特開2018-182055IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

この発明は、炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】チャネル部への不純物混入を抑制し、キャリアの移動度が低下せず、耐圧を安定できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】炭化珪素半導体装置は、第1導電型の炭化珪素半導体基板100と、第1導電型の第1炭化珪素層1と、絶縁膜9と、を備える。炭化珪素半導体装置では、絶縁膜9の内部、前記絶縁膜9と前記第1炭化珪素層1の境界層、または、前記第1炭化珪素層1の前記絶縁膜9が設けられた表面では、フッ素または塩素を検出できない。
【選択図】図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、洗浄プロセスに広く用いられるフッ酸を用いた場合、炭化珪素半導体表面に洗浄液成分であるフッ素(F)が残留する性質があることが報告されている(例えば、下記参考文献参照)。また、発明者らは、RCA洗浄を用いた場合、塩素またはフッ素が炭化珪素半導体表面に残留することを把握した。特にトレンチ型の炭化珪素半導体装置では、トレンチ内部の洗浄液やリンス液を十分に循環できないため、トレンチの内部からフッ素または塩素がトレンチ外部より高い濃度で検出される傾向があることを把握した。さらに、フッ素または塩素はチャネル面となるトレンチ側面からも検出された。 (参考文献) 岡本 亮太他、「湿式プロセスにより得られた超平坦4H-SiC(0001)実用表面の原子構造解析」、2006年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集、P.539〜P.540 また、トレンチの内面の酸化膜として、高温酸化膜を用いるため、トレンチ表面に残留したフッ素等の元素はトレンチ表面とデポ膜の界面に残留しやすい傾向がある。これらの元素は、後工程の熱処理により、チャネル部の炭化珪素内やゲート酸化膜内に取り込まれるだけでなく、素子外周部のパシベーション膜内に取り込まれることで、不純物準位を形成することが推定される。 また、表面処理方法としてプラズマを用いる方法では、物理的な衝撃により炭化珪素表面の不純物だけでなく、炭化珪素自身も取り除かれ、ダングリングボンドや空孔等が形成され、界面準位を形成することが推定される。また、表面処理方法として水素雰囲気による加熱処理では、温度により炭化珪素構成元素の再配列が発生し、不十分な移動によりダングリングボンドや空孔等が形成され、界面準位を形成することが推定される。 これらのフッ素または塩素等の不純物、不純物準位および界面準位により、炭化珪素半導体装置のキャリアの移動度の低下や、耐圧の不規則な低下などを引き起こしていると推定される。 この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、チャネル部への不純物混入を抑制し、キャリアの移動度が低下せず、耐圧を安定できる炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、次の特徴を有する。第1導電型の炭化珪素半導体基板のおもて面に、第1導電型の第1炭化珪素層が設けられる。前記第1炭化珪素層の表面に選択的に絶縁膜が設けられる。前記絶縁膜の内部、前記絶縁膜と前記第1炭化珪素層の境界層、または、前記第1炭化珪素層の前記絶縁膜が設けられた表面では、フッ素または塩素を検出できない。・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明にかかる炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、チャネル部への不純物混入を抑制し、キャリアの移動度が低下せず、耐圧を安定できるという効果を奏する。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の構成を示す部分断面図である。

【図2】実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である(その1)。

【図3】実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である(その2)。

【図4】実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である(その3)。

【図5】実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の表面分析結果を示すグラフである。

【図6】実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。

【図7】実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である(その1)。

【図8】実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である(その2)。

【図9】実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である(その3)。

【図10】実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。

【図11】実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である(その1)。

【図12】実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である(その2)。

【図13】実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である(その3)。

【図14】実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である(その4)。

【図15】実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である(その5)。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

1 n型炭化珪素層(第1n型炭化珪素層)   2 第2n型炭化珪素層   3 p型炭化珪素層   4 p型イオン注入層(p+型ベース領域)   4a 下部p+型ベース領域   4b 上部p+型ベース領域   5 p+型イオン注入領域   6 n型イオン注入層   6a 下部n型イオン注入層   6b 上部n型イオン注入層   7 n+型ソース領域   8 p++型コンタクト領域   9 絶縁膜(ゲート絶縁膜)   10 ゲート電極   11 層間絶縁膜   12 コンタクト電極(ソース電極)   13 裏面電極   14 電極パッド   15 裏面電極パッド   16 チャネルストッパ   20 トレンチ   100 n+型炭化珪素半導体基板

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