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公開番号2024141950
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023053842
出願日2023-03-29
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 20060101AFI20241003BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】主領域が主電極にシリサイド層を介さずにオーミック接触できると共に、リーク不良を抑制できる炭化珪素半導体装置を提供する。
【解決手段】第1導電型のドリフト層2と、ドリフト層2の上面側に設けられた第2導電型のベース領域6a,6bと、ベース領域6a,6bの上面側に設けられ、3C構造を含む炭化珪素からなる第1導電型のソースコンタクト領域71a,71bと、ゲートトレンチ10の内側にゲート絶縁膜11を介して設けられたゲート電極12と、コンタクトトレンチ8a,8bの内側に設けられ、ソースコンタクト領域71a,71bの側面に接する主電極(14,15,16)と、コンタクトトレンチ8a,8bの下面に接し、4H構造の炭化珪素からなる第2導電型のベースコンタクト領域5a,5bとを備え、コンタクトトレンチ8a,8bの下面は、ソースコンタクト領域71a,71bの下面よりも深い。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
炭化珪素からなる第１導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層の上面側に設けられ、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、３Ｃ構造を含む炭化珪素からなる第１導電型のソースコンタクト領域と、
前記ソースコンタクト領域及び前記ベース領域を貫通するゲートトレンチの内側に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲートトレンチの内側に前記ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記ゲートトレンチから離間して設けられたコンタクトトレンチの内側に設けられ、前記ソースコンタクト領域の少なくとも側面に接する主電極と、
前記コンタクトトレンチの下面に接し、４Ｈ構造の炭化珪素からなり、前記ベース領域よりも高不純物濃度の第２導電型のベースコンタクト領域と、
を備え、
前記コンタクトトレンチの下面は、前記ソースコンタクト領域の下面よりも深い
炭化珪素半導体装置。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記主電極が、前記ソースコンタクト領域の上面及び側面と接する
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項３】
前記主電極が、前記ソースコンタクト領域の側面と接し、前記ソースコンタクト領域の上面と接しない
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項４】
前記ソースコンタクト領域の下面に接して設けられ、４Ｈ構造の炭化珪素からなる第１導電型のソース拡張領域を更に備える
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項５】
前記コンタクトトレンチの下面は、前記ソース拡張領域の下面よりも浅く、
前記コンタクトトレンチの側面は、前記ソース拡張領域に接する
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項６】
前記ソース拡張領域の不純物濃度が、前記ソースコンタクト領域の不純物濃度よりも低い
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項７】
前記ソース拡張領域の不純物濃度が、前記ソースコンタクト領域の不純物濃度と同一である
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項８】
前記ゲート電極の上面が、前記ソースコンタクト領域の下面より深い位置にある
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下面が、前記ベース領域の下面と一致するか、又は前記ベース領域の下面より浅い位置にある
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項１０】
前記主電極は、前記ベースコンタクト領域の上面に接するシリサイド層を含む
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、炭化珪素半導体装置及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 3,000 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】
トレンチゲート型の炭化珪素半導体装置において、ソース電極（主電極）とオーミック接触するためにソース領域（主領域）を３Ｃ－ＳｉＣで構成することが検討されている。この場合、ｎ型不純物のイオン注入によりｎ
＋
型のソース領域を全面に形成した後に、マスクを用いたｐ型不純物のイオン注入によりソース領域の一部の導電型を反転させて（打ち返して）ｐ
＋
型のベースコンタクト領域を形成することが製造上合理的である。しかし、ソース領域の打ち返した部分において多くのダメージが発生し、リーク不良が発生する場合がある。
【０００６】
本開示は、上記課題を鑑み、トレンチゲート型の炭化珪素半導体装置において、主領域が主電極にシリサイド層を介さずにオーミック接触することができると共に、リーク不良を抑制することができる炭化珪素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、炭化珪素からなる第１導電型のドリフト層と、ドリフト層の上面側に設けられ、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、３Ｃ構造を含む炭化珪素からなる第１導電型のソースコンタクト領域と、ソースコンタクト領域及びベース領域を貫通するゲートトレンチの内側に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート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、ゲートトレンチから離間して設けられたコンタクトトレンチの内側に設けられ、ソースコンタクト領域の少なくとも側面に接する主電極と、コンタクトトレンチの下面に接し、４Ｈ構造の炭化珪素からなり、ベース領域よりも高不純物濃度の第２導電型のベースコンタクト領域と、を備え、コンタクトトレンチの下面は、ソースコンタクト領域の下面よりも深い炭化珪素半導体装置であることを要旨とする。
【０００８】
本開示の他の態様は、炭化珪素からなる第１導電型の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、３Ｃ構造を含む炭化珪素からなる第１導電型のソースコンタクト領域を形成する工程と、ソースコンタクト領域及びベース領域を貫通するゲートトレンチを形成する工程と、ゲート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、ゲートトレンチから離間して、ソースコンタクト領域を貫通するコンタクトトレンチを形成する工程と、コンタクトトレンチの内側に、ソースコンタクト領域の少なくとも側面に接する主電極を形成する工程と、コンタクトトレンチの下面に接し、４Ｈ構造の炭化珪素からなり、ベース領域よりも高不純物濃度の第２導電型のベースコンタクト領域を形成する工程と、を含み、コンタクトトレンチの下面を、ソースコンタクト領域の下面よりも深く形成する炭化珪素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、トレンチゲート型の炭化珪素半導体装置において、主領域が主電極にシリサイド層を介さずにオーミック接触することができると共に、リーク不良を抑制することができる炭化珪素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実施形態に係る炭化珪素半導体装置の一例を示す概略断面図である。
図１の領域Ａを拡大した概略断面図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略断面図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図３に引き続く概略断面図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図４に引き続く概略断面図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図５に引き続く概略断面図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図６に引き続く概略断面図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図７に引き続く概略断面図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図８に引き続く概略断面図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図９に引き続く概略断面図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図１０に引き続く概略断面図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図１１に引き続く概略断面図である。
比較例に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の一例を示す概略断面図である。
図１４の領域Ａを拡大した概略断面図である。
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略断面図である。
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図１６に引き続く概略断面図である。
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図１７に引き続く概略断面図である。
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図１８に引き続く概略断面図である。
第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置の一例を示す概略断面図である。
第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置の一例を示す概略断面図である。
第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置の一例を示す概略断面図である。
【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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