JP2016143788A - Manufacturing method of silicon carbide semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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.
近年、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などの半導体装置の高耐圧化、低損失化、高温環境下での使用などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素の採用が進められつつある。 2. Description of the Related Art In recent years, silicon carbide has been increasingly used as a material for semiconductor devices in order to enable higher breakdown voltages, lower losses, and use in high-temperature environments for semiconductor devices such as MOSFETs (Metal Oxide Field Effect Transistors). It is being
MOSFETのゲート酸化膜は、たとえば炭化珪素エピタキシャル層を熱酸化することにより形成される。国際公開2012/017798号(特許文献1)は、炭化珪素エピタキシャル層を熱酸化することにより、溝の内部からn型ソース領域およびp型コンタクト領域の上部表面まで延在するゲート絶縁膜を形成することを開示している。 The gate oxide film of MOSFET is formed, for example, by thermally oxidizing a silicon carbide epitaxial layer. International Publication No. 2012/017798 (Patent Document 1) forms a gate insulating film extending from the inside of a trench to the upper surface of an n-type source region and a p-type contact region by thermally oxidizing a silicon carbide epitaxial layer. It is disclosed.
しかしながら、ソース領域上にゲート絶縁膜を形成した後、ソース領域上のゲート絶縁膜を除去してソース領域上にソース電極を形成した場合、ソース領域とソース電極との間の接触抵抗が増加する場合があった。 However, when a gate insulating film is formed on the source region and then the gate insulating film on the source region is removed and a source electrode is formed on the source region, the contact resistance between the source region and the source electrode increases. There was a case.
本発明の目的は、接触抵抗の増加を抑制可能な炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device capable of suppressing an increase in contact resistance.
本発明の一態様に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。第1主面と、第1主面と反対側の第2主面とを有する炭化珪素基板が準備される。炭化珪素基板は、第1導電型を有する第1不純物領域と、第1不純物領域上に設けられ、第1導電型と異なる第2導電型を有する第2不純物領域と、第1不純物領域から隔てられるように第2不純物領域上に設けられ、第1主面を構成し、かつ第1導電型を有する第3不純物領域とを含む。第1主面において、第3不純物領域を覆う保護層が形成される。保護層が第3不純物領域を覆った状態で、炭化珪素基板を熱酸化することにより、第2不純物領域に接する酸化膜が形成される。第3不純物領域に接する電極が形成される。保護層および酸化膜は、ゲート絶縁膜を構成する。 A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes the following steps. A silicon carbide substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface is prepared. The silicon carbide substrate includes a first impurity region having a first conductivity type, a second impurity region provided on the first impurity region and having a second conductivity type different from the first conductivity type, and separated from the first impurity region. And a third impurity region which is provided on the second impurity region and forms the first main surface and has the first conductivity type. A protective layer covering the third impurity region is formed on the first main surface. An oxide film in contact with the second impurity region is formed by thermally oxidizing the silicon carbide substrate with the protective layer covering the third impurity region. An electrode in contact with the third impurity region is formed. The protective layer and the oxide film constitute a gate insulating film.
本発明の一態様によれば、接触抵抗の増加を抑制可能な炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device capable of suppressing an increase in contact resistance can be provided.
発明者は、接触抵抗が増加する原因について鋭意研究の結果、以下の知見を得て本発明の一態様を見出した。 As a result of intensive studies on the cause of the increase in contact resistance, the inventor obtained the following knowledge and found one embodiment of the present invention.
MOSFETのソース領域は、炭化珪素基板の表面側から窒素などのn型不純物をたとえばイオン注入することにより形成される。そのため、図11に示されるように、n型ソース領域が含む窒素などのn型不純物の濃度は、炭化珪素基板の表面側から裏面側に向かって減少している。炭化珪素エピタキシャル層を熱酸化する工程において、n型ソース領域の表面を構成する炭化珪素は、雰囲気中の酸素と反応して二酸化珪素になる。そのため、熱酸化後のn型ソース領域の表面(位置a1)におけるn型不純物の濃度(b1)は、熱酸化前のn型ソース領域の表面(位置0)におけるn型不純物の濃度(b0)よりも低くなる。結果として、n型ソース領域の表面上に形成されるソース電極と、n型ソース領域との接触抵抗が増加してしまう。 The source region of the MOSFET is formed by, for example, ion implantation of n-type impurities such as nitrogen from the surface side of the silicon carbide substrate. Therefore, as shown in FIG. 11, the concentration of n-type impurities such as nitrogen included in the n-type source region decreases from the front side to the back side of the silicon carbide substrate. In the step of thermally oxidizing the silicon carbide epitaxial layer, silicon carbide constituting the surface of the n-type source region reacts with oxygen in the atmosphere to become silicon dioxide. Therefore, the concentration (b1) of the n-type impurity on the surface (position a1) of the n-type source region after thermal oxidation is the concentration (b0) of the n-type impurity on the surface (position 0) of the n-type source region before thermal oxidation. Lower than. As a result, the contact resistance between the source electrode formed on the surface of the n-type source region and the n-type source region increases.
発明者は、熱酸化工程前に、たとえばシリコン堆積層などの炭化珪素基板由来ではない保護層でn型ソース領域の表面を覆い、保護層がn型ソース領域を覆った状態で、炭化珪素基板を熱酸化することにより、n型ソース領域を構成する炭化珪素が二酸化珪素になる量(以下、消費量とも称する)を抑制することを考え出した。これにより、n型ソース領域の表面のn型不純物濃度を高く維持することができる。結果として、n型ソース領域とソース電極との接触抵抗の増加を抑制することができる。 The inventor covers the surface of the n-type source region with a protective layer not derived from a silicon carbide substrate, such as a silicon deposition layer, for example, before the thermal oxidation step, and the silicon carbide substrate covers the n-type source region. It has been devised that the amount of silicon carbide constituting the n-type source region to be silicon dioxide (hereinafter also referred to as consumption) is suppressed by thermally oxidizing. Thereby, the n-type impurity concentration on the surface of the n-type source region can be kept high. As a result, an increase in contact resistance between the n-type source region and the source electrode can be suppressed.
[本願発明の実施形態の説明]
(1)本発明の一態様に係る炭化珪素半導体装置1の製造方法は以下の工程を備えている。第1主面10aと、第1主面10aと反対側の第2主面10bとを有する炭化珪素基板10が準備される。炭化珪素基板10は、第1導電型を有する第1不純物領域12と、第1不純物領域12上に設けられ、第1導電型と異なる第2導電型を有する第2不純物領域13と、第1不純物領域12から隔てられるように第2不純物領域13上に設けられ、第1主面10aを構成し、かつ第1導電型を有する第3不純物領域14とを含む。第1主面10aにおいて、第3不純物領域14を覆う保護層2が形成される。保護層2が第3不純物領域14を覆った状態で、炭化珪素基板10を熱酸化することにより、第2不純物領域13に接する酸化膜3が形成される。第3不純物領域14に接する電極16が形成される。保護層2および酸化膜3は、ゲート絶縁膜15を構成する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
(1) The manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device 1 which concerns on 1 aspect of this invention is equipped with the following processes. A
上記(1)に係る炭化珪素半導体装置1の製造方法によれば、保護層2が第3不純物領域14を覆った状態で、炭化珪素基板10を熱酸化することにより、第2不純物領域13に接する酸化膜3が形成される。これにより、第3不純物領域14の消費量を抑制することで、第3不純物領域14の表面の不純物濃度の低減を抑制することができる。結果として、第3不純物領域14と電極16との接触抵抗の増加を抑制することができる。
According to the method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 1 according to (1) above,
(2)上記(1)に係る炭化珪素半導体装置1の製造方法において、第1主面10aにトレンチTRを形成する工程をさらに備えていてもよい。トレンチTRは、第3不純物領域14および第2不純物領域13を貫通して第1不純物領域12に至る側部SWと、第1不純物領域12に位置する底部BTとにより規定されている。酸化膜3を形成する工程において、酸化膜3は、底部BTおよび側部SWの双方に接して形成される。図19に示されるように、平面型の炭化珪素半導体装置の場合、第2不純物領域13内に形成されるチャネル領域CHと、第3不純物領域14とは、イオン注入方向Iに対して垂直な平面上において隣接して位置しており、かつチャネル領域CHはイオン注入マスク41に覆われている。そのため、不純物濃度を補償するために第3不純物領域14に対するイオン注入のドーズ量を増加する場合、チャネル領域CHにイオン注入起因の結晶欠陥が発生する可能性は低い。一方、トレンチ型の炭化珪素半導体装置1の場合、第2不純物領域13内に形成されるチャネル領域CHと第3不純物領域14とは、イオン注入方向Iとほぼ平行な平面上において隣接して位置している(図5および図1参照)。そのため、不純物濃度を補償するために第3不純物領域14に対するイオン注入のドーズ量を増加する場合、イオン注入された不純物が第3不純物領域14を貫通し、チャネル領域CHと第3不純物領域14との界面に結晶欠陥が発生する可能性が高くなる。結果として、トレンチ型の炭化珪素半導体装置1の信頼性が低下する可能性が高くなる。従って、トレンチ型の炭化珪素半導体装置1の場合、第3不純物領域14に対するイオン注入のドーズ量を増加して第3不純物領域14と電極16との接触抵抗の増加を抑制することは困難である。つまり、上記(2)に係る炭化珪素半導体装置1の製造方法は、平面型の炭化珪素半導体装置1よりもトレンチ型の炭化珪素半導体装置1に対して好適に利用することができる。
(2) The method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 1 according to (1) may further include a step of forming trench TR in first
(3)上記(2)に係る炭化珪素半導体装置1の製造方法において、トレンチTRを形成する工程は、保護層2をマスクとして炭化珪素基板10に対して熱エッチングを行う工程を含んでいてもよい。これにより、マスクを除去する工程を省略することができるので、製造工程が簡略化される。
(3) In the method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 1 according to (2) above, the step of forming trench TR may include the step of performing thermal etching on
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに係る炭化珪素半導体装置1の製造方法において、保護層2は、スパッタリング法および化学気相成長法のいずれかの方法により形成される。これにより、簡易な方法で、熱酸化を行うことなく保護層2を形成することができる。
(4) In the method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 1 according to any one of (1) to (3),
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに係る炭化珪素半導体装置1の製造方法において、保護層2は、珪素、二酸化珪素および窒化珪素の少なくともいずれかを含む。これにより、ゲート絶縁膜15の絶縁性能を向上することができる。
(5) In the method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 1 according to any one of (1) to (4),
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに係る炭化珪素半導体装置1の製造方法において、保護層2の厚みtは、10nm以上100nm以下である。保護層2の厚みtを10nm以上とすることにより、第3不純物領域14の消費量を効果的に低減することができる。保護層2の厚みtを100nm以下とすることにより、酸化されないで保護層2の一部が残ることを防止することができる。
(6) In the method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 1 according to any one of (1) to (5), thickness t of
(7)上記(1)〜(6)のいずれかに係る炭化珪素半導体装置1の製造方法において、炭化珪素基板10は、第3不純物領域14を貫通するように第1主面10aから第2不純物領域13まで延在し、かつ第2導電型を有する第4不純物領域18をさらに含む。保護層2を形成する工程において、保護層2は、第4不純物領域18を覆うように形成される。電極16を形成する工程において、電極16は、第4不純物領域18に接して形成される。これにより、第4不純物領域18の消費量を抑制することで、第4不純物領域18の表面の不純物濃度の低減を抑制することができる。結果として、第4不純物領域18と電極16との接触抵抗の増加を抑制することができる。
(7) In the method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 1 according to any one of (1) to (6),
(8)上記(1)〜(7)のいずれかに係る炭化珪素半導体装置1の製造方法において、保護層2を形成する工程において、保護層2は、第2不純物領域13中のチャネル領域CHを覆うように形成される。保護層2は、ゲート絶縁膜15の一部となる。そのため、保護層2がチャネル領域CHを覆っている場合は、保護層2がチャネル領域CHを覆っていない場合よりも、同じ厚みのゲート絶縁膜15を得るための熱酸化時間が短くなる。熱酸化によりチャネル領域CHを構成する炭化珪素の珪素が酸素と反応して二酸化珪素に変化し、チャネル領域CH中には炭素が残される。チャネル領域CH中の炭素は、界面準位を形成するため、移動度が小さくなる。熱酸化時間を短くすることで、チャネル領域CH中の炭素濃度が低減されるので、界面準位の形成が抑制される。結果として、移動度が小さくなることを抑制することができる。
(8) In the method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 1 according to any one of (1) to (7), in the step of forming
[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。また、本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を[]、集合方位を<>、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、”−”(バー)を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. In the crystallographic description in this specification, the individual orientation is indicated by [], the collective orientation is indicated by <>, the individual plane is indicated by (), and the collective plane is indicated by {}. In addition, a negative crystallographic index is usually expressed by adding a “-” (bar) above a number, but in this specification a negative sign is added before the number. Yes.
(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1に係る炭化珪素半導体装置としてのMOSFETの構成について説明する。
(Embodiment 1)
First, the configuration of MOSFET as silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described.
図1および図2に示されるように、実施の形態1に係るMOSFET1は、炭化珪素基板10と、ゲート絶縁膜15と、ゲート電極27と、層間絶縁膜22と、ソース電極16と、ソース配線19と、ドレイン電極20とを主に有している。炭化珪素基板10は、炭化珪素単結晶基板11と、炭化珪素単結晶基板11上に設けられた炭化珪素エピタキシャル層24を含む。炭化珪素基板10は、第3主面10cと、第3主面10cと反対側の第2主面10bとを有する。炭化珪素エピタキシャル層24は第3主面10cを構成し、炭化珪素単結晶基板11は第2主面10bを構成する。炭化珪素単結晶基板11は、たとえばポリタイプ4Hの六方晶炭化珪素である。炭化珪素単結晶基板11は、たとえば窒素などの不純物を含みn型(第1導電型)の導電型を有する。炭化珪素エピタキシャル層24は、ドリフト領域12(第1不純物領域12)と、ボディ領域13(第2不純物領域13)と、ソース領域14(第3不純物領域14)と、コンタクト領域18(第4不純物領域18)とを主に有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, MOSFET 1 according to the first embodiment includes
ドリフト領域12は、たとえば窒素などのn型不純物を含み、n型の導電型を有する。ドリフト領域12が含むn型不純物の濃度は、好ましくは1×1015cm-3以上5×1016cm-3以下であり、たとえば8×1015cm-3である。
ボディ領域13はドリフト領域12上に設けられている。ボディ領域13は、たとえばアルミニウムなどのp型不純物を含み、p型(第2導電型)の導電型を有する。ボディ領域13のp型不純物の濃度は、好ましくは1×1017cm-3以上5×1018cm-3以下であり、たとえば1×1018cm-3である。
ソース領域14は、ボディ領域13によってドリフト領域12から隔てられるようにボディ領域13上に設けられている。ソース領域14は、たとえば窒素またはリンなどのn型不純物を含んでおり、n型の導電型を有する。ソース領域14は、炭化珪素基板10の第3主面10cを構成する。ソース領域14が含むn型不純物の濃度は、ドリフト領域12が含むn型不純物の濃度よりも高くてもよい。
コンタクト領域18は、ボディ領域13と、ソース領域14とに接している。コンタクト領域18は、たとえばアルミニウムなどのp型不純物を含んでおり、p型の導電型を有する。コンタクト領域18が含むp型不純物の濃度は、ボディ領域13が含むp型不純物の濃度よりも高くてもよい。コンタクト領域18は、ボディ領域13と第3主面10cとを繋ぐようにソース領域14を貫通して設けられている。
Contact
炭化珪素基板10の第3主面10cにはトレンチTRが設けられている。トレンチTRは、側部SWと、側部SWと連続的に形成された底部BTとにより規定されている。側部SWはソース領域14およびボディ領域13を貫通して、ドリフト領域12に至っている。ボディ領域13は、ゲート絶縁膜15に接するチャネル領域CHを含む。底部BTは、ドリフト領域12に位置している。
Trench TR is provided in third
トレンチTRの側部SWは、第3主面10cに対して傾斜していることが好ましい。断面視(炭化珪素基板10の第2主面10bと平行な方向に沿って見た視野)において、トレンチTRの幅が底部BTに向かってテーパ状に狭まるように側部SWが傾斜していてもよい。側部SWの面方位は、{0001}面に対して50°以上70°以下傾斜していることが好ましく、(000−1)面に対して50°以上70°以下傾斜していることがより好ましい。なお、トレンチTRの側部SWは第3主面10cに対して垂直に形成されていてもよい。トレンチTRの底部BTは、第3主面10cとほぼ平行な平坦な形状を有してもよい。断面視において、トレンチTRの形状は、U字状またはV字状の形状を有してもよい。
Side SW of trench TR is preferably inclined with respect to third
図2は、図1のMOSFET1から炭化珪素基板10を取り出して示したものである。図2に示されるように、ソース領域14およびボディ領域13は、トレンチTRの側部SWに露出している。ドリフト領域12は、トレンチTRの側部SWおよび底部BTの各々に露出している。底部BTと側部SWとがつながる部分はトレンチTRの角部を構成している。平面視(炭化珪素基板10の第2主面10bに対して垂直な方向に沿って見た視野)において、トレンチTRは、ハニカム構造を有する網目を構成するように延在していてもよい。平面視において、ソース領域14およびコンタクト領域18により構成された炭化珪素基板10の第3主面10cは、多角形の形状を有し、好ましくは六角形の形状を有する。平面視において、ボディ領域13、ソース領域14およびコンタクト領域18の各々は、六角形の外形を有する。
FIG. 2 shows the
図1に示されるように、ゲート絶縁膜15は、トレンチTRの底部BTおよび側部SWに接する。ゲート絶縁膜15は、トレンチTRの底部BTおよび側部SWに接する第1絶縁膜3と、第1絶縁膜3上に設けられかつゲート電極27に接する第2絶縁膜2とを有する。第1絶縁膜3は、熱酸化膜であり、二酸化珪素を含む。第2絶縁膜2は、堆積絶縁膜を酸化した膜である。第2絶縁膜2は、たとえば二酸化珪素を含む材料である。第1絶縁膜3は、トレンチTRの底部BTにおいてドリフト領域12と接し、かつトレンチTRの側部SWにおいてソース領域14、ボディ領域13およびドリフト領域12の各々と接する。
As shown in FIG. 1,
ゲート電極27は、トレンチTRの内部においてゲート絶縁膜15に接するようにトレンチTRの内部に設けられている。ゲート電極27は、たとえば不純物を含むポリシリコンからなる。
ソース電極16は、第3主面10cにおいてソース領域14およびコンタクト領域18の各々と接している。ソース電極16は、たとえばTiと、Alと、Siとを含む材料からなる。好ましくは、ソース電極16は、ソース領域14およびコンタクト領域18とオーミック接合している。ソース配線19はソース電極16に接している。ソース配線19は、たとえばアルミニウムを含む材料からなる。
層間絶縁膜22は、ゲート電極27およびゲート絶縁膜15に接して設けられており、一方のソース電極16から他方のソース電極16にまで延在している。層間絶縁膜22は、たとえば二酸化珪素を含む材料からなる。層間絶縁膜22は、ゲート電極27とソース電極16とを電気的に絶縁している。
The
ドレイン電極20は、第2主面10bにおいて炭化珪素単結晶基板11と接しており、ドリフト領域12と電気的に接続されている。ドレイン電極20は、たとえばNiSiまたはTiAlSiを含む材料からなる。
次に、実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法について説明する。
まず、炭化珪素基板を準備する工程(S10:図3)が実施される。図4に示されるように、炭化珪素単結晶基板11上に炭化珪素エピタキシャル層24が形成される。具体的には、たとえば原料ガスとしてシラン(SiH4)とプロパン(C3H8)との混合ガスを用い、キャリアガスとしてたとえば水素ガス(H2)を用いたCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、炭化珪素単結晶基板11上に炭化珪素エピタキシャル層24が形成される。エピタキシャル成長の際、不純物として、たとえば窒素(N)またはリン(P)などを導入することが好ましい。炭化珪素エピタキシャル層24は、n型の導電型を有する。炭化珪素基板10は、炭化珪素エピタキシャル層24を構成する第1主面10aと、第1主面10aと反対側でありかつ炭化珪素単結晶基板11を構成する第2主面10bとを有する。第1主面10aは、たとえば{0001}面であり、好ましくは(000−1)面である。第1主面10aは、{0001}面から8°以下オフした面であってもよい。
Next, a method for manufacturing MOSFET 1 according to the first embodiment will be described.
First, a step of preparing a silicon carbide substrate (S10: FIG. 3) is performed. As shown in FIG. 4, silicon
次に、第1主面10aに対して、たとえばアルミニウムなどのp型不純物がイオン注入されことにより、ボディ領域13が形成される。またボディ領域13に対して、たとえばリンなどのn型不純物が、ボディ領域13よりも浅い深さでイオン注入されることによりソース領域14が形成される。次に、ソース領域14に対して、たとえばアルミニウムなどのp型不純物がイオン注入されることにより、コンタクト領域18が形成される。コンタクト領域18は、ソース領域14を貫通し、ボディ領域13に接するように形成される。
Next,
次に、炭化珪素基板10にイオン注入された不純物を活性化するため活性化アニールが実施される。活性化アニールの温度は、好ましくは1500℃以上1900℃以下であり、たとえば1700℃程度である。活性化アニールの時間は、たとえば30分程度である。活性化アニールの雰囲気は、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、たとえばAr雰囲気である。以上により、第1主面10aと、第1主面10aと反対側の第2主面10bとを有する炭化珪素基板10が準備される。炭化珪素基板10は、n型を有するドリフト領域12と、ドリフト領域12上に設けられ、n型と異なるp型を有するボディ領域13と、n型を有するソース領域14と、p型を有するコンタクト領域18とを含む。ソース領域14は、ドリフト領域12から隔てられるようにボディ領域13上に設けられ、第1主面10aを構成する。コンタクト領域18は、ソース領域14を貫通するように第1主面10aからボディ領域13まで延在する(図5参照)。
Next, activation annealing is performed to activate the impurities ion-implanted into
次に、トレンチを形成する工程(S20:図3)が実施される。図6に示されるように、ソース領域14およびコンタクト領域18から構成される第1主面10a上に、開口部OPを有するマスク層40が形成される。マスク層40は、スパッタリング法および化学気相成長法のいずれかの方法により形成されてもよい。マスク層40として、たとえばシリコン酸化膜などを用いることができる。開口部OPはトレンチTR(図1)の位置に対応して形成される。
Next, a step of forming a trench (S20: FIG. 3) is performed. As shown in FIG. 6, a
マスク層40の開口部OPにおいて、ソース領域14と、ボディ領域13と、ドリフト領域12の一部とがエッチングにより除去される。エッチングの方法としては、たとえば反応性イオンエッチング、特に誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。具体的には、たとえば反応ガスとしてSF6またはSF6とO2との混合ガスを用いた誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。エッチングにより、トレンチTR(図1)が形成されるべき領域に、第1主面10aに対してほぼ垂直な側部と、側部と連接し、かつ第1主面10aとほぼ平行な底部とを有する凹部が形成される。
In the opening OP of the
次に、凹部において熱エッチングが行われる。熱エッチングは、たとえば、少なくとも1種類以上のハロゲン原子を有する反応性ガスを含む雰囲気中での加熱によって行い得る。少なくとも1種類以上のハロゲン原子は、塩素(Cl)原子およびフッ素(F)原子の少なくともいずれかを含む。当該雰囲気は、たとえば、Cl2、BCL3、SF6、またはCF4を含む。たとえば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を、たとえば700℃以上1000℃以下として、熱エッチングが行われる。なお、反応ガスは、上述した塩素ガスと酸素ガスとに加えて、キャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、たとえば窒素(N2)ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどを用いることができる。熱エッチングの際に、マスク層40は、SiCに対する選択比が極めて大きいので、SiCのエッチング中に実質的にエッチングされない。
Next, thermal etching is performed in the recess. The thermal etching can be performed, for example, by heating in an atmosphere containing a reactive gas having at least one or more types of halogen atoms. The at least one or more types of halogen atom includes at least one of a chlorine (Cl) atom and a fluorine (F) atom. The atmosphere includes, for example, Cl 2 , BCL 3 , SF 6 , or CF 4 . For example, thermal etching is performed using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas as a reaction gas and a heat treatment temperature of, for example, 700 ° C. or more and 1000 ° C. or less. Note that the reaction gas may contain a carrier gas in addition to the above-described chlorine gas and oxygen gas. As the carrier gas, for example, nitrogen (N 2 ) gas, argon gas, helium gas or the like can be used. During the thermal etching, the
図7に示されるように、上記熱エッチングにより、炭化珪素基板10の第1主面10aにトレンチTRが形成される。トレンチTRは、ソース領域14およびボディ領域13を貫通してドリフト領域12に至る側部SWと、ドリフト領域12に位置する底部BTとにより規定されている。好ましくは、側部SWは底部BTに対して傾斜しており、底部BTに対する側部SWの角度は、たとえば50°以上70°以下である。側部SWは、たとえば(0−33−8)面である。ソース領域14、ボディ領域13およびドリフト領域12の各々が熱エッチングされてトレンチTRの側部SWを形成する際、マスク層40は実質的にエッチングされない。そのため、マスク層40は、第1主面10a上からトレンチTRの側部SW上に張り出すように残される。次に、マスク層40がたとえばフッ酸(HF)より除去される(図8参照)。
As shown in FIG. 7, trench TR is formed in first
次に、保護膜を形成する工程(S30:図3)が実施される。第1主面10aにおいて、ソース領域14を覆う保護層2が形成される。好ましくは、保護層2は、コンタクト領域18を覆うように形成される。図9に示されるように、保護層2は、たとえば第1主面10aにおいて、ソース領域14およびコンタクト領域18に接し、側部SWにおいて、ソース領域14と、ボディ領域13と、ドリフト領域12とに接し、かつ底部BTにおいて、ドリフト領域12に接して設けられてもよい。
Next, a step of forming a protective film (S30: FIG. 3) is performed. In first
保護層2は、炭化珪素基板10を熱酸化することなく形成される。好ましくは、保護層2は、スパッタリング法および化学気相成長法のいずれかの方法により形成される。具体的には、保護層は、プラズマCVDにより形成されてもよいし、熱CVDにより形成されてもよい。保護層2は、珪素、二酸化珪素および窒化珪素の少なくともいずれかを含んでいてもよい。保護層2の厚みtは、たとえば10nm以上100nm以下であり、好ましくは20nm以上50nm以下である。好ましくは、保護層2は、ボディ領域13中のチャネル領域CHを覆うように形成される。保護層2は、底部BTおよび側部SWを覆うように形成されてもよい。
次に、酸化膜を形成する工程(S40:図3)が実施される。図10に示されるように、保護層2がソース領域14およびコンタクト領域18を覆った状態で、炭化珪素基板10を熱酸化することにより、ソース領域14と、ボディ領域13と、ドリフト領域12とに接する酸化膜3が形成される。具体的には、保護層2が第1主面10aにおいてソース領域14およびコンタクト領域18を覆い、側部SWにおいてソース領域14、ボディ領域13およびドリフト領域12を覆い、かつ底部BTにおいてドリフト領域12を覆った状態で、炭化珪素基板10が、酸素を含む雰囲気中において、たとえば1300℃以上1400℃以下の温度で加熱される。これにより、保護層2を通過した酸素が炭化珪素と反応し、炭化珪素基板10と保護層2との間に酸化膜3が形成される。第1主面10aが熱酸化されることにより、第1主面10aを含む炭化珪素層が二酸化珪素層になる。結果として、第1主面10aの位置よりも、第2主面10b側に位置する第3主面10cが形成される。第3主面10cは、ソース領域14およびコンタクト領域18により構成される。好ましくは、酸化膜3は、トレンチTRの底部BTおよび側部SWの双方に接して形成される。保護層2および酸化膜3は、ゲート絶縁膜15を構成する。酸化膜を形成する工程において、保護層2が酸化されて二酸化珪素になってもよい。
Next, a step of forming an oxide film (S40: FIG. 3) is performed. As shown in FIG. 10,
図11は、ソース領域14が含むn型不純物の濃度と、第2主面10bに対して垂直な方向における位置との関係を示している。なお、位置0は、酸化膜を形成する工程(S40:図3)前における第1主面10aの位置に対応し、位置a1は、酸化膜を形成する工程(S40:図3)後における第3主面10cの位置に対応する。図11に示されるように、ソース領域14が含むn型不純物の濃度は、第1主面10aから第2主面10bに向かうにつれて単調に低減している。図11に示されるように、第3主面10cの位置a1におけるn型不純物の濃度b1は、第1主面10aの位置0におけるn型不純物の濃度b0よりも低い。同様に、コンタクト領域18が含むp型不純物の濃度は、第1主面10aから第2主面10bに向かうにつれて単調に低減していてもよい。この場合、第3主面10cの位置a1におけるp型不純物の濃度は、第1主面10aの位置0におけるp型不純物の濃度よりも低くなる。
FIG. 11 shows the relationship between the concentration of the n-type impurity included in the
炭化珪素基板10を熱酸化した後に、一酸化窒素(NO)ガス雰囲気中において炭化珪素基板10に対して熱処理(NOアニール)が行われてもよい。NOアニールにおいて、炭化珪素基板10が、たとえば1100℃以上1300℃以下の条件下で1時間程度保持される。これにより、ゲート絶縁膜15とボディ領域13との界面領域に窒素原子が導入される。その結果、界面領域における界面準位の形成が抑制されることで、チャネル移動度を向上させることができる。なお、このような窒素原子の導入が可能であれば、NOガス以外のガス(たとえばN2O)が雰囲気ガスとして用いられてもよい。NOアニールの後にさらに、雰囲気ガスとしてアルゴン(Ar)を用いるArアニールが行われてもよい。Arアニールの加熱温度は、たとえば上記NOアニールの加熱温度以上である。Arアニールの時間は、たとえば1時間程度である。これにより、ゲート絶縁膜15とボディ領域13との界面領域における界面準位の形成がさらに抑制される。なお、雰囲気ガスとして、Arガスに代えて窒素ガスなどの他の不活性ガスが用いられてもよい。
After thermally oxidizing
次に、ゲート電極を形成する工程(S50:図3)が実施される。図12に示されるように、トレンチTRの内部においてゲート絶縁膜15の第2絶縁膜2に接するゲート電極27が形成される。ゲート電極27は、トレンチTRの内部に配置され、ゲート絶縁膜15を介してトレンチTRの側部SWおよび底部BTの各々と対面するように形成される。ゲート電極27は、たとえばLPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法により形成される。
Next, a step of forming a gate electrode (S50: FIG. 3) is performed. As shown in FIG. 12,
次に、層間絶縁膜22が形成される。具体的には、ゲート電極27を覆い、かつゲート絶縁膜15と接するように層間絶縁膜22が形成される。好ましくは、層間絶縁膜22は、堆積法により形成され、より好ましくは化学気相成長法により形成される。層間絶縁膜22は、たとえば二酸化珪素を含む材料である。
Next, an
次に、ソース電極を形成する工程(S60:図3)が実施される。具体的には、層間絶縁膜22およびゲート絶縁膜15に開口部が形成されるようにエッチングが行われることにより、当該開口部にソース領域14およびコンタクト領域18が層間絶縁膜22およびゲート絶縁膜15から露出する。ソース領域14およびコンタクト領域18は、炭化珪素基板10の第3主面10cを構成する。次に、第3主面10cにおいてソース領域14およびコンタクト領域18に接するソース電極16が形成される(図13参照)。ソース電極16は、たとえばスパッタリング法により形成される。ソース電極16は、たとえばTi、AlおよびSiを含む材料からなる。次に、合金化アニールが実施される。具体的には、ソース領域14およびコンタクト領域18と接するソース電極16が、たとえば900℃以上1100℃以下の温度で5分程度保持される。これにより、ソース電極16の少なくとも一部が、炭化珪素基板10が含む珪素と反応してシリサイド化する。これにより、ソース領域14とオーミック接合するソース電極16が形成される。好ましくは、ソース電極16は、コンタクト領域18とオーミック接合する。
Next, a step of forming a source electrode (S60: FIG. 3) is performed. Specifically, etching is performed so that openings are formed in the
次に、ソース電極16と電気的に接続されるソース配線19が形成される。ソース配線19は、ソース電極16および層間絶縁膜22上に形成される。次に、炭化珪素基板10の第2主面10bと接するようにドレイン電極20が形成される。以上により、実施の形態1に係るMOSFET1(図1)が完成する。
Next, a
なお、第1主面10aは、炭素面または炭素面から8°以下オフした面が好ましい。炭素面は、炭素面以外の面よりも酸化速度が高いため、炭化珪素が消費されやすい。保護層2を炭素面上に形成することにより、効果的に炭化珪素の消費を抑制することができる。
The first
また、ソース領域14は、n型の導電型を有していることが好ましい。n型の炭化珪素は、p型の炭化珪素よりも酸化速度が高いため、炭化珪素が消費されやすい。保護層2をn型のソース領域14上に形成することにより、効果的に炭化珪素の消費を抑制することができる。
The
次に、実施の形態1に係るMOSFETの作用効果について説明する。
実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法によれば、保護層2がソース領域14を覆った状態で、炭化珪素基板10を熱酸化することにより、ボディ領域13に接する酸化膜3が形成される。これにより、ソース領域14の消費量を抑制することで、ソース領域14の表面の不純物濃度の低減を抑制することができる。結果として、ソース領域14とソース電極16との接触抵抗の増加を抑制することができる。
Next, the function and effect of the MOSFET according to the first embodiment will be described.
According to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the first embodiment,
また実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法によれば、第1主面10aにトレンチTRを形成する工程をさらに備えていてもよい。トレンチTRは、ソース領域14およびボディ領域13を貫通してドリフト領域12に至る側部SWと、ドリフト領域12に位置する底部BTとにより規定されている。酸化膜3を形成する工程において、酸化膜3は、底部BTおよび側部SWの双方に接して形成される。図19に示されるように、平面型のMOSFETの場合、ボディ領域13内に形成されるチャネル領域CHと、ソース領域14とは、イオン注入方向Iに対して垂直な平面上において隣接して位置しており、かつチャネル領域CHはイオン注入マスク41に覆われている。そのため、不純物濃度を補償するためにソース領域14に対するイオン注入のドーズ量を増加する場合、チャネル領域CHにイオン注入起因の結晶欠陥が発生する可能性は低い。一方、トレンチ型のMOSFET1の場合、ボディ領域13内に形成されるチャネル領域CHとソース領域14とは、イオン注入方向Iとほぼ平行な平面上において隣接して位置している(図5および図1参照)。そのため、不純物濃度を補償するためにソース領域14に対するイオン注入のドーズ量を増加する場合、イオン注入された不純物がソース領域14を貫通し、チャネル領域CHとソース領域14との界面に結晶欠陥が発生する可能性が高くなる。結果として、MOSFET1の信頼性が低下する可能性が高くなる。従って、トレンチ型のMOSFET1の場合、ソース領域14に対するイオン注入のドーズ量を増加してソース領域14とソース電極16との接触抵抗の増加を抑制することは困難である。つまり、実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法は、平面型のMOSFET1よりもトレンチ型のMOSFET1に対して好適に利用することができる。
In addition, according to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the first embodiment, a step of forming trench TR in first
さらに実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法によれば、保護層2は、スパッタリング法および化学気相成長法のいずれかの方法により形成される。これにより、簡易な方法で、熱酸化を行うことなく保護層2を形成することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the first embodiment,
さらに実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法によれば、保護層2は、珪素、二酸化珪素および窒化珪素の少なくともいずれかを含む。これにより、ゲート絶縁膜15の絶縁性能を向上することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the first embodiment,
さらに実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法によれば、保護層2の厚みtは、10nm以上100nm以下である。保護層2の厚みtを10nm以上とすることにより、第3不純物領域14の消費量を効果的に低減することができる。保護層2の厚みtを100nm以下とすることにより、酸化されないで保護層2の一部が残ることを防止することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the first embodiment, the thickness t of the
さらに実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法によれば、炭化珪素基板10は、ソース領域14を貫通するように第1主面10aからボディ領域13まで延在し、かつp型を有するコンタクト領域18をさらに含む。保護層2を形成する工程において、保護層2は、コンタクト領域18を覆うように形成される。ソース電極16を形成する工程において、ソース電極16は、コンタクト領域18に接して形成される。これにより、コンタクト領域18の消費量を抑制することで、コンタクト領域18の表面の不純物濃度の低減を抑制することができる。結果として、コンタクト領域18とソース電極16との接触抵抗の増加を抑制することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the first embodiment,
さらに実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法によれば、保護層2を形成する工程において、保護層2は、第2不純物領域13中のチャネル領域CHを覆うように形成される。保護層2は、ゲート絶縁膜15の一部となる。そのため、保護層2がチャネル領域CHを覆っている場合は、保護層2がチャネル領域CHを覆っていない場合よりも、同じ厚みのゲート絶縁膜15を得るための熱酸化時間が短くなる。熱酸化によりチャネル領域CHを構成する炭化珪素の珪素が酸素と反応して二酸化珪素に変化し、チャネル領域CH中には炭素が残される。チャネル領域CH中の炭素は、界面準位を形成するため、移動度が小さくなる。熱酸化時間を短くすることで、チャネル領域CH中の炭素濃度が低減されるので、界面準位の形成が抑制される。結果として、移動度が小さくなることを抑制することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the first embodiment, in the step of forming
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係るMOSFET1の製造方法について説明する。実施の形態2に係るMOSFET1の製造方法は、保護層を形成する工程(S30:図3)において、保護層2がトレンチTRの側部SWおよび底部BTから離間して形成される点において実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法と異なっており、その他は実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法とほぼ同じである。そのため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
(Embodiment 2)
Next, a method for manufacturing MOSFET 1 according to the second embodiment of the present invention will be described. MOSFET 1 manufacturing method according to the second embodiment is implemented in that
まず、実施の形態1で説明した方法により、炭化珪素基板を準備する工程(S10:図3)と、トレンチを形成する工程(S20:図3)と、保護層を形成する工程(S30:図3)とが実施される。図14に示されるように、保護層を形成する工程(S30:図3)において、保護層2は、第1主面10aにおいてソース領域14およびコンタクト領域18を覆い、かつトレンチTRの側部SWおよび底部BTから離間して形成されてもよい。つまり、保護層2は、トレンチTRの側部SWおよび底部BTを覆わないように、第1主面10a上に形成されてもよい。
First, by the method described in the first embodiment, a step of preparing a silicon carbide substrate (S10: FIG. 3), a step of forming a trench (S20: FIG. 3), and a step of forming a protective layer (S30: FIG. And 3) are performed. As shown in FIG. 14, in the step of forming a protective layer (S30: FIG. 3), the
次に、酸化膜を形成する工程(S40:図3)が実施される。酸化膜を形成する工程(S40:図3)において、保護層2は、第1主面10aにおいてソース領域14およびコンタクト領域18を覆い、かつトレンチTRの側部SWおよび底部BTから離間した状態で、炭化珪素基板10が熱酸化される。側部SWおよび底部BTを構成する炭化珪素が熱酸化されることにより、側部SWおよび底部BTに接する酸化膜3が形成される(図15参照)。同様に、ソース領域14およびコンタクト領域18を構成する炭化珪素が熱酸化されることにより、第3主面10cに接する酸化膜3が形成される。
Next, a step of forming an oxide film (S40: FIG. 3) is performed. In the step of forming the oxide film (S40: FIG. 3), the
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3に係るMOSFET1の製造方法について説明する。実施の形態3に係るMOSFET1の製造方法は、熱エッチング用のマスクを保護層として利用する点において実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法と異なっており、その他は実施の形態1に係るMOSFET1の製造方法とほぼ同じである。そのため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
(Embodiment 3)
Next, a method for manufacturing MOSFET 1 according to the third embodiment of the present invention will be described. The manufacturing method of MOSFET 1 according to the third embodiment is different from the manufacturing method of MOSFET 1 according to the first embodiment in that a mask for thermal etching is used as a protective layer. It is almost the same as the manufacturing method. Therefore, the same code | symbol is attached | subjected about the same or corresponding element, and the description is not repeated.
まず、実施の形態1で説明した方法により、炭化珪素基板を準備する工程(S10:図3)が実施される。次に、保護層を形成する工程(S30:図3)が実施される。 First, the step of preparing a silicon carbide substrate (S10: FIG. 3) is performed by the method described in the first embodiment. Next, a step of forming a protective layer (S30: FIG. 3) is performed.
図6に示されるように、保護層を形成する工程においては、熱エッチング工程におけるマスクとして機能する保護層を含むマスク層40が第1主面10a上に形成される。マスク層40は、第1主面10aにおいて、ソース領域14およびコンタクト領域18を覆うように形成される。マスク層40には開口部OPが形成されており、ソース領域14の一部は、開口部OPに露出している。
As shown in FIG. 6, in the step of forming the protective layer, a
次に、保護層を含むマスク層40をマスクとして炭化珪素基板に対して熱エッチングを行う工程が実施される。図7に示されるように、保護層40aを含むマスク層40を用いて熱エッチングが行われることにより、炭化珪素基板10の第1主面10aにトレンチTRが形成される。トレンチTRは、ソース領域14およびボディ領域13を貫通してドリフト領域12に至る側部SWと、ドリフト領域12に位置する底部BTとにより規定されている。熱エッチングを行う工程後、マスク層40は、第1主面10a上からトレンチTRの側部SW上に張り出すように残される(図7参照)。マスク層40は、保護層40aと、保護層40aと接する張り出し部40bとを有する。次に、保護層40aがソース領域14およびコンタクト領域18を覆った状態を維持しながら、張り出し部40bがエッチングなど任意の方法により除去される(図16参照)。
Next, a step of performing thermal etching on the silicon carbide substrate is performed using
次に、酸化膜を形成する工程(S40:図3)が実施される。図17に示されるように、保護層40aが第1主面10aにおいてソース領域14およびコンタクト領域18を覆った状態で、酸素雰囲気中において、炭化珪素基板10が加熱される。これにより、第1主面10aと、トレンチTRの側部SWと、底部BTが熱酸化されることにより、側部SWと、底部BTと、第3主面10cとに接する酸化膜3が形成される。酸化膜3および保護層40aは、ゲート絶縁膜15を構成する。
Next, a step of forming an oxide film (S40: FIG. 3) is performed. As shown in FIG. 17,
実施の形態3に係るMOSFET1の製造方法によれば、トレンチTRを形成する工程は、保護層2をマスクとして炭化珪素基板10に対して熱エッチングを行う工程を含んでいる。これにより、マスクを除去する工程を省略することができるので、製造工程が簡略化される。
According to the method for manufacturing MOSFET 1 according to the third embodiment, the step of forming trench TR includes the step of performing thermal etching on
なお上記各実施の形態では、炭化珪素半導体装置としてトレンチ型MOSFETを例に挙げて説明したが、炭化珪素半導体装置は、平面型MOSFETであってもよい。図18に示されるように、平面型MOSFET1は、第3主面10aに設けられたトレンチTR(図1参照)を有していない。ゲート絶縁膜15の第1絶縁膜3は、第3主面10cにおいて、ソース領域14とボディ領域13とドリフト領域12とに接している。第2絶縁膜2は、第1絶縁膜3上に設けられ、ソース領域14とボディ領域13とドリフト領域12とに対面している。ゲート電極27は、第3主面10cに対面して設けられている。なお、他の構成は、トレンチ型MOSFET(図1)とほぼ同様であるため、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は省略する。
In each of the above embodiments, the trench type MOSFET has been described as an example of the silicon carbide semiconductor device. However, the silicon carbide semiconductor device may be a planar MOSFET. As shown in FIG. 18, the planar MOSFET 1 does not have the trench TR (see FIG. 1) provided in the third
炭化珪素半導体装置は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であってもよい。また上記各実施の形態では、n型を第1導電型とし、かつp型を第2導電型して説明したが、p型を第1導電型とし、かつn型を第2導電型としてもよい。炭化珪素半導体装置は、必ずしも炭化珪素単結晶基板を有する必要はなく、炭化珪素単結晶基板が省略されてもよい。 The silicon carbide semiconductor device may be an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). In each of the above embodiments, the n-type is the first conductivity type and the p-type is the second conductivity type. However, the p-type is the first conductivity type and the n-type is the second conductivity type. Good. The silicon carbide semiconductor device does not necessarily have to have a silicon carbide single crystal substrate, and the silicon carbide single crystal substrate may be omitted.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 MOSFET(炭化珪素半導体装置)
2 保護層(第2絶縁膜)
3 酸化膜(第1絶縁膜)
10 炭化珪素基板
10a 第1主面
10b 第2主面
10c 第3主面
11 炭化珪素単結晶基板
12 ドリフト領域(第1不純物領域)
13 ボディ領域(第2不純物領域)
14 ソース領域(第3不純物領域)
15 ゲート絶縁膜
16 ソース電極(電極)
18 コンタクト領域(第4不純物領域)
19 ソース配線
20 ドレイン電極
22 層間絶縁膜
24 炭化珪素エピタキシャル層
27 ゲート電極
40 マスク層
40a 保護層
40b 張り出し部
41 イオン注入マスク
BT 底部
CH チャネル領域
OP 開口部
SW 側部
TR トレンチ
1 MOSFET (silicon carbide semiconductor device)
2 Protective layer (second insulating film)
3 Oxide film (first insulating film)
10
13 Body region (second impurity region)
14 Source region (third impurity region)
15
18 Contact region (fourth impurity region)
19
Claims (8)
前記炭化珪素基板は、第1導電型を有する第1不純物領域と、
前記第1不純物領域上に設けられ、前記第1導電型と異なる第2導電型を有する第2不純物領域と、
前記第1不純物領域から隔てられるように前記第2不純物領域上に設けられ、前記第1主面を構成し、かつ前記第1導電型を有する第3不純物領域とを含み、さらに、
前記第1主面において、前記第3不純物領域を覆う保護層を形成する工程と、
前記保護層が前記第3不純物領域を覆った状態で、前記炭化珪素基板を熱酸化することにより、前記第2不純物領域に接する酸化膜を形成する工程と、
前記第3不純物領域に接する電極を形成する工程とを備え、
前記保護層および前記酸化膜は、ゲート絶縁膜を構成する、炭化珪素半導体装置の製造方法。 Providing a silicon carbide substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface;
The silicon carbide substrate includes a first impurity region having a first conductivity type;
A second impurity region provided on the first impurity region and having a second conductivity type different from the first conductivity type;
A third impurity region provided on the second impurity region so as to be separated from the first impurity region, constituting the first main surface and having the first conductivity type, and
Forming a protective layer covering the third impurity region on the first main surface;
Forming the oxide film in contact with the second impurity region by thermally oxidizing the silicon carbide substrate in a state where the protective layer covers the third impurity region;
Forming an electrode in contact with the third impurity region,
The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, wherein the protective layer and the oxide film form a gate insulating film.
前記トレンチは、前記第3不純物領域および前記第2不純物領域を貫通して前記第1不純物領域に至る側部と、前記第1不純物領域に位置する底部とにより規定されており、
前記酸化膜を形成する工程において、前記酸化膜は、前記底部および前記側部の双方に接して形成される、請求項1に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 Further comprising forming a trench in the first main surface;
The trench is defined by a side portion that penetrates the third impurity region and the second impurity region to reach the first impurity region, and a bottom portion that is located in the first impurity region,
The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of forming the oxide film, the oxide film is formed in contact with both the bottom portion and the side portion.
前記保護層を形成する工程において、前記保護層は、前記第4不純物領域を覆うように形成され、
前記電極を形成する工程において、前記電極は、前記第4不純物領域に接して形成される、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 The silicon carbide substrate further includes a fourth impurity region extending from the first main surface to the second impurity region so as to penetrate the third impurity region and having the second conductivity type,
In the step of forming the protective layer, the protective layer is formed so as to cover the fourth impurity region,
The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of forming the electrode, the electrode is formed in contact with the fourth impurity region.
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