JP2019102814A - 溝ゲート構造およびシールド領域を備えた炭化ケイ素半導体モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (30)
- 半導体モジュールにおいて、
前記半導体モジュールは、ゲート構造(150)と、コンタクト構造(315)と、シールド領域(160)と、を有しており、
前記ゲート構造(150)は、第1の表面(101)から出発して炭化ケイ素ボディ(100)内に延在しており、前記第1の表面(101)に対して平行な第1の水平方向(191)に沿った前記ゲート構造(150)の幅(w1)は、前記第1の表面(101)に対して垂直な前記ゲート構造(150)の垂直方向の寸法(v1)よりも小さく、
前記コンタクト構造(315)は、前記第1の表面(101)から出発して前記炭化ケイ素ボディ(100)内に延在しており、
前記ゲート構造(150)および前記コンタクト構造(315)は、前記第1の水平方向(191)に沿って交互に設けられており、
前記シールド領域(160)は、前記炭化ケイ素ボディ(100)内において、前記コンタクト構造(315)の底部に接しており、前記第1の水平方向(191)に沿って、前記ゲート構造(150)から間隔を空けて設けられている、
半導体モジュール。 - 前記第1の水平方向(191)に沿った前記シールド領域(160)の幅(w4)は、前記コンタクト構造(315)の幅(w2)よりも大きい、
請求項1記載の半導体モジュール。 - 前記ゲート構造(150)と前記コンタクト構造(315)との間に形成されている、前記炭化ケイ素ボディ(100)のメサ区間(190)は、ボディ領域(120)を有しており、前記ボディ領域(120)は、ドリフト構造(130)と共に第1のpn接合部(pn1)を形成しており、ソース領域(110)と共に第2のpn接合部(pn2)を形成しており、前記ドリフト構造(130)は、前記シールド領域(160)と共に第3のpn接合部(pn3)を形成している、
請求項1または2記載の半導体モジュール。 - 前記ボディ領域(120)は、前記ゲート構造(150)に接している主区間(121)を有しており、前記主区間(121)と前記コンタクト構造(315)との間に、前記主区間(121)よりもドーパント濃度が高い、前記コンタクト構造(315)に接しているコンタクト区間(129)を有している、
請求項3記載の半導体モジュール。 - 前記第1の水平方向(191)に沿った前記メサ区間(190)のメサ幅(w3)は、前記ゲート構造(150)の前記垂直方向の寸法(v1)よりも小さい、
請求項3または4記載の半導体モジュール。 - 前記ドリフト構造(130)に接している、前記コンタクト構造(315)の区間は、ショットキーコンタクト(SC)を形成している、
請求項3から5までのいずれか1項記載の半導体モジュール。 - 前記コンタクト構造(315)の垂直方向の寸法(v2)は、前記ゲート構造(150)の前記垂直方向の寸法(v1)よりも大きい、
請求項1から6までのいずれか1項記載の半導体モジュール。 - 前記ゲート構造(150)は、ゲート誘電体(159)およびゲート電極(155)を有しており、前記ゲート電極(155)は、前記ゲート誘電体(159)に接している、金属構造(170)の第1の区間(171)を有している、
請求項1から7までのいずれか1項記載の半導体モジュール。 - 前記コンタクト構造(315)は、前記炭化ケイ素ボディ(100)に接している、前記金属構造(170)の第2の区間(172)を有している、
請求項8記載の半導体モジュール。 - 前記金属構造(170)は、少なくとも1つの第1の部分層(173)および第2の部分層(174)を有しており、
前記ゲート構造(150)における前記第1の部分層(173)の第1の区間は、前記ゲート誘電体(159)に接しており、前記コンタクト構造(315)における前記第1の部分層(173)の第2の区間は、前記炭化ケイ素ボディ(100)に接しており、
前記第2の部分層(174)は、前記第1の部分層(173)の前記第1の区間および前記第2の区間に載置されている、
請求項8または9記載の半導体モジュール。 - 前記第1の部分層(173)の前記第1の区間および前記第2の区間は、同一の組成を有している、
請求項10記載の半導体モジュール。 - 前記ゲート構造(150)の相互に対向している側壁は、主格子面である、
請求項1から11までのいずれか1項記載の半導体モジュール。 - 前記第1の表面(101)から、前記シールド領域(160)における最大ドーパント濃度までの距離(v4)は、前記ゲート構造(150)の前記垂直方向の寸法(v1)よりも大きい、
請求項1から12までのいずれか1項記載の半導体モジュール。 - 前記ゲート構造(150)および前記コンタクト構造(315)は、前記第1の表面(101)に対して平行であり、前記第1の水平方向(191)に対して直交する第2の水平方向に対して平行な長手方向軸線を備えるように帯状に形成されている、
請求項1から13までのいずれか1項記載の半導体モジュール。 - 前記ゲート構造(150)の相互に対向している側壁は、前記炭化ケイ素ボディ(100)の(11−20)格子面に対して平行にかつ前記第1の表面(101)に対して垂直に配向されている、
請求項1から14までのいずれか1項記載の半導体モジュール。 - 半導体モジュールにおいて、
前記半導体モジュールは、ゲート構造(150)と、コンタクト構造(315)と、ボディ領域(120)と、シールド領域(160)と、ドリフト構造(130)と、を有しており、
前記ゲート構造(150)は、第1の表面(101)から出発して炭化ケイ素ボディ(100)内に延在しており、
前記コンタクト構造(315)は、前記第1の表面(101)から出発して前記炭化ケイ素ボディ(100)内に延在しており、
前記ゲート構造(150)および前記コンタクト構造(315)は、前記第1の表面(101)に対して平行な第1の水平方向(191)に沿って交互に設けられており、
前記ボディ領域(120)は、前記ゲート構造(150)と前記コンタクト構造(315)との間において、前記炭化ケイ素ボディ(100)のメサ区間(190)に設けられており、
前記シールド領域(160)は、前記ボディ領域(120)の導電型を有しており、前記炭化ケイ素ボディ(100)において、前記コンタクト構造(315)の底部に接しており、前記第1の水平方向(191)に沿って、前記ゲート構造(150)から間隔を空けて設けられており、
前記ドリフト構造(130)は、ドリフトゾーン(131)を有しており、前記ボディ領域(120)と共に第1のpn接合部(pn1)を形成しており、前記コンタクト構造(315)と共にショットキーコンタクト(SC)を形成している、
半導体モジュール。 - 前記ショットキーコンタクト(SC)は、前記シールド領域(160)と前記ボディ領域(120)との間において、前記コンタクト構造(315)の相互に対向している側壁区間に形成されている、
請求項16記載の半導体モジュール。 - 前記ゲート構造(150)は、ゲート誘電体(159)およびゲート電極(155)を有しており、前記ゲート電極(155)は、前記ゲート誘電体(159)に接している、金属構造(170)の第1の区間(171)を有している、
請求項16または17記載の半導体モジュール。 - 前記コンタクト構造(315)は、前記炭化ケイ素ボディ(100)に接している、前記金属構造(170)の第2の区間(172)を形成している、
請求項18記載の半導体モジュール。 - 前記ボディ領域(120)は、前記ゲート構造(150)に接している主区間(121)を有しており、前記主区間(121)と前記コンタクト構造(315)との間に、前記主区間(121)よりもドーパント濃度が高い、前記コンタクト構造(315)に接しているコンタクト区間(129)を有している、
請求項16から19までのいずれか1項記載の半導体モジュール。 - 半導体モジュールにおいて、
前記半導体モジュールは、ゲート構造(150)と、コンタクト構造(315)と、シールド領域(160)と、を有しており、
前記ゲート構造(150)は、第1の表面(101)から出発して炭化ケイ素ボディ(100)内に延在しており、ゲート誘電体(159)およびゲート電極(155)を有しており、前記ゲート電極(155)は、前記ゲート誘電体(159)に接している、金属構造(170)の第1の区間(171)を有しており、
前記コンタクト構造(315)は、前記第1の表面(101)から出発して前記炭化ケイ素ボディ(100)内に延在しており、
前記ゲート構造(150)および前記コンタクト構造(315)は、前記第1の表面(101)に対して平行な第1の水平方向(191)に沿って交互に設けられており、前記コンタクト構造(315)は、前記炭化ケイ素ボディ(100)に接している、前記金属構造(170)の第2の区間(172)を有しており、
前記シールド領域(160)は、前記炭化ケイ素ボディ(100)内において、前記コンタクト構造(315)の底部に接しており、前記第1の水平方向(191)に沿って、前記ゲート構造(150)から間隔を空けて設けられている、
半導体モジュール。 - 前記第1の水平方向(191)に沿った前記ゲート構造(150)の横方向の幅(w1)は、前記第1の表面(101)に対して垂直な前記ゲート構造(150)の垂直方向の寸法(v1)よりも小さい、
請求項21記載の半導体モジュール。 - 前記金属構造(170)は、少なくとも1つの第1の部分層(173)および第2の部分層(174)を有しており、
前記ゲート構造(150)における前記第1の部分層(173)の第1の区間は、前記ゲート誘電体(159)に接しており、前記コンタクト構造(315)における前記第1の部分層(173)の第2の区間は、前記炭化ケイ素ボディ(100)に接しており、
前記第2の部分層(174)は、前記第1の部分層(173)の前記第1の区間および前記第2の区間に載置されている、
請求項21または22記載の半導体モジュール。 - 前記第1の部分層(173)の前記第1の区間および前記第2の区間は、同一の組成を有している、
請求項23記載の半導体モジュール。 - 半導体モジュールを製造するための方法において、
主層(730)の所定の区間に形成されているボディ層(720)と、前記ボディ層(720)の所定の区間に形成されているソース層(710)と、を有しており、前記ボディ層(720)の導電型は、前記ソース層(710)の導電型および前記主層(730)におけるドリフト層(731)の導電型とは逆の導電型である、炭化ケイ素基板(700)を形成するステップと、
前記ソース層(710)および前記ボディ層(720)を通って延在しており、前記炭化ケイ素基板(700)の第1の主面(701)に対して平行な第1の水平方向(191)に沿って交互に設けられている、ゲート溝(750)およびコンタクト溝(715)を形成するステップと、
前記ゲート溝(750)にゲート誘電体(159)を形成するステップと、
前記ゲート溝(750)において、前記ゲート誘電体(159)に接している第1の区間(171)と、前記コンタクト溝(715)において、前記ボディ層(720)の区間から形成されたボディ領域(120)に接しており、かつ前記ソース層(710)の区間から形成されたソース領域(110)に接している第2の区間(172)と、を有している、金属構造(170)を形成するステップと、
前記第1の区間(171)を前記第2の区間(172)に接続している、前記金属構造(170)の第3の区間(175)を除去するステップと、
を有する方法。 - 前記ゲート溝(750)の垂直方向の寸法(v1)よりも大きい前記第1の主面(701)からの距離(v4)に最大ドーパント濃度を有しているシールド領域(160)を、前記コンタクト溝(715)の底部に形成するステップをさらに有する、
請求項25記載の方法。 - 前記シールド領域(160)は、前記第1の水平方向(191)に沿って、前記ゲート溝(750)から間隔を空けて設けられている、
請求項26記載の方法。 - 前記シールド領域(160)を形成するステップは、前記コンタクト溝(315)の底部を介してドーパントを導入するステップを含む、
請求項26または27記載の方法。 - 前記コンタクト溝(715)の側壁に、前記ボディ領域(120)のコンタクト領域(129)を形成するステップをさらに含む、
請求項25から28までのいずれか1項記載の方法。 - 前記コンタクト溝(715)および前記ゲート溝(750)を形成するステップは、前記コンタクト溝(715)用の第1のマスク開口部(425)と、前記ゲート溝(750)用の第2のマスク開口部(426)と、を備えている溝エッチングマスク(420)を形成するステップを含む、
請求項25から29までのいずれか1項記載の方法。
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