JP6325743B2 - 半導体装置およびその製造方法、並びに電力変換装置 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法、並びに電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6325743B2 JP6325743B2 JP2017504508A JP2017504508A JP6325743B2 JP 6325743 B2 JP6325743 B2 JP 6325743B2 JP 2017504508 A JP2017504508 A JP 2017504508A JP 2017504508 A JP2017504508 A JP 2017504508A JP 6325743 B2 JP6325743 B2 JP 6325743B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- type
- epitaxial layer
- semiconductor device
- depth
- 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.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 162
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 162
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 claims description 126
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 120
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 91
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 16
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 14
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 9
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- PEUPIGGLJVUNEU-UHFFFAOYSA-N nickel silicon Chemical compound [Si].[Ni] PEUPIGGLJVUNEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
そこで、本発明は、オン抵抗が低く、かつ、高耐圧のSiCパワーMISFETを提供する。
次に、本実施例1によるSiCパワーMISFETの構造の特徴について説明する。
≪SiCパワーMISFETの製造方法≫
≪電力変改装置(インバータ)≫
≪SiCパワーMISFETの製造方法≫
≪SiCパワーMISFETの製造方法≫
2 n−型エピタキシャル層
3 SiCエピタキシャル基板
4 p型ボディ領域
4a p型ボディ領域の第1領域
4b p型ボディ領域の第2領域
5 n+型ソース領域
6 p+型電位固定領域
7 JFET領域(ドーピング領域)
7A JFET領域の上部
7B JFET領域の下部
8 チャネル領域
10 ゲート絶縁膜
11 ゲート電極
12 層間絶縁膜
13 開口部
14 金属シリサイド層
15 ソース配線用電極
16 金属シリサイド層
17 ドレイン配線用電極
18,19,20 マスク
21 制御回路
22 パワーモジュール
23,24,25,26,27,28,29 端子
30 3相モータ
31 SiCパワーMISFET
32 還元ダイオード
33 ボディダイオード
Claims (11)
- 第1主面および前記第1主面と反対面の第2主面を有し、炭化珪素からなる第1導電型の基板と、
前記基板の前記第1主面上に形成された炭化珪素からなる前記第1導電型のエピタキシャル層と、
前記エピタキシャル層の表面から前記エピタキシャル層内に形成された前記第1導電型とは異なる第2導電型の複数のボディ領域と、
互いに隣り合う前記ボディ領域の間に形成された前記第1導電型のドーピング領域と、
前記ボディ領域の端部側面と離間して、前記エピタキシャル層の表面から前記ボディ領域内に形成された前記第1導電型のソース領域と、
前記ボディ領域の端部側面と前記ソース領域の端部側面との間の前記エピタキシャル層の表層部に形成されたチャネル領域と、
前記チャネル領域に接して形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
を有し、
前記ボディ領域は、
第1深さを有する第1領域と、
平面視において互いに隣り合う前記第1領域同士が向かい合う側に、前記第1領域と接して形成された、前記第1深さよりも浅い第2深さを有する第2領域と、
から構成され、
前記ドーピング領域の深さは、前記第2深さより深く、
互いに隣り合う前記第2領域の間であって、前記第2領域の下端より上の前記ドーピング領域の不純物濃度が、前記第2領域の前記下端に接する前記ドーピング領域の不純物濃度よりも高い、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
平面視において、前記ソース領域の端が、前記第1領域の端と前記第2領域の端との間に位置する、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記ソース領域が形成された前記エピタキシャル層の表面に段差を有し、
前記ソース領域の端部の前記エピタキシャル層の表面の位置が、前記ソース領域の中央部の前記エピタキシャル層の表面の位置よりも低く、
前記ソース領域の端部の不純物濃度が、前記ソース領域の中央部の不純物濃度よりも低い、半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置において、
平面視において、前記段差の位置と前記第2領域の端の位置とが重なる、半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置において、
前記第2領域の下に、前記ドーピング領域が形成されている、半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置において、
平面視において、前記ソース領域の端が、前記第1領域の端と前記第2領域の端との間に位置する、半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置において、
互いに隣り合う前記第2領域の間の前記ドーピング領域の不純物濃度が、前記第2領域の下の前記ドーピング領域の不純物濃度よりも高い、半導体装置。 - (a)炭化珪素からなる第1導電型の基板の第1主面上に、炭化珪素からなる前記第1導電型のエピタキシャル層を形成する工程、
(b)前記エピタキシャル層の表面から前記エピタキシャル層内に、前記第1導電型とは異なる第2導電型の不純物をイオン注入して、複数のボディ領域を形成する工程、
(c)前記ボディ領域の端部側面と離間して、前記エピタキシャル層の表面から前記ボディ領域内に、前記第1導電型の不純物をイオン注入して、ソース領域を形成する工程、
(d)前記エピタキシャル層の表面上に、互いに隣り合う前記ボディ領域の間および前記ボディ領域の端部が露出するように開口部が設けられたマスクを形成する工程、
(e)前記マスクから露出する前記エピタキシャル層に、前記第1導電型の不純物をイオン注入して、互いに隣り合う前記ボディ領域の間および前記ボディ領域の端部下の前記エピタキシャル層に、ドーピング領域を形成する工程、
(f)前記マスクを除去した後、前記エピタキシャル層の表面に接して、ゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を有し、
前記(e)工程後の前記ボディ領域は、
第1深さを有する第1領域と、
平面視において互いに隣り合う前記第1領域同士が向かい合う側に、前記第1領域と接して形成された、前記第1深さよりも浅い第2深さを有する第2領域と、
から構成され、
互いに隣り合う前記第2領域の間であって、前記第2領域の下端より上の前記ドーピング領域の不純物濃度が、前記第2領域の前記下端に接する前記ドーピング領域の不純物濃度よりも高い、半導体装置の製造方法。 - 請求項8記載の半導体装置の製造方法において、
前記(d)工程と前記(e)工程との間に、さらに、以下の工程を含む:
(g)前記マスクから露出する前記エピタキシャル層を、前記ソース領域の深さよりも浅く、エッチングする工程。 - 請求項8記載の半導体装置の製造方法において、
前記マスクの開口部端は、前記ソース領域上に位置する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置を備える、電力変換装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/057191 WO2016143099A1 (ja) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | 半導体装置およびその製造方法、並びに電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2016143099A1 JPWO2016143099A1 (ja) | 2017-07-13 |
JP6325743B2 true JP6325743B2 (ja) | 2018-05-16 |
Family
ID=56878555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017504508A Active JP6325743B2 (ja) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | 半導体装置およびその製造方法、並びに電力変換装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6325743B2 (ja) |
WO (1) | WO2016143099A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7040354B2 (ja) | 2018-08-08 | 2022-03-23 | 株式会社デンソー | 半導体装置とその製造方法 |
JP2022087908A (ja) * | 2020-12-02 | 2022-06-14 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4803533A (en) * | 1986-09-30 | 1989-02-07 | General Electric Company | IGT and MOSFET devices having reduced channel width |
JPS6482564A (en) * | 1987-09-24 | 1989-03-28 | Mitsubishi Electric Corp | Field-effect semiconductor device |
JPH09232332A (ja) * | 1996-02-27 | 1997-09-05 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
JP4802378B2 (ja) * | 2001-03-12 | 2011-10-26 | 株式会社デンソー | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JP2011199000A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP6072432B2 (ja) * | 2012-05-15 | 2017-02-01 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
WO2014083771A1 (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-05 | パナソニック株式会社 | 半導体素子及びその製造方法 |
JP5684304B2 (ja) * | 2013-02-27 | 2015-03-11 | 株式会社東芝 | 炭化珪素半導体装置 |
US9768259B2 (en) * | 2013-07-26 | 2017-09-19 | Cree, Inc. | Controlled ion implantation into silicon carbide using channeling and devices fabricated using controlled ion implantation into silicon carbide using channeling |
-
2015
- 2015-03-11 WO PCT/JP2015/057191 patent/WO2016143099A1/ja active Application Filing
- 2015-03-11 JP JP2017504508A patent/JP6325743B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016143099A1 (ja) | 2016-09-15 |
JPWO2016143099A1 (ja) | 2017-07-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6759563B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
US8658503B2 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
JP6996082B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP6099749B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 | |
JP2017079251A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP2016006854A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
JP6140823B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置 | |
JP6109444B1 (ja) | 半導体装置 | |
JP2019197792A5 (ja) | ||
JP2017112161A (ja) | 半導体装置 | |
JP6853977B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP6802454B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2018082055A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP2018152426A (ja) | 半導体装置 | |
JP2017092355A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
WO2015166754A1 (ja) | 半導体装置 | |
JP4948784B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP5735611B2 (ja) | SiC半導体装置 | |
JP6862782B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP6325743B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法、並びに電力変換装置 | |
JP2021044275A (ja) | 半導体装置 | |
JP6771433B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6271078B2 (ja) | 半導体装置および電力変換装置 | |
WO2013035300A1 (ja) | 半導体素子、半導体装置、およびその製造方法 | |
JP2017092364A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170306 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171003 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171201 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171226 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180226 |
|
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: 20180403 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180412 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6325743 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |