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公開番号2024127421
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023036567
出願日2023-03-09
発明の名称炭化珪素半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 29/78 20060101AFI20240912BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】スイッチング動作時のゲートパッド下の絶縁膜の破壊を防止することができる炭化珪素半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】炭化珪素からなる第1導電型のドリフト層12と、活性部1と終端部2の間の中間部3において、ドリフト層12の上面側に設けられた、炭化珪素からなる第2導電型の半導体領域(25,26)と、半導体領域(25,26)の上面に設けられた第1絶縁膜(17,27)と、第1絶縁膜(17,27)の上面に設けられた配線層31と、配線層31の上面に設けられた第2絶縁膜28と、第2絶縁膜28の上面に設けられ、配線層31と電気的に接続されたゲートパッド30を備え、半導体領域(25,26)が、深さ方向において配線層31の少なくとも一部と重なり、4H構造からなる第1領域25と、第1領域25の上面側に設けられ、3C構造を含む第2領域26を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
活性素子を含む活性部から前記活性部の周囲に設けられた終端部まで設けられた、炭化珪素からなる第１導電型のドリフト層と、
前記活性部と前記終端部の間に設けられた中間部において、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導電型の半導体領域と、
前記半導体領域の上面に設けられた第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜の上面に設けられた配線層と、
前記配線層の上面に設けられた第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜の上面に設けられ、前記第２絶縁膜に設けられた開口部を介して前記配線層と電気的に接続されたゲートパッドと、
を備え、
前記半導体領域が、
深さ方向において前記配線層の少なくとも一部と重なり、４Ｈ構造からなる第１領域と、
前記第１領域の上面側に設けられ、３Ｃ構造を含む第２領域と、
を備える炭化珪素半導体装置。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記終端部の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導電型の耐圧構造領域を更に備える
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項３】
前記終端部に段差部が設けられ、
前記耐圧構造領域の上面の高さが前記第２領域の上面の高さよりも低く、
前記耐圧構造領域の側面が、前記第１領域の側面に接する
請求項２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項４】
前記耐圧構造領域の上面の高さが前記第２領域の上面の高さと一致し、
前記耐圧構造領域の側面が、前記第２領域及び前記第１領域の側面に接する
請求項２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項５】
前記耐圧構造領域と前記第２領域及び前記第１領域の間に挟まれた、炭化珪素からなる第１導電型の半導体領域を更に備える
請求項２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項６】
前記活性素子の主領域が電気的に接続される主電極を更に備え、
前記第２領域及び前記第１領域が前記中間部から前記活性部まで延在し、
前記第２領域の上面が前記主電極に接する
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項７】
前記第２領域の上面が前記主電極のバリアメタル層に接する
請求項６に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項８】
前記活性素子の主領域が電気的に接続される主電極を更に備え、
前記第１領域が前記中間部から前記活性部まで延在し、
前記第１領域の上面が前記主電極に接する
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項９】
前記第１領域の上面が前記主電極のシリサイド層に接する
請求項８に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項１０】
前記第２領域が、前記第１領域の上面側の前記配線層と重なる部分に選択的に設けられている
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】
本発明は、炭化珪素（ＳｉＣ）半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、六方晶単結晶の炭化珪素基板に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炭化珪素に再結晶化させることを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－４９１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
炭化珪素半導体装置において、ゲートパッド下には、ポリシリコンからなる配線層（ゲートランナー）が設けられ、配線層の上面に設けられた絶縁膜の開口部を介してゲートパッドに接続されている。配線層は、ｐ型半導体領域の上面に絶縁膜を介して設けられている。このような炭化珪素半導体装置のスイッチング動作時に、ゲートパッド下のｐ型半導体領域と配線層の間の絶縁膜に破壊が生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑み、スイッチング動作時のゲートパッド下の絶縁膜の破壊を防止することができる炭化珪素半導体装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、活性素子を含む活性部から活性部の周囲に設けられた終端部まで設けられた、炭化珪素からなる第１導電型のドリフト層と、活性部と終端部の間に設けられた中間部において、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導電型の半導体領域と、半導体領域の上面に設けられた第１絶縁膜と、第１絶縁膜の上面に設けられた配線層と、配線層の上面に設けられた第２絶縁膜と、第２絶縁膜の上面に設けられ、第２絶縁膜に設けられた開口部を介して配線層と電気的に接続されたゲートパッドと、を備え、半導体領域が、深さ方向において配線層の少なくとも一部と重なり、４Ｈ構造からなる第１領域と、第１領域の上面側に設けられ、３Ｃ構造を含む第２領域と、を備える炭化珪素半導体装置であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、スイッチング動作時のゲートパッド下の絶縁膜の破壊を防止することができる炭化珪素半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の平面概略図である。
図１のＡ－Ａ´線で切断した断面概略図である。
比較例に係る炭化珪素半導体装置の断面概略図である。
比較例に係る炭化珪素半導体装置のスイッチング動作時の断面概略図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置のスイッチング動作時の断面概略図である。
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の断面概略図である。
第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置の断面概略図である。
第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置の断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本開示の第１～第４実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は実際のものとは異なる場合がある。また、図面相互間においても寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。また、以下に示す第１～第４実施形態は、本開示の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本開示の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。
【００１０】
本明細書において、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のソース領域は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のエミッタ領域として選択可能な「一方の主領域（第１主領域）」である。また、ＭＯＳ制御静電誘導サイリスタ（ＳＩサイリスタ）等のサイリスタにおいては、「一方の主領域」はカソード領域として選択可能である。ＭＯＳＦＥＴのドレイン領域は、ＩＧＢＴにおいてはコレクタ領域を、サイリスタにおいてはアノード領域として選択可能な半導体装置の「他方の主領域（第２主領域）」である。本明細書において単に「主領域」と言うときは、当業者の技術常識から妥当な第１主領域又は第２主領域のいずれかを意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

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