JP6556892B2 - 半導体装置、半導体装置の製造方法、電力変換装置、3相モータシステム、自動車、および鉄道車両 - Google Patents
半導体装置、半導体装置の製造方法、電力変換装置、3相モータシステム、自動車、および鉄道車両 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6556892B2 JP6556892B2 JP2018043862A JP2018043862A JP6556892B2 JP 6556892 B2 JP6556892 B2 JP 6556892B2 JP 2018043862 A JP2018043862 A JP 2018043862A JP 2018043862 A JP2018043862 A JP 2018043862A JP 6556892 B2 JP6556892 B2 JP 6556892B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- semiconductor device
- transistor
- type
- trench
- 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.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 126
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 54
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 11
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 147
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 142
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 81
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 72
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 36
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 4
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 165
- 238000000034 method Methods 0.000 description 32
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 23
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 12
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 10
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 8
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 240000004050 Pentaglottis sempervirens Species 0.000 description 6
- 235000004522 Pentaglottis sempervirens Nutrition 0.000 description 6
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 6
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 6
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- PEUPIGGLJVUNEU-UHFFFAOYSA-N nickel silicon Chemical compound [Si].[Ni] PEUPIGGLJVUNEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
まず、図4に示すように、n+型の4H−SiC基板101を用意する。n+型のSiC基板101には、n型不純物が導入されている、このn型不純物は、例えば窒素(N)であり、このn型不純物の不純物濃度は、例えば1×1018〜1×1021cm−3の範囲である。また、n+型のSiC基板101はSi面とC面との両面を有するが、n+型のSiC基板101の表面はSi面またはC面のどちらでもよい。
次に、n+型のSiC基板101の裏面(第2主面)から所定の深さ(第6深さ)に至るまで、n+型のSiC基板101の裏面にn+型のドレイン領域103を形成する。n+型のドレイン領域103の不純物濃度は、例えば1×1019〜1×1021cm−3の範囲である。
次に、マスクM4を除去した後、図示は省略するが、SiCエピタキシャル基板104の表面上および裏面上に、例えばプラズマCVD法により炭素(C)膜を堆積する。炭素(C)膜の厚さは、例えば0.03μm程度である。この炭素(C)膜により、SiCエピタキシャル基板104の表面および裏面を被覆した後、SiCエピタキシャル基板104に1500℃以上の温度で2〜3分程度の熱処理を施す。これにより、SiCエピタキシャル基板104にイオン注入した各不純物の活性化を行う。熱処理後は、炭素(C)膜を、例えば酸素プラズマ処理により除去する。
次に、図9(a)〜(c)に示すように、マスクM5を例えば、レジスト膜で形成する。図9(a)は、半導体チップ1の本製造工程での要部上面図である。図9(b)は、図9(a)の線分AA’での要部断面図である。図9(c)は、図9(a)の線分BB’での要部断面図である。マスクM5の厚さは、例えば0.5〜3μm程度である。後の工程においてトレンチ109が形成される領域に開口部分が設けられている。
次に、図10に示すように、マスクM5を除去した後、トレンチ109の内壁を含む第1主面側の表面にゲート絶縁膜110を形成する。ゲート絶縁膜110は、例えば熱CVD法により形成されたSiO2膜からなる。ゲート絶縁膜110の厚さは、例えば0.005〜0.15μm程度である。
次に、図13に示すように、第1主面側の表面上にゲート電極111およびゲート絶縁膜110を覆うように、例えばプラズマCVD法により、層間絶縁膜112を形成する。
Claims (15)
- 第1不純物濃度を有する第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の裏面側に形成されている裏面電極と、
前記半導体基板上に形成されている前記第1不純物濃度よりも低い第2不純物濃度の前記第1導電型の第1領域と、
第3不純物濃度を有する前記第1導電型の第2領域と、
前記第1領域と電気的に接続している前記第2不純物濃度よりも高く、および前記第3不純物濃度よりも低い第4不純物濃度の前記第1導電型の第3領域と、
前記第2領域と前記第3領域とに接している、前記第1導電型とは反対の第2導電型の第4領域と、
一端側の側面が前記第2領域と接し、反対側の他端側の側面が前記第3領域と接し、並びに前記第2領域と前記第3領域との間に在る中間部の側面、および底面が前記第4領域と接して、前記第2領域と前記第3領域との間を結び前記半導体基板の主面と平行に延在しているトレンチと、
前記トレンチの内壁を含む前記半導体基板の主面側の表面に形成されている絶縁膜と、
を有する第1のトランジスタと、
前記半導体基板、および前記第1領域上に、前記第1のトランジスタと前記第3領域を共有して、前記第3領域を中心にして前記第1のトランジスタと対称位置に配置された第2のトランジスタとを備え、
前記第2のトランジスタは、前記第1のトランジスタと対称の配置でそれぞれ前記第2領域、前記第3領域、前記第4領域、前記トレンチ、および前記絶縁膜を有し、
前記第1のトランジスタ、および前記第2のトランジスタの前記トレンチ、および共通の前記第3領域上にゲート電極が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記トレンチに接している前記第3領域の部分と前記半導体基板の間には、前記第4領域が存在することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記トレンチに接している前記第2領域の部分と前記半導体基板の間には、前記第4領域が存在することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記第3領域の下には、前記第1領域の一部であって、前記第1のトランジスタの前記第4領域と前記第2のトランジスタの前記第4領域との間に挟まれた第5領域が存在することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記半導体基板は炭化珪素を材質としていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置をスイッチング素子として有する電力変換装置。
- 請求項6に記載の電力変換装置で直流電力を交流電力に変換し、3相モータを駆動する3相モータシステム。
- 請求項7に記載の3相モータシステムで車輪を駆動する自動車。
- 請求項7に記載の3相モータシステムで車輪を駆動する鉄道車両。
- 第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の裏面側に形成されているドレイン電極と、
前記半導体基板上に形成されている第1不純物濃度を有する前記第1導電型のドリフト層と、
第2不純物濃度を有する前記第1導電型のソース領域と、
前記ドリフト層と電気的に接続している前記第1不純物濃度よりも高く、および前記第2不純物濃度よりも低い第3不純物濃度の前記第1導電型の電流拡散層と、
前記ソース領域と前記電流拡散層とに接している、前記第1導電型とは反対の第2導電型のボディ層と、
一端側の側面が前記ソース領域と接し、反対側の他端側の側面が前記電流拡散層と接し、並びに前記ソース領域と前記電流拡散層との間に在る中間部の側面、および底面が前記ボディ層と接して、前記ソース領域と前記電流拡散層との間を結び前記半導体基板の主面と平行に延在しているトレンチと、
前記トレンチの内壁を含む前記半導体基板の主面側の表面に形成されているゲート絶縁膜と、
を有する第1のトランジスタと、
前記半導体基板、および前記ドリフト層上に、前記第1のトランジスタと前記電流拡散層を共有して、前記電流拡散層を中心にして前記第1のトランジスタと対称位置に配置された第2のトランジスタとを備え、
前記第2のトランジスタは、前記第1のトランジスタと対称の配置でそれぞれ前記ソース領域、前記電流拡散層、前記ボディ層、前記トレンチ、および前記ゲート絶縁膜を有し、
前記第1のトランジスタ、および前記第2のトランジスタの前記トレンチ、および共通の前記電流拡散層上にゲート電極が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項10に記載の半導体装置において、
前記トレンチに接している前記電流拡散層の部分と前記半導体基板の間には、前記ボディ層が存在することを特徴とする半導体装置。 - 請求項10に記載の半導体装置において、
前記トレンチに接している前記ソース領域の部分と前記半導体基板の間には、前記ボディ層が存在することを特徴とする半導体装置。 - 請求項10に記載の半導体装置において、
前記電流拡散層の下には、前記ドリフト層の一部であって、前記第1のトランジスタの前記ボディ層と前記第2のトランジスタの前記ボディ層との間に挟まれたJFET領域が存在することを特徴とする半導体装置。 - 請求項10に記載の半導体装置において、
前記半導体基板は炭化珪素を材質としていることを特徴とする半導体装置。 - 第1不純物濃度を有する第1導電型のエピタキシャル層が形成されている前記第1導電型の炭化珪素半導体基板を準備し、
前記エピタキシャル層内に、マスクにより所定幅の間隔を明けて、第1のトランジスタの第1導電型とは反対の第2導電型の第1領域と、第2のトランジスタの第1領域とをそれぞれ第2導電型不純物をイオン注入して形成し、
前記第1、および第2のトランジスタの各第1領域内に第2不純物濃度を有する前記第1導電型の第2領域をそれぞれ第1導電型不純物をイオン注入して形成し、
前記エピタキシャル層内で、前記第1、および第2のトランジスタの各第1領域の一部、およびそれらの間のエピタキシャル層を含む領域に、前記第1、および第2のトランジスタの各第2領域と間隔を空けて、前記第1不純物濃度よりも高く、および前記第2不純物濃度よりも低い第3不純物濃度の前記第1導電型の第3領域を第1導電型不純物をイオン注入して形成し、
前記第1、および第2のトランジスタの各第1領域上において、前記第1、および第2のトランジスタの各第2領域と前記第3領域との間を結び前記炭化珪素半導体基板の主面と平行に延在するトレンチをそれぞれ形成し、
前記第1、および第2のトランジスタの各トレンチの内壁に絶縁膜を形成し、
前記第1、および第2のトランジスタの各トレンチ上の絶縁膜、および前記第3領域上に共通のゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018043862A JP6556892B2 (ja) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | 半導体装置、半導体装置の製造方法、電力変換装置、3相モータシステム、自動車、および鉄道車両 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018043862A JP6556892B2 (ja) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | 半導体装置、半導体装置の製造方法、電力変換装置、3相モータシステム、自動車、および鉄道車両 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016520883A Division JP6336055B2 (ja) | 2014-05-23 | 2014-05-23 | 半導体装置、半導体装置の製造方法、電力変換装置、3相モータシステム、自動車、および鉄道車両 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018117143A JP2018117143A (ja) | 2018-07-26 |
JP6556892B2 true JP6556892B2 (ja) | 2019-08-07 |
Family
ID=62984392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018043862A Active JP6556892B2 (ja) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | 半導体装置、半導体装置の製造方法、電力変換装置、3相モータシステム、自動車、および鉄道車両 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6556892B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230133459A1 (en) * | 2020-05-29 | 2023-05-04 | Mitsubishi Electric Corporation | Silicon carbide semiconductor device and power converter |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2948985B2 (ja) * | 1992-06-12 | 1999-09-13 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
JP3085453B2 (ja) * | 1996-09-06 | 2000-09-11 | 株式会社日立製作所 | 半導体モジュール及びこれを用いたインバータ装置 |
JP4188637B2 (ja) * | 2002-08-05 | 2008-11-26 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 半導体装置 |
JP4620368B2 (ja) * | 2004-03-08 | 2011-01-26 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP6017127B2 (ja) * | 2011-09-30 | 2016-10-26 | 株式会社東芝 | 炭化珪素半導体装置 |
JP5875334B2 (ja) * | 2011-11-11 | 2016-03-02 | 株式会社日立製作所 | 炭化珪素半導体装置 |
JP2013157550A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Rohm Co Ltd | パワーモジュール半導体装置およびその製造方法 |
JP5979998B2 (ja) * | 2012-06-18 | 2016-08-31 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置及びそれを用いたシステム |
-
2018
- 2018-03-12 JP JP2018043862A patent/JP6556892B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018117143A (ja) | 2018-07-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6309656B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法、電力変換装置、3相モータシステム、自動車並びに鉄道車両 | |
JP6336055B2 (ja) | 半導体装置、半導体装置の製造方法、電力変換装置、3相モータシステム、自動車、および鉄道車両 | |
JP6290457B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法、電力変換装置、3相モータシステム、自動車、並びに鉄道車両 | |
JP6514338B2 (ja) | 半導体装置、パワーモジュール、電力変換装置、自動車および鉄道車両 | |
JP6923457B2 (ja) | 炭化ケイ素半導体装置およびその製造方法、電力変換装置、自動車並びに鉄道車両 | |
US11842895B2 (en) | Semiconductor device and power conversion device | |
WO2020100534A1 (ja) | 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置 | |
JP6255111B2 (ja) | 半導体装置、インバータモジュール、インバータ、鉄道車両、および半導体装置の製造方法 | |
JP6843561B2 (ja) | 半導体装置および電力変換装置 | |
JP6273020B2 (ja) | 半導体装置、パワーモジュール、電力変換装置、自動車および鉄道車両 | |
JP6556892B2 (ja) | 半導体装置、半導体装置の製造方法、電力変換装置、3相モータシステム、自動車、および鉄道車両 | |
JP7002998B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法、電力変換装置、3相モータシステム、自動車、並びに鉄道車両 | |
JP6592119B2 (ja) | 半導体スイッチング素子および炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
JP6473073B2 (ja) | 半導体装置、パワーモジュール、電力変換装置、自動車および鉄道車両 | |
JP7262672B2 (ja) | 半導体装置および電力変換装置 | |
JP7051566B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP6662695B2 (ja) | 炭化ケイ素半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190122 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190320 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190625 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190710 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6556892 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |