JP2014039057A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の不純物濃度を有する炭化珪素基板(1)に、成膜温度1550〜1600℃のエピタキシャル成長で第2の不純物濃度を有する第1の炭化珪素層(5)を形成し、第1の炭化珪素層の上に、第2の不純物濃度>第1の不純物濃度>第3の不純物濃度の関係を有するように、第3の不純物濃度を有する第1導電型の第2の炭化珪素層(6)を形成し、第2の炭化珪素層の上面に半導体素子を形成し、半導体素子を形成後、炭化珪素基板の裏面を削除して、第1の炭化珪素層(5)を露出させ、露出させた第1の炭化珪素層に電極を形成する。
【選択図】図1
Description
図1及び図2は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置(ショットキーバリア型ダイオード)の断面図であり、図1はSiC半導体基板上に半導体素子が形成された最終形態直前の状態、図2が半導体装置の最終形態を示す。図1の左端に添付されたグラフは、半導体基板(SiC基板及びSiC半導体層)の不純物濃度分布を示している。図中1はn+ 型SiCバルク基板、2はn-型SiCエピタキシャル成長層、3はアノード電極、4はカソード電極、5はn+型SiCバルク基板の主面近傍に形成されたn++型SiC超高濃度層、6はn++型SiC超高濃度層5とn-型SiCエピタキシャル成長層2の間に形成されたn型SiCバッファ層である。
前述の実施形態における超高濃度層5はエピタキシャル成長で形成したが、イオン注入で形成してもよい。以下、イオン注入で形成する方法について前述の図3を援用して説明する。
前述の実施形態における基板薄片化法として、研磨ではなく、反応性ドライエッチングにて加工を行ってもよい。ガス系はフッ化物系、たとえばSF6などのガスを用いて、高密度プラズマ中でSiCの裏面をエッチングすることにより、5分で約50μm程度の比較的高いレートにてSiC裏面を研磨することができる。またイオン性の反応のため、処理面のダメージを低減できる。その際の表面保護材料としてレジストなどの半導体プロセスに馴染んだ材料を使用することも可能である。レジストであれば剥離も簡易に行える。
図9は本発明の第2の実施の形態に係るpnダイオードの断面図である。図10はこのダイオードに使用する半導体基板の層構成を示す断面図であり、左端に構成層の濃度プロファイルを示す。理解が容易なように、第1の実施形態と同一部分には同一番号を付している。
図11は、本発明の第3の実施の形態に係る縦型MOSFETの要部断面図である。第1の実施形態のSiC基板1(不図示)の主面側に超高濃度n++型層5を設け、その上にn型バッファ層6を介してn-型ドリフト層2を形成している。n-型ドリフト層2の表面には選択的にオーミック接合となるソース電極3と、薄い酸化膜または高誘電体膜のゲート絶縁膜16を介してゲート電極17が形成されている。SiC基板1の研磨により露出したn++型超高濃度層5の裏面には、オーミック接合となるドレイン電極4が形成されている。
図13は本発明の第4の実施の形態に係るIGBTの要部断面図である。IGBTは第3の実施形態のMOSFETと形状が類似しているが、第2の実施形態の図10に示したような基板を用いる。
2…ドリフト層(エピタキシャル層)
3…第1の電極
4…第2の電極
5…n型超高濃度層
6…バッファ層、フィールドストップ層
7…リサーフ層
8…エッジターミネーション層
9…ガードリング
10…チャネルストッパ
11…メタルフィールドプレート
12…絶縁膜
13…テープ材
14…低抵抗基板
15…p型超高濃度層
16…ゲート絶縁膜
17…ゲート電極
18…p型領域
19…n+コンタクト
20…n-型領域
70…終端構造
Claims (7)
- 第1の不純物濃度を有する炭化珪素基板に、成膜温度1550〜1600℃のエピタキシャル成長で第2の不純物濃度を有する第1の炭化珪素層を形成する工程と、
前記第1の炭化珪素層の上に、前記第2の不純物濃度>前記第1の不純物濃度>第3の不純物濃度の関係を有するように、前記第3の不純物濃度を有する第1導電型の第2の炭化珪素層を形成する工程と、
前記第2の炭化珪素層の上面に半導体素子を形成する工程と、
前記半導体素子を形成後、前記炭化珪素基板の裏面を削除して、前記第1の炭化珪素層を露出させる工程と、
前記露出させた前記第1の炭化珪素層に電極を形成する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第1の不純物濃度を有する炭化珪素基板に、基板温度400℃以上のイオン注入で第2の不純物濃度を有する第1の炭化珪素層を形成する工程と、
前記第1の炭化珪素層の上に、前記第2の不純物濃度>前記第1の不純物濃度>第3の不純物濃度の関係を有するように、前記第3の不純物濃度を有する第1導電型の第2の炭化珪素層を形成する工程と、
前記第2の炭化珪素層の上面に半導体素子を形成する工程と、
前記半導体素子を形成後、前記炭化珪素基板の裏面を削除して、前記第1の炭化珪素層を露出させる工程と、
前記露出させた前記第1の炭化珪素層に電極を形成する工程と、
と具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第1の炭化珪素層を、厚さが2μm以上50μm以下で形成することを特徴とする請求項1あるいは2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の不純物濃度は、1×1020〜1×1022/cm3 であることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の炭化珪素層を露出させるための削除は、研磨にて行うことを特徴とする請求項1あるいは2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の炭化珪素層を露出させるための研磨を行った後、反応性ドライエッチングを行ってダメージ層を除去することを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の炭化珪素層を露出させるための削除は、反応性ドライエッチングにて行うことを特徴とする請求項1あるいは2に記載の半導体装置の製造方法。
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