碳化硅半导体装置的制造方法及碳化硅半导体装置制造方法及图纸

实施方式涉及碳化硅半导体装置的制造方法及碳化硅半导体装置。实施方式的碳化硅半导体装置的制造方法，在包含碳化硅的基板上形成半导体层；向所述半导体层注入第一导电型的杂质，形成具有第一浓度的第一导电型的第一半导体区域；向所述第一半导体区域的多个部位注入第二导电型的杂质，与所述第一导电型的第一半导体柱部分一起形成与所述第一半导体柱部分相邻的具有第二浓度的第二导电型的第二半导体柱部分；反复进行所述半导体层的形成、所述第一半导体区域的形成、所述第一半导体柱部分及所述第二半导体柱部分的形成。及所述第二半导体柱部分的形成。及所述第二半导体柱部分的形成。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅半导体装置的制造方法及碳化硅半导体装置
[0001]相关申请
[0002]本申请享受以日本专利申请2022－47832号(申请日：2022年3月24日)为基础申请的优先权。本申请通过参照此基础申请包括基础申请的全部内容。


[0003]实施方式涉及碳化硅半导体装置的制造方法及碳化硅半导体装置。

技术介绍

[0004]已知有使用了碳化硅的半导体装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施方式提供一种能够提高耐压的碳化硅半导体装置的制造方法及碳化硅半导体装置。
[0006]实施方式的碳化硅半导体装置的制造方法，在包含碳化硅的基板上形成半导体层；向所述半导体层注入第一导电型的杂质，形成具有第一浓度的第一导电型的第一半导体区域；向所述第一半导体区域的多个部位注入第二导电型的杂质，与所述第一导电型的第一半导体柱部分一起形成与所述第一半导体柱部分相邻的具有第二浓度的第二导电型的第二半导体柱部分；反复进行所述半导体层的形成、所述第一半导体区域的形成、所述第一半导体柱部分及所述第二半导体柱部分的形成。
附图说明
[0007]图1是表示第一实施方式的碳化硅半导体装置的一例的示意剖视图。
[0008]图2是表示第一实施方式的碳化硅半导体装置的制造方法的一例的流程图。
[0009]图3及图5是表示第一实施方式的碳化硅半导体装置的制造方法的工序中的半导体层的一例的示意俯视图。
[0010]图4及图6～图10是表示第一实施方式的碳化硅半导体装置的制造方法的工序中的半导体层的一例的示意剖视图。
[0011]图11是表示第一实施方式的碳化硅半导体装置的n型杂质的测定结果的一例的图。
[0012]图12是表示第一实施方式的碳化硅半导体装置的p型杂质的测定结果的一例的图。
[0013]图13是表示第二实施方式的碳化硅半导体装置的端部的结构的一例的示意剖视图。
[0014]图14是表示第二实施方式的碳化硅半导体装置的端部的结构的另一例的示意剖视图。
具体实施方式
[0015]以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。
[0016]附图是示意性或概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等不一定与现实的相同。即使在表示相同部分的情况下，也存在根据附图而相互的尺寸、比率不同地表示的情况。
[0017]在本申请说明书和各图中，对与已出现的图有关的上述内容相同的要素标注相同的附图标记，适当省略详细的说明。
[0018](第一实施方式)
[0019]图1是表示利用本实施方式的制造方法制造的以碳化硅(SiC)为材料的碳化硅半导体装置200的截面的一例的示意剖视图。另外，在本实施方式中，设第一导电型为n型、第二导电型为p型进行说明。进而，使用各图中所示的X轴、Y轴以及Z轴来说明各部分的配置以及结构。X轴、Y轴、Z轴相互正交，分别表示X方向、Y方向、Z方向。另外，有时设Z方向为上方、且其相反方向为下方来进行说明。
[0020]如图1所示，碳化硅半导体装置200在由n型的碳化硅构成的半导体层(第一半导体区域)2a的主面上，在相对于半导体层2a的主面大致平行的方向(X方向)上周期性排列地设置有由n型碳化硅构成的第一半导体柱区域3和由p型碳化硅构成的第二半导体柱区域4。第一半导体柱区域3及第二半导体柱区域4的平面图案如后述的图5所示，在本实施方式中为宽度W的条状。另外，“宽度”表示第一半导体柱区域3和第二半导体柱区域4周期性排列的方向上的长度。另外，“条状”表示在与第一半导体柱区域3和第二半导体柱区域4周期性排列的方向(图示的X方向)正交的方向(图1的Z方向)上，第一半导体柱区域3和第二半导体柱区域4分别延伸的结构。如上所述，本实施方式的碳化硅半导体装置200具有所谓的超结结构。第一半导体柱区域3及第二半导体柱区域4的宽度分别为宽度W。宽度W例如为2μm。
[0021]在第二半导体柱区域4之上，例如与第二半导体柱区域4相接而形成有由p型碳化硅构成的基底区域5。在基底区域5的表面形成有例如由n型碳化硅构成的源极区域(第二半导体区域)6。基底区域5及源极区域6的平面图案分别例如为条状。
[0022]在从第一半导体柱区域3经由基底区域5到达源极区域6的部分之上，设置有绝缘膜7。绝缘膜7例如是氧化膜。在绝缘膜7之上设置有控制电极8。另外，在端部的基底区域5的上侧形成有绝缘膜10。在此，端部的基底区域5是有源区域中的最末端的基底区域。另外，有源区域设置于半导体层2a的主面，是用于执行碳化硅半导体装置200的主动作的区域。即，有源区域是碳化硅半导体装置200的导通动作中流过电流的区域。例如，有源区域在后述的图3中被表示为有源区域101。在有源区域101的X方向上，分别位于最末端的基底区域5是端部的基底区域。
[0023]在源极区域6的一部分、基底区域5中的源极区域6间的部分之上以及从绝缘膜10侧面向上侧的一部分，形成有源极电极(第二主电极)9。源极电极9与基底区域5及源极区域6电连接。另外，在半导体层2a的主面的相反侧的面上形成有漏极电极(第一主电极)11。漏极电极11与半导体层2a电连接。
[0024]当对控制电极8施加规定的电压时，在其正下方的基底区域5的表面附近形成沟道，源极区域6和第一半导体柱区域3导通。其结果，经由源极区域6、第一半导体柱区域3、半导体层2a，在源极电极9和漏极电极11之间形成主电流路径，这些主电极间成为导通状态。
这样，碳化硅半导体装置200构成为能够通电。另外，若停止对控制电极8施加的电压，则在其正下方的基底区域5的表面附近形成的沟道消失，源极区域6和第一半导体柱区域3不导通。其结果，在源极电极9和漏极电极11之间不形成主电流路径，这些主电极之间成为截止状态。这样，在碳化硅半导体装置200中，切换导通状态、截止状态。
[0025]具有超结结构的碳化硅半导体装置200，随着关断时的漏极/源极电压(Vds)的上升，耗尽层扩展到相邻的第一半导体柱区域3及第二半导体柱区域4之间扩展。随着Vds的上升，耗尽层持续扩展，第一半导体柱区域3及第二半导体柱区域4完全耗尽化。由此，产生第一半导体柱区域3及第二半导体柱区域4的柱深度的耗尽层。通过该耗尽层，碳化硅半导体装置200能够维持耐压。
[0026]另外，使用图11及图12在后面叙述，图1所示的A－A表示第一半导体柱区域3及第二半导体柱区域4的柱深度的一例。
[0027]另外，在本实施方式的图1以及以下说明的图3～图10、图13、图14中，作为一例表示了第一半导体柱区域3、第二半导体柱区域4等构成碳化硅半导体装置200的要素的数量，但构成碳化硅半导体装置200的要素的数量可以适当变更。
[0028]图2是表示本实施方式的碳化硅半导体装置200的制造方法的一例的流程图。
[0029]图3～图10是碳化硅半导体装置200的制造时的各工序中的半导体层的示意图。
[0030]图3、图5是表示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅半导体装置的制造方法，在包含碳化硅的基板上形成半导体层；向所述半导体层注入第一导电型的杂质，形成具有第一浓度的第一导电型的第一半导体区域；向所述第一半导体区域的多个部位注入第二导电型的杂质，与所述第一导电型的第一半导体柱部分一起，形成与所述第一半导体柱部分相邻的具有第二浓度的第二导电型的第二半导体柱部分；反复进行所述半导体层的形成、所述第一半导体区域的形成、所述第一半导体柱部分及所述第二半导体柱部分的形成。2.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置的制造方法，所述第二浓度是比所述第一浓度高的浓度。3.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置的制造方法，所述第二浓度是所述第一浓度的两倍。4.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置的制造方法，还包括：形成与所述半导体层连接的第一主电极；在所述第一半导体柱部分之上及所述第二半导体柱部分之上形成第二导电型的第二半导体区域；与所述第二半导体区域相接地形成第二主电极；以及在所述第一半导体区域之上及所述第一半导体柱部分之上隔着绝缘膜而形成控制电极。5.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置的制造方法，所述第一半导体柱部分的宽度和所述第二半导体柱部分的宽度在所述第一半导体柱部分与所述第二半导体柱部分相邻的方向上是相同的宽度。6.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置的制造方法，所述第一半导体柱部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木拓马，
申请(专利权)人：东芝电子元件及存储装置株式会社，
类型：发明
国别省市：