[發明專利]碳化硅半導體裝置

有效

• 申請號: 201580051484.5
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN106716609B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 山田俊介;田中聰;濱島大輔;木村真二;小林正幸;木島正貴;濱田牧
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社;瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L21/283;H01L21/316;H01L21/768;H01L23/532;H01L29/12;H01L29/78
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王海川;穆德駿

1.一種碳化硅半導體裝置，其包含：

具有主面的碳化硅基板；

設置在所述碳化硅基板的所述主面上的柵絕緣膜；

設置在所述柵絕緣膜上的柵電極；和

以覆蓋所述柵電極的方式設置的層間絕緣膜，

所述層間絕緣膜包含：

第一絕緣膜，其與所述柵電極接觸、含有硅原子并且既不含磷原子也不含硼原子，

第二絕緣膜，其設置在所述第一絕緣膜上并且含有硅原子以及磷原子和硼原子中的至少一種，和

第三絕緣膜，其含有硅原子并且既不含磷原子也不含硼原子，

所述第二絕緣膜具有與所述第一絕緣膜接觸的第一面、所述第一面相反側的第二面、以及連接所述第一面和所述第二面的第三面，

所述第三絕緣膜與所述第二面和所述第三面中的至少一者接觸，

其中所述第一絕緣膜具有與所述柵絕緣膜接觸的第四面、所述第四面相反側的第五面、以及連接所述第四面和所述第五面的第六面，

所述第三絕緣膜與所述第三面和所述第六面接觸，

所述第三絕緣膜包含SiO₂和SiON中的任一種。

2.根據權利要求1所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述第二絕緣膜封閉在由所述第一絕緣膜和所述第三絕緣膜形成的空間內。

3.根據權利要求1所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述第三絕緣膜與所述第二面接觸。

4.根據權利要求1所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述第二絕緣膜在所述第三面處與所述主面接觸，并且

所述第三絕緣膜與所述第二面接觸，并通過所述第二絕緣膜與所述第一絕緣膜隔開。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述第一絕緣膜包含SiO₂、SiN和SiON中的任一種。

6.根據權利要求1至4中任一項所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述第二絕緣膜包含PSG、BSG和BPSG中的任一種。

7.根據權利要求1至4中任一項所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述柵絕緣膜中的鈉原子濃度的最大值為1×10¹⁶原子/cm³以下。

8.根據權利要求1至4中任一項所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述第二絕緣膜中的鈉原子濃度的最大值高于所述第一絕緣膜中的鈉原子濃度的最大值。

9.根據權利要求1至4中任一項所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述第二絕緣膜中的鈉原子濃度的最大值高于所述柵絕緣膜中的鈉原子濃度的最大值。

10.根據權利要求1至4中任一項所述的碳化硅半導體裝置，其還包含：

與所述碳化硅基板接觸并且含有鋁的源電極，和

設置在所述源電極與所述層間絕緣膜之間的阻擋層。

11.根據權利要求10所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述阻擋層包含TiN。

12.根據權利要求10所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述源電極包含TiAlSi。

13.根據權利要求1至4中任一項所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜在所述層間絕緣膜中重復堆疊。

14.根據權利要求1至4中任一項所述的碳化硅半導體裝置，其中，

在其中于175℃的溫度下對柵電極施加100小時的-5V的柵電壓的第一應力試驗中，在將進行所述第一應力試驗之前的閾值電壓定義為第一閾值電壓且將進行所述第一應力試驗之后的閾值電壓定義為第二閾值電壓的情況下，所述第一閾值電壓與所述第二閾值電壓之差的絕對值為0.5V以下。