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公開番号2024125068
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-13
出願番号2023033152
出願日2023-03-03
発明の名称炭化珪素半導体装置及びその製造方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 29/78 20060101AFI20240906BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】耐圧構造部の信頼性が損なわれるのを抑制できるSiC半導体装置を提供する。
【解決手段】活性部及び耐圧構造部に亘ってドリフト層が設けられ、活性部は、ドリフト層の上面側に設けられたp型のベース領域と、ベース領域の上面側に設けられたn型の主領域6aと、ドリフト層の上面側にベース領域に接して設けられたp型の埋込領域81aと、埋込領域の上面側に主領域に接して設けられたp型のベースコンタクト領域82aと、主領域及びベース領域を貫通するトレンチ内に設けられたゲート電極と、主領域及びベースコンタクト領域に接して設けられた主電極とを有し、耐圧構造部はドリフト層の上面側に設けられたp型の電界緩和領域9aと電界緩和領域の上面に設けられた絶縁膜とを有し、主領域及びベースコンタクト領域のそれぞれは少なくとも主電極に接した部分が3C構造を含み、電界緩和領域は上部が3C構造を含み下部が4H構造からなる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
平面視で、活性部と、前記活性部の周囲を囲むように設けられた耐圧構造部とを備え、
前記活性部及び前記耐圧構造部に亘って炭化珪素からなる第1導電型のドリフト層が設けられ、
前記活性部は、
前記ドリフト層の上面側に設けられた炭化珪素からなる第2導電型のベース領域と、
前記ベース領域の上面側に設けられた炭化珪素からなる第1導電型の主領域と、
前記ドリフト層の上面側に、前記ベース領域に接して設けられた炭化珪素からなる第2導電型の埋込領域と、
前記埋込領域の上面側に、前記主領域に接して設けられた炭化珪素からなる第2導電型のベースコンタクト領域と、
前記主領域及び前記ベース領域を貫通するトレンチの内側に、ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記主領域及び前記ベースコンタクト領域に接して設けられた主電極と、
を有し、
前記耐圧構造部は、
前記ドリフト層の上面側に設けられた炭化珪素からなる第2導電型の電界緩和領域と、
前記電界緩和領域の上面に設けられた絶縁膜と、
を有し、
前記主領域及び前記ベースコンタクト領域のそれぞれは、少なくとも前記主電極に接した部分が3C構造を含み、
前記電界緩和領域は、上部が3C構造を含み、下部が4H構造からなる、
炭化珪素半導体装置。
続きを表示(約 870 文字)【請求項2】
前記電界緩和領域の前記上部及び前記ベースコンタクト領域のそれぞれの深さ方向の寸法は、0.3μm以下である、請求項1に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項3】
前記電界緩和領域の前記上部及び前記ベースコンタクト領域のそれぞれは、3C構造と4H構造とを含む、請求項1又は2に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項4】
前記電界緩和領域の前記上部及び前記ベースコンタクト領域のそれぞれは、上面から深さ0.1μmまでの部分に含まれる3C構造の割合が50%以上95%以下である、請求項3に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項5】
前記埋込領域は4H構造からなる、請求項1又は2に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項6】
前記電界緩和領域の前記上部は、側面が第2導電型の4H構造からなる部分に接している、請求項1又は2に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項7】
前記電界緩和領域は、前記耐圧構造部に複数設けられたガードリングである、請求項1又は2に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項8】
前記電界緩和領域の前記上部の不純物濃度は1×10
19
cm
-3
以上、3×10
20
cm
-3
以下である、請求項1又は2に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項9】
前記ベースコンタクト領域の不純物濃度は1×10
19
cm
-3
以上、3×10
20
cm
-3
以下である、請求項8に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項10】
前記主領域の不純物濃度は1×10
20
cm
-3
以上、3×10
21
cm
-3
以下である、請求項1又は2に記載の炭化珪素半導体装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、炭化珪素(SiC)を用いたSiC半導体装置及びその製造方法に関する。
続きを表示(約 2,600 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、六方晶単結晶の炭化珪素基板にリンをイオン注入することでアモルファス層を形成し、熱処理することでアモルファス層を立方晶単結晶のn型炭化珪素に再結晶化させ、n型炭化珪素の上面にニッケルを蒸着することで電極を形成する半導体装置が開示されている。
【0003】
特許文献2には、4H-SiCからなるn

型SiCの第1主面上に形成させたn

型エピタキシャル成長層内において、n

型ソース領域と、n

型ソース領域内に形成されたn

型3C-SiC領域及びp

型電位固定領域とを有し、n

型3C-SiC領域及びp

型電位固定領域と接してバリアメタル膜が形成され、バリアメタル膜上にソース配線用電極が形成される半導体装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2009-49198号公報
国際公開第2017/042963号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
耐圧構造部にアバランシェが生じると、電流が流れる経路によっては、耐圧構造部を覆う絶縁膜に負荷がかかる可能性がある。
【0006】
本開示は、上記課題を鑑み、耐圧構造部の信頼性が損なわれるのを抑制できるSiC半導体装置及びそ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】
【0007】
上記目的を達成するために、本開示の一態様は、平面視で、活性部と、活性部の周囲を囲むように設けられた耐圧構造部とを備え、活性部及び耐圧構造部に亘って炭化珪素からなる第1導電型のドリフト層が設けられ、活性部は、ドリフト層の上面側に設けられた炭化珪素からなる第2導電型のベース領域と、ベース領域の上面側に設けられた炭化珪素からなる第1導電型の主領域と、ドリフト層の上面側に、ベース領域に接して設けられた炭化珪素からなる第2導電型の埋込領域と、埋込領域の上面側に、主領域に接して設けられた炭化珪素からなる第2導電型のベースコンタクト領域と、主領域及びベース領域を貫通するトレンチの内側に、ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、主領域及びベースコンタクト領域に接して設けられた主電極と、を有し、耐圧構造部は、ドリフト層の上面側に設けられた炭化珪素からなる第2導電型の電界緩和領域と、電界緩和領域の上面に設けられた絶縁膜と、を有し、主領域及びベースコンタクト領域のそれぞれは、少なくとも主電極に接した部分が3C構造を含み、電界緩和領域は、上部が3C構造を含み、下部が4H構造からなる、SiC半導体装置であることを要旨とする。
【0008】
上記目的を達成するために、本開示の他の態様は、活性部と平面視で活性部の周囲を囲んでいる耐圧構造部とに亘って、炭化珪素からなる第1導電型のドリフト層を形成する工程と、活性部におけるドリフト層の上面側に、炭化珪素からなる第2導電型のベース領域を形成する工程と、ベース領域の上面側に、炭化珪素からなり且つ少なくとも上面側の部分が3C構造を含む第1導電型の主領域を形成する工程と、ドリフト層の上面側に、ベース領域に接するように、炭化珪素からなる第2導電型の埋込領域を形成する工程と、埋込領域の上面側に、主領域に接するように、炭化珪素からなり且つ少なくとも上面側の部分が3C構造を含む第2導電型のベースコンタクト領域を形成する工程と、主領域及びベース領域を貫通するトレンチを形成する工程と、トレンチの内側にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、主領域及びベースコンタクト領域の上面に接するように主電極を形成する工程と、耐圧構造部におけるドリフト層の上面側に、炭化珪素からなり、且つ上部が3Cを含み下部が4Hからなる電界緩和領域を形成する工程と、電界緩和領域の上面に絶縁膜を形成する工程と、を含む、SiC半導体装置の製造方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、耐圧構造部の信頼性が損なわれるのを抑制できるSiC半導体装置及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
第1実施形態に係るSiC半導体装置の一例を示す平面概略図である。
図1のA-A切断線に沿って断面視した時の断面構成を示す縦断面図である。
比較例に係るSiC半導体装置の耐圧構造部の断面構成を示す縦断面図である。
第1実施形態に係るSiC半導体装置の耐圧構造部の断面構成を示す縦断面図である。
第1実施形態に係るSiC半導体装置の製造方法の一例を説明するための断面概略図である。
第1実施形態に係るSiC半導体装置の製造方法の一例を説明するための図5に引き続く断面概略図である。
第1実施形態に係るSiC半導体装置の製造方法の一例を説明するための図6に引き続く断面概略図である。
第1実施形態に係るSiC半導体装置の製造方法の一例を説明するための図7に引き続く断面概略図である。
第1実施形態に係るSiC半導体装置の製造方法の一例を説明するための図8に引き続く断面概略図である。
第1実施形態に係るSiC半導体装置の製造方法の一例を説明するための図9に引き続く断面概略図である。
第1実施形態に係るSiC半導体装置の製造方法の一例を説明するための図10に引き続く断面概略図である。
第1実施形態に係るSiC半導体装置の製造方法の一例を説明するための図11に引き続く断面概略図である。
第2実施形態に係るSiC半導体装置の耐圧構造部の断面構成を示す縦断面図である。
第3実施形態に係るSiC半導体装置の、図1のA-A切断線に沿って断面視した時の断面構成を示す縦断面図である。概略図である。
【発明を実施するための形態】
(【0011】以降は省略されています)

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