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公開番号2025088287
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-11
出願番号2023202895
出願日2023-11-30
発明の名称炭化珪素半導体装置の製造方法及び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H10D 30/66 20250101AFI20250604BHJP()
要約【課題】トレンチゲート型の炭化珪素半導体装置において、主領域が主電極にオーミック接触することができると共に、ソース・ドレイン間のリーク電流を抑制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の上面側に、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第1導電型の主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埋め込む工程と、主領域に接する主電極を形成する工程を含み、主領域を形成する工程は、室温にて第1導電型の不純物をイオン注入することにより、4H構造を含む第1領域を形成し、室温にて珪素、炭素及びアルゴンの少なくともいずれかをイオン注入することにより、3C構造を含む第2領域を形成することを含む。
【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、
前記ベース領域の上面側に、炭化珪素からなる第１導電型の主領域を形成する工程と、
前記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、
前記トレンチの内側にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記トレンチの内側に前記ゲート絶縁膜を介してゲート電極を埋め込む工程と、
前記主領域に接する主電極を形成する工程と、
を含み、
前記主領域を形成する工程は、
室温にて第１導電型の不純物をイオン注入することにより、前記ベース領域の上面側に４Ｈ構造を含む第１領域を形成し、
室温にて珪素、炭素及びアルゴンの少なくともいずれかをイオン注入することにより、前記第１領域の上面側で前記主電極に接するように３Ｃ構造を含む第２領域を形成する
ことを含む、炭化珪素半導体装置の製造方法。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記第１導電型の不純物は、燐又は窒素である
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１導電型の不純物のイオン注入のドーズ量が５×１０
１３
ｃｍ
－２
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の製造方法。
【請求項４】
珪素又は炭素をイオン注入することにより、前記第２領域を形成する
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
アルゴンをイオン注入することにより、前記第２領域を形成する
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記ゲート電極の前記ゲート絶縁膜に接する位置の上面は、前記第２領域の下面よりも深く、且つ前記第１領域の下面よりも浅い
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項７】
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、
前記主領域及びベース領域を貫通するトレンチの内側に設けられたゲート絶縁膜と、
前記トレンチの内側に前記ゲート絶縁膜を介して埋め込まれたゲート電極と、
前記主領域に接して設けられた主電極と、
を備え、
前記主領域は、
前記ベース領域の上面側に設けられた４Ｈ構造を含む第１領域と、
前記第１領域の上面側で前記主電極に接して設けられ、少なくとも上面側の３Ｃ構造の割合が７０％以上である第２領域と、
を備える
炭化珪素半導体装置。
【請求項８】
前記第２領域はアルゴンを含む
請求項７に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項９】
前記第２領域の少なくとも上面側の３Ｃ構造の割合が８５％以上である
請求項７又は８に記載の炭化珪素半導体装置。

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の製造方法及び炭化珪素半導体装置に関する。
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】
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。しかし、３Ｃ－ＳｉＣは４Ｈ－ＳｉＣと比較して結晶欠陥が多く、且つ表面の凹凸も大きいため、ソース・ドレイン間にリーク電流（Ｉｄｓｓ）が流れてしまう恐れがある。
【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、主領域が主電極にオーミック接触することができると共に、ソース・ドレイン間のリーク電流を抑制することができる炭化珪素半導体装置の製造方法及び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】
【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、炭化珪素からなる第１導電型の主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埋め込む工程と、主領域に接する主電極を形成する工程と、を含み、主領域を形成する工程は、室温にて第１導電型の不純物をイオン注入することにより、ベース領域の上面側に４Ｈ構造を含む第１領域を形成し、室温にて珪素、炭素及びアルゴンの少なくともいずれかをイオン注入することにより、第１領域の上面側で主電極に接するように３Ｃ構造を含む第２領域を形成することを含む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。
【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と、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、主領域及びベース領域を貫通するトレンチの内側に設けられたゲート絶縁膜と、トレンチの内側にゲート絶縁膜を介して埋め込まれたゲート電極と、主領域に接して設けられた主電極と、を備え、主領域は、ベース領域の上面側に設けられた４Ｈ構造を含む第１領域と、第１領域の上面側で主電極に接して設けられ、少なくとも上面側の３Ｃ構造の割合が７０％以上である第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】
【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、主領域が主電極にオーミック接触することができると共に、ソース・ドレイン間のリーク電流を抑制することができる炭化珪素半導体装置の製造方法及び炭化珪素半導体装置を提供することができる。
【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断面概略図である。
図１中の領域Ａを拡大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。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法のフローチャートである。
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１２に引き続く断面概略図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図１３に引き続く断面概略図である。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための図１４に引き続く断面概略図である。
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法のフローチャートである。
第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法のフローチャートである。
【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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