特開 2024-125439 半導体装置及び半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024125439

(43)【公開日】2024-09-19

(54)【発明の名称】半導体装置及び半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/336 20060101AFI20240911BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20240911BHJP

   H01L 29/78 20060101ALI20240911BHJP

   H01L 29/06 20060101ALI20240911BHJP

   H01L 29/739 20060101ALI20240911BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 658J

H01L29/78 652T

H01L29/78 652K

H01L29/78 653A

H01L29/78 652P

H01L29/78 652H

H01L29/78 652J

H01L29/78 652N

H01L29/78 658E

H01L29/78 658G

H01L29/78 655Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021127768

(22)【出願日】2021-08-03

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】原田 一範

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 雄

(57)【要約】

【課題】パッシベーション層の応力集中を緩和しながら剥がれを抑制できる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置は、第１主面を有する基板と、前記第１主面の上方に設けられた電極と、前記電極を覆うパッシベーション層と、を有し、前記パッシベーション層に前記電極の一部を露出する開口部が形成され、前記パッシベーション層は、前記電極に接する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、前記第１面及び前記第２面に連なり、前記開口部を構成する第３面と、を有し、前記第１面、前記第２面及び前記第３面と交差する断面視において、前記第３面は、前記パッシベーション層からみて前記第３面の外側に接触円の中心が位置する方向に湾曲している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面を有する基板と、
前記第１主面の上方に設けられた電極と、
前記電極を覆うパッシベーション層と、
を有し、
前記パッシベーション層に前記電極の一部を露出する開口部が形成され、
前記パッシベーション層は、
前記電極に接する第１面と、
前記第１面とは反対側の第２面と、
前記第１面及び前記第２面に連なり、前記開口部を構成する第３面と、
を有し、
前記第１面、前記第２面及び前記第３面と交差する断面視において、前記第３面は、前記パッシベーション層からみて前記第３面の外側に接触円の中心が位置する方向に湾曲している半導体装置。

【請求項2】

前記第３面と前記第２面との境界を前記第１面に射影した射影境界と、前記第３面と前記第１面との境界と、の間の最短距離をＡとし、
前記第１面と前記第２面との間の距離をＢとしたとき、
Ａ／Ｂの値は０．５以上３．０以下である請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記パッシベーション層は、窒化シリコン層を含む請求項１または請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記パッシベーション層は、前記窒化シリコン層と前記電極との間に設けられ、前記第１面を構成する酸化シリコン層を含む請求項３に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記パッシベーション層は、前記第２面を構成するポリイミド層を含み、前記窒化シリコン層が前記電極と前記ポリイミド層との間に設けられている請求項３または請求項４に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記パッシベーション層には、前記第１面に平行な方向で圧縮応力が作用している請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記基板は炭化珪素基板である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項8】

第１主面を有する基板の、前記第１主面の上方に電極を形成する工程と、
前記電極を覆うパッシベーション層を形成する工程と、
前記パッシベーション層に前記電極の一部を露出する開口部を形成する工程と、
を有し、
前記パッシベーション層は、
前記電極に接する第１面と、
前記第１面とは反対側の第２面と、
を有し、
前記開口部を形成する工程は、等方性エッチングにより、前記第１面及び前記第２面に連なる第３面を前記パッシベーション層に形成する工程を有し、
前記第１面、前記第２面及び前記第３面と交差する断面視において、前記第３面は、前記パッシベーション層からみて前記第３面の外側に接触円の中心が位置する方向に湾曲する半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

配線を覆うように、窒化膜を含むパッシベーション層が形成された半導体装置が開示されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－２１６７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の半導体装置では、パッシベーション層の応力集中を緩和しながら剥がれを抑制することが困難である。

【0005】

本開示は、パッシベーション層の応力集中を緩和しながら剥がれを抑制できる半導体装置及び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】

【0006】

本開示の半導体装置は、第１主面を有する基板と、前記第１主面の上方に設けられた電極と、前記電極を覆うパッシベーション層と、を有し、前記パッシベーション層に前記電極の一部を露出する開口部が形成され、前記パッシベーション層は、前記電極に接する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、前記第１面及び前記第２面に連なり、前記開口部を構成する第３面と、を有し、前記第１面、前記第２面及び前記第３面と交差する断面視において、前記第３面は、前記パッシベーション層からみて前記第３面の外側に接触円の中心が位置する方向に湾曲している。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、パッシベーション層の応力集中を緩和しながら剥がれを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態におけるパッシベーション層を示す断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。

【図6】図６は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その４）である。

【図7】図７は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その５）である。

【図8】図８は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その６）である。

【図9】図９は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その７）である。

【図10】図１０は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その８）である。

【図11】図１１は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その９）である。

【図12】図１２は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１０）である。

【図13】図１３は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１１）である。

【図14】図１４は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１２）である。

【図15】図１５は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１３）である。

【図16】図１６は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１４）である。

【図17】図１７は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１５）である。

【図18】図１８は、第２実施形態におけるパッシベーション層を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施するための形態について、以下に説明する。

【0010】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。以下の説明では、同一又は対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、"－"（バー）を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。

【0011】

〔１〕 本開示の一態様に係る半導体装置は、第１主面を有する基板と、前記第１主面の上方に設けられた電極と、前記電極を覆うパッシベーション層と、を有し、前記パッシベーション層に前記電極の一部を露出する開口部が形成され、前記パッシベーション層は、前記電極に接する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、前記第１面及び前記第２面に連なり、前記開口部を構成する第３面と、を有し、前記第１面、前記第２面及び前記第３面と交差する断面視において、前記第３面は、前記パッシベーション層からみて前記第３面の外側に接触円の中心が位置する方向に湾曲している。

【0012】

パッシベーション層の第３面が、第１面、第２面及び第３面と交差する断面視において、パッシベーション層からみて第３面の外側に接触円の中心が位置する方向に湾曲している。このため、パッシベーション層とソース電極との間に良好な密着性が得られる程度に大きな面積を第２面に確保しながら、第３面が第１主面に垂直で場合よりも、パッシベーション層の体積を低減できる。パッシベーション層の体積の低減により、パッシベーション層における応力集中を緩和できる。

【0013】

〔２〕 〔１〕において、前記第３面と前記第２面との境界を前記第１面に射影した射影境界と、前記第３面と前記第１面との境界と、の間の最短距離をＡとし、前記第１面と前記第２面との間の距離をＢとしたとき、Ａ／Ｂの値は０．５以上３．０以下であってもよい。この場合、パッシベーション層の剥がれの抑制と応力集中の緩和とを特に両立しやすい。

【0014】

〔３〕 〔１〕又は〔２〕において、前記パッシベーション層は、窒化シリコン層を含んでもよい。この場合、半導体装置の内部を保護しやすい。

【0015】

〔４〕 〔３〕において、前記パッシベーション層は、前記窒化シリコン層と前記電極との間に設けられ、前記第１面を構成する酸化シリコン層を含んでもよい。この場合、半導体装置の内部をより保護しやすい。

【0016】

〔５〕 〔３〕又は〔４〕において、前記パッシベーション層は、前記第２面を構成するポリイミド層を含み、前記窒化シリコン層が前記電極と前記ポリイミド層との間に設けられていてもよい。この場合、半導体装置の内部をより保護しやすい。

【0017】

〔６〕 〔１〕～〔５〕において、前記パッシベーション層には、前記第１面に平行な方向で圧縮応力が作用していてもよい。圧縮応力が作用していても、応力集中を緩和して、剥がれを抑制できる。

【0018】

〔７〕 〔１〕～〔６〕において、前記基板は炭化珪素基板であってもよい。この場合、高い耐圧を得やすい。

【0019】

〔８〕 本開示の他の一態様に係る半導体装置の製造方法は、第１主面を有する基板の、前記第１主面の上方に電極を形成する工程と、前記電極を覆うパッシベーション層を形成する工程と、前記パッシベーション層に前記電極の一部を露出する開口部を形成する工程と、を有し、前記パッシベーション層は、前記電極に接する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、前記開口部を形成する工程は、等方性エッチングにより、前記第１面及び前記第２面に連なる第３面を前記パッシベーション層に形成する工程を有し、前記第１面、前記第２面及び前記第３面と交差する断面視において、前記第３面は、前記パッシベーション層からみて前記第３面の外側に接触円の中心が位置する方向に湾曲する。

【0020】

等方性エッチングによりパッシベーション層に開口部を形成するため、第１面、第２面及び第３面と交差する断面視において、パッシベーション層からみて第３面の外側に接触円の中心が位置する方向に湾曲するように第３面が形成される。このため、パッシベーション層の剥がれの抑制と応力集中の緩和とを両立できる。

【0021】

［本開示の実施形態］
（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態は、炭化珪素半導体装置の一例であり、いわゆる縦型のＭＯＳ（metal - oxide）電界効果トランジスタ（field effect transistorＦＥＴ）に関する。図１は、第１実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。

【0022】

図１に示されるように、第１実施形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００は、炭化珪素基板１０と、ゲート絶縁膜７１と、埋込部７２と、ゲート電極７３と、層間絶縁膜７４と、ソース電極７５と、ドレイン電極７６と、パッシベーション層９０とを主に有している。炭化珪素基板１０は、炭化珪素単結晶基板２０と、炭化珪素単結晶基板２０上にある炭化珪素エピタキシャル層３０とを含む。炭化珪素基板１０は、第１主面１１と、第１主面１１とは反対側の第２主面１２とを有する。炭化珪素エピタキシャル層３０は第１主面１１を構成し、炭化珪素単結晶基板２０は第２主面１２を構成する。炭化珪素単結晶基板２０及び炭化珪素エピタキシャル層３０は、例えばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素から構成されている。炭化珪素単結晶基板２０は、例えば窒素（Ｎ）等のｎ型不純物を含みｎ型（第１導電型）を有する。

【0023】

第１主面１１は、｛０００１｝面又は｛０００１｝面がオフ方向に８°以下のオフ角だけ傾斜した面である。第１主面１１は、（０００－１）面又は（０００１）面であってもよく、（０００－１）面又は（０００１）面がオフ方向に８°以下のオフ角だけ傾斜した面であってもよい。オフ方向は、例えば＜１１－２０＞方向であってもよいし、＜１－１００＞方向であってもよい。オフ角は、例えば１°以上であってもよいし、２°以上であってもよい。オフ角は、６°以下であってもよいし、４°以下であってもよい。

【0024】

炭化珪素エピタキシャル層３０は、ドリフト領域３１と、ボディ領域３２と、ソース領域３３と、シールド領域３５と、接続領域３９と、コンタクト領域３４とを主に有する。

【0025】

ドリフト領域３１は、例えば窒素又はリン（Ｐ）等のｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を有する。ドリフト領域３１は、例えば第１ドリフト層４１と、第２ドリフト層４２とを主に有する。第２ドリフト層４２は第１ドリフト層４１上に設けられている。すなわち、第２ドリフト層４２は、第１ドリフト層４１よりも第１主面１１側に設けられている。

【0026】

ボディ領域３２はドリフト領域３１上に設けられている。ボディ領域３２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等のｐ型不純物を含み、ｐ型（第２導電型）の導電型を有する。

【0027】

ソース領域３３は、ボディ領域３２によってドリフト領域３１から隔てられるようにボディ領域３２上に設けられている。ソース領域３３は、例えば窒素又はリン等のｎ型不純物を含んでおり、ｎ型の導電型を有する。ソース領域３３は、第１主面１１を構成する。

【0028】

コンタクト領域３４は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。コンタクト領域１８は、第１主面１１を構成する。コンタクト領域３４は、ソース領域３３を貫通し、ボディ領域３２に接する。コンタクト領域３４がボディ領域３２を貫通していてもよい。

【0029】

第１主面１１には、第１トレンチ５０と、第２トレンチ６０とが設けられている。第１トレンチ５０は、第１主面１１と連なる第１側面５２と、第１側面５２と連なる第１底面５１とにより規定される。第２トレンチ６０は、第１主面１１と連なる第２側面６２と、第２側面６２と連なる第２底面６１とにより規定される。

【0030】

第２側面６２は、ソース領域３３及びボディ領域３２を貫通してドリフト領域３１に至る。第２底面６１は、ドリフト領域３１に位置する。第２底面６１は、例えば第２主面１２と平行な平面である。第２側面６２は、好ましくは、｛０－３３－８｝面を有する。｛０－３３－８｝面は、優れた移動度が得られる結晶面である。

【0031】

シールド領域３５は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。シールド領域３５は、第１主面１１に垂直な方向からの平面視において、第１トレンチ５０と重なるようにして第１ドリフト層４１の表面に形成されている。

【0032】

接続領域３９は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。接続領域３９は、第１トレンチ５０の周囲に形成されており、ボディ領域３２及びシールド領域３５の両方に接する。接続領域３９が第２ドリフト層４２及びソース領域３３に更に接してもよい。接続領域３９は、第１側面５２及び第１底面５１に露出する。第１側面５２及び第１底面５１は、接続領域３９に位置する。第１底面５１は、例えば第２主面１２と平行な平面である。

【0033】

ゲート絶縁膜７１は、例えば酸化膜である。ゲート絶縁膜７１は、例えば二酸化珪素を含む材料により構成されている。ゲート絶縁膜７１は、第２側面６２及び第２底面６１に接する。ゲート絶縁膜７１は、第２底面６１においてドリフト領域３１と接する。ゲート絶縁膜７１は、第２側面６２においてソース領域３３、ボディ領域３２及びドリフト領域３１の各々と接している。ゲート絶縁膜７１は、第１主面１１においてソース領域３３及び接続領域３９と接していてもよい。ゲート絶縁膜７１は、第１側面５２及び第１底面５１において接続領域３９と接していてもよい。

【0034】

ゲート電極７３は、ゲート絶縁膜７１上に設けられている。ゲート電極７３は、例えば導電性不純物を含むポリシリコン（ポリＳｉ）から構成されている。ゲート電極７３は、第２トレンチ６０の内部に配置されている。ゲート電極７３の一部は、第１主面１１上に配置されていてもよい。

【0035】

埋込部７２は、第１トレンチ５０の内側でゲート絶縁膜７１上に設けられている。埋込部７２は、例えば導電性不純物を含むポリＳｉから構成されている。埋込部７２の一部は、第１主面１１上に配置されていてもよい。

【0036】

層間絶縁膜７４は、埋込部７２、ゲート電極７３及びゲート絶縁膜７１に接して設けられている。層間絶縁膜７４は、例えば二酸化珪素を含む材料から構成されている。層間絶縁膜７４は、埋込部７２及びゲート電極７３とソース電極７５とを電気的に絶縁している。

【0037】

層間絶縁膜７４及びゲート絶縁膜７１には、コンタクトホール７４Ａが形成されている。コンタクトホール７４Ａを通じて、ソース領域３３及びコンタクト領域３４が層間絶縁膜７４及びゲート絶縁膜７１から露出している。

【0038】

ソース電極７５は、第１主面１１に接する。ソース電極７５は、例えば、層間絶縁膜７４を覆うバリアメタル膜と、ソース領域３３及びコンタクト領域３４に接触するオーミック電極と、バリアメタル膜及びオーミック電極の上の本体部とを有する。オーミック電極は、例えばニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ）を含む材料から構成されている。オーミック電極が、チタン（Ｔｉ）と、アルミニウムと、シリコンとを含む材料から構成されていてもよい。オーミック電極は、ソース領域３３と、コンタクト領域３４とにオーミック接合している。本体部は、例えばアルミニウムを含む材料から構成されている。

【0039】

ドレイン電極７６は、第２主面１２に接する。ドレイン電極７６は、第２主面１２において炭化珪素単結晶基板２０と接している。ドレイン電極７６は、ドリフト領域３１と電気的に接続されている。ドレイン電極７６は、例えば、炭化珪素単結晶基板２０に接触するオーミック電極と、オーミック電極の上の本体部とを有する。オーミック電極は、例えばニッケルシリサイドを含む材料から構成されている。オーミック電極が、チタンと、アルミニウムと、シリコンとを含む材料から構成されていてもよい。オーミック電極は、炭化珪素単結晶基板２０にオーミック接合している。本体部は、例えばアルミニウムを含む材料から構成されている。

【0040】

ここで、パッシベーション層９０について詳細に説明する。図２は、第１実施形態におけるパッシベーション層９０を示す断面図である。

【0041】

パッシベーション層９０は、ソース電極７５の上に形成されており、ソース電極７５の上面を覆う。パッシベーション層９０にソース電極７５の一部を露出する開口部９０Ａが形成されている。パッシベーション層９０は、ソース電極７５に接する第１面９１と、第１面９１とは反対側の第２面９２と、第１面９１及び第２面９２に連なり、開口部９０Ａを構成する第３面９３とを有する。第３面９３は、第１面９１、第２面９２及び第３面９３と交差する断面視において、パッシベーション層９０からみて第３面９３の外側に接触円の中心が位置する方向に湾曲している。第３面９３は、第１面９１に対して負の曲率を有してもよい。

【0042】

パッシベーション層９０は、例えば厚さが１８０ｎｍ以上８６０ｎｍ以下の窒化シリコン層である。ＭＯＳＦＥＴ１００の用途に応じて、パッシベーション層９０の厚さが１８０ｎｍ以上２２０ｎｍ以下であってもよく、７００ｎｍ以上８６０ｎｍ以下であってもよい。パッシベーション層９０の厚さは、第１面９１と第２面９２との間の距離である。パッシベーション層９０に、第１面９１に平行な方向で圧縮応力が作用していてもよい。

【0043】

第３面９３と第２面９２との境界９４を第１面９１に射影した射影境界９４Ｘと、第３面９３と第１面との境界９５との間の最短距離をＡとし、第１面９１と第２面９２との間の距離をＢとしたとき、Ａ／Ｂの値は、好ましくは０．５以上３．０以下である。

【0044】

次に、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図３～図１７は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。

【0045】

第１実施形態では、まず、図３に示されるように、炭化珪素単結晶基板２０を準備する。次に、炭化珪素単結晶基板２０の上にｎ型の第１ドリフト層４１を形成する。例えば、炭化珪素単結晶基板２０は、窒素等のｎ型不純物を含み、ｎ型を有する。例えば、第１ドリフト層４１は窒素を添加したエピタキシャル成長により形成できる。

【0046】

次に、図４に示されるように、第１ドリフト層４１の表面に、ｐ型のシールド領域３５と、ｐ型の埋込接合終端構造（junction termination extension：ＪＴＥ）領域８１と、ｐ型の埋込ガードリング（guard ring：ＧＲ）領域８２とを形成する。例えば、シールド領域３５、埋込ＪＴＥ領域８１及び埋込ＧＲ領域８２はアルミニウムのイオン注入により形成できる。

【0047】

次に、図５に示されるように、第１ドリフト層４１の上に第２ドリフト層４２を形成する。例えば、第２ドリフト層４２は窒素を添加したエピタキシャル成長により形成できる。第１ドリフト層４１のｎ型不純物の濃度は、第２ドリフト層４２のｎ型不純物の濃度と同じであってもよいし、第２ドリフト層４２のｎ型不純物の濃度より低くてもよい。

【0048】

次に、図６に示されるように、第１ドリフト層４１の表面にｐ型のボディ領域３２を形成する。例えば、ボディ領域３２はアルミニウムのイオン注入により形成できる。次に、ボディ領域３２の表面にｎ型のソース領域３３を形成する。例えば、ソース領域３３は窒素又はリンのイオン注入により形成できる。

【0049】

次に、図７に示されるように、ソース領域３３、ボディ領域３２及び第２ドリフト層４２に、ｐ型のコンタクト領域３４と、ｐ型のＧＲ領域８３とを形成する。例えば、コンタクト領域３４及びＧＲ領域８３はアルミニウムのイオン注入により形成できる。第１ドリフト層４１及び第２ドリフト層４２がドリフト領域３１に含まれる。

【0050】

次に、図８に示されるように、ソース領域３３、ボディ領域３２及び第２ドリフト層４２にソース用の第１トレンチ５０を形成する。第１トレンチ５０は、シールド領域３５の上方に形成する。第１トレンチ５０は、次のようにして形成できる。

【0051】

まず、第１トレンチ５０を形成しようとする領域上に開口を有するマスク（図示せず）を形成する。次に、マスクを用いて、ソース領域３３の一部と、ボディ領域３２の一部と、第２ドリフト層４２の一部とをエッチングにより除去する。エッチングは、例えば誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング（inductively coupled plasma - reactive ion etching：ＩＣＰ－ＲＩＥ）である。エッチングにより、第１トレンチ５０を形成しようとする領域に、第１主面１１に対してほぼ垂直な側部と、側部と連続的に設けられ、かつ第１主面１１とほぼ平行な底部とを有する凹部が形成される。

【0052】

次に、凹部において熱エッチングを行う。熱エッチングは、第１主面１１上にマスクが形成された状態で、例えば、少なくとも１種類以上のハロゲン原子を有する反応性ガスを含む雰囲気中での加熱によって行い得る。少なくとも１種類以上のハロゲン原子は、塩素（Ｃｌ）原子及びフッ素（Ｆ）原子の少なくともいずれかを含む。当該雰囲気は、例えば、塩素（Ｃｌ_２）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）又は四フッ化炭素（ＣＦ_４）を含む。例えば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を８００℃以上９００℃以下として、熱エッチングが行われる。なお、反応ガスは、上述した塩素ガスと酸素ガスとに加えて、キャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、例えば窒素（Ｎ_２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス又はヘリウム（Ｈｅ）ガス等を用いることができる。

【0053】

上記熱エッチングにより、第１主面１１に第１トレンチ５０が形成される。第１トレンチ５０は、第１側面５２と、第１底面５１とにより規定される。第１側面５２は、ソース領域３３と、ボディ領域３２と、第２ドリフト層４２とにより構成される。第１底面５１は、第２ドリフト層４２により構成される。

【0054】

マスクの除去後、図９に示されるように、第１トレンチ５０の周囲において、ソース領域３３、ボディ領域３２及び第２ドリフト層４２にｐ型の接続領域３９を形成する。例えば、接続領域３９はアルミニウムのイオン注入により形成できる。接続領域３９は、ボディ領域３２及びシールド領域３５の両方に接するように形成する。

【0055】

次に、図１０に示されるように、ソース領域３３、ボディ領域３２及び第２ドリフト層４２にゲート用の第２トレンチ６０を形成する。第２トレンチ６０は、第１主面１１に垂直な方向からの平面視において、シールド領域３５から離して形成する。第２トレンチ６０は、第１トレンチ５０と同様にして形成でき、第２側面６２と、第２底面６１とにより規定される。第２側面６２は、ソース領域３３と、ボディ領域３２と、第２ドリフト層４２とにより構成される。第２底面６１は、第２ドリフト層４２により構成される。

【0056】

次に、図１１に示されるように、第１主面１１と、第１側面５２と、第１底面５１と、第２側面６２と、第２底面６１との上にゲート絶縁膜７１を形成する。

【0057】

次に、図１２に示されるように、第１トレンチ５０内でゲート絶縁膜７１の上に埋込部７２を形成し、第２トレンチ６０内でゲート絶縁膜７１の上にゲート電極７３を形成する。

【0058】

次に、図１３に示されるように、ゲート絶縁膜７１、埋込部７２及びゲート電極７３の上に層間絶縁膜７４を形成する。次に、ソース領域３３及びコンタクト領域３４を露出するコンタクトホール７４Ａを層間絶縁膜７４に形成する。

【0059】

次に、図１４に示されるように、層間絶縁膜７４の上に、コンタクトホール７４Ａを通じてソース領域３３及びコンタクト領域３４にオーミック接触するソース電極７５を形成する。ソース電極７５は、例えば、層間絶縁膜７４を覆うバリアメタル膜と、ソース領域３３及びコンタクト領域３４に接触するオーミック電極と、バリアメタル膜及びオーミック電極の上の本体部とを有する。次に、炭化珪素基板１０の第２主面１２の上にドレイン電極７６を形成する。ドレイン電極７６は、例えば、炭化珪素単結晶基板２０に接触するオーミック電極と、オーミック電極の上の本体部とを有する。

【0060】

次に、図１５に示されるように、ソース電極７５の上にパッシベーション層９０を形成する。例えば、パッシベーション層９０は、プラズマ化学気相成長（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）法により形成できる。パッシベーション層９０は、ソース電極７５に接する第１面９１と、第１面９１とは反対側の第２面９２とを有する。

【0061】

次に、図１６に示されるように、パッシベーション層９０の上に、開口部９６Ａを有するレジストパターン９６を形成する。開口部９６Ａは、パッシベーション層９０の開口部９０Ａが形成される予定の領域の上に設けられる。

【0062】

次に、図１７に示されるように、パッシベーション層９０の等方性エッチングを行うことにより、パッシベーション層９０に開口部９０Ａを形成する。パッシベーション層９０に、第１面９１及び第２面９２に連なり、開口部９０Ａを構成する第３面９３が形成される。第３面９３は、等方性エッチングにより形成されるため、曲面となる。すなわち、第３面９３は、第１面９１、第２面９２及び第３面９３と交差する断面視において、パッシベーション層９０からみて第３面９３の外側に接触円の中心が位置する方向に湾曲した曲面となる。開口部９０Ａの形成後に、レジストパターン９６を除去する。

【0063】

等方性エッチングは、ドライエッチングであってもよく、ウェットエッチングであってもよい。

【0064】

ドライエッチングの場合、例えば、エッチャントして酸素（Ｏ_２）ガス及び四フッ化炭素（ＣＦ_４）ガスの混合ガスを用い、基板温度を１１５℃以上１２５℃以下とし、チャンバ内の圧力を７５Ｐａ以上８５Ｐａ以下とする。また、たとえＡＢ、混合ガスにおける酸素ガスの流量Ｌ１と四フッ化炭素（ＣＦ_４）ガスの流量Ｌ２との比（Ｌ１：Ｌ２）は３：７とする。

【0065】

ウェットエッチングの場合、例えばエッチャントとして、温度が２１℃以上２５℃以下のバッファードフッ酸を用いる。このバッファードフッ酸は、例えばフッ化アンモニウムを１０質量％以上３０質量％以下の濃度で含有し、フッ化水素アンモニウムを０．５質量％以上１０質量％以下の濃度で含有する。

【0066】

このようにして、電界効果トランジスタを含む半導体装置を製造できる。

【0067】

次に、第１実施形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００の作用効果について説明する。

【0068】

第１実施形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００では、パッシベーション層９０の第３面９３が、第１面９１、第２面９２及び第３面９３と交差する断面視において、パッシベーション層９０からみて第３面９３の外側に接触円の中心が位置する方向に湾曲している。このため、パッシベーション層９０とソース電極７５との間に良好な密着性が得られる程度に大きな面積を第２面９２に確保しながら、第３面９３が第１主面１１に垂直で場合よりも、パッシベーション層９０の体積を低減できる。パッシベーション層９０の体積の低減により、パッシベーション層９０における応力集中、例えば境界９５近傍での応力集中を緩和できる。

【0069】

Ａ／Ｂの値は、好ましくは０．５以上３．０以下である。Ａ／Ｂの値が０．５未満であると、第２面９２の十分な面積の確保とパッシベーション層９０の体積の十分な低減との両立が困難になるおそれがある。また、Ａ／Ｂの値が３．０超であると、パッシベーション層９０が過剰に薄くなるおそれがある。Ａ／Ｂの値は、より好ましくは１．０以上２．５以下であり、更に好ましくは１．５以上２．０以下である。

【0070】

パッシベーション層９０に、第１面９１に平行な方向で圧縮応力が作用していてもよい。第１実施形態では、第３面９３が凹むように湾曲してるため、パッシベーション層９０に圧縮応力が作用していても、境界９５等での応力集中を緩和しやすい。

【0071】

パッシベーション層９０が窒化シリコン層を含むため、ＭＯＳＦＥＴ１００の内部を保護しやすい。

【0072】

また、ＭＯＳＦＥＴ１００の製造にあたり、等方性エッチングによりパッシベーション層９０に開口部９０Ａを形成する。このため、第１面９１、第２面９２及び第３面９３と交差する断面視において、パッシベーション層９０からみて第３面９３の外側に接触円の中心が位置する方向に湾曲するように第３面９３が形成される。従って、パッシベーション層９０の剥がれの抑制と応力集中の緩和とを両立しやすい。

【0073】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、主として、パッシベーション層の構成の点で第１実施形態と相違する。図１８は、第２実施形態におけるパッシベーション層９０を示す断面図である。

【0074】

図１８に示されるように、第２実施形態においては、パッシベーション層９０が３層構造を備える。すなわち、パッシベーション層９０は、酸化シリコン層９７Ａと、窒化シリコン層９７Ｂと、ポリイミド層９７Ｃとを有する。酸化シリコン層９７Ａは、ソース電極７５に接し、第１面９１を構成する。窒化シリコン層９７Ｂは酸化シリコン層９７Ａの上に設けられている。ポリイミド層９７Ｃは窒化シリコン層９７Ｂの上に設けられ、第２面９２を構成する。酸化シリコン層９７Ａは、窒化シリコン層９７Ｂとソース電極７５との間に設けられている。また、窒化シリコン層９７Ｂは、ポリイミド層９７Ｃと酸化シリコン層９７Ａ及びソース電極７５との間に設けられている。

【0075】

例えば、酸化シリコン層９７Ａの厚さは４５０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下であり、窒化シリコン層９７Ｂの厚さは１８０ｎｍ以上８６０ｎｍ以下であり、ポリイミド層９７Ｃの厚さは７２００ｎｍ以上８８００ｎｍ以下である。ＭＯＳＦＥＴ１００の用途に応じて、酸化シリコン層９７Ａの厚さが９００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下、窒化シリコン層９７Ｂの厚さが７００ｎｍ以上８６０ｎｍ以下、かつポリイミド層９７Ｃの厚さが７２００ｎｍ以上８８００ｎｍ以下であってもよい。ＭＯＳＦＥＴ１００の用途に応じて、酸化シリコン層９７Ａの厚さが４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、窒化シリコン層９７Ｂの厚さが１８０ｎｍ以上２２０ｎｍ以下、かつポリイミド層９７Ｃの厚さが７２００ｎｍ以上８８００ｎｍ以下であってもよい。

【0076】

他の構成は第１実施形態と同様である。

【0077】

第２実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。また、パッシベーション層９０が酸化シリコン層９７Ａ及びポリイミド層９７Ｃを含むため、ＭＯＳＦＥＴ１００の内部をより保護しやすい。第２実施形態において、パッシベーション層９０が酸化シリコン層９７Ａ又はポリイミド層９７Ｃのどちらかを含まなくてもよい。

【0078】

なお、本開示において、半導体装置はＭＯＳＦＥＴに限定されず、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の他のトランジスタであってもよく、ダイオード等であってもよい。

【0079】

半導体装置の基板は炭化珪素基板であることが好ましい。炭化珪素はバンドギャップが大きく高耐圧を得やすい。このため、炭化珪素基板は半導体装置の薄型化に好適である。単純に基板を薄くした場合には、基板が反りやすく、パッシベーション層に剥がれが生じやすくなるおそれがあるが、本開示によれば、応力集中を緩和できるため、基板を薄くしてもパッシベーション層の剥がれを抑制できる。ただし、基板の材料は炭化珪素に限定されず、シリコン又は窒化ガリウム等であってもよい。

【0080】

以上、実施形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0081】

１０ 炭化珪素基板
１１ 第１主面
１２ 第２主面
１８ コンタクト領域
２０ 炭化珪素単結晶基板
３０ 炭化珪素エピタキシャル層
３１ ドリフト領域
３２ ボディ領域
３３ ソース領域
３４ コンタクト領域
３５ シールド領域
３９ 接続領域
４１ 第１ドリフト層
４２ 第２ドリフト層
５０ 第１トレンチ
５１ 第１底面
５２ 第１側面
６０ 第２トレンチ
６１ 第２底面
６２ 第２側面
７１ ゲート絶縁膜
７２ 埋込部
７３ ゲート電極
７４ 層間絶縁膜
７４Ａ コンタクトホール
７５ ソース電極
７６ ドレイン電極
８１ 埋込ＪＴＥ領域
８２ 埋込ＧＲ領域
８３ ＧＲ領域
９０ パッシベーション層
９０Ａ 開口部
９１ 第１面
９２ 第２面
９３ 第３面
９４ 境界
９４Ｘ 射影境界
９５ 境界
９６ レジストパターン
９６Ａ 開口部
９７Ａ 酸化シリコン層
９７Ｂ 窒化シリコン層
９７Ｃ ポリイミド層
１００ ＭＯＳＦＥＴ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】