半导体元件制造技术

本发明专利技术公开了一种半导体元件。在本发明专利技术的半导体元件中，设置在碳化硅基板上的ｎ型碳化硅层，具有从（０００１）面朝着［１１－２０］方向切割（ｏｆｆｃｕｔ）的上面。并且，在沟道区域中，将栅电极和源电极设置成以沿切割（ｏｆｆｃｕｔ）方向流动的电流为主的样子。在本发明专利技术中，在形成栅绝缘膜后，再在含Ｖ族元素的环境下进行热处理。这样一来，由于在碳化硅层和栅绝缘膜的界面上，界面能级密度降低，因此切割方向Ａ的电子迁移率比与切割方向Ａ垂直的方向的电子迁移率高。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体元件
本专利技术涉及一种高耐压的、使用了碳化硅的绝缘栅电极型半导体元件，特别涉及实现大电流的开关元件的MOSFET。
技术介绍
碳化硅(SiC)，与硅(Si)相比，是高硬度、具有宽带隙的半导体，被应用于功率元件和耐环境元件、高温动作元件、高频元件等。作为使用了SiC的开关元件的代表元件，例如，下述专利文献1所示的MOSFET被广为人知。图14(a)、图14(b)为示出了使用了SiC的一般纵向积累型MOSFET的图。另外，在一般纵向MOSFET中，晶胞(unitcell)是指以源电极为中心的电极布置，而在图14(a)、图14(b)中，示出了以栅电极为中心的电极布置。也就是说，在图14(a)、图14(b)中，示出了两个晶胞的结合部。这里，图14(a)为从上方观察MOSFET的电极的一部分的平面图，图14(b)为图14(a)所示的XI-XI线的剖面图。如图14(a)、图14(b)所示，在以往的纵向积累型MOSFET中，包括：由n+型4H-SiC构成的半导体衬底101；设置在半导体衬底101上，由n型4H-SiC构成的n型碳化硅层102；在n型碳化硅层102上部的位于两个晶胞结合部两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件，其特征在于：包括：半导体衬底，设置在上述半导体衬底上、具有从结晶面朝着切割方向倾斜１０度或低于１０度的上表面的碳化硅层，设置在上述碳化硅层上的栅极绝缘膜、和设置在上述栅极绝缘膜上的栅电极，设置 在上述碳化硅层上的上述栅电极侧向的源电极，设置在上述半导体衬底下方的漏电极，以及设置在上述碳化硅层的、至少位于上述源电极下的区域中的源极区域；从平面来看，上述源极区域中最长的边，沿着与上述切割方向垂直的方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-11-25 393320/20031、一种半导体元件，其特征在于：包括：半导体衬底，设置在上述半导体衬底上、具有从结晶面朝着切割方向倾斜10度或低于10度的上表面的碳化硅层，设置在上述碳化硅层上的栅极绝缘膜、和设置在上述栅极绝缘膜上的栅电极，设置在上述碳化硅层上的上述栅电极侧向的源电极，设置在上述半导体衬底下方的漏电极，以及设置在上述碳化硅层的、至少位于上述源电极下的区域中的源极区域；从平面来看，上述源极区域中最长的边，沿着与上述切割方向垂直的方向。2、根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：还包括：设置在上述碳化硅层中的上述源极区域侧向及下方的第2导电型阱区域，以及与上述阱区域电连接的基电极。3、根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：沿着与上述切割方向垂直的方向的方向，是从与上述切割方向垂直的方向倾斜5度以内的方向。4、根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：在上述碳化硅层的位于上述栅极绝缘膜下的区域中设置有沟道层。5、根据权利要求4所述的半导体元件，其特征在于：在上述沟道区域中，设置有具有至少一层第1碳化硅层、和第1导电型杂质浓度高于第1碳化硅层且膜厚薄于第1碳化硅层的至少一层第2碳化硅层的叠层结构。6、根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：在上述碳化硅层中，与上述结晶面垂直的方向上的电子迁移率大于结-->晶面的面内方向上的电子迁移率。7、根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：上述碳化硅层，是4H-SiC。8、根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：上述碳化硅层的上表面，是从(0001)面朝[11-20]方向倾斜的面。9、根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：上述碳化硅层的上表面，是从(0001)面朝[1-100]方向倾斜的面。10、根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：上述栅极绝缘膜，是通过将上述碳化硅层的上部热氧化后，再在包括含V族元素的化合物的环境下进行热处理形成的。11、根据权利要求10所述的半导体元件，其特征在于：含有上述V族元素的化合物，是氧化氮。12、根据权利要求10所述的半导体元件，其特征在于：在上述碳化硅层和上述栅极绝缘膜的界面中，氮浓度最大值大于等于1×1020cm-3小于等于1×1022cm-3。13、根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：上述源电极，与上述基电极是在同一膜中设置的。14、根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：上述栅电极，从平面上来看，是以被挖了孔的多角形形状设置的。上述多角形中被挖去部分的边中最长的边，沿着与上述切割方向垂直的方向。15、根据权利要求14所述的半导体元件，其特征在于：从平面上来看，上述源电极以多角形形状设置，上述栅电极以与上述源电极分离，且包围上述源电极侧向的形状设置。16、根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：上述栅电极，从平面上来看，以多角形形状设置，上述多角形边中的最长边...

【专利技术属性】
技术研发人员：内田正雄，北畠真，楠本修，山下贤哉，高桥邦方，宫永良子，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]