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公開番号2024080157
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-13
出願番号2022193101
出願日2022-12-01
発明の名称半導体装置および半導体装置の製造方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人
主分類H01L 29/78 20060101AFI20240606BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】フィールド酸化膜が薄くなることを防止できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置70は、第1導電型の半導体基板1と、第1導電型のドリフト層2と、第2導電型のベース層5と、を備え、第1導電型のソース領域6と、トレンチ18と、ゲート絶縁膜7と、ゲート電極8と、を有する主電流が流れる活性領域50と、ゲート電極8と接続された導電膜22が接触するコンタクトホールを有する、活性領域50の周囲を囲む終端領域60と、を備える。終端領域60は、導電膜22とドリフト層2とを絶縁するフィールド酸化膜20を有し、フィールド酸化膜20は、コンタクトホール内での厚さが、コンタクトホール外の厚さより、54nm以上85nm以下薄い。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の第1主面上に設けられた第1導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層の表面層に設けられた第2導電型のベース層と、を備え、
前記ベース層の表面層に選択的に設けられた第1導電型のソース領域と、前記ソース領域の表面から前記ドリフト層に達するトレンチと、前記トレンチの内部にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、を有する主電流が流れる活性領域と、
前記ゲート電極と接続された導電膜が接触するコンタクトホールを有する、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、を備え、
前記終端領域は、前記導電膜と前記ドリフト層とを絶縁するフィールド酸化膜を有し、
前記フィールド酸化膜は、前記コンタクトホール内での厚さが、前記コンタクトホール外の厚さより、54nm以上85nm以下薄いことを特徴とする半導体装置。
続きを表示(約 1,400 文字)【請求項2】
前記コンタクトホールの側壁および底部を覆うバリアメタルと、
前記バリアメタルに埋め込まれたコンタクトプラグと、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板の第1主面上に配置された第1導電型のドリフト層と、前記ドリフト層のおもて面に設けられた主電流が流れる活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、を備える半導体装置の製造方法であって、
前記ドリフト層の表面層に第2導電型のベース層を形成する第1工程と、
前記終端領域の前記ドリフト層の表面にフィールド酸化膜を形成する第2工程と、
前記ベース層の表面から前記ドリフト層に達するトレンチを形成する第3工程と、
前記ベース層の上面全体にゲート絶縁膜を形成する第4工程と、
前記ゲート絶縁膜の上面全体にポリシリコンを堆積する第5工程と、
前記ポリシリコンをエッチングして、前記トレンチ内のゲート電極と前記終端領域の導電膜を形成する第6工程と、
前記ベース層の表面層に選択的に第1導電型のソース領域を形成する第7工程と、
前記ドリフト層の上面全体に層間絶縁膜を形成する第8工程と、
前記層間絶縁膜の一部を除去して、前記活性領域では前記ベース層に達し、前記終端領域では、前記導電膜に達するコンタクトホールを形成する第9工程と、
前記コンタクトホール内に熱処理により酸化膜を形成する第10工程と、
前記酸化膜をエッチングにより除去する第11工程と、
前記活性領域では前記コンタクトホール内にソース電極を形成し、前記終端領域では前記コンタクトホール内にゲート金属電極を形成する第12工程と、
を含み、
前記第10工程では、最初のみ、酸素が含まれるガスを用い、この後の期間は酸素を遮断して熱処理することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記第1工程を、前記第6工程後かつ前記第7工程前に行うことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記第10工程では、最初のみ、酸素が含まれるガスで920℃以上1100℃以下の温度で15秒以上60秒以下加熱して、この後、酸素が含まれない窒素のみのガスで30分熱処理することを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記酸素が含まれるガスは、酸素濃度が100%のガスであることを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記第11工程より後、前記第12工程より前に、
前記コンタクトホールの側壁および底部をバリアメタルで覆い、前記バリアメタルにコンタクトプラグを埋め込む第13工程をさらに含むことを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
前記第10工程で形成される酸化膜の厚さは、2.5nm以上10nm以下であることを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項9】
前記第11工程では、前記フィールド酸化膜は前記コンタクトホール内で3.75nm以上15nm以下エッチングされることを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
この発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示(約 2,000 文字)【背景技術】
【0002】
従来、ゲート電極と接続されたゲート金属が接触するゲートコンタクトを有する、活性領域の周囲を囲む終端領域を備え、終端領域は、第2導電型のベース層と接続し、ゲートコンタクトの底部まで延在する第2導電型の第1半導体領域を有する半導体装置および半導体装置の製造方法が公知である(例えば、下記特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018-152522号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の半導体装置の製造方法では、ゲートコンタクトにおいて、ゲート金属と第2導電型の第1半導体領域とを絶縁するフィールド酸化膜が薄くなるという課題があった。この発明は、フィールド酸化膜が薄くなることを防止できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、次の特徴を有する。半導体装置は、第1導電型の半導体基板の第1主面上に設けられた第1導電型のドリフト層と、前記ドリフト層の表面層に設けられた第2導電型のベース層と、を備える。半導体装置は、前記ベース層の表面層に選択的に設けられた第1導電型のソース領域と、前記ソース領域の表面から前記ドリフト層に達するトレンチと、前記トレンチの内部にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、を有する主電流が流れる活性領域と、前記ゲート電極と接続された導電膜が接触するコンタクトホールを有する、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、を備える。前記終端領域は、前記導電膜と前記ドリフト層とを絶縁するフィールド酸化膜を有し、前記フィールド酸化膜は、前記コンタクトホール内での厚さが、前記コンタクトホール外の厚さより、54nm以上85nm以下薄い。
【0006】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記コンタクトホールの側壁および底部を覆うバリアメタルと、前記バリアメタルに埋め込まれたコンタクトプラグと、をさらに備えることを特徴とする。
【0007】
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、次の特徴を有する。第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板の第1主面上に配置された第1導電型のドリフト層と、前記ドリフト層のおもて面に設けられた主電流が流れる活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、を備える半導体装置の製造方法である。まず、前記ドリフト層の表面層に第2導電型のベース層を形成する第1工程を行う。次に、前記終端領域の前記ドリフト層の表面にフィールド酸化膜を形成する第2工程を行う。次に、前記ベース層の表面から前記ドリフト層に達するトレンチを形成する第3工程を行う。次に、前記ベース層の上面全体にゲート絶縁膜を形成する第4工程を行う。次に、前記ゲート絶縁膜の上面全体にポリシリコンを堆積する第5工程を行う。次に、前記ポリシリコンをエッチングして、前記トレンチ内のゲート電極と前記終端領域の導電膜を形成する第6工程を行う。次に、前記ベース層の表面層に選択的に第1導電型のソース領域を形成する第7工程を行う。次に、前記ドリフト層の上面全体に層間絶縁膜を形成する第8工程を行う。次に、前記層間絶縁膜の一部を除去して、前記活性領域では前記ベース層に達し、前記終端領域では、前記導電膜に達するコンタクトホールを形成する第9工程を行う。次に、前記コンタクトホール内に熱処理により酸化膜を形成する第10工程を行う。次に、前記酸化膜をエッチングにより除去する第11工程を行う。次に、前記活性領域では前記コンタクトホール内にソース電極を形成し、前記終端領域では前記コンタクトホール内にゲート金属電極を形成する第12工程を行う。前記第10工程では、最初のみ、酸素が含まれるガスを用い、この後の期間は酸素を遮断して熱処理する。
【0008】
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第1工程を、前記第6工程後かつ前記第7工程前に行うことを特徴とする。
【0009】
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第10工程では、最初のみ、酸素が含まれるガスで920℃以上1100℃以下の温度で15秒以上60秒以下加熱して、この後、酸素が含まれない窒素のみのガスで30分熱処理することを特徴とする。
【0010】
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記酸素が含まれるガスは、酸素濃度が100%のガスであることを特徴とする。
(【0011】以降は省略されています)

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