JP6229443B2 - 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
次に、本発明の実施形態の具体例を図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。また、本明細書中においては、個別方位を[]、集合方位を<>、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示す。また、負の指数については、結晶学上、”−”(バー)を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。
まず、本発明の一実施形態である実施形態1に係る炭化珪素半導体装置の構造について説明する。図1を参照して、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置であるMOSFET1は、炭化珪素(SiC)基板10と、炭化珪素(SiC)層11と、絶縁膜20と、ゲート電極30と、ソース電極40と、層間絶縁膜50と、ソース配線60と、ドレイン電極70とを主に備えている。
次に、本発明の他の実施形態である実施形態2について説明する。本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、基本的には上記実施形態1の場合と同様に実施され、かつ同様の効果を奏する。しかし、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、絶縁膜を形成する工程において上記実施形態1の場合とは異なっている。
10 炭化珪素(SiC)基板
10A,10B,11A 主面
11 炭化珪素(SiC)層
12 ドリフト領域
13 ボディ領域
14 ソース領域
15 コンタクト領域
20 絶縁膜
21 保護絶縁膜
22 ゲート酸化膜
30 ゲート電極
40 ソース電極
50 層間絶縁膜
60 ソース配線
70 ドレイン電極
80 レジスト膜
TR トレンチ
UT 上端部
CH チャネル領域
SW 側壁面
BW 底面
T1,T3 厚み
T2 上端部厚み
Claims (9)
- 一方の主面側に開口し、前記一方の主面に対して鈍角を成す壁面を有するトレンチが形成される炭化珪素層と、
前記トレンチの内部から前記一方の主面上にまで延びる絶縁膜とを備え、
前記壁面はチャネル領域を含み、
前記トレンチの上端部から前記絶縁膜の表面までの最短距離である前記絶縁膜の上端部厚みは、前記チャネル領域上の前記絶縁膜の厚みよりも大きく、
前記炭化珪素層は、
前記一方の主面を含み、前記壁面の一部を構成するソース領域と、
前記ソース領域に接触するとともに前記壁面の一部を構成し、前記チャネル領域を有するボディ領域とを含み、
前記絶縁膜は、前記トレンチの底部から前記壁面に沿って前記ソース領域と前記ボディ領域との境界部にまで延びた後、前記上端部に達する前に厚みが大きくなるように形成されており、
前記絶縁膜は、前記境界部よりも前記一方の主面側において多層膜により形成されている、炭化珪素半導体装置。 - 前記多層膜は、
前記炭化珪素層上に形成され、二酸化珪素からなる下層絶縁膜と、
窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、二酸化珪素および窒化珪素からなる群より選択される一の材料から構成され、前記下層絶縁膜上に形成される上層絶縁膜とを含む、請求項1に記載の炭化珪素半導体装置。 - 一方の主面側に開口し、前記一方の主面に対して鈍角を成す壁面を有するトレンチが形成される炭化珪素層と、
前記トレンチの内部から前記一方の主面上にまで延びる絶縁膜とを備え、
前記壁面はチャネル領域を含み、
前記トレンチの上端部から前記絶縁膜の表面までの最短距離である前記絶縁膜の上端部厚みは、前記チャネル領域上の前記絶縁膜の厚みよりも大きく、
前記絶縁膜の上端部厚みは、75nm以上である、炭化珪素半導体装置。 - 一方の主面側に開口し、前記一方の主面に対して鈍角を成す壁面を有するトレンチが形成される炭化珪素層と、
前記トレンチの内部から前記一方の主面上にまで延びる絶縁膜とを備え、
前記壁面はチャネル領域を含み、
前記トレンチの上端部から前記絶縁膜の表面までの最短距離である前記絶縁膜の上端部厚みは、前記チャネル領域上の前記絶縁膜の厚みよりも大きく、
前記一方の主面上の前記絶縁膜の厚みは、前記絶縁膜の上端部厚みよりも大きい、炭化珪素半導体装置。 - 前記炭化珪素層は、
前記一方の主面を含み、前記壁面の一部を構成するソース領域と、
前記ソース領域に接触するとともに前記壁面の一部を構成し、前記チャネル領域を有するボディ領域とを含む、請求項3又は請求項4に記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記絶縁膜の上端部厚みは、前記チャネル領域上の前記絶縁膜の厚みの1.5倍以上である、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記壁面は、炭化珪素の{0001}面に対して50°以上70°以下のオフ角を有する、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。
- 一方の主面を含む炭化珪素層を形成する工程と、
前記一方の主面側に開口し、前記一方の主面に対して鈍角を成すとともにチャネル領域を含む壁面を有するトレンチを前記炭化珪素層に形成する工程と、
前記トレンチの内部から前記一方の主面上にまで延びる絶縁膜を形成する工程とを備え、
前記絶縁膜を形成する工程では、前記トレンチの上端部から前記絶縁膜の表面までの最短距離である前記絶縁膜の上端部厚みが、前記チャネル領域上の前記絶縁膜の厚みよりも大きくなるように前記絶縁膜が形成され、
前記絶縁膜を形成する工程は、
前記上端部を覆う上層絶縁膜を気相堆積法により形成する工程と、
前記上層絶縁膜が形成された後に、前記上層絶縁膜とともに前記絶縁膜を構成し、前記
上端部および前記壁面を覆う下層絶縁膜を熱酸化により形成する工程とを含む、炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 前記絶縁膜を形成する工程は、
前記上端部および前記壁面を覆う下層絶縁膜を熱酸化により形成する工程と、
前記下層絶縁膜が形成された後に、前記下層絶縁膜とともに前記絶縁膜を構成し、前記上端部を覆う上層絶縁膜を気相堆積法により形成する工程とを含む、請求項8に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
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