DE102010064409A1

DE102010064409A1 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102010064409A1
Application number: DE102010064409A
Authority: DE
Inventors: Shigeto Honda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2031-01-01
Also published as: CN102148235A; KR101216561B1; JP2011165924A; US20110193099A1; DE102010064409B4; KR20110093624A

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Oxidfilm (9) niedriger Dielektrizitätskonstante als ein anorganischer Oxidfilm, der selektiv auf einem n-Halbleitersubstrat (1) als ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstypes gebildet ist. Anodenelektroden (5, 6) als Elektrodenschichten sind auf dem n-Halbleitersubstrat (1) so gebildet, dass sie den Oxidfilm (9) niedriger Dielektrizitätskonstante dazwischen einschließen. Der Oxidfilm (9) niedriger Dielektrizitätskonstante ist mit einem Element zum Verringern einer Dielektrizitätskonstante dotiert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung und insbesondere auf einen isolierenden Film unter einer Feldplatte einer Leistungshalbleitervorrichtung.
In vergangenen Jahren wurde von Leistungshalbleitervorrichtungen verlangt, dass sie eine hohe Durchbruchsspannung und eine große Stromeigenschaft aufweisen, zusammen mit dem Trend zu einer größeren Abmessung und einem größeren Volumen einer angewandten Ausrüstung. Insbesondere wird von den Leistungshalbleitervorrichtungen verlangt, dass sie eine niedrige Sättigungsspannung zum Verringern des Leistungsverlustes in einem Leitungszustand aufweisen, während verursacht wird, dass ein extrem großer Strom fließt. Wenn weiter in einen Aus-Zustand eingetreten wird oder zu der Zeit, wenn ein Schalter ausgeschaltet wird, wird von den Leistungshalbleitern verlangt, dass sie Eigenschaften aufweisen, dass sie einer hohen Rückwärtsspannung widerstehen können, die über Enden einer Leistungsvorrichtung angelegt ist, d. h. hohe Durchbruchsspannungseigenschaften.
Die Durchbruchsspannung der Halbleitervorrichtung wird durch einen Verarmungsbereich eines pn-Überganges bestimmt. Das ist so, da der größte Teil der Spannung, der an den pn-Übergang angelegt ist, an einen Verarmungsbereich angelegt ist. Es ist bekannt, dass diese Durchbruchsspannung durch eine Krümmung eines Verarmungsbereiches beeinflusst wird. Das heißt, in einem planaren Übergang ist ein elektrisches Feld aufgrund eines elektrischen Feldmengeneffektes oder Feldansammlungseffektes, bei dem ein elektrisches Feld an einen Teil mit einer Krümmung konzentrierter ist als an einem flachen Abschnitt, auf Kantenabschnitten konzentriert mit einer größeren Krümmung im Vergleich mit einem ebenen Übergang. Folglich tritt ein Lawinendurchbruch hauptsächlich an den Kantenabschnitten auf, was die Durchbruchsspannung des gesamten Verarmungsbereiches verringert.
Zum Beispiel ist das Verfahren des Bildens einer Feldplatte an einem Kantenbereich eines ebenen Überganges als eine Technik bekannt des Verbesserns der Krümmung des Verarmungsbereiches zum Erhöhen der Durchbruchsspannung (siehe B. J. Baliga, "Power Semiconductor Devices", 1996, S. 100–102).
Ein Oberflächenpotential wird zum Steuern einer Krümmung einer Verarmungsschicht bei diesem Verfahren des Bildens einer Feldplatte geändert, und eine Form der Verarmungsschicht, die sich von der Substratoberfläche erstreckt, wird durch die an die Feldplatte angelegte Spannung eingestellt. Die Feldplatte ist auf einem isolierenden Film eines Halbleitersubstrates gebildet, und die Dicke des isolierenden Filmes muss allgemein so groß sein, dass die Durchbruchsspannung vergrößert wird. Somit wird die Dicke des isolierenden Filmes unter der Feldplatte größer zusammen mit der Zunahme der Durchbruchsspannung. Das heißt, eine Lücke zwischen einem Halbleitersubstrat und einem isolierenden Film nimmt zu, wenn eine Halbleitervorrichtung hergestellt wird, wenn die Durchbruchsspannung größer wird (siehe JP 10-335631 A und JP 08-306937 A ).
In einem Fall, in dem ein isolierender Film unter einer Feldplatte eine kleine Dicke aufweist, tritt eine Lawine an Enden der Feldplatte auf, wodurch die Durchbruchsspannung einer Vorrichtung verringert wird. Folglich wird von dem isolierenden Film unter der Feldplatte verlangt, dass er eine große Dicke aufweist. Der isolierende Film unter der Feldplatte wird jedoch eine Lücke bei dem Waferprozess, und wenn die Dicke des isolierenden Filmes größer wird, wird eine Zahl von Problemen verursacht, wenn ein Halbleiterherstellungsgerät hergestellt wird, wie ein Auftreten einer Ungleichmäßigkeit während des Resist-Aufbringens und einer Verringerung in dem Fokusspielraum während der Fotolithographie.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung vorzusehen, die eine Lücke in einem Waferprozess verringert, während eine Vorrichtungsdurchbruchsspannung aufrecht erhalten bleibt, so dass Probleme wie das Auftreten einer Ungleichmäßigkeit während des Resistaufbringens und eine Verringerung des Fokusspielraumes während der Fotolithographie unterdrückt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1.
Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen anorganischen Oxidfilm, der selektiv auf einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstypes/Leitungstypes gebildet ist. Elektrodenschichten sind auf dem Halbleitersubstrat gebildet, so dass sie den anorganischen Oxidfilm dazwischen einschließen. Der anorganische Oxidfilm ist mit einem Element zum Verringern einer dielektrischen Konstante dotiert.
Folglich ist es möglich, die Vorrichtungsdurchbruchsspannung mit einem dünnen Oxidfilm aufrecht zu erhalten und eine Lücke in einem Waferprozess/Herstellungsprozesses zu verringern, wodurch Probleme unterdrückt werden wie ein Auftreten einer Ungleichmäßigkeit während des Resistaufbringens und einer Verringerung in dem Fokussierungsspielraum/Fokusspielraumes während der Fotolithographie, so dass u. a. eine größere Tiefenschärfe beim Fokussieren erzielt wird.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 bis 5 Diagramme, die Simulationsresultate einer elektrischen Feldverteilung einer Halbleitervorrichtung gemäß der unterliegenden Technologie der vorliegenden Erfindung zeigen;
6 und 7 Diagramme, die Simulationsresultate der elektrischen Feldverteilung der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigen;
8 eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
9 ein Diagramm, das Simulationsresultate zeigt, die sich auf die Durchbruchsspannung der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beziehen;
10 eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
11 eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform; und
12 eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung hoher Durchbruchsspannung, die eine Feldplattenstruktur benutzt, die die unterliegende Technologie der vorliegenden Erfindung ist.
12 zeigt die unterliegende Technologie der vorliegenden Erfindung, die eine Feldplattenstruktur verwendet. Es sei angemerkt, dass zum Vereinfachen ein Aktivierungsbereich einer Diode gezeigt ist.
Der linke Abschnitt von 12 ist ein Aktivierungsbereich einer Vorrichtung, die aus einem n-Halbleitersubstrat 1 und einem p-Anodenbereich 2 gebildet ist, und der rechte Abschnitt davon ist eine Durchbruchsspannungsstruktur. Die Feldplattenstruktur ist aus einem Feldoxidfilm 4, einer Anodenelektrode 5, die in Kontakt mit dem p-Anodenbereich 2 steht, einem n⁺-Kanalstopperbereich 3 einer n-Diffusionsschicht, die auf einem Rand eines Substrates gebildet ist, und einer Anodenelektrode 6, die in Kontakt mit dem n⁺-Kanalstopperbereich 3 so steht, dass sie sich von dem Aktivierungsbereich zu einem Vorrichtungsende erstreckt, zusammengesetzt (siehe JP 08-306937 A ).
In einem blockierenden Zustand, wenn an eine Kathodenelektrode 7 und den n⁺-Kanalstopperbereich 3 eine positive Spannung in einem Zustand angelegt ist, in dem die Anodenelektrode 5 auf Masse liegt, ist ein Hauptübergang/eine Hauptsperrschicht rückwärts vorgespannt, wodurch sich eine Verarmungsschicht ausbreitet. In 12 ist der Zustand der Verarmungsschicht durch ein Verarmungsschichtende 8 bezeichnet. Die Anodenelektrode 5 erstreckt sich auf einem Ende des p-Anodenbereiches 2 durch den Feldoxidfilm 4 und funktioniert als eine Feldplatte. Das Potential der Anodenelektrode 5 ist auf null fixiert, und somit verbreitet sich die Verarmungsschicht leichter, und ein elektrisches Feld eines gekrümmten Teiles des Endes des p-Anodenbereiches 2, auf dem ein elektrisches Feld konzentriert ist, wird abgeschwächt, was es möglich macht, die Durchbruchsspannung sicherzustellen. Das Merkmal dieser Struktur ruht darin, dass die hohe Durchbruchsspannung in einem kleinen Gebiet erzielt wird.
Es sei angemerkt, dass der Feldoxidfilm 4 so gebildet werden muss, dass er eine große Dicke zum Erzielen einer höheren Durchbruchsspannung aufweist, wie oben beschrieben wurde, und eine Lücke aufgrund der großen Dicke verursacht ein Problem bei einem Waferprozess. Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf das Lösen des oben erwähnten Problemes gerichtet.
(A. Erste Ausführungsform)
(A-1. Aufbau)
1 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Übergangsanschlusses/Sperrschichtabschlusses/Übergangsabschluss einer Halbleitervorrichtung hoher Durchbruchsspannung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Es sei angemerkt, dass zum Vereinfachen ein Aktivierungsbereich einer Diode gezeigt ist.
Der linke Abschnitt von 1 ist ein Aktivierungsbereich einer Vorrichtung, die aus einem n-Halbleitersubstrat 1 und einem p-Anodenbereich 2 gebildet ist, und der rechte Abschnitt davon ist eine Durchbruchsspannungsstruktur. Die Feldplattenstruktur enthält: das n-Halbleitersubstrat 1; den p-Anodenbereich 2 und einen n⁺-Kanalstopperbereich 3, die als erste Dotierungsbereiche auf einer Oberfläche des n-Halbleitersubstrates 1 so gebildet sind, dass sie voneinander getrennt sind; einen Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante, der ein anorganischer Oxidfilm ist, der selektiv in einem Bereich zwischen dem p-Anodenbereich 2 und dem n⁺-Kanalstopperbereich 3 auf dem n-Halbleitersubstrat 1 gebildet ist; Anodenelektroden 5 und 6, die Elektrodenschichten sind, die so gebildet sind, dass sie in Kontakt mit dem p-Anodenbereich 2 und dem n⁺-Kanalstopperbereich 3 stehen und den Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante dazwischen einschließen; und eine Kathodenelektrode 7, die unter dem n-Halbleitersubstrat 1 gebildet ist.
(A-2. Betrieb)
Der Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem eines herkömmlichen Falles darin, dass eine Dielektrizitätskonstante des Oxidfilmes 9 niedriger Dielektrizitätskonstante niedriger ist im Vergleich mit dem Feldoxidfilm 4 von 12. Als der Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante wird zum Beispiel ein Siliciumoxidfilm (SiO₂F mit einer Dielektrizitätskonstante von 3,4), bei dem zum Beispiel Fluor dotiert ist, als ein Element zum Verringern einer Dielektrizitätskonstante benutzt. Hier im Folgenden werden Effekte einer Durchbruchsspannung zwischen dem Feldoxidfilm 4 und dem Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante verglichen. Zuerst ist in einem blockierenden Zustand, bei dem die Kathodenelektrode 7 und der n⁺-Kanalstopperbereich 3 mit einer Spannung in einem Zustand beaufschlagt werden, indem die Anodenelektrode 5 auf Masse liegt, ein Hauptübergang rückwärts vorgespannt, wodurch sich eine Verarmungsschicht ausbreitet. Die Anodenelektrode 5 erstreckt sich auf einem Ende des p-Anodenbereiches 2 durch den Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante (Feldoxidfilm 4) und dient als eine Feldplatte.
Das Potential der Anodenelektrode 5 ist auf null fixiert, und somit verteilt sich eine Verarmungsschicht leichter, die ein elektrisches Feld eines gekrümmten Teiles eines Endes des p-Anodenbereiches 2 abschwächt, auf dem ein elektrisches Feld konzentriert ist. Als Resultat nimmt jedoch ein elektrisches Feld in der Nachbarschaft des Endes der Feldplatte zu. Bei der Feldplattenstruktur nimmt ein elektrisches Feld in einem blockierenden Zustand in zwei Bereichen des gekrümmten Teiles des Endes des p-Anodenbereiches 2 und des Teiles in der Nachbarschaft des Endes der Feldplatte zu.
Das elektrische Feld des n-Halbleitersubstrates 1 in der Nähe oder der Nachbarschaft des Endes der Feldplatte hängt von der Dicke des Oxidfilmes als ein isolierender Film unter der Feldplatte ab. Das elektrische Feld des n-Halbleitersubstrates 1 in der Nähe des Endes der Feldplatte nimmt zu, während die Dicke des Oxidfilmes abnimmt.
Zuerst sind bezüglich der in 12 gezeigten Halbleitervorrichtung hoher Durchbruchsspannung Simulationsresultate der elektrischen Feldverteilung (2) des Teiles in der Nähe des gekrümmten Teiles des Endes des p-Anodenbereiches 2, was A-A' von 12 entspricht, in einem blockierenden Zustand (während des Anlegens von 500 V), und die elektrische Feldverteilung (3) des Teiles in der Nähe des Endes der Feldplatte, was B-B' von 12 entspricht, in dem blockierenden Zustand (während des Anlegens von 500 V), gezeigt. Es sei angemerkt, dass die Konzentration des p-Anodenbereiches 2 gleich 2,0 × 10¹⁷ Atome/cm² ist, die Tiefe des Bereiches, dessen Verteilung gezeigt ist, gleich 7 μm ist, die Konzentration des t-Halbleitersubstrates 1 gleich 2,0 × 10¹⁴ Atome/cm³ ist, und der Siliciumoxidfilm (mit einer Dielektrizitätskonstante von 3,9) mit einer Dicke von 1 μm als der Feldoxidfilm 4 benutzt wird.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist das elektrische Feld höher in dem Teil in der Nähe des Endes der Feldplatte als in dem Teil der Nähe des gekrümmten Teiles des Endes des p-Anodenbereiches 2. Ein elektrisches Feld von 2,5 × 10⁵ V/cm, das ein kritisches elektrisches Feld ist, oder mehr wird an dem Teil in der Nähe des Endes der Feldplatte angelegt, an dem ein Lawinendurchbruch auftritt.
Als nächstes zeigen 4 (elektrische Feldverteilung von A-A' von 12) und 5 (elektrische Feldverteilung von B-B' von 12) Simulationsresultate in einem Fall, in dem ein Siliciumoxidfilm (mit einer Dielektrizitätskonstante von 3,9) mit einer Dicke von 2 μm als der Feldoxidfilm 4 benutzt wird. Es sei angemerkt, dass die anderen Bedingungen ähnlich zu jenen in dem fall von 2 und 3 sind.
Es ist gezeigt, dass durch Einstellen der Dicke des Siliciumoxidfilmes, der als der Feldoxidfilm 4 benutzt wird, auf 2 μm ein elektrisches Feld in der Nähe des Feldplattenendes abgeschwächt wird und nicht 2,5 × 10⁵ V/cm erreicht, das ein kritisches elektrisches Feld von Silicium ist. Die Dicke des Feldoxidfilmes 4 als ein isolierender Film unter der Feldplatte wird vergrößert, wie oben beschrieben wurde, wodurch es möglich ist, ein elektrisches Feld in der Nähe des Endes der Feldplatte abzuschwächen. In diesem Fall wird jedoch eine große Dicke des isolierenden Filmes zu einer Lücke in einem Waferprozess, was eine große Zahl von Problemen bei der Herstellung eines Halbleiterherstellungsgerätes verursacht, wie ein Auftreten von Ungleichmäßigkeit während der Resistaufbringungs und einer Verringerung in dem Fokusspielraum während der Lithographie.
Im Gegensatz dazu, wie bei der in 1 gezeigten Halbleitervorrichtung hoher Durchbruchsspannung, sind Simulationsresultate der elektrischen Feldverteilung (6) des Teiles in der Nähe eines gekrümmten Teiles des Endes des p-Anodenbereiches 2, was A-A' von 1 entspricht, in dem blockierenden Zustand (während des Anlegens von 500 V), und der elektrischen Feldverteilung (7) des Teiles in der Nähe des Endes der Feldplatte, was B-B' von 1 entspricht, in dem blockierenden Zustand (während des Anlegens von 500 V) gezeigt. Hier wird bei der in 1 gezeigten Halbleitervorrichtung hoher Durchbruchsspannung der Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante anstelle des Feldoxidfilmes 4 benutzt, und ein Film mit einer Dielektrizitätskonstante von 2,0 und einer Dicke von 1,0 μm wird als der Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante benutzt.
Es ist gezeigt, dass durch Verringern einer Dielektrizitätskonstante eines Oxidfilmes unter der Feldplatte ein elektrisches Feld in der Nähe des Endes der Feldplatte abgeschwächt wird und nicht 2,5 × 10⁵ V/cm erreicht, was ein kritisches elektrisches Feld von Silicium ist.
Wie oben beschrieben wurde, kann durch Verringern einer Dielektrizitätskonstante eines Oxidfilmes unter einer Feldplatte das elektrische Feld in der Nähe des Endes der Feldplatte abgeschwächt werden ohne Vergrößerung einer Dicke des Oxidfilmes, was es möglich macht, eine Lücke in einem Waferprozess zu unterdrücken, während eine Durchbruchsspannung einer Halbleitervorrichtung hoher Durchbruchsspannung beibehalten wird.
Es sei angemerkt, dass, während ein Siliciumoxidfilm, der mit Fluor dotiert ist, als der Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante in der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist, es ein isolierender Film sein kann, dessen Dielektrizitätskonstante kleiner als 3,9 ist, was eine Dielektrizitätskonstante eines Siliciumoxidfilmes ist, in dem bewirkt wird, dass ein Siliciumoxidfilm, der allgemein als ein isolierender Film unter einer Feldplatte benutzt wird, ein anderes Element enthält. Es sei angemerkt, dass auch in diesem Fall der Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante ein anorganischer isolierender Film sein muss, der einen Siliciumoxidfilm als eine Basis benutzt, so dass er einer Wärmebehandlung bei hoher Temperatur widersteht, die danach ausgeführt wird, und ein organischer isolierender Film, z. B. Polyimid, kann nicht benutzt werden.
(A-3. Effekte)
Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Halbleitervorrichtung: den Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante als ein anorganischer Film, der selektiv auf dem n-Halbleitersubstrat als ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstypes gebildet ist; und die Anodenelektrode 5 und die Anodenelektrode 6 als Elektrodenschichten, die auf dem n-Halbleitersubstrat 1 so gebildet sind, dass sie den Oxidfilm niedriger Dielektrizitätskonstante dazwischen einschließen. Der Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante ist mit einem Element zum Verringern einer Dielektrizitätskonstante dotiert, wodurch es möglich ist, eine Vorrichtungsdurchbruchsspannung mit einem Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante zum Verringern einer Lücke in einem Waferprozess zu behalten.
Weiter ist gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Halbleitervorrichtung der Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante als ein anorganischer Oxidfilm ein Siliciumoxidfilm, und das Element ist Fluor. Folglich ist es möglich, einen isolierenden Film zu bilden, der ein Oxidfilm ist, der einer Wärmebehandlung bei hoher Temperatur widerstehen kann und der eine niedrigere Dielektrizitätskonstante aufweist.
Weiter ist es gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Halbleitervorrichtung möglich, eine höhere Durchbruchsspannung zu erzielen, wenn das n-Halbleitersubstrat 1 ein SiC-Substrat oder ein GaN-Substrat ist.
(B. Zweite Ausführungsform)
(B-1. Aufbau)
8 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Übergangsabschlusses einer Halbleitervorrichtung hoher Durchbruchsspannung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Es sei angemerkt, dass zum Zwecke der Vereinfachung ein Aktivierungsbereich einer Diode gezeigt ist.
Die Durchbruchsspannung der Halbleitervorrichtung hoher Durchbruchsspannung, die die Feldplattenstruktur benutzt, hängt von einem Betrag der Schnittstellenladung/Übergangsladung/Sperrschichtladung (Qss) eines Halbleitersubstrates ab. Hier bezieht sich die Schnittstelle auf eine Schnittstelle zwischen dem Halbleitersubstrat und einem Oxidfilm.
9 zeigt Simulationsresultate der Abhängigkeit der Durchbruchsspannung der in 8 gezeigten Halbleitervorrichtung hoher Durchbruchsspannung von einem Betrag der Schnittstellenladung eines Halbleitersubstrates. Es sei angemerkt, die Konzentration des p-Anodenbereiches 2 beträgt 2,0 × 10¹⁷ Atome/cm², die Tiefe des Bereiches, der eine Schnittstelle ist, beträgt 7 μm, und die Konzentration des n-Halbleitersubstrates 1 beträgt 2,0 × 10¹⁴ Atome/cm³.
9 zeigt, dass die Durchbruchsspannung der Halbleitervorrichtung hoher Durchbruchsspannung niedriger wird, wenn der Betrag der Schnittstellenladung zunimmt. Das bedeutet, dass ein Betrag der Schnittstellenladung zum Verbessern der Durchbruchsspannung einer Halbleitervorrichtung unterdrückt werden muss.
Der Betrag der Schnittstellenladung hängt hochgradig von dem Verfahren des Bildens eines Oxidfilmes ab, der auf einem Halbleitersubstrat als ein isolierender Film gebildet wird. Zum Beispiel kann in einem Fall des Benutzens eines Siliciumhalbleitersubstrates der thermische Oxidfilm 10, der durch Unterwerfen von Silicium einer thermischen Oxidation gebildet wird, die Schnittstellenladung unterdrücken und stabilisieren. Daher ist es möglich, die Dielektrizitätskonstante eines Oxidfilmes zu verringern, während ein Betrag von Schnittstellenladung unterdrückt wird, indem eine Mehrschichtstruktur vorgesehen wird, bei der der thermische Oxidfilm 10 und der Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante als der isolierende Film unter der Feldplatte in der Reihenfolge von dem n-Halbleitersubstrat 1 laminiert werden.
(B-2. Effekte)
Gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Halbleitervorrichtung weiter den thermischen Oxidfilm 10 zwischen dem n-Halbleitersubstrat 1 und dem Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante als ein anorganischer Oxidationsfilm. Folglich ist es möglich, eine Dielektrizitätskonstante des Oxidfilmes auf dem n-Halbleitersubstrat 1 zu verringern, während ein Betrag von Schnittstellenladung unterdrückt wird, und somit kann eine Halbleitervorrichtung mit einer hohen Durchbruchsspannung und einer hohen Zuverlässigkeit erzielt werden.
(C. Dritte Ausführungsform)
(C-1. Aufbau)
10 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Übergangsabschlusses einer Halbleitervorrichtung hoher Durchbruchsspannung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Es sei angemerkt, dass zum Vereinfachen ein Aktivierungsbereich einer Diode gezeigt ist.
Unterschiedlich zu der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein isolierender Film unter der Feldplatte die Mehrschichtstruktur auf, bei der der thermische Oxidfilm 10, der Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante und ein CVD-Isolationsfilm 11, der ein Film ist, der durch Plasma-CVD abgeschieden ist, von der Halbleitersubstratseite laminiert sind. Der andere Aufbau ist ähnlich zu jenem der ersten Ausführungsform, und somit wird die Beschreibung davon nicht wiederholt.
Es sei angemerkt, dass wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, ein Oxidfilm, der mit Dotierstoffen wie ein Siliciumoxidfilm, der mit Fluor dotiert ist, als der Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante benutzt wird.
(C-2. Betrieb)
Beim Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung wird typischerweise verlangt, eine thermische Behandlung bei einer hohen Temperatur von 1.000°C oder mehr auszuführen. Dieses bewirkt ein Problem, das Dotierstoffe (z. B. Fluor), die in dem Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante dotiert sind, bei dieser Gelegenheit verschwinden, was zu einer Zunahme der Dielektrizitätskonstante des Oxidfilmes 9 niedriger Dielektrizitätskonstante führt.
Folglich werden Dotierstoffe, die in den Oxidfilm niedriger Dielektrizitätskonstante im Verlauf des Prozesses dotiert sind, daran gehindert, zu verschwinden durch Bedecken einer oberen Schicht des Oxidfilmes 9 niedriger Dielektrizitätskonstante mit dem CVD-Isolationsfilm 11, was eine Zunahme in der Dielektrizitätskonstante unterdrückt.
(C-3. Effekte)
Gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Halbleitervorrichtung weiter den CVD-Isolationsfilm 11 auf dem Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante als ein anorganischer Oxidfilm. Folglich ist es möglich zu verhindern, dass die in den Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante dotierten Dotierstoffe in dem Verlauf des Prozesses (Hochtemperaturbehandlung wie Glühen) am Entweichen zu hindern, was eine Zunahme in der Dielektrizitätskonstante verhindert.
(D. Vierte Ausführungsform)
(D-1. Aufbau)
11 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Übergangsabschlusses einer Halbleitervorrichtung hoher Durchbruchsspannung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Es sei angemerkt, dass zum Vereinfachen ein Aktivierungsbereich einer Diode gezeigt ist.
Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der RESURF(verringertes Oberflächenfeld)-Struktur, bei der ein p-RESURF-Bereich 15 mit einer niedrigen Dotierungskonzentration von ungefähr 1,0 × 10¹⁶ Atome/cm³ vorgesehen ist, so dass er in Kontakt mit dem p-Anodenbereich 2 steht. Das heißt, anders als der p-Anodenbereich als ein erster Dotierungsbereich, der auf der Oberfläche des n-Halbleiterbereiches 1 so gebildet ist, dass er in Kontakt mit der Anodenelektrode 5 steht, ist weiter ein p-RESURF-Bereich 15 als ein zweiter Dotierungsbereich mit einer niedrigeren Konzentration im Vergleich mit dem p-Anodenbereich 2 auf der Oberfläche des n-Halbleitersubstrates 1 unter dem Oxidfilm 9 niedriger Dielektrizitätskonstante gebildet.
Effekte ähnlich zu jenen der ersten Ausführungsform werden mit der RESURF-Struktur ohne die Feldplattenstruktur erzielt.
(D-2. Effekte)
Gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Halbleitervorrichtung weiter: den p-Anodenbereich 2 als einen ersten Dotierungsbereich eines zweiten Leitungstypes, der so gebildet ist, dass er in Kontakt mit der Anodenelektrode 5 als die Elektrodenschicht auf der Oberfläche des n-Halbleitersubstrates 1 steht; und den p-RESURF-Bereich 15 als ein zweiter Dotierungsbereich eines zweiten Leitungstypes mit einer niedrigeren Konzentration als die des p-Anodenbereiches 2, der so gebildet ist, dass er benachbart zu dem p-Anodenbereich 2 auf der Oberfläche des n-Halbleitersubstrates 1 unter dem Oxidfilm niedriger Dielektrizitätskonstante als ein anorganischer Oxidfilm gebildet ist. Selbst wenn folglich die Feldplattenstruktur nicht vorgesehen wird, ist es möglich, eine Lücke in einem Waferprozess zu verringern, während eine Durchbruchsspannung beibehalten wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 10-335631 A [0005]
JP 08-306937 A [0005, 0021]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

B. J. Baliga, ”Power Semiconductor Devices”, 1996, S. 100–102 [0004]

Claims

Halbleitervorrichtung mit: einem anorganischen Oxidfilm (9), der selektiv auf einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitungstypes gebildet ist; und Elektrodenschichten (5, 6), die auf dem Halbleitersubstrat (1) so gebildet sind, dass sie den anorganischen Oxidfilm (9) zwischen sich einschließen, wobei der anorganische Oxidfilm (9) mit einem Element zum Verringern der Dielektrizitätskonstante dotiert ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der anorganische Oxidfilm (9) ein Siliciumoxidfilm ist, und das Element Fluor ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter mit einem thermischen Oxidfilm (10) zwischen dem Halbleitersubstrat (1) und dem anorganischen Oxidfilm (9).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter mit einem CVD-Isolationsfilm (11) auf dem anorganischen Oxidfilm (9).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter mit: einem ersten Dotierungsbereich (2) eines zweiten Leitungstypes, der auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrates (1) so gebildet ist, dass er in Kontakt mit der Elektrodenschicht (5) steht; und einem zweiten Dotierungsbereich (15) eines zweiten Leitungstypes, der auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates (1) unter dem anorganischen Film (9) so gebildet ist, dass er benachbart zu dem ersten Dotierungsbereich (2) ist und eine Konzentration niedriger als die des ersten Dotierungsbereiches (2) aufweist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Halbleitersubstrat (1) ein SiC-Substrat oder ein GaN-Substrat ist.