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公開番号2025023651
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-17
出願番号2023127979
出願日2023-08-04
発明の名称炭化珪素半導体装置およびその製造方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人筒井国際特許事務所
主分類H10D 12/00 20250101AFI20250207BHJP()
要約【課題】炭化珪素半導体装置のON抵抗を低減する。
【解決手段】炭化珪素半導体装置は、4H-SiCからなる半導体基板SBと、半導体基板SB内に形成されたコレクタ領域CRと、コレクタ領域CRに接し、シリサイド領域SCRと非シリサイド領域NSCRとを含むコンタクト層CLと、コンタクト層CLに接するコレクタ電極CEとを備える。そして、シリサイド領域SCRには、上面と下面とを有するシリサイド層SCが形成され、シリサイド層SCの上面とコレクタ領域CRとの間には、3C-SiCからなる変質層ALが介在し、シリサイド層SCの下面は、コレクタ電極CEに接している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
その膜厚方向において互いに反対側に位置する第１主面と第２主面とを有し、４Ｈ‐ＳｉＣからなる半導体基板と、
前記半導体基板の前記第２主面において、前記半導体基板内に形成された第１半導体層と、
前記半導体基板の前記第２主面に接し、シリサイド領域と非シリサイド領域とを含むコンタクト層と、
前記コンタクト層に接し、前記コンタクト層に対して前記半導体基板とは反対側に形成された第１電極と、
を備え、
前記シリサイド領域には、上面と下面とを有する第１シリサイド層が形成され、
前記第１シリサイド層の前記上面と前記第１半導体層との間には、３Ｃ－ＳｉＣからなる第１変質層が介在し、
前記第１シリサイド層の前記下面は、前記第１電極に接している、炭化珪素半導体装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置において、
前記コンタクト層において、前記第１シリサイド層は、アルミニウム、チタン、シリコンおよび炭素を含む合金層である、炭化珪素半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の炭化珪素半導体装置において、
前記コンタクト層において、前記非シリサイド領域は、アルミニウム、チタンを含む金属層である、炭化珪素半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の炭化珪素半導体装置において、
前記第１電極は、アルミニウム膜を含む、炭化珪素半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置において、
平面視において、前記非シリサイド領域の面積は、前記半導体基板の前記第２主面の面積の１０％以上かつ６０％以下である、炭化珪素半導体装置。
【請求項６】
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置において、
前記炭化珪素半導体装置は、コレクタ電極、エミッタ電極およびゲート電極を持つ絶縁ゲートバイポーラトランジスタを含み、
前記第１半導体層は、第１導電型であり、
前記第１電極は、前記コレクタ電極であり、
さらに、
前記半導体基板の前記第１主面において、前記半導体基板内に形成され、前記第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層と、
前記半導体基板内において、前記第１半導体層上に形成された、前記第２導電型の第３半導体層と、
前記第２半導体層を包含するように、前記半導体基板の前記第１主面から、前記第３半導体層の途中深さに亘って形成された前記第１導電型の第４半導体層と、
前記第２半導体層と前記第３半導体層との間の前記第４半導体層を覆うように、前記第１主面上にゲート絶縁膜を介して形成された前記ゲート電極と、
前記第１主面上に形成され、前記エミッタ電極である第２電極と、
前記第２半導体層と前記第２電極との間に位置する第２シリサイド層と、
を備える、炭化珪素半導体装置。
【請求項７】
請求項６に記載の炭化珪素半導体装置において、
前記第２半導体層は、４Ｈ－ＳｉＣからなり、
前記第２シリサイド層は、前記第２半導体層と前記第２電極とに接する、炭化珪素半導体装置。
【請求項８】
請求項６に記載の炭化珪素半導体装置において、
前記第２半導体層は、４Ｈ－ＳｉＣからなり、
前記第２シリサイド層は、前記第２電極に接し、
前記第２シリサイド層と前記第２半導体層との間には、３Ｃ‐ＳｉＣからなる第２変質層が介在する、炭化珪素半導体装置。
【請求項９】
請求項６に記載の炭化珪素半導体装置において、
前記半導体基板は、前記第１主面から前記第２主面に向かって形成され、前記第４半導体層を貫通し、前記第３半導体層に達する溝を含み、
前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極は、前記溝内の形成されている、炭化珪素半導体装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置において、
前記炭化珪素半導体装置は、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極を持つパワートランジスタを含み、
前記第１半導体層は、第１導電型であり、
前記第１電極は、前記ドレイン電極であり、
さらに、
前記半導体基板の前記第１主面において、前記半導体基板内に形成された前記第１導電型の第２半導体層と、
前記半導体基板内において、前記第１半導体層上に形成された、前記第１導電型の第３半導体層と、
前記第２半導体層を包含するように、前記半導体基板の前記第１主面から、前記第３半導体層の途中深さに亘って形成された前記第１導電型とは異なる第２導電型の第４半導体層と、
前記第２半導体層と前記第３半導体層との間の前記第４半導体層を覆うように、前記第１主面上にゲート絶縁膜を介して形成された前記ゲート電極と、を備える、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およびその製造方法に関し、特にＩＧＢＴに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）では、ｐ型の炭化珪素半導体層に対して低抵抗なオーミック電極を形成するために、コレクタ領域とコレクタ電極との間にシリサイド層を介在させている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層（前述の「コレクタ領域」）の裏面上に堆積したアルミニウムを含んだ珪素合金層と、珪素合金層上に堆積したアルミニウムを含んだチタニウム合金層とを含むオーミック電極が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－１５４１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層の裏面側にアルミニウム電極層、チタニウム電極層を順に堆積させた後に、チタニウム電極層およびアルミニウム電極層にレーザー光を照射し、オーミック電極を形成させる。しかしながら、本願発明者の検討によれば、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層‐オーミック電極（シリサイド層）‐コレクタ電極間の結晶状態が、コンタクト抵抗に影響することが判明した。つまり、結晶状態によっては、ＩＧＢＴ素子のＯＮ抵抗が増加するという問題がある。
【０００６】
このため、ＩＧＢＴ素子等の炭化珪素半導体装置のＯＮ抵抗の低減が望まれる。
【０００７】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【０００９】
一実施の形態である炭化珪素半導体装置は、その膜厚方向において互いに反対側に位置する第１主面と第２主面とを有し、４Ｈ－ＳｉＣからなる半導体基板と、半導体基板の第２主面において、半導体基板内に形成された半導体層と、半導体基板の第２主面に接し、シリサイド領域と非シリサイド領域とを含むコンタクト層と、コンタクト層に接し、コンタクト層に対して半導体基板とは反対側に形成された電極と、を備える。そして、シリサイド領域には、上面と下面とを有するシリサイド層が形成され、シリサイド層の上面と半導体層との間には、３Ｃ－ＳｉＣからなる変質層が介在し、シリサイド層の下面は、電極に接している。
【００１０】
一実施の形態である炭化珪素半導体装置の製造方法は、（ａ）その膜厚方向において互いに反対側に位置する第１主面と第２主面とを有し、４Ｈ－ＳｉＣからなる半導体基板を準備する工程、（ｂ）半導体基板の第２主面において、半導体基板内に形成された半導体層に接するように半導体基板の第２主面上に、金属層を形成する工程、（ｃ）金属層に選択的にレーザー光を照射し、シリサイド領域と非シリサイド領域とを含むコンタクト層を形成する工程、（ｄ）コンタクト層上に電極を形成する工程、を備える。そして、（ｃ）工程において、金属層にレーザー光を照射したシリサイド領域には金属層を含むシリサイド層を形成し、金属層にレーザー光を照射しない非シリサイド領域には金属層を残し、シリサイド領域において、半導体層とシリサイド層との境界に３Ｃ－ＳｉＣからなる変質層を形成する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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