JP6707927B2 - Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6707927B2 JP6707927B2 JP2016053131A JP2016053131A JP6707927B2 JP 6707927 B2 JP6707927 B2 JP 6707927B2 JP 2016053131 A JP2016053131 A JP 2016053131A JP 2016053131 A JP2016053131 A JP 2016053131A JP 6707927 B2 JP6707927 B2 JP 6707927B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- inorganic insulating
- silicon carbide
- forming
- ion implantation
- 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
Images
Description
この発明は、炭化珪素基板を用い、特に絶縁破壊電圧特性に優れた縦型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)の炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of a vertical MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) using a silicon carbide substrate and having particularly excellent dielectric breakdown voltage characteristics.
炭化珪素は、シリコンと比較して約3倍の禁制帯幅、約2倍の電子飽和ドリフト速度、約一桁大きい絶縁破壊電圧をもつことから、高温での電気伝導度の制御性に優れ高周波かつ大電力の制御が可能な高耐圧パワーデバイス用基板材料として注目されており、ショットキーバリアダイオード、絶縁ゲート型電界効果トランジスタなど様々な構造の炭化珪素パワーデバイスが開発されている。 Since silicon carbide has a band gap that is about three times that of silicon, an electron saturation drift velocity that is about twice that of silicon, and a dielectric breakdown voltage that is about an order of magnitude higher than that of silicon, it has excellent controllability of electrical conductivity at high temperatures and high frequency. In addition, it has attracted attention as a substrate material for high breakdown voltage power devices capable of controlling large power, and silicon carbide power devices of various structures such as Schottky barrier diodes and insulated gate field effect transistors have been developed.
炭化珪素パワーデバイスでは、炭化珪素自身の不純物拡散係数が小さくシリコンのような熱拡散法が適用できないために、第一導電型領域型および第二導電型領域を形成する際にイオン注入法が広く用いられている。 In a silicon carbide power device, since the impurity diffusion coefficient of silicon carbide is small and a thermal diffusion method like silicon cannot be applied, an ion implantation method is widely used when forming the first conductivity type region type and the second conductivity type region. It is used.
炭化珪素基板上に成長させたドリフト層の表面に形成したフォトレジストをドライエッチングすることによって形成したレジストマスクを用いて、150℃以下の温度でイオン注入を行う方法が開示されている(例えば、下記特許文献1参照。)。 A method of performing ion implantation at a temperature of 150° C. or lower using a resist mask formed by dry etching a photoresist formed on the surface of a drift layer grown on a silicon carbide substrate is disclosed (for example, See Patent Document 1 below.).
一方で、炭化珪素には、150℃以下の低温で高濃度のイオン注入を行うと、注入領域の結晶性が悪化してデバイス性能が悪化しやすくなるという問題がある。これを防ぐためには300℃以上の高温雰囲気中でイオン注入を行う必要があるが、樹脂や有機溶媒からなるレジスマスクは300℃以上の高温で変質し、寸法制御が難しくなることが考えられる。 On the other hand, when high-concentration ion implantation is performed on silicon carbide at a low temperature of 150° C. or lower, there is a problem that the crystallinity of the implanted region deteriorates and the device performance tends to deteriorate. In order to prevent this, it is necessary to perform ion implantation in a high temperature atmosphere of 300° C. or higher. However, it is conceivable that the resist mask made of a resin or an organic solvent is deteriorated at a high temperature of 300° C. or higher, which makes dimensional control difficult.
比較的高温の条件に対して安定なSiO2膜などの無機絶縁膜をイオン注入用マスクとして適用できることが知られており、無機絶縁膜にサブミクロン〜数ミクロン幅のイオン注入領域を開口する方法として非等方的エッチングが可能なドライエッチング法が広く用いられている。しかし、ドライエッチングの際に生じるプラズマや活性種によりイオン注入領域の表面が過度にエッチング(オーバーエッチ)され、凹みを生じるという問題がある。例えば、SiC−MOSFETのソース領域をイオン注入によって形成する際にこのような凹みが生じた場合、その後にソース領域の表面に形成するゲート酸化膜の膜厚が不均一となり、高電圧印加時に絶縁破壊が発生する原因となる。 It is known that an inorganic insulating film such as a SiO 2 film, which is stable to relatively high temperature conditions, can be used as a mask for ion implantation, and a method of opening an ion implantation region having a width of submicron to several microns in the inorganic insulating film. As such, a dry etching method capable of anisotropic etching is widely used. However, there is a problem that the surface of the ion-implanted region is excessively etched (overetched) by plasma or active species generated during dry etching, resulting in a depression. For example, when such a recess is formed when the source region of the SiC-MOSFET is formed by ion implantation, the film thickness of the gate oxide film formed on the surface of the source region after that becomes non-uniform, and insulation occurs when a high voltage is applied. It will cause destruction.
本発明は上記課題に鑑み、良好なイオン注入領域の選択比を実現すると同時に、イオン注入時の基板へのダメージを抑制できることを目的とする。また、絶縁破壊耐圧特性に優れた炭化珪素半導体装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to realize a good ion implantation region selection ratio and at the same time suppress damage to the substrate during ion implantation. Another object of the present invention is to provide a silicon carbide semiconductor device having excellent dielectric breakdown voltage characteristics.
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するために、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、第一導電型の炭化珪素基板の第一の主面に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程と、前記炭化珪素エピタキシャル層の表面に第一無機絶縁膜を形成する工程と、前記第一無機絶縁膜上に前記第一無機絶縁膜よりエッチングレートが高く膜厚の厚い第二無機絶縁膜を形成する工程と、前記第二無機絶縁膜表面にフォトレジストパターンを形成する工程と、前記フォトレジストパターンを用いて前記第一無機絶縁膜にマスク部とイオン注入部を形成する工程と、前記イオン注入部より前記炭化珪素エピタキシャル層にイオン注入を行う工程と、を含む炭化珪素半導体装置の製造方法であって、前記第一無機絶縁膜を形成する工程が窒素を含む無機膜をCVD法により形成する工程からなり、前記イオン注入部を形成する工程が、前記フォトレジストパターンを用いて前記第二無機絶縁膜に対するドライエッチングを行い、前記イオン注入部の前記第二無機絶縁膜を除去する工程と、前記イオン注入部の底部に残った前記第一無機絶縁膜をウェットエッチングによって除去する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention provides a silicon carbide epitaxial layer on a first main surface of a first conductivity type silicon carbide substrate. A step of forming, a step of forming a first inorganic insulating film on the surface of the silicon carbide epitaxial layer, and a second inorganic film having a higher etching rate and a larger film thickness than the first inorganic insulating film on the first inorganic insulating film. A step of forming an insulating film, a step of forming a photoresist pattern on the surface of the second inorganic insulating film, and a step of forming a mask part and an ion implantation part in the first inorganic insulating film using the photoresist pattern. A step of implanting ions into the silicon carbide epitaxial layer from the ion implanting part, wherein the step of forming the first inorganic insulating film is performed by CVD of an inorganic film containing nitrogen. A step of forming the ion-implanted portion, and the step of forming the ion-implanted portion removes the second inorganic insulating film of the ion-implanted portion by dry etching the second inorganic insulating film using the photoresist pattern. And a step of removing the first inorganic insulating film remaining on the bottom of the ion-implanted portion by wet etching.
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記第一無機絶縁膜の膜厚を50nm以上120nm以下としたことを特徴とする。 Further, the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the first inorganic insulating film has a thickness of 50 nm or more and 120 nm or less.
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、第一導電型の炭化珪素基板の第一の主面に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程と、前記炭化珪素エピタキシャル層の表面に第一無機絶縁膜を形成する工程と、前記第一無機絶縁膜上に前記第一無機絶縁膜よりエッチングレートが高く膜厚の厚い酸化シリコン、NSG、PSGまたはFSGのいずれかからなる第二無機絶縁膜を形成する工程と、前記第二無機絶縁膜表面にフォトレジストパターンを形成する工程と、前記フォトレジストパターンを用いて前記第一無機絶縁膜にマスク部とイオン注入部を形成する工程と、前記イオン注入部より前記炭化珪素エピタキシャル層にイオン注入を行う工程と、を含む炭化珪素半導体装置の製造方法であって、前記第一無機絶縁膜を形成する工程がシリコン膜をCVD法により形成する工程からなり、前記イオン注入部を形成する工程が、前記フォトレジストパターンを用いて前記第二無機絶縁膜に対するドライエッチングを行い、前記イオン注入部の前記第二無機絶縁膜を除去する工程と、前記イオン注入部の底部に残った前記第一無機絶縁膜をウェットエッチングによって除去する工程と、を含み、前記第一無機絶縁膜と前記第二無機絶縁膜のエッチングレートの違いに基づき、エンドポイントモニターによりCO結合を示す310nmの発光強度が低下し始める点をエンドポイントとして前記ドライエッチングを終了することを特徴とする。 A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a silicon carbide epitaxial layer on a first main surface of a first conductivity type silicon carbide substrate, and a first step on the surface of the silicon carbide epitaxial layer. A step of forming an inorganic insulating film, and a second inorganic insulating film made of silicon oxide, NSG, PSG or FSG having a higher etching rate and a larger film thickness than the first inorganic insulating film on the first inorganic insulating film. A step of forming a photoresist pattern on the surface of the second inorganic insulating film, a step of forming a mask portion and an ion implantation portion in the first inorganic insulating film using the photoresist pattern, A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising a step of implanting ions into the silicon carbide epitaxial layer from an ion implantation part, wherein the step of forming the first inorganic insulating film is a step of forming a silicon film by a CVD method. And a step of forming the ion-implanted portion, dry etching the second inorganic insulating film using the photoresist pattern, and removing the second inorganic insulating film of the ion-implanted portion, and a step of removing the first inorganic insulating film remaining on the bottom of the ion implantation portion by wet etching based on the difference in etching rate of the first inorganic insulating film and the second inorganic insulating film, the endpoint monitor Is characterized in that the dry etching is completed with an end point at which the emission intensity of 310 nm indicating CO bond starts to decrease .
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記第一無機絶縁膜の膜厚を50nm以上200nm以下としたことを特徴とする。 Further, the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the first inorganic insulating film has a thickness of 50 nm or more and 200 nm or less.
上述した発明によれば、第一無機絶縁膜を所定の膜厚にし、イオン注入マスクのイオン遮蔽性を高めることができ、第一無機絶縁膜を開口部底面に安定して残すことができる。これにより、確実に開口部底部のドライエッチングによるダメージを抑制することができると共に、イオン注入マスクの開口寸法を高精度に制御することができる。 According to the above-mentioned invention, the first inorganic insulating film can be made to have a predetermined thickness, the ion shielding property of the ion implantation mask can be enhanced, and the first inorganic insulating film can be stably left on the bottom surface of the opening. As a result, damage to the bottom of the opening due to dry etching can be reliably suppressed, and the opening size of the ion implantation mask can be controlled with high accuracy.
本発明によれば、良好なイオン注入領域の選択比を実現すると同時に、イオン注入時の基板へのダメージを抑制できる。また、絶縁破壊耐圧特性に優れた炭化珪素半導体装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to realize a good ion implantation region selection ratio and at the same time suppress damage to the substrate during ion implantation. Further, it is possible to provide a silicon carbide semiconductor device having excellent dielectric breakdown voltage characteristics.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる実施の形態を詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、nまたはpを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、nやpに付す+および−は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度のおよび低不純物濃度のであることを意味する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、本明細書では、ミラー指数の表記において、“−”はその直後の指数につくバーを意味しており、指数の前に“−”を付けることで負の指数を表している。 Embodiments according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the accompanying drawings, electrons or holes are the majority carriers in the layers or regions prefixed with n or p. Further, + and − added to n and p mean that the impurity concentration is higher and the impurity concentration is lower than that of the layer or region to which they are not applied, respectively. Note that, in the following description of the embodiments and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same configurations, and duplicate description will be omitted. In the present specification, in the Miller index notation, “−” means a bar attached to the index immediately after it, and “−” is added before the index to represent a negative index.
(実施の形態1)
図1〜図6は、本発明の実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造工程を示す断面図である。はじめに図1に示すように、炭化珪素基板11の一方の主面に、第一導電型のn-型炭化珪素エピタキシャル層12を積層する。
(Embodiment 1)
1 to 6 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1, a first conductivity type n − -type silicon carbide
次に、n-型炭化珪素エピタキシャル層12の表面に第一無機絶縁膜21を形成する。第一無機絶縁膜21としてはSiH4、N2OおよびNH3ガスを用いてプラズマCVD法で製膜されるSiON膜などが適用できる。
Next, the first inorganic
次に、n-型炭化珪素エピタキシャル層12の表面に第一無機絶縁膜21よりエッチングレートが高く、膜厚の厚い第二無機絶縁膜22を形成する。第二無機絶縁膜22としてはプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法または減圧CVD法による酸化シリコン膜、常圧CVD法によるNSG(None−doped Silicon Glass)、PSG(Phosphorus Silicon Glass)、FSG(Fluorine Silicon Glass)の各膜等が適用できる。
Next, a second inorganic
次に、図2に示すように、第二無機絶縁膜22の表面にフォトレジストを塗布し、露光および現像によりフォトレジストをパターニングし、レジストパターン14を形成する。
Next, as shown in FIG. 2, a photoresist is applied to the surface of the second inorganic
次に、図3に示すように、レジストパターン14をマスクとして四フッ化メタン(CF4)とアルゴン(Ar)を用いて第二無機絶縁膜22に対するドライエッチングを行う。SiONと酸化シリコンではエッチングレートがおよそ1.5倍程度違うことから、エンドポイントモニターにてCO結合を示す約310nmの発光強度が低下し始める点をエンドポイントとしてエッチングを終了する。
Next, as shown in FIG. 3, dry etching is performed on the second inorganic
次に、図4に示すように、レジストパターン14の開口部の第一無機絶縁膜21をウェットエッチングにより除去し、レジストパターン14の開口部の炭化珪素基板(n-型炭化珪素エピタキシャル層12)を露出させる。ウェットエッチにはバッファードフッ酸、フッ化水素水溶液などを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 4, the first inorganic
次に、図5に示すように、レジストパターン14を灰化(アッシング)により除去する。上記の工程により、イオン注入部とマスク部からなるイオン注入用マスク24が形成される。
Next, as shown in FIG. 5, the
次に、図6に示すように、イオン注入用マスク24を用いて、n型であれば燐イオンまたは窒素イオン、p型であればアルミニウムイオン等を注入する。イオン注入用マスク24の開口部に、n領域またはp領域17が形成される。
Next, as shown in FIG. 6, using the
ここで、第一無機絶縁膜21の膜厚を50nm以上120nm以下とすることで、イオン注入マスク24のイオン遮蔽性を高めると共に、第一無機絶縁膜21を開口部底面に安定して残すことができる。これにより、確実に開口部底部のドライエッチングによるダメージを抑制することができると共に、イオン注入用マスク24の開口寸法を高精度に制御することができる。
Here, by setting the film thickness of the first inorganic
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。実施の形態2においても図1〜図6を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Next, a method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment will also be described with reference to FIGS.
はじめに、図1に示すように、炭化珪素基板11の一方の主面にn-型炭化珪素エピタキシャル層12を積層する。次に、n-型炭化珪素エピタキシャル層12の表面に第一無機絶縁膜21を形成する。第一無機絶縁膜としてはSiH4およびArガスを用いたプラズマCVD法で製膜されるポリシリコン膜およびアモルファスシリコン膜などが適用できる。
First, as shown in FIG. 1, n − type silicon
次に、n-型炭化珪素エピタキシャル層12の表面に第一無機絶縁膜21よりエッチングレートが高く、膜厚の厚い第二無機絶縁膜22を形成する。第二無機絶縁膜22としてはプラズマCVD法または減圧CVD法による酸化シリコン膜、常圧CVD法によるNSG、PSG、FSG等が適用できる。
Next, a second inorganic insulating
次に、図2に示すように、酸化シリコン膜22の表面にフォトレジストを塗布し、露光および現像によりフォトレジストをパターニングし、レジストパターン14を形成する。
Next, as shown in FIG. 2, a photoresist is applied to the surface of the
次に、図3に示すように、レジストパターン14をマスクとしてCF4とArを用いてドライエッチングを行う。実施の形態1と同様に、シリコンと酸化シリコンのエッチングレートの違いを利用して、エンドポイントモニターにてCO結合を示す約310nmの発光強度が低下し始める点をエンドポイントとしてエッチングを終了する。
Next, as shown in FIG. 3, dry etching is performed using CF 4 and Ar using the resist
次に、図4に示すように、レジストパターン14の開口部の第一無機絶縁膜21をウェットエッチングにより除去し、レジストパターン14の開口部の炭化珪素基板(n-型炭化珪素エピタキシャル層12)を露出させる。ウェットエッチにはフッ化水素酸と硝酸を混合した水溶液などを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 4, the first inorganic insulating
次に、図5に示すように、レジストパターン14を灰化(アッシング)により除去する。上記の工程により、イオン注入部とマスク部からなるイオン注入用マスク24が形成される。
Next, as shown in FIG. 5, the resist
次に、図6に示すように、イオン注入用マスク24を用いて、n型であれば燐イオンまたは窒素イオン、p型であればアルミニウムイオン等を注入する。イオン注入用マスク24の開口部に、n領域またはp領域17が形成される。
Next, as shown in FIG. 6, using the
ここで、第一無機絶縁膜21の膜厚を50nm以上200nm以下とすることで、イオン注入マスクのイオン遮蔽性を高めると共に、第一無機絶縁膜21を開口部底面に安定して残すことができる。これにより、確実に開口部底部のドライエッチングによるダメージを抑制することができると共に、イオン注入用マスクの開口寸法を高精度に制御することができる。
Here, by setting the film thickness of the first inorganic insulating
本発明の実施の形態1にかかる製造方法によって製造された炭化珪素半導体装置のイオン注入部の表面形状について検証した。図7は、本発明の実施例にかかるMOSFETの構造を示す断面図である。 The surface shape of the ion implantation portion of the silicon carbide semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention was verified. FIG. 7 is a sectional view showing the structure of the MOSFET according to the example of the present invention.
まず、4H−SiC炭化珪素基板11の(0001)面上に形成された第一導電型のn-型炭化珪素エピタキシャル層12の表面に、プラズマCVD法を用いて膜厚100nmのSiON膜を形成した。次に、SiON膜の表面に常圧CVD法を用いて膜厚1200nmのNSG膜を形成した。次に、実施の形態1にしたがいイオン注入用マスクを形成し、Alイオンを注入することにより第2導電型のp+ベース領域31を形成した。
First, a 100 nm-thick SiON film is formed on the surface of the first conductivity type n − type silicon
次に、n-型炭化珪素エピタキシャル層12の表面にp-型炭化珪素エピタキシャル層32を成長させた。次に、実施の形態1にしたがい、p-型炭化珪素エピタキシャル層32にpイオンを注入しn型ソース領域33を、Alイオンを注入しp型ソースコンタクト領域34を、窒素イオンを注入しJFET領域35形成した。
Next, p − type silicon
外周のp型耐圧部を形成した後に、およそ1600℃程度で活性化アニールを行った後に、ゲート酸化膜36、ゲート電極37、ソースコンタクト電極38を形成することによりMOSFETを作製した。
After forming the p-type breakdown voltage portion on the outer periphery, activation annealing was performed at about 1600° C., and then the gate oxide film 36, the
また、比較例として、従来の製造方法により、常圧CVD法を用いて製膜された膜厚1200nmのNSG膜に対しイオン注入部の酸化膜をドライエッチングにより十分に除去したイオン注入用マスクを用いて、MOSFETを作製した。 In addition, as a comparative example, an ion implantation mask in which an oxide film in an ion implantation portion is sufficiently removed by dry etching from a 1200 nm-thickness NSG film formed by a conventional manufacturing method by a conventional manufacturing method is used. A MOSFET was manufactured using the above.
その結果、比較例ではイオン注入を行ったソースコンタクト部端部に約5nmの段差が形成されていたが、実施例ではイオン注入部全体が平坦になっていた。このように、実施例によれば、比較例よりも平坦化されたことによって、実施例の素子耐圧は、従来例の約460Vから720Vへと大きく向上することができた。 As a result, in the comparative example, a step of about 5 nm was formed at the end portion of the source contact portion where the ion implantation was performed, but in the example, the entire ion implanted portion was flat. As described above, according to the example, the element withstand voltage of the example can be greatly improved from about 460 V of the conventional example to 720 V by flattening as compared with the comparative example.
また、実施の形態2にしたがって形成したイオン注入用マスクを用いたMOSFETにおいても、上記実施例と同様の効果を得ることができることが確認された。 It was also confirmed that the MOSFET using the ion implantation mask formed according to the second embodiment can also achieve the same effect as that of the above-described embodiment.
以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であり、イオン注入法を用いて製造される種々の炭化珪素半導体装置の製造方法に対して有効である。例えば、本発明は、p型とn型とを入れ替えた場合や、炭化珪素基板と炭化珪素基板主表面に成長させるエピタキシャル層とを同導電型とした場合も同様に成り立つ。また、基板として4H−SiC以外の結晶多形を有する炭化珪素基板を用いた場合にも同様に成り立つ。 In the above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and can be applied to various methods for manufacturing silicon carbide semiconductor devices manufactured using an ion implantation method. Is effective. For example, the present invention is similarly applicable when the p-type and the n-type are exchanged, or when the silicon carbide substrate and the epitaxial layer grown on the main surface of the silicon carbide substrate have the same conductivity type. The same holds true when a silicon carbide substrate having a crystal polymorph other than 4H—SiC is used as the substrate.
以上のように、本発明にかかる炭化珪素半導装置の製造方法は、半導体材料として炭化珪素を用いた炭化珪素半導体装置の製造に有用である。特に、半特に絶縁破壊電圧特性に優れた縦型MOSFETの製造に有効である。 As described above, the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention is useful for manufacturing a silicon carbide semiconductor device using silicon carbide as a semiconductor material. In particular, it is particularly effective in manufacturing a vertical MOSFET having excellent dielectric breakdown voltage characteristics.
11 炭化珪素基板
12 n-型炭化珪素エピタキシャル層
13 無機絶縁膜
14 レジストパターン
15 開口部の底部に残留させたSiO2膜
16 イオン注入マスク
17 イオン注入領域
21 第一無機絶縁膜
22 第二無機絶縁膜
31 p+ベース領域
32 p-型炭化珪素エピタキシャル層
33 n+型ソース領域
34 p+型ソースコンタクト領域
35 JFET領域
36 ゲート絶縁膜
37 ゲート電極
38 ソースコンタクト電極
11 Silicon Carbide Substrate 12 n - Type Silicon Carbide Epitaxial Layer 13 Inorganic Insulating
Claims (4)
前記炭化珪素エピタキシャル層の表面に第一無機絶縁膜を形成する工程と、
前記第一無機絶縁膜上に前記第一無機絶縁膜よりエッチングレートが高く膜厚の厚い第二無機絶縁膜を形成する工程と、
前記第二無機絶縁膜表面にフォトレジストパターンを形成する工程と、
前記フォトレジストパターンを用いて前記第一無機絶縁膜にマスク部とイオン注入部を形成する工程と、
前記イオン注入部より前記炭化珪素エピタキシャル層にイオン注入を行う工程と、を含む炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記第一無機絶縁膜を形成する工程が窒素を含む無機膜をCVD法により形成する工程からなり、
前記イオン注入部を形成する工程が、前記フォトレジストパターンを用いて前記第二無機絶縁膜に対するドライエッチングを行い、前記イオン注入部の前記第二無機絶縁膜を除去する工程と、
前記イオン注入部の底部に残った前記第一無機絶縁膜をウェットエッチングによって除去する工程と、
を含むことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。 Forming a silicon carbide epitaxial layer on the first main surface of the first conductivity type silicon carbide substrate;
A step of forming a first inorganic insulating film on the surface of the silicon carbide epitaxial layer,
A step of forming a thick second inorganic insulating film having a higher etching rate than the first inorganic insulating film on the first inorganic insulating film;
A step of forming a photoresist pattern on the surface of the second inorganic insulating film,
Forming a mask portion and an ion implantation portion in the first inorganic insulating film using the photoresist pattern,
And a step of implanting ions into the silicon carbide epitaxial layer from the ion implantation part, the method comprising:
The step of forming the first inorganic insulating film comprises the step of forming an inorganic film containing nitrogen by a CVD method,
A step of forming the ion-implanted portion, dry etching the second inorganic insulating film using the photoresist pattern, and removing the second inorganic insulating film of the ion-implanted portion,
Removing the first inorganic insulating film remaining on the bottom of the ion-implanted portion by wet etching,
A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising:
前記炭化珪素エピタキシャル層の表面に第一無機絶縁膜を形成する工程と、
前記第一無機絶縁膜上に前記第一無機絶縁膜よりエッチングレートが高く膜厚の厚い酸化シリコン、NSG、PSGまたはFSGのいずれかからなる第二無機絶縁膜を形成する工程と、
前記第二無機絶縁膜表面にフォトレジストパターンを形成する工程と、
前記フォトレジストパターンを用いて前記第一無機絶縁膜にマスク部とイオン注入部を形成する工程と、
前記イオン注入部より前記炭化珪素エピタキシャル層にイオン注入を行う工程と、を含む炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記第一無機絶縁膜を形成する工程がシリコン膜をCVD法により形成する工程からなり、
前記イオン注入部を形成する工程が、前記フォトレジストパターンを用いて前記第二無機絶縁膜に対するドライエッチングを行い、前記イオン注入部の前記第二無機絶縁膜を除去する工程と、
前記イオン注入部の底部に残った前記第一無機絶縁膜をウェットエッチングによって除去する工程と、を含み、
前記第一無機絶縁膜と前記第二無機絶縁膜のエッチングレートの違いに基づき、エンドポイントモニターによりCO結合を示す310nmの発光強度が低下し始める点をエンドポイントとして前記ドライエッチングを終了することを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。 Forming a silicon carbide epitaxial layer on the first main surface of the first conductivity type silicon carbide substrate;
A step of forming a first inorganic insulating film on the surface of the silicon carbide epitaxial layer,
A step of forming on the first inorganic insulating film a second inorganic insulating film made of any one of silicon oxide, NSG, PSG, and FSG, which has a higher etching rate than the first inorganic insulating film and has a thicker film thickness;
A step of forming a photoresist pattern on the surface of the second inorganic insulating film,
Forming a mask portion and an ion implantation portion in the first inorganic insulating film using the photoresist pattern,
And a step of implanting ions into the silicon carbide epitaxial layer from the ion implantation part, the method comprising:
The step of forming the first inorganic insulating film includes the step of forming a silicon film by a CVD method,
A step of forming the ion implantation part, a step of performing dry etching on the second inorganic insulating film using the photoresist pattern, and removing the second inorganic insulating film of the ion implantation part;
Removing the first inorganic insulating film remaining on the bottom of the ion-implanted portion by wet etching ,
Based on the difference in the etching rates of the first inorganic insulating film and the second inorganic insulating film, the dry etching is terminated with the end point at which the emission intensity of 310 nm indicating CO bond starts to decrease by the end point monitor. A method of manufacturing a characteristic silicon carbide semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016053131A JP6707927B2 (en) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016053131A JP6707927B2 (en) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017168686A JP2017168686A (en) | 2017-09-21 |
JP6707927B2 true JP6707927B2 (en) | 2020-06-10 |
Family
ID=59913468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016053131A Active JP6707927B2 (en) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6707927B2 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006066439A (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2013110331A (en) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semiconductor device manufacturing method |
WO2014203881A1 (en) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | 富士電機株式会社 | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor element |
JP2015046502A (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 住友電気工業株式会社 | Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same |
-
2016
- 2016-03-16 JP JP2016053131A patent/JP6707927B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017168686A (en) | 2017-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9559188B2 (en) | Trench gate type semiconductor device and method of producing the same | |
JP6848317B2 (en) | Semiconductor devices and methods for manufacturing semiconductor devices | |
TWI311814B (en) | Silicon carbide semiconductor device and method for producing the same | |
JP5584823B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device | |
TWI642108B (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP6056623B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP7029710B2 (en) | Semiconductor device | |
JP5638558B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US20110175169A1 (en) | Cmos circuit with low-k spacer and stress liner | |
JP2012160485A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
WO2013077068A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP4627211B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof | |
TW202220210A (en) | Semiconductor device | |
JP6041311B2 (en) | Manufacturing method of silicon carbide semiconductor device | |
JP2021082689A (en) | Silicon carbide semiconductor device, and method for manufacturing the same | |
US10163637B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
JP6707927B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
JP5036399B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
JP2016136547A (en) | Field effect transistor | |
JP2013172111A (en) | Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same | |
JP2006041166A (en) | Method for forming ion injection mask and silicon carbide device | |
JP2015070192A (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device | |
WO2014203881A1 (en) | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor element | |
US20230387312A1 (en) | Semiconductor device having isolation structure to reduce current leakage | |
JP5041834B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191203 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191129 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200128 |
|
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: 20200421 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200504 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6707927 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |