特開2021-180222IP 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】ドープしたホウ素の拡散を防止して、信頼性の低下につながる閾値の変動を抑制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。
【解決手段】炭化珪素半導体装置は、炭化珪素からなる半導体層19と、半導体層19のおもて面に設けられたゲート絶縁膜9と、ゲート絶縁膜9の、半導体層19と反対側の表面に設けられたゲート電極10と、を備える。ゲート絶縁膜9は、半導体層19のおもて面に設けられた第1ゲート絶縁膜20と、第1ゲート絶縁膜20の、半導体層19と反対側の表面に設けられた第2ゲート絶縁膜21とから構成される。第1ゲート絶縁膜20はIII族またはV族の元素を含み、第2ゲート絶縁膜21の密度は、第1ゲート絶縁膜20の密度より高い。
【選択図】図2

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、従来のゲート絶縁膜の酸化膜(熱酸化膜)はアモルファスであり、密度が低いため、アニール工程や半導体装置の使用中にBが容易に拡散されてしまう。この拡散により、ゲート絶縁膜のSiC側にBのピーク濃度を有する状態から、ゲート絶縁膜にBが均一に存在する状態となり、キャリア移動度が低く、閾値が変動し、信頼性が低下するという課題がある。 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、ドープしたホウ素の拡散を防止して、信頼性の低下につながる閾値の変動を抑制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。炭化珪素半導体装置は、炭化珪素からなる半導体層と、前記半導体層のおもて面に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の、前記半導体層と反対側の表面に設けられたゲート電極とを備える。前記ゲート絶縁膜は、前記半導体層のおもて面に設けられた第1ゲート絶縁膜と、前記第1ゲート絶縁膜の、前記半導体・・・ 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、ドープしたホウ素の拡散を防止して、信頼性の低下につながる閾値の変動を抑制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】実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す断面図である。

【図2】実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の実施例1のゲート構造を示す断面図である。

【図3】SiO2中のホウ素の拡散障壁エネルギーのSiO2密度依存性を示すグラフである。

【図4】実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の実施例2のゲート構造を示す断面図である。

【図5】実施例1のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である(その1)。

【図6】実施例1のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である(その2)。

【図7】実施例1のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である(その3)。

【図8】実施例1のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である(その4)。

【図9】実施例1のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である(その5)。

【図10】実施例2のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である(その1)。

【図11】実施例2のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である(その2)。

【図12】実施例2のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である(その3)。

【図13】実施例2のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である(その4)。

【図14】実施例2のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である(その5)。

【図15】比較例1のゲート構造を示す断面図である。

【図16】比較例2のゲート構造を示す断面図である。

【図17】比較例1のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である。

【図18】比較例2のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である(その1)。

【図19】比較例2のゲート絶縁膜の製造途中の状態を示す断面図である(その2)。

【図20】実施例1、2および比較例1、2の移動度および閾値変動の表である。

選択図 図2出願人が指定した本件の代表的な図

1 n+型炭化珪素基板   2 n-型炭化珪素エピタキシャル層   3 第1p+型ベース領域   4 第2p+型ベース領域   5 n型高濃度領域   6 p型ベース層   7 n+型ソース領域   8 p+型コンタクト領域   9 ゲート絶縁膜   10 ゲート電極   11 層間絶縁膜   12 ソース電極   13 裏面電極   14 バリアメタル   16 トレンチ   17 n+型領域   18 炭化珪素半導体基体   19 炭化珪素層   20 第1ゲート絶縁膜   21 第2ゲート絶縁膜   22 シリコンエピタキシャル層   23 ホウ素窒素注入層   30 ホウ素   31 窒素   70 トレンチ型MOSFET

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