p type.

本明細書中、「プロジェクテッドレンジ」とは、SiC層表面からイオン注入された不純物のピーク濃度位置を意味する。「プロジェクテッドレンジ」は、イオン注入の条件によって制御可能である。   In this specification, “projected range” means the peak concentration position of impurities ion-implanted from the surface of the SiC layer. The “projected range” can be controlled by ion implantation conditions.

(第1の実施形態)
本実施形態の半導体装置は、SiC層と、SiC層と電気的に接続される電極と、SiC層と電極との間に設けられ、不純物の最大濃度が1×1020cm−3以上5×1022cm−3以下で、不純物の最大濃度の位置と、最大濃度の位置からSiC層側の、不純物の濃度が最大濃度の一桁低下した位置との距離が50nm以下である不純物領域と、を備える。
(First embodiment)
The semiconductor device of this embodiment is provided between the SiC layer, the electrode electrically connected to the SiC layer, and the SiC layer and the electrode, and the maximum impurity concentration is 1 × 10 20 cm −3 or more and 5 ×. An impurity region having a maximum impurity concentration of 10 22 cm −3 or less and a distance between the maximum concentration position and the position on the SiC layer side where the impurity concentration is decreased by an order of magnitude of the maximum concentration is 50 nm or less; Is provided.

図1は、本実施形態の半導体装置であるPINダイオードの構成を示す模式断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a PIN diode that is a semiconductor device of the present embodiment.

このPINダイオード100は、SiC基板10を備えている。SiC基板10は、n型のSiC層10aと、n型のSiC層10a上のn型のSiCのドリフト層10bとで構成される。 The PIN diode 100 includes a SiC substrate 10. The SiC substrate 10 includes an n-type SiC layer 10a and an n -type SiC drift layer 10b on the n - type SiC layer 10a.

SiC層10aは、第1と第2の面を有する。図1においては、第1の面とは図の上側の面であり、第2の面とは図の下側の面である。SiC層10aは、例えば、不純物濃度1×1018cm−3以上1×1020cm−3以下の、例えばN(窒素)をn型不純物として含む4H−SiCのSiCである。 SiC layer 10a has first and second surfaces. In FIG. 1, the first surface is the upper surface of the drawing, and the second surface is the lower surface of the drawing. The SiC layer 10a is, for example, 4H—SiC SiC containing, for example, N (nitrogen) as an n-type impurity having an impurity concentration of 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less.

図2は、SiC半導体の結晶構造を示す図である。SiC半導体の代表的な結晶構造は、4H−SiCのような六方晶系である。六角柱の軸方向に沿うc軸を法線とする面(六角柱の頂面)の一方が(0001)面である。(0001)面と等価な面を、シリコン面と称し{0001}面と表記する。シリコン面にはSi(シリコン)が配列している。   FIG. 2 is a diagram showing a crystal structure of the SiC semiconductor. A typical crystal structure of the SiC semiconductor is a hexagonal system such as 4H—SiC. One of the surfaces (the top surface of the hexagonal column) whose normal is the c-axis along the axial direction of the hexagonal column is the (0001) surface. A plane equivalent to the (0001) plane is referred to as a silicon plane and expressed as a {0001} plane. Si (silicon) is arranged on the silicon surface.

六角柱の軸方向に沿うc軸を法線とする面(六角柱の頂面)の他方が(000−1)面である。(000−1)面と等価な面を、カーボン面と称し{000−1}面と表記する。カーボン面にはC(炭素)が配列している   The other side of the surface (the top surface of the hexagonal column) having the c-axis along the axial direction of the hexagonal column as a normal is the (000-1) plane. A plane equivalent to the (000-1) plane is referred to as a carbon plane and expressed as a {000-1} plane. C (carbon) is arranged on the carbon surface

一方、六角柱の側面(柱面)が、(1−100)面と等価な面であるM面、すなわち{1−100}面である。また、隣り合わない一対の稜線を通る面が(11−20)面と等価な面であるA面、すなわち{11−20}面である。M面及びA面には、Si(シリコン)及びC(炭素)の双方が配列している。   On the other hand, the side surface (column surface) of the hexagonal column is an M plane that is equivalent to the (1-100) plane, that is, the {1-100} plane. Further, the plane passing through a pair of ridge lines that are not adjacent to each other is the plane A equivalent to the (11-20) plane, that is, the {11-20} plane. Both Si (silicon) and C (carbon) are arranged on the M plane and the A plane.

以下、SiC層10aの第1の面がシリコン面に対し0度以上8度以下傾斜した面、第2の面がカーボン面に対し0度以上8度以下傾斜した面である場合を例に説明する。シリコン面に対し0度以上8度以下傾斜した面、及び、カーボン面に対し0度以上8度以下傾斜した面は、それぞれ、特性上、シリコン面、カーボン面とほぼ同等とみなすことができる。   Hereinafter, the case where the first surface of SiC layer 10a is a surface inclined by 0 to 8 degrees with respect to the silicon surface and the second surface is a surface inclined by 0 to 8 degrees with respect to the carbon surface will be described as an example. To do. A surface inclined by 0 ° or more and 8 ° or less with respect to the silicon surface and a surface inclined by 0 ° or more and 8 ° or less with respect to the carbon surface can be regarded as substantially equivalent to the silicon surface and the carbon surface, respectively.

ドリフト層10bは、例えば、SiC層10a上にエピタキシャル成長により形成されたSiCのエピタキシャル成長層である。ドリフト層10bの、n型不純物の不純物濃度は、例えば、5×1015以上2×1016cm−3以下である。n型不純物は、例えばN(窒素)である。 The drift layer 10b is, for example, a SiC epitaxial growth layer formed by epitaxial growth on the SiC layer 10a. The impurity concentration of the n-type impurity in the drift layer 10b is, for example, 5 × 10 15 or more and 2 × 10 16 cm −3 or less. The n-type impurity is, for example, N (nitrogen).

ドリフト層10bの表面も、シリコン面に対し0度以上8度以下傾斜した面である。ドリフト層10bの膜厚は、例えば、5μm以上150μm以下である。   The surface of the drift layer 10b is also a surface inclined at 0 ° or more and 8 ° or less with respect to the silicon surface. The film thickness of the drift layer 10b is, for example, not less than 5 μm and not more than 150 μm.

ドリフト層10bの表面には、例えば、p型不純物の不純物濃度1×1018cm−3以上5×1019cm−3以下のp型のアノード層(SiC層)12が形成されている。アノード層12の深さは、例えば0.3μm程度である。 On the surface of the drift layer 10b, for example, a p-type anode layer (SiC layer) 12 having an impurity concentration of p-type impurities of 1 × 10 18 cm −3 or more and 5 × 10 19 cm −3 or less is formed. The depth of the anode layer 12 is, for example, about 0.3 μm.

アノード層12上には、金属のアノード電極(電極)14が設けられている。アノード層12とアノード電極14は、電気的に接続される。   A metal anode electrode (electrode) 14 is provided on the anode layer 12. The anode layer 12 and the anode electrode 14 are electrically connected.

アノード電極14は、例えば金属である。アノード電極14を形成する金属は、例えば、TiN(窒化チタン)である。TiN上に、例えば、Al(アルミニウム)等の他の金属が積層されていても構わない。また、金属以外にも、例えば、n型不純物を含有する多結晶シリコン等の導電性材料を適用することも可能である。   The anode electrode 14 is, for example, a metal. The metal forming the anode electrode 14 is, for example, TiN (titanium nitride). For example, another metal such as Al (aluminum) may be laminated on TiN. In addition to the metal, for example, a conductive material such as polycrystalline silicon containing an n-type impurity can be applied.

アノード電極14を形成する金属中の炭素濃度は、1×1018cm−3以下である。 The carbon concentration in the metal forming the anode electrode 14 is 1 × 10 18 cm −3 or less.

アノード層12とアノード電極14との間には、p型不純物を含有するp型不純物領域(不純物領域)16が設けられる。   A p-type impurity region (impurity region) 16 containing a p-type impurity is provided between the anode layer 12 and the anode electrode 14.

図3は、本実施形態の半導体装置の元素プロファイルを示す図である。p型のアノード層(p型のSiC層)12とアノード電極(電極)14とを含む断面の、p型不純物の濃度プロファイルを示す。p型不純物領域16は、p型不純物の最大濃度が1×1020cm−3以上5×1022cm−3以下である。p型不純物領域16のp型不純物濃度は、例えば、SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)で、測定することが可能である。 FIG. 3 is a diagram showing an element profile of the semiconductor device of this embodiment. A concentration profile of p-type impurities in a cross section including a p-type anode layer (p-type SiC layer) 12 and an anode electrode (electrode) 14 is shown. In the p-type impurity region 16, the maximum concentration of the p-type impurity is 1 × 10 20 cm −3 or more and 5 × 10 22 cm −3 or less. The p-type impurity concentration of the p-type impurity region 16 can be measured by, for example, SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry).

図3に示すように、アノード層12とアノード電極14との間の界面に、p型不純物が高濃度に偏析している。p型不純物の最大濃度の位置と、p型不純物の最大濃度の位置からアノード層12側のp型不純物の濃度が最大濃度の一桁低下した位置との距離(図3中のd)が50nm以下である。p型不純物の最大濃度の位置と、p型不純物の最大濃度の位置からアノード層12側のp型不純物の濃度が最大濃度の一桁低下した位置との距離は、例えば、AFM(Atomic Force Microscope)で測定することが可能である。或いはAtom Probeにより密度分布も測定可能である。   As shown in FIG. 3, p-type impurities are segregated at a high concentration at the interface between the anode layer 12 and the anode electrode 14. The distance (d in FIG. 3) between the position of the maximum concentration of the p-type impurity and the position where the concentration of the p-type impurity on the anode layer 12 side is decreased by an order of magnitude from the position of the maximum concentration of the p-type impurity is 50 nm. It is as follows. The distance between the position of the maximum concentration of the p-type impurity and the position where the concentration of the p-type impurity on the anode layer 12 side is decreased by an order of magnitude from the position of the maximum concentration of the p-type impurity is, for example, AFM (Atomic Force Microscope). ). Alternatively, the density distribution can also be measured by an atom probe.

p型不純物領域16では、例えば、p型不純物がSiCの格子位置に入り活性化している。   In the p-type impurity region 16, for example, a p-type impurity enters the SiC lattice position and is activated.

p型不純物領域16に含有されるp型不純物は、例えば、Al(アルミニウム)である。p型不純物は、B(ボロン)、Ga(ガリウム)、又はIn(インジウム)であっても構わない。   The p-type impurity contained in the p-type impurity region 16 is, for example, Al (aluminum). The p-type impurity may be B (boron), Ga (gallium), or In (indium).

SiC基板10のドリフト層10bと反対側、すなわち、第2の面側には、金属のカソード電極18が形成されている。カソード電極18は、例えば、Ni(ニッケル)のバリアメタル層と、バリアメタル層上のAl(アルミニウム)のメタル層との積層で構成される。Niのバリアメタル層とAlのメタル層とは反応により合金を形成していてもよい。また、NiとSiC基板10が反応してシリサイドを形成しても構わない。   A metal cathode electrode 18 is formed on the opposite side to the drift layer 10b of the SiC substrate 10, that is, on the second surface side. The cathode electrode 18 is constituted by, for example, a laminate of a Ni (nickel) barrier metal layer and an Al (aluminum) metal layer on the barrier metal layer. The Ni barrier metal layer and the Al metal layer may form an alloy by reaction. Further, Ni may react with SiC substrate 10 to form silicide.

次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法は、SiC層に所定のプロジェクテッドレンジで不純物のイオン注入を行い、SiC層をイオン注入のプロジェクテッドレンジよりも深い領域まで酸化して酸化膜を形成し、酸化膜を剥離し、SiC層上に電極を形成する。本実施形態の半導体装置の製造方法は、図1に示した半導体装置の製造方法の一例である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, impurities are ion-implanted into a SiC layer in a predetermined projected range, the SiC layer is oxidized to a region deeper than the projected range of ion implantation, and an oxide film is formed. The oxide film is peeled off and an electrode is formed on the SiC layer. The manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment is an example of a manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG.

図4は、本実施形態の半導体装置の製造方法を例示する工程フロー図である。図5−図8は、本実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図である。   FIG. 4 is a process flow diagram illustrating the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment. 5 to 8 are schematic cross-sectional views showing a semiconductor device being manufactured in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment.

図4に示すように、本実施形態の半導体装置の製造方法は、nSiC層形成(ステップS100)、p型不純物イオン注入(ステップS102)、アニール(ステップS104)、酸化膜形成(ステップS106)、酸化膜剥離(ステップS108)、アノード電極形成(ステップS110)、及びカソード電極形成(ステップS112)を備える。 As shown in FIG. 4, the method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment includes n SiC layer formation (step S100), p-type impurity ion implantation (step S102), annealing (step S104), and oxide film formation (step S106). ), Oxide film peeling (step S108), anode electrode formation (step S110), and cathode electrode formation (step S112).

まず、シリコン面である第1の面と、カーボン面である第2の面を有するn型のSiC層10aを準備する。   First, an n-type SiC layer 10a having a first surface that is a silicon surface and a second surface that is a carbon surface is prepared.

次に、ステップS100で、SiC層10aの第1の面上に、エピタキシャル成長法により、n型のSiCのドリフト層10bを形成する。n型のSiC層10aとn型のドリフト層10bがSiC基板10を構成する(図5)。 Next, in step S100, an n type SiC drift layer 10b is formed on the first surface of the SiC layer 10a by epitaxial growth. N-type SiC layer 10a and n -type drift layer 10b constitute SiC substrate 10 (FIG. 5).

次に、ステップS102で、公知のイオン注入法により、p型不純物を、ドリフト層10bへイオン注入する(図6)。p型不純物は、例えば、Al(アルミニウム)である。イオン注入のドーズ量は、例えば、1×1015cm−2以上1×1017cm−2以下である。後に形成されるp型不純物領域16を高濃度にする観点から、1×1016cm−2以上であることが望ましい。 Next, in step S102, p-type impurities are ion-implanted into the drift layer 10b by a known ion implantation method (FIG. 6). The p-type impurity is, for example, Al (aluminum). The dose amount of ion implantation is, for example, 1 × 10 15 cm −2 or more and 1 × 10 17 cm −2 or less. From the viewpoint of increasing the concentration of the p-type impurity region 16 to be formed later, it is desirably 1 × 10 16 cm −2 or more.

次に、ステップS104で、p型不純物をイオン注入した後に、p型不純物を活性化する活性化アニールを行う。活性化アニールは、例えば、不活性ガス雰囲気中、1700℃以上1900℃以下の温度で行う。   Next, in step S104, after the p-type impurity is ion-implanted, activation annealing for activating the p-type impurity is performed. The activation annealing is performed, for example, at a temperature of 1700 ° C. or higher and 1900 ° C. or lower in an inert gas atmosphere.

p型不純物のイオン注入と活性化アニールにより、p型のアノード層12が形成される。   A p-type anode layer 12 is formed by ion implantation of p-type impurities and activation annealing.

次に、ステップS106で、ドリフト層10bを熱酸化して酸化膜20を形成する(図7)。ドリフト層10bをAlのイオン注入のプロジェクテッドレンジ(Rp)よりも深い領域まで熱酸化して、酸化膜20を形成する。   Next, in step S106, the drift layer 10b is thermally oxidized to form an oxide film 20 (FIG. 7). The drift layer 10b is thermally oxidized to a region deeper than the projected range (Rp) of Al ion implantation to form an oxide film 20.

熱酸化は、例えば、酸化性雰囲気中で800℃以上1500℃以下の温度で行われる。900℃以上1350℃以下であることが望ましい。1000℃以上1300℃以下であることが更に望ましい。   The thermal oxidation is performed, for example, at a temperature of 800 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower in an oxidizing atmosphere. It is desirable that it is 900 degreeC or more and 1350 degrees C or less. It is further desirable that the temperature is 1000 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower.

形成される酸化膜20の膜厚はプロジェクテッドレンジ(Rp)に依存するが、本実施例のようにSi面を用いる場合は、50nm以上1000nm以下であることが望ましく、100nm以上300nm以下であることがより望ましい。上記範囲を下回ると、p型不純物領域16を十分に高濃度にできない恐れがある。また、上記範囲を上回ると、製造時間が増大し製造コストが増大する恐れがある。   The thickness of the oxide film 20 to be formed depends on the projected range (Rp). However, when the Si surface is used as in this embodiment, it is preferably 50 nm to 1000 nm, and preferably 100 nm to 300 nm. It is more desirable. Below the above range, the p-type impurity region 16 may not be sufficiently concentrated. Moreover, when it exceeds the said range, there exists a possibility that manufacturing time may increase and manufacturing cost may increase.

酸化膜20の形成時に、酸化膜20とアノード層12との界面にp型不純物がパイルアップすることで高濃度に偏析し、p型不純物領域16が形成される。p型不純物は、熱酸化時にアノード層12表面に形成される炭素空孔に入り活性化する。あるいは、p型不純物は、熱酸化時にアノード層12表面に形成される炭素空孔とSi(シリコン)が置換した後のSi格子位置に入り活性化する。   When the oxide film 20 is formed, the p-type impurity piles up at the interface between the oxide film 20 and the anode layer 12 and segregates at a high concentration, and the p-type impurity region 16 is formed. The p-type impurity enters and activates carbon vacancies formed on the surface of the anode layer 12 during thermal oxidation. Alternatively, the p-type impurity enters and activates the Si lattice position after substitution of carbon vacancies formed on the surface of the anode layer 12 and Si (silicon) during thermal oxidation.

また、熱酸化時にアノード層12表面で発生した格子間炭素が、アノード層12やSiC基板10内部に拡散し、アノード層12やSiC基板10内部の炭素空孔に入る。これにより、アノード層12やSiC基板10内部の炭素空孔の濃度が低減する。   Further, interstitial carbon generated on the surface of the anode layer 12 during thermal oxidation diffuses into the anode layer 12 and the SiC substrate 10 and enters carbon vacancies inside the anode layer 12 and the SiC substrate 10. Thereby, the density | concentration of the carbon void | hole in the anode layer 12 and the SiC substrate 10 reduces.

次に、ステップS108で、酸化膜20を剥離する(図8)。酸化膜20は、例えば、フッ酸系のウェットエッチングにより剥離される。   Next, in step S108, the oxide film 20 is removed (FIG. 8). The oxide film 20 is removed by, for example, hydrofluoric acid-based wet etching.

その後、公知のプロセスにより、ステップ110で、アノード層12上にアノード電極14を形成する。また、ステップ112で、SiC基板10の裏面側にカソード電極18を形成し、図1に示す本実施形態のPINダイオード100が製造される。   Thereafter, the anode electrode 14 is formed on the anode layer 12 in step 110 by a known process. In step 112, the cathode electrode 18 is formed on the back side of the SiC substrate 10, and the PIN diode 100 of the present embodiment shown in FIG. 1 is manufactured.

以下、本実施形態の半導体装置及び半導体装置の製造方法の作用及び効果について説明する。   Hereinafter, the operation and effect of the semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described.

SiCを熱酸化する際に、SiC中に存在する不純物の安定性を第1原理計算により検討した。熱酸化時にSiCと酸化膜の界面において、SiC中の不純物が酸化膜へ拡散する場合と、不純物がSiC中に留まる場合のエネルギー差を計算した。   When the SiC was thermally oxidized, the stability of impurities present in the SiC was examined by the first principle calculation. The energy difference between the case where impurities in SiC diffuse into the oxide film at the interface between SiC and the oxide film during thermal oxidation and the case where impurities remain in SiC was calculated.

第1原理による計算の結果、p型不純物であるAl(アルミニウム)、B(ボロン)、Ga(ガリウム)、又はIn(インジウム)、n型不純物であるN(窒素)、As(ヒ素)、P(リン)、Sb(アンチモン)いずれの場合も、SiC中に留まる方が、酸化膜中へ拡散するよりも安定であることが明らかになった。また、上記、p型不純物及びn型不純物のSiC中における拡散係数は極めて小さい。   As a result of calculation based on the first principle, Al (aluminum), B (boron), Ga (gallium) or In (indium) as p-type impurities, N (nitrogen) as n-type impurities, As (arsenic), P In both cases of (phosphorus) and Sb (antimony), it was found that staying in SiC is more stable than diffusing into the oxide film. Further, the diffusion coefficients of p-type impurities and n-type impurities in SiC are extremely small.

図9は、本実施形態の作用の説明図である。図9(a)−(c)、それぞれの図において、右側がSiC基板の表面側(第1の面側)、左側がSiC基板の裏面側(第2の面側)である。   FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of the present embodiment. In each of FIGS. 9A to 9C, the right side is the front surface side (first surface side) of the SiC substrate, and the left side is the back surface side (second surface side) of the SiC substrate.

本実施形態では、SiC中に、例えば、p型不純物としてAl(アルミニウム)を表面側からイオン注入し、アニールで活性化する(図9(a))。図9(a)には、イオン注入のプロジェクテッドレンジ(Rp)を示している。   In the present embodiment, for example, Al (aluminum) as a p-type impurity is ion-implanted into SiC from the surface side and activated by annealing (FIG. 9A). FIG. 9A shows a projected range (Rp) of ion implantation.

その後、熱酸化によりシリコン酸化膜が形成される(図9(b))。この際、Alは、上述のようにシリコン酸化膜に拡散するよりも、SiC側に留まることがエネルギー的に安定である。また、AlのSiC中における拡散係数は極めて小さい。このため、Alは、SiCとシリコン酸化膜の界面にパイルアップする。特に、本実施形態では、イオン注入のプロジェクテッドレンジよりも深い領域まで熱酸化して酸化膜を形成するため、多量のAlが界面にパイルアップして、高濃度で幅の狭いp型不純物領域が界面に形成される。   Thereafter, a silicon oxide film is formed by thermal oxidation (FIG. 9B). At this time, it is energetically stable that Al remains on the SiC side rather than diffusing into the silicon oxide film as described above. Also, the diffusion coefficient of Al in SiC is extremely small. For this reason, Al piles up at the interface between SiC and the silicon oxide film. In particular, in this embodiment, since an oxide film is formed by thermal oxidation to a region deeper than the projected range of ion implantation, a large amount of Al piles up at the interface, and a high concentration and narrow p-type impurity region Is formed at the interface.

シリコン酸化膜の形成時に、SiC格子から炭素が抜けることで、炭素空孔が形成される。この炭素空孔にAlが入ることで安定化し、Alは活性化する。或いは、SiCのSi(シリコン)が炭素空孔に入り、SiCのSi格子位置にAlが入ることで活性化する。したがって、p型不純物領域では、活性化したAlが高濃度で存在することになる。つまり、本実施形態のプロセスでは、p型不純物領域のAlは、酸化により活性化されるため、酸化後に活性化のための高温プロセスは必ずしも必要ではない。   When the silicon oxide film is formed, carbon is released from the SiC lattice, thereby forming carbon vacancies. When Al enters this carbon vacancy, it is stabilized and Al is activated. Alternatively, SiC Si (silicon) enters the carbon vacancies, and Al is activated at the position of the SiC Si lattice. Therefore, activated Al is present at a high concentration in the p-type impurity region. That is, in the process of the present embodiment, Al in the p-type impurity region is activated by oxidation, and thus a high-temperature process for activation after oxidation is not always necessary.

活性化したAlが高濃度で存在するp型不純物領域上に、例えば、金属の電極が形成される(図9(c))。p型のSiCと電極との間の障壁幅は、活性化した不純部物濃度の高いp型不純物領域が存在することにより狭くなる。したがって、p型のSiCと電極との間で、低抵抗なオーミックコンタクトが実現される。   For example, a metal electrode is formed on the p-type impurity region where activated Al is present at a high concentration (FIG. 9C). The barrier width between the p-type SiC and the electrode is narrowed by the presence of the activated p-type impurity region having a high impurity concentration. Therefore, a low-resistance ohmic contact is realized between the p-type SiC and the electrode.

以上の作用により、本実施形態のPINダイオード100では、アノード層12とアノード電極14との間で低抵抗なオーミックコンタクトが実現される。したがって、オン抵抗が低く、順方向電流の大きいPINダイオード100が実現される。   With the above operation, in the PIN diode 100 of this embodiment, a low-resistance ohmic contact is realized between the anode layer 12 and the anode electrode 14. Therefore, the PIN diode 100 having a low on-resistance and a large forward current is realized.

また、本実施形態では、アノード層12とアノード電極14との間の界面の、例えば、50nm以下の極めて幅の狭い領域にp型不純物領域16が形成される。したがって、例えば、アノード層12のp型不純物濃度を、pn接合の耐圧や、寄生抵抗など、コンタクト抵抗以外の特性を最適化する観点から制御することが容易となる。   In the present embodiment, the p-type impurity region 16 is formed in a very narrow region of, for example, 50 nm or less, at the interface between the anode layer 12 and the anode electrode 14. Therefore, for example, it becomes easy to control the p-type impurity concentration of the anode layer 12 from the viewpoint of optimizing characteristics other than the contact resistance such as the breakdown voltage of the pn junction and the parasitic resistance.

なお、p型不純物領域16を高濃度にする観点、及び、アノード層12の不純物濃度の設計自由度を高くする観点からは、p型不純物領域16の深さ方向の幅は狭いことが望ましい。したがって、p型不純物の最大濃度の位置と、p型不純物の最大濃度の位置からアノード層12側のp型不純物の濃度が最大濃度の一桁低下した位置との距離(図3中のd)は、20nm以下であることが望ましく、10nm以下であることがより望ましい。   From the viewpoint of increasing the concentration of the p-type impurity region 16 and increasing the degree of freedom in designing the impurity concentration of the anode layer 12, it is desirable that the width of the p-type impurity region 16 in the depth direction is narrow. Therefore, the distance between the position of the maximum concentration of the p-type impurity and the position where the concentration of the p-type impurity on the anode layer 12 side is decreased by an order of magnitude from the position of the maximum concentration of the p-type impurity (d in FIG. 3). Is preferably 20 nm or less, and more preferably 10 nm or less.

また、本実施形態のPINダイオード100の製造方法では、熱酸化の際にアノード層12表面で発生した格子間炭素が、アノード層12やSiC基板10内部に拡散し、アノード層12やSiC基板10内部の炭素空孔に入る。これにより、アノード層12やSiC基板10内部の炭素空孔の濃度が低減する。   Further, in the method for manufacturing the PIN diode 100 of the present embodiment, interstitial carbon generated on the surface of the anode layer 12 during thermal oxidation diffuses into the anode layer 12 and the SiC substrate 10, and the anode layer 12 and the SiC substrate 10. Enter the internal carbon vacancies. Thereby, the density | concentration of the carbon void | hole in the anode layer 12 and the SiC substrate 10 reduces.

SiC中の炭素空孔は、少数キャリアライフタイムの低下や、不純物層抵抗の増大を招く。本実施形態によれば、アノード層12やSiC基板10内部の炭素空孔の濃度が低減することで、少数キャリアライフタイムが長くなり、不純物層抵抗が低減する。したがって、オン抵抗の低いPINダイオード100が実現される。   Carbon vacancies in SiC cause a decrease in minority carrier lifetime and an increase in impurity layer resistance. According to the present embodiment, the concentration of carbon vacancies in the anode layer 12 and the SiC substrate 10 is reduced, so that the minority carrier lifetime is increased and the impurity layer resistance is reduced. Therefore, the PIN diode 100 having a low on-resistance is realized.

また、例えば、SiCと金属を反応させてシリサイドを形成することで低コンタクト抵抗の電極を形成する方法がある。この場合、SiCとシリサイドの界面やシリサイド膜中に存在する余剰な炭素が、電極の膜剥がれを引き起こす場合がある。   Further, for example, there is a method of forming a low contact resistance electrode by reacting SiC with a metal to form silicide. In this case, surplus carbon existing in the interface between SiC and silicide or in the silicide film may cause peeling of the electrode film.

本実施形態のPINダイオード100の製造方法では、高濃度のp型不純物領域16が形成されることから、SiCと電極との間のシリサイド化は必ずしも必要ない。なお、熱酸化時に酸化膜に取り込まれる余剰な炭素は、酸化膜の剥離により除去される。   In the method for manufacturing the PIN diode 100 of the present embodiment, since the high-concentration p-type impurity region 16 is formed, silicidation between SiC and the electrode is not necessarily required. Excess carbon taken into the oxide film during thermal oxidation is removed by peeling off the oxide film.

したがって、金属中の炭素濃度が、1×1018cm−3以下と低減されたアノード電極12が形成可能である。よって、膜剥がれ等がなく信頼性の高いPINダイオード100が実現できる。 Therefore, it is possible to form the anode electrode 12 in which the carbon concentration in the metal is reduced to 1 × 10 18 cm −3 or less. Therefore, a highly reliable PIN diode 100 without film peeling or the like can be realized.

以上、本実施形態によれば、コンタクト抵抗の低いPINダイオード100が実現される。   As described above, according to the present embodiment, the PIN diode 100 having a low contact resistance is realized.

(第2の実施形態)
本実施形態の半導体装置は、n型のSiC基板と電極との界面にn型不純物領域が設けられる点で、第1の実施形態と異なっている。第1の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
(Second Embodiment)
The semiconductor device of this embodiment is different from that of the first embodiment in that an n-type impurity region is provided at the interface between the n-type SiC substrate and the electrode. The description overlapping with the first embodiment is omitted.

図10は、本実施形態の半導体装置であるPINダイオードの構成を示す模式断面図である。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a PIN diode that is a semiconductor device of the present embodiment.

このPINダイオード200は、SiC基板10、アノード層12、アノード電極14、カソード電極18、n型不純物領域22を備えている。SiC基板10は、n型のSiC層10aと、SiC層10a上のn型のドリフト層10bとで構成される。PINダイオード200は、n型不純物領域22を備えている。 The PIN diode 200 includes a SiC substrate 10, an anode layer 12, an anode electrode 14, a cathode electrode 18, and an n-type impurity region 22. SiC substrate 10 includes an n-type SiC layer 10a and an n -type drift layer 10b on SiC layer 10a. The PIN diode 200 includes an n-type impurity region 22.

本実施形態において、アノード電極14は、例えば、金属である。アノード電極14を形成する金属は、例えば、Ni(ニッケル)のバリアメタル層と、バリアメタル層上のAl(アルミニウム)のメタル層との積層で構成される。Niのバリアメタル層とAlのメタル層とは反応により合金を形成していてもよい。また、NiとSiC基板10が反応してシリサイドを形成しても構わない。   In the present embodiment, the anode electrode 14 is, for example, a metal. The metal forming the anode electrode 14 is constituted by, for example, a laminate of a Ni (nickel) barrier metal layer and an Al (aluminum) metal layer on the barrier metal layer. The Ni barrier metal layer and the Al metal layer may form an alloy by reaction. Further, Ni may react with SiC substrate 10 to form silicide.

カソード電極18は、例えば金属である。カソード電極18を形成する金属は、例えば、TiN(窒化チタン)である。TiN上に、例えば、Al(アルミニウム)等の他の金属が積層されていても構わない。   The cathode electrode 18 is, for example, a metal. The metal forming the cathode electrode 18 is, for example, TiN (titanium nitride). For example, another metal such as Al (aluminum) may be laminated on TiN.

n型不純物領域22は、n型のSiC層10aとカソード電極18との間に設けられる。n型不純物領域22は、n型不純物を含有する。   N-type impurity region 22 is provided between n-type SiC layer 10 a and cathode electrode 18. N-type impurity region 22 contains an n-type impurity.

n型不純物領域22は、n型不純物の最大濃度が1×1020cm−3以上5×1022cm−3以下である。n型のSiC層10aとカソード電極18との間の界面に、n型不純物が高濃度に偏析している。 In the n-type impurity region 22, the maximum concentration of the n-type impurity is 1 × 10 20 cm −3 or more and 5 × 10 22 cm −3 or less. At the interface between the n-type SiC layer 10a and the cathode electrode 18, n-type impurities are segregated at a high concentration.

n型不純物の最大濃度の位置と、n型不純物の最大濃度の位置からn型のSiC層10a側のn型不純物の濃度が最大濃度の一桁低下した位置との距離が50nm以下である。この距離は、20nm以下であることが望ましく、10nm以下であることがより望ましい。   The distance between the position of the maximum concentration of the n-type impurity and the position where the concentration of the n-type impurity on the n-type SiC layer 10a side is decreased by an order of magnitude from the position of the maximum concentration of the n-type impurity is 50 nm or less. This distance is desirably 20 nm or less, and more desirably 10 nm or less.

次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法は、SiC層に不純物のイオン注入を行い、イオン注入で導入された不純物が90%以上含まれる領域まで酸化し、酸化膜を剥離し、SiC層上に電極を形成する。本実施形態の半導体装置の製造方法は、図10に示した半導体装置の製造方法の一例である。イオン注入で導入された不純物が90%以上含まれる領域とは、例えば、プロジェクテッドレンジの3倍よりも深い領域である。イオン注入のプロファイル次第では、プロジェクテッドレンジの4倍程度が必要になる可能性もある。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described. In the method of manufacturing a semiconductor device according to this embodiment, impurities are ion-implanted into a SiC layer, oxidized to a region containing 90% or more of impurities introduced by ion implantation, the oxide film is peeled off, and an electrode is formed on the SiC layer. Form. The manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment is an example of the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. The region containing 90% or more of impurities introduced by ion implantation is, for example, a region deeper than three times the projected range. Depending on the profile of the ion implantation, there may be a need for about four times the projected range.

図11は、本実施形態の半導体装置の製造方法を例示する工程フロー図である。図12−図15は、本実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図である。   FIG. 11 is a process flow diagram illustrating the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment. 12 to 15 are schematic cross-sectional views showing a semiconductor device being manufactured in the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment.

図11に示すように、本実施形態の半導体装置の製造方法は、nSiC層形成(ステップS200)、p型不純物イオン注入(ステップS202)、アニール(ステップS204)、裏面n型不純物イオン注入(ステップS206)、裏面酸化膜形成(ステップS208)、裏面酸化膜剥離(ステップS210)、アノード電極形成(ステップS212)、及びカソード電極形成(ステップS214)を備える。 As shown in FIG. 11, the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment includes n SiC layer formation (step S200), p-type impurity ion implantation (step S202), annealing (step S204), and backside n-type impurity ion implantation. (Step S206), backside oxide film formation (Step S208), backside oxide film peeling (Step S210), anode electrode formation (Step S212), and cathode electrode formation (Step S214).

まず、シリコン面である第1の面と、カーボン面である第2の面を有するn型のSiC層10aを準備する。なお、n型のSiC層10aの第2の面を裏面と称する。   First, an n-type SiC layer 10a having a first surface that is a silicon surface and a second surface that is a carbon surface is prepared. The second surface of n-type SiC layer 10a is referred to as the back surface.

次に、ステップS200で、SiC層10aの第1の面上に、エピタキシャル成長法により、n型のドリフト層10bを形成する。n型のSiC層10aとn型のドリフト層10bがSiC基板10を構成する。 Next, in step S200, n -type drift layer 10b is formed on the first surface of SiC layer 10a by epitaxial growth. The n-type SiC layer 10 a and the n -type drift layer 10 b constitute the SiC substrate 10.

次に、ステップS202で、公知のイオン注入法により、p型不純物を、ドリフト層10bへイオン注入する。p型不純物は、例えば、Al(アルミニウム)である。   Next, in step S202, p-type impurities are ion-implanted into the drift layer 10b by a known ion implantation method. The p-type impurity is, for example, Al (aluminum).

次に、ステップS204で、p型不純物をイオン注入した後に、p型不純物を活性化する活性化アニールを行う。活性化アニールは、例えば、不活性ガス雰囲気中、1700℃以上1900℃以下の温度で行う。p型不純物のイオン注入と活性化アニールにより、p型のアノード層12が形成される(図12)。   Next, in step S204, after the p-type impurity is ion-implanted, activation annealing for activating the p-type impurity is performed. The activation annealing is performed, for example, at a temperature of 1700 ° C. or higher and 1900 ° C. or lower in an inert gas atmosphere. A p-type anode layer 12 is formed by ion implantation of p-type impurities and activation annealing (FIG. 12).

次に、ステップS206で、公知のイオン注入法により、n型不純物を、n型のSiC層10aへ裏面側からイオン注入する。n型不純物がイオン注入された領域にn型領域24が形成される(図13)。n型不純物は、例えば、N(窒素)である。n型不純物は、As(ヒ素)、P(リン)、又はアンチモン(Sb)であっても構わない。 Next, in step S206, n-type impurities are ion-implanted from the back side into the n-type SiC layer 10a by a known ion implantation method. An n + type region 24 is formed in the region where the n type impurity is ion-implanted (FIG. 13). The n-type impurity is, for example, N (nitrogen). The n-type impurity may be As (arsenic), P (phosphorus), or antimony (Sb).

イオン注入のドーズ量は、例えば、1×1015cm−2以上1×1017cm−2以下である。後に形成されるn型不純物領域22を高濃度にする観点から、1×1016cm−2以上であることが望ましい。 The dose amount of ion implantation is, for example, 1 × 10 15 cm −2 or more and 1 × 10 17 cm −2 or less. From the viewpoint of increasing the concentration of the n-type impurity region 22 to be formed later, it is desirably 1 × 10 16 cm −2 or more.

次に、ステップ208で、n型のSiC層10aを熱酸化して裏面酸化膜26を形成する(図14)。n型のSiC層10aをイオン注入のプロジェクテッドレンジ(Rp)の3倍よりも深い領域まで熱酸化して、裏面酸化膜26を形成する。この際、n型領域24のほぼ全域が酸化される。ほぼ全域が酸化されることで、イオン注入により導入されたドーパントを集めて濃縮することが出来る。 Next, in step 208, the n-type SiC layer 10a is thermally oxidized to form the back surface oxide film 26 (FIG. 14). The n-type SiC layer 10a is thermally oxidized to a region deeper than three times the projected range (Rp) of ion implantation to form a back oxide film 26. At this time, almost the entire n + -type region 24 is oxidized. By oxidizing almost the entire region, dopants introduced by ion implantation can be collected and concentrated.

熱酸化は、例えば、酸化性雰囲気中で800℃以上1500℃以下の温度で行われる。900℃以上1350℃以下であることが望ましい。1000℃以上1300℃以下であることが更に望ましい。第2の面はカーボン面である。カーボン面はシリコン面に比べて、酸化速度が10倍程度速い。したがって、シリコン面と同等の膜厚の酸化膜を、シリコン面と比較して、短い時間、又は、低い温度で形成することが可能である。   The thermal oxidation is performed, for example, at a temperature of 800 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower in an oxidizing atmosphere. It is desirable that it is 900 degreeC or more and 1350 degrees C or less. It is further desirable that the temperature is 1000 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower. The second surface is a carbon surface. The carbon surface is about 10 times faster in oxidation rate than the silicon surface. Therefore, an oxide film having a thickness equivalent to that of the silicon surface can be formed in a shorter time or at a lower temperature than the silicon surface.

形成される裏面酸化膜26の膜厚はプロジェクテッドレンジ(Rp)に依存するが、本実施例のようにC面を用いる場合は、500nm以上10000nm以下であることが望ましく、1000nm以上3000nm以下であることがより望ましい。上記範囲を下回ると、プロジェクテッドレンジ(Rp)の3倍まで酸化しきれない恐れがある。また、上記範囲を上回ると、製造時間が増大し製造コストが増大する恐れがある。酸化膜26の膜厚はプロジェクテッドレンジ(Rp)に依存するが、酸化する面の面方位が、A面やM面である場合は、C面の半分程度と考えればよい。250nm以上5000nm以下であることが望ましく、500nm以上1500nm以下であることがより望ましい。C面よりも酸化スピードがおおよそ半分程度になるためである。   The thickness of the back oxide film 26 to be formed depends on the projected range (Rp), but when the C plane is used as in this embodiment, it is preferably 500 nm or more and 10,000 nm or less, and 1000 nm or more and 3000 nm or less. More desirable. If it is below the above range, there is a possibility that it cannot be oxidized up to 3 times the projected range (Rp). Moreover, when it exceeds the said range, there exists a possibility that manufacturing time may increase and manufacturing cost may increase. Although the thickness of the oxide film 26 depends on the projected range (Rp), when the surface orientation of the surface to be oxidized is the A plane or the M plane, it may be considered to be about half of the C plane. The thickness is desirably 250 nm or more and 5000 nm or less, and more desirably 500 nm or more and 1500 nm or less. This is because the oxidation speed is about half that of the C-plane.

裏面酸化膜26の形成時に、裏面酸化膜26とn型のSiC層10aとの界面にn型不純物がパイルアップすることで高濃度に偏析し、n型不純物領域22が形成される。n型不純物は、熱酸化時にSiC層10a表面に形成される炭素空孔に入り活性化する。あるいは、n型不純物は、熱酸化時にSiC層10a表面に形成される炭素空孔とSi(シリコン)が置換した後のSi格子位置に入り活性化する。   When the back oxide film 26 is formed, n-type impurities are piled up at the interface between the back oxide film 26 and the n-type SiC layer 10a, so that segregation occurs at a high concentration, and the n-type impurity region 22 is formed. The n-type impurity enters and activates carbon vacancies formed on the surface of the SiC layer 10a during thermal oxidation. Alternatively, the n-type impurity enters and activates the Si lattice position after substitution of carbon vacancies formed on the surface of the SiC layer 10a and Si (silicon) during thermal oxidation.

また、熱酸化時にSiC層10a表面で発生した格子間炭素が、SiC基板10内部に拡散し、SiC基板10内部の炭素空孔に入る。これによりSiC基板10内部の炭素空孔の濃度が低減する。   Further, interstitial carbon generated on the surface of SiC layer 10 a during thermal oxidation diffuses into SiC substrate 10 and enters carbon vacancies inside SiC substrate 10. Thereby, the concentration of carbon vacancies inside SiC substrate 10 is reduced.

次に、ステップS210で、裏面酸化膜26を剥離する(図15)。裏面酸化膜26は、例えば、フッ酸系のウェットエッチングにより剥離される。   Next, in step S210, the back surface oxide film 26 is peeled off (FIG. 15). The back oxide film 26 is removed by, for example, hydrofluoric acid-based wet etching.

その後、ステップ212で、公知のプロセスにより、アノード層12上にアノード電極14を形成する。また、ステップ214で、SiC基板10の裏面側にカソード電極18を形成し、図10に示す本実施形態のPINダイオード200が製造される。   Thereafter, in step 212, the anode electrode 14 is formed on the anode layer 12 by a known process. In step 214, the cathode electrode 18 is formed on the back side of the SiC substrate 10, and the PIN diode 200 of the present embodiment shown in FIG. 10 is manufactured.

以下、本実施形態の半導体装置及び半導体装置の製造方法の作用及び効果について説明する。   Hereinafter, the operation and effect of the semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described.

上述のように、第1原理による計算の結果、p型不純物であるAl(アルミニウム)、B(ボロン)、Ga(ガリウム)、又はIn(インジウム)、n型不純物であるN(窒素)、As(ヒ素)、P(リン)、Sb(アンチモン)いずれの場合も、SiC中に留まる方が、酸化膜中へ拡散するよりも安定であることが明らかになった。また、上記、p型不純物及びn型不純物のSiC中における拡散係数は極めて小さい。   As described above, as a result of the calculation based on the first principle, Al (aluminum), B (boron), Ga (gallium) or In (indium) as p-type impurities, N (nitrogen) as n-type impurities, As In any case of (arsenic), P (phosphorus), and Sb (antimony), it has become clear that staying in SiC is more stable than diffusing into the oxide film. Further, the diffusion coefficients of p-type impurities and n-type impurities in SiC are extremely small.

図16は、本実施形態の作用を説明する図である。図16(a)−(c)、それぞれの図において、右側がSiC基板の裏面側(第2の面側)、左側がSiC基板の表面側(第1の面側)である。   FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of the present embodiment. In each of FIGS. 16A to 16C, the right side is the back surface side (second surface side) of the SiC substrate, and the left side is the front surface side (first surface side) of the SiC substrate.

本実施形態では、SiC中に、例えば、n型不純物としてN(窒素)を裏面側からイオン注入する(図16(a))。図16(a)では、イオン注入のプロジェクテッドレンジ(Rp)及び、プロジェクテッドレンジの3倍(3Rp)を示している。   In this embodiment, for example, N (nitrogen) is ion-implanted into SiC from the back side as an n-type impurity (FIG. 16A). FIG. 16A shows the projected range (Rp) of ion implantation and three times the projected range (3Rp).

その後、熱酸化によりシリコン酸化膜が形成される(図16(b))。この際、Nは、上述のようにシリコン酸化膜に拡散するよりも、SiC側に留まることがエネルギー的に安定である。また、NのSiC中における拡散係数は極めて小さい。このため、Nは、SiCとシリコン酸化膜の界面にパイルアップする。特に、本実施形態では、イオン注入のプロジェクテッドレンジの3倍よりも深い領域まで熱酸化して酸化膜を形成するため、多量のNが界面にパイルアップして、高濃度で幅の狭いn型不純物領域が界面に形成される。   Thereafter, a silicon oxide film is formed by thermal oxidation (FIG. 16B). At this time, it is energetically stable that N stays on the SiC side rather than diffusing into the silicon oxide film as described above. Further, the diffusion coefficient of N in SiC is extremely small. For this reason, N piles up at the interface between SiC and the silicon oxide film. In particular, in this embodiment, since an oxide film is formed by thermal oxidation to a region deeper than three times the projected range of ion implantation, a large amount of N piles up at the interface, and a high concentration and narrow n A type impurity region is formed at the interface.

シリコン酸化膜の形成時に、SiC格子から炭素が抜けることで、炭素空孔が形成される。この炭素空孔にNが入ることで安定化し、Nは活性化する。或いは、SiCのSi(シリコン)が炭素空孔に入り、SiCのSi格子位置にNが入ることで活性化する。したがって、n型不純物領域では、活性化したNが高濃度で存在することになる。   When the silicon oxide film is formed, carbon is released from the SiC lattice, thereby forming carbon vacancies. When N enters this carbon vacancy, it is stabilized and N is activated. Alternatively, SiC is activated when Si (silicon) enters carbon vacancies and N enters the Si lattice position of SiC. Therefore, the activated N exists at a high concentration in the n-type impurity region.

本実施形態では、イオン注入で導入されたNを含む大部分の領域が酸化される。酸化によって、Nは活性化されるため、Nのイオン注入後の活性化のためのアニールは必ずしも必要ではない。   In this embodiment, most of the region containing N introduced by ion implantation is oxidized. Since N is activated by oxidation, annealing for activation after N ion implantation is not necessarily required.

活性化したNが高濃度で存在するn型不純物領域上に、例えば、金属の電極が形成される(図16(c))。n型のSiCと電極との間の障壁幅は、活性化した不純部物濃度の高いn型不純物領域が存在することにより狭くなる。したがって、n型のSiCと電極との間で、低抵抗なオーミックコンタクトが実現される。   For example, a metal electrode is formed on the n-type impurity region where the activated N is present at a high concentration (FIG. 16C). The barrier width between the n-type SiC and the electrode is narrowed by the presence of an activated n-type impurity region having a high impurity concentration. Therefore, a low-resistance ohmic contact is realized between the n-type SiC and the electrode.

以上の作用により、本実施形態のPINダイオード200では、SiC層10aとカソード電極18との間で低抵抗なオーミックコンタクトが実現される。したがって、オン抵抗が低く、順方向電流の大きいPINダイオード200が実現される。   With the above operation, in the PIN diode 200 of the present embodiment, an ohmic contact having a low resistance is realized between the SiC layer 10a and the cathode electrode 18. Therefore, the PIN diode 200 having a low on-resistance and a large forward current is realized.

また、本実施形態では、SiC層10aとカソード電極18との間の界面の、例えば、50nm以下の極めて幅の狭い領域にn型不純物領域22が形成される。したがって、例えば、SiC層10aのn型不純物濃度を、pn接合の耐圧や、寄生抵抗など、コンタクト抵抗以外の特性を最適化する観点から制御することが容易となる。   In the present embodiment, the n-type impurity region 22 is formed in an extremely narrow region of, for example, 50 nm or less, at the interface between the SiC layer 10a and the cathode electrode 18. Therefore, for example, it becomes easy to control the n-type impurity concentration of the SiC layer 10a from the viewpoint of optimizing characteristics other than the contact resistance such as the breakdown voltage of the pn junction and the parasitic resistance.

なお、n型不純物領域22を高濃度にする観点、及び、SiC層10aの不純物濃度の設計自由度を高くする観点からは、n型不純物領域22の深さ方向の幅は狭いことが望ましい。したがって、n型不純物の最大濃度の位置と、n型不純物の最大濃度の位置からSiC層10a側のn型不純物の濃度が最大濃度の一桁低下した位置との距離は、20nm以下であることが望ましく、10nm以下であることがより望ましい。   From the viewpoint of increasing the concentration of n-type impurity region 22 and increasing the degree of freedom in designing the impurity concentration of SiC layer 10a, it is desirable that the width of n-type impurity region 22 in the depth direction be narrow. Therefore, the distance between the position of the maximum concentration of the n-type impurity and the position where the concentration of the n-type impurity on the SiC layer 10a side is decreased by an order of magnitude from the position of the maximum concentration of the n-type impurity is 20 nm or less. It is desirable that the thickness is 10 nm or less.

また、本実施形態のPINダイオード200の製造方法では、熱酸化の際にSiC層10a表面で発生した格子間炭素が、SiC基板10内部に拡散し、SiC基板10内部の炭素空孔に入る。これにより、SiC基板10内部の炭素空孔の濃度が低減する。   In the method for manufacturing the PIN diode 200 of the present embodiment, interstitial carbon generated on the surface of the SiC layer 10a during thermal oxidation diffuses into the SiC substrate 10 and enters the carbon vacancies inside the SiC substrate 10. Thereby, the density | concentration of the carbon void | hole inside SiC substrate 10 reduces.

SiC中の炭素空孔は、少数キャリアライフタイムの低下や、不純物層抵抗の増大を招く。本実施形態によれば、SiC基板10内部の炭素空孔の濃度が低減することで、少数キャリアライフタイムが長くなり、不純物層抵抗が低減する。したがって、オン抵抗の低いPINダイオード200が実現される。   Carbon vacancies in SiC cause a decrease in minority carrier lifetime and an increase in impurity layer resistance. According to the present embodiment, the concentration of carbon vacancies inside the SiC substrate 10 is reduced, so that the minority carrier lifetime is increased and the impurity layer resistance is reduced. Therefore, the PIN diode 200 having a low on-resistance is realized.

また、例えば、SiCと金属を反応させてシリサイドを形成することで電極を形成する方法がある。この場合、SiCとシリサイドの界面やシリサイド膜中に存在する余剰な炭素が、電極の膜剥がれと引き起こす場合がある。   Further, for example, there is a method of forming an electrode by forming a silicide by reacting SiC and a metal. In this case, surplus carbon existing in the interface between SiC and silicide or in the silicide film may cause peeling of the electrode film.

本実施形態のPINダイオード200の製造方法では、高濃度のn型不純物領域22が形成されることから、SiCと電極との間のシリサイド化は必ずしも必要でない。なお、熱酸化時に酸化膜に取り込まれる余剰な炭素は、酸化膜の剥離により除去される。   In the manufacturing method of the PIN diode 200 of the present embodiment, since the high-concentration n-type impurity region 22 is formed, silicidation between SiC and the electrode is not necessarily required. Excess carbon taken into the oxide film during thermal oxidation is removed by peeling off the oxide film.

したがって、金属中の炭素濃度が、1×1018cm−3以下と低減されたカソード電極18が形成可能である。よって、膜剥がれ等がなく信頼性の高いPINダイオード200が実現できる。 Therefore, it is possible to form the cathode electrode 18 in which the carbon concentration in the metal is reduced to 1 × 10 18 cm −3 or less. Therefore, a highly reliable PIN diode 200 without film peeling or the like can be realized.

以上、本実施形態によれば、コンタクト抵抗の低いPINダイオード200が実現される。   As described above, according to the present embodiment, the PIN diode 200 with low contact resistance is realized.

(第3の実施形態)
本実施形態の半導体装置は、SiC層がn型領域とp型領域を有し、不純物領域が、不純物がn型不純物である第1の領域と、不純物がp型不純物である第2の領域を有し、n型領域と電極との間に第1の領域が設けられ、p型領域と電極との間に第2の領域が設けられ点で、第1及び第2の実施形態と異なっている。第1又は第2の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
(Third embodiment)
In the semiconductor device of the present embodiment, the SiC layer has an n-type region and a p-type region, the impurity region is a first region in which the impurity is an n-type impurity, and a second region in which the impurity is a p-type impurity. The first and second embodiments are different in that the first region is provided between the n-type region and the electrode, and the second region is provided between the p-type region and the electrode. ing. The description overlapping with the first or second embodiment is omitted.

図17は、本実施形態の半導体装置であるMOSFETの構成を示す模式断面図である。このMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)300は、例えば、pウェルとソース領域をイオン注入で形成する、Double Implantation MOSFET(DIMOSFET)である。   FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a MOSFET that is a semiconductor device of this embodiment. The MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 300 is, for example, a Double Implantation MOSFET (DIMOSFET) that forms a p-well and a source region by ion implantation.

このMOSFET300は、SiC基板10を備えている。SiC基板10は、n型のSiC層10aと、SiC層10a上のn型のドリフト層10bとで構成される。 This MOSFET 300 includes a SiC substrate 10. SiC substrate 10 includes an n-type SiC layer 10a and an n -type drift layer 10b on SiC layer 10a.

SiC層10aは、第1と第2の面を有する。図17においては、第1の面とは図の上側の面であり、第2の面とは図の下側の面である。第1の面はシリコン面に対し0度以上8度以下傾斜した面である。SiC層10aは、例えば、不純物濃度1×1018cm−3以上1×1020cm−3以下の、例えばN(窒素)をn型不純物として含む4H−SiCのSiCである。 SiC layer 10a has first and second surfaces. In FIG. 17, the first surface is the upper surface of the drawing, and the second surface is the lower surface of the drawing. The first surface is a surface inclined at an angle of 0 ° to 8 ° with respect to the silicon surface. The SiC layer 10a is, for example, 4H—SiC SiC containing, for example, N (nitrogen) as an n-type impurity having an impurity concentration of 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less.

ドリフト層10bは、例えば、SiC層10a上にエピタキシャル成長により形成されたSiCのエピタキシャル成長層である。ドリフト層10bの、n型不純物の不純物濃度は、例えば、5×1015以上2×1016cm−3以下である。n型不純物は、例えばN(窒素)である。 The drift layer 10b is, for example, a SiC epitaxial growth layer formed by epitaxial growth on the SiC layer 10a. The impurity concentration of the n-type impurity in the drift layer 10b is, for example, 5 × 10 15 or more and 2 × 10 16 cm −3 or less. The n-type impurity is, for example, N (nitrogen).

ドリフト層10bの表面も、シリコン面に対し0度以上8度以下傾斜した面である。ドリフト層10bの膜厚は、例えば、5μm以上150μm以下である。   The surface of the drift layer 10b is also a surface inclined at 0 ° or more and 8 ° or less with respect to the silicon surface. The film thickness of the drift layer 10b is, for example, not less than 5 μm and not more than 150 μm.

ドリフト層10bの一部表面には、p型不純物の不純物濃度5×1015cm−3以上1×1017cm−3以下程度のp型のpウェル領域30が形成されている。pウェル領域30の深さは、例えば0.6μm程度である。pウェル領域30は、MOSFET300のチャネル領域として機能する。p型不純物は、例えば、Alである。 A p-type p-well region 30 having a p-type impurity concentration of about 5 × 10 15 cm −3 to 1 × 10 17 cm −3 is formed on a partial surface of the drift layer 10b. The depth of the p well region 30 is, for example, about 0.6 μm. The p well region 30 functions as a channel region of the MOSFET 300. The p-type impurity is, for example, Al.

pウェル領域30の一部表面には、例えばn型不純物の不純物濃度1×1018cm−3以上1×1020cm−3以下程度のn型のソース領域(n型領域)32が形成されている。ソース領域32の深さは、pウェル領域30の深さよりも浅く、例えば0.3μm程度である。n型不純物は、例えば、N(窒素)である。 An n + -type source region (n-type region) 32 having an n-type impurity impurity concentration of about 1 × 10 18 cm −3 or more and about 1 × 10 20 cm −3 or less, for example, is formed on a partial surface of the p-well region 30. Has been. The depth of the source region 32 is shallower than the depth of the p-well region 30 and is, for example, about 0.3 μm. The n-type impurity is, for example, N (nitrogen).

また、pウェル領域30の一部表面であって、n型のソース領域32の側方に、例えばp型不純物の不純物濃度1×1018cm−3以上1×1020cm−3以下程度のp型のpウェルコンタクト領域(p型領域)34が形成されている。pウェルコンタクト領域34の深さは、pウェル領域30の深さよりも浅く、例えば0.3μm程度である。p型不純物は、例えば、Alである。 Further, on the partial surface of the p well region 30 and on the side of the n + type source region 32, for example, the impurity concentration of the p type impurity is about 1 × 10 18 cm −3 or more and about 1 × 10 20 cm −3 or less. A p + -type p-well contact region (p-type region) 34 is formed. The depth of the p well contact region 34 is shallower than the depth of the p well region 30 and is, for example, about 0.3 μm. The p-type impurity is, for example, Al.

ドリフト層10b及びpウェル領域30の表面に連続的に、これらの領域及び層を跨ぐように形成されたゲート絶縁膜36を有している。ゲート絶縁膜36には、例えばシリコン酸化膜やhigh−k絶縁膜が適用可能である。   A gate insulating film 36 is formed on the surface of the drift layer 10b and the p-well region 30 so as to straddle these regions and layers. For example, a silicon oxide film or a high-k insulating film can be applied to the gate insulating film 36.

そして、ゲート絶縁膜36上には、ゲート電極40が形成されている。ゲート電極40には、例えば、不純物がドープされた多結晶シリコン等が適用可能である。ゲート電極40上には、例えば、シリコン酸化膜で形成される層間絶縁膜42が形成されている。   A gate electrode 40 is formed on the gate insulating film 36. For the gate electrode 40, for example, polycrystalline silicon doped with impurities can be used. On the gate electrode 40, for example, an interlayer insulating film 42 formed of a silicon oxide film is formed.

ゲート電極40下のソース領域32とドリフト層10bとに挟まれるpウェル領域30が、MOSFET300のチャネル領域として機能する。   A p-well region 30 sandwiched between the source region 32 and the drift layer 10 b under the gate electrode 40 functions as a channel region of the MOSFET 300.

そして、ソース領域(n型領域)32と、pウェルコンタクト領域(p型領域)34上には、導電性のソース・pウェル共通電極44が設けられている。ソース領域32及びpウェルコンタクト領域34とソース・pウェル共通電極44は電気的に接続される。   A conductive source / p-well common electrode 44 is provided on the source region (n-type region) 32 and the p-well contact region (p-type region) 34. The source region 32 and the p-well contact region 34 and the source / p-well common electrode 44 are electrically connected.

ソース・pウェル共通電極44は、例えば金属である。ソース・pウェル共通電極44を形成する金属は、例えば、TiN(窒化チタン)である。TiN上に、例えば、Al(アルミニウム)等の他の金属が積層されていても構わない。また、金属以外にも、例えば、不純物を含有する多結晶シリコン等の導電性材料を適用することも可能である。   The source / p well common electrode 44 is, for example, a metal. The metal forming the source / p-well common electrode 44 is, for example, TiN (titanium nitride). For example, another metal such as Al (aluminum) may be laminated on TiN. In addition to the metal, for example, a conductive material such as polycrystalline silicon containing impurities can be applied.

ソース領域(n型領域)32とソース・pウェル共通電極44との間には、n型不純物を含有するn型不純物領域(第1の領域)46が設けられる。また、pウェルコンタクト領域(p型領域)34とソース・pウェル共通電極44との間には、p型不純物を含有するp型不純物領域(第2の領域)48が設けられる。   An n-type impurity region (first region) 46 containing an n-type impurity is provided between the source region (n-type region) 32 and the source / p-well common electrode 44. A p-type impurity region (second region) 48 containing a p-type impurity is provided between the p-well contact region (p-type region) 34 and the source / p-well common electrode 44.

n型不純物領域46は、n型不純物の最大濃度が1×1020cm−3以上5×1022cm−3以下である。ソース領域32とソース・pウェル共通電極44との間の界面に、n型不純物が高濃度に偏析している。n型不純物は、例えば、N(窒素)である。n型不純物は、As(ヒ素)、P(リン)、アンチモン(Sb)であっても構わない。 In the n-type impurity region 46, the maximum concentration of the n-type impurity is 1 × 10 20 cm −3 or more and 5 × 10 22 cm −3 or less. At the interface between the source region 32 and the source / p-well common electrode 44, n-type impurities are segregated at a high concentration. The n-type impurity is, for example, N (nitrogen). The n-type impurity may be As (arsenic), P (phosphorus), or antimony (Sb).

n型不純物の最大濃度の位置と、n型不純物の最大濃度の位置からソース領域(n型領域)32側のn型不純物の濃度が最大濃度の一桁低下した位置との距離が50nm以下である。この距離は、20nm以下であることが望ましく、10nm以下であることがより望ましい。   The distance between the position of the maximum concentration of the n-type impurity and the position where the concentration of the n-type impurity on the source region (n-type region) 32 side is one digit lower than the position of the maximum concentration of the n-type impurity is 50 nm or less. is there. This distance is desirably 20 nm or less, and more desirably 10 nm or less.

p型不純物領域48は、p型不純物の最大濃度が1×1020cm−3以上5×1022cm−3以下である。pウェルコンタクト領域34とソース・pウェル共通電極44との間の界面に、p型不純物が高濃度に偏析している。p型不純物は、例えば、Al(アルミニウム)である。p型不純物は、B(ボロン)、Ga(ガリウム)、又はIn(インジウム)であっても構わない。 In the p-type impurity region 48, the maximum concentration of the p-type impurity is 1 × 10 20 cm −3 or more and 5 × 10 22 cm −3 or less. At the interface between the p-well contact region 34 and the source / p-well common electrode 44, p-type impurities are segregated at a high concentration. The p-type impurity is, for example, Al (aluminum). The p-type impurity may be B (boron), Ga (gallium), or In (indium).

p型不純物の最大濃度の位置と、p型不純物の最大濃度の位置からpウェルコンタクト領域(p型領域)34側のp型不純物の濃度が最大濃度の一桁低下した位置との距離が50nm以下である。この距離は、20nm以下であることが望ましく、10nm以下であることがより望ましい。   The distance between the position of the maximum concentration of the p-type impurity and the position where the concentration of the p-type impurity on the p-well contact region (p-type region) 34 side is decreased by an order of magnitude from the position of the maximum concentration of the p-type impurity is 50 nm. It is as follows. This distance is desirably 20 nm or less, and more desirably 10 nm or less.

また、SiC基板10の第2の面側には、導電性のドレイン電極50が形成されている。ドレイン電極50は、例えば、Ni(ニッケル)である。   A conductive drain electrode 50 is formed on the second surface side of the SiC substrate 10. The drain electrode 50 is, for example, Ni (nickel).

次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法は、SiC層に所定の第1のプロジェクテッドレンジでn型不純物の第1のイオン注入を行いn型領域を形成し、SiC層に所定の第2のプロジェクテッドレンジでp型不純物の第2のイオン注入を行いp型領域を形成し、SiC層を第1のプロジェクテッドレンジ及び第2のプロジェクテッドレンジよりも深い領域まで酸化して酸化膜を形成し、酸化膜を剥離し、n型領域及びp型領域上に電極を形成する。本実施形態の半導体装置の製造方法は、図17に示した半導体装置の製造方法の一例である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a first ion implantation of an n-type impurity is performed on a SiC layer in a predetermined first projected range to form an n-type region, and a predetermined second projecting is performed on the SiC layer. A second ion implantation of a p-type impurity is performed in a ted range to form a p-type region, and an SiC film is formed by oxidizing the SiC layer to a region deeper than the first and second projected ranges. The oxide film is peeled off, and electrodes are formed on the n-type region and the p-type region. The manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment is an example of the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG.

図18は、本実施形態の半導体装置の製造方法を例示する工程フロー図である。図19−図25は、本実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置を示す模式断面図である。   FIG. 18 is a process flow diagram illustrating the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment. 19 to 25 are schematic cross-sectional views illustrating a semiconductor device being manufactured in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment.

図18に示すように、本実施形態の半導体装置の製造方法は、nSiC層形成(ステップS300)、p型不純物イオン注入(ステップS302)、n型不純物イオン注入(ステップS304)、p型不純物イオン注入(ステップS306)、アニール(ステップS308)、酸化膜形成(ステップS310)、酸化膜剥離(ステップS312)、ゲート絶縁膜形成(ステップS314)、ゲート電極形成(ステップS316)、層間膜形成(ステップS318)、ソース・pウェル共通電極形成(ステップS320)、ドレイン電極形成(ステップS322)、及びアニール(ステップS324)を備える。 As shown in FIG. 18, the method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment includes n SiC layer formation (step S300), p-type impurity ion implantation (step S302), n-type impurity ion implantation (step S304), and p-type. Impurity ion implantation (step S306), annealing (step S308), oxide film formation (step S310), oxide film removal (step S312), gate insulating film formation (step S314), gate electrode formation (step S316), interlayer film formation (Step S318), source / p-well common electrode formation (Step S320), drain electrode formation (Step S322), and annealing (Step S324).

まず、シリコン面である第1の面と、カーボン面である第2の面を有するn型のSiC層10aを準備する。   First, an n-type SiC layer 10a having a first surface that is a silicon surface and a second surface that is a carbon surface is prepared.

次に、ステップS300で、SiC層10aの第1の面上に、エピタキシャル成長法により、n型のドリフト層10bを形成する。n型のSiC層10aとn型のドリフト層10bがSiC基板10を構成する(図19)。 Next, in step S300, n -type drift layer 10b is formed on the first surface of SiC layer 10a by epitaxial growth. N-type SiC layer 10a and n -type drift layer 10b constitute SiC substrate 10 (FIG. 19).

次に、フォトリソグラフィーとエッチングによるパターニングにより、例えばSiOの第1のマスク材52を形成する。ステップS302では、この第1のマスク材52をイオン注入マスクとして用いて、p型不純物であるAlをドリフト層10bにイオン注入し、pウェル領域30を形成する(図20)。 Next, for example, a first mask material 52 of SiO 2 is formed by patterning by photolithography and etching. In step S302, using this first mask material 52 as an ion implantation mask, Al, which is a p-type impurity, is ion-implanted into the drift layer 10b to form a p-well region 30 (FIG. 20).

次に、フォトリソグラフィーとエッチングによるパターニングにより、例えばSiOの第2のマスク材54を形成する。ステップS304では、この第2のマスク材54をイオン注入マスクとして用いて、n型不純物であるNをドリフト層10bにイオン注入し、ソース領域(n型領域)32を形成する(図21)。このイオン注入を第1のイオン注入と称する。第1のイオン注入後のNの濃度プロファイルは、第1のプロジェクテッドレンジ(Rp)を備える。 Next, for example, a second mask material 54 of SiO 2 is formed by patterning by photolithography and etching. In step S304, N, which is an n-type impurity, is ion-implanted into the drift layer 10b using the second mask material 54 as an ion implantation mask to form a source region (n-type region) 32 (FIG. 21). This ion implantation is referred to as first ion implantation. The concentration profile of N after the first ion implantation includes a first projected range (Rp 1 ).

次に、フォトリソグラフィーとエッチングによるパターニングにより、例えばSiOの第3のマスク材56を形成する。ステップS306では、この第3のマスク材56をイオン注入マスクとして用いて、p型不純物であるAlをドリフト層10bにイオン注入し、pウェルコンタクト領域(p型領域)34を形成する(図22)。このイオン注入を第2のイオン注入と称する。第2のイオン注入のAlの濃度プロファイルは、第2のプロジェクテッドレンジ(Rp)を備える。 Next, for example, a third mask material 56 of SiO 2 is formed by patterning by photolithography and etching. In step S306, using the third mask material 56 as an ion implantation mask, Al, which is a p-type impurity, is ion-implanted into the drift layer 10b to form a p-well contact region (p-type region) 34 (FIG. 22). ). This ion implantation is referred to as second ion implantation. The Al concentration profile of the second ion implantation includes a second projected range (Rp 2 ).

次に、ステップS308では、p型不純物とn型不純物の活性化のためのアニールを行う。活性化アニールは、例えば、不活性ガス雰囲気中、1700℃以上1900℃以下の温度で行う。   Next, in step S308, annealing for activating p-type impurities and n-type impurities is performed. The activation annealing is performed, for example, at a temperature of 1700 ° C. or higher and 1900 ° C. or lower in an inert gas atmosphere.

次に、ステップS308で、ドリフト層10bを熱酸化して酸化膜60を形成する(図23)。ドリフト層10bを第1のイオン注入の第1のプロジェクテッドレンジ(Rp)及び第2のイオン注入の第2のプロジェクテッドレンジ(Rp)のいずれよりも深い領域まで熱酸化して、酸化膜60を形成する。 Next, in step S308, the drift layer 10b is thermally oxidized to form an oxide film 60 (FIG. 23). The drift layer 10b is thermally oxidized to a region deeper than both the first projected range (Rp 1 ) of the first ion implantation and the second projected range (Rp 2 ) of the second ion implantation. A film 60 is formed.

熱酸化は、例えば、酸化性雰囲気中で800℃以上1500℃以下の温度で行われる。900℃以上1350℃以下であることが望ましい。1000℃以上1300℃以下であることが更に望ましい。   The thermal oxidation is performed, for example, at a temperature of 800 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower in an oxidizing atmosphere. It is desirable that it is 900 degreeC or more and 1350 degrees C or less. It is further desirable that the temperature is 1000 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower.

形成される酸化膜60の膜厚はプロジェクテッドレンジに依存するが、本実施例のようにSi面を用いる場合は、50nm以上1000nm以下であることが望ましく、100nm以上300nm以下であることがより望ましい。上記範囲を下回ると、後に形成されるn型不純物領域46及びp型不純物領域48を十分に高濃度にできない恐れがある。また、上記範囲を上回ると、製造時間が増大し製造コストが増大する恐れがある。   The thickness of the oxide film 60 to be formed depends on the projected range, but when using the Si surface as in this embodiment, it is preferably 50 nm or more and 1000 nm or less, and more preferably 100 nm or more and 300 nm or less. desirable. Below the above range, the n-type impurity region 46 and the p-type impurity region 48 to be formed later may not be sufficiently high in concentration. Moreover, when it exceeds the said range, there exists a possibility that manufacturing time may increase and manufacturing cost may increase.

熱酸化膜60の形成時に、酸化膜60とソース領域(n型領域)32との界面にn型不純物がパイルアップすることで高濃度に偏析し、n型不純物領域(第1の領域)46が形成される。また、酸化膜60とpウェルコンタクト領域(p型領域)34との界面に、p型不純物がパイルアップすることで高濃度に偏析し、p型不純物領域(第2の領域)48が形成される。   When the thermal oxide film 60 is formed, the n-type impurity piles up at the interface between the oxide film 60 and the source region (n-type region) 32 and segregates at a high concentration, and the n-type impurity region (first region) 46 is formed. Is formed. Further, p-type impurities are piled up at the interface between the oxide film 60 and the p-well contact region (p-type region) 34 to segregate at a high concentration, and a p-type impurity region (second region) 48 is formed. The

次に、ステップS312で、酸化膜60を剥離する(図24)。酸化膜60は、例えば、フッ酸系のウェットエッチングにより剥離される。   Next, in step S312, the oxide film 60 is removed (FIG. 24). The oxide film 60 is removed by, for example, hydrofluoric acid-based wet etching.

次に、ステップS314では、例えば、シリコン酸化膜のゲート絶縁膜36がCVD(Chemical Vapor Deposition)法あるいは熱酸化法により形成される。そして、ステップS316では、ゲート絶縁膜36上に、例えば、多結晶シリコンのゲート電極40が形成される。そして、ステップS318では、ゲート電極40上に、例えば、シリコン酸化膜の層間絶縁膜42が形成される(図25)。   Next, in step S314, for example, a gate insulating film 36 of a silicon oxide film is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a thermal oxidation method. In step S 316, for example, a polycrystalline silicon gate electrode 40 is formed on the gate insulating film 36. In step S318, an interlayer insulating film 42 of, eg, a silicon oxide film is formed on the gate electrode 40 (FIG. 25).

その後、ステップS320で、ソース領域32と、pウェルコンタクト領域34とに電気的に接続される導電性のソース・pウェル共通電極44が形成される。ソース・pウェル共通電極44は、例えば、TiNとAlのスパッタにより形成される。   Thereafter, in step S320, a conductive source / p well common electrode 44 electrically connected to the source region 32 and the p well contact region 34 is formed. The source / p well common electrode 44 is formed by sputtering of TiN and Al, for example.

次に、ステップS322では、SiC基板10の第2の面側に、導電性のドレイン電極50が形成される。ドレイン電極50は、例えば、Niのスパッタにより形成される。   Next, in step S322, a conductive drain electrode 50 is formed on the second surface side of SiC substrate 10. The drain electrode 50 is formed, for example, by sputtering of Ni.

ステップS324では、特に、ドレイン電極50のコンタクト抵抗を低減するために、低温でのアニールが行われる。アニールは、例えば、アルゴンガス雰囲気で、400℃で行われる。   In step S324, in particular, annealing at a low temperature is performed in order to reduce the contact resistance of the drain electrode 50. Annealing is performed at 400 ° C. in an argon gas atmosphere, for example.

以上の製造方法により、図17に示すMOSFET300が形成される。   The MOSFET 300 shown in FIG. 17 is formed by the above manufacturing method.

上述のように、一般に、SiC層中での不純物の濃度及び活性化率が低いことにより、SiC層へのコンタクト電極のコンタクト抵抗を低減することは、困難である。また、フェルミレベルの異なるn型のSiC領域と、p型のSiC領域に対して、同時に共通のコンタクト電極を形成することは困難である。   As described above, it is generally difficult to reduce the contact resistance of the contact electrode to the SiC layer due to the low impurity concentration and activation rate in the SiC layer. In addition, it is difficult to simultaneously form a common contact electrode for an n-type SiC region and a p-type SiC region having different Fermi levels.

本実施形態のMOSFET300では、ソース・pウェル共通電極44とソース領域32との間に、活性化されたn型不純物が高濃度に偏析したn型不純物領域46を備える。また、ソース・pウェル共通電極44とpウェルコンタクト領域(p型領域)34との間に、活性化されたp型不純物が高濃度に偏析したp型不純物領域48を備える。   In the MOSFET 300 of this embodiment, an n-type impurity region 46 in which activated n-type impurities are segregated at a high concentration is provided between the source / p-well common electrode 44 and the source region 32. A p-type impurity region 48 in which activated p-type impurities are segregated at a high concentration is provided between the source / p-well common electrode 44 and the p-well contact region (p-type region) 34.

したがって、第1及び第2の実施形態で説明したと同様の作用により、障壁幅が狭くなり、n型のソース領域32と、p型のpウェルコンタクト領域34の双方に対して低抵抗なオーミックコンタクトとなるソース・pウェル共通電極44が実現される。したがって、簡易な製造方法で高性能なMOSFET300が実現される。   Therefore, the barrier width is reduced by the same action as described in the first and second embodiments, and the ohmic resistance is low with respect to both the n-type source region 32 and the p-type p-well contact region 34. A source / p-well common electrode 44 to be a contact is realized. Therefore, a high-performance MOSFET 300 is realized by a simple manufacturing method.

以上、本実施形態によれば、コンタクト抵抗の低いMOSFET300が実現される。   As described above, according to the present embodiment, the MOSFET 300 having a low contact resistance is realized.

(第4の実施形態)
本実施形態の半導体装置は、トランスペアレント型ダイオードである点で、第1乃至第3の実施形態と異なっている。以下、第1乃至第3の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
(Fourth embodiment)
The semiconductor device of this embodiment is different from the first to third embodiments in that it is a transparent diode. Hereinafter, the description overlapping with the first to third embodiments is omitted.

図26は、本実施形態の半導体装置であるトランスペアレント型ダイオードの構成を示す模式断面図である。   FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a transparent diode that is the semiconductor device of the present embodiment.

このトランスペアレント型ダイオード400は、SiC基板10、p型のSiC層(p型領域)70を備えている。SiC基板10は、n型のSiC層10aと、SiC層10a上のn型のドリフト層10bとで構成される。 The transparent diode 400 includes a SiC substrate 10 and a p + -type SiC layer (p-type region) 70. SiC substrate 10 includes an n-type SiC layer 10a and an n -type drift layer 10b on SiC layer 10a.

そして、p型のSiC層70の間の領域に、ドリフト層10b上にp型のSiC層72、n型のSiC層(n型領域)74が形成される。 Then, a p type SiC layer 72 and an n + type SiC layer (n type region) 74 are formed on the drift layer 10 b in a region between the p + type SiC layers 70.

そして、n型のSiC層(n型領域)74と、p型のSiC層(p型領域)70上には、アノード電極76が設けられている。n型のSiC層(n型領域)74及びp型のSiC層(p型領域)70とアノード電極76は電気的に接続される。 An anode electrode 76 is provided on the n + -type SiC layer (n-type region) 74 and the p + -type SiC layer (p-type region) 70. The n + -type SiC layer (n-type region) 74 and the p + -type SiC layer (p-type region) 70 and the anode electrode 76 are electrically connected.

アノード電極76は、例えば金属である。アノード電極76を形成する金属は、例えば、TiN(窒化チタン)である。TiN上に、例えば、Al(アルミニウム)等の他の金属が積層されていても構わない。また、金属以外にも、例えば、n型不純物を含有する多結晶シリコン等の導電性材料を適用することも可能である。   The anode electrode 76 is, for example, a metal. The metal forming the anode electrode 76 is, for example, TiN (titanium nitride). For example, another metal such as Al (aluminum) may be laminated on TiN. In addition to the metal, for example, a conductive material such as polycrystalline silicon containing an n-type impurity can be applied.

型のSiC層(n型領域)74とアノード電極76との間には、n型不純物を含有するn型不純物領域(第1の領域)80が設けられる。また、p型のSiC層(p型領域)70とアノード電極76との間には、p型不純物を含有するp型不純物領域(第2の領域)82が設けられる。 An n-type impurity region (first region) 80 containing an n-type impurity is provided between the n + -type SiC layer (n-type region) 74 and the anode electrode 76. A p-type impurity region (second region) 82 containing a p-type impurity is provided between the p + -type SiC layer (p-type region) 70 and the anode electrode 76.

n型不純物領域80は、n型不純物の最大濃度が1×1020cm−3以上5×1022cm−3以下である。n型のSiC層(n型領域)74とアノード電極76との間の界面に、n型不純物が高濃度に偏析している。n型不純物は、例えば、N(窒素)である。n型不純物は、As(ヒ素)、P(リン)、アンチモン(Sb)であっても構わない。 In the n-type impurity region 80, the maximum concentration of the n-type impurity is 1 × 10 20 cm −3 or more and 5 × 10 22 cm −3 or less. At the interface between the n + -type SiC layer (n-type region) 74 and the anode electrode 76, n-type impurities are segregated at a high concentration. The n-type impurity is, for example, N (nitrogen). The n-type impurity may be As (arsenic), P (phosphorus), or antimony (Sb).

n型不純物の最大濃度の位置と、n型不純物の最大濃度の位置からn型のSiC層(n型領域)74側のn型不純物の濃度が最大濃度の一桁低下した位置との距離が50nm以下である。この距離は、20nm以下であることが望ましく、10nm以下であることがより望ましい。 The distance between the position of the maximum concentration of the n-type impurity and the position where the concentration of the n-type impurity on the n + -type SiC layer (n-type region) 74 side is decreased by an order of magnitude from the position of the maximum concentration of the n-type impurity. Is 50 nm or less. This distance is desirably 20 nm or less, and more desirably 10 nm or less.

p型不純物領域82は、p型不純物の最大濃度が1×1020cm−3以上5×1022cm−3以下である。p型のSiC層(p型領域)70とアノード電極76との間の界面に、p型不純物が高濃度に偏析している。p型不純物は、例えば、Al(アルミニウム)である。p型不純物は、B(ボロン)、Ga(ガリウム)、又はIn(インジウム)であっても構わない。 In the p-type impurity region 82, the maximum concentration of the p-type impurity is 1 × 10 20 cm −3 or more and 5 × 10 22 cm −3 or less. At the interface between the p + -type SiC layer (p-type region) 70 and the anode electrode 76, p-type impurities are segregated at a high concentration. The p-type impurity is, for example, Al (aluminum). The p-type impurity may be B (boron), Ga (gallium), or In (indium).

p型不純物の最大濃度の位置と、p型不純物の最大濃度の位置からp型のSiC層(p型領域)70側のp型不純物の濃度が最大濃度の一桁低下した位置との距離が50nm以下である。この距離は、20nm以下であることが望ましく、10nm以下であることがより望ましい。 The distance between the position of the maximum concentration of the p-type impurity and the position where the concentration of the p-type impurity on the p + -type SiC layer (p-type region) 70 side is decreased by an order of magnitude from the position of the maximum concentration of the p-type impurity. Is 50 nm or less. This distance is desirably 20 nm or less, and more desirably 10 nm or less.

また、SiC基板10の第2の面側には、導電性のカソード電極78が形成されている。カソード電極78は、例えば、Ni(ニッケル)である。   A conductive cathode electrode 78 is formed on the second surface side of SiC substrate 10. The cathode electrode 78 is, for example, Ni (nickel).

n型不純物領域80、p型不純物領域82は、第3の実施形態と同様の方法で形成することが可能である。   The n-type impurity region 80 and the p-type impurity region 82 can be formed by the same method as in the third embodiment.

本実施形態によれば、n型のSiC層(n型領域)74及びp型のSiC層(p型領域)70の双方に対して低抵抗なオーミックコンタクトとなるアノード電極76が実現される。また、n型のSiC層(n型領域)74を容易に薄くすることが出来る。したがって、簡易な製造方法で高性能なトランスペアレント型ダイオード400が実現される。 According to the present embodiment, the anode electrode 76 that is an ohmic contact with low resistance to both the n + -type SiC layer (n-type region) 74 and the p + -type SiC layer (p-type region) 70 is realized. The Further, the n + -type SiC layer (n-type region) 74 can be easily made thin. Therefore, a high-performance transparent diode 400 is realized by a simple manufacturing method.

以上、実施形態では、炭化珪素の結晶構造として4H−SiCの場合を例に説明したが、本発明は6H−SiC、3C−SiC等、その他の結晶構造の炭化珪素に適用することも可能である。また、実施形態はSi面上、C面上にコンタクト電極を形成する場合を例に説明したが、A面、M面あるいはそれらの中間的な面上にコンタクト電極を形成する場合にも、本発明は適用することが可能である。   As described above, in the embodiment, the case of 4H—SiC is described as an example of the crystal structure of silicon carbide, but the present invention can also be applied to silicon carbide having other crystal structures such as 6H—SiC, 3C—SiC, and the like. is there. Further, although the embodiment has been described by taking the case where the contact electrode is formed on the Si surface and the C surface as an example, the present embodiment is also applicable when the contact electrode is formed on the A surface, the M surface, or an intermediate surface thereof. The invention can be applied.

また、実施形態ではPINダイオード、MOSFET、トランスペアレント型ダイオードを半導体装置の一例として説明したが、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MPS(Merged PIN Schottky)ダイオード等において、低抵抗なオーミックコンタクトが要求されるSiC層上の電極にも、本発明は適用可能である。   In the embodiments, PIN diodes, MOSFETs, and transparent diodes have been described as examples of semiconductor devices. However, for example, low resistance ohmic contacts are required in IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), MPSs (Merged PIN Schottky) diodes, and the like. The present invention can also be applied to an electrode on an SiC layer.

なお、第3の実施形態のMOSFETの内蔵ダイオードの部分を第4の実施形態で示したトランスペアレント型ダイオードにするなどの組み合わせを行ってもかまわない。   It should be noted that a combination such as the transparent diode shown in the fourth embodiment may be used for the built-in diode portion of the MOSFET of the third embodiment.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. For example, a component in one embodiment may be replaced or changed with a component in another embodiment. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10a n型のSiC層(SiC層)
10b n型のドリフト層(SiC層)
12 アノード層(SiC層)
14 アノード電極(電極)
16 p型不純物領域(不純物領域)
18 カソード電極(電極)
22 n型不純物領域(不純物領域)
32 ソース領域(n型領域)
34 pウェルコンタクト領域(p型領域)
44 ソース・pウェル共通電極(電極)
46 n型不純物領域(第1の領域)
48 p型不純物領域(第2の領域)
70 p型のSiC層(p型領域)
74 n型のSiC層(n型領域)
76 アノード電極(電極)
80 n型不純物領域(第1の領域)
82 p型不純物領域(第2の領域)
100 PINダイオード(半導体装置)
200 PINダイオード(半導体装置)
300 MOSFET(半導体装置)
400 トランスペアレント型ダイオード(半導体装置)
10a n-type SiC layer (SiC layer)
10b n type drift layer (SiC layer)
12 Anode layer (SiC layer)
14 Anode electrode
16 p-type impurity region (impurity region)
18 Cathode electrode
22 n-type impurity region (impurity region)
32 source region (n-type region)
34 p-well contact region (p-type region)
44 Source / p-well common electrode (electrode)
46 n-type impurity region (first region)
48 p-type impurity region (second region)
70 p + type SiC layer (p-type region)
74 n + type SiC layer (n-type region)
76 Anode electrode
80 n-type impurity region (first region)
82 p-type impurity region (second region)
100 PIN diode (semiconductor device)
200 PIN diode (semiconductor device)
300 MOSFET (semiconductor device)
400 Transparent diode (semiconductor device)

Claims (12)

SiC層と、
前記SiC層と電気的に接続される電極と、
前記SiC層と前記電極との間に設けられ、不純物の最大濃度が1×1020cm−3以上5×1022cm−3以下で、前記不純物の最大濃度の第1の位置と、前記第1の位置から前記SiC層側の、前記不純物の濃度が前記最大濃度の一桁低下した第2の位置との間の第1の距離が50nm以下であり、前記電極と前記第2の位置との間の第2の距離が50nm以下である不純物領域と、
を備える半導体装置。
A SiC layer;
An electrode electrically connected to the SiC layer;
Provided between the SiC layer and the electrode, wherein a maximum concentration of impurities is 1 × 10 20 cm −3 or more and 5 × 10 22 cm −3 or less, and a first position of the maximum concentration of impurities, The first distance between the first position and the second position on the SiC layer side where the impurity concentration is reduced by an order of magnitude of the maximum concentration is 50 nm or less, and the electrode and the second position An impurity region having a second distance between the first and second regions of 50 nm or less;
A semiconductor device comprising:
前記SiC層がp型であり、前記不純物がp型不純物である請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the SiC layer is p-type and the impurity is a p-type impurity. 前記p型不純物が、Al(アルミニウム)、B(ボロン)、Ga(ガリウム)、又はIn(インジウム)である請求項2記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the p-type impurity is Al (aluminum), B (boron), Ga (gallium), or In (indium). 前記SiC層がn型であり、前記不純物がn型不純物である請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the SiC layer is n-type and the impurity is an n-type impurity. 前記n型不純物が、N(窒素)、P(リン)、As(ヒ素)、又はSb(アンチモン)である請求項4記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the n-type impurity is N (nitrogen), P (phosphorus), As (arsenic), or Sb (antimony). 前記SiC層がn型領域とp型領域を有し、
前記不純物領域が、前記不純物がn型不純物である第1の領域と、前記不純物がp型不純物である第2の領域を有し、
前記n型領域と前記電極との間に前記第1の領域が設けられ、前記p型領域と前記電極との間に前記第2の領域が設けられる請求項1記載の半導体装置。
The SiC layer has an n-type region and a p-type region;
The impurity region includes a first region in which the impurity is an n-type impurity and a second region in which the impurity is a p-type impurity;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first region is provided between the n-type region and the electrode, and the second region is provided between the p-type region and the electrode.
前記電極は金属である請求項1乃至請求項6いずれか一項記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the electrode is a metal. 前記金属中の炭素濃度が1×1018cm−3以下である請求項7記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 7, wherein a carbon concentration in the metal is 1 × 10 18 cm −3 or less. 前記第1の距離及び前記第2の距離が20nm以下である請求項1乃至請求項8いずれか一項記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first distance and the second distance are 20 nm or less. 前記第1の距離及び前記第2の距離が10nm以下である請求項1乃至請求項9いずれか一項記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first distance and the second distance are 10 nm or less. 前記第1の位置と前記第2の位置との間の前記不純物の濃度プロファイルが下に凸である請求項1乃至請求項10いずれか一項記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a concentration profile of the impurity between the first position and the second position is convex downward. 前記第1の位置が前記電極と前記不純物領域との界面に位置する請求項1乃至請求項11いずれか一項記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first position is located at an interface between the electrode and the impurity region.
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