JP6137955B2 - Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、炭化ケイ素を用いた炭化ケイ素半導体装置及び炭化ケイ素半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a silicon carbide semiconductor device using silicon carbide and a method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device.

従来から炭化ケイ素(SiC)を用いた炭化ケイ素半導体装置が知られている。このような炭化ケイ素半導体装置において、炭化ケイ素半導体基板の厚みを薄くすることは、炭化ケイ素半導体装置のON抵抗を低減するのに非常に有効である。   Conventionally, a silicon carbide semiconductor device using silicon carbide (SiC) is known. In such a silicon carbide semiconductor device, reducing the thickness of the silicon carbide semiconductor substrate is very effective in reducing the ON resistance of the silicon carbide semiconductor device.

この点、従来から半導体装置の基板の下面(裏面)をバックグラインド、メカニカルポリッシュ等によって研削することは知られている。例えば特許文献1では、所定の深さに埋設された複数の埋め込み電極を備えた半導体ウエーハの下面を研削して、全ての埋め込み電極をウエーハの下面に表出させるウエーハの研削方法が開示されている。   In this regard, it is conventionally known that the lower surface (back surface) of a substrate of a semiconductor device is ground by back grinding, mechanical polishing, or the like. For example, Patent Document 1 discloses a wafer grinding method in which the lower surface of a semiconductor wafer having a plurality of embedded electrodes embedded at a predetermined depth is ground so that all embedded electrodes are exposed on the lower surface of the wafer. Yes.

特開2011−40511号公報JP 2011-40511 A

しかしながら、炭化ケイ素は硬くて脆く、バックグラインド、メカニカルポリッシュ等の研削によって炭化ケイ素半導体基板10を薄くすると、炭化ケイ素半導体基板10の下面の縁に非常に破損しやすいナイフ形状のエッジ(以下「ナイフエッジ」という。)が形成されてしまい(図9参照)、このようなナイフエッジが破損されてしまうことがある。また、炭化ケイ素半導体基板10全体を薄くすると、炭化ケイ素半導体基板10の反り量が大きくなってしまう。   However, silicon carbide is hard and brittle, and when the silicon carbide semiconductor substrate 10 is thinned by grinding such as back grinding or mechanical polishing, a knife-shaped edge (hereinafter referred to as “knife”) is easily damaged at the edge of the lower surface of the silicon carbide semiconductor substrate 10. Edge ") is formed (see FIG. 9), and such a knife edge may be damaged. Further, when the entire silicon carbide semiconductor substrate 10 is thinned, the amount of warpage of the silicon carbide semiconductor substrate 10 is increased.

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、炭化ケイ素半導体装置のON抵抗を低減しつつ、炭化ケイ素半導体基板の強度を高くし、さらに当該炭化ケイ素半導体基板に反りが発生することも防止することができる炭化ケイ素半導体装置及び炭化ケイ素半導体装置の製造方法を提供する。   The present invention has been made in view of such points, and while reducing the ON resistance of the silicon carbide semiconductor device, the strength of the silicon carbide semiconductor substrate is increased, and further, warpage occurs in the silicon carbide semiconductor substrate. The present invention also provides a silicon carbide semiconductor device and a method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device.

本発明による炭化ケイ素半導体装置は、
炭化ケイ素半導体基板と、
前記炭化ケイ素半導体基板上に形成された炭化ケイ素半導体層と、
前記炭化ケイ素半導体層上に設けられた電極と、
を備え、
前記炭化ケイ素半導体基板の下面であって前記電極の鉛直方向下方を含む領域に限定して、レーザー光を照射することによって形成された複数の凹部を有する凹部郡が設けられている。
A silicon carbide semiconductor device according to the present invention includes:
A silicon carbide semiconductor substrate;
A silicon carbide semiconductor layer formed on the silicon carbide semiconductor substrate;
An electrode provided on the silicon carbide semiconductor layer;
With
A recess group having a plurality of recesses formed by irradiating a laser beam is provided only on a lower surface of the silicon carbide semiconductor substrate and including a region below the vertical direction of the electrode.

本発明による炭化ケイ素半導体装置において、
複数の凹部郡及び複数の電極が設けられ、
各凹部郡は、各電極の鉛直方向下方に設けられていてもよい。
In the silicon carbide semiconductor device according to the present invention,
A plurality of recesses and a plurality of electrodes are provided;
Each recess group may be provided vertically below each electrode.

本発明による炭化ケイ素半導体装置において、
前記凹部郡の各凹部は、水平方向において格子状に設けられていてもよい。
In the silicon carbide semiconductor device according to the present invention,
Each recessed part of the said recessed part group may be provided in the grid | lattice form in the horizontal direction.

本発明による炭化ケイ素半導体装置において、
前記凹部郡の各凹部は、水平方向においてハニカム構造で設けられていてもよい。
In the silicon carbide semiconductor device according to the present invention,
Each recess of the recess group may be provided with a honeycomb structure in the horizontal direction.

本発明による炭化ケイ素半導体装置では、
前記凹部郡において、前記電極の中心側に位置する凹部の水平方向における幅は、前記電極の周縁側に位置する凹部の水平方向における幅よりも大きくなってもよい。
In the silicon carbide semiconductor device according to the present invention,
In the recess group, the width in the horizontal direction of the recess located on the center side of the electrode may be larger than the width in the horizontal direction of the recess located on the peripheral side of the electrode.

本発明による炭化ケイ素半導体装置では、
前記凹部郡において、前記電極の周縁側に位置する凹部の水平方向における幅は、前記電極の中心側に位置する凹部の水平方向における幅よりも大きくなってもよい。
In the silicon carbide semiconductor device according to the present invention,
In the recess group, the width in the horizontal direction of the recess positioned on the peripheral side of the electrode may be larger than the width in the horizontal direction of the recess positioned on the center side of the electrode.

本発明による炭化ケイ素半導体装置において、
前記凹部の縦断面形状はU字形状になってもよい。
In the silicon carbide semiconductor device according to the present invention,
The vertical cross-sectional shape of the recess may be U-shaped.

本発明による炭化ケイ素半導体装置において、
前記凹部は、前記炭化ケイ素半導体基板内に形成され、その上端が前記炭化ケイ素半導体層に達していなくてもよい。
In the silicon carbide semiconductor device according to the present invention,
The recess may be formed in the silicon carbide semiconductor substrate, and an upper end thereof may not reach the silicon carbide semiconductor layer.

本発明による炭化ケイ素半導体装置において、
前記レーザー光のエネルギーは、0.5J/cm以上であってもよい。
In the silicon carbide semiconductor device according to the present invention,
The energy of the laser beam may be 0.5 J / cm 2 or more.

本発明による炭化ケイ素半導体装置において、
前記レーザー光によって、前記凹部の露出面に炭素の導電層が形成されてもよい。
In the silicon carbide semiconductor device according to the present invention,
A carbon conductive layer may be formed on the exposed surface of the recess by the laser beam.

本発明による炭化ケイ素半導体装置の製造方法は、
炭化ケイ素半導体基板上に炭化ケイ素半導体層を形成する工程と、
前記炭化ケイ素半導体層上に電極を設ける工程と、
前記炭化ケイ素半導体基板の下面であって前記電極の鉛直方向下方又は前記電極の配置予定箇所の鉛直方向下方を含む領域に限定してレーザー光を照射することで複数の凹部を有する凹部郡を形成する工程と、
を備える。
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention includes:
Forming a silicon carbide semiconductor layer on the silicon carbide semiconductor substrate;
Providing an electrode on the silicon carbide semiconductor layer;
A recess group having a plurality of recesses is formed by irradiating a laser beam limited to a region on the lower surface of the silicon carbide semiconductor substrate and including a region below the electrode in the vertical direction or a region below the electrode in the vertical direction. And a process of
Is provided.

本発明によれば、電極の鉛直方向下方に複数の凹部を有する凹部郡が設けられている。このため、電極の鉛直方向下方における炭化ケイ素半導体基板の厚みを部分的に薄くすることができ、炭化ケイ素半導体装置のON抵抗を低減することができる。   According to the present invention, a recess group having a plurality of recesses is provided below the electrodes in the vertical direction. For this reason, the thickness of the silicon carbide semiconductor substrate below the electrodes in the vertical direction can be partially reduced, and the ON resistance of the silicon carbide semiconductor device can be reduced.

また、本発明では、凹部郡の凹部がレーザー光を用いて形成されるので、バックグラインド、メカニカルポリッシュ等による研削と異なり、炭化ケイ素半導体基板の下面にナイフエッジが形成されてしまうことがなく、炭化ケイ素半導体基板の強度を高いものにすることができる。さらに、炭化ケイ素半導体基板全体を薄くすることなく電極の鉛直方向下方を含む領域に限定して凹部郡を設けるので、炭化ケイ素半導体基板に反りが発生することも防止することができる。   Further, in the present invention, since the recess of the recess group is formed using laser light, unlike the grinding by back grinding, mechanical polishing, etc., the knife edge is not formed on the lower surface of the silicon carbide semiconductor substrate, The strength of the silicon carbide semiconductor substrate can be increased. Furthermore, since the recess group is provided only in the region including the lower part in the vertical direction of the electrode without thinning the entire silicon carbide semiconductor substrate, it is possible to prevent the silicon carbide semiconductor substrate from being warped.

図1は、本発明の第1の実施の形態による炭化ケイ素半導体装置の全体構成を示すための断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view for illustrating an overall configuration of a silicon carbide semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第1の実施の形態による炭化ケイ素半導体装置の構成を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for illustrating the configuration of the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment of the invention. 図3は、本発明の第1の実施の形態による炭化ケイ素半導体装置を製造する工程を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for illustrating a step of manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment of the invention. 図4は、本発明の第1の実施の形態で用いられる炭化ケイ素半導体基板の下面(裏面)側を示した平面図である。FIG. 4 is a plan view showing the lower surface (back surface) side of the silicon carbide semiconductor substrate used in the first embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第1の実施の形態の変形例で用いられる炭化ケイ素半導体基板の下面(裏面)側を示した平面図である。FIG. 5 is a plan view showing the lower surface (back surface) side of the silicon carbide semiconductor substrate used in the modification of the first embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第1の実施の形態の別の変形例による炭化ケイ素半導体装置の構成を説明するための断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view for illustrating a configuration of a silicon carbide semiconductor device according to another modification of the first embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第2の実施の形態の第一の態様による炭化ケイ素半導体装置の構成を説明するための断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view for illustrating the configuration of the silicon carbide semiconductor device according to the first aspect of the second embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第2の実施の形態の第二の態様による炭化ケイ素半導体装置の構成を説明するための断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view for illustrating the configuration of the silicon carbide semiconductor device according to the second aspect of the second embodiment of the present invention. 図9は、バックグラインド、メカニカルポリッシュ等の研削によって炭化ケイ素半導体基板を薄くした際に形成されるナイフエッジを説明するための断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view for illustrating a knife edge formed when a silicon carbide semiconductor substrate is thinned by grinding such as back grinding or mechanical polishing.

第1の実施の形態
《構成》
以下、本発明に係る炭化ケイ素半導体装置(SiC半導体装置)及び炭化ケイ素半導体装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図1乃至図6は本発明の第1の実施の形態を説明するための図である。本発明の炭化ケイ素半導体装置は特に限定されることはないが、例えばショットキーバリアダイオード(SBD)やMOSFET等である。以下では、半導体装置としてショットキーバリアダイオードを用いて説明するが、このショットキーバリアダイオードはあくまでも半導体装置の一例に過ぎない点には留意が必要である。
First Embodiment << Configuration >>
Hereinafter, embodiments of a silicon carbide semiconductor device (SiC semiconductor device) and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 to FIG. 6 are diagrams for explaining a first embodiment of the present invention. Although the silicon carbide semiconductor device of this invention is not specifically limited, For example, it is a Schottky barrier diode (SBD), MOSFET, etc. Hereinafter, a Schottky barrier diode will be described as a semiconductor device. However, it should be noted that this Schottky barrier diode is merely an example of a semiconductor device.

図1に示すように、本実施の形態の炭化ケイ素半導体装置は、炭化ケイ素半導体基板(SiC半導体基板)10と、炭化ケイ素半導体基板10上に形成された炭化ケイ素半導体層(SiC半導体層)20と、炭化ケイ素半導体層20上に設けられたショットキー電極(特許請求の範囲で記載された「電極」に対応する。)50と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the silicon carbide semiconductor device of the present embodiment includes a silicon carbide semiconductor substrate (SiC semiconductor substrate) 10 and a silicon carbide semiconductor layer (SiC semiconductor layer) 20 formed on the silicon carbide semiconductor substrate 10. And a Schottky electrode (corresponding to an “electrode” described in claims) 50 provided on silicon carbide semiconductor layer 20.

より具体的には、本実施の形態の半導体装置は、高濃度のn型の炭化ケイ素半導体基板(第1導電型炭化ケイ素半導体基板)10と、高濃度のn型の炭化ケイ素半導体基板10上に形成された低濃度のn型の炭化ケイ素半導体層(第1導電型炭化ケイ素半導体層)20と、低濃度のn型の炭化ケイ素半導体層20内にリング状で形成されたp型の炭化ケイ素半導体層(第2導電型炭化ケイ素半導体層)30と、を備えている。なお、n型の炭化ケイ素半導体基板10は、上面(以下「表面」とも言う。)と、当該上面に背向する下面(以下「裏面」とも言う。)とを有しており、n型の炭化ケイ素半導体基板10の表面側に上述した低濃度のn型の炭化ケイ素半導体層20が形成されている。また、図2に示すように、n型の炭化ケイ素半導体基板10の裏面側には、炭化ケイ素半導体基板10の裏面の形状に沿ったオーミック電極80が形成される。図示しないが、このオーミック電極80には、はんだ、Al等を介して半導体チップが実装される。なお、図1ではこのオーミック電極80は示されていない。   More specifically, the semiconductor device of the present embodiment includes a high concentration n-type silicon carbide semiconductor substrate (first conductivity type silicon carbide semiconductor substrate) 10 and a high concentration n-type silicon carbide semiconductor substrate 10. Low-concentration n-type silicon carbide semiconductor layer (first conductivity type silicon carbide semiconductor layer) 20 and p-type carbonization formed in a ring shape in low-concentration n-type silicon carbide semiconductor layer 20 And a silicon semiconductor layer (second conductivity type silicon carbide semiconductor layer) 30. The n-type silicon carbide semiconductor substrate 10 has an upper surface (hereinafter also referred to as “front surface”) and a lower surface (hereinafter also referred to as “back surface”) facing away from the upper surface. The low-concentration n-type silicon carbide semiconductor layer 20 described above is formed on the surface side of the silicon carbide semiconductor substrate 10. As shown in FIG. 2, an ohmic electrode 80 is formed on the back side of the n-type silicon carbide semiconductor substrate 10 along the shape of the back side of the silicon carbide semiconductor substrate 10. Although not shown, a semiconductor chip is mounted on the ohmic electrode 80 via solder, Al or the like. In FIG. 1, the ohmic electrode 80 is not shown.

図2に示すように、低濃度のn型の炭化ケイ素半導体層20及びp型の炭化ケイ素半導体層30の上には、これらに跨がってショットキー電極50が設けられている。そして、このショットキー電極50上には引き出し電極55が設けられている。また、ショットキー電極50及び引き出し電極55を取り囲むようにして、リング状で絶縁層60が設けられている。なお、ショットキー電極50の材料としては、例えばTi、Mo、Ni等を挙げることができる。引き出し電極55の材料としては、例えばAl、Ni、Au等を挙げることができる。絶縁層60の材料としては、例えば酸化珪素、窒化珪素、ポリイミド等を挙げることができる。   As shown in FIG. 2, a Schottky electrode 50 is provided on the low-concentration n-type silicon carbide semiconductor layer 20 and the p-type silicon carbide semiconductor layer 30 so as to straddle them. A lead electrode 55 is provided on the Schottky electrode 50. Further, an insulating layer 60 is provided in a ring shape so as to surround the Schottky electrode 50 and the extraction electrode 55. Examples of the material of the Schottky electrode 50 include Ti, Mo, Ni, and the like. Examples of the material of the extraction electrode 55 include Al, Ni, Au, and the like. Examples of the material of the insulating layer 60 include silicon oxide, silicon nitride, and polyimide.

n型の炭化ケイ素半導体基板10のうち後述する凹部16が形成されている箇所の厚みは例えば約250μmであり、ショットキー電極50及び引き出し電極55を含んだ炭化ケイ素半導体装置の厚みは例えば約350μmである。このため、この例で言うと、凹部16の深さは約100μmとなっている。   The thickness of the n-type silicon carbide semiconductor substrate 10 where the later-described recess 16 is formed is about 250 μm, for example, and the thickness of the silicon carbide semiconductor device including the Schottky electrode 50 and the extraction electrode 55 is about 350 μm, for example. It is. For this reason, in this example, the depth of the recess 16 is about 100 μm.

炭化ケイ素半導体基板10の下面であってショットキー電極50の鉛直方向下方を含む領域に限定して、レーザー光Lを照射することによって形成された複数の凹部16を有する凹部郡15が設けられている。なお、本実施の形態で用いられるレーザー光Lのエネルギーは、例えば0.5J/cm以上となっている。また、本実施の形態における凹部16の露出面には、レーザー光Lによってケイ素(Si)が飛び炭素(C)の導電層が形成されている。これは、一般にケイ素の方が炭素よりも飛びやすいことに由来している。すなわち、レーザー光Lを用いて凹部16を形成すると、炭素とケイ素が飛んでいくが、最終的に形成される表面ではケイ素が飛んだ後の炭素によって導体層が形成されることとなる。 A recess group 15 having a plurality of recesses 16 formed by irradiating the laser beam L is provided only on the lower surface of the silicon carbide semiconductor substrate 10 and including the area below the Schottky electrode 50 in the vertical direction. Yes. The energy of the laser beam L used in the present embodiment is, for example, 0.5 J / cm 2 or more. In addition, a conductive layer of carbon (C) is formed on the exposed surface of the recess 16 in the present embodiment, with silicon (Si) flying by the laser light L. This is because silicon is generally more likely to fly than carbon. That is, when the concave portion 16 is formed using the laser light L, carbon and silicon fly, but on the surface finally formed, a conductor layer is formed by carbon after the silicon has blown.

ちなみに、レーザー光Lは例えば50μmのスポットで照射され、一つのスポットによって又は各スポットを重なり合わせつつずらすことで、凹部16が形成される。また、レーザー光Lの波長は例えば555nm以下となっている。本願発明者による実験によれば、555nmよりもレーザー光Lの波長が長いと炭化ケイ素半導体基板10をレーザー光が透過してしまい炭化ケイ素半導体基板10に凹部16を形成することができなかったが、レーザー光Lの波長が555nm以下となっている場合には、炭化ケイ素半導体基板10に凹部16を形成することができた。なお、このような波長のレーザー光としては、グリーンレーザー(波長は約532nm)やエキシマレーザー等を用いることができる。一般にグリーンレーザー等の波長が長いレーザー光(例えば400nm以上の波長のレーザー光)を照射する機械は低額であることから、このようなレーザー光によって凹部16を形成する場合には低額な機械で処理することができる点で有益である。   Incidentally, the laser beam L is irradiated with a spot of, for example, 50 μm, and the concave portion 16 is formed by shifting by one spot or overlapping each spot. The wavelength of the laser beam L is, for example, 555 nm or less. According to an experiment by the inventor of the present application, when the wavelength of the laser beam L is longer than 555 nm, the laser beam is transmitted through the silicon carbide semiconductor substrate 10 and the recess 16 cannot be formed in the silicon carbide semiconductor substrate 10. When the wavelength of the laser beam L is 555 nm or less, the recess 16 can be formed in the silicon carbide semiconductor substrate 10. As the laser light having such a wavelength, a green laser (wavelength is about 532 nm), an excimer laser, or the like can be used. In general, a machine that irradiates a laser beam having a long wavelength (for example, a laser beam having a wavelength of 400 nm or more) such as a green laser is low-priced. It is beneficial in that it can be done.

凹部郡15の各凹部16は様々な配置及び形状で設けることができるが、その一例としては、図4に示すように、各凹部16が水平方向において格子状に設けられているものを挙げることができる。また、このような態様とは異なり、別の例としては、図5に示すように、凹部郡15の各凹部16が水平方向においてハニカム構造(蜂の巣形状)で設けられているものを挙げることができる。   The recesses 16 of the recess group 15 can be provided in various arrangements and shapes. As an example, as shown in FIG. 4, the recesses 16 are provided in a grid pattern in the horizontal direction. Can do. Further, unlike such an embodiment, as another example, as shown in FIG. 5, there is a structure in which each recess 16 of the recess group 15 is provided with a honeycomb structure (honeycomb shape) in the horizontal direction. it can.

上述したように、炭化ケイ素半導体基板10の裏面側にはオーミック電極80が形成されている。そして、このオーミック電極80の材料としては、例えばNi、Mo等を挙げることができる。ちなみに、炭化ケイ素は熱伝導性が高く放熱性に優れており、銅等と同程度の熱伝導性を有し、はんだ、Ni、Al等よりも高い熱伝導性を有している。   As described above, the ohmic electrode 80 is formed on the back side of the silicon carbide semiconductor substrate 10. And as a material of this ohmic electrode 80, Ni, Mo etc. can be mentioned, for example. Incidentally, silicon carbide has high thermal conductivity and excellent heat dissipation, has thermal conductivity similar to copper, etc., and higher thermal conductivity than solder, Ni, Al, and the like.

図2に示すように、凹部郡15の水平方向の幅W2はショットキー電極50の水平方向の幅W1よりも大きくなっている。また、本実施の形態の炭化ケイ素半導体装置には、複数の凹部郡15及び複数のショットキー電極50が設けられている(図1参照)。そして、各凹部郡15は各ショットキー電極50の鉛直方向下方に設けられており、ショットキー電極50と凹部郡15とが一対一の関係で形成されている。なお、本実施の形態の凹部16は、その縦断面形状がU字形状になっている。ちなみに、本実施の形態では、図2に示すように、凹部郡15において、各凹部16の水平方向における幅が均一となり、同じ長さとなっている。   As shown in FIG. 2, the horizontal width W2 of the recess group 15 is larger than the horizontal width W1 of the Schottky electrode 50. Further, the silicon carbide semiconductor device of the present embodiment is provided with a plurality of recess groups 15 and a plurality of Schottky electrodes 50 (see FIG. 1). Each concave group 15 is provided vertically below each Schottky electrode 50, and the Schottky electrode 50 and the concave group 15 are formed in a one-to-one relationship. Note that the recess 16 of the present embodiment has a U-shaped vertical cross-sectional shape. Incidentally, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, in the recess group 15, the width of each recess 16 in the horizontal direction is uniform and has the same length.

図2に示すように、本実施の形態の凹部16は、炭化ケイ素半導体基板10内に形成されているが、その上端16tはn型の炭化ケイ素半導体層20に達していない。すなわち、凹部16の上端16tは、鉛直方向において、低濃度のn型の炭化ケイ素半導体層20の下端よりも下方に位置している。   As shown in FIG. 2, recess 16 of the present embodiment is formed in silicon carbide semiconductor substrate 10, but upper end 16 t does not reach n-type silicon carbide semiconductor layer 20. That is, the upper end 16t of the recess 16 is positioned below the lower end of the low-concentration n-type silicon carbide semiconductor layer 20 in the vertical direction.

ちなみに、本実施の形態の図面では、各凹部16が同じ深さとなっており態様を用いているが、これに限られることはなく、凹部16の深さは異なっていてもよい。一例としては、電極の中心側に位置する凹部16の深さが、電極の周縁側に位置する凹部16の深さよりも深くなり、電極の中心側に位置する凹部16の上端と炭化ケイ素半導体層20の下端との間の距離が電極の周縁側に位置する凹部16の上端と炭化ケイ素半導体層20の下端との間の距離よりも短くなっていてもよい。また、このような態様と異なり、電極の周縁側に位置する凹部16の深さが、電極の中心側に位置する凹部16の深さよりも深くなり、電極の周縁側に位置する凹部16の上端と炭化ケイ素半導体層20の下端との間の距離が電極の中心側に位置する凹部16の上端と炭化ケイ素半導体層20の下端との間の距離よりも短くなっていてもよい。   Incidentally, in the drawing of the present embodiment, each recess 16 has the same depth and uses an aspect, but the present invention is not limited to this, and the depth of the recess 16 may be different. As an example, the depth of the recess 16 positioned on the center side of the electrode is deeper than the depth of the recess 16 positioned on the peripheral edge side of the electrode, and the upper end of the recess 16 positioned on the center side of the electrode and the silicon carbide semiconductor layer. The distance between the lower end of 20 and the lower end of the silicon carbide semiconductor layer 20 may be shorter than the distance between the upper end of the recess 16 located on the peripheral side of the electrode. Also, unlike such an embodiment, the depth of the recess 16 located on the peripheral side of the electrode is deeper than the depth of the recess 16 located on the center side of the electrode, and the upper end of the recess 16 located on the peripheral side of the electrode And the lower end of silicon carbide semiconductor layer 20 may be shorter than the distance between the upper end of recess 16 located on the center side of the electrode and the lower end of silicon carbide semiconductor layer 20.

《製造工程》
次に、上述した構成からなる本実施の形態の半導体装置の製造工程について、主に図3を用いて説明する。
"Manufacturing process"
Next, the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment having the above-described configuration will be described mainly with reference to FIG.

まず、高濃度のn型の炭化ケイ素半導体基板10を準備する(図3(a)参照)。   First, a high concentration n-type silicon carbide semiconductor substrate 10 is prepared (see FIG. 3A).

次に、高濃度のn型の炭化ケイ素半導体基板10上に、エピタキシャル成長によって低濃度のn型の炭化ケイ素半導体層20を形成する(図3(a)参照)。この低濃度のn型の炭化ケイ素半導体層20は、耐圧を確保するのに必要な不純物濃度及び厚さになっている。   Next, a low-concentration n-type silicon carbide semiconductor layer 20 is formed on the high-concentration n-type silicon carbide semiconductor substrate 10 by epitaxial growth (see FIG. 3A). The low-concentration n-type silicon carbide semiconductor layer 20 has an impurity concentration and thickness necessary to ensure a withstand voltage.

次に、低濃度のn型の炭化ケイ素半導体層20上に、AlやB等をイオン注入し、例えば1500℃以上の加熱処理を施すことでp型の炭化ケイ素半導体層30を形成する(図3(b)参照)。より具体的には、低濃度のn型の炭化ケイ素半導体層20の表面にSiOをCVDによって堆積する。次いで、SiO上にフォトレジストを形成し、そのフォトレジストのうちp型の炭化ケイ素半導体層30の形成位置に対応する部分を除去する。この状態でエッチング処理を施すことで、p型の炭化ケイ素半導体層30の形成位置に対応する部分のSiOを除去し、その部分の低濃度のn型の炭化ケイ素半導体層20を露出させる。その後、残りのフォトレジストを除去する。その後、低濃度のn型の炭化ケイ素半導体層20の露出部位から例えばAlやB等をイオン注入する。そして、残りのSiOを除去した後で、1500℃以上の熱処理を施すことで、注入された不純物を活性化する。 Next, Al, B, or the like is ion-implanted on the low-concentration n-type silicon carbide semiconductor layer 20, and a p-type silicon carbide semiconductor layer 30 is formed, for example, by performing a heat treatment at 1500 ° C. or higher (FIG. 3 (b)). More specifically, SiO 2 is deposited on the surface of the low-concentration n-type silicon carbide semiconductor layer 20 by CVD. Next, a photoresist is formed on the SiO 2 , and a portion corresponding to the formation position of the p-type silicon carbide semiconductor layer 30 is removed from the photoresist. By performing an etching process in this state, the portion of SiO 2 corresponding to the formation position of the p-type silicon carbide semiconductor layer 30 is removed, and the low-concentration n-type silicon carbide semiconductor layer 20 in the portion is exposed. Thereafter, the remaining photoresist is removed. Thereafter, for example, Al or B is ion-implanted from the exposed portion of the low concentration n-type silicon carbide semiconductor layer 20. Then, after removing the remaining SiO 2 , a heat treatment at 1500 ° C. or higher is performed to activate the implanted impurities.

次に、低濃度のn型の炭化ケイ素半導体層20及びp型の炭化ケイ素半導体層30の上に、これらに跨がってTi、Mo、Ni等からなるショットキー電極50が、例えばスパッタ法によって設けられる(図3(c)参照)。   Next, a Schottky electrode 50 made of Ti, Mo, Ni or the like is formed on the low-concentration n-type silicon carbide semiconductor layer 20 and the p-type silicon carbide semiconductor layer 30 by, for example, sputtering. (See FIG. 3C).

次に、ショットキー電極50上に、Al、Ni、Au等からなる引き出し電極55が設けられる(図3(c)参照)。   Next, an extraction electrode 55 made of Al, Ni, Au or the like is provided on the Schottky electrode 50 (see FIG. 3C).

次に、ショットキー電極50及び引き出し電極55を取り囲むようにして、酸化珪素、窒化珪素、ポリイミド等からなる絶縁層60が設けられる(図3(c)参照)。   Next, an insulating layer 60 made of silicon oxide, silicon nitride, polyimide, or the like is provided so as to surround the Schottky electrode 50 and the extraction electrode 55 (see FIG. 3C).

上述のようにして、ショットキー電極50、引き出し電極55及び絶縁層60が設けられた後又は設けられる前に、炭化ケイ素半導体基板10の下面(すなわち裏面)であってショットキー電極50の鉛直方向下方又はショットキー電極50の配置予定箇所の鉛直方向下方を含む領域に限定してレーザー光Lを照射することで複数の凹部16を有する凹部郡15が形成される(図3(d)参照)。なお、図3に示す態様では、ショットキー電極50、引き出し電極55及び絶縁層60が設けられた後で、炭化ケイ素半導体基板10の裏面にレーザー光Lが照射されて、凹部郡15が形成されている。また、照射されるレーザー光Lのエネルギーは例えば0.5J/cm以上となっている。 As described above, after or before the Schottky electrode 50, the extraction electrode 55, and the insulating layer 60 are provided, the vertical direction of the Schottky electrode 50 on the lower surface (that is, the back surface) of the silicon carbide semiconductor substrate 10. By irradiating the laser beam L limited to the area including the lower part or the lower part in the vertical direction of the place where the Schottky electrode 50 is to be arranged, the concave group 15 having a plurality of concave parts 16 is formed (see FIG. 3D). . In the embodiment shown in FIG. 3, after the Schottky electrode 50, the extraction electrode 55, and the insulating layer 60 are provided, the back surface of the silicon carbide semiconductor substrate 10 is irradiated with the laser light L to form the recess groups 15. ing. In addition, the energy of the irradiated laser beam L is, for example, 0.5 J / cm 2 or more.

このようにして形成される凹部郡15内の凹部16の配置及び形状の一例としては、各凹部16が水平方向において格子状に設けられているものを挙げることができ(図4参照)、また別の例としては、凹部郡15の各凹部16が水平方向においてハニカム構造(蜂の巣形状)で設けられているものを挙げることができる(図5参照)。   As an example of the arrangement and shape of the recesses 16 in the recess groups 15 formed in this way, one in which the respective recesses 16 are provided in a lattice shape in the horizontal direction can be cited (see FIG. 4). As another example, there can be mentioned one in which each recess 16 of the recess group 15 is provided in a honeycomb structure (honeycomb shape) in the horizontal direction (see FIG. 5).

このようにして形成される凹部郡15の水平方向の幅W2はショットキー電極50の水平方向の幅W1よりも大きくなっている(図2参照)。また、各凹部16の縦断面形状はU字形状になっている。また、凹部16は、炭化ケイ素半導体基板10内に形成されており、その上端16tが炭化ケイ素半導体層20に達していない(図2参照)。   The horizontal width W2 of the recess 15 formed in this manner is larger than the horizontal width W1 of the Schottky electrode 50 (see FIG. 2). Moreover, the longitudinal cross-sectional shape of each recessed part 16 is U-shaped. Moreover, the recessed part 16 is formed in the silicon carbide semiconductor substrate 10, The upper end 16t has not reached the silicon carbide semiconductor layer 20 (refer FIG. 2).

各凹部郡15は各ショットキー電極50の鉛直方向下方に対応して形成され、ショットキー電極50と凹部郡15とが一対一の関係で形成される(図1参照)。ちなみに、凹部16の露出面には炭素(C)の導電層が形成されることとなる。   Each recess group 15 is formed corresponding to the lower part of each Schottky electrode 50 in the vertical direction, and the Schottky electrode 50 and the recess group 15 are formed in a one-to-one relationship (see FIG. 1). Incidentally, a carbon (C) conductive layer is formed on the exposed surface of the recess 16.

次に、炭化ケイ素半導体基板10の下面(裏面)にオーミック電極80が形成される(図3(e)参照)。より具体的には、Ni、Mo等の金属を炭化ケイ素半導体基板10の下面(裏面)に蒸着させたり、Ni、Mo等の金属で炭化ケイ素半導体基板10の下面(裏面)をメッキしたりし、その後、例えば真空中において1000度程度の温度で2分間の加熱処理が行われることで、オーミック電極80が形成される。その後、オーミック電極80に、はんだ等を介して半導体チップが実装される。   Next, ohmic electrode 80 is formed on the lower surface (back surface) of silicon carbide semiconductor substrate 10 (see FIG. 3E). More specifically, a metal such as Ni or Mo is deposited on the lower surface (back surface) of the silicon carbide semiconductor substrate 10, or the lower surface (back surface) of the silicon carbide semiconductor substrate 10 is plated with a metal such as Ni or Mo. Thereafter, the ohmic electrode 80 is formed, for example, by performing a heat treatment for 2 minutes at a temperature of about 1000 degrees in a vacuum. Thereafter, a semiconductor chip is mounted on the ohmic electrode 80 via solder or the like.

《効果》
次に、上述した構成からなる本実施の形態による効果について説明する。
"effect"
Next, effects of the present embodiment configured as described above will be described.

本実施の形態によれば、ショットキー電極(電極)50の鉛直方向下方に複数の凹部16を有する凹部郡15が設けられている(図1及び図2参照)。このため、ショットキー電極(電極)50の鉛直方向下方における炭化ケイ素半導体基板10の厚みを部分的に薄くすることができ、炭化ケイ素半導体装置のON抵抗を低減することができる。   According to the present embodiment, the recess group 15 having the plurality of recesses 16 is provided below the Schottky electrode (electrode) 50 in the vertical direction (see FIGS. 1 and 2). Therefore, the thickness of silicon carbide semiconductor substrate 10 below the Schottky electrode (electrode) 50 in the vertical direction can be partially reduced, and the ON resistance of the silicon carbide semiconductor device can be reduced.

なお、本実施の形態では、ショットキー電極50の鉛直方向下方に炭化ケイ素半導体基板10が残っている箇所があるため、このように炭化ケイ素半導体基板10が残っている箇所ではオーミック電極80、はんだ等の金属と比較して電気伝導性が小さくなってしまう。しかしながら、炭化ケイ素は熱伝導性が高く放熱性に優れるため、熱を持つことで電気抵抗が上昇することを防止することができる。   In the present embodiment, since there is a portion where silicon carbide semiconductor substrate 10 remains below the Schottky electrode 50 in the vertical direction, ohmic electrode 80, solder, and the like are present at the portion where silicon carbide semiconductor substrate 10 remains as described above. Compared with metals such as, the electrical conductivity is reduced. However, since silicon carbide has high thermal conductivity and excellent heat dissipation, it can prevent an increase in electrical resistance by having heat.

このため、本実施の形態では、ショットキー電極50の鉛直方向下方における炭化ケイ素半導体基板の厚みを部分的に薄くすることと、発生する熱で電気抵抗が上昇することを防止することの組み合わせによって、ON抵抗を低減することができる。   For this reason, in the present embodiment, a combination of partially reducing the thickness of the silicon carbide semiconductor substrate below the Schottky electrode 50 in the vertical direction and preventing the electrical resistance from increasing due to generated heat is used. , ON resistance can be reduced.

また、このような凹部郡15の凹部16がレーザー光Lを用いて形成されるので、バックグラインド、メカニカルポリッシュ等による研削と異なり、炭化ケイ素半導体基板10の下面にナイフエッジが形成されてしまうことがなく、炭化ケイ素半導体基板10の強度を高いものにすることができる。さらに、炭化ケイ素半導体基板10全体を薄くすることなく、ショットキー電極50の鉛直方向下方を含む領域に限定して凹部郡15を設けるので、炭化ケイ素半導体基板10に反りが発生することも防止することができる。   In addition, since the recess 16 of the recess 15 is formed using the laser beam L, a knife edge is formed on the lower surface of the silicon carbide semiconductor substrate 10, unlike grinding by back grinding, mechanical polishing, or the like. The strength of the silicon carbide semiconductor substrate 10 can be increased. Furthermore, since the concave group 15 is provided only in the region including the lower part in the vertical direction of the Schottky electrode 50 without making the entire silicon carbide semiconductor substrate 10 thin, warping of the silicon carbide semiconductor substrate 10 is also prevented. be able to.

これらの点について説明する。   These points will be described.

炭化ケイ素半導体基板10の厚みを薄くすることは、炭化ケイ素半導体装置のON抵抗を低減するのに非常に有効である。しかしながら、炭化ケイ素は硬くて脆く、バックグラインド、メカニカルポリッシュ等の研削によって薄くすると、炭化ケイ素半導体基板10の下面の縁に非常に破損しやすいナイフエッジが形成されてしまい、このようなナイフエッジが破損されてしまうことがある(図9参照)。また、炭化ケイ素半導体基板10全体を薄くすると、炭化ケイ素半導体基板10の反り量が大きくなってしまう。   Reducing the thickness of the silicon carbide semiconductor substrate 10 is very effective in reducing the ON resistance of the silicon carbide semiconductor device. However, silicon carbide is hard and brittle, and when it is thinned by grinding such as back grinding or mechanical polishing, a knife edge that is very easily damaged is formed on the edge of the lower surface of the silicon carbide semiconductor substrate 10. It may be damaged (see FIG. 9). Further, when the entire silicon carbide semiconductor substrate 10 is thinned, the amount of warpage of the silicon carbide semiconductor substrate 10 is increased.

この点、本実施の形態では、ショットキー電極50の鉛直方向下方を含む領域に限定して炭化ケイ素半導体基板10の厚みを薄くすることから、炭化ケイ素半導体基板10に反りが発生することも防止することができる。   In this regard, in the present embodiment, since the thickness of the silicon carbide semiconductor substrate 10 is reduced only to the region including the lower part of the Schottky electrode 50 in the vertical direction, it is possible to prevent the silicon carbide semiconductor substrate 10 from warping. can do.

また、凹部16がレーザー光Lを用いて形成されるので、炭化ケイ素半導体基板10の下面にナイフエッジが形成されてしまうことがなく、炭化ケイ素半導体基板10の強度を高いものにすることができる。ちなみに、レーザー光を用いずに物理的に研鑽する等して凹部を形成した場合には炭化ケイ素半導体基板10にダメージ層ができてしまうが、本実施の形態では、このようなダメージ層が生成されることを防止することもできる。   Further, since recess 16 is formed using laser light L, a knife edge is not formed on the lower surface of silicon carbide semiconductor substrate 10, and the strength of silicon carbide semiconductor substrate 10 can be increased. . Incidentally, when the concave portion is formed by physical polishing without using laser light, a damaged layer is formed on the silicon carbide semiconductor substrate 10, but in the present embodiment, such a damaged layer is generated. It can also be prevented.

本実施の形態では、凹部郡15の水平方向の幅W2がショットキー電極50の水平方向の幅W1よりも大きくなっている(図2参照)。このため、ショットキー電極50の鉛直方向下方の全体にわたって断続的に凹部16を形成し、炭化ケイ素半導体基板10の厚みを断続的に薄くすることができる。ちなみに、ショットキー電極50等の電極から炭化ケイ素半導体基板10の下面(裏面)に向かって流れる電流は一定の広がりを持つことから、凹部郡15の水平方向の幅W2がショットキー電極50の水平方向の幅W1と等しくなっているのではなく、凹部郡15の水平方向の幅W2がショットキー電極50の水平方向の幅W1よりも大きくなっている方が好ましい。   In the present embodiment, the horizontal width W2 of the recess group 15 is larger than the horizontal width W1 of the Schottky electrode 50 (see FIG. 2). For this reason, the recessed part 16 can be intermittently formed over the whole vertical direction lower part of the Schottky electrode 50, and the thickness of the silicon carbide semiconductor substrate 10 can be made thin intermittently. Incidentally, since the current flowing from the electrode such as the Schottky electrode 50 toward the lower surface (back surface) of the silicon carbide semiconductor substrate 10 has a certain spread, the horizontal width W2 of the recess group 15 is the horizontal of the Schottky electrode 50. It is preferable that the horizontal width W2 of the recess group 15 is larger than the horizontal width W1 of the Schottky electrode 50 instead of being equal to the width W1 in the direction.

また、本実施の形態では、各凹部郡15が各ショットキー電極50の鉛直方向下方に設けられており、各ショットキー電極50に対応して各凹部郡15が設けられている(図1参照)。このため、ショットキー電極50の鉛直方向下方において炭化ケイ素半導体基板10の厚みが断続的に薄くなっていない箇所がなく、各ショットキー電極50の鉛直方向下方で炭化ケイ素半導体基板10の厚みが断続的に薄くなっているので、炭化ケイ素半導体装置のON抵抗をより確実に低減することができる。また、ショットキー電極50が設けられていない箇所の鉛直下方に凹部16が設けられていないことから、炭化ケイ素半導体基板10の厚みが薄くなる箇所を極力少なくすることができ、炭化ケイ素半導体基板10に反りが発生することを極力防止することができる。   In the present embodiment, each recess group 15 is provided vertically below each Schottky electrode 50, and each recess group 15 is provided corresponding to each Schottky electrode 50 (see FIG. 1). ). For this reason, there is no portion where the thickness of silicon carbide semiconductor substrate 10 is not intermittently thinned vertically below Schottky electrode 50, and the thickness of silicon carbide semiconductor substrate 10 is intermittently below each Schottky electrode 50. Therefore, the ON resistance of the silicon carbide semiconductor device can be more reliably reduced. In addition, since concave portion 16 is not provided vertically below the portion where Schottky electrode 50 is not provided, the portion where thickness of silicon carbide semiconductor substrate 10 is reduced can be reduced as much as possible. It is possible to prevent the occurrence of warpage as much as possible.

また、本実施の形態では、凹部16の縦断面形状がU字形状になっており、凹部16が角張った形状となっていない(図1及び図2参照)。この点、凹部が角張った形状となっている場合には、蒸着処理、メッキ処理、ダイボンド処理等を行う際に上端の角に金属がつきにくいこと等で不都合が発生しうるが、本実施の形態のように凹部16の縦断面形状がU字形状になっている場合には、このように金属がつきにくい状況が生じることを防止することができる。   Moreover, in this Embodiment, the longitudinal cross-sectional shape of the recessed part 16 is U-shaped, and the recessed part 16 is not the shape where it was square (refer FIG.1 and FIG.2). In this regard, when the concave portion has an angular shape, inconvenience may occur due to difficulty in attaching metal to the upper corner when performing vapor deposition, plating, die bonding, etc. When the longitudinal cross-sectional shape of the recessed part 16 is U-shaped like a form, it can prevent that the situation where a metal does not adhere easily arises in this way.

また、本実施の形態では、凹部16が炭化ケイ素半導体基板10内に形成され、その上端16tが炭化ケイ素半導体層20に達していない(図2参照)。このため、耐圧を確保するための炭化ケイ素半導体層20が薄くなることを防止することができ、ひいては、高い耐圧を維持することができる。   Moreover, in this Embodiment, the recessed part 16 is formed in the silicon carbide semiconductor substrate 10, and the upper end 16t has not reached the silicon carbide semiconductor layer 20 (refer FIG. 2). For this reason, it can prevent that the silicon carbide semiconductor layer 20 for ensuring a proof pressure becomes thin, and a high proof pressure can be maintained by extension.

ちなみに、凹部16内にはNi等の金属でオーミック電極80が形成された後で、はんだ等が入り込むことになるが、炭化ケイ素は、これらNi及びはんだよりも熱伝導性が高いことから、炭化ケイ素半導体基板10を介して熱を逃がすことができる。   Incidentally, after the ohmic electrode 80 is formed of a metal such as Ni in the recess 16, solder or the like enters. However, silicon carbide has a higher thermal conductivity than Ni and solder. Heat can be released through the silicon semiconductor substrate 10.

変形例
上述した実施の形態では、凹部16の縦断面形状がU字形状になっている態様を用いて説明した。しかしながら、この態様はあくまでも一例であり、別の態様も用いることができる。別の態様の一例としては、図6に示すように、凹部16’の縦断面形状が矩形状になっているものを挙げることができる。ちなみに、図6において「16’t」は、凹部16’の上端を示している。
Modification In the above-described embodiment, the description has been made using the aspect in which the vertical cross-sectional shape of the recess 16 is a U-shape. However, this aspect is merely an example, and another aspect can be used. As an example of another aspect, as shown in FIG. 6, there can be mentioned one in which the longitudinal section of the recess 16 ′ is rectangular. Incidentally, “16′t” in FIG. 6 indicates the upper end of the recess 16 ′.

このような変形例による矩形状の凹部16’では、ショットキー電極50(電極)の鉛直方向下方を均一に薄くすることができるので、炭化ケイ素半導体装置のON抵抗を低減することを期待できる。   In the rectangular recess 16 ′ according to such a modification, it is possible to uniformly thin the lower part of the Schottky electrode 50 (electrode) in the vertical direction, so that it can be expected to reduce the ON resistance of the silicon carbide semiconductor device.

第2の実施の形態
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.

第1の実施の形態では、凹部郡15において、各凹部16の水平方向における幅が均一となっている態様であったが、第2の実施の形態では、凹部郡15において、各凹部16の水平方向における幅が異なる態様となっている。   In the first embodiment, the width in the horizontal direction of each recess 16 is uniform in the recess group 15, but in the second embodiment, in each recess 16, The width in the horizontal direction is different.

第2の実施の形態において、その他の構成は、第1の実施の形態と略同一の態様となっている。第2の実施の形態において、第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   In the second embodiment, other configurations are substantially the same as those in the first embodiment. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施の形態でも、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。第1の実施の形態で詳細に説明したことから、本実施の形態における効果の説明は、本実施の形態において固有な部分についてのみ行う。   Also in this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Since it has been described in detail in the first embodiment, the description of the effects in this embodiment will be made only for the parts unique to this embodiment.

本実施の形態の第一の態様としては、図7に示すように、凹部郡15において、ショットキー電極(電極)50の中心側に位置する凹部16cの水平方向における幅が、ショットキー電極50の周縁側に位置する凹部16pの水平方向における幅よりも大きくなっている。より具体的には、ショットキー電極50の中心部の最も近くに位置する凹部16cの水平方向における幅が、ショットキー電極50の周縁部の最も近くに位置する凹部16pの水平方向における幅よりも大きくなっている。なお、図7に示した態様では、ショットキー電極50の中心部から周縁部に向かうにつれて凹部16の幅が段階的に狭くなっている。   As a first aspect of the present embodiment, as shown in FIG. 7, in the recess group 15, the horizontal width of the recess 16 c located on the center side of the Schottky electrode (electrode) 50 is the Schottky electrode 50. It is larger than the width in the horizontal direction of the concave portion 16p located on the peripheral edge side. More specifically, the width in the horizontal direction of the recess 16 c located closest to the center of the Schottky electrode 50 is larger than the width in the horizontal direction of the recess 16 p located closest to the peripheral edge of the Schottky electrode 50. It is getting bigger. In the embodiment shown in FIG. 7, the width of the recess 16 is gradually reduced from the center of the Schottky electrode 50 toward the periphery.

このような態様によれば、凹部16内に埋設されるオーミック電極80やはんだ等の金属の量をショットキー電極50の鉛直下方の中心部側で多くし、ショットキー電極50の鉛直下方の周縁部側で少なくすることができ、電流を凹部郡15の中心部側に集中させることができる。   According to such an aspect, the amount of metal such as the ohmic electrode 80 and solder embedded in the recess 16 is increased on the center portion side vertically below the Schottky electrode 50, and the peripheral edge on the vertically lower side of the Schottky electrode 50 is increased. The current can be reduced on the part side, and the current can be concentrated on the center part side of the recess group 15.

本実施の形態の第二の態様としては、図8に示すように、凹部郡15において、ショットキー電極50の周縁側に位置する凹部16pの水平方向における幅が、ショットキー電極50の中心側に位置する凹部16cの水平方向における幅よりも大きくなっている。より具体的には、ショットキー電極50の周縁部の最も近くに位置する凹部16pの水平方向における幅が、ショットキー電極50の中心部の最も近くに位置する凹部16cの水平方向における幅よりも大きくなっている。なお、図8に示した態様では、ショットキー電極50の中心部から周縁部に向かうにつれて凹部16の幅が段階的に広くなっている。   As a second mode of the present embodiment, as shown in FIG. 8, in the recess group 15, the width in the horizontal direction of the recess 16 p located on the peripheral side of the Schottky electrode 50 is the center side of the Schottky electrode 50. It is larger than the width in the horizontal direction of the recess 16c located at the position. More specifically, the horizontal width of the recess 16p located closest to the peripheral edge of the Schottky electrode 50 is greater than the horizontal width of the recess 16c located closest to the center of the Schottky electrode 50. It is getting bigger. In the embodiment shown in FIG. 8, the width of the recess 16 gradually increases from the center of the Schottky electrode 50 toward the periphery.

このような態様によれば、凹部16内に埋設されるオーミック電極80やはんだ等の金属の量をショットキー電極50の鉛直下方の周縁部側で多くし、ショットキー電極50の鉛直下方の中心部側で少なくすることができ、電流を凹部郡15の周縁部側に集中させることができる。   According to such an aspect, the amount of the metal such as the ohmic electrode 80 and solder embedded in the recess 16 is increased on the peripheral side on the vertically lower side of the Schottky electrode 50, and the center of the Schottky electrode 50 on the lower side in the vertical direction is increased. The current can be reduced on the part side, and the current can be concentrated on the peripheral part side of the recess group 15.

なお、上述した第一の態様と第二の態様のいずれを用いるかは、炭化ケイ素半導体装置の設計次第である。一般に、温度が高くなった状態で電流が集中すると炭化ケイ素半導体装置が壊れてしまうことから、温度が高くなった状態において電流を逃がすことができる構造が好ましい。上述したように、第一の態様によれば、電流を凹部郡15の中心部側に集中させることができる。他方、第二の態様によれば、電流を凹部郡15の周縁部側に集中させることができる。この点、温度が高くなった状態で電流を逃がすために、電流を凹部郡15の中心部側に集中させた方がよいか、又は、電流を凹部郡15の周縁部側に集中させた方がよいかは炭化ケイ素半導体装置の設計の仕方によって左右されることから、一概に言えない。このため、炭化ケイ素半導体装置の設計内容に応じて、電流を凹部郡15の中心部側に集中させるか電流を凹部郡15の周縁部側に集中させることを選択し、適宜、温度が高くなった状態において電流を逃がすことで、炭化ケイ素半導体装置が破壊されることを防止することができる。   Note that whether to use the first aspect or the second aspect described above depends on the design of the silicon carbide semiconductor device. In general, a silicon carbide semiconductor device is broken when a current is concentrated in a state where the temperature is high. Therefore, a structure that can release a current in a state where the temperature is high is preferable. As described above, according to the first aspect, the current can be concentrated on the central portion side of the recess group 15. On the other hand, according to the second aspect, the current can be concentrated on the peripheral edge side of the recess group 15. In this regard, it is better to concentrate the current on the center side of the recess group 15 or to concentrate the current on the peripheral side of the recess group 15 in order to allow the current to escape when the temperature is high. Since it depends on how the silicon carbide semiconductor device is designed, it cannot be generally stated. For this reason, depending on the design content of the silicon carbide semiconductor device, it is selected that the current is concentrated on the central portion side of the concave group 15 or the current is concentrated on the peripheral side of the concave group 15, and the temperature is appropriately increased. In this state, the silicon carbide semiconductor device can be prevented from being destroyed by letting off the current.

最後になったが、上述した各実施の形態の記載、変形例の記載及び図面の開示は、特許請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載又は図面の開示によって特許請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。   Lastly, the description of each embodiment described above, the description of modified examples, and the disclosure of the drawings are merely examples for explaining the invention described in the claims, and the description of the embodiment described above. The invention described in the scope of claims is not limited by the disclosure of the description or the drawings.

10 炭化ケイ素半導体基板
15 凹部郡
16 凹部
16’ 凹部
16t 凹部の上端
16’t 凹部の上端
16p 周縁側に位置する凹部
16c 中心側に位置する凹部
20 n型の炭化ケイ素半導体層
30 p型の炭化ケイ素半導体層
50 ショットキー電極(電極)
L レーザー光
W1 ショットキー電極の水平方向の幅
W2 凹部郡の水平方向の幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon carbide semiconductor substrate 15 Recessed part 16 Recessed part 16 'Recessed part 16t Recessed part upper end 16't Recessed part upper end 16p Recessed part 16c located on the peripheral side Recessed part located on the central side 20 n-type silicon carbide semiconductor layer 30 p-type carbonization Silicon semiconductor layer 50 Schottky electrode (electrode)
L Laser light W1 Horizontal width W2 of Schottky electrode Horizontal width of recess group

Claims (10)

炭化ケイ素半導体基板と、
前記炭化ケイ素半導体基板上に形成された炭化ケイ素半導体層と、
前記炭化ケイ素半導体層上に設けられた電極と、
を備え、
前記炭化ケイ素半導体基板の下面であって前記電極の鉛直方向下方に、複数の凹部を有する凹部郡が設けられており、
前記凹部郡において、前記電極の中心側に位置する凹部の水平方向における幅は、前記電極の周縁側に位置する凹部の水平方向における幅よりも大きいことを特徴とする炭化ケイ素半導体装置。
A silicon carbide semiconductor substrate;
A silicon carbide semiconductor layer formed on the silicon carbide semiconductor substrate;
An electrode provided on the silicon carbide semiconductor layer;
With
A recess group having a plurality of recesses is provided on the lower surface of the silicon carbide semiconductor substrate and below the electrodes in the vertical direction ,
In the recess group, the width in the horizontal direction of the recess located on the center side of the electrode is larger than the width in the horizontal direction of the recess located on the peripheral side of the electrode .
炭化ケイ素半導体基板と、A silicon carbide semiconductor substrate;
前記炭化ケイ素半導体基板上に形成された炭化ケイ素半導体層と、A silicon carbide semiconductor layer formed on the silicon carbide semiconductor substrate;
前記炭化ケイ素半導体層上に設けられた電極と、An electrode provided on the silicon carbide semiconductor layer;
を備え、With
前記炭化ケイ素半導体基板の下面であって前記電極の鉛直方向下方に、複数の凹部を有する凹部郡が設けられており、A recess group having a plurality of recesses is provided on the lower surface of the silicon carbide semiconductor substrate and below the electrodes in the vertical direction,
前記凹部郡において、前記電極の周縁側に位置する凹部の水平方向における幅は、前記電極の中心側に位置する凹部の水平方向における幅よりも大きいことを特徴とする炭化ケイ素半導体装置。In the recess group, the width in the horizontal direction of the recess located on the peripheral side of the electrode is larger than the width in the horizontal direction of the recess located on the center side of the electrode.
複数の凹部郡及び複数の電極が設けられ、
各凹部郡は、各電極の鉛直方向下方に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の炭化ケイ素半導体装置。
A plurality of recesses and a plurality of electrodes are provided;
3. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1 , wherein each of the concave groups is provided vertically below each electrode.
前記凹部郡の各凹部は、水平方向において格子状に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の炭化ケイ素半導体装置。 4. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the concave portions of the concave group are provided in a grid shape in the horizontal direction. 5. 前記凹部郡の各凹部は、水平方向においてハニカム構造で設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の炭化ケイ素半導体装置。 5. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein each of the recesses of the recess group is provided with a honeycomb structure in a horizontal direction. 前記凹部の縦断面形状はU字形状になっていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の炭化ケイ素半導体装置。 The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein a vertical cross-sectional shape of the concave portion is a U-shape. 前記凹部は、前記炭化ケイ素半導体基板内に形成され、その上端が前記炭化ケイ素半導体層に達していないことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の炭化ケイ素半導体装置。 The silicon carbide semiconductor device according to claim 1 , wherein the recess is formed in the silicon carbide semiconductor substrate, and an upper end thereof does not reach the silicon carbide semiconductor layer. 炭化ケイ素半導体基板上に炭化ケイ素半導体層を形成する工程と、
前記炭化ケイ素半導体層上に電極を設ける工程と、
前記炭化ケイ素半導体基板の下面であって前記電極の鉛直方向下方レーザー光を照射することで複数の凹部を有する凹部郡を形成する工程と、
を備え
前記凹部郡において、前記電極の中心側に位置する凹部の水平方向における幅は、前記電極の周縁側に位置する凹部の水平方向における幅よりも大きいことを特徴とする炭化ケイ素半導体装置の製造方法。
Forming a silicon carbide semiconductor layer on the silicon carbide semiconductor substrate;
Providing an electrode on the silicon carbide semiconductor layer;
Forming a recess gun having a plurality of recesses by irradiating vertically below the laser beam of the said electrode is formed on the bottom surface of the silicon carbide semiconductor substrate,
Equipped with a,
The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device characterized in that, in the recess group, the width in the horizontal direction of the recess located on the center side of the electrode is larger than the width in the horizontal direction of the recess located on the peripheral side of the electrode. .
前記レーザー光のエネルギーは、0.5J/cmThe energy of the laser beam is 0.5 J / cm 2 以上であることを特徴とする請求項8に記載の炭化ケイ素半導体装置の製造方法。9. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 8, wherein the method is as described above. 前記レーザー光によって、前記凹部の露出面に炭素の導電層が形成されることを特徴とする請求項8又は9に記載の炭化ケイ素半導体装置の製造方法。10. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 8, wherein a conductive layer of carbon is formed on the exposed surface of the concave portion by the laser light.
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