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公開番号2025012360
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023115138
出願日2023-07-13
発明の名称半導体装置及びその製造方法
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人弁理士法人iX
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250117BHJP()
要約【課題】ゲートドレイン間電荷量のばらつきを低減できる半導体装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】ゲート電極は、半導体層のメサ部の側面における少なくとも第2半導体部を含む領域に対向する第1側面部と、第2方向において第1側面部の反対側に位置する第2側面部と、第1側面部及び第2側面部に対して傾斜し、第1側面部と第2側面部とを接続する底部と、第1側面部と底部との間に位置する第1角部と、第2側面部と底部との間に位置する第2角部とを有する。第1角部を通り、第1方向に延びる直線を第1直線とし、第1角部と第2角部とを通る直線を第2直線とすると、第1直線と第2直線とがなす角度は、60°以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１導電型の第１半導体部と、前記第１半導体部上に設けられた第２導電型の第２半導体部と、前記第２半導体部上に設けられた第１導電型の第３半導体部とを有する半導体層であって、前記第１半導体部の一部、前記第２半導体部、及び前記第３半導体部を含み、第１方向に延びるメサ部を有する半導体層と、
前記メサ部の側面に対向するゲート電極と、
前記ゲート電極と前記メサ部の前記側面との間に設けられた第１絶縁部と、
を備え、
前記ゲート電極は、
前記メサ部の前記側面における少なくとも前記第２半導体部を含む領域に対向する第１側面部と、
前記第１方向に直交する第２方向において前記第１側面部の反対側に位置する第２側面部と、
前記第１側面部及び前記第２側面部に対して傾斜し、前記第１側面部と前記第２側面部とを接続する底部と、
前記第１側面部と前記底部との間に位置する第１角部と、
前記第２側面部と前記底部との間に位置する第２角部と、
を有し、
前記第１角部を通り、前記第１方向に延びる直線を第１直線とし、前記第１角部と前記第２角部とを通る直線を第２直線とすると、
前記第１直線と前記第２直線とがなす角度は、６０°以下である半導体装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１直線と前記第２直線とがなす角度は、４０°以下である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２方向において前記ゲート電極の前記第２側面部に対向すると共に、前記ゲート電極の前記底部よりも前記第１方向において下方に延びる導電部材と、
前記導電部材と前記第２側面部との間に位置する第２絶縁部と、
をさらに備える請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記メサ部上に設けられ、前記第３半導体部と電気的に接続された第１電極をさらに備え、
前記導電部材は、前記第１電極と電気的に接続されている請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
第１面と、第１方向において前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する半導体層の前記第１面から前記第１方向に延びる第１トレンチと、前記第１方向に直交する第２方向において前記第１トレンチに隣接する前記半導体層のメサ部と、を形成する工程と、
前記第１トレンチ内に、絶縁部材を形成する工程と、
前記絶縁部材に、ドライエッチングにより第２トレンチを形成する工程であって、前記第２トレンチは、前記第２方向において前記メサ部の側面に対向する第１側壁と、前記第２方向において前記第１側壁の反対側に位置する第２側壁と、前記第１側壁及び前記第２側壁に対して傾斜し、前記第１側壁と前記第２側壁とを接続する底壁と、前記第１側壁と前記底壁との間に位置する第３角部と、前記第２側壁と前記底壁との間に位置する第４角部とを有し、前記第３角部を通り、前記第１方向に延びる直線を第３直線とし、前記第３角部と前記第４角部とを通る直線を第４直線とすると、前記第３直線と前記第４直線とがなす角度は、６０°以下である第２トレンチを形成する工程と、
前記第２トレンチ内に、ゲート電極を形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２トレンチを形成する工程において、前記第１側壁と前記メサ部の前記側面との間に前記絶縁部材の一部を残し、
前記第２トレンチを形成した後、前記第１側壁と前記メサ部の前記側面との間の前記絶縁部材の前記一部を除去し、前記第１側壁において前記メサ部の前記側面を露出させる工程と、
露出した前記メサ部の前記側面に、第１絶縁部を形成する工程と、
をさらに備える請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１側壁と前記メサ部の前記側面との間の前記絶縁部材の前記一部を、ウェットエッチングにより除去する請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
露出した前記メサ部の前記側面に対する熱酸化処理により、前記第１絶縁部を形成する請求項６または７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】
実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体層に形成されたトレンチ内にゲート電極を設けたトレンチゲート構造の半導体装置が、例えば電力制御用に広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－６２５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、ゲートドレイン間電荷量のばらつきを低減できる半導体装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、半導体装置は、第１導電型の第１半導体部と、前記第１半導体部上に設けられた第２導電型の第２半導体部と、前記第２半導体部上に設けられた第１導電型の第３半導体部とを有する半導体層であって、前記第１半導体部の一部、前記第２半導体部、及び前記第３半導体部を含み、第１方向に延びるメサ部を有する半導体層と、前記メサ部の側面に対向するゲート電極と、前記ゲート電極と前記メサ部の前記側面との間に設けられた第１絶縁部と、を備え、前記ゲート電極は、前記メサ部の前記側面における少なくとも前記第２半導体部を含む領域に対向する第１側面部と、前記第１方向に直交する第２方向において前記第１側面部の反対側に位置する第２側面部と、前記第１側面部及び前記第２側面部に対して傾斜し、前記第１側面部と前記第２側面部とを接続する底部と、前記第１側面部と前記底部との間に位置する第１角部と、前記第２側面部と前記底部との間に位置する第２角部と、を有し、前記第１角部を通り、前記第１方向に延びる直線を第１直線とし、前記第１角部と前記第２角部とを通る直線を第２直線とすると、前記第１直線と前記第２直線とがなす角度は、６０°以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
実施形態の半導体装置の模式断面図である。
ゲート電極の第１角部の位置のばらつきに対するＱｇｄのばらつきの感度をシミュレーションした結果を示すグラフ図である。
実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図である。
実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図である。
実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図である。
実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図である。
実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図である。
実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図である。
実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ構成には同じ符号を付している。以下の実施形態では第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として説明するが、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としてもよい。
【０００８】
図１に示すように、実施形態の半導体装置は、半導体層１０とトレンチ構造部１００とを備える。
【０００９】
半導体層１０は、第１面１０Ａと、第１方向Ｚにおいて第１面１０Ａの反対側に位置する第２面１０Ｂとを有する。第１方向Ｚは、第１面１０Ａと第２面１０Ｂとを最短距離で結ぶ方向である。図１において、第１方向Ｚに直交する方向を第２方向Ｘとする。また、第１方向Ｚ及び第２方向Ｘに直交する方向を第３方向Ｙとする。また、第１方向Ｚにおいて、第１面１０Ａに向かう方向を上方、第２面１０Ｂに向かう方向を下方とする。
【００１０】
半導体層１０の材料として、例えば、シリコンを用いることができる。または、半導体層１０の材料として、例えば、炭化シリコン、窒化ガリウムなどを用いてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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