JP2017204644A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態の半導体装置は、SiC層と、SiC層の表面に設けられるゲート絶縁膜であって、SiC層の表面に接する酸化膜または酸窒化膜を含み、酸化膜または酸窒化膜がMg、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一つの元素を含み、ゲート絶縁膜中の元素の濃度のピークがゲート絶縁膜のSiC層側にあり、元素の濃度のピークが酸化膜または酸窒化膜中にあり、元素の濃度のピークのSiC層と反対側に元素の濃度が1×1016cm−3以下の領域を有するゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられるゲート電極と、を備え、ゲート絶縁膜中にC(炭素)を含み、ゲート絶縁膜中のC(炭素)の濃度のピークがゲート絶縁膜のSiC層側にあり、C(炭素)の濃度のピークが酸化膜または酸窒化膜中にある。
【選択図】図1
Description
本実施形態の半導体装置は、SiC層と、SiC層の表面に設けられるゲート絶縁膜であって、SiC層の表面に接する酸化膜または酸窒化膜を含み、酸化膜または酸窒化膜がB(ボロン)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)から選ばれる少なくとも一つの元素を含み、ゲート絶縁膜中の上記元素のピークがゲート絶縁膜のSiC層側にあり、上記元素のピークが酸化膜または酸窒化膜中にあり、上記ピークのSiC層と反対側に上記元素の濃度が1×1016cm−3以下の領域を有するゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられるゲート電極と、を備える。
X=(電荷)×(面密度)×(分極の長さ)/誘電率
から計算できる。より詳細に説明すると、
X(ボルト)=(電荷)×(面密度)×(分極の長さ)/誘電率
=(電荷2×1.602×10−19クーロン)×(面密度cm−2)×
(分極の長さ×10−8cm)/(比誘電率ε)/[8.854×10−12(fard
/m)]
=1.81×10−14(数面密度cm−2単位)×(分極の長さÅ単位
)/(比誘電率)
となる。
X=1.81×10−14×1×1013×100/10=1.8(V)
となる。0.01Vを確保したいので、0.0056×1013cm−2以上が必要である。これ以下では、必要なシフト量が得られないおそれがある。これを一様な1nm膜厚での密度に単純換算して、5.6×1017cm3以上であることが望ましい。
本実施形態は、第1の実施形態がC面、すなわち、(000−1)面上に形成されるMOSFETであるのに対し、Si面、すなわち(0001)面上に形成されること以外は第1の実施形態と同様である。したがって、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。
14 n型のSiC層(n−SiC層)
16 第1のSiC領域(pウェル領域)
18 第2のSiC領域(ソース領域)
20 第3のSiC領域(pウェルコンタクト領域)
24 第1の電極(ソース・pウェル共通電極)
28 ゲート絶縁膜
28a 界面ドープ領域
28b 無ドープ領域
30 ゲート電極
32 層間絶縁膜
36 第2の電極(ドレイン電極)
100 MOSFET
200 MOSFET
Claims (21)
- SiC層と、
前記SiC層の表面に設けられるゲート絶縁膜であって、前記SiC層の表面に接する酸化膜または酸窒化膜を含み、前記酸化膜または酸窒化膜がMg、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一つの元素を含み、前記ゲート絶縁膜中の前記元素の濃度のピークが前記ゲート絶縁膜の前記SiC層側にあり、前記元素の濃度のピークが前記酸化膜または酸窒化膜中にあり、前記元素の濃度のピークの前記SiC層と反対側に前記元素の濃度が1×1016cm−3以下の領域を有する前記ゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられるゲート電極と、
を備え、
前記ゲート絶縁膜中にC(炭素)を含み、前記ゲート絶縁膜中のC(炭素)の濃度のピークが前記ゲート絶縁膜の前記SiC層側にあり、前記C(炭素)の濃度のピークが前記酸化膜または酸窒化膜中にあることを特徴とする半導体装置。 - 前記C(炭素)の濃度のピークが、前記SiC層と前記ゲート絶縁膜との界面から5nm以下の範囲にあることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記元素の濃度のピークの前記元素の濃度が、前記C(炭素)の濃度のピークのC(炭素)の濃度の80%以上120%以下であることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
- 前記元素の膜厚方向の分布と、前記C(炭素)の膜厚方向の分布とが、80%以上120%以下の範囲で一致していることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
- SiC層と、
前記SiC層の表面に設けられるゲート絶縁膜であって、前記SiC層の表面に接する酸化膜または酸窒化膜を含み、前記酸化膜または酸窒化膜がMg、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一つの元素を含み、前記ゲート絶縁膜中の前記元素の濃度のピークが前記ゲート絶縁膜の前記SiC層側にあり、前記元素の濃度のピークが前記酸化膜または酸窒化膜中にあり、前記元素の濃度のピークの前記SiC層と反対側に前記元素の濃度が1×1016cm−3以下の領域を有する前記ゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられるゲート電極と、
を備え、
前記元素の濃度のピークの前記元素の濃度が、5.6×1017cm−3以上5×1020cm−3以下であることを特徴とする半導体装置。 - SiC層と、
前記SiC層の表面に設けられるゲート絶縁膜であって、前記SiC層の表面に接する酸化膜または酸窒化膜を含み、前記酸化膜または酸窒化膜がMg、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一つの元素を含み、前記ゲート絶縁膜中の前記元素の濃度のピークが前記ゲート絶縁膜の前記SiC層側にあり、前記元素の濃度のピークが前記酸化膜または酸窒化膜中にあり、前記元素の濃度のピークの前記SiC層と反対側に前記元素の濃度が1×1016cm−3以下の領域を有する前記ゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられるゲート電極と、
を備え、
前記SiC層と前記ゲート絶縁膜の界面に、前記SiC層側をプラスとし、前記ゲート絶縁膜側をマイナスとする固定ダイポールが存在することを特徴とする半導体装置。 - SiC層と、
前記SiC層の表面に設けられるゲート絶縁膜であって、前記SiC層の表面に接する酸化膜または酸窒化膜を含み、前記酸化膜または酸窒化膜がMg、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一つの元素を含み、前記ゲート絶縁膜中の前記元素の濃度のピークが前記ゲート絶縁膜の前記SiC層側にあり、前記元素の濃度のピークが前記酸化膜または酸窒化膜中にあり、前記元素の濃度のピークの前記SiC層と反対側に前記元素の濃度が1×1016cm−3以下の領域を有する前記ゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられるゲート電極と、
を備え、
前記酸化膜または酸窒化膜が、シリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜であることを特徴とする半導体装置。 - 前記ゲート絶縁膜中にC(炭素)を含み、前記ゲート絶縁膜中のC(炭素)の濃度のピークが前記ゲート絶縁膜の前記SiC層側にあり、前記C(炭素)の濃度のピークが前記酸化膜または酸窒化膜中にあり、
前記元素の濃度のピークの前記元素の濃度が、前記C(炭素)の濃度のピークのC(炭素)の濃度の80%以上120%以下であり、
前記元素の濃度のピークの前記元素の濃度が、5×1018cm−3以上5×1020cm−3以下である請求項7記載の半導体装置。 - 前記元素の濃度のピークが、前記SiC層と前記ゲート絶縁膜との界面から5nm以下の範囲にあることを特徴とする請求項1ないし請求項8いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記ゲート絶縁膜が、前記酸化膜または酸窒化膜と、前記酸化膜または酸窒化膜よりも前記元素の濃度が低い膜との積層膜であることを特徴とする請求項1ないし請求項9いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記酸化膜または酸窒化膜よりも前記元素の濃度が低い膜の前記元素の濃度が1×1016cm−3以下であることを特徴とする請求項10記載の半導体装置。
- 第1と第2の面を有するSiC基板と、
前記SiC基板の前記第1の面側に設けられた第1導電型のSiC層と、
前記SiC層の表面に設けられた第2導電型の第1のSiC領域と、
前記第1のSiC領域の表面に設けられた第1導電型の第2のSiC領域と、
前記SiC層、前記第1のSiC領域の表面に連続的に設けられたゲート絶縁膜であって、前記第1のSiC領域の表面に接するシリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜を含み、前記シリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜がMg、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一つの元素を含み、前記ゲート絶縁膜中の前記元素の濃度のピークが前記ゲート絶縁膜の前記第1のSiC領域側にあり、前記元素の濃度のピークが前記シリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜中にあり、前記元素の濃度のピークの前記SiC層と反対側に前記元素の濃度が1×1016cm−3以下の領域を有する前記ゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記第2のSiC領域上に形成された第1の電極と、
前記SiC基板の前記第2の面側に形成された第2の電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記元素の濃度のピークが、前記第1のSiC領域と前記ゲート絶縁膜との界面から5nm以下の範囲にあることを特徴とする請求項12記載の半導体装置。
- 第1と第2の面を有するSiC基板と、
前記SiC基板の前記第1の面側に設けられた第1導電型のSiC層と、
前記SiC層の表面に設けられた第2導電型の第1のSiC領域と、
前記第1のSiC領域の表面に設けられた第1導電型の第2のSiC領域と、
前記SiC層、前記第1のSiC領域の表面に連続的に設けられたゲート絶縁膜であって、前記第1のSiC領域の表面に接する酸化膜または酸窒化膜を含み、前記酸化膜または酸窒化膜がMg、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一つの元素を含み、前記ゲート絶縁膜中の前記元素のピークが前記ゲート絶縁膜の前記第1のSiC領域側にあり、前記元素の濃度のピークが前記酸化膜または酸窒化膜中にあり、前記元素の濃度のピークの前記SiC層と反対側に前記元素の濃度が1×1016cm−3以下の領域を有する前記ゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記第2のSiC領域上に形成された第1の電極と、
前記SiC基板の前記第2の面側に形成された第2の電極と、
を備え、
前記ゲート絶縁膜中にC(炭素)を含み、前記ゲート絶縁膜中のC(炭素)の濃度のピークが前記ゲート絶縁膜の前記第1のSiC領域側にあり、前記C(炭素)の濃度のピークが前記酸化膜または酸窒化膜中にあることを特徴とする半導体装置。 - 前記C(炭素)の濃度のピークが、前記第1のSiC領域と前記ゲート絶縁膜との界面から5nm以下の範囲にあることを特徴とする請求項14記載の半導体装置。
- 前記SiC基板が第1導電型であることを特徴とする請求項12ないし請求項15いずれか一項記載の半導体装置。
- SiC層上に、Mg、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一つの元素を含むシリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜からなる第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に、前記第1の絶縁膜より前記元素の濃度の低い第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜上にゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第1の絶縁膜の形成は、前記元素を含むシリコン膜を形成し、前記シリコン膜を酸化または酸窒化することによることを特徴とする請求項17記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の絶縁膜の形成は、前記元素を含むシリコン膜を形成し、前記シリコン膜を酸化または酸窒化し、酸化または酸窒化された前記シリコン膜をエッチングにより薄膜化することにより形成することを特徴とする請求項17記載の半導体装置の製造方法。
- SiC層上に、Mg、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一つの元素を含む酸化膜または酸窒化膜からなる第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に、前記第1の絶縁膜より前記元素の濃度の低い第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜上にゲート電極を形成し、
前記第2の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜よりもC(炭素)の濃度が低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第2の絶縁膜の前記元素の濃度が1×1016cm−3以下であることを特徴とする請求項17ないし請求項20いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003289140A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Toshiba Corp | 電界効果トランジスタ |
JP2007273587A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Toshiba Corp | 絶縁膜および半導体装置 |
US20120326163A1 (en) * | 2011-06-27 | 2012-12-27 | Cree, Inc. | Semiconductor device with increased channel mobility and dry chemistry processes for fabrication thereof |
-
2017
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003289140A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Toshiba Corp | 電界効果トランジスタ |
JP2007273587A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Toshiba Corp | 絶縁膜および半導体装置 |
US20120326163A1 (en) * | 2011-06-27 | 2012-12-27 | Cree, Inc. | Semiconductor device with increased channel mobility and dry chemistry processes for fabrication thereof |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10714610B2 (en) | 2018-03-21 | 2020-07-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device, inverter circuit, driving device, vehicle, and elevator |
WO2021185554A1 (en) | 2020-03-17 | 2021-09-23 | Abb Power Grids Switzerland Ag | Insulated gate structure, wide bandgap material power device with the same and manufacturing method thereof |
CN115244651A (zh) * | 2020-03-17 | 2022-10-25 | 日立能源瑞士股份公司 | 绝缘栅结构、具有绝缘栅结构的宽带隙材料功率器件及其制造方法 |
CN115244651B (zh) * | 2020-03-17 | 2023-08-08 | 日立能源瑞士股份公司 | 绝缘栅结构、具有绝缘栅结构的宽带隙材料功率器件及其制造方法 |
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