半导体装置的制造方法_3

文档序号:8286024阅读:来源:国知局
0并且到达阱接触区域35和源极区域40的接触孔。
[0化3] 接下来,在通过瓣射法等形成W Ni为主成分的金属膜之后,进行600?llOOC的 温度的热处理,使W Ni为主成分的金属膜、和接触孔内的碳化娃层发生反应,在碳化娃层 与金属膜之间形成娃化物。接下来,通过利用硫酸、硝酸、盐酸中的某一个、或者它们和过氧 化氨水的混合液等的湿法蚀刻,去除在反应得到的娃化物W外的层间绝缘膜55上残留了 的金属膜。由此,形成源极欧姆电极70。
[0化4] 接下来,通过在基板10的背面(第2主面)形成WNi为主成分的金属并进行热 处理,在基板10的背侧形成背面欧姆电极71。
[0化5] 接下来,采用利用光致抗蚀剂等的图案化,去除第一隔开区域22上的层间氧化膜 55和栅极绝缘膜50、W及成为栅极接触孔的位置的层间绝缘膜55。作为去除的方法,优选 是对第一隔开区域22的表面不造成损伤的湿法蚀刻。
[0056] 接下来,通过瓣射法等,沉积肖特基电极75。作为肖特基电极75,优选沉积Ti、Mo、 Ni等。
[0化7] 之后,在此前处理了的基板10的表面,通过瓣射法或者蒸锻法,形成A1等的布线 金属,通过光刻技术,加工为规定的形状,从而形成与源极欧姆电极70和肖特基电极75接 触的源极电极80、和与栅极电极60接触的栅极焊盘W及栅极布线。进而,如果在基板10的 背面形成了的背面欧姆电极71的表面上形成作为金属膜的漏极电极85,则图1示出其剖面 图并且图2示出一部分的俯视图的半导体装置完成。
[005引接下来,将作为本实施方式中的半导体装置的SBD内置MOSFET的动作分成3个状 态来简单说明。
[0059] 关于第1个状态,在相比于源极电极80而对漏极电极85施加更高的电压、并且对 栅极电极60施加阔值W上的正的电压的情况下,W下称为"导通状态"。在该导通状态下, 在沟道区域中形成反转沟道,在n型的源极区域40与n型的第二隔开区域21之间形成作为 载流子的电子所流过的路径。另一方面,对在第一隔开区域22和肖特基电极75的接触部 处形成的肖特基结,施加对于肖特基连接来说不易流过电流的方向、即反方向的电场(反 向偏置),所W不流过电流。从源极电极80流入到漂移电极85的电子依照由对漏极电极 85施加的正电压形成的电场,从源极电极80经由源极欧姆电极70、源极区域40、沟道区域、 第二隔开区域21、漂移层20 W及基板10到达漏极电极85。因此,通过对栅极电极60施加 正电压,从漏极电极85向源极电极80流过导通电流。此时,将对源极电极80与漏极电极 85之间施加的电压称为导通电压,将导通电压除W导通电流的密度而得到的值称为导通电 阻,等于上述电子流过的路径的电阻的合计。导通电阻与导通电流的平方之积等于MOSFET 在通电时消耗的通电损失,所W导通电阻优选为低。
[0060] 关于第2个状态,在相比于源极电极80而对漏极电极85施加更高的电压、并且 对栅极电极60施加阔值W下的电压的情况下,W下称为"截止状态"。在该状态下,在沟道 区域中不存在反转载流子,所W不流过导通电流,在导通状态下对负载施加的高电压被施 加到MOSFET的源极电极80与漏极电极85之间。对在第一隔开区域22和肖特基电极75 的接触部中形成的肖特基结,施加与"导通状态"相同的方向的电场,所W理想地说,不流过 电流,但由于施加远高于"导通状态"的电场,所W可能发生漏电流。如果漏电流大,则使 MOSFET的发热增大,有时MOSFET W及使用了 MOSFET的模块被热破坏,所W为了降低漏电 流,优选将对肖特基结施加的电场抑制得较低。
[0061] 关于第3个状态,在相比于源极电极80而对漏极电极85施加更低的电压、即对 MOSFET施加反电动势的状态下,从源极电极80朝向漏极电极85流过回流电流。W下,将该 状态称为"回流状态"。在回流状态下,对在第一隔开区域22和肖特基电极75的接触部中 形成的肖特基结施加正向的电场(正向偏置),从肖特基电极75朝向n型的第一隔开区域 22流过由电子电流构成的单极电流。此时,回流二极管的回流电流分量仅为该单极分量。 如果通过肖特基电极75而流过的电子电流密度变大,则第一隔开区域22中的压降变大,漂 移层20相对于源极电极80的电位变低。另外,源极电极80和阱区域30经由源极欧姆电 极70成为相同的电位。其结果,对P型的阱区域30和漂移层20之间的pn结施加正向偏 置。该正向偏置变大,在其超过了 pn结的扩散电位时,产生从阱区域30朝向漂移层20的 空穴化ole)的注入。即,基于P型的阱区域30和n型的漂移层20的pn二极管进行动作, 产生少数载流子的注入(双极动作)。即,作为回流二极管的电流分量,对单极电流施加双 极电流。
[0062] 如果产生少数载流子的注入,则产生接下来的两个问题。第1个问题是,在从回流 状态变化成截止状态或者导通状态时,需要抽出作为少数载流子而注入了的空穴,所W产 生恢复电流,并发生由此导致的电力损失、即恢复损失。目P,如果对回流二极管的电流分量 加上双极电流,则电力损失变大。
[0063] 第2个问题是,通过由于作为少数载流子而注入了的空穴的一部分与电子复合而 产生的复合能量,有时对半导体的晶体造成损伤。例如,在碳化娃的情况下,已知由于复合 能量而产生层叠缺陷。该层叠缺陷使电流难W流过,使器件的电阻增大,导致器件特性的随 时间劣化成为问题。
[0064] 为了避免该两个问题,并且W相同的巧片面积得到尽可能大的回流电流,期望实 现不引起双极动作而仅W单极电流流过的最大电流密度(最大单极电流密度)、即回流二 极管分量仅为单极电流、并且其最大单极电流密度大的SBD内置M0SFET。
[00化]根据从上述说明可知,为了使最大单极电流密度增大,通过使第1区域的杂质浓 度高于漂移层20的第1杂质浓度,降低第一隔开区域22的电阻,即抑制第一隔开区域22 的压降,从而抑制对阱区域30与漂移层20之间的pn结施加的正向偏置而防止产生双极动 作是有效的。
[0066] 在本实施方式中,通过使处于第一隔开区域22的第1区域的n型杂质浓度高于漂 移层20的第1杂质浓度,降低第一隔开区域22的电阻,所W能够抑制对pn结施加的正向 偏置。即,提高不发生少数载流子的注入的状态的回流二极管的电流密度、即单极电流密度 的最大值,所W能够增大回流二极管的最大单极电流密度。
[0067] 另外,在本实施方式中,能够提高在作为漂移层20的碳化娃中不发生少数载流子 的注入的状态的回流二极管的单极电流密度、即最大单极电流,所W具有增大回流电流,同 时不发生层叠缺陷,能够抑制器件特性的随时间劣化该样的效果。
[0068] 但是,如果使第1区域的n型杂质浓度大于阱区域30的第2杂质浓度,则在截止 状态下从阱区域30向第一隔开区域22的耗尽层不充分扩展,对肖特基结施加的电场变大 而漏电流变大,所W重要的是第1区域的n型(第1导电类型)杂质浓度低于阱区域30的 P型(第2导电类型)的第2杂质浓度。
[0069] 当在阱区域30内的第2杂质浓度中有深度方向的浓度分布的情况下,来自阱区域 30的耗尽层的扩展方式简单,所W考虑向与pn结面正交的方向的伸展即可,即,即使阱区 域30的第2杂质浓度根据深度而不同,只要第1区域内的杂质浓度比阱区域30的相同的 深度的第2杂质浓度低即可。
[0070] 目P,只要第1区域内的某个深度处的杂质浓度比相同的深度处的阱区域30内的第 2杂质浓度低、并且比漂移层20的第1杂质浓度高即可。
[0071] 在不使用本实施方式的情况、即第一隔开区域22整体的n型杂质浓度等于漂移层 20的第1杂质浓度的情况下,作为使最大单极电流密度增大的方法,考虑扩大第一隔开区 域22的宽度的方法。在该情况下,产生W下的两个问题。
[0072] 第1个问题是,在图1中与基板10的横方向的长度相当的单元间距、即构成 MOSFET的最小周期(组件单元)的长度伴随第一隔开区域22
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