JPWO2011048800A1 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面を参照しながら、本発明の第1の実施形態を説明する。以下の図面において、従来の半導体装置の構成要素と実質的に同一の機能を有する構成要素には同一の参照符号を付している。本発明は以下の実施形態に限定されない。また、第1導電型はn型およびp型のいずれであってもよく、この場合、第2導電型はp型またはn型である。
次に、図2から図13を参照しながら、本実施形態の半導体装置100の製造方法を説明する。図2から図13は、本実施形態の製造方法を説明するための工程断面の模式図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の第2の実施形態を説明する。
以下、図15を参照しながら、本実施形態の半導体装置200の製造方法の一例を説明する。
以下、図面を参照しながら、本発明による半導体装置の第3の実施形態を説明する。ここでは、縦型の炭化珪素MISFETを例に説明するが、本発明の半導体装置は、炭化珪素層と、炭化珪素層に対してオーミック接触を形成するオーミック電極とを備えていればよく、図示する例に限定されない。
次に、図18から図29を参照しながら、本実施形態の半導体装置の製造方法1を説明する。図18から図29は、本実施形態の製造方法を説明するための模式的な工程断面図である。
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法2を説明する。図30は、本実施形態の製造方法2を説明するための模式的な工程断面図である。
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法3を説明する。図31は、本実施形態の製造方法3を説明するための模式的な工程断面図である。
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法4を説明する。図32は、本実施形態の製造方法4を説明するための模式的な工程断面図である。
71 第1のサイドウォール
72 第1の注入マスク
73 第3の注入マスク
74 エッチング用マスク
75、75’ 第2のサイドウォール
76、77、79 フォトレジスト
78 第2の注入マスク
80、84 第2導電型の不純物
82 第1導電型の不純物
100、200、300、400、500、600、700、1000 半導体装置
101 半導体基板
102 ドリフト領域
103 第1不純物領域
104 ボディ領域
105 第2炭化珪素層
107 ゲート絶縁膜(ゲート酸化膜)
108 ゲート電極
109 層間絶縁膜
109a、109b コンタクトホール
110 配線
111 第2オーミック電極
112 配線
120 第1炭化珪素層
121、301 コンタクトトレンチ
122 第1オーミック電極
123 金属シリサイド層
131、202、207 コンタクト領域
132 第2不純物領域
303 ゲートトレンチ
705 チャネル層
W1、W2 コンタクト領域のトレンチコンタクト側壁からの幅
Claims (26)
- 主面および裏面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記主面上に配置された第1炭化珪素層と、
前記第1炭化珪素層に配置された第1導電型の第1不純物領域と、
前記第1炭化珪素層において、前記第1不純物領域に隣接して配置された第2導電型のボディ領域と、
前記ボディ領域内において前記第1不純物領域よりも深い位置に配置され、前記ボディ領域よりも高い濃度で第2導電型の不純物を含む第2導電型のコンタクト領域と、
前記第1炭化珪素層のうち前記ボディ領域および前記第1不純物領域以外の領域に配置された第1導電型のドリフト領域と、
前記第1不純物領域および前記コンタクト領域にオーミック接触する第1オーミック電極と
を備え、
前記第1炭化珪素層には、前記第1不純物領域を貫通するコンタクトトレンチが設けられており、前記コンタクトトレンチは底面および側壁を有し、前記コンタクトトレンチの側壁は、前記第1不純物領域の底面よりも深い位置にある側壁下部と、前記第1不純物領域の底面と同じまたはそれよりも浅い位置にある側壁上部とを含んでおり、
前記第1オーミック電極は、前記コンタクトトレンチ内に配置され、前記コンタクトトレンチの側壁下部の少なくとも一部および底面で前記コンタクト領域と接する半導体装置。 - 前記コンタクトトレンチの側壁下部の、前記第1炭化珪素層の上面に対する傾斜角αは90度未満である請求項1に記載の半導体装置。
- 前記コンタクトトレンチの側壁上部と、前記第1炭化珪素層の上面に対する傾斜角βは90度未満であり、前記傾斜角βは、前記傾斜角αよりも大きい請求項2に記載の半導体装置。
- 前記コンタクトトレンチは、前記底面の面積よりも大きい開口を有する請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記半導体基板の前記主面に垂直な方向から見て、前記コンタクトトレンチの底面は、前記コンタクト領域の輪郭の内部に位置している請求項1から4のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1オーミック電極は、前記コンタクトトレンチ内および前記第1炭化珪素層の上面上に配置され、前記第1炭化珪素層の上面において前記第1不純物領域と接する請求項1から5のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1オーミック電極は、前記コンタクトトレンチの側壁上部の少なくとも一部で前記第1不純物領域と接する請求項1から6のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1炭化珪素層は、前記第1不純物領域と略同じ濃度で同じ第1導電型の不純物を含み、かつ、前記第1不純物領域よりも高い濃度で第2導電型の不純物を含む第2不純物領域をさらに有し、
前記第2不純物領域は、前記第1オーミック電極と前記第1不純物領域との間に、前記コンタクトトレンチの前記側壁上部に沿って配置されている請求項1から7のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記半導体基板の前記主面に垂直な方向から見て、前記コンタクト領域のうち前記コンタクトトレンチの底面の周囲に位置する部分は、前記第1不純物領域と重なっている請求項1から8のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記コンタクト領域のうち、前記半導体基板の前記主面に垂直な方向から見て前記第1不純物領域と重なっている部分は、前記コンタクトトレンチの底面の下方に位置する部分よりも厚い請求項9に記載の半導体装置。
- 主面および裏面を有する半導体基板を用い、第2導電型のボディ領域と、前記ボディ領域に隣接して配置された第1導電型の第1不純物領域と、前記ボディ領域および前記第1不純物領域以外の領域に配置された第1導電型のドリフト領域とを含み、前記ボディ領域の少なくとも一部は前記第1不純物領域よりも深い位置にある第1炭化珪素層を、前記半導体基板の前記主面上に形成する工程(a)と、
前記第1炭化珪素層に、前記第1不純物領域を貫通し、前記ボディ領域に達するコンタクトトレンチを形成する工程(b)と、
前記コンタクトトレンチの底面および側壁から、前記ボディ領域に第2導電型の不純物を注入することによって、前記第1不純物領域よりも深い位置に第2導電型のコンタクト領域を形成する工程(c)と、
少なくとも前記コンタクトトレンチ内に、前記第1不純物領域と接し、かつ、前記コンタクトトレンチの側壁の一部および底面で前記コンタクト領域と接する第1オーミック電極を形成する工程(d)と
を包含する半導体装置の製造方法。 - 前記工程(d)において、前記コンタクトトレンチ内および前記第1炭化珪素層の上面上に、前記第1炭化珪素層の上面で前記第1不純物領域と接する前記第1オーミック電極を形成する請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1オーミック電極は、前記コンタクトトレンチの側壁のうち前記不純物領域の底面と同じかそれよりも浅い部分で前記第1不純物領域と接する請求項11または12に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(c)において、第2導電型の不純物は、前記コンタクトトレンチの側壁から前記第1不純物領域にも注入され、これによって、前記第1不純物領域に第2不純物領域が形成される請求項11から13のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(b)において、前記コンタクトトレンチの側壁のうち前記不純物領域の底面よりも深い部分の、前記第1炭化珪素層の上面に対する傾斜角αが90度未満となるように、前記コンタクトトレンチを形成する請求項11から14のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(b)において、前記コンタクトトレンチの側壁のうち前記不純物領域の底面と同じかそれよりも浅い部分の、前記第1炭化珪素層の上面に対する傾斜角βが90度未満となり、前記傾斜角βが前記傾斜角αよりも大きくなるように、前記コンタクトトレンチを形成する請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
- 主面および裏面を有する半導体基板を用い、第2導電型のボディ領域と、前記ボディ領域に隣接して配置された第1導電型の第1不純物領域と、前記ボディ領域および前記第1不純物領域以外の領域に配置された第1導電型のドリフト領域とを含み、前記ボディ領域の少なくとも一部は前記第1不純物領域よりも深い位置にある第1炭化珪素層を、前記半導体基板の前記主面上に形成する工程(A)と、
前記ボディ領域内であって、前記第1不純物領域よりも深い位置に、前記ボディ領域よりも高い濃度で第2導電型の不純物を含む第2導電型のコンタクト領域を形成する工程(B)と、
前記第1炭化珪素層に、前記第1不純物領域を貫通し、前記コンタクト領域に達するコンタクトトレンチを形成する工程(C)と、
前記コンタクトトレンチ内に、前記第1不純物領域と接し、かつ前記コンタクトトレンチの側壁の一部および底面で前記コンタクト領域と接する第1オーミック電極を形成する工程(D)と
を包含する半導体装置の製造方法。 - 前記工程(C)において、前記コンタクトトレンチを、その底面が前記コンタクト領域の底面よりも浅い位置に配置されるように形成する請求項17に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(A)は、
前記半導体基板の前記主面上に、第1導電型の第1炭化珪素層を形成する工程と、
前記第1炭化珪素層上に第1のマスクを形成する工程と、
前記第1のマスクの上方から前記第1炭化珪素層に第2導電型の不純物を注入することにより、前記第1炭化珪素層にボディ領域を形成する工程と、
前記第1のマスクの側壁に第1のサイドウォールを形成することにより、前記第1のマスクおよび前記第1のサイドウォールにより構成される第2のマスクを得る工程と、
前記第2のマスクの上方から前記第1炭化珪素層に第1導電型の不純物を注入することにより、前記第1炭化珪素層に第1不純物領域を形成する工程と
を含む請求項17または18に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記工程(B)は、
前記第1炭化珪素層上に第3のマスクを形成する工程と、
前記第3のマスクの上方から前記第1炭化珪素層に第2導電型の不純物を注入することにより、前記第1炭化珪素層にコンタクト領域を形成する工程と
を含み、
前記工程(C)は、
前記第3のマスクの側壁に第2のサイドウォールを形成し、前記第3のマスクと前記第2のサイドウォールにより構成されるトレンチ形成用マスクを得る工程と、
前記トレンチ形成用マスクをエッチングマスクとして、前記第1炭化珪素層にコンタクトトレンチを形成する工程と
を含む請求項19に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記工程(A)は、
前記第1炭化珪素層上に第2のマスクを形成する工程と、
前記第2のマスクの上方から前記第1炭化珪素層に第1導電型の不純物を注入することにより、前記第1炭化珪素層に第1不純物領域を形成する工程と
を含み、
前記工程(B)は、前記第2マスクの上方から前記第1炭化珪素層に第2導電型の不純物を注入することにより、前記第1不純物領域よりも深い位置にコンタクト領域を形成する工程を含む請求項17または18に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(C)は、
前記第2のマスクの側壁に第2のサイドウォールを形成し、前記2のマスクと前記第2のサイドウォールにより構成されるトレンチ形成用マスクを得る工程と、
前記トレンチ形成用マスクをエッチングマスクとして、前記第1炭化珪素層にコンタクトトレンチを形成する工程と
を含む請求項21に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記工程(B)の後であって、前記工程(C)の前に、前記第1炭化珪素層に注入された不純物を活性化させる活性化アニールを行う請求項19または21に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(C)は、前記半導体基板の前記主面に垂直な方向から見て、前記コンタクトトレンチの底面が前記コンタクト領域の輪郭の内部に位置するように、前記コンタクトトレンチを形成する請求項17から23のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記コンタクトトレンチは、前記コンタクトトレンチの底面の面積よりも大きい開口を有する請求項11から24のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1オーミック電極を形成する工程は、
前記コンタクトトレンチ内および前記第1炭化珪素層の上面の一部に金属を堆積させる工程と、
熱処理により前記金属と前記第1炭化珪素層とを反応させて、金属シリサイド層を含む第1オーミック電極を形成する工程と
を含む請求項11から25のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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