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公開番号
2024093631
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2024-07-09
出願番号
2022210142
出願日
2022-12-27
発明の名称
半導体装置とその製造方法
出願人
株式会社デンソー
,
トヨタ自動車株式会社
,
株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人
弁理士法人 快友国際特許事務所
主分類
H01L
21/336 20060101AFI20240702BHJP(基本的電気素子)
要約
【課題】繰り返し構造を備えた半導体装置において、所望形状の繰り返し構造を形成することができる技術を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、半導体層10の上面にマスク42を成膜する成膜工程であって、半導体層10は上面に露出する位置に配置されているn型不純物を含むn型半導体層140を有しており、マスク42はp型領域の形成範囲に対応して開口している、成膜工程と、マスク42の開口を介して半導体層10のn型半導体層140内にp型不純物をイオン注入するイオン注入工程であって、注入されたp型不純物の濃度が半導体層10の深さ方向に沿って半導体層10の深部に向けて増加する、イオン注入工程と、イオン注入工程の後に、半導体層10を熱処理する熱処理工程と、を備える。
【選択図】図6
特許請求の範囲
【請求項1】
第1導電型領域(14a)と第2導電型領域(14b)が少なくとも一方向に沿って交互に繰り返し配置されている繰り返し構造を含む半導体層(10)、を備えた半導体装置(1)の製造方法であって、
前記半導体層の上面にマスク(42)を成膜する成膜工程であって、前記半導体層は前記上面に露出する位置に配置されている第2導電型不純物を含む第2導電型半導体層(140)を有しており、前記マスクは前記第1導電型領域の形成範囲に対応して開口している、成膜工程と、
前記マスクの開口を介して前記半導体層の前記第2導電型半導体層内に第1導電型不純物をイオン注入するイオン注入工程であって、注入された前記第1導電型不純物の濃度が前記半導体層の深さ方向に沿って前記半導体層の深部に向けて増加する、イオン注入工程と、
前記イオン注入工程の後に、前記半導体層を熱処理する熱処理工程と、を備える、半導体装置の製造方法。
続きを表示(約 660 文字)
【請求項2】
前記イオン注入工程では、前記第1導電型不純物が注入された領域の少なくとも一部の深さ範囲において欠陥密度が5[個/0.01μm
2
]以上となるように、前記第1導電型不純物がイオン注入される、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記第2導電型半導体層に含まれる前記第2導電型不純物の濃度が前記半導体層の前記深さ方向に沿って前記半導体層の深部に向けて増加しており、
前記繰り返し構造がスーパージャンクション構造である、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
半導体装置(1)であって
第1導電型領域(14a)と第2導電型領域(14b)が少なくとも一方向に沿って交互に繰り返し配置されている繰り返し構造を含む半導体層(10)、を備えており、
前記第1導電型領域に含まれる第1導電型不純物の濃度は、前記半導体層の深さ方向に沿って前記半導体層の深部に向けて増加している、半導体装置。
【請求項5】
前記第1導電型領域は、少なくとも一部の深さ範囲において欠陥密度が5[個/0.01μm
2
]以上である、請求項4に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記第2導電型領域に含まれる第2導電型不純物の濃度は、前記半導体層の前記深さ方向に沿って前記半導体層の深部に向けて増加しており、
前記繰り返し構造がスーパージャンクション構造である、請求項4に記載の半導体装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本明細書が開示する技術は、半導体装置とその製造方法に関する。
続きを表示(約 2,500 文字)
【背景技術】
【0002】
ある種の半導体装置は、p型領域とn型領域が少なくとも一方向に沿って交互に繰り返し配置されている繰り返し構造を含む半導体層を備えている。特許文献1は、このような繰り返し構造を備えた半導体装置の一例を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2022-118464号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような繰り返し構造は、例えばn型半導体層の所定領域にp型不純物をイオン注入して形成される。p型不純物をイオン注入するとき、n型半導体層の上面からn型半導体層内に注入されたp型不純物は、n型半導体層の深さが増加するにつれて散乱現象によって横方向に拡散する。p型不純物が横方向に拡散すると、p型不純物の濃度は薄くなる。このため、p型不純物が横方向に拡散した領域では、p型不純物がn型半導体層のn型不純物と相殺され、p型領域になることができない。このため、n型半導体層内の所定領域には先細り形状のp型領域が形成されてしまう。本明細書は、繰り返し構造を備えた半導体装置において、所望形状の繰り返し構造を形成することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本明細書は、第1導電型領域(14a)と第2導電型領域(14b)が少なくとも一方向に沿って交互に繰り返し配置されている繰り返し構造を含む半導体層(10)、を備えた半導体装置(1)の製造方法を開示することができる。この製造方法は、前記半導体層の上面にマスク(42)を成膜する成膜工程であって、前記半導体層は前記上面に露出する位置に配置されている第2導電型不純物を含む第2導電型半導体層を有しており、前記マスクは前記第1導電型領域の形成範囲に対応して開口している、成膜工程と、前記マスクの開口を介して前記半導体層の前記第2導電型半導体層内に第1導電型不純物をイオン注入するイオン注入工程であって、注入された第1導電型不純物の濃度が前記半導体層の深さ方向に沿って前記半導体層の深部に向けて増加する、イオン注入工程と、前記イオン注入工程の後に、前記半導体層を熱処理する熱処理工程と、を備えていてもよい。この製造方法では、前記イオン注入工程の注入ダメージによって前記第1導電型不純物が注入された領域に欠陥が形成される。欠陥が形成される領域は、前記第1導電型不純物の照射方向に沿って観測したときに、前記マスクの開口の範囲内に収まる。また、形成される欠陥の密度は、前記半導体層の深さ方向に沿って前記半導体層の深部に向けて増加する。前記熱処理工程を実施すると、形成された欠陥は、前記第1導電型不純物をトラップするように働くことができる。このため、散乱現象によって横方向に拡散した前記第1導電型不純物は、欠陥が形成された領域内に偏在することができる。特に、前記半導体層の深部において欠陥の密度が高く形成されているので、前記半導体層の深部において前記第1導電型不純物の横方向の拡散が効果的に抑えられる。この結果、前記第1導電型不純物が注入された領域は、先細り形状になることが抑制される。上記製造方法によると、所望形状の繰り返し構造を備えた半導体装置を製造することができる。
【0006】
本明細書が開示する半導体装置(1)は、第1導電型領域(14a)と第2導電型領域(14b)が少なくとも一方向に沿って交互に繰り返し配置されている繰り返し構造を含む半導体層(10)、を備えていてもよい。前記第1導電型領域に含まれる第1導電型不純物の濃度は、前記半導体層の深さ方向に沿って前記半導体層の深部に向けて増加していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0007】
本明細書が開示する実施形態の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
半導体層の深さ方向におけるp型コラムのp型不純物の濃度分布を示す。
半導体層の深さ方向におけるn型コラムのn型不純物の濃度分布を示す。
図1に示す半導体装置を製造する製造工程中の要部断面図を模式的に示す。
図1に示す半導体装置を製造する製造工程中の要部断面図を模式的に示す。
図1に示す半導体装置を製造する製造工程中の要部断面図であって、注入されたp型不純物の範囲と注入ダメージで形成された高濃度欠陥の範囲を模式的に示す。
図1に示す半導体装置を製造する製造工程中の要部断面図であって、熱処理工程後のp型不純物の範囲を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して本明細書が開示する半導体装置について説明する。なお、図示明瞭化を目的として、繰り返し配置されている構成要素についてはその1つのみに符号を付す。
【0009】
図1に、半導体装置1の要部断面図を模式的に示す。半導体装置1は、MOSFETと称される種類のパワー半導体装置であり、半導体層10と、半導体層10の下面を被覆するドレイン電極22と、半導体層10の上面を被覆するソース電極24と、半導体層10の上層部に設けられている複数のトレンチゲート30と、を備えている。
【0010】
半導体層10は、特に限定されるものではないが、例えば4Hの炭化珪素層であってもよい。半導体層10は、その上面の結晶面が(0001)のSi面に対してオフ角だけ傾斜していてもよい。オフ角は、特に限定されるものではないが、例えば4°であってもよい。半導体層10は、炭化珪素層に代えて、例えばシリコン層、窒化物半導体層、酸化ガリウム層であってもよい。半導体層10は、n
+
型のドレイン領域12と、ドリフト領域14と、p型のボディ領域16と、n
+
型のソース領域18と、p
+
型のボディコンタクト領域19と、を有している。
(【0011】以降は省略されています)
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