半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

根据一个实施方式，半导体装置包括第一半导体区域、第二半导体区域、第三半导体区域、第一电极、第二电极、控制电极和绝缘膜。第一半导体区域是第一导电型的并且包含SiC。第二半导体区域设置在第一半导体区域上并且具有第一表面。第二半导体区域是第二导电型的并且包含SiC。第三半导体区域设置在第二半导体区域上、是第一导电型的并且包含SiC。第一电极电连接到第一半导体区域。第二电极电连接到第三半导体区域。控制电极设置在第二半导体区域上。绝缘膜设置在第二半导体区域与控制电极之间。绝缘膜接触第一表面以及控制电极并且包含氮。氮的浓度分布的峰值的位置远离第一表面至少2nm但小于10nm，峰值的半峰宽为至少10nm但小于20nm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式通常涉及半导体装置以及其制造方法。
技术介绍
与硅(Si)相比，碳化硅(SiC)具有例如带隙为3倍、击穿电场强度为约10倍并且热传导率为约3倍的优异性能。通过将SiC应用于例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)等的半导体装置，能够实现低损失且高场效应迁移率(沟道迁移率)的设备。期望进一步提高半导体装置的场效应迁移率。引用文献列表专利文献专利文献1：日本特开2006－210818号公报
技术实现思路
技术问题本专利技术的实施方式提供一种能够提高场效应迁移率的半导体装置以及其制造方法。解决问题的技术方案根据一个实施例，半导体装置包括第一半导体区域、第二半导体区域、第三半导体区域、第一电极、第二电极、控制电极和绝缘膜。第一半导体区域是第一导电型的。第一半导体区域含有SiC。第二半导体区域设置在所述第一半导体区域上并具有第一表面。第二半导体区域是第二导电型的。第二半导体区域含有SiC。第三半导体区域设置在所述第二半导体区域上。第三半导体区域是第一导电型的。第三半导体区域含有SiC。第一电极电连接到所述第一半导体区域。第二电极电连接到所述第三半导体区域。控制电极设置在所述第二半导体
区域上。绝缘膜设置在所述第二半导体区域与所述控制电极之间。所述绝缘膜接触所述第一表面和所述控制电极并且含有氮。所述氮的浓度的峰值位置距离所述第一表面不小于2纳米(nm)但是小于10纳米。在峰值处半峰宽不小于10纳米但是小于20纳米。附图说明图1是示出根据第一实施方式的半导体装置的构造的示意横截面图；图2图示了绝缘膜中的N的浓度分布；图3图示了界面状态；图4图示了场效应迁移率；图5示出了绝缘膜中的N的浓度分布的另一示例；图6是示出半导体装置的制造方法的流程图；图7是示出半导体装置的制造方法的示意横截面图；图8是示出半导体装置的制造方法的示意横截面图；图9是示出半导体装置的制造方法的示意横截面图；图10是示出半导体装置的制造方法的示意横截面图；和图11是图示根据第三实施方式的半导体装置的构造的示意横截面图。具体实施方式现在基于附图说明本专利技术的实施方式。在以下的说明中，对相同的部件标记相同的参考数字；并且对于一旦说明过的部件适当省略其说明。在以下的说明中，n+、n、n－、p+、p和p－的标记表示导电型的杂质浓度的相对水平。换句话说，n+与n相比，n型的杂质浓度相对较高；并且n－与n相比，n型的杂质浓度相对较低。p+与p相比，p型的杂质浓度相对较高；并且p－与p相比，p型的杂质浓度相对较低。在以下的说明中，作为特定示例，第一导电型为n型；并且第二导电型为p型。第一实施方式图1是图示根据第一实施方式的半导体装置的构造的示意横截面图。如图1所示，根据本实施方式的半导体装置110包括：第一半导体区域10、第二半导体区域20、第三半导体区域30、第一电极81、第二电极82、控制电极80和绝缘膜50。在半导体装置110中，第一半导体区域10、第二半导体区域20以及第三半导体区域30包含SiC。半导体装置110是例如包含SiC的MOSFET。第一半导体区域10的导电型是第一导电型。在本实施方式中，第一半导体区域10的导电型是n－型。第一半导体区域10可以设置在基板11上。基板11的导电型是第一导电型。在本实施方式中，基板11是n+型的SiC基板。在本实施方式中，连接基板11和第一半导体区域10的方向看作Z方向；与Z方向正交的一个方向看作X方向；并且与Z方向和X方向正交的方向看作Y方向。基板11包括例如六方晶4H-SiC。基板11具有第一主表面11a。第一主表面11a是例如4H-SiC的(000-1)面。第一主表面11a可以是4H-SiC的(0001)面。在基板11中含有的杂质例如是磷(P)或者氮(N)中的至少一种。基板11的杂质浓度例如是不小于约5×1018cm-3且不大于约1×1019cm-3。第一半导体区域10形成在基板11的第一主表面11a上。第一半导体区域10是MOSFET的崩溃电压支撑层。包含在第一半导体区域10中的杂质例如是N。第一半导体区域10的杂质浓度例如是不小于5×1015cm-3且不大于2×1016cm-3。第一半导体区域10的厚度(Z方向的厚度)例如是不小于约5微米(μm)且不大于约10μm。第二半导体区域20设置在第一半导体区域10上。在本实施方式中，第二半导体区域20设置在第一半导体区域10的一部分上。第二半导体区域20是MOSFET的基底区域。第二半导体区域20具有第一表面20a。第二半导体区域20的导电型是第二导电型。在本实施方式中，第二半导体区域20的导电型是p型。第二半导体区域20中包含的杂质例如是铝(Al)。第二半导体区域20的杂质浓度例如是不小于约1×1016cm-3且不大于约5×1017cm-3。在常截止的MOSFET中，理想的是第二半导体区域20的杂质浓度为例如不小于约5×1017cm-3且不大于约1×1019cm-3。第二半导体区域20的厚度例如是约0.6μm。第三半导体区域30设置在第二半导体区域20上。在本实施方式中，第三半导体区域30设置在第二半导体区域20的一部分上。第三半导体区域30例如是MOSFET的源极区域。在半导体装置110中，例如，在X方向上在第一半导体区域10与第三半导体区域30之间设有第二半导体区域20。第三半导体区域30的导电型是第一导电型。在本实施方式中，第三半导体区域30的导电型是n+型。第三半导体区域30中包含的杂质例如是N。第三半导体区域30的杂质浓度比第一半导体区域10的杂质浓度高。第三半导体区域30的杂质浓度例如是约1×1020cm-3。第三半导体区域30的厚度比第二半导体区域20的厚度薄。第三半导体区域30的厚度例如是约0.3μm。第一半导体区域10、第二半导体区域20以及第三半导体区域30沿着第一表面20a设置在半导体装置110中。在半导体装置110中，可以设置与第三半导体区域30邻接的第四半导体区域40。第四半导体区域40是MOSFET的接触区域。第四半导体区域40的导电型是第二导电型。在本实施方式中，第四半导体区域40的导电型是p+型。第四半导体区域40中包含的杂质例如是Al。第四半导体区域40的杂质浓度例如是不小于约1×1019cm-3且不大于约1×1020cm-3。第四半导体区域40的厚度比第二半导体区域20的厚度薄。第四半导体区域40的厚度例如是约0.3μm。第一电极81与第一半导体区域10电连接。第一电极81例如是MOSFET的漏电极。例如，第一电极81接触基板11的第二主表面11b。第一电极81与基板11欧姆接触。第二电极82与第三半导体区域30电连接。第二电极82例如是
MOSFET的源极电极。第二电极82与第三半导体区域30接触。在设有第四半导体区域40的情况下，第二电极82接触第三半导体区域30与第四半导体区域40两者。该情况下，第二电极82是MOSFET的共用电极。控制电极80设置在第二半导体区域20上。控制电极80是MOSFET的栅电极。在本实施方式中，控制电极80设置在在X方向上配置的第一半导体区域10、第二半导体区域20以及第三半导体区域30上。在控制电极80与第二电极82之间设有层间绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：含有SiC的第一导电型的第一半导体区域；设置在所述第一半导体区域上的第二导电型的第二半导体区域，所述第二半导体区域含有SiC并且具有第一表面；设置在所述第二半导体区域上的第一导电型的第三半导体区域，所述第三半导体区域含有SiC；电连接到所述第一半导体区域的第一电极；电连接到所述第三半导体区域的第二电极；设置在所述第二半导体区域上的控制电极；以及设置在所述第二半导体区域与所述控制电极之间的绝缘膜，所述绝缘膜接触所述第一表面和所述控制电极并且含有氮，所述氮的浓度的峰值位置距离所述第一表面不小于2纳米但是小于10纳米，在峰值处的半峰宽不小于10纳米但是小于20纳米。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.18 JP 2013-1928241.一种半导体装置，包括：含有SiC的第一导电型的第一半导体区域；设置在所述第一半导体区域上的第二导电型的第二半导体区域，所述第二半导体区域含有SiC并且具有第一表面；设置在所述第二半导体区域上的第一导电型的第三半导体区域，所述第三半导体区域含有SiC；电连接到所述第一半导体区域的第一电极；电连接到所述第三半导体区域的第二电极；设置在所述第二半导体区域上的控制电极；以及设置在所述第二半导体区域与所述控制电极之间的绝缘膜，所述绝缘膜接触所述第一表面和所述控制电极并且含有氮，所述氮的浓度的峰值位置距离所述第一表面不小于2纳米但是小于10纳米，在峰值处的半峰宽不小于10纳米但是小于20纳米。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在所述峰值处的所述氮的浓度不小于5×1020cm-3并且不大于1×1022cm-3。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在所述绝缘膜中比所述峰值位置更靠近所述第一表面的一侧的所述氮的浓度不小于5×1019cm-3但是小于5×1021cm-3。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一表面是SiC的(0001)面、(000-1)面或者(11-20)面中的至少一种。5.一种半导体装置，包括：含有SiC的第一导电型的第一半导体区域；设置在所述第一半导体区域上的第二导电型的第二半导体区域，所述第二半导体区域含有SiC并且具有第一表面；设置在所述第二半导体区域上的第一导电型的第三半导体区域，所述第三半导体区域含有SiC；电连接到所述第一半导体区域的第一电极；电连接到所述第三半导体区域的第二电极；设置在所述第二半导体区域上的控制电极；以及设置在所述第二半导体区域与所述控制电极之间的绝缘膜，所述绝缘膜接触所述第一表面和...

【专利技术属性】
技术研发人员：有吉惠子，清水达雄，四户孝，先崎纯寿，原田信介，小岛贵仁，
申请(专利权)人：株式会社东芝，独立行政法人产业技术综合研究所，富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP