[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

一種碳化硅半導體裝置(1)，其具有碳化硅基板(10)、柵絕緣膜(15)、柵電極(27)和層間絕緣膜(2)。碳化硅基板(10)具有主面(10a)。柵絕緣膜(15)設置在碳化硅基板(10)的主面(10a)上。柵電極(27)設置在柵絕緣膜(15)上。以覆蓋柵電極(27)的方式設置層間絕緣膜(2)。層間絕緣膜(2)包含：第一絕緣膜(2a)，其與柵電極(27)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(2b)，其設置在第一絕緣膜(2a)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(2c)，其含有硅原子并且既不含磷原子也不含硼原子。第二絕緣膜(2b)具有與第一絕緣膜(2a)接觸的第一面(2b1)、第一面(2b1)相反側的第二面(2b2)、以及連接第一面(2b1)和第二面(2b2)的第三面(2b3)。第三絕緣膜(2c)與第二面(2b2)和第三面(2b3)中的至少一者接觸。

技術領域

本公開涉及碳化硅半導體裝置。

背景技術

為了使半導體裝置具有高擊穿電壓、低損失且可用于高溫環境，近年來越來越多地采用碳化硅作為形成半導體裝置的材料。例如，岡本光央等的“4H-SiC碳面MOSFET的Vth不穩定性的降低(4H－SiCカーボン面MOSFETにおけるVth不安定性の低減)”(日本應用物理學協會第59屆春季會議，會議文稿集，2012年春，15-309(非專利文獻1))指出碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)由于柵偏壓應力而遭受閾值電壓變動。該文獻公開了為了減小閾值電壓的變動而在氫氣氛中對其上形成有柵氧化膜的碳化硅基板進行退火的方法。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：岡本光央等，“4H-SiC碳面MOSFET的Vth不穩定性的降低”，日本應用物理學協會第59屆春季會議，會議文稿集，2012年春，15-309

發明內容

發明要解決的技術問題

然而，在氫氣氛中進行退火的情況下，雖然可以暫時減小閾值電壓的變動，但例如當基板在形成歐姆電極等的后續步驟中暴露于高溫時，可能會失去減小閾值電壓變動的效果。換句話說，雖然在基板上形成柵電極的階段閾值電壓的變動減小，但在最終裝置的階段閾值電壓的變動可能并未減小。

本公開的目的是提供可以減小閾值電壓的變動的碳化硅半導體裝置。

解決技術問題的技術方案

本公開的一方面的碳化硅半導體裝置包含碳化硅基板、柵絕緣膜、柵電極和層間絕緣膜。碳化硅基板具有主面。柵絕緣膜設置在碳化硅基板的主面上。柵電極設置在柵絕緣膜上。以覆蓋柵電極的方式設置層間絕緣膜。層間絕緣膜包含：第一絕緣膜，其與柵電極接觸、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。第二絕緣膜具有與第一絕緣膜接觸的第一面、第一面相反側的第二面、以及連接第一面和第二面的第三面。第三絕緣膜與第二面和第三面中的至少一者接觸。

發明的效果

根據上述方面，可以提供能減小閾值電壓的變動的碳化硅半導體裝置。

附圖說明

圖1是顯示第一實施方式的碳化硅半導體裝置的結構的示意剖視圖。

圖2是顯示第一實施方式的碳化硅半導體裝置的制造方法的第一步的示意剖視圖。

圖3是顯示第一實施方式的碳化硅半導體裝置的制造方法的第二步的示意剖視圖。

圖4是顯示第一實施方式的碳化硅半導體裝置的制造方法的第三步的示意剖視圖。

圖5是顯示第一實施方式的碳化硅半導體裝置的制造方法的第四步的示意剖視圖。