JP2014187111A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014187111A JP2014187111A JP2013059828A JP2013059828A JP2014187111A JP 2014187111 A JP2014187111 A JP 2014187111A JP 2013059828 A JP2013059828 A JP 2013059828A JP 2013059828 A JP2013059828 A JP 2013059828A JP 2014187111 A JP2014187111 A JP 2014187111A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sic
- type
- concentration
- type impurity
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 378
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 51
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 48
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 30
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 22
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 claims description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 280
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 249
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 77
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 65
- 239000000463 material Substances 0.000 description 28
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 26
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 24
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 23
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 21
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 19
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 12
- 229910018509 Al—N Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 8
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 7
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 6
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010893 electron trap Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000001850 ion microprobe spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/1608—Silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/0445—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
- H01L21/0455—Making n or p doped regions or layers, e.g. using diffusion
- H01L21/046—Making n or p doped regions or layers, e.g. using diffusion using ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/167—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table further characterised by the doping material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/36—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the concentration or distribution of impurities in the bulk material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
- H01L29/6606—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
- H01L29/66068—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/868—PIN diodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
【解決手段】実施形態の半導体装置は、p型不純物とn型不純物を含有するp型SiCの不純物領域を備える。そして、p型不純物を元素A、n型不純物を元素Dとする場合に、元素Aと元素Dとの組み合わせが、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)またはIn(インジウム)とN(窒素)、B(ボロン)とP(リン)の少なくとも一方の組み合わせであり、上記組み合わせを構成する元素Dの濃度の元素Aの濃度に対する比が0.33より大きく1.0より小さく、上記組み合わせを構成する元素Aの濃度が1×1018cm−3以上1×1022cm−3以下である。
【選択図】図1
Description
本実施形態の半導体装置は、第1と第2の面を有するn型のSiC基板と、SiC基板の第1の面側に設けられたn型のSiC層と、SiC層の表面に形成されたp型の第1のSiC領域と、第1のSiC領域の表面に形成されたn型の第2のSiC領域と、を備える。そして、第1のSiC領域の表面に形成され、p型不純物とn型不純物を含有し、p型不純物を元素A、n型不純物を元素Dとする場合に、元素Aと元素Dとの組み合わせが、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)またはIn(インジウム)とN(窒素)、B(ボロン)とP(リン)の少なくとも一方の組み合わせであり、上記組み合わせを構成する元素Dの濃度の元素Aの濃度に対する比(濃度D/濃度A)が0.33より大きく1.0より小さく、上記組み合わせを構成する元素Aの濃度が1×1018cm−3以上1×1022cm−3以下であるp型の第3のSiC領域を備える。さらに、SiC層、第1のSiC領域の表面に連続的に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、第2のSiC領域および第3のSiC領域上に形成された第1の電極と、SiC基板の第2の面側に形成された第2の電極と、を備える。
本実施形態の半導体装置は、n+型の第2のSiC領域にも、p型不純物とn型不純物が共ドープされる点以外は、第1の実施形態と同様である。したがって、第1の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
本実施形態の半導体装置は、第1と第2の面を有するn型のSiC基板と、SiC基板の第1の面側に設けられたn型のSiC層を備える。そして、SiC層の表面に形成され、p型不純物とn型不純物を含有し、p型不純物を元素A、n型不純物を元素Dとする場合に、元素Aと元素Dとの組み合わせが、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)またはIn(インジウム)とN(窒素)、B(ボロン)とP(リン)の少なくとも一方の組み合わせであり、上記組み合わせを構成する元素Dの濃度の元素Aの濃度に対する比(濃度D/濃度A)が0.33より大きく1.0より小さく、上記組み合わせを構成する元素Aの濃度が1×1018cm−3以上1×1022cm−3以下であるp型のSiC領域を備える。さらに、SiC領域上に形成された第1の電極と、SiC基板の第2の面側に形成された第2の電極と、を備える。
本実施形態の半導体装置は、n型のSiC層と、SiC層の表面に形成されたp型の第1のSiC領域と、第1のSiC領域の表面に形成されたn型の第2のSiC領域と、第1のSiC領域の表面に形成されたp型の第4のSiC領域と、を備える。そして、n型のSiC層の裏面側に形成され、p型不純物とn型不純物を含有し、p型不純物を元素A、n型不純物を元素Dとする場合に、元素Aと元素Dとの組み合わせが、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)またはIn(インジウム)とN(窒素)、B(ボロン)とP(リン)の少なくとも一方の組み合わせであり、上記組み合わせを構成する元素Dの濃度の元素Aの濃度に対する比(濃度D/濃度A)が0.33より大きく1.0より小さく、上記組み合わせを構成する元素Aの濃度が1×1018cm−3以上1×1022cm−3以下であるp型の第3のSiC領域を備える。さらに、SiC層、第1のSiC領域の表面に連続的に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、第2のSiC領域および第4のSiC領域上に形成された第1の電極と、第3のSiC領域側に形成された第2の電極と、を備える。
本実施形態の半導体材料は、SiC中にp型不純物とn型不純物を含有するp型の半導体材料である。そして、p型不純物を元素A、n型不純物を元素Dとする場合に、元素Aと元素Dとの組み合わせが、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)またはIn(インジウム)とN(窒素)、B(ボロン)とP(リン)の少なくとも一方の組み合わせであり、上記組み合わせを構成する元素Dの濃度の元素Aの濃度に対する比が0.33より大きく1.0より小さい。
14 SiC層(n−層)
16 第1のSiC領域(pウェル領域)
18 第2のSiC領域(ソース領域)
20 第3のSiC領域(pウェルコンタクト領域)
24 第1の電極(ソース・pウェル共通電極)
28 ゲート絶縁膜
30 ゲート電極
32 層間絶縁膜
36 第2の電極(ドレイン電極)
44 第1の電極(アノード電極)
46 第2の電極(カソード電極)
52 第3のSiC領域(コレクタ領域)
54 第1の電極(エミッタ電極)
56 第2の電極(コレクタ電極)
58 第2のSiC領域(第2のエミッタ領域)
60 第4のSiC領域(エミッタコンタクト領域)
66 第1のSiC領域(第1のエミッタ領域)
100 MOSFET
200 PiNダイオード
300 IGBT
Claims (10)
- p型不純物とn型不純物を含有し、前記p型不純物を元素A、前記n型不純物を元素Dとする場合に、前記元素Aと前記元素Dとの組み合わせが、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)またはIn(インジウム)とN(窒素)、B(ボロン)とP(リン)の少なくとも一方の組み合わせであり、前記組み合わせを構成する前記元素Dの濃度の前記元素Aの濃度に対する比が0.33より大きく1.0より小さく、前記組み合わせを構成する前記元素Aの濃度が1×1018cm−3以上1×1022cm−3以下であるp型SiC領域を備えることを特徴とする半導体装置。
- 第1と第2の面を有するSiC基板と、
前記SiC基板の前記第1の面側に設けられたn型のSiC層と、
前記SiC層の表面に形成されたp型の第1のSiC領域と、
前記第1のSiC領域の表面に形成されたn型の第2のSiC領域と、
前記第1のSiC領域の表面に形成され、p型不純物とn型不純物を含有し、前記p型不純物を元素A、前記n型不純物を元素Dとする場合に、前記元素Aと前記元素Dとの組み合わせが、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)またはIn(インジウム)とN(窒素)、B(ボロン)とP(リン)の少なくとも一方の組み合わせであり、前記組み合わせを構成する前記元素Dの濃度の前記元素Aの濃度に対する比が0.33より大きく1.0より小さく、前記組み合わせを構成する前記元素Aの濃度が1×1018cm−3以上1×1022cm−3以下であるp型の第3のSiC領域と、
前記SiC層、前記第1のSiC領域の表面に連続的に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記第2のSiC領域および前記第3のSiC領域上に形成された第1の電極と、
前記SiC基板の前記第2の面側に形成された第2の電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 第1と第2の面を有するn型のSiC基板と、
前記SiC基板の前記第1の面側に設けられたn型のSiC層と、
前記SiC層の表面に形成され、p型不純物とn型不純物を含有し、前記p型不純物を元素A、前記n型不純物を元素Dとする場合に、前記元素Aと前記元素Dとの組み合わせが、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)またはIn(インジウム)とN(窒素)、B(ボロン)とP(リン)の少なくとも一方の組み合わせであり、前記組み合わせを構成する前記元素Dの濃度の前記元素Aの濃度に対する比が0.33より大きく1.0より小さく、前記組み合わせを構成する前記元素Aの濃度が1×1018cm−3以上1×1022cm−3以下であるp型のSiC領域と、
前記SiC領域上に形成された第1の電極と、
前記SiC基板の前記第2の面側に形成された第2の電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - n型のSiC層と、
前記SiC層の表面に形成されたp型の第1のSiC領域と、
前記第1のSiC領域の表面に形成されたn型の第2のSiC領域と、
前記n型のSiC層の裏面側に形成され、p型不純物とn型不純物を含有し、前記p型不純物を元素A、前記n型不純物を元素Dとする場合に、前記元素Aと前記元素Dとの組み合わせが、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)またはIn(インジウム)とN(窒素)、B(ボロン)とP(リン)の少なくとも一方の組み合わせであり、前記組み合わせを構成する前記元素Dの濃度の前記元素Aの濃度に対する比が0.33より大きく1.0より小さく、前記組み合わせを構成する前記元素Aの濃度が1×1018cm−3以上1×1022cm−3以下であるp型の第3のSiC領域と、
前記SiC層、前記第1のSiC領域の表面に連続的に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記第2のSiC領域上に形成された第1の電極と、
前記第3のSiC領域側に形成された第2の電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記元素Dの濃度の前記元素Aの濃度に対する比が、0.40より大きく0.95より小さいことを特徴とする請求項1ないし請求項4いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記元素Aのアクセプタ準位が150meV以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記元素Dの90%以上が前記元素Aの最近接の格子位置にあることを特徴とする請求項1ないし請求項6いずれか一項記載の半導体装置。
- SiC中にp型不純物とn型不純物とをイオン注入してp型SiC領域を形成する半導体装置の製造方法であって、
前記p型不純物を元素A、前記n型不純物を元素Dとする場合に、前記元素Aと前記元素Dとの組み合わせが、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)またはIn(インジウム)とN(窒素)、B(ボロン)とP(リン)の少なくとも一方の組み合わせであり、前記組み合わせを構成する前記元素Dのドーズ量の前記元素Aのドーズ量に対する比が、0.33より大きく1.0より小さく、
前記n型不純物をイオン注入する際のプロジェクテッドレンジ(Rp)が、前記p型不純物をイオン注入する際のプロジェクテッドレンジ(Rp)に対し90%以上110%以下の範囲にあり、
前記p型SiC領域の前記組み合わせを構成する前記元素Aの濃度を1×1018cm−3以上1×1022cm−3以下とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記組み合わせを構成する前記元素Dのドーズ量の前記元素Aのドーズ量に対する比が、0.40より大きく0.95より小さいことを特徴とする請求項8記載の半導体装置の製造方法。
- 前記p型不純物と前記n型不純物のイオン注入を、複数のプロジェクテッドレンジ(Rp)で多段階に分割して行うことを特徴とする請求項8または請求項9記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013059828A JP6219044B2 (ja) | 2013-03-22 | 2013-03-22 | 半導体装置およびその製造方法 |
EP14156326.2A EP2770534A1 (en) | 2013-03-22 | 2014-02-24 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
TW103106778A TWI527238B (zh) | 2013-03-22 | 2014-02-27 | 半導體裝置及其製造方法 |
KR1020140023585A KR20140115961A (ko) | 2013-03-22 | 2014-02-27 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
CN201410077098.0A CN104064588A (zh) | 2013-03-22 | 2014-03-04 | 半导体装置及其制造方法 |
US14/205,914 US9559172B2 (en) | 2013-03-22 | 2014-03-12 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013059828A JP6219044B2 (ja) | 2013-03-22 | 2013-03-22 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014187111A true JP2014187111A (ja) | 2014-10-02 |
JP6219044B2 JP6219044B2 (ja) | 2017-10-25 |
Family
ID=50151188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013059828A Active JP6219044B2 (ja) | 2013-03-22 | 2013-03-22 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9559172B2 (ja) |
EP (1) | EP2770534A1 (ja) |
JP (1) | JP6219044B2 (ja) |
KR (1) | KR20140115961A (ja) |
CN (1) | CN104064588A (ja) |
TW (1) | TWI527238B (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015032673A (ja) * | 2013-08-01 | 2015-02-16 | 株式会社東芝 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2015032674A (ja) * | 2013-08-01 | 2015-02-16 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
US9373686B2 (en) | 2013-01-30 | 2016-06-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing same and semiconductor substrate |
JP2017135174A (ja) * | 2016-01-26 | 2017-08-03 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置、電力変換装置及び半導体装置の製造方法 |
JP2020035801A (ja) * | 2018-08-27 | 2020-03-05 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015061001A (ja) * | 2013-09-20 | 2015-03-30 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
JP2016174030A (ja) | 2015-03-16 | 2016-09-29 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JP6606879B2 (ja) * | 2015-06-15 | 2019-11-20 | 富士電機株式会社 | 窒化物半導体装置の製造方法 |
DE112016006374B4 (de) | 2016-02-08 | 2023-01-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Siliciumcarbid-halbleitervorrichtung und verfahren zur herstellung derselben |
JP6896672B2 (ja) * | 2018-03-21 | 2021-06-30 | 株式会社東芝 | 半導体装置及びその製造方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004335917A (ja) * | 2003-05-12 | 2004-11-25 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2005187791A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-14 | Shikusuon:Kk | 蛍光体および発光ダイオード |
JP2009182271A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Toshiba Corp | 炭化珪素半導体装置 |
JP2012084722A (ja) * | 2010-10-13 | 2012-04-26 | Toyota Motor Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2012156207A (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置と半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5679966A (en) * | 1995-10-05 | 1997-10-21 | North Carolina State University | Depleted base transistor with high forward voltage blocking capability |
EP1010204A1 (de) * | 1997-08-20 | 2000-06-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleiterstruktur mit einem alpha-siliziumcarbidbereich sowie verwendung dieser halbleiterstruktur |
US6940110B2 (en) * | 2002-11-29 | 2005-09-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | SiC-MISFET and method for fabricating the same |
US7221010B2 (en) | 2002-12-20 | 2007-05-22 | Cree, Inc. | Vertical JFET limited silicon carbide power metal-oxide semiconductor field effect transistors |
JP4469396B2 (ja) | 2008-01-15 | 2010-05-26 | 新日本製鐵株式会社 | 炭化珪素単結晶インゴット、これから得られる基板及びエピタキシャルウェハ |
US7994027B2 (en) * | 2008-05-09 | 2011-08-09 | George Mason Intellectual Properties, Inc. | Microwave heating for semiconductor nanostructure fabrication |
JP5518326B2 (ja) * | 2008-12-26 | 2014-06-11 | 昭和電工株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JP5839315B2 (ja) | 2010-07-30 | 2016-01-06 | 株式会社デンソー | 炭化珪素単結晶およびその製造方法 |
JP4964996B2 (ja) | 2011-07-15 | 2012-07-04 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
-
2013
- 2013-03-22 JP JP2013059828A patent/JP6219044B2/ja active Active
-
2014
- 2014-02-24 EP EP14156326.2A patent/EP2770534A1/en not_active Withdrawn
- 2014-02-27 KR KR1020140023585A patent/KR20140115961A/ko not_active Application Discontinuation
- 2014-02-27 TW TW103106778A patent/TWI527238B/zh active
- 2014-03-04 CN CN201410077098.0A patent/CN104064588A/zh active Pending
- 2014-03-12 US US14/205,914 patent/US9559172B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004335917A (ja) * | 2003-05-12 | 2004-11-25 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2005187791A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-14 | Shikusuon:Kk | 蛍光体および発光ダイオード |
JP2009182271A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Toshiba Corp | 炭化珪素半導体装置 |
JP2012084722A (ja) * | 2010-10-13 | 2012-04-26 | Toyota Motor Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2012156207A (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置と半導体装置の製造方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
MASANORI MIYATA ET AL: "Theoretical Study of Acceptor-Donor Complexes in 4H-SiC", APPLIED PHYSICS EXPRESS 1, vol. 1, JPN6016041572, 2008, US, pages 1 - 111401, XP055122801, ISSN: 0003429121, DOI: 10.1143/APEX.1.111401 * |
PETER DEAK, BALINT ARADI, ADAM GALI, AND UWE GERSTMANN: ","Some like it shallower" - p-type doping in SiC", PHYSICA STATUS SOLIDI (B), vol. 235, no. 1, JPN6017014074, 23 December 2002 (2002-12-23), DE, pages 139 - 145, ISSN: 0003541922 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9373686B2 (en) | 2013-01-30 | 2016-06-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing same and semiconductor substrate |
JP2015032673A (ja) * | 2013-08-01 | 2015-02-16 | 株式会社東芝 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2015032674A (ja) * | 2013-08-01 | 2015-02-16 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JP2017135174A (ja) * | 2016-01-26 | 2017-08-03 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置、電力変換装置及び半導体装置の製造方法 |
JP2020035801A (ja) * | 2018-08-27 | 2020-03-05 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
JP7155759B2 (ja) | 2018-08-27 | 2022-10-19 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2770534A1 (en) | 2014-08-27 |
TWI527238B (zh) | 2016-03-21 |
JP6219044B2 (ja) | 2017-10-25 |
US9559172B2 (en) | 2017-01-31 |
CN104064588A (zh) | 2014-09-24 |
TW201442240A (zh) | 2014-11-01 |
KR20140115961A (ko) | 2014-10-01 |
US20140284622A1 (en) | 2014-09-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6219045B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP6219044B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP6230323B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6239250B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2015061001A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP6271356B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US9184229B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
JP6168806B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6289952B2 (ja) | SiCエピタキシャル基板の製造方法、半導体装置の製造方法 | |
JP2018022851A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP6246613B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP6189131B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US10424640B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP6441412B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP5872327B2 (ja) | 半導体整流素子 | |
JP6567601B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6400809B2 (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150915 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161013 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161101 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170425 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170606 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170829 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170927 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6219044 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |