JP2023182011A - Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of silicon carbide semiconductor device - Google Patents

Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of silicon carbide semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2023182011A
JP2023182011A JP2020185849A JP2020185849A JP2023182011A JP 2023182011 A JP2023182011 A JP 2023182011A JP 2020185849 A JP2020185849 A JP 2020185849A JP 2020185849 A JP2020185849 A JP 2020185849A JP 2023182011 A JP2023182011 A JP 2023182011A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon carbide
main surface
semiconductor device
carbide semiconductor
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020185849A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
拓 堀井
Taku Horii
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2020185849A priority Critical patent/JP2023182011A/en
Priority to PCT/JP2021/035303 priority patent/WO2022097386A1/en
Publication of JP2023182011A publication Critical patent/JP2023182011A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Dicing (AREA)

Abstract

To provide a silicon carbide semiconductor device, in which leakage current flowing between a front surface and a rear surface via an edge surface can be reduced, and a manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device.SOLUTION: A silicon carbide semiconductor device comprises a silicon carbide substrate that has a first principal surface and a second principal surface which is an opposite side of the first principal surface. The silicon carbide substrate has an edge surface that connects between the first principal surface and the second principal surface. The edge surface continues from a boundary of the second principal surface, and includes an inclined surface that is inclined to the second principal surface.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、炭化珪素半導体装置及び炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a silicon carbide semiconductor device and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.

半導体Siウェハの表面からスクライブラインに対し異方性エッチングを行って段差を形成し、その後に半導体Siウェハの裏面全体に対して段差まで等方性エッチングを行う半導体Siウェハのチップ化方法が開示されている(例えば、特許文献1)。 Disclosed is a method for converting a semiconductor Si wafer into chips, in which steps are formed by performing anisotropic etching on the scribe line from the front surface of the semiconductor Si wafer, and then isotropic etching is performed on the entire back surface of the semiconductor Si wafer up to the steps. (For example, Patent Document 1).

特開2006-32486号公報JP2006-32486A

特許文献1に記載の方法に準じて炭化珪素半導体装置を製造すると、端面を経由して表面と裏面との間をリーク電流が流れるおそれがある。 When a silicon carbide semiconductor device is manufactured according to the method described in Patent Document 1, a leakage current may flow between the front surface and the back surface via the end surface.

本開示は、端面を経由して表面と裏面との間を流れるリーク電流を低減できる炭化珪素半導体装置及び炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a silicon carbide semiconductor device and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device that can reduce leakage current flowing between the front surface and the back surface via an end surface.

本開示の炭化珪素半導体装置は、第1主面と、前記第1主面と反対側の第2主面とを有する炭化珪素基板を備え、前記炭化珪素基板は、前記第1主面と前記第2主面とをつなぐ端面を有し、前記端面は、前記第2主面との境界から連続し、前記第2主面に対して傾斜した傾斜面を含む。 A silicon carbide semiconductor device of the present disclosure includes a silicon carbide substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and the silicon carbide substrate has the first main surface and the second main surface opposite to the first main surface. It has an end surface that connects to the second main surface, and the end surface includes an inclined surface that is continuous from the boundary with the second main surface and is inclined with respect to the second main surface.

本開示によれば、端面を経由して表面と裏面との間を流れるリーク電流を低減できる。 According to the present disclosure, leakage current flowing between the front surface and the back surface via the end surface can be reduced.

図1は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置に含まれる炭化珪素基板の概要を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing a silicon carbide substrate included in a silicon carbide semiconductor device according to a first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置に含まれる炭化珪素基板の概要を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a silicon carbide substrate included in the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置に含まれるトランジスタを示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a transistor included in the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す平面図(その1)である。FIG. 5 is a plan view (part 1) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図6は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す平面図(その2)である。FIG. 6 is a plan view (part 2) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図7は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す平面図(その3)である。FIG. 7 is a plan view (part 3) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図8は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その1)である。FIG. 8 is a cross-sectional view (part 1) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図9は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その2)である。FIG. 9 is a cross-sectional view (part 2) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図10は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その3)である。FIG. 10 is a cross-sectional view (part 3) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図11は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その4)である。FIG. 11 is a cross-sectional view (part 4) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図12は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その5)である。FIG. 12 is a cross-sectional view (Part 5) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図13は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その6)である。FIG. 13 is a cross-sectional view (part 6) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図14は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その7)である。FIG. 14 is a cross-sectional view (part 7) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図15は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その8)である。FIG. 15 is a cross-sectional view (Part 8) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図16は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その9)である。FIG. 16 is a cross-sectional view (part 9) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図17は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その10)である。FIG. 17 is a cross-sectional view (No. 10) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図18は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その11)である。FIG. 18 is a cross-sectional view (No. 11) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図19は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その12)である。FIG. 19 is a cross-sectional view (No. 12) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図20は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その13)である。FIG. 20 is a cross-sectional view (No. 13) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図21は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その14)である。FIG. 21 is a cross-sectional view (No. 14) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図22は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その15)である。FIG. 22 is a cross-sectional view (No. 15) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図23は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その16)である。FIG. 23 is a cross-sectional view (No. 16) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図24は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その17)である。FIG. 24 is a cross-sectional view (No. 17) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図25は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その18)である。FIG. 25 is a cross-sectional view (No. 18) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図26は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その19)である。FIG. 26 is a cross-sectional view (No. 19) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 図27は、第2実施形態に係る炭化珪素半導体装置に含まれる炭化珪素基板の概要を示す平面図である。FIG. 27 is a plan view schematically showing a silicon carbide substrate included in the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment. 図28は、第2実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す平面図(その1)である。FIG. 28 is a plan view (part 1) showing the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment. 図29は、第2実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す平面図(その2)である。FIG. 29 is a plan view (part 2) showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment. 図30は、第1実施形態の変形例に係る炭化珪素半導体装置に含まれる炭化珪素基板の概要を示す断面図である。FIG. 30 is a cross-sectional view schematically showing a silicon carbide substrate included in a silicon carbide semiconductor device according to a modification of the first embodiment.

実施するための形態について、以下に説明する。 The embodiment will be described below.

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を[]、集合方位を<>、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、"-"(バー)を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。
[Description of embodiments of the present disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described. In the following description, the same or corresponding elements are given the same reference numerals, and the same description will not be repeated. In the crystallographic descriptions in this specification, individual orientations are indicated by [], collective orientations are indicated by <>, individual planes are indicated by (), and collective planes are indicated by {}, respectively. Also, the fact that the crystallographic index is negative is usually expressed by putting a "-" (bar) above the number, but in this specification, a negative sign is shown in front of the number. There is.

〔1〕 本開示の一態様に係る炭化珪素半導体装置は、第1主面と、前記第1主面と反対側の第2主面とを有する炭化珪素基板を備え、前記炭化珪素基板は、前記第1主面と前記第2主面とをつなぐ端面を有し、前記端面は、前記第2主面との境界から連続し、前記第2主面に対して傾斜した傾斜面を含む。 [1] A silicon carbide semiconductor device according to one aspect of the present disclosure includes a silicon carbide substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and the silicon carbide substrate includes: It has an end surface that connects the first main surface and the second main surface, and the end surface includes an inclined surface that is continuous from the boundary with the second main surface and is inclined with respect to the second main surface.

炭化珪素はシリコンと比較して高い耐圧を得ることができるため、炭化珪素半導体装置はシリコン系半導体装置よりも薄くできる。その一方で、薄い炭化珪素半導体装置では2つの主面の間の距離が短く、2つの主面の間でリーク電流が流れるおそれがある。これに対し、本開示の一態様に係る炭化珪素半導体装置では、端面に傾斜面が含まれているため、端面が第1主面、第2主面に垂直になっている場合よりもリーク電流が流れる経路を長くできる。従って、端面を経路として第1主面と第2主面との間を流れるリーク電流を低減できる。 Since silicon carbide can obtain a higher breakdown voltage than silicon, silicon carbide semiconductor devices can be made thinner than silicon-based semiconductor devices. On the other hand, in a thin silicon carbide semiconductor device, the distance between the two main surfaces is short, and a leakage current may flow between the two main surfaces. On the other hand, in the silicon carbide semiconductor device according to one aspect of the present disclosure, since the end face includes the inclined surface, the leakage current is lower than when the end face is perpendicular to the first main surface and the second main surface. The path through which the water flows can be lengthened. Therefore, the leakage current flowing between the first main surface and the second main surface using the end surface as a path can be reduced.

〔2〕 〔1〕において、前記炭化珪素基板は、前記第2主面を含む炭化珪素単結晶基板と、前記第1主面を含む炭化珪素エピタキシャル層と、を有してもよい。この場合、炭化珪素エピタキシャル層の結晶性が良好であり、優れた特性を得やすい。 [2] In [1], the silicon carbide substrate may include a silicon carbide single crystal substrate including the second main surface and a silicon carbide epitaxial layer including the first main surface. In this case, the silicon carbide epitaxial layer has good crystallinity, making it easy to obtain excellent characteristics.

〔3〕 〔1〕又は〔2〕において、前記傾斜面は、前記第2主面側ほど広がるように傾斜していてもよい。この場合、第2主面がはんだを用いて導電層等に接続されると、はんだが傾斜面にせり上がりやすく、良好な接合強度を得やすい。また、トランスファモールドにより炭化珪素半導体装置を封止する場合に、端面の近傍から気泡を排出させやすく、気泡の残留に伴う実装不良を抑制しやすい。 [3] In [1] or [2], the inclined surface may be inclined so as to become wider toward the second main surface. In this case, when the second main surface is connected to the conductive layer or the like using solder, the solder tends to rise up the slope, making it easy to obtain good bonding strength. Further, when sealing a silicon carbide semiconductor device by transfer molding, air bubbles can be easily discharged from the vicinity of the end face, and mounting defects due to residual air bubbles can be easily suppressed.

〔4〕 〔1〕又は〔2〕において、前記傾斜面は、前記第1主面側ほど広がるように傾斜していてもよい。この場合も、リーク電流の低減及び放熱性の向上の効果が得られる。 [4] In [1] or [2], the inclined surface may be inclined so as to become wider toward the first main surface. In this case as well, the effects of reducing leakage current and improving heat dissipation can be obtained.

〔5〕 〔3〕又は〔4〕において、前記傾斜面と前記第2主面とのなす角度は、50°以上65°以下であってもよい。この場合、傾斜面に良好な結晶性を得やすい。 [5] In [3] or [4], the angle between the inclined surface and the second main surface may be 50° or more and 65° or less. In this case, it is easy to obtain good crystallinity on the inclined surface.

〔6〕 〔1〕~〔5〕において、前記傾斜面は、{0-33-8}面を含んでもよい。この場合、傾斜面に良好な結晶性を得やすい。 [6] In [1] to [5], the inclined surface may include a {0-33-8} plane. In this case, it is easy to obtain good crystallinity on the inclined surface.

〔7〕 〔1〕~〔6〕において、前記傾斜面の一辺100nmの正方形領域内における表面粗さはRMSで1.0nm以下であってもよい。この場合、チッピングを抑制しやすい。 [7] In [1] to [6], the surface roughness within a square region of 100 nm on a side of the inclined surface may be 1.0 nm or less in RMS. In this case, chipping can be easily suppressed.

〔8〕 〔1〕~〔7〕において、前記第1主面に垂直な方向から平面視したときに、前記第2主面は、少なくとも1つの角が丸まった角丸長方形状の平面形状を有してもよい。この場合、平面形状における隅部での応力集中を緩和しやすい。 [8] In [1] to [7], when viewed in plan from a direction perpendicular to the first principal surface, the second principal surface has a planar shape of a rounded rectangle with at least one rounded corner. May have. In this case, stress concentration at corners of the planar shape can be easily alleviated.

〔9〕 本開示の他の一態様に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、第1主面と、前記第1主面と反対側の第3主面とを有し、前記第1主面にダイシングラインを備えた炭化珪素ウェハを準備する工程と、前記ダイシングラインに対してハロゲンガスを含む雰囲気で熱エッチングを行って前記ダイシングラインに溝を形成する工程と、前記炭化珪素ウェハを前記第3主面から薄化して前記炭化珪素ウェハを個片化する工程と、を有する。 [9] A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to another aspect of the present disclosure includes a first main surface and a third main surface opposite to the first main surface, the first main surface a step of preparing a silicon carbide wafer with dicing lines, a step of thermally etching the dicing lines in an atmosphere containing halogen gas to form grooves in the dicing lines, and and a step of dividing the silicon carbide wafer into pieces by thinning it from three main surfaces.

本開示の他の一態様に係る炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、請求項1に記載の傾斜面を容易に形成できる。 According to the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to another aspect of the present disclosure, the inclined surface according to claim 1 can be easily formed.

〔10〕 〔9〕において、前記炭化珪素ウェハを個片化する工程は、前記炭化珪素ウェハを前記第3主面側から研削する工程を有してもよい。この場合、溝の形成後に研削が行われるため、炭化珪素ウェハにかかる圧力を分散しやすい。 [10] In [9], the step of dividing the silicon carbide wafer into pieces may include the step of grinding the silicon carbide wafer from the third main surface side. In this case, since the grinding is performed after the grooves are formed, it is easy to disperse the pressure applied to the silicon carbide wafer.

〔11〕 〔9〕又は〔10〕において、前記炭化珪素ウェハを準備する工程は、前記第3主面を含む炭化珪素単結晶基板の上に、前記第1主面を含む炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程を有してもよい。この場合、炭化珪素エピタキシャル層の結晶性が良好であり、優れた特性を得やすい。 [11] In [9] or [10], the step of preparing the silicon carbide wafer includes forming a silicon carbide epitaxial layer including the first main surface on a silicon carbide single crystal substrate including the third main surface. It may also include a step of forming. In this case, the silicon carbide epitaxial layer has good crystallinity, making it easy to obtain excellent properties.

〔12〕 〔9〕~〔11〕において、前記ダイシングラインに対して熱エッチングを行う工程は、前記第1主面の一部を覆う被覆部と、前記第1主面の残部を露出する開口部とを備えたエッチングマスクを前記第1主面の上に形成する工程を有し、前記第1主面に垂直な方向から平面視したときに、前記被覆部は、少なくとも1つの角が丸まった角丸長方形状の平面形状を有してもよい。この場合、平面形状における隅部での応力集中を緩和しやすい。 [12] In [9] to [11], the step of thermally etching the dicing line includes forming a covering portion that covers a part of the first main surface and an opening that exposes the remainder of the first main surface. forming an etching mask on the first main surface, the covering part having at least one rounded corner when viewed in plan from a direction perpendicular to the first main surface. It may have a rectangular planar shape with rounded corners. In this case, stress concentration at corners of the planar shape can be easily alleviated.

[第1実施形態]
本開示の第1実施形態は、トランジスタを含む炭化珪素半導体装置に関する。図1は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置に含まれる炭化珪素基板の概要を示す平面図である。図2は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置に含まれる炭化珪素基板の概要を示す断面図である。図3は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置に含まれるトランジスタを示す断面図である。図2は、図1中のII-II線に沿った断面図に相当する。
[First embodiment]
A first embodiment of the present disclosure relates to a silicon carbide semiconductor device including a transistor. FIG. 1 is a plan view schematically showing a silicon carbide substrate included in a silicon carbide semiconductor device according to a first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a silicon carbide substrate included in the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a transistor included in the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2 corresponds to a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.

図1及び図2に示されるように、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置100は炭化珪素基板10を含み、炭化珪素基板10は、炭化珪素単結晶基板50と、炭化珪素単結晶基板50上にある炭化珪素エピタキシャル層40とを含む。炭化珪素基板10は、第1主面1と、第1主面1と反対側の第2主面2とを有する。炭化珪素エピタキシャル層40は第1主面1を構成し、炭化珪素単結晶基板50は第2主面2を構成する。炭化珪素単結晶基板50及び炭化珪素エピタキシャル層40は、例えばポリタイプ4Hの六方晶炭化珪素から構成されている。炭化珪素単結晶基板50は、例えば窒素(N)などのn型不純物を含みn型(第1導電型)を有する。炭化珪素基板10に半導体素子が形成されている。例えば、第1主面1と第2主面2との間の距離L1、すなわち炭化珪素基板10の厚さは、50μm以上200μm以下程度である。 As shown in FIGS. 1 and 2, a silicon carbide semiconductor device 100 according to the first embodiment includes a silicon carbide substrate 10, and the silicon carbide substrate 10 includes a silicon carbide single crystal substrate 50 and a silicon carbide single crystal substrate 50. an overlying silicon carbide epitaxial layer 40 . Silicon carbide substrate 10 has a first main surface 1 and a second main surface 2 opposite to first main surface 1 . Silicon carbide epitaxial layer 40 constitutes first principal surface 1 , and silicon carbide single crystal substrate 50 constitutes second principal surface 2 . Silicon carbide single crystal substrate 50 and silicon carbide epitaxial layer 40 are made of, for example, hexagonal silicon carbide of polytype 4H. Silicon carbide single crystal substrate 50 contains an n-type impurity such as nitrogen (N), and has n-type (first conductivity type). A semiconductor element is formed on a silicon carbide substrate 10. For example, distance L1 between first main surface 1 and second main surface 2, that is, the thickness of silicon carbide substrate 10, is about 50 μm or more and 200 μm or less.

第1主面1は、{0001}面または{0001}面がオフ方向に8°以下のオフ角だけ傾斜した面である。好ましくは、第1主面1は、(000-1)面または(000-1)面がオフ方向に8°以下のオフ角だけ傾斜した面である。オフ方向は、例えば<11-20>方向であってもよいし、<1-100>方向であってもよい。オフ角は、例えば1°以上であってもよいし、2°以上であってもよい。オフ角は、6°以下であってもよいし、4°以下であってもよい。 The first main surface 1 is a {0001} plane or a {0001} plane inclined in the off direction by an off angle of 8° or less. Preferably, the first principal surface 1 is a (000-1) plane or a plane in which the (000-1) plane is inclined in the off direction by an off angle of 8° or less. The off direction may be, for example, the <11-20> direction or the <1-100> direction. The off-angle may be, for example, 1° or more, or 2° or more. The off angle may be 6° or less, or 4° or less.

図1に示されるように、例えば、炭化珪素基板10は矩形状の平面形状を有する。すなわち、炭化珪素基板10の平面形状は、第1方向に平行に延びる2辺と、第1方向に垂直な第2方向に延びる2辺とを備える。図2に示されるように、炭化珪素基板10は、これら4辺に相当する位置のそれぞれに第1主面1と第2主面2とをつなぐ端面20を有する。端面20は、第2主面2との境界から連続し、第2主面2に対して傾斜した傾斜面21を有する。本実施形態では、第1主面1に垂直な方向から平面視したときに、第1主面1の輪郭が第2主面2の輪郭の内側にある。傾斜面21は、第2主面2側ほど広がるように傾斜している。すなわち、傾斜面21は、第1主面1に近づくほど、第1主面1の内側に入るように傾斜している。傾斜面21と第2主面2とのなす角度θ1は、例えば50°以上65°以下である。角度θ1は、例えば55°以上であってもよい。角度θ1は、例えば60°以下であってもよい。傾斜面21は、好ましくは、{0-33-8}面を有する。角度θ1が50°以上65°以下であると、傾斜面21に良好な結晶性を得やすい。 As shown in FIG. 1, for example, silicon carbide substrate 10 has a rectangular planar shape. That is, the planar shape of silicon carbide substrate 10 includes two sides extending parallel to the first direction and two sides extending in the second direction perpendicular to the first direction. As shown in FIG. 2, silicon carbide substrate 10 has end surfaces 20 that connect first principal surface 1 and second principal surface 2 at positions corresponding to these four sides, respectively. The end surface 20 has an inclined surface 21 that is continuous from the boundary with the second main surface 2 and is inclined with respect to the second main surface 2. In this embodiment, the outline of the first main surface 1 is inside the outline of the second main surface 2 when viewed in plan from a direction perpendicular to the first main surface 1. The inclined surface 21 is inclined so as to become wider toward the second main surface 2 side. That is, the inclined surface 21 is inclined so as to enter inside the first main surface 1 as it approaches the first main surface 1 . The angle θ1 between the inclined surface 21 and the second main surface 2 is, for example, 50° or more and 65° or less. The angle θ1 may be, for example, 55° or more. The angle θ1 may be, for example, 60° or less. The inclined surface 21 preferably has a {0-33-8} plane. When the angle θ1 is 50° or more and 65° or less, it is easy to obtain good crystallinity in the inclined surface 21.

4つの傾斜面21の間で角度θ1が共通していなくてもよい。例えば、第1方向に平行な辺に相当する位置に設けられた2つの傾斜面21が{0-33-8}面を有し、第2方向に平行な辺に相当する位置に設けられた2つの傾斜面21が{0-33-8}面とは異なる結晶面を有してもよい。傾斜面21が{0-33-8}面を有していると、傾斜面21に良好な結晶面を得やすい。 The angle θ1 may not be the same among the four inclined surfaces 21. For example, two inclined surfaces 21 provided at positions corresponding to sides parallel to the first direction have {0-33-8} planes, and two inclined surfaces 21 provided at positions corresponding to sides parallel to the second direction. The two inclined surfaces 21 may have a crystal plane different from the {0-33-8} plane. When the inclined surface 21 has a {0-33-8} plane, it is easy to obtain a good crystal plane on the inclined surface 21.

端面20が、第1主面1との境界から連続する面23と、傾斜面21と面23とをつなぐ面22とを有してもよい。例えば、面23は、第1主面1に対して実質的な垂直であってもよく、面22は、第1主面1及び第2主面2に実質的に平行であってもよい。例えば、第1主面1と面22との間の距離L2は、0.5μm以上1.0μm以下程度であり、距離L1と比べると極めて小さい。 The end surface 20 may have a surface 23 that continues from the boundary with the first main surface 1 and a surface 22 that connects the inclined surface 21 and the surface 23. For example, the surface 23 may be substantially perpendicular to the first major surface 1 and the surface 22 may be substantially parallel to the first major surface 1 and the second major surface 2. For example, the distance L2 between the first principal surface 1 and the surface 22 is about 0.5 μm or more and 1.0 μm or less, which is extremely small compared to the distance L1.

本実施形態では、炭化珪素基板10に半導体素子の一例としてMOSFETが形成されている。図3に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層40は、ドリフト領域11と、ボディ領域12と、ソース領域13と、コンタクト領域18とを主に有する。 In this embodiment, a MOSFET is formed on silicon carbide substrate 10 as an example of a semiconductor element. As shown in FIG. 3, silicon carbide epitaxial layer 40 mainly includes drift region 11, body region 12, source region 13, and contact region 18.

ドリフト領域11は、例えば窒素またはリン(P)などのn型不純物が添加されていることでn型を有する。ドリフト領域11へのn型不純物の添加は、イオン注入によってではなく、ドリフト領域11のエピタキシャル成長時の不純物添加によって行われていることが好ましい。 The drift region 11 has an n-type because it is doped with an n-type impurity such as nitrogen or phosphorus (P), for example. It is preferable that n-type impurities be added to the drift region 11 not by ion implantation but by impurity addition during epitaxial growth of the drift region 11.

ボディ領域12はドリフト領域11上に設けられている。ボディ領域12は、例えばアルミニウム(Al)などのp型不純物が添加されていることでp型(第2導電型)を有する。 Body region 12 is provided on drift region 11 . The body region 12 has a p-type (second conductivity type) because it is doped with a p-type impurity such as aluminum (Al), for example.

ソース領域13は、ボディ領域12によってドリフト領域11から隔てられるようにボディ領域12上に設けられている。ソース領域13は、例えば窒素またはリンなどのn型不純物が添加されていることでn型を有する。ソース領域13は、第1主面1を構成している。 Source region 13 is provided on body region 12 so as to be separated from drift region 11 by body region 12 . The source region 13 has n-type because it is doped with an n-type impurity such as nitrogen or phosphorus. Source region 13 constitutes first main surface 1 .

コンタクト領域18は、例えばアルミニウムなどのp型不純物が添加されていることでp型を有する。コンタクト領域18は、第1主面1を構成する。コンタクト領域18は、ソース領域13を貫通し、ボディ領域12に接する。 The contact region 18 has p-type because it is doped with a p-type impurity such as aluminum. Contact region 18 constitutes first main surface 1 . Contact region 18 penetrates source region 13 and contacts body region 12 .

第1主面1には、複数のゲートトレンチ5が設けられている。ゲートトレンチ5は、例えば第1主面1に平行な第1方向に延びており、複数のゲートトレンチ5が第2方向に並んでいる。ゲートトレンチ5は、ドリフト領域11からなる底面4を有する。ゲートトレンチ5は、コンタクト領域18、ソース領域13及びボディ領域12を貫通して底面4に連なる側面3を有する。底面4は、例えば第2主面2と平行な平面である。底面4を含む平面に対する側面3の角度は、例えば50°以上65°以下である。この角度は、例えば55°以上であってもよい。この角度は、例えば60°以下であってもよい。側面3は、好ましくは、{0-33-8}面を有する。{0-33-8}面は、優れた移動度が得られる結晶面である。 A plurality of gate trenches 5 are provided on the first main surface 1 . The gate trench 5 extends, for example, in a first direction parallel to the first main surface 1, and a plurality of gate trenches 5 are lined up in the second direction. Gate trench 5 has a bottom surface 4 made of drift region 11 . Gate trench 5 has a side surface 3 that extends through contact region 18 , source region 13 , and body region 12 and continues to bottom surface 4 . The bottom surface 4 is, for example, a plane parallel to the second main surface 2. The angle of the side surface 3 with respect to the plane including the bottom surface 4 is, for example, 50° or more and 65° or less. This angle may be, for example, 55° or more. This angle may be, for example, 60° or less. The side surface 3 preferably has a {0-33-8} plane. The {0-33-8} plane is a crystal plane that provides excellent mobility.

側面3及び底面4に接するゲート絶縁膜81が設けられている。ゲート絶縁膜81は、例えば酸化膜である。ゲート絶縁膜81は、例えば二酸化珪素を含む材料により構成されている。ゲート絶縁膜81は、底面4においてドリフト領域11と接する。ゲート絶縁膜81は、側面3においてソース領域13、ボディ領域12及びドリフト領域11の各々と接している。ゲート絶縁膜81は、第1主面1においてソース領域13と接していてもよい。 A gate insulating film 81 is provided in contact with the side surfaces 3 and the bottom surface 4. The gate insulating film 81 is, for example, an oxide film. The gate insulating film 81 is made of a material containing silicon dioxide, for example. Gate insulating film 81 contacts drift region 11 at bottom surface 4 . Gate insulating film 81 is in contact with each of source region 13 , body region 12 , and drift region 11 on side surface 3 . Gate insulating film 81 may be in contact with source region 13 on first main surface 1 .

ゲート絶縁膜81上にゲート電極82が設けられている。ゲート電極82は、例えば導電性不純物を含むポリシリコン(ポリSi)から構成されている。ゲート電極82は、ゲートトレンチ5の内部に配置されている。 A gate electrode 82 is provided on the gate insulating film 81. The gate electrode 82 is made of, for example, polysilicon (polySi) containing conductive impurities. Gate electrode 82 is placed inside gate trench 5 .

ゲート電極82及びゲート絶縁膜81に接する層間絶縁膜83が設けられている。層間絶縁膜83は、例えば二酸化珪素を含む材料から構成されている。層間絶縁膜83は、ゲート電極82とソース電極60とを電気的に絶縁している。 An interlayer insulating film 83 is provided in contact with the gate electrode 82 and the gate insulating film 81. The interlayer insulating film 83 is made of a material containing silicon dioxide, for example. Interlayer insulating film 83 electrically insulates gate electrode 82 and source electrode 60.

層間絶縁膜83及びゲート絶縁膜81には、第2方向に一定の間隔でコンタクトホール90が形成されている。コンタクトホール90は、第2方向で隣り合うコンタクトホール90の間にゲートトレンチ5が位置するように設けられている。コンタクトホール90は、第1方向に延びる。コンタクトホール90を通じて、ソース領域13及びコンタクト領域18が層間絶縁膜83及びゲート絶縁膜81から露出している。 Contact holes 90 are formed in the interlayer insulating film 83 and the gate insulating film 81 at regular intervals in the second direction. Contact holes 90 are provided such that gate trench 5 is located between adjacent contact holes 90 in the second direction. Contact hole 90 extends in the first direction. Source region 13 and contact region 18 are exposed from interlayer insulating film 83 and gate insulating film 81 through contact hole 90 .

第1主面1に接するソース電極60が設けられている。ソース電極60は、コンタクトホール90内に設けられたコンタクト電極61と、ソース配線62とを有する。コンタクト電極61は、第1主面1において、ソース領域13及びコンタクト領域18に接している。コンタクト電極61は、例えばニッケルシリサイド(NiSi)を含む材料から構成されている。コンタクト電極61が、チタン(Ti)と、Alと、Siとを含む材料から構成されていてもよい。コンタクト電極61は、ソース領域13及びコンタクト領域18とオーミック接合している。ソース配線62は、例えばAlを含む材料から構成されている。 A source electrode 60 in contact with the first main surface 1 is provided. The source electrode 60 has a contact electrode 61 provided in the contact hole 90 and a source wiring 62. Contact electrode 61 is in contact with source region 13 and contact region 18 on first main surface 1 . The contact electrode 61 is made of a material containing, for example, nickel silicide (NiSi). The contact electrode 61 may be made of a material containing titanium (Ti), Al, and Si. Contact electrode 61 is in ohmic contact with source region 13 and contact region 18 . The source wiring 62 is made of a material containing Al, for example.

ソース配線62の上面を覆うパッシベーション膜85が設けられている。パッシベーション膜85は、ソース配線62と接している。パッシベーション膜85は、例えばポリイミドを含む材料から構成されている。 A passivation film 85 is provided to cover the upper surface of the source wiring 62. Passivation film 85 is in contact with source wiring 62 . The passivation film 85 is made of a material containing polyimide, for example.

第2主面2に接するドレイン電極70が設けられている。ドレイン電極70は、第2主面2において炭化珪素単結晶基板50と接している。ドレイン電極70は、ドリフト領域11と電気的に接続されている。ドレイン電極70は、例えばNiSiを含む材料から構成されている。ドレイン電極70がTiと、Alと、Siとを含む材料から構成されていてもよい。ドレイン電極70は、炭化珪素単結晶基板50とオーミック接合している。 A drain electrode 70 in contact with the second main surface 2 is provided. Drain electrode 70 is in contact with silicon carbide single crystal substrate 50 at second main surface 2 . Drain electrode 70 is electrically connected to drift region 11 . The drain electrode 70 is made of a material containing NiSi, for example. The drain electrode 70 may be made of a material containing Ti, Al, and Si. Drain electrode 70 is in ohmic contact with silicon carbide single crystal substrate 50 .

本実施形態では、端面20に傾斜面21が含まれているため、端面20が第1主面1及び第2主面2に垂直になっている場合よりもリーク電流が流れる経路を長くできる。従って、端面20を経路として第1主面1と第2主面2との間を流れるリーク電流を低減できる。また、端面20が第1主面1及び第2主面2に垂直になっている場合よりも端面20の面積が大きくなるため、放熱性を向上できる。 In this embodiment, since the end surface 20 includes the inclined surface 21, the path through which the leakage current flows can be made longer than when the end surface 20 is perpendicular to the first main surface 1 and the second main surface 2. Therefore, the leakage current flowing between the first main surface 1 and the second main surface 2 using the end surface 20 as a path can be reduced. Moreover, since the area of the end surface 20 is larger than that in the case where the end surface 20 is perpendicular to the first main surface 1 and the second main surface 2, heat dissipation can be improved.

また、炭化珪素基板10が、第2主面2を含む炭化珪素単結晶基板50と、第1主面1を含む炭化珪素エピタキシャル層40とを有する。つまり、炭化珪素基板10は、いわゆるエピタキシャル基板である。このため、炭化珪素エピタキシャル層の結晶性が良好であり、優れた特性を得やすい。 Further, silicon carbide substrate 10 includes silicon carbide single crystal substrate 50 including second main surface 2 and silicon carbide epitaxial layer 40 including first main surface 1 . In other words, silicon carbide substrate 10 is a so-called epitaxial substrate. Therefore, the crystallinity of the silicon carbide epitaxial layer is good and it is easy to obtain excellent characteristics.

また、傾斜面21が第2主面2側ほど広がるように傾斜している。このため、絶縁基板の表面に形成された導電層等にはんだを介してドレイン電極70が接続される場合、溶融したはんだが傾斜面21にせり上がりやすく、ドレイン電極70と導電層等との間に良好な接合強度を得やすい。また、トランスファモールドにより炭化珪素半導体装置100を封止する場合に、端面20の近傍から気泡を排出させやすく、気泡の残留に伴う実装不良を抑制しやすい。 Further, the inclined surface 21 is inclined so as to become wider toward the second main surface 2 side. Therefore, when the drain electrode 70 is connected to a conductive layer or the like formed on the surface of an insulating substrate via solder, the molten solder tends to rise up onto the inclined surface 21, causing a gap between the drain electrode 70 and the conductive layer, etc. It is easy to obtain good bonding strength. Further, when silicon carbide semiconductor device 100 is sealed by transfer molding, air bubbles can be easily discharged from the vicinity of end face 20, and mounting defects due to residual air bubbles can be easily suppressed.

傾斜面21の表面粗さは一辺100nmの正方形領域において算出するような微視的な範囲においてRMSで1.0nm以下であることが好ましく、0.8nm以下であることがより好ましい。炭化珪素半導体装置100におけるチッピングの抑制のためである。このような微視的な表面粗さは、例えば原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope:AFM)を用いて測定することができる。 The surface roughness of the inclined surface 21 is preferably 1.0 nm or less in RMS, more preferably 0.8 nm or less in a microscopic range such as calculated in a square area of 100 nm on a side. This is to suppress chipping in silicon carbide semiconductor device 100. Such microscopic surface roughness can be measured using, for example, an atomic force microscope (AFM).

傾斜面21は{0-33-8}面を有していることが好ましいが、{0-33-8}面とは異なる炭化珪素の特定の結晶面を有してもよい。ここで、{0-33-8}面を有しているとは、傾斜面21の加工精度などを考慮して実質的に面方位が{0-33-8}とみなせるオフ角の範囲に傾斜面21の面方位が含まれていることを意味する。この場合のオフ角の範囲は、例えば{0-33-8}に対してオフ角が±2°の範囲である。 Although inclined surface 21 preferably has a {0-33-8} plane, it may have a specific crystal plane of silicon carbide that is different from the {0-33-8} plane. Here, having a {0-33-8} plane means that the off-angle range is such that the plane orientation can be substantially considered to be {0-33-8}, taking into account the machining accuracy of the inclined surface 21, etc. This means that the surface orientation of the inclined surface 21 is included. The off-angle range in this case is, for example, a range of ±2° with respect to {0-33-8}.

例えば、傾斜面21のオフ方位と<01-10>方向とのなす角は5°以下となっていてもよい。これによりオフ方位がほぼ<01-10>方向となり、その結果、傾斜面21の面方位が{0-33-8}面に近くなる。傾斜面21の、<01-10>方向における{0-33-8}面に対するオフ角は-3°以上5°以下であってもよい。 For example, the angle formed between the off-direction of the inclined surface 21 and the <01-10> direction may be 5° or less. As a result, the off-direction becomes approximately the <01-10> direction, and as a result, the surface orientation of the inclined surface 21 becomes close to the {0-33-8} plane. The off angle of the inclined surface 21 with respect to the {0-33-8} plane in the <01-10> direction may be −3° or more and 5° or less.

「<01-10>方向における{0-33-8}面に対するオフ角」とは、<01-10>方向及び<0001>方向を含む平面への傾斜面21の法線の正射影と、{0-33-8}面の法線とのなす角度である。当該角度の符号は、上記正射影が<01-10>方向に対して平行に近づく場合が正であり、上記正射影が<0001>方向に対して平行に近づく場合が負である。 "Off angle with respect to the {0-33-8} plane in the <01-10> direction" means the orthogonal projection of the normal of the inclined surface 21 onto a plane including the <01-10> direction and the <0001> direction, It is the angle formed with the normal line of the {0-33-8} plane. The sign of the angle is positive when the orthogonal projection approaches parallel to the <01-10> direction, and negative when the orthogonal projection approaches parallel to the <0001> direction.

なお、ゲートトレンチ5が垂直トレンチであってもよい。つまり、底面4を含む平面に対する側面3の角度が90°であってもよい。また、ゲートトレンチ5を含まないトランジスタが炭化珪素基板10に形成されていてもよい。また、炭化珪素基板10に形成される半導体素子はMOSFET等のトランジスタに限定されず、ショットキーバリアダイオード等の他の半導体素子が炭化珪素基板10に形成されていてもよい。 Note that the gate trench 5 may be a vertical trench. That is, the angle of the side surface 3 with respect to the plane including the bottom surface 4 may be 90 degrees. Further, a transistor not including gate trench 5 may be formed in silicon carbide substrate 10. Further, the semiconductor element formed on silicon carbide substrate 10 is not limited to a transistor such as a MOSFET, and other semiconductor elements such as a Schottky barrier diode may be formed on silicon carbide substrate 10.

次に、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置100の製造方法について説明する。図4は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。図5~図7は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す平面図である。図8~図26は、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図である。図17~図26は、図3に示す断面の変化を示す。 Next, a method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 100 according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 5 to 7 are plan views showing a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 8 to 26 are cross-sectional views showing a method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. 17 to 26 show variations in the cross section shown in FIG. 3.

まず、工程S1において、図8及び図17に示されるように、炭化珪素単結晶基板50が準備される。例えば昇華法によって製造された炭化珪素インゴット(図示せず)がスライスされることにより、炭化珪素単結晶基板50が準備される。炭化珪素単結晶基板50上にバッファ層(図示せず)が形成されてもよい。バッファ層は、例えば原料ガスとしてシラン(SiH)とプロパン(C)との混合ガスを用い、キャリアガスとして例えば水素(H)を用いた化学気相成長(Chemical Vapor Deposition:CVD)法により形成することができる。バッファ層のエピタキシャル成長の際に、例えば窒素などのn型不純物がバッファ層に導入されてもよい。 First, in step S1, as shown in FIGS. 8 and 17, silicon carbide single crystal substrate 50 is prepared. For example, silicon carbide single crystal substrate 50 is prepared by slicing a silicon carbide ingot (not shown) manufactured by a sublimation method. A buffer layer (not shown) may be formed on silicon carbide single crystal substrate 50. The buffer layer is formed by chemical vapor deposition (CVD) using, for example, a mixed gas of silane (SiH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) as a source gas and hydrogen (H 2 ) as a carrier gas. ) method. For example, an n-type impurity such as nitrogen may be introduced into the buffer layer during epitaxial growth of the buffer layer.

次に、炭化珪素単結晶基板50上に炭化珪素エピタキシャル層40が形成される。例えば原料ガスとしてシランとプロパンとの混合ガスを用い、キャリアガスとして例えば水素を用いたCVD法により、炭化珪素単結晶基板50上に炭化珪素エピタキシャル層40が形成される。炭化珪素エピタキシャル層40の際、例えば窒素などのn型不純物が炭化珪素エピタキシャル層40に導入される。炭化珪素エピタキシャル層40は、n型の導電型を有する。このようにして、炭化珪素単結晶基板50及び炭化珪素エピタキシャル層40を備えた炭化珪素ウェハ51が準備される。炭化珪素ウェハ51は、第1主面1と、第1主面1とは反対側の第3主面55とを有する。例えば、第1主面1と第3主面55との間の距離L3、すなわち炭化珪素ウェハ51の厚さは、炭化珪素半導体装置100の厚さよりも大きく、例えば350μm以上500μm以下程度である。 Next, silicon carbide epitaxial layer 40 is formed on silicon carbide single crystal substrate 50. Silicon carbide epitaxial layer 40 is formed on silicon carbide single crystal substrate 50 by a CVD method using, for example, a mixed gas of silane and propane as a source gas and hydrogen as a carrier gas. During silicon carbide epitaxial layer 40 , an n-type impurity such as nitrogen is introduced into silicon carbide epitaxial layer 40 . Silicon carbide epitaxial layer 40 has an n-type conductivity type. In this way, silicon carbide wafer 51 including silicon carbide single crystal substrate 50 and silicon carbide epitaxial layer 40 is prepared. Silicon carbide wafer 51 has first main surface 1 and third main surface 55 opposite to first main surface 1 . For example, distance L3 between first main surface 1 and third main surface 55, that is, the thickness of silicon carbide wafer 51, is larger than the thickness of silicon carbide semiconductor device 100, for example, about 350 μm or more and 500 μm or less.

次に、工程S2において、第1主面1にマーカ91が形成される。マーカ91の形成では、まず、図5に示されるように、炭化珪素ウェハ51の第1主面1に、炭化珪素半導体装置100を形成する予定のチップ領域52と、隣り合うチップ領域52とを分離するダイシングライン53とが設定される。例えば、ダイシングライン53は、第1方向及び第2方向に延びる。次いで、図8に示されるように、例えばフォトレジストをエッチングマスクとして用い、炭化珪素エピタキシャル層40のエッチングが行われる。エッチングの方法としては、例えば反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)、特に誘導結合プラズマ(Inductive Coupled Plasma:ICP)RIEを用いることができる。具体的には、例えば反応ガスとしてSFまたはSFとOとの混合ガスを用いたICP-RIEを用いることができる。例えば、マーカ91の幅は10μm程度であり、深さは距離L2と等しく、0.5μm以上1.0μm以下程度である。 Next, in step S2, markers 91 are formed on the first main surface 1. In forming the marker 91, first, as shown in FIG. A separating dicing line 53 is set. For example, the dicing line 53 extends in the first direction and the second direction. Next, as shown in FIG. 8, silicon carbide epitaxial layer 40 is etched using, for example, a photoresist as an etching mask. As the etching method, for example, reactive ion etching (RIE), particularly inductive coupled plasma (ICP) RIE, can be used. Specifically, for example, ICP-RIE using SF 6 or a mixed gas of SF 6 and O 2 as the reaction gas can be used. For example, the width of the marker 91 is about 10 μm, and the depth is equal to the distance L2, which is about 0.5 μm or more and 1.0 μm or less.

次に、工程S3において、図18に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層40へのイオン注入が行われる。例えば、イオン注入により、ボディ領域12、ソース領域13及びコンタクト領域18が形成される。炭化珪素エピタキシャル層40の残部がドリフト領域11として機能する。ボディ領域12又はコンタクト領域18を形成するためのイオン注入においては、例えばアルミニウム(Al)などのp型不純物がイオン注入される。ソース領域13を形成するためのイオン注入においては、例えばリン(P)などのn型不純物がイオン注入される。 Next, in step S3, as shown in FIG. 18, ion implantation into silicon carbide epitaxial layer 40 is performed. For example, body region 12, source region 13, and contact region 18 are formed by ion implantation. The remainder of silicon carbide epitaxial layer 40 functions as drift region 11. In ion implantation for forming body region 12 or contact region 18, p-type impurity such as aluminum (Al) is ion-implanted. In the ion implantation for forming the source region 13, an n-type impurity such as phosphorus (P) is ion-implanted.

次に、工程S4において、図9に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層40の表面の熱酸化を行うことにより、炭化珪素エピタキシャル層40の表面に絶縁膜92を形成する。絶縁膜92は、例えば二酸化珪素を含む材料から構成される。 Next, in step S4, as shown in FIG. 9, an insulating film 92 is formed on the surface of silicon carbide epitaxial layer 40 by thermally oxidizing the surface of silicon carbide epitaxial layer 40. The insulating film 92 is made of a material containing silicon dioxide, for example.

次に、工程S5において、図6及び図10に示されるように、絶縁膜92にマーカ91の底面を部分的に露出する開口部92Xを形成する。開口部92Xの形成では、例えばフォトレジストをエッチングマスクとして用いた絶縁膜92のドライエッチングを行う。絶縁膜92から、第1主面1の一部を覆う被覆部92Yと、第1主面1の残部を露出する開口部92Xとを備えたエッチングマスク92Zが形成される。被覆部92Yは、第1主面1に垂直な方向から平面視したときに、長方形状の平面形状を有する。 Next, in step S5, as shown in FIGS. 6 and 10, an opening 92X is formed in the insulating film 92 to partially expose the bottom surface of the marker 91. In forming the opening 92X, the insulating film 92 is dry-etched using, for example, a photoresist as an etching mask. An etching mask 92Z is formed from the insulating film 92 and includes a covering portion 92Y that covers a part of the first main surface 1 and an opening 92X that exposes the remainder of the first main surface 1. The covering portion 92Y has a rectangular planar shape when viewed in plan from a direction perpendicular to the first main surface 1.

次に、工程S6において、図6及び図11に示されるように、エッチングマスク92Zを用いて、平面視でマーカ91の内側に、ダイシング溝95が形成される。ダイシング溝95の形成では、まず、開口部92Xにおいて、ICP-RIE等のRIEにより炭化珪素ウェハ51の一部がエッチングにより除去される。具体的には、例えば反応ガスとしてSFまたはSFとOとの混合ガスを用いたICP-RIEを用いることができる。このようなエッチングにより、側面が第1主面1に対してほぼ垂直な内面を有する凹部を形成することができる。次いで、エッチングマスク92Zを用いて、炭化珪素ウェハ51に対して、凹部の内面において熱エッチングが行われる。熱エッチングは、例えば、少なくとも1種類以上のハロゲン原子を有するハロゲン系の反応性ガスを含む雰囲気中で、炭化珪素ウェハ51を加熱することによって行い得る。少なくとも1種類以上のハロゲン原子は、塩素(Cl)原子及びフッ素(F)原子の少なくともいずれかを含む。この雰囲気は、例えば、Cl、BCL、SF、またはCFである。例えば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を、例えば700℃以上1000℃以下として、熱エッチングが行われる。なお、反応ガスは、塩素ガスと酸素ガスとに加えてキャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、例えば窒素(N)ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどを用いることができる。そして、上述のように熱処理温度を700℃以上1000℃以下とした場合、SiCのエッチング速度は例えば約70μm/時になる。エッチングマスクとして用いられる二酸化珪素を含む材料から構成される絶縁膜92は、炭化珪素に対する選択比が極めて大きいため、炭化珪素のエッチング中に実質的にエッチングされない。 Next, in step S6, as shown in FIGS. 6 and 11, a dicing groove 95 is formed inside the marker 91 in plan view using an etching mask 92Z. In forming dicing grooves 95, first, a portion of silicon carbide wafer 51 is etched away in opening 92X by RIE such as ICP-RIE. Specifically, ICP-RIE can be used, for example, using SF 6 or a mixed gas of SF 6 and O 2 as the reaction gas. By such etching, it is possible to form a recessed portion having an inner surface whose side surfaces are substantially perpendicular to the first main surface 1. Next, using etching mask 92Z, thermal etching is performed on silicon carbide wafer 51 on the inner surface of the recess. Thermal etching can be performed, for example, by heating silicon carbide wafer 51 in an atmosphere containing a halogen-based reactive gas containing at least one type of halogen atom. At least one type of halogen atom includes at least one of a chlorine (Cl) atom and a fluorine (F) atom. This atmosphere is, for example, Cl2 , BCL3 , SF6 , or CF4 . For example, thermal etching is performed using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas as a reaction gas, and at a heat treatment temperature of, for example, 700° C. or higher and 1000° C. or lower. Note that the reaction gas may contain a carrier gas in addition to chlorine gas and oxygen gas. As the carrier gas, for example, nitrogen (N 2 ) gas, argon gas, helium gas, etc. can be used. When the heat treatment temperature is set to 700° C. or more and 1000° C. or less as described above, the etching rate of SiC is, for example, about 70 μm/hour. Insulating film 92 made of a material containing silicon dioxide and used as an etching mask has an extremely high selectivity to silicon carbide, so it is not substantially etched during etching of silicon carbide.

上記の熱エッチングにより炭化珪素ウェハ51に、側面93と、底面94とを有するダイシング溝95が形成される。ダイシング溝95の形成の際、炭化珪素ウェハ51は、開口部92Xからサイドエッチングされるようにエッチングされる。また、熱エッチングの際、エッチング速度の最も遅い結晶面である{0-33-8}面がダイシング溝95の側面93として自己形成される。例えば、ダイシング溝95の底面94とマーカ91の底面との間の距離L4は、例えば50μm以上200μm以下程度である。第1主面1とダイシング溝95の底面94と間の距離は、距離L2と距離L4との和に等しく、製造しようとする炭化珪素半導体装置100における第1主面1と第2主面2との間の距離L2よりも大きくする。 Dicing grooves 95 having side surfaces 93 and bottom surfaces 94 are formed in silicon carbide wafer 51 by the above thermal etching. When forming dicing grooves 95, silicon carbide wafer 51 is side-etched from openings 92X. Further, during thermal etching, the {0-33-8} plane, which is the crystal plane with the slowest etching rate, is self-formed as the side surface 93 of the dicing groove 95. For example, the distance L4 between the bottom surface 94 of the dicing groove 95 and the bottom surface of the marker 91 is, for example, about 50 μm or more and 200 μm or less. The distance between first main surface 1 and bottom surface 94 of dicing groove 95 is equal to the sum of distance L2 and distance L4, and first main surface 1 and second main surface 2 in silicon carbide semiconductor device 100 to be manufactured are and the distance L2 between the two.

次に、工程S7において、図12に示されるように、エッチングマスク92Zが第1主面1から除去される。 Next, in step S7, the etching mask 92Z is removed from the first main surface 1, as shown in FIG.

次に、工程S8において、イオン注入により添加された不純物を活性化するための活性化熱処理が行われる。この熱処理の温度は、好ましくは1500℃以上1900℃以下であり、例えば1700℃程度である。熱処理の時間は、例えば30分程度である。熱処理の雰囲気は、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、例えばAr雰囲気である。 Next, in step S8, activation heat treatment is performed to activate the impurities added by ion implantation. The temperature of this heat treatment is preferably 1500°C or more and 1900°C or less, for example about 1700°C. The heat treatment time is, for example, about 30 minutes. The atmosphere for the heat treatment is preferably an inert gas atmosphere, for example an Ar atmosphere.

次に、工程S9において、図19に示されるように、炭化珪素ウェハ51にゲートトレンチ5が形成される。ゲートトレンチ5は、ダイシング溝95と同様に、開口部が形成された二酸化珪素を含む材料から構成される絶縁膜をエッチングマスクとした、RIE及び熱エッチングにより形成できる。熱エッチングの際、{0-33-8}面が側面3として自己形成される。 Next, in step S9, gate trenches 5 are formed in silicon carbide wafer 51, as shown in FIG. Like the dicing groove 95, the gate trench 5 can be formed by RIE and thermal etching using an insulating film made of a material containing silicon dioxide in which an opening is formed as an etching mask. During thermal etching, the {0-33-8} plane is self-formed as the side surface 3.

次に、工程S10において、図20に示されるように、ゲート絶縁膜81が形成される。例えば炭化珪素ウェハ51を熱酸化することにより、ソース領域13と、ボディ領域12と、ドリフト領域11と、コンタクト領域18とに接するゲート絶縁膜81が形成される。具体的には、炭化珪素ウェハ51が、酸素を含む雰囲気中において、例えば1300℃以上1400℃以下の温度で加熱される。これにより、第1主面1と、側面3及び底面4に接するゲート絶縁膜81が形成される。なお、ゲート絶縁膜81が熱酸化により形成された場合、厳密には、炭化珪素ウェハ51の一部がゲート絶縁膜81に取り込まれる。このため、以降の処理では、熱酸化後のゲート絶縁膜81と炭化珪素ウェハ51との間の界面に第1主面1、側面3及び底面4が若干移動したものとする。 Next, in step S10, as shown in FIG. 20, a gate insulating film 81 is formed. For example, by thermally oxidizing silicon carbide wafer 51, gate insulating film 81 in contact with source region 13, body region 12, drift region 11, and contact region 18 is formed. Specifically, silicon carbide wafer 51 is heated, for example, at a temperature of 1300° C. or more and 1400° C. or less in an atmosphere containing oxygen. As a result, a gate insulating film 81 in contact with the first main surface 1, side surfaces 3, and bottom surface 4 is formed. Note that when gate insulating film 81 is formed by thermal oxidation, strictly speaking, a part of silicon carbide wafer 51 is incorporated into gate insulating film 81. Therefore, in the subsequent processing, it is assumed that first main surface 1, side surface 3, and bottom surface 4 are slightly moved to the interface between gate insulating film 81 and silicon carbide wafer 51 after thermal oxidation.

次に、一酸化窒素(NO)ガス雰囲気中において炭化珪素ウェハ51に対して熱処理(NOアニール)が行われてもよい。NOアニールにおいて、炭化珪素ウェハ51が、例えば1100℃以上1400℃以下の条件下で1時間程度保持される。これにより、ゲート絶縁膜81とボディ領域12との界面領域に窒素原子が導入される。その結果、界面領域における界面準位の形成が抑制されることで、チャネル移動度を向上させることができる。 Next, heat treatment (NO annealing) may be performed on silicon carbide wafer 51 in a nitrogen monoxide (NO) gas atmosphere. In the NO annealing, silicon carbide wafer 51 is held for about one hour under conditions of, for example, 1100° C. or higher and 1400° C. or lower. As a result, nitrogen atoms are introduced into the interface region between the gate insulating film 81 and the body region 12. As a result, the formation of interface states in the interface region is suppressed, thereby improving channel mobility.

次に、工程S11において、図21に示されるように、ゲート電極82が形成される。ゲート電極82は、ゲート絶縁膜81上に形成される。ゲート電極82は、例えば減圧CVD(Low Pressure - Chemical Vapor Deposition:LP-CVD)法により形成される。ゲート電極82は、ソース領域13と、ボディ領域12と、ドリフト領域11との各々に対面するように形成される。 Next, in step S11, a gate electrode 82 is formed as shown in FIG. Gate electrode 82 is formed on gate insulating film 81. The gate electrode 82 is formed by, for example, a low pressure chemical vapor deposition (LP-CVD) method. Gate electrode 82 is formed to face each of source region 13, body region 12, and drift region 11.

次に、工程S12において、図22に示されるように、層間絶縁膜83が形成される。具体的には、ゲート電極82を覆い、かつゲート絶縁膜81と接するように層間絶縁膜83が形成される。層間絶縁膜83は、例えば、CVD法により形成される。層間絶縁膜83は、例えば二酸化珪素を含む材料から構成される。層間絶縁膜83の一部は、ゲートトレンチ5の内部に形成されてもよい。 Next, in step S12, as shown in FIG. 22, an interlayer insulating film 83 is formed. Specifically, an interlayer insulating film 83 is formed to cover the gate electrode 82 and be in contact with the gate insulating film 81 . The interlayer insulating film 83 is formed by, for example, a CVD method. The interlayer insulating film 83 is made of a material containing silicon dioxide, for example. A portion of interlayer insulating film 83 may be formed inside gate trench 5 .

次に、工程S13において、図23に示されるように、層間絶縁膜83及びゲート絶縁膜81のエッチングが行われることで、層間絶縁膜83及びゲート絶縁膜81にコンタクトホール90が形成される。この結果、ソース領域13及びコンタクト領域18が層間絶縁膜83及びゲート絶縁膜81から露出する。次に、第1主面1においてソース領域13及びコンタクト領域18に接するコンタクト電極61用の金属膜(図示せず)が形成される。コンタクト電極61用の金属膜は、例えばスパッタリング法により形成される。コンタクト電極61用の金属膜は、例えばNiを含む材料から構成される。次に、合金化アニールが実施される。コンタクト電極61用の金属膜が、例えば900℃以上1100℃以下の温度で5分程度保持される。これにより、コンタクト電極61用の金属膜の少なくとも一部が、炭化珪素ウェハ51が含む珪素と反応してシリサイド化する。これにより、ソース領域13及びコンタクト領域18とオーミック接合するコンタクト電極61が形成される。コンタクト電極61が、Tiと、Alと、Siとを含む材料から構成されてもよい。 Next, in step S13, as shown in FIG. 23, the interlayer insulating film 83 and the gate insulating film 81 are etched to form a contact hole 90 in the interlayer insulating film 83 and the gate insulating film 81. As a result, source region 13 and contact region 18 are exposed from interlayer insulating film 83 and gate insulating film 81. Next, a metal film (not shown) for contact electrode 61 in contact with source region 13 and contact region 18 on first main surface 1 is formed. The metal film for the contact electrode 61 is formed by, for example, a sputtering method. The metal film for the contact electrode 61 is made of a material containing Ni, for example. Next, alloying annealing is performed. The metal film for the contact electrode 61 is held at a temperature of, for example, 900° C. or more and 1100° C. or less for about 5 minutes. As a result, at least a portion of the metal film for contact electrode 61 reacts with silicon contained in silicon carbide wafer 51 and becomes silicide. As a result, a contact electrode 61 that makes ohmic contact with the source region 13 and the contact region 18 is formed. The contact electrode 61 may be made of a material containing Ti, Al, and Si.

次に、工程S14において、図24に示されるように、ソース配線62が形成される。具体的には、コンタクト電極61及び層間絶縁膜83を覆うソース配線62が形成される。ソース配線62は、例えばスパッタリング法による成膜及びRIEにより形成される。ソース配線62は、例えばアルミニウムを含む材料から構成される。このようにして、コンタクト電極61とソース配線62とを有するソース電極60が形成される。 Next, in step S14, as shown in FIG. 24, source wiring 62 is formed. Specifically, source wiring 62 covering contact electrode 61 and interlayer insulating film 83 is formed. The source wiring 62 is formed by, for example, film formation using a sputtering method and RIE. The source wiring 62 is made of a material containing aluminum, for example. In this way, source electrode 60 having contact electrode 61 and source wiring 62 is formed.

次に、工程S15において、図25に示されるように、パッシベーション膜85が形成される。具体的には、ソース配線62を覆うパッシベーション膜85が形成される。パッシベーション膜85は、例えばポリイミドを含む材料から構成される。パッシベーション膜85は、例えば塗布法により形成される。パッシベーション膜85をプラズマCVD法により形成してもよい。 Next, in step S15, a passivation film 85 is formed as shown in FIG. Specifically, a passivation film 85 covering the source wiring 62 is formed. The passivation film 85 is made of a material containing polyimide, for example. The passivation film 85 is formed, for example, by a coating method. The passivation film 85 may be formed by plasma CVD.

次に、工程S16において、図13に示されるように、パッシベーション膜85の上に接着テープ96が貼り付けられる。なお、図13~図16では、炭化珪素ウェハ51の第1主面1の上に形成されているパッシベーション膜85等の図示を省略してある。 Next, in step S16, as shown in FIG. 13, an adhesive tape 96 is pasted on the passivation film 85. Note that in FIGS. 13 to 16, illustrations of the passivation film 85 and the like formed on the first main surface 1 of the silicon carbide wafer 51 are omitted.

次に、工程S17において、炭化珪素ウェハ51のバックグラインドが行われる。具体的には、炭化珪素ウェハ51が第3主面55側から研削により薄化される。炭化珪素ウェハ51の研磨は、炭化珪素ウェハ51の厚さが、炭化珪素半導体装置100における第1主面1と第2主面2との間の距離L2に等しくなるまで行う。第1主面1とダイシング溝95の底面94と間の距離が第1主面1と第2主面2との間の距離L2よりも大きいため、第3主面55の研磨の結果、図7及び図14に示されるように、炭化珪素ウェハ51がチップ領域52毎に個片化される。この結果、チップ領域52毎に、第1主面1と第2主面2とを備えた炭化珪素基板10が形成される。 Next, in step S17, back grinding of silicon carbide wafer 51 is performed. Specifically, silicon carbide wafer 51 is thinned by grinding from the third main surface 55 side. Polishing of silicon carbide wafer 51 is performed until the thickness of silicon carbide wafer 51 becomes equal to distance L2 between first main surface 1 and second main surface 2 in silicon carbide semiconductor device 100. Since the distance between the first main surface 1 and the bottom surface 94 of the dicing groove 95 is larger than the distance L2 between the first main surface 1 and the second main surface 2, as a result of polishing the third main surface 55, as shown in FIG. As shown in FIG. 7 and FIG. 14, silicon carbide wafer 51 is separated into individual pieces for each chip region 52. As shown in FIG. As a result, silicon carbide substrate 10 including first main surface 1 and second main surface 2 is formed for each chip region 52.

次に、工程S18において、図15及び図26に示されるように、第2主面2において炭化珪素単結晶基板50に接するドレイン電極70が形成される。このようにして、各チップ領域52に炭化珪素半導体装置100が形成される。ダイシング溝95の側面3が傾斜面21となり、マーカ91の側面が面23となり、マーカ91の底面が面22となる。 Next, in step S18, as shown in FIGS. 15 and 26, drain electrode 70 is formed in contact with silicon carbide single crystal substrate 50 on second main surface 2. In this way, silicon carbide semiconductor device 100 is formed in each chip region 52. The side surface 3 of the dicing groove 95 becomes the inclined surface 21, the side surface of the marker 91 becomes the surface 23, and the bottom surface of the marker 91 becomes the surface 22.

次に、工程S19において、図16に示されるように、接着テープ96が炭化珪素半導体装置100から剥離される。 Next, in step S19, adhesive tape 96 is peeled off from silicon carbide semiconductor device 100, as shown in FIG.

このようにして、第1実施形態に係る炭化珪素半導体装置100が完成する。 In this way, silicon carbide semiconductor device 100 according to the first embodiment is completed.

この製造方法では、ダイシングライン53に対してハロゲンガスを含む雰囲気で熱エッチングを行ってダイシングライン53にダイシング溝95を形成し、炭化珪素ウェハ51を第3主面55側から薄化して炭化珪素ウェハ51を個片化している。このため、ダイシング溝95の側面93を第3主面55に対して傾斜した傾斜面とすることができ、この傾斜面が傾斜面21となる。従って、傾斜面21を備えた端面20を容易に形成できる。 In this manufacturing method, dicing lines 53 are thermally etched in an atmosphere containing halogen gas to form dicing grooves 95 in dicing lines 53, and silicon carbide wafer 51 is thinned from the third main surface 55 side to form silicon carbide. The wafer 51 is cut into pieces. Therefore, the side surface 93 of the dicing groove 95 can be made into an inclined surface inclined with respect to the third main surface 55, and this inclined surface becomes the inclined surface 21. Therefore, the end surface 20 having the inclined surface 21 can be easily formed.

また、傾斜面21が熱エッチングにより形成されるため、傾斜面21及びその近傍には機械的なダメージが生じにくく、チッピング等の欠陥が生じにくい。従って、炭化珪素半導体装置100の機械的強度が高く、信頼性を向上できる。例えば、傾斜面21の表面粗さを、一辺100nmの正方形領域において算出するような微視的な範囲においてRMSで1.0nm以下としやすい。 Furthermore, since the inclined surface 21 is formed by thermal etching, mechanical damage is less likely to occur on the inclined surface 21 and its vicinity, and defects such as chipping are less likely to occur. Therefore, silicon carbide semiconductor device 100 has high mechanical strength and can improve reliability. For example, the surface roughness of the inclined surface 21 is easily set to 1.0 nm or less in RMS in a microscopic range such as calculated in a square area of 100 nm on a side.

また、第3主面55側からの研削の進行に伴って炭化珪素ウェハ51がチップ領域52毎に個片化される。このため、バックグラインドの後にダイサー等を用いてウェハを個片化する場合と比較して、炭化珪素基板10に作用する圧力を分散でき、機械加工時の割れを低減できる。 Furthermore, as the grinding progresses from the third principal surface 55 side, silicon carbide wafer 51 is divided into individual pieces for each chip region 52 . Therefore, compared to the case where the wafer is diced using a dicer or the like after backgrinding, the pressure acting on silicon carbide substrate 10 can be dispersed, and cracks during machining can be reduced.

なお、熱エッチングは、傾斜面21が{0-33-8}面となる前に停止してもよい。つまり、傾斜面21が{0-33-8}面となっていなくてもよい。 Note that the thermal etching may be stopped before the inclined surface 21 becomes a {0-33-8} plane. In other words, the inclined surface 21 does not have to be a {0-33-8} plane.

[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、主に外形の点で第1実施形態と相違する。図27は、第2実施形態に係る炭化珪素半導体装置に含まれる炭化珪素基板の概要を示す平面図である。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment differs from the first embodiment mainly in the external shape. FIG. 27 is a plan view schematically showing a silicon carbide substrate included in the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment.

図27に示されるように、第2実施形態に係る炭化珪素半導体装置200では、第1主面1に垂直な方向から平面視したときに、第2主面2が、4つの角が丸まった角丸長方形状の平面形状を有する。第1主面1に垂直な方向から平面視したときに、第1主面1が、4つの角が丸まった角丸長方形状の平面形状を有してもよい。 As shown in FIG. 27, in silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment, second main surface 2 has four rounded corners when viewed in plan from a direction perpendicular to first main surface 1. It has a rectangular planar shape with rounded corners. When viewed in plan from a direction perpendicular to the first main surface 1, the first main surface 1 may have a planar shape of a rounded rectangle with four rounded corners.

他の構成は第1実施形態と同様である。 The other configurations are the same as in the first embodiment.

第2実施形態によっても第1実施形態と同様の効果が得られる。また、第2実施形態では、第2主面2が4つの角が丸まった角丸長方形状の平面形状を有するため、第2主面2の近傍において4隅でのチッピングをより抑制できる。更に、第1主面1が4つの角が丸まった角丸長方形状の平面形状を有すれば、第1主面1の近傍において4隅でのチッピングをより抑制できる。また、4隅における応力の集中を緩和し、応力集中に伴うクラックを抑制できる。また、トランスファモールドにより炭化珪素半導体装置100を封止する場合に、端面20の近傍から気泡をより排出させやすく、気泡の残留に伴う実装不良をより抑制しやすい。 The second embodiment also provides the same effects as the first embodiment. Further, in the second embodiment, since the second main surface 2 has a planar shape of a rounded rectangle with four rounded corners, chipping at the four corners in the vicinity of the second main surface 2 can be further suppressed. Furthermore, if the first main surface 1 has a rounded rectangular planar shape with four rounded corners, chipping at the four corners in the vicinity of the first main surface 1 can be further suppressed. Furthermore, stress concentration at the four corners can be alleviated, and cracks due to stress concentration can be suppressed. Furthermore, when silicon carbide semiconductor device 100 is sealed by transfer molding, air bubbles can be more easily discharged from the vicinity of end face 20, and mounting defects due to residual air bubbles can be more easily suppressed.

次に、第2実施形態に係る炭化珪素半導体装置200の製造方法について説明する。図28~図29は、第2実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す平面図である。 Next, a method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment will be described. 28 to 29 are plan views showing a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment.

まず、第1実施形態と同様にして、炭化珪素ウェハ51の準備(工程S1)から絶縁膜92の形成(工程S4)までの処理が行われる。次いで、図28に示されるように、絶縁膜92にマーカ91の底面を部分的に露出する開口部292Xを形成する。開口部292Xの形成では、例えばフォトレジストをエッチングマスクとして用いた絶縁膜292のドライエッチングを行う。絶縁膜92から、第1主面1の一部を覆う被覆部292Yと、第1主面1の残部を露出する開口部292Xとを備えたエッチングマスク292Zが形成される。被覆部292Yは、第1主面1に垂直な方向から平面視したときに、4つの角が丸まった角丸長方形状の平面形状を有する。 First, in the same manner as in the first embodiment, processes from preparing silicon carbide wafer 51 (step S1) to forming insulating film 92 (step S4) are performed. Next, as shown in FIG. 28, an opening 292X is formed in the insulating film 92 to partially expose the bottom surface of the marker 91. In forming the opening 292X, the insulating film 292 is dry-etched using, for example, a photoresist as an etching mask. An etching mask 292Z is formed from the insulating film 92 and includes a covering portion 292Y that covers a part of the first main surface 1 and an opening 292X that exposes the remainder of the first main surface 1. The covering portion 292Y has a planar shape of a rounded rectangle with four rounded corners when viewed in plan from a direction perpendicular to the first main surface 1.

次に、エッチングマスク292Zを用いて、平面視でマーカ91の内側に、ダイシング溝295が形成される。ダイシング溝295は、ダイシング溝95と同様に、エッチングマスク292Zとした、RIE及び熱エッチングにより形成できる。次に、エッチングマスク292Zが第1主面1から除去される。 Next, a dicing groove 295 is formed inside the marker 91 in plan view using the etching mask 292Z. Like the dicing groove 95, the dicing groove 295 can be formed by RIE and thermal etching using the etching mask 292Z. Next, the etching mask 292Z is removed from the first main surface 1.

その後、第1実施形態と同様に、活性化熱処理(工程S8)から接着テープ96の剥離(工程S19)までの処理が行われる。 Thereafter, similar to the first embodiment, processes from activation heat treatment (step S8) to peeling of the adhesive tape 96 (step S19) are performed.

このようにして、第2実施形態に係る炭化珪素半導体装置200が完成する。 In this way, silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment is completed.

この製造方法によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、4つの角が丸まった角丸長方形状の平面形状を有する被覆部292Yを含むエッチングマスク292Zを用いた熱エッチングを経てダイシング溝295が形成されるため、第2主面2の平面形状を、容易に4つの角が丸まった角丸長方形状の平面形状とすることができる。また、第1主面1の平面形状を、容易に4つの角が丸まった角丸長方形状の平面形状とすることもできる。 This manufacturing method also provides the same effects as the first embodiment. Furthermore, since the dicing grooves 295 are formed through thermal etching using an etching mask 292Z that includes a covering portion 292Y having a rounded rectangular planar shape with four rounded corners, the planar shape of the second main surface 2 is , it can be easily formed into a rounded rectangular planar shape with four rounded corners. Further, the planar shape of the first principal surface 1 can also be easily made into a rounded rectangular planar shape with four rounded corners.

なお、4隅のすべてが角丸形状となっている必要はなく、1隅だけでも角丸形状となっていれば、当該隅において上記の効果が得られる。 Note that it is not necessary that all four corners have a rounded shape, and as long as only one corner has a rounded shape, the above effect can be obtained in that corner.

[変形例]
次に、第1実施形態の変形例について説明する。変形例は、主に外形の点で第1実施形態と相違する。図30は、第1実施形態の変形例に係る炭化珪素半導体装置に含まれる炭化珪素基板の概要を示す断面図である。
[Modified example]
Next, a modification of the first embodiment will be described. The modified example differs from the first embodiment mainly in the external shape. FIG. 30 is a cross-sectional view schematically showing a silicon carbide substrate included in a silicon carbide semiconductor device according to a modification of the first embodiment.

図30に示されるように、第1実施形態の変形例に係る炭化珪素半導体装置100Aでは、第1主面1に垂直な方向から平面視したときに、第1主面1の輪郭が第2主面2の輪郭の外側にある。傾斜面21は、第1主面1側ほど広がるように傾斜している。すなわち、傾斜面21は、第2主面2に近づくほど、第2主面2の内側に入るように傾斜している。傾斜面21と第2主面2とのなす角度θ2は、例えば50°以上65°以下である。角度θ2は、例えば55°以上であってもよい。角度θ2は、例えば60°以下であってもよい。傾斜面21は、好ましくは、{0-33-8}面を有する。 As shown in FIG. 30, in silicon carbide semiconductor device 100A according to the modification of the first embodiment, when viewed in plan from a direction perpendicular to first main surface 1, the outline of first main surface 1 is similar to that of second main surface 1. It is located outside the outline of the main surface 2. The inclined surface 21 is inclined so as to become wider toward the first main surface 1 side. That is, the inclined surface 21 is inclined so as to enter inside the second main surface 2 as it approaches the second main surface 2. The angle θ2 between the inclined surface 21 and the second main surface 2 is, for example, 50° or more and 65° or less. The angle θ2 may be, for example, 55° or more. The angle θ2 may be, for example, 60° or less. The inclined surface 21 preferably has a {0-33-8} surface.

他の構成は第1実施形態と同様である。 The other configurations are the same as in the first embodiment.

第1実施形態の変形例に係る炭化珪素半導体装置100Aによっても、第1実施形態と同様に、端面20を経路として第1主面1と第2主面2との間を流れるリーク電流を低減でき、放熱性を向上できる。 Similarly to the first embodiment, the silicon carbide semiconductor device 100A according to the modification of the first embodiment reduces leakage current flowing between the first main surface 1 and the second main surface 2 using the end surface 20 as a path. It is possible to improve heat dissipation.

第2実施形態の変形例として、第1実施形態の変形例と同様に、傾斜面21が第1主面1側ほど広がるように傾斜していてもよい。 As a modification of the second embodiment, similarly to the modification of the first embodiment, the inclined surface 21 may be inclined so as to become wider toward the first main surface 1 side.

以上、実施形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。 Although the embodiments have been described in detail above, they are not limited to specific embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the claims.

1 第1主面
2 第2主面
3 側面
4 底面
5 ゲートトレンチ
10 炭化珪素基板
11 ドリフト領域
12 ボディ領域
13 ソース領域
18 コンタクト領域
20 端面
21 傾斜面
22、23 面
40 炭化珪素エピタキシャル層
50 炭化珪素単結晶基板
51 炭化珪素ウェハ
52 チップ領域
53 ダイシングライン
55 第3主面
60 ソース電極
61 コンタクト電極
62 ソース配線
70 ドレイン電極
81 ゲート絶縁膜
82 ゲート電極
83 層間絶縁膜
84 ゲートパッド
85 パッシベーション膜
90 コンタクトホール
91 マーカ
92、292 絶縁膜
92X、292X 開口部
92Y、292Y 被覆部
92Z、292Z エッチングマスク
93 側面
94 底面
95、295 ダイシング溝
96 接着テープ
100、100A、200 炭化珪素半導体装置
1 First main surface 2 Second main surface 3 Side surface 4 Bottom surface 5 Gate trench 10 Silicon carbide substrate 11 Drift region 12 Body region 13 Source region 18 Contact region 20 End surface 21 Inclined surface 22, 23 Surface 40 Silicon carbide epitaxial layer 50 Silicon carbide Single crystal substrate 51 Silicon carbide wafer 52 Chip region 53 Dicing line 55 Third main surface 60 Source electrode 61 Contact electrode 62 Source wiring 70 Drain electrode 81 Gate insulating film 82 Gate electrode 83 Interlayer insulating film 84 Gate pad 85 Passivation film 90 Contact hole 91 marker 92, 292 insulating film 92X, 292X opening 92Y, 292Y covering section 92Z, 292Z etching mask 93 side surface 94 bottom surface 95, 295 dicing groove 96 adhesive tape 100, 100A, 200 silicon carbide semiconductor device

Claims (12)

第1主面と、前記第1主面と反対側の第2主面とを有する炭化珪素基板を備え、
前記炭化珪素基板は、前記第1主面と前記第2主面とをつなぐ端面を有し、
前記端面は、前記第2主面との境界から連続し、前記第2主面に対して傾斜した傾斜面を含む炭化珪素半導体装置。
comprising a silicon carbide substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface,
The silicon carbide substrate has an end surface connecting the first main surface and the second main surface,
The end surface is a silicon carbide semiconductor device including an inclined surface continuous from a boundary with the second main surface and inclined with respect to the second main surface.
前記炭化珪素基板は、
前記第2主面を含む炭化珪素単結晶基板と、
前記第1主面を含む炭化珪素エピタキシャル層と、
を有する請求項1に記載の炭化珪素半導体装置。
The silicon carbide substrate is
a silicon carbide single crystal substrate including the second main surface;
a silicon carbide epitaxial layer including the first main surface;
The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記傾斜面は、前記第2主面側ほど広がるように傾斜している請求項1または請求項2に記載の炭化珪素半導体装置。 The silicon carbide semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the inclined surface is inclined so as to become wider toward the second main surface. 前記傾斜面は、前記第1主面側ほど広がるように傾斜している請求項1または請求項2に記載の炭化珪素半導体装置。 The silicon carbide semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the inclined surface is inclined so as to become wider toward the first main surface. 前記傾斜面と前記第2主面とのなす角度は、50°以上65°以下である請求項3または請求項4に記載の炭化珪素半導体装置。 The silicon carbide semiconductor device according to claim 3 or 4, wherein the angle between the inclined surface and the second main surface is 50° or more and 65° or less. 前記傾斜面は、{0-33-8}面を含む請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。 The silicon carbide semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, wherein the inclined surface includes a {0-33-8} plane. 前記傾斜面の一辺100nmの正方形領域内における表面粗さはRMSで1.0nm以下である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。 The silicon carbide semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, wherein the surface roughness in a square region of 100 nm on a side of the inclined surface is 1.0 nm or less in RMS. 前記第1主面に垂直な方向から平面視したときに、前記第2主面は、少なくとも1つの角が丸まった角丸長方形状の平面形状を有する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。 Any one of claims 1 to 7, wherein the second main surface has a rounded rectangular planar shape with at least one rounded corner when viewed in plan from a direction perpendicular to the first main surface. The silicon carbide semiconductor device described in . 第1主面と、前記第1主面と反対側の第3主面とを有し、前記第1主面にダイシングラインを備えた炭化珪素ウェハを準備する工程と、
前記ダイシングラインに対してハロゲンガスを含む雰囲気で熱エッチングを行って前記ダイシングラインに溝を形成する工程と、
前記炭化珪素ウェハを前記第3主面から薄化して前記炭化珪素ウェハを個片化する工程と、
を有する炭化珪素半導体装置の製造方法。
preparing a silicon carbide wafer having a first main surface and a third main surface opposite to the first main surface, and having a dicing line on the first main surface;
performing thermal etching on the dicing line in an atmosphere containing halogen gas to form a groove on the dicing line;
Thinning the silicon carbide wafer from the third main surface to separate the silicon carbide wafer into pieces;
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device having the following.
前記炭化珪素ウェハを個片化する工程は、前記炭化珪素ウェハを前記第3主面側から研削する工程を有する請求項9に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 10. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 9, wherein the step of dividing the silicon carbide wafer into pieces includes a step of grinding the silicon carbide wafer from the third main surface side. 前記炭化珪素ウェハを準備する工程は、前記第3主面を含む炭化珪素単結晶基板の上に、前記第1主面を含む炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程を有する請求項9または請求項10に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 11. The step of preparing the silicon carbide wafer includes the step of forming a silicon carbide epitaxial layer including the first main surface on a silicon carbide single crystal substrate including the third main surface. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to . 前記ダイシングラインに対して熱エッチングを行う工程は、前記第1主面の一部を覆う被覆部と、前記第1主面の残部を露出する開口部とを備えたエッチングマスクを前記第1主面の上に形成する工程を有し、
前記第1主面に垂直な方向から平面視したときに、前記被覆部は、少なくとも1つの角が丸まった角丸長方形状の平面形状を有する請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
The step of thermally etching the dicing line includes etching the first main surface using an etching mask having a covering portion that covers a part of the first main surface and an opening that exposes the remainder of the first main surface. having a step of forming on a surface,
The covering portion has a rounded rectangular planar shape with at least one rounded corner when viewed in plan from a direction perpendicular to the first main surface. The method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device described above.
JP2020185849A 2020-11-06 2020-11-06 Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of silicon carbide semiconductor device Pending JP2023182011A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020185849A JP2023182011A (en) 2020-11-06 2020-11-06 Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of silicon carbide semiconductor device
PCT/JP2021/035303 WO2022097386A1 (en) 2020-11-06 2021-09-27 Silicon carbide semiconductor device and method for producing silicon carbide semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020185849A JP2023182011A (en) 2020-11-06 2020-11-06 Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of silicon carbide semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023182011A true JP2023182011A (en) 2023-12-26

Family

ID=81457773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020185849A Pending JP2023182011A (en) 2020-11-06 2020-11-06 Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of silicon carbide semiconductor device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023182011A (en)
WO (1) WO2022097386A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7310805B2 (en) * 2018-05-09 2023-07-19 住友電気工業株式会社 Silicon carbide epitaxial substrate and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE9702220D0 (en) * 1997-06-11 1997-06-11 Abb Research Ltd A semiconductor device with a junction termination and a method of production thereof
JP2012064656A (en) * 2010-09-14 2012-03-29 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method of semiconductor device
JP2014107499A (en) * 2012-11-29 2014-06-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same
US9704718B2 (en) * 2013-03-22 2017-07-11 Infineon Technologies Austria Ag Method for manufacturing a silicon carbide device and a silicon carbide device
DE112016007385T5 (en) * 2016-10-28 2019-07-11 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and power conversion device
US11282919B2 (en) * 2018-02-19 2022-03-22 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022097386A1 (en) 2022-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10020226B2 (en) Method for forming a semiconductor device and a semiconductor device
US10468358B2 (en) Semiconductor device with metal layer along a step portion
US9691608B2 (en) Silicon carbide substrate, silicon carbide semiconductor device, and methods for manufacturing silicon carbide substrate and silicon carbide semiconductor device
JP6587265B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
JP6705155B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
WO2010143376A1 (en) Semiconductor device and process for manufacture thereof
US20130292702A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2004022878A (en) Semiconductor device and its manufacturing process
US20160020156A1 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
WO2022097386A1 (en) Silicon carbide semiconductor device and method for producing silicon carbide semiconductor device
JP2015204409A (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same
JP7255344B2 (en) Silicon carbide semiconductor module and method for manufacturing silicon carbide semiconductor module
JP7074173B2 (en) Semiconductor devices and methods for manufacturing semiconductor devices
JP7156313B2 (en) Silicon carbide semiconductor device
US9647081B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP7255343B2 (en) Silicon carbide semiconductor module and method for manufacturing silicon carbide semiconductor module
WO2020166326A1 (en) Silicon carbide semiconductor chip and silicon carbide semiconductor device
WO2022102262A1 (en) Silicon carbide semiconductor device
WO2017183301A1 (en) Silicon carbide semiconductor device
WO2023058377A1 (en) Silicon carbide semiconductor device
WO2023026803A1 (en) Silicon carbide semiconductor device and method for producing silicon carbide semiconductor device
WO2023013223A1 (en) Semiconductor device and method for producing semiconductor device
JP6866809B2 (en) Silicon Carbide Semiconductor Wafers and Silicon Carbide Semiconductor Devices
JP2023104658A (en) Silicon-carbide semiconductor device
JP2023031664A (en) Silicon carbide semiconductor device