JP3750311B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化珪素(SiC)を用いた半導体装置の電極取り出し部におけるコンタクト抵抗を低減した半導体装置及びその製造方法に関し、特にMOSトランジスタ等に適用すると好適である。
【0002】
【従来の技術】
炭化珪素はバンドギャップが大きくオーミックコンタクトが困難な電極である。このため、従来では、コンタクト抵抗が低いオーミックコンタクトを得るために、ワークファンクションを合わせたり、カーバイドやシリサイドを取り出し部(半導体層のうち取り出し電極と接触する表面)に作ったり、半導体層にヘビードープを行う等の方法が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体基板材料として4Hや6Hの立方晶の炭化珪素を用いた場合、ドーピングレベルを非常に高くしても半導体電極層の不純物濃度が1×1019cm-3程度までにしかならない。このため、この半導体電極層に取り出し電極を設けた場合、n型半導体電極層にニッケルで取り出し電極を形成したとすると1×10-5cm-2台、p型半導体電極層にチタンで取り出し電極を形成したとすると1×10-4cm-2台のコンタクト抵抗しか得られないという問題がある。
【0004】
この問題を解決する方法として、さらにドーピングレベルを上げることが考えられるが、4Hや6Hの立方晶の炭化珪素を用いた場合には、材質的に不純物濃度を1×1019cm-3にするまでが現状では限界であり、これらの材質を用いた場合にこれ以上不純物濃度を上げるということは困難である。
本発明は、上記問題に鑑みてなされ、六方晶の炭化珪素からなる半導体層と取り出し電極との間におけるコンタクト抵抗を小さくすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
請求項1に記載の発明においては、4Hまたは6Hの六方晶の炭化珪素からなるコンタクト領域(5)と取り出し電極(12)との間に、コンタクト領域(5)と同じ導電型を有し、かつコンタクト領域(5)よりもバンドギャップが小さい3Cの炭化珪素で構成された中間層(20)が設けられていることを特徴としている。
【0006】
このように、取り出し部にバンドギャップが小さい3Cの炭化珪素で構成された中間層(20)を設けると、取り出し電極(12)と中間層(5)の間におけるエネルギー障壁が小さいことから、中間層(20)を設けない場合よりも取り出し電極(12)とコンタクト領域(5)のコンタクト抵抗を低減することができる。
【0007】
また、請求項2に示すように、中間層(20)を複数の層から構成して、コンタクト領域(5)から取り出し電極(12)に近い層ほどバンドギャップが小さくなっていくグレイドッド構造とすれば、各層の間におけるエネルギー障壁を小さくできるため、より効果的にコンタクト抵抗を低減することができる。具体的には、コンタクト領域(5)を4Hの炭化珪素で構成する場合には、中間層(20)のうち取り出し電極(12)に最も近い層は3Cの炭化珪素の層で構成し、炭化珪素の層とコンタクト領域(5)の間を6Hの炭化珪素の層で構成するようにすればよい。
【0008】
請求項3に記載の発明に示すように、表面が4Hまたは6Hの六方晶の炭化珪素からなる第2導電型の第1半導体層(3)で構成された半導体基板(1、2、3)上に、3Cの炭化珪素からなる第2半導体層(20)を形成し、この半導体基板(1、2、3)にイオン注入を行って、第1半導体層(3)及び第2半導体層(20)の所定領域に第1導電型のコンタクト領域(5)を形成するようにすれば、コンタクト領域(5)の取り出し部を3Cの炭化珪素で形成することができる。これにより、請求項1と同様の効果を有する炭化珪素半導体装置を形成することができる。
【0009】
請求項4に示すように、半導体基板(1、2、3)の主表面側に、3Cの炭化珪素からなる第1導電型の第2半導体層(20)を形成したのち、イオン注入を行って、第2半導体層(20)及び第1半導体層(3)の所定領域に第1導電型のコンタクト領域(5)を形成し、さらにイオン注入を行って、第2半導体層(20)及び第1半導体層(3)のうちコンタクト領域(5)の周囲の部分に第2導電型の半導体領域(4)を形成するようにすることもできる。
【0010】
このように、3Cの炭化珪素からなる第1導電型の第2半導体層(20)を形成し、この後イオン注入によってコンタクト領域(5)形成すれば、コンタクト領域(5)の取り出し部を3Cの炭化珪素で形成することができるため、バンドギャップを少なくすることができ、請求項1と同様の効果を得ることができる。そして、このように、第2半導体層(20)を第1導電型で形成した場合には、第2半導体層(20)のうちコンタクト領域(5)の周囲の部分にイオン注入を行って、高抵抗層(2)と同じ第2導電型の半導体領域(4)にしてやれば、高抵抗層(2)の電位固定も行うようにできる。なお、この場合、高抵抗層(2)と取り出し電極(12)の間に3Cの炭化珪素が形成されることになるため、高抵抗層(2)のコンタクト抵抗も低減することができる。
【0011】
また、請求項5に示すように、コンタクト領域(5)をマスクして、コンタクト領域(5)の周囲における第2半導体層(20)を除去するようにしてもよい。すなわち、高抵抗層(2)と取り出し電極(12)の間においては、電位固定を目的としているのみであり、電位固定に際してコンタクト抵抗の低減はあまり重要ではないため、請求項4のようにコンタクト領域(5)の周囲における第2半導体層(20)を第2導電型に変えるのではなく、この部分をエッチング除去して高抵抗層(2)と取り出し電極(12)が直接接触するようにすることもできる。
【0012】
さらに、請求項6に示すように、第2半導体層(20)を予め第2導電型のもので形成すれば、請求項4や請求項5のように、イオン注入を行ったりエッチング処理を行ったりする必要がないため、工程数を簡略化することができる。
請求項7に記載の発明においては、請求項4乃至6の第2工程におけるイオン注入は、コンタクト領域(5)の不純物濃度が1×1019cm-3以上になるように行うことを特徴としている。
【0013】
第1半導体層(3)の表面に3Cの炭化珪素からなる第2半導体層(20)を形成した場合、ドーピングレベルを高くすることができる。このため、従来困難であった不純物濃度が1×1019cm-3以上のものでコンタクト領域(5)を形成することができ、より効果的にコンタクト抵抗を低減することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
(第1実施形態)
図1に本発明の一実施形態にかかるnチャネルタイプの縦型パワーMOSFETの断面図を示す。以下、図1に基づいて縦型パワーMOSFETの構造について説明する。
【0015】
六方晶(4H、6H)の炭化珪素からなる低抵抗半導体層としてのn+ 型炭化珪素半導体基板1に、高抵抗半導体層としてのn- 型炭化珪素半導体層2とp- 型炭化珪素半導体層3及びp+ 型炭化珪素半導体層4が順次積層されている。そして、p+ 型炭化珪素半導体領域4は、上部が3C(立方晶)の炭化珪素で下部が六方晶の炭化珪素で構成されている。
【0016】
p- 型炭化珪素半導体層3内の表層部における所定領域には、半導体領域としてのn+ 型ソース領域(コンタクト領域)5が形成されている。このn+ 型ソース領域5は、上部が3Cの炭化珪素で下部が六方晶の炭化珪素で構成されている。
また、n+ 型ソース領域5の所定領域に溝7が形成されている。この溝7は、n+ 型ソース領域5とp- 型炭化珪素半導体層3を貫通しており、n- 型炭化珪素半導体層2に達している。
【0017】
溝7を含むウェハ上面全体に、ゲート絶縁膜としての熱酸化膜9が形成されている。そして、溝7内のチャネル形成部には、ポリシリコンからなるベース電極10が形成されており、このゲート電極10を含むウェハ上面全体に絶縁膜11が形成されている。
また、絶縁膜11上にはソース電極12が形成されており、熱酸化膜9及び絶縁膜10に形成されたコンタクトホール13を通じてソース電極12はn+ 型ソース領域5やp+ 型炭化珪素半導体領域4と電気的に導通している。
【0018】
そして、n+ 型炭化珪素半導体基板1の下面側には、ドレイン電極14が形成されている。
このように構成された縦型パワーMOSFETにおけるゲート電極10に所定の駆動電圧を印加すると、n- 型炭化珪素半導体層2とn+ 型ソース領域5の間におけるp- 型炭化珪素半導体層3がチャネル領域となって電流を流す。
【0019】
このとき、上述したように、n+ 型ソース領域5の上部が3Cの炭化珪素で構成しているため、ソース電極12とn+ 型ソース領域5のコンタクト抵抗を低減することができる。すなわち、ソース電極12とn+ 型ソース領域5のコンタクト抵抗を低減するための方法として、1つはn+ 型ソース領域5のバンドギャップを小さくすること、もう1つはn+ 型ソース領域5のドーピングレベルを高くすることが考えられるが、3Cの炭化珪素はこれらいずれも満たすことができるため、効果的に上記コンタクト抵抗を低減することができるのである。
【0020】
図2に、ソース電極12とn+ 型ソース領域5の接触部分におけるバンドギャップ等を表す図を示す。但し、この図では参考のために、n+ 型ソース領域5の下部が6Hの炭化珪素と4Hの炭化珪素の双方を用いた場合で表してある。なお、図中のEgはバンドギャップを示し、Ec、Evはそれぞれ伝導帯の端と価電子帯の端のエネルギーを示している。
【0021】
この図に示すように、3Cの炭化珪素は、6Hの炭化珪素や4Hの炭化珪素に比してバンドギャップが小さく、取り出し電極を構成する金属に4Hや6Hの炭化珪素を直接接触させた場合よりも、これらの間に3Cの炭化珪素を中間層として設けた方が取り出し部におけるエネルギー障壁ΔEcが低くなることが分かる。
【0022】
このため、n+ 型ソース領域5の上部を3Cの炭化珪素で構成すれば、n+ 型ソース領域5を4Hや6Hの炭化珪素でのみ形成する場合に比して取り出し部における抵抗率を低くすることができることが分かる。
そして、上述したように、3Cの炭化珪素はドーピングレベルを非常に高くすることができるため、取り出し部における抵抗率をさらに低くすることができる。
【0023】
また、この図からも分かるように、4Hの炭化珪素よりも6Hの炭化珪素の方がエネルギー障壁ΔEcが小さい。このため、4Hの炭化珪素でn- 型炭化珪素半導体層3を形成する場合、4Hのn- 型炭化珪素半導体層3と3Cのソース領域5の上部の間に6Hの半導体層を設け、エネルギー障壁が順に小さくなっていくグレイテッド構造とすれば、個々のエネルギー障壁をより小さくできるため、より効果的にコンタクト抵抗を低減することができる。
【0024】
次に、上記構成を有する縦型パワーMOSFETの製造方法を図3〜図5に基づいて説明する。
〔図3(a)に示す工程〕
まず、厚さ400μmの六方晶の炭化珪素で構成された、(0001−)カーボン面に対して0〜10°のoff角、例えば8°のoff角を成す主表面を有する低抵抗のn+ 型炭化珪素半導体基板1を用意する。そして、その表面に厚さ約5.0μmのn- 型炭化珪素半導体層2をエピタキシャル成長させ、さらにn- 型炭化珪素半導体層2上に厚さ約2.5μmのp- 型炭化珪素半導体層3をエピタキシャル成長させる。
【0025】
このとき、n+ 型炭化珪素半導体基板1の主表面が上記のoff角を有しているため、n- 型炭化珪素半導体層2やn- 型炭化珪素半導体層3はその表面形状が滑らかな状態で成長する。
次に、SiH4 、C3 H8 、H2 の雰囲気中で、窒素イオンをドーピングしながら結晶成長を行い、p- 型炭化珪素半導体層3上に立方晶である3Cの炭化珪素からなるn- 型炭化珪素半導体層20を形成する。このときの成長条件として、SiC比や温度は、図6に示すSiC比−温度(℃)の特性図に基づいて決定している。この特性図は、圧力10.0Torrの下においてSiC比−温度(℃)条件を変化させてp+ 型炭化珪素半導体層3上に形成させる炭化珪素の結晶構造を実験により検出したものであり、図中の○印は3Cの炭化珪素、△印は3C若しくは六方晶の炭化珪素のいずれか、×印は六方晶の炭化珪素が形成されることを示している。
【0026】
また、この図の矢印で示すように、3Cの炭化珪素の結晶精度は温度が高いほど良く、表面形状はSiC比が小さいほど良い。このため、これらを考慮して、より良好な結晶状態の3Cの炭化珪素でn+ 型炭化珪素半導体層20が形成されるようにすることが望ましい。なお、SiC比が約0.2、温度が約1400℃の条件(図中の△印の部分)では、結晶構造が3Cと六方晶いずれかが形成されるが、形成される炭化珪素の結晶構造を正確に決定するのは、SiC比や温度の他にもガス量や圧力が関係するため、これらのパラメータを変化させることで確実に3Cの炭化珪素が形成されるようにすることもできる。このため、上記条件下でも、良好な結晶状態のものでn+ 型炭化珪素半導体層20を形成することも可能である。
【0027】
このように形成された3Cの炭化珪素からなるn- 型炭化珪素半導体層20が最終的に取り出し部となり、3Cの炭化珪素の特性を利用して取り出し部のコンタクト抵抗の低減を可能としている。なお、この3Cの炭化珪素で構成される部分を参考のため、この後の図においても本図と同様の印で示す。
ところで、取り出し部におけるコンタクト抵抗を低減するのであれば、n- 型炭化珪素半導体層3を初めから3Cの炭化珪素で形成すればよいと考えられる。しかしながら、六方晶の炭化珪素からなるn+ 型炭化珪素半導体基板1上に、立方晶の炭化珪素を所望の厚さで形成することはできない。従って、本実施形態のように、取り出し電極が接触する部分にのみ3Cの炭化珪素からなるn- 型炭化珪素半導体層20を形成している。
【0028】
これにより、n+ 型炭化珪素半導体基板1上に形成されたn- 型炭化珪素半導体層2とp- 型炭化珪素半導体層3とからなるダブルエピ上に、さらに3Cの炭化珪素からなるn- 型炭化珪素半導体層20を備えたウェハが形成される。
〔図3(b)に示す工程〕
ウェハ上に積層形成したLTOからなるマスク材21を形成し、700℃の温度下で、窒素(N2 )イオンをドーズ量8×1015cm-2で注入する。これにより、n- 型炭化珪素半導体層20及びp- 型炭化珪素半導体層3の表層部の所定領域にn+ 型ソース領域5が形成される。このため、n+ 型ソース領域5の上部は3Cの炭化珪素で、下部は六方晶の炭化珪素で形成される。この後、1300℃、10秒間のアニーリング処理を施す。
【0029】
〔図3(c)に示す工程〕
マスク材21を除去したのち、再びn+ 型ソース領域5の表面をマスク材22で覆い、700℃の温度下で、アルミニウムイオンをドーズ量2×1016cm-2で注入する。すなわち、上述したように、アルミニウムイオンを注入するときの表面層が3Cの炭化珪素からなるn+ 型炭化珪素半導体層20であるため、アルミニウムイオンのドーズ量を多くでき、この場合、不純物濃度を1×1021cm-3という非常に高いものにすることができる。このため、取り出し部におけるコンタクト抵抗を低減することができる。
【0030】
このようにして、n+ 型ソース領域5の周囲におけるn- 型炭化珪素半導体層20及びp- 型炭化珪素半導体層3の表層部にp+ 型炭化珪素半導体領域4が形成される。このため、上述したように、p+ 型炭化珪素半導体領域4の上部は3Cの炭化珪素で、下部は立方晶の炭化珪素で形成されるのである。この後、1300℃、10秒間のアニーリング処理を施す。
【0031】
〔図4(a)に示す工程〕
ウェハ表面全面にSi3 N4 膜23を成膜したのち、このSi3 N4 膜23の上にLTOからなるマスク材24を成膜する。そして、これらSi3 N4 膜23及びマスク材24のうち、n+ 型ソース領域5の中央部を開口させた状態で、CF4 及びO2 ガス雰囲気を用いたRIE法によるドライエッチングを行う。これにより、n+ 型ソース領域5及びp- 型炭化珪素半導体層3を貫通してn- 型炭化珪素半導体層2に達する溝7が形成される。
【0032】
〔図4(b)に示す工程〕
約1080℃、4時間の熱処理を行い、溝7の表面全面に犠牲酸化膜25を形成する。この犠牲酸化膜25を形成することによって、溝7の表面形状を良好にすることができる。
〔図4(c)に示す工程〕
Si3 N4 膜23及びマスク材24を除去したのち、約1080℃、4時間の熱処理を行い、ウェハ表面全体に酸化膜25を形成する。このように形成した犠牲酸化膜及び酸化膜25が上述したゲート酸化膜としての熱酸化膜9となる。
【0033】
〔図5(a)に示す工程〕
半導体基板100上にポリシリコン層を積層形成し、フォト・エッチングによって溝7内の熱酸化膜9の表面にゲート電極10を形成する。このゲート電極10は、ソース領域5とn- 型炭化珪素半導体層2の間におけるp- 型炭化珪素半導体層3をチャネル領域とするためのものであるため、少なくともp- 型炭化珪素半導体層3上にゲート電極10が形成されるようにしている。
【0034】
〔図5(b)に示す工程〕
ゲート電極層10上面に気相成長法(例えば化学蒸着法)等によりLTOからなる絶縁膜11を形成する。
〔図5(c)に示す工程〕
フォト・エッチングによって絶縁膜11及び熱酸化膜9の所定領域に、n+ 型ソース領域5及びp+ 型炭化珪素半導体領域4に連通するコンタクトホールを選択的に形成する。この後、絶縁膜11上を含むn+ 型ソース領域5とp+ 型炭化珪素半導体層4の表面に、例えばNiからなるソース電極12を形成する。そしてさらに、n+ 型炭化珪素半導体基板1の裏側に、例えばNiからなるドレイン電極13を形成する。これにより、図1に示す構成を有する縦型パワーMOSFETが完成する。
【0035】
このように完成した縦型パワーMOSFETは、上述したように、6Hの炭化珪素や4Hの炭化珪素に比してバンドギャップが小さく、かつドーピングレベルを高くすることができる3Cの炭化珪素をn+ 型ソース領域5と六方晶のp- 型炭化珪素半導体層3の間に、中間層として配設しているため、取り出し部におけるコンタクト抵抗が非常に低いものとなる。
【0036】
(第2実施形態)
図7に、第2実施形態における縦型パワーMOSFETの製造方法を示す。なお、本実施形態では第1実施形態における縦型パワーMOSFETの製造方法と異なる部分のみ説明し、同様な工程については省略する。
本実施形態では、第1実施形態の図3(c)の工程に代えて、図7の工程を行う。第1実施形態では、n+ 型ソース領域5の周囲におけるn- 型炭化珪素半導体層20の導電型をN型からP型に変えるために、アルミニウムイオンのイオン注入を行っているが、本実施形態では、n+ 型ソース領域5の周囲におけるn- 型炭化珪素半導体層20をエッチングによって除去するようにしている。
【0037】
もともと、上記イオン注入は、n+ 型ソース領域5の周囲におけるn- 型炭化珪素半導体層20の導電型をN型からP型に変えることで、p- 型炭化珪素半導体層3をソース電極12と接触させて電位固定するために行っている。しかしながら、この電位固定には、コンタクト抵抗の低減を図る必要がないため、この部分に中間層として3Cの炭化珪素を介在させる必要はない。このため、N型の導電型を有するn- 型炭化珪素半導体層20をエッチングによって除去することにより、ソース電極12とp- 型炭化珪素半導体層3とを直接接触するようにしている。
【0038】
このように、3Cの炭化珪素からなる中間層は、n+ 型ソース領域5の表層部にだけ形成されておればよく、その他の部分に中間層が形成されていなくても上記効果を得ることができる。
なお、この工程の後、第1実施形態と同様に図4、図5の工程を実施して縦型パワーMOSFETを完成させることができる。この場合、縦型パワーMOSFETは、図1と比較してp+ 型炭化珪素領域4がないものになる。
【0039】
(第3実施形態)
図8に、第2実施形態における縦型パワーMOSFETの製造方法を示す。なお、本実施形態では第1実施形態における縦型パワーMOSFETの製造方法と異なる部分のみ説明し、同様な工程については省略する。
本実施形態では、第1実施形態の図3(a)、(b)の工程に代えて、図8(a)、(b)の工程を行う。
【0040】
〔図8(a)に示す工程〕
まず、第1実施形態と同様に、n+ 型炭化珪素半導体基板1の表面にn- 型炭化珪素半導体層2及びp- 型炭化珪素半導体層3を順にエピタキシャル成長させる。この後、p- 型炭化珪素半導体層3上に、n+ 型炭化珪素半導体層20に代えてp+ 型炭化珪素半導体層20′を形成する。具体的には、雰囲気、温度条件は第1実施形態と同様で行い、注入するイオンを第1実施形態と変えてアルミニウムイオンにすることによって、p+ 型炭化珪素半導体層20′を形成する。
【0041】
〔図8(b)に示す工程〕
次に、第1実施形態と同様の温度条件で窒素イオンを注入する。このとき、窒素イオンのドーズ量は、8×1015cm-2にさらにp型炭化珪素半導体層20′に注入されたアルミニウムイオンのドーズ量を付加した分としている。この後は、第1実施形態と同様に、図3(c)以降の工程を経て縦型パワーMOSFETを形成する。
【0042】
このように、3Cの炭化珪素で構成する中間層をp型炭化珪素半導体層20′というP型の導電体で形成することにより、第1実施形態や第2実施形態のように、n+ 型ソース領域5の周囲の部分にアルミニウムイオンを注入する工程やこの部分における3Cの炭化珪素をエッチング除去する工程を省略することができる。これにより、縦型パワーMOSFETを製造するために必要な工程数を簡略化することができる。
【0043】
このとき、n+ 型炭化珪素半導体基板1の主表面が上記のoff角を有しているため、n- 型炭化珪素半導体層2やn- 型炭化珪素半導体層3はその表面形状が滑らかな状態で成長する。
なお、上記実施形態では、縦型パワーMOSFETのソース領域5について述べたが、上記ソース領域5に限らず炭化珪素半導体領域と金属電極とのコンタクトをとる部分に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる縦型パワーMOSFETの模式的断面図である。
【図2】3Cの炭化珪素を用いた場合のバンドギャップの大きさを説明するための図である。
【図3】図1に示す縦型パワーMOSFETの製造工程を示す図である。
【図4】図3に続く縦型パワーMOSFETの製造工程を示す図である。
【図5】図4に続く縦型パワーMOSFETの製造工程を示す図である。
【図6】SiC比−温度特性を示す説明図である。
【図7】第2実施形態における縦型パワーMOSFETの製造工程を示す図である。
【図8】第3実施形態における縦型パワーMOSFETの製造工程を示す図である。
【符号の説明】
1…n+ 型炭化珪素半導体基板、2…n- 型炭化珪素半導体層、
3…p- 型炭化珪素半導体層、4…p+ 型半導体領域、5…ソース領域、
7…溝、9…熱酸化膜、10…ゲート電極、11…、絶縁膜、
12…ソース電極、13…コンタクトホール、14…ドレイン電極、
20…n- 型炭化珪素半導体層。
Claims (7)
- 4Hまたは6Hの六方晶の炭化珪素からなるコンタクト領域(5)を有し、このコンタクト領域(5)の上面に成膜された絶縁膜(9、11)を貫通するコンタクトホール(13)を介して、前記絶縁膜(9、11)の上に形成された取り出し電極(12)と前記コンタクト領域(5)とを電気的に導通させてなる炭化珪素半導体装置において、
前記コンタクト領域(5)と前記取り出し電極(12)との間に、前記コンタクト領域(5)と同じ導電型を有し、かつ前記コンタクト領域(5)よりもバンドギャップが小さい3Cの炭化珪素で構成された中間層(20)が設けられていることを特徴とする炭化珪素半導体装置。 - 4Hまたは6Hの六方晶の炭化珪素からなるコンタクト領域(5)を有し、このコンタクト領域(5)の上面に成膜された絶縁膜(9、11)を貫通するコンタクトホール(13)を介して、前記絶縁膜(9、11)の上に形成された取り出し電極(12)と前記コンタクト領域(5)とを電気的に導通させてなる炭化珪素半導体装置において、
前記コンタクト領域(5)と前記取り出し電極(12)との間に、前記コンタクト領域(5)と同じ導電型を有し、かつ前記コンタクト領域(5)よりもバンドギャップが小さい中間層(20)が設けられ、該中間層(20)は、複数の層から構成されており、前記コンタクト領域(5)から前記取り出し電極(12)に近い層ほどバンドギャップが小さくなっていく構造となっており、
前記コンタクト領域(5)が4Hの炭化珪素で構成されており、
前記複数の層から形成された中間層(20)のうち、前記取り出し電極(12)に最も近い層は3Cの炭化珪素の層で構成され、この炭化珪素の層と前記コンタクト領域(5)の間は6Hの炭化珪素の層で構成されていることを特徴とする炭化珪素半導体装置。 - 表面が4Hまたは6Hの炭化珪素からなる第2導電型の第1半導体層(3)で構成された半導体基板(1、2、3)上に、3Cの炭化珪素からなる第2半導体層(20)を形成する第1工程と、
イオン注入を行って、前記第1半導体層(3)及び前記第2半導体層(20)の所定領域に、第1導電型のコンタクト領域(5)を形成する第2工程と、
前記半導体基板(1、2、3)上に絶縁膜(9、11)を形成する第3工程と、
前記絶縁膜(9、11)の所定領域に、前記コンタクト領域(5)に連通するコンタクトホール(13)を形成する第4工程と、
前記絶縁膜(9、11)上に、前記コンタクトホール(13)を介して前記コンタクト領域(5)と電気的に導通する取り出し電極(12)を形成する第5工程と、を有することを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造装置。 - 第1導電型の低抵抗層(1)上に該低抵抗層(1)よりも高抵抗の第1導電型の高抵抗層(2)が成膜され、この高抵抗層(2)上に4Hまたは6Hの炭化珪素からなる第2導電型の第1半導体層(3)が成膜されて構成された、前記第1半導体層(3)を主表面とする半導体基板(1、2、3)の該主表面側に、3Cの炭化珪素からなる第1導電型の第2半導体層(20)を形成する第1工程と、
イオン注入を行って、該第2半導体層(20)及び前記第1半導体層(3)の所定領域に第1導電型のコンタクト領域(5)を形成する第2工程と、
イオン注入を行って、該第2半導体層(20)及び前記第1半導体層(3)のうち前記コンタクト領域(5)の周囲の部分に第2導電型の半導体領域(4)を形成する第3工程と、
前記主表面から前記コンタクト領域(5)及び前記第1半導体層(3)を貫通して、前記高抵抗層(2)まで達する溝(7)を形成する第4工程と、
前記溝(7)を含む前記第2半導体層(20)の表面に第1絶縁膜(9)を形成する第5工程と、
前記高抵抗層(2)と前記コンタクト領域(5)の間の前記第1半導体層(3)をチャネル領域として、少なくともこのチャネル領域上に、前記第1絶縁膜(9)を介してゲート電極(10)を形成する第6工程と、
前記ゲート電極(10)を含む前記半導体基板(1、2、3)上に第2絶縁膜(11)を形成する第7工程と、
前記第1、第2絶縁膜(9、11)の所定領域に、前記コンタクト領域(5)及び前記半導体領域(4)に連通するコンタクトホール(13)を形成する第8工程と、
前記第1、第2絶縁膜(9、11)上に、前記コンタクトホール(13)を介して前記コンタクト領域(5)と電気的に導通する取り出し電極(12)を形成する第9工程と、を有していることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 第1導電型の低抵抗層(1)上に該低抵抗層(1)よりも高抵抗の第1導電型の高抵抗層(2)が成膜され、この高抵抗層(2)上に4Hまたは6Hの炭化珪素からなる第2導電型の第1半導体層(3)が成膜されて構成された、前記第1半導体層(3)を主表面とする半導体基板(1、2、3)の該主表面側に、3Cの炭化珪素からなる第1導電型の第2半導体層(20)を形成する第1工程と、
イオン注入を行って、該第2半導体層(20)及び前記第1半導体層(3)の所定領域に第1導電型のコンタクト領域(5)を形成する第2工程と、
前記コンタクト領域(5)をマスクしつつ、前記コンタクト領域(5)の周囲における前記第2半導体層(20)を除去して、前記第1半導体層(3)を露出させる第3工程と、
前記主表面から前記コンタクト領域(5)及び前記第1半導体層(3)を貫通して、前記高抵抗層(2)まで達する溝(7)を形成する第4工程と、
前記溝(7)を含む前記第2半導体層(20)の表面に第1絶縁膜(9)を形成する第5工程と、
前記高抵抗層(2)と前記コンタクト領域(5)の間の前記第1半導体層(3)をチャネル領域として、少なくともこのチャネル領域上に、前記第1絶縁膜(9)を介してゲート電極(10)を形成する第6工程と、
前記ゲート電極(10)を含む前記半導体基板(1、2、3)上に第2絶縁膜(11)を形成する第7工程と、
前記第1、第2絶縁膜(9、11)の所定領域に、前記コンタクト領域(5)及び前記高抵抗層(2)に連通するコンタクトホール(13)を形成する第8工程と、
前記第1、第2絶縁膜(9、11)上に、前記コンタクトホール(13)を介して前記コンタクト領域(5)と電気的に導通する取り出し電極(12)を形成する第9工程と、を有することを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 第1導電型の低抵抗層(1)上に該低抵抗層(1)よりも高抵抗の第1導電型の高抵抗層(2)が成膜され、この高抵抗層(2)上に4Hまたは6Hの炭化珪素からなる第2導電型の第1半導体層(3)が成膜されて構成された、前記第1半導体層(3)を主表面とする半導体基板(1、2、3)の該主表面側に、3Cの炭化珪素からなる第2導電型の第2半導体層(20)を形成する第1工程と、
イオン注入を行って、該第2半導体層(20)及び前記第1半導体層(3)の所定領域に第1導電型のコンタクト領域(5)を形成する第2工程と、
前記主表面から前記コンタクト領域(5)及び前記第1半導体層(3)を貫通して、前記高抵抗層(2)まで達する溝(7)を形成する第3工程と、
前記溝(7)を含む前記第2半導体層(20)の表面に第1絶縁膜(9)を形成する第4工程と、
前記高抵抗層(2)と前記コンタクト領域(5)の間の前記第1半導体層(3)をチャネル領域として、少なくともこのチャネル領域上に、前記第1絶縁膜(9)を介してゲート電極(10)を形成する第5工程と、
前記ゲート電極(10)を含む前記半導体基板(1、2、3)上に第2絶縁膜(11)を形成する第6工程と、
前記第1、第2絶縁膜(9、11)の所定領域に、前記コンタクト領域(5)に連通するコンタクトホール(13)を形成する第7工程と、
前記第1、第2絶縁膜(9、11)上に、前記コンタクトホール(13)を介して前記コンタクト領域(5)と電気的に導通する取り出し電極(12)を形成する第8工程と、を有していることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 前記第2工程における前記イオン注入は、前記コンタクト領域(5)の不純物濃度が1×1019cm-3以上になるように行うことを特徴とする請求項3乃至6のいずれか1つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
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