JP6822089B2 - 炭化珪素半導体装置の製造方法、および炭化珪素半導体装置 - Google Patents
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Description
まず、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置について、炭化珪素MOSFETを例に説明する。図1は、実施の形態にかかる製造方法により製造される炭化珪素半導体装置の一例を示す断面図である。図1に示すように、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置において、n+型炭化珪素基板1のおもて面(第1主面)には、n型炭化珪素エピタキシャル層2が堆積されている。
2 n型炭化珪素エピタキシャル層
3 p+型ベース領域
4 p-型炭化珪素エピタキシャル層
5 n+型ソース領域
6 p+型コンタクト領域
7 n型チャネル領域
8 ゲート絶縁膜
9 ゲート導電膜
10 第1層間絶縁膜
11 第2層間絶縁膜
12 バリアメタル膜
13 ソース電極
14 電極パッド
15 裏面オーミック電極
16 裏面電極層
20 層間絶縁膜
Claims (14)
- 炭化珪素からなる半導体層の第1表面に、導電膜−酸化膜−半導体からなる絶縁ゲート構造を形成する工程と、
前記絶縁ゲート構造を構成するゲート導電膜を覆う第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜を覆う第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との2層のみからなる積層膜に対して、熱処理を行うことによって層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を深さ方向に貫通するソースコンタクトホールを形成する工程と、
チタンを含むバリアメタル膜で前記層間絶縁膜と前記ソースコンタクトホールの一部を直接覆う工程と、
前記バリアメタル膜の一部と前記ソースコンタクトホールを覆うソース電極を形成する工程と、
前記バリアメタル膜の表面の一部と前記ソース電極を覆う電極パッドを形成する工程と、
前記半導体層の第2主面に、裏面電極を形成する工程と、
を含み、
前記第1絶縁膜は、リンおよびボロンを含まないシリコン酸化膜からなり、
前記第2絶縁膜は、リン濃度が1.2mol%以上3.4mol%未満で、かつボロン濃度が0mol%より大きく0.5mol%未満のBPSGからなり、
前記バリアメタル膜は、チタンを含む膜からなる、
ことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 前記第1絶縁膜の厚さは100nm以上280nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記第2絶縁膜の厚さは420nm以上1000nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記バリアメタル膜の厚さは80nm以上150nm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記第1絶縁膜は、TEOS、NSG、LTO、プラズマSiO2膜のいずれか一つか
らなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造
方法。 - 前記層間絶縁膜を形成する工程は、
750℃以上900℃未満の温度にて前記熱処理を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 前記層間絶縁膜を形成する工程は、
水素を4%含む雰囲気中で前記熱処理を行うことを特徴とする請求項6に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 炭化珪素基板の第1主面に、前記炭化珪素基板よりも不純物濃度が低い第1導電型炭化珪素エピタキシャル層を成長させることにより前記半導体層を形成する工程を含み、
前記絶縁ゲート構造を形成する工程は、
前記半導体層の第1表面となる前記第1導電型炭化珪素エピタキシャル層の表面に、前記絶縁ゲート構造を形成することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 炭化珪素からなる半導体層の表面に形成される導電膜−酸化膜−半導体からなる絶縁ゲート構造と、
前記絶縁ゲート構造を構成するゲート導電膜を覆うように形成される第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜を覆うように形成される第2絶縁膜と、の2層のみからなる層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を深さ方向に貫通するソースコンタクトホールの一部と、を直接覆うように形成されるチタンを含むバリアメタル膜と、
前記バリアメタル膜の一部と前記ソースコンタクトホールを覆うように形成されるソース電極と、
前記バリアメタル膜の表面の一部と前記ソース電極を覆うように形成される電極パッドと、
前記半導体層の第2主面に形成される裏面電極と、
を有し、
前記第1絶縁膜は、リンおよびボロンを含まないシリコン酸化膜からなり、
前記第2絶縁膜は、リン濃度が1.2mol%以上3.4mol%未満で、かつボロン濃度が0mol%より大きく0.5mol%未満のBPSGからなり、
前記バリアメタル膜は、チタンを含む膜からなる、
ことを特徴とする炭化珪素半導体装置。 - 前記第1絶縁膜の厚さは100nm以上280nm以下であることを特徴とする請求項9に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記第2絶縁膜の厚さは420nm以上1000nm以下であることを特徴とする請求項9または10に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記バリアメタル膜の厚さは、80nm以上150nm以下であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記第1絶縁膜は、TEOS、NSG、LTO、プラズマSiO 2 膜のいずれか一つからなることを特徴とする請求項9〜12のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置。
- 炭化珪素基板の第1主面に形成される前記炭化珪素基板よりも不純物濃度が低い第1導電型炭化珪素エピタキシャル層を有し、
前記絶縁ゲート構造は、前記第1導電型炭化珪素エピタキシャル層の表面に形成されることを特徴とする請求項9〜13のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置。
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