JP2008130699A - ワイドバンドギャップ半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】4H−SiC基板10の上にn型のドリフト層11を成長させた後、マスク部材M1の開口部をエッチングして、凹部Rsを形成する。マスク部材M1を付けたままで、埋込選択エピタキシャル成長法により、第1の埋込選択成長層であるパッド膜12を形成し、引き続き、第2の埋込選択成長層であるp型のアノード側領域13形成する。大電界が生じるpn接合界面であるパッド膜12とアノード側領域13との界面領域には、ほとんどエッチングダメージがないので、高耐圧特性が得られる。
【選択図】図1
Description
図1(a)〜(f)は、実施の形態1におけるワイドバンドギャップ半導体装置であるpnダイオードDの製造工程を示す断面図である。本実施の形態のpnダイオードDは高い耐圧機能を有するパワーデバイスである。
図2(a)〜(f)及び図3(a)〜(e)は、実施の形態2におけるワイドバンドギャップ半導体装置であるMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)(電界効果トランジスタ)の製造工程を示す断面図である。図2(a)〜(f)及び図3(a)〜(e)には、MOSFETの2つのトランジスタセルMのみを表示するものとする。
図4は、実施の形態3におけるワイドバンドギャップ半導体装置であるショットキーダイオードの断面図である。本実施の形態においては、製造工程の図示は省略するが、以下の手順でショットキーダイオードが形成される。実施の形態1,2と同様に、4H−SiC基板30の上に、約5×1015cm−3のn型ドーパントを含み、厚みが約10μmのドリフト層51を成長させる。そして、実施の形態1,2と同様に、TaC膜又はC膜からなるマスク部材を用いて、ドリフト層51の一部に深さ0.6μm〜0.7μmの凹部を形成し、凹部の底面および側面上に、濃度約5×1015cm−3のn型ドーパントを含み、厚みが0.1μm〜0.2μmのパッド膜52(第1の埋込選択成長層)を選択的にエピタキシャル成長させる。さらに、パッド膜52の上に、濃度約1×1017cm−3のp型ドーパントを含み、厚み(深さ)が約0.5μmのpガードリング領域53(第2の埋込選択成長層)を形成する。その後、実施の形態1,2と同様に、厚み約500nmのシリコン酸化膜57と、厚み約0.1μmのNi膜からなる裏面電極60と、厚み約0.1μmのNi膜からなるショットキー電極58とを形成する。
本発明のワイドバンドギャップ半導体装置は、実施形態1や実施形態2に挙げたものに限定されるものではなく、発明の効果を発揮するものであれば、各部の構造,寸法,ドーパント濃度などは、いかなるバリエーションも採ることができる。
11 ドリフト層(下地半導体層)
12 パッド膜(第1の埋込選択成長層)
13 アノード側領域(第2の埋込選択成長層)
14 アノード電極
16 シリコン酸化膜
20 カソード電極
30 4H−SiC基板
31 ドリフト層(下地半導体層)
32 パッド膜(第1の埋込選択成長層)
33 pボディ領域(第2の埋込選択成長層)
34 ソース領域
35 p+コンタクト領域
40 ゲート絶縁膜
41 ソース電極
42 ゲート電極
43 ドレイン電極
50 4H−SiC基板
51 ドリフト層(下地半導体層)
52 パッド膜(第1の埋込選択成長層)
53 pガードリング領域(第2の埋込選択成長層)
57 シリコン酸化膜
58 ショットキー電極
60 裏面電極
Claims (10)
- エッチングにより、ワイドバンドギャップ半導体からなる第1導電型の前記下地半導体層の一部に凹部を形成する工程(a)と、
前記凹部に第1導電型もしくはイントリンシックの第1の埋込選択成長層をエピタキシャル成長させる工程(b)と、
前記工程(b)の後で、前記第1の埋込選択成長層の上に第2導電型の第2の埋込選択成長層をエピタキシャル成長させる工程(c)と、
を含むワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載のワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法において、
前記工程(a)および(b)は、共通のマスク部材を用いて行われる、ワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法。 - 請求項1又は2記載のワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法において、
前記マスク部材は、前記ワイドバンドギャップ半導体を酸化する処理によって酸化されるものである、ワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法において、
前記工程(a)は、反応性イオンエッチングにより行われる、ワイドバンドギャップ半導体装置の製造方法。 - ワイドバンドギャップ半導体からなる第1導電型の下地半導体層と、
前記下地半導体層によって側面および底面が囲まれた,第1導電型もしくはイントリンシックの第1の埋込選択成長層と、
前記第1の埋込選択成長層によって側面および底面が囲まれた第2導電型の第2の埋込選択成長層と、
を備えているワイドバンドギャップ半導体装置。 - 請求項5記載のワイドバンドギャップ半導体装置において、
前記下地半導体層および第1の埋込選択成長層は、第1導電型のドリフト領域であり、
前記第2の埋込選択成長層は、第2導電型のアノード側領域であって、
pnダイオードとして機能する、ワイドバンドギャップ半導体装置。 - 請求項5記載のワイドバンドギャップ半導体装置において、
前記下地半導体層は、第1導電型のドリフト領域であり、
前記第1の埋込選択成長層は、イントリンシックのi領域であり、
前記第2の埋込選択成長層は、第2導電型のアノード側領域であって、
pinダイオードとして機能する、ワイドバンドギャップ半導体装置。 - 請求項5記載のワイドバンドギャップ半導体装置において、
前記下地半導体層および第1の埋込選択成長層は、第1導電型のドリフト領域であり、
前記第2の埋込選択成長層は、第2導電型のガードリング領域であって、
ショットキーダイオードとして機能する、ワイドバンドギャップ半導体装置。 - 請求項5記載のワイドバンドギャップ半導体装置において、
前記下地半導体層および第1の埋込選択成長層は、第1導電型のドリフト領域であり、
前記第2の埋込選択成長層は、第2導電型のボディ領域であって、
前記第2の埋込選択成長層によって底面および側面が囲まれた第1導電型のソース領域と、
前記ソース領域およびボディ領域に跨るゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、
をさらに備え、
電界効果トランジスタとして機能する、ワイドバンドギャップ半導体装置。 - 請求項5〜9のいずれかに記載のワイドバンドギャップ半導体装置において、
前記下地半導体層は、炭化珪素からなる、ワイドバンドギャップ半導体装置。
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