JP2014067754A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態に係る半導体装置は、第1導電形第1半導体領域、第2導電形の第2半導体領域、第1導電形の第3半導体領域、第1電極、第1コンタクト領域及び第2コンタクト領域を含む。第2半導体領域は、第1半導体領域の上に設けられる。第3半導体領域は、第2半導体領域の上に設けられる。第1電極は、第1部分と、第2部分と、を有する。第1部分は、第1半導体領域から第2半導体領域に向かう第1方向に延在する。第2部分は、第1部分と接し第3半導体領域の上に設けられる。第1コンタクト領域は、第1部分と第2半導体領域との間に設けられ、第1電極と第2半導体領域とを電気的に接続する。
【選択図】図1
Description
前記第1半導体領域の導電形は、第1導電形である。
前記第2半導体領域の導電形は、第2導電形である。前記第2半導体領域は、前記第1半導体領域の上に設けられる。
前記第3半導体領域の導電形は、第1導電形である。前記第3半導体領域は、前記第2半導体領域の上に設けられる。
前記第1電極は、第1部分と、第2部分と、を有する。前記第1部分は、前記第1半導体領域から前記第2半導体領域に向かう第1方向に延在する。前記第2部分は、前記第1部分と接し前記第3半導体領域の上に設けられる。
前記第1コンタクト領域は、前記第1部分と前記第2半導体領域との間に設けられる。前記第1コンタクト領域は、前記第1電極と前記第2半導体領域とを電気的に接続する。
また、以下の説明において、n+、n、n−及びp+、p、p−の表記は、各導電形における不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわち、n+はnよりもn形の不純物濃度が相対的に高く、n−はnよりもn形の不純物濃度が相対的に低いことを示す。また、p+はpよりもp形の不純物濃度が相対的に高く、p−はpよりもp形の不純物濃度が相対的に低いことを示す。
以下の説明では、一例として、第1導電形をn形、第2導電形をp形とした具体例を挙げる。
図1は、第1の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
図1に表したように、第1の実施形態に係る半導体装置110は、第1半導体領域1と、第2半導体領域2と、第3半導体領域3と、第1電極D1と、第1コンタクト領域4と、第2コンタクト領域5と、を備える。半導体装置110は、例えばDIMOSFET(Double Implantation MOSFET)である。本実施形態では、第1半導体領域1、第2半導体領域2及び第3半導体領域3として、SiCを用いる場合を例として説明する。
第2電極D2に、第1電極D1に対して正の電圧が印加された状態で、制御電極9に閾値以上の電圧が印加されると、第2半導体領域2における絶縁膜8との界面付近に反転層(チャネル)が形成される。これにより、半導体装置110はオン状態になり、第2電極D2から第1電極D1へ電流が流れる。
第1半導体領域1は、n形の4H−SiCを含む。第1半導体領域1は、例えば基板Sの上に設けられる。基板Sは、例えば六方晶4H−SiCを含む。基板Sは、不純物濃度1×1018cm−3以上1×1019cm−3以下程度のn形不純物を含む。
図2は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の手順を例示するフローチャートである。
図3〜図7は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について例示する模式的断面図である。
まず、図3に表したように、基板Sを用意する。基板Sは、例えばn+形の4H−SiC基板である。次に、基板Sの上面上に第1半導体領域1を形成する。第1半導体領域1は、例えばn−形の4H−SiCを含む。第1半導体領域の厚さは、10μm程度である。第1半導体領域1は、例えばエピタキシャル成長によって形成される。
これによって、半導体装置110が完成する。
次に、第2の実施形態に係る半導体装置について説明する。
図8は、第2の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
図8に表したように、本実施形態に係る半導体装置120は、第1の実施形態に係る半導体装置110の構成に加え、第1中間層21を備える。
次に、第3の実施形態に係る半導体装置について説明する。
図9は、第3の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
図9に表したように、本実施形態に係る半導体装置130では、第1コンタクト領域4及び第1部分11が第1の実施形態に係る半導体装置110とは相違する。
次に、第4の実施形態に係る半導体装置について説明する。
図10は、第4の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
図10に表したように、本実施形態に係る半導体装置140は、半導体装置110の第1コンタクト領域4とは異なる第1コンタクト領域41を備える。
図11は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の手順を例示するフローチャートである。
図12〜図16は、第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法について例示する模式的断面図である。
まず、図12に表したように、基板Sを用意する。基板Sは、例えばn+形の4H−SiC基板である。次に、基板Sの上面上に第1半導体領域1を形成する。第1半導体領域1は、例えばn−形の4H−SiCを含む。第1半導体領域の厚さは、10μm程度である。第1半導体領域1は、例えばエピタキシャル成長によって形成される。
これによって、半導体装置140が完成する。
次に、第5の実施形態に係る半導体装置について説明する。
図17は、第5の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
図17に表したように、本実施形態に係る半導体装置150は、第4の実施形態に係る半導体装置140の構成に加え、第2中間層22を備える。
次に、第6の実施形態に係る半導体装置について説明する。
図18は、第6の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
図18に表したように、本実施形態に係る半導体装置160は、トレンチゲート構造を有する。半導体装置160の制御電極9は、構造体STの上面から下方に向けて延在する。制御電極9と第2半導体領域2との間には絶縁膜8が設けられる。制御電極9及び絶縁膜8は、構造体STに設けられたゲートトレンチGT内に設けられる。
Claims (20)
- 第1導電形の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域の上に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域の上に設けられた第1導電形の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域から前記第2半導体領域に向かう第1方向に設けられ前記第3半導体領域の下端よりも下に下端を有する第1部分と、前記第1部分と接し前記第3半導体領域の上に設けられた第2部分と、を有する第1電極と、
前記第1部分と前記第2半導体領域との間に設けられ前記第1電極と前記第2半導体領域とを電気的に接続する第1コンタクト領域と、
を備えた半導体装置。 - 前記第1コンタクト領域の下端は、前記第3半導体領域の下端よりも下である請求項1記載の半導体装置。
- 前記第1コンタクト領域の下端は、前記第2半導体領域の下端よりも上である請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記第1コンタクト領域の下端は、前記第2半導体領域の下端よりも下である請求項1記載の半導体装置。
- 前記第1部分の下端は、前記3半導体領域の下端よりも下である請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1半導体領域、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域は、それぞれ炭化珪素を含む請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1コンタクト領域の不純物濃度は、前記第2半導体領域の不純物濃度よりも高い請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第2コンタクト領域は、シリサイドを含む請求項1〜7のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1電極と、前記第2コンタクト領域と、の間に、前記第2コンタクト領域の仕事関数よりも大きな仕事関数を有する中間層をさらに備えた請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1コンタクト領域は、前記第1方向において前記第2半導体領域と前記第3半導体領域との間に設けられた請求項1〜9のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1コンタクト領域は、前記第3半導体領域の下面と接する請求項10記載の半導体装置。
- 前記第2コンタクト領域の厚さは、5ナノメートル以上200ナノメートル以下である請求項1〜11のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 基板の上に第1導電形の第1半導体領域を形成する工程と、
前記第1半導体領域の上に第2導電形の第2半導体領域を形成する工程と、
前記第2半導体領域の上に第1導電形の第3半導体領域を形成する工程と、
前記第1半導体領域から前記第2半導体領域に向かう第1方向に、前記第3半導体領域の上面から前記第2半導体領域の途中まで第1コンタクト領域を形成する工程と、
前記第3半導体領域の上に第2コンタクト領域を形成する工程と、
前記1コンタクト領域の上面から第2コンタクト領域の途中までトレンチを形成する工程と、
前記トレンチ内及び前記第2コンタクト領域の上に導電性材料を形成し、前記導電性材料のうち前記トレンチ内に設けられ前記第1コンタクト領域と電気的に接続された第1部分と、前記導電性材料のうち前記第1部分と接し前記第3半導体領域と電気的に接続された第2部分と、を有する第1電極を形成する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。 - 基板の上に第1導電形の第1半導体領域を形成する工程と、
前記第1半導体領域の上に第2導電形の第2半導体領域を形成する工程と、
前記第2半導体領域の上に開口を有するマスクを形成し、前記マスクを介して前記第2半導体領域の上に第1コンタクト領域を形成する工程と、
前記マスクを介して前記第1コンタクト領域の上に第1導電形の第3半導体領域を形成する工程と、
前記第3半導体領域の上に第2コンタクト領域を形成する工程と、
前記第2コンタクト領域の上面から前記第1コンタクト領域の途中までトレンチを形成する工程と、
前記トレンチ内及び前記第2コンタクト領域の上に導電性材料を形成し、前記導電性材料のうち前記トレンチ内に設けられ前記第1コンタクト領域と電気的に接続された第1部分と、前記導電性材料のうち前記第1部分と接し前記第3半導体領域と電気的に接続された第2部分と、を有する第1電極を形成する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。 - 前記第1コンタクト領域を形成する工程は、前記第1コンタクト領域の下端を、前記第3半導体領域の下端よりも下にすることを含む請求項13または14に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1コンタクト領域を形成する工程は、前記第1コンタクト領域の下端を、前記第2半導体領域の下端よりも上にすることを含む請求項13〜15のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記トレンチを形成する工程は、前記トレンチの下端を、前記3半導体領域の下端よりも下にすることを含む請求項13〜16のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1半導体領域、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域は、それぞれ炭化珪素を含む請求項13〜17のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1コンタクト領域を形成する工程は、前記第1コンタクト領域の不純物濃度を、前記第2半導体領域の不純物濃度よりも高くすることを含む請求項13〜18のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2コンタクト領域は、シリサイドを含む請求項13〜19のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
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