JP6285668B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、炭化珪素を含む第1導電形の第1半導体領域の一部の上に第1マスクを形成した後、前記第1マスクを介して前記第1半導体領域に第1イオンを注入して第2導電形の第2半導体領域を形成する工程と、前記第2半導体領域の一部の上であって前記第1マスクに隣接して第2マスクを形成した後、前記第1マスク及び前記第2マスクを介して前記第2半導体領域に第2イオンを注入して第1導電形の第3半導体領域を形成する工程と、熱処理によって前記第1イオン及び前記第2イオンを活性化する工程と、前記第2マスクに隣接して第1絶縁部を形成する工程と、前記第1マスク及び前記第2マスクを除去する工程と、前記第1マスク及び前記第2マスクが除去されることで露出した前記第1半導体領域の露出面、前記第2半導体領域の露出面及び前記第3半導体領域の露出面に第2絶縁部を形成する工程と、前記第2絶縁部の上に第1電極を形成する工程と、を含む。前記第1マスクの材料は、TaC、Ta 2 C、W、MnO 2 、MgO、Al 2 O 3 、Cよりなる群から選択された少なくとも1つである。前記第2マスクの材料は、TaC、Ta 2 C、W、MnO 2 、MgO、Al 2 O 3 、Cよりなる群から選択された少なくとも1つである。
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、炭化珪素を含む第1導電形の第1半導体領域の一部の上に第1マスクを形成した後、前記第1マスクを介して前記第1半導体領域に第1イオンを注入して第2導電形の第2半導体領域を形成する工程と、前記第2半導体領域の一部の上であって前記第1マスクに隣接して第2マスクを形成した後、前記第1マスク及び前記第2マスクを介して前記第2半導体領域に第2イオンを注入して第1導電形の第3半導体領域を形成する工程と、熱処理によって前記第1イオン及び前記第2イオンを活性化する工程と、前記第2マスクに隣接して第1絶縁部を形成する工程と、前記第1マスク及び前記第2マスクを除去する工程と、前記第1マスク及び前記第2マスクが除去されることで露出した前記第1半導体領域の露出面、前記第2半導体領域の露出面及び前記第3半導体領域の露出面に第2絶縁部を形成する工程と、前記第2絶縁部の上に第1電極を形成する工程と、前記第3半導体領域を形成する工程の後、前記第1イオン及び前記第2イオンを活性化する工程の前に、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域の上に保護膜を形成する工程と、を含む。前記第1マスクの材料、前記第2マスクの材料及び前記保護膜の材料は、Cを含む材料である。
図1は、第1の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
図1に表したように、第1の実施形態に係る半導体装置110は、構造体100と、第1電極91と、第1絶縁部61と、第2絶縁部62と、を備える。半導体装置110は、SiCを含むMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。
第3電極93に、第2電極92に対して正の電圧が印加された状態で、第1電極91に閾値以上の電圧が印加されると、第2半導体領域20における第2絶縁部62との界面付近(チャネル部)に反転層(チャネル)が形成される。これにより、半導体装置110はオン状態になり、第3電極93から第2電極92へ電流が流れる。
図2(a)は、図1に示すA部を拡大した図である。図2(b)は、他の例を示す図である。
図2(a)に表したように、半導体装置110の第1電極91は、側面91aと、底面91bと、曲面91cと、を有する。側面91aは、第1電極91の外周面のうち第1絶縁部61と向かい合う面である。第1絶縁部61の側面61aは、第1電極91の側面91aと向かい合う。底面91bは、第1電極91の外周面のうち第1部分101と向かい合う面である。曲面91cは、第1電極91の外周面のうち側面91aと底面91bとの間に設けられた面である。
図3(a)〜図5(b)は、半導体装置の製造方法(その1)を例示する模式的断面図である。
先ず、図3(a)に表したように、SiCを含む第1半導体領域10を用意する。そして、第1半導体領域10の一部の上に第1マスクM1を形成する。第1マスクM1の材料は、例えば、炭化タンタル(TaC、Ta2C)、タングステン(W)、(二酸化マンガン)MnO2、(酸化マグネシウム)MgO、(酸化アルミニウム)Al2O3、(炭素)Cよりなる群から選択された少なくとも1つである。第1マスクM1の材料の融点は、多結晶シリコンの融点よりも高い。すなわち、第1マスクM1の材料は、いわゆる高融点材料である。第1マスクM1は、例えばフォトリソグラフィ及びエッチングによって所定の大きさ及び位置に形成される。
先ず、図6(a)に表したように、SiCを含む第1半導体領域10を用意する。そして、第1半導体領域10の上に保護膜50を形成する。保護膜50としては、例えばCが用いられる。その後、保護膜50の一部の上に第1マスクM1を形成する。
先ず、図9(a)に表したように、SiCを含む第1半導体領域10を用意する。そして、第1半導体領域10の一部の上に第1マスクM1を形成する。第1マスクM1には、Cを含む材料が用いられる。第1マスクM1は、例えばフォトリソグラフィ及びエッチングによって所定の大きさ及び位置に形成される。
図13(a)及び(b)は、第2の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図13(a)には、第2の実施形態に係る半導体装置120の模式的断面図が表される。図13(b)には、図13(a)に示すB部を拡大した模式的断面図が表される。
図13(a)に表したように、第2の実施形態に係る半導体装置120において、第1電極91は第1絶縁部61と接する。
図14(a)及び(b)は、第3の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図14(a)には、第3の実施形態に係る半導体装置130の模式的断面図が表される。図14(b)には、図14(a)に示すC部を拡大した模式的断面図が表される。
図14(a)に表したように、第3の実施形態に係る半導体装置130において、第1電極91は第1絶縁部61と接する。
Claims (16)
- 炭化珪素を含む第1導電形の第1半導体領域と、
炭化珪素を含み前記第1半導体領域の一部の上に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、
炭化珪素を含み前記第2半導体領域の一部の上に設けられた第1導電形の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域の上に設けられ、端が前記第3半導体領域の上に位置する第1電極と、
前記第3半導体領域の上であって前記第1電極と並置された第1絶縁部と、
前記第1電極と前記第1半導体領域との間及び前記第1電極と前記第1絶縁部との間に設けられた第2絶縁部と、
を備え、
前記第1絶縁部は、酸化シリコンを含み、
前記第2絶縁部は、酸窒化シリコンを含み、
前記第1電極は、前記第1絶縁部の上に設けられていない、半導体装置。 - 前記第1電極は、
前記第1絶縁部と向かい合う側面と、
前記第1半導体領域と向かい合う底面と、
前記第1電極の外周面のうち前記側面と前記底面との間に設けられた曲面と、
を有する請求項1記載の半導体装置。 - 前記曲面の曲率半径をR、前記第1電極と前記第2半導体領域との間の前記第2絶縁部の膜厚をToxとした場合、R>Tox×(√3−1)を満たす請求項2記載の半導体装置。
- 前記曲面と直交する方向の前記第2絶縁部の厚さは、前記底面と直交する方向の前記第2絶縁部の厚さよりも厚い請求項2または3に記載の半導体装置。
- 前記第1絶縁部の上面は、前記第1電極の上面と同一面である請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第3半導体領域と導通する第2電極をさらに備え、
前記第2電極と前記第1電極との間に、前記第1絶縁部が位置した、請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 炭化珪素を含む第1導電形の第1半導体領域の一部の上に第1マスクを形成した後、前記第1マスクを介して前記第1半導体領域に第1イオンを注入して第2導電形の第2半導体領域を形成する工程と、
前記第2半導体領域の一部の上であって前記第1マスクに隣接して第2マスクを形成した後、前記第1マスク及び前記第2マスクを介して前記第2半導体領域に第2イオンを注入して第1導電形の第3半導体領域を形成する工程と、
熱処理によって前記第1イオン及び前記第2イオンを活性化する工程と、
前記第2マスクに隣接して第1絶縁部を形成する工程と、
前記第1マスク及び前記第2マスクを除去する工程と、
前記第1マスク及び前記第2マスクが除去されることで露出した前記第1半導体領域の露出面、前記第2半導体領域の露出面及び前記第3半導体領域の露出面に第2絶縁部を形成する工程と、
前記第2絶縁部の上に第1電極を形成する工程と、
を備え、
前記第1マスクの材料は、TaC、Ta 2 C、W、MnO 2 、MgO、Al 2 O 3 、Cよりなる群から選択された少なくとも1つであり、
前記第2マスクの材料は、TaC、Ta 2 C、W、MnO 2 、MgO、Al 2 O 3 、Cよりなる群から選択された少なくとも1つである、半導体装置の製造方法。 - 前記第2絶縁部を形成する工程は、前記第1マスク及び前記第2マスクが除去されることで露出した前記第1絶縁部の露出面に前記第2絶縁部を形成することを含む請求項7記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2絶縁部を形成する工程は、前記第2絶縁部を化学気相成長法によって形成することを含む請求項7または8に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2絶縁部を形成する工程は、前記第2絶縁部を熱酸化法によって形成することを含む請求項7記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3半導体領域を形成する工程の後、前記第1イオン及び前記第2イオンを活性化する工程の前に、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域の上に保護膜を形成する工程をさらに備えた請求項7〜10のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1マスクの材料の融点は、多結晶シリコンの融点よりも高く、
前記第2マスクの材料の融点は、多結晶シリコンの融点よりも高い請求項7〜11のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1マスクの材料は、前記第2マスクの材料と同じである請求項7〜12のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1マスクの材料は、前記第2マスクの材料と異なる請求項7〜13のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1マスクの材料、前記第2マスクの材料及び前記保護膜の材料は、Cを含む材料である請求項11記載の半導体装置の製造方法。
- 炭化珪素を含む第1導電形の第1半導体領域の一部の上に第1マスクを形成した後、前記第1マスクを介して前記第1半導体領域に第1イオンを注入して第2導電形の第2半導体領域を形成する工程と、
前記第2半導体領域の一部の上であって前記第1マスクに隣接して第2マスクを形成した後、前記第1マスク及び前記第2マスクを介して前記第2半導体領域に第2イオンを注入して第1導電形の第3半導体領域を形成する工程と、
熱処理によって前記第1イオン及び前記第2イオンを活性化する工程と、
前記第2マスクに隣接して第1絶縁部を形成する工程と、
前記第1マスク及び前記第2マスクを除去する工程と、
前記第1マスク及び前記第2マスクが除去されることで露出した前記第1半導体領域の露出面、前記第2半導体領域の露出面及び前記第3半導体領域の露出面に第2絶縁部を形成する工程と、
前記第2絶縁部の上に第1電極を形成する工程と、
前記第3半導体領域を形成する工程の後、前記第1イオン及び前記第2イオンを活性化する工程の前に、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域の上に保護膜を形成する工程と、
備え、
前記第1マスクの材料、前記第2マスクの材料及び前記保護膜の材料は、Cを含む材料である、半導体装置の製造方法。
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