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公開番号2025129429
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-04
出願番号2025115615,2024103863
出願日2025-07-09,2022-07-29
発明の名称半導体装置および半導体装置の製造方法
出願人住重アテックス株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 30/01 20250101AFI20250828BHJP()
要約【課題】SiC半導体装置の電流印加時における積層欠陥の拡張を抑制する。
【解決手段】半導体装置10は、炭化珪素からなる基板12と、基板12の第1面12a上に設けられる第1導電型の半導体層とを備える。水素イオンの照射によって、1μm以上の厚さにわたって水素濃度が10¹⁵/cm³を超える高濃度水素領域40が形成される。高濃度水素領域40の少なくとも一部は、第1導電型の半導体層内に形成される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
炭化珪素からなる基板と、前記基板の第１面上の第１導電型の半導体層とを備える半導体装置に水素イオンを照射して、１μｍ以上の厚さにわたって水素濃度が１０
１５
／ｃｍ
３
を超える高濃度水素領域を形成することを備え、
前記高濃度水素領域の少なくとも一部は、前記第１導電型の半導体層内に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記高濃度水素領域の少なくとも一部は、前記第１面から５μｍ以内に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１導電型の半導体層は、前記基板上のバッファ層と、前記バッファ層上の前記バッファ層よりも低不純物濃度である前記第１導電型のドリフト層とを備え、
前記高濃度水素領域の少なくとも一部は、前記バッファ層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記高濃度水素領域の少なくとも一部は、前記基板と前記バッファ層の界面に形成されることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１導電型の半導体層は、前記基板上のバッファ層と、前記バッファ層上の前記バッファ層よりも低不純物濃度である前記第１導電型のドリフト層とを備え、
前記高濃度水素領域の少なくとも一部は、前記ドリフト層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１導電型の半導体層は、前記基板上のバッファ層と、前記バッファ層上の前記バッファ層よりも低不純物濃度である前記第１導電型のドリフト層とを備え、
前記高濃度水素領域は、前記バッファ層および前記ドリフト層にわたって形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記高濃度水素領域における水素濃度のピーク値は、１０
１６
／ｃｍ
３
以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記高濃度水素領域における水素濃度は、１０
２０
／ｃｍ
３
以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記水素イオンのドーズ量は、１０
１２
／ｃｍ
２
以上であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記水素イオンのドーズ量は、１０
１６
／ｃｍ
２
以下であることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
（【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、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
次世代のパワー半導体装置に用いる材料として、炭化珪素（ＳｉＣ）が注目されている。例えば、ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層が形成され、エピタキシャル層内にトランジスタ構造が形成される。ＳｉＣ半導体装置では、電流印加時にエピタキシャル層中の積層欠陥に注入キャリアがトラップされて積層欠陥エネルギーが低下し、積層欠陥の拡張につながることが知られている。積層欠陥の拡張は、順方向電圧の上昇につながるために課題視されている。
【０００３】
積層欠陥の拡張を抑制するため、エピタキシャル層内にプロトンを照射してライフタイムキラーを生成し、注入キャリアが積層欠陥にトラップされる前にキャリアの再結合を促進する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１０２４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ライフタイムキラーの生成によって積層欠陥の拡張を抑制しようとする場合、キャリアの十分な再結合を促進するために、深さ方向に広範囲にライフタイムキラーを生成する必要がある。エピタキシャル層の膜厚を大きくしたり、深さ方向に広範囲にプロトンを照射したりする必要があり、製造コストの増加につながる。
【０００６】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、ＳｉＣ半導体装置の電流印加時における積層欠陥の拡張を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様の半導体装置の製造方法は、炭化珪素からなる基板と、基板の第１面上の第１導電型の半導体層とを備える半導体装置に水素イオンを照射して、１μｍ以上の厚さにわたって水素濃度が１０
１５
／ｃｍ
３
を超える高濃度水素領域を形成することを備える。高濃度水素領域の少なくとも一部は、第１導電型の半導体層内に形成される。
【０００８】
本発明の別の態様は、半導体装置である。この半導体装置は、炭化珪素からなる基板と、基板上に設けられる第１導電型の半導体層と、１μｍ以上の厚さにわたって水素濃度が１０
１５
／ｃｍ
３
を超える高濃度水素領域と、を備える。高濃度水素領域の少なくとも一部は、第１導電型の半導体層内に形成される。
【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のある態様によれば、ＳｉＣ半導体装置の電流印加時における積層欠陥の拡張を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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