碳化硅半导体装置制造方法及图纸

由于在肖特基电极的外周端处存在的前端尖锐形状的蚀刻残渣，易于在SBD高频开关动作时由于位移电流而在上述残渣部处引起电场集中。本发明专利技术的碳化硅半导体装置具有：第1导电型的漂移层(1b)；在漂移层(1b)中形成的第2导电型的保护环区域(2)；以将保护环区域(2)包围的方式形成的场绝缘膜(3)；肖特基电极(4)，其以在保护环区域(2)的内侧将在表面露出的漂移层(1b)和保护环区域(2)覆盖的方式形成，其外周端存在于场绝缘膜(3)上；以及在肖特基电极(4)上形成的表面电极焊盘(5)，表面电极焊盘(5)的外周端越过肖特基电极(4)的外周端而与所述场绝缘膜(3)接触。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅半导体装置
本专利技术涉及一种具有肖特基结的碳化硅半导体装置，在所涉及的碳化硅半导体装置中，形成肖特基结的肖特基电极的一部分与保护环等终端区域接触，肖特基电极的外周端存在于绝缘膜上。
技术介绍
肖特基势垒二极管(SBD)是单极设备，因此，与通常的双极二极管相比，能够减小开关损耗，但是将硅作为构成材料的SBD在实用上只能得到小于或等于50V程度的耐压，因此，不适合用于高电压的逆变器等。与此相对，将碳化硅作为构成材料的SBD可以容易地得到具有几kV程度的耐压，因此，近几年向功率转换电路的应用受到关注。 作为这种将碳化硅作为构成材料的SBD，例如公开有在专利文献I中记载的设备。在专利文献I公开的SBD中，为了在施加静态的高电压时将在保护环区域与η型的半导体层之间的PN结的周围产生的耗尽层延长，而使肖特基电极越过保护环区域的外周端而形成重叠构造。通过采用这种构造，耗尽层易于在η型的半导体层中延长，从而该SBD保持有较高的电压截止能力。 专利文献1:日本特开2005 - 286197号公报(图1) 但是，如果使这种SBD进行高频开关动作，则有可能在肖特基电极的外周端附近产生电场集中，引起SBD的耐压恶化。 即，在进行从导通状态向截止状态转换的开关动作时，向SBD施加急剧上升的电压即高dv/dt的电压。此时为了向保护环区域和η型的半导体层之间的PN结充电，与dv/dt的值成正比的位移电流流向SBD的保护环区域。保护环区域具有固有的电阻值，如果与dv/dt的值成正比的位移电流流过，则在此与位移电流成正比的电场在保护环区域内产生。 在现有的SBD中，采用了肖特基电极的重叠构造，但是，在肖特基电极的外周端在通过蚀刻形成时以前端尖锐的形状形成蚀刻残渣。在存在这种前端尖锐的肖特基电极的残渣的状态下，如果进行SBD的高频开关动作，则由于位移电流产生的电场易于在上述残渣部集中，由此，可能导致在肖特基电极的外周端附近的故障。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供即使在高频开关动作中也不会引起耐压恶化的碳化硅半导体装置。 为了解决上述课题，在本专利技术所涉及的碳化硅半导体装置中，其特征在于，具有:第I导电型的漂移层；保护环区域，其在所述漂移层中从所述漂移层的一侧的表面形成，呈环状，并包含有第2导电型的杂质；场绝缘膜，其在所述一侧的表面上，以将所述保护环区域包围的方式形成；肖特基电极，其以在所述保护环区域的内侧将在所述一侧的表面露出的所述漂移层和所述保护环区域覆盖的方式形成，该肖特基电极的外周端存在于所述场绝缘膜上；以及表面电极焊盘，其形成在所述肖特基电极上，所述表面电极焊盘的外周端越过所述肖特基电极的外周端而与所述场绝缘膜接触。 专利技术的效果 由于形成为如上述的结构，所以根据本专利技术所涉及的碳化硅半导体装置，肖特基电极的端部的蚀刻残渣被导电性的表面电极焊盘覆盖，因此，由于位移电流而在保护环区域内产生的电场所形成的等电位面在蚀刻残渣的周围不会发生弯曲，在该部分不可能引起电场集中，作为其结果，实现如下效果，即，得到即使在高频开关动作下可靠性也较高的碳化硅半导体装置。 【附图说明】 图1是示意地表示本专利技术的实施方式I所涉及的碳化硅半导体装置的芯片的结构的俯视图以及剖面图。 图2是示意地表示本专利技术的实施方式2所涉及的碳化硅半导体装置的芯片的结构的剖面图。 图3是示意地表示本专利技术的实施方式3所涉及的碳化硅半导体装置的芯片的结构的剖面图。 图4是表示本实施方式所涉及的碳化硅半导体装置的制造方法的剖面图。 图5是表示本实施方式所涉及的碳化硅半导体装置的制造方法的剖面图。 图6是示意地表示本专利技术的实施方式所涉及的碳化硅半导体装置的芯片的变形例的结构的剖面图。 标号的说明 I碳化硅衬底 Ia衬底层 Ib漂移层 2保护环区域 2a高浓度区域 3场绝缘膜 4肖特基电极 4a蚀刻残渣 5表面电极焊盘 6保护膜 7背面电极 8金属膜 9抗蚀膜 10场限环 【具体实施方式】 <实施方式1> 图1是示意地表示本专利技术的实施方式I所涉及的碳化硅半导体装置的芯片的结构的俯视图(a)以及沿A-A线的剖面图(b)。在这里，示出在碳化硅衬底I上具有作为半导体元件的SBD的例子。此外，为了便于说明，在图1(a)中仅表示出为了理解碳化硅衬底I的平面位置关系而所需的结构要素，因此，详细内容请参照图1 (b)。 如图1(b)所示，本实施方式所涉及的碳化硅半导体装置使用碳化硅衬底I而形成，该碳化硅衬底I由杂质浓度相对较高的第I导电型(这里是η型)的衬底层la、以及在其上表面由外延晶体生长而形成的杂质浓度相对较低的第I导电型的漂移层Ib构成。材料即碳化硅是比硅带隙宽的半导体材料，因此，与将硅作为构成材料的半导体装置相比较，将碳化硅作为构成材料的半导体装置能够在更高温下进行动作。 在漂移层Ib的一侧的表面部分处，以环状形成有作为终端区域的第2导电型(这里是P型)的保护环区域2。在以环状形成的保护环区域2的内侧以及外侧，漂移层Ib露出于一侧的表面。在保护环区域2与漂移层Ib之间形成有PN结。在漂移层Ib的一侧的表面上以将保护环区域2包围的方式还形成有场绝缘膜3。场绝缘膜3在其中央具有开口部。在本实施方式中，场绝缘膜3是氧化硅膜，但是也可以是氮化硅膜。 在以环状形成的保护环区域2的内侧，以将露出的漂移层Ib覆盖的方式形成有肖特基电极4,在该肖特基电极4与漂移层Ib之间形成有肖特基结。另外，肖特基电极4以将保护环区域2的一部分覆盖的方式延伸，与保护环区域2之间形成欧姆接触。并且，肖特基电极4还在场绝缘膜3上延伸，其外周端存在于场绝缘膜3上。在本实施方式中，肖特基电极4其构成金属是钛，其厚度大约为200nm。构成肖特基电极4的金属只要是与碳化硅衬底形成肖特基结的金属即可，也可以是钥、镍、金等金属。 在肖特基电极4之上，层叠有用于与外部端子连接的表面电极焊盘5。表面电极焊盘5的外周端越过肖特基电极4的外周端而与场绝缘膜3接触。在本实施方式中，表面电极焊盘5其构成金属是铝，其厚度大约为4.8 μ m。构成表面电极焊盘5的金属也可以是铜、钥、镍等金属，还可以是如Al-Si这样的铝合金。 碳化硅衬底I的一侧的表面以保护在其上形成的场绝缘膜3、肖特基电极4以及表面电极焊盘5的方式由保护膜6覆盖。保护膜6为了缓和来自外部环境的应力，优选是有机树脂膜。另外，需要耐高温处理，因此，在本实施方式中，保护膜6使用聚酰亚胺树脂膜。为了与外部端子连接，保护膜6在表面电极焊盘5上具有开口。 在碳化硅衬底I的另一侧的表面上形成有背面电极7。背面电极7与衬底层Ia之间形成有欧姆接触。背面电极7只要是与衬底层Ia之间形成欧姆接触的金属即可，在本实施方式中为镍，但是也可以是除此以外的铝或者钥。 下面，使用图4以及图5说明本实施方式所涉及的碳化硅半导体装置的制造方法。在各图中，示出图1的A-A剖面。 准备碳化硅衬底1，通过公知的方法，例如使用通过照片制版技术以规定的形状进行图案化而形成的抗蚀膜9来实施选择性离子注入，从而在漂移层Ib的一侧的表面部分中形成第2导电型的保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅半导体装置，其特征在于，具有：第1导电型的漂移层；保护环区域，其在所述漂移层中从所述漂移层的一侧的表面形成，呈环状，并包含有第2导电型的杂质；场绝缘膜，其在所述一侧的表面上，以将所述保护环区域包围的方式形成；肖特基电极，其以在所述保护环区域的内侧将在所述一侧的表面露出的所述漂移层和所述保护环区域覆盖的方式形成，该肖特基电极的外周端存在于所述场绝缘膜上；以及表面电极焊盘，其形成在所述肖特基电极上，所述表面电极焊盘的外周端越过所述肖特基电极的外周端而与所述场绝缘膜接触。

【技术特征摘要】
2013.08.28 JP 2013-1769541.一种碳化硅半导体装置，其特征在于，具有: 第1导电型的漂移层； 保护环区域，其在所述漂移层中从所述漂移层的一侧的表面形成，呈环状，并包含有第2导电型的杂质； 场绝缘膜，其在所述一侧的表面上，以将所述保护环区域包围的方式形成； 肖特基电极，其以在所述保护环区域的内侧将在所述一侧的表面露出的所述漂移层和所述保护环区域覆盖的方式形成，该肖特基电极的外周端存在于所述场绝缘膜上；以及 表面电极焊盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：樽井阳一郎，今泉昌之，油谷直毅，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP