半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MetalOxide Semiconductor Field EffectTransistor (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管):M0SFET)、或者絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)等具備縱型構(gòu)造的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件中，在被施加了電壓的情況下，在作為半導(dǎo)體元件有源地發(fā)揮功能的活性區(qū)域中形成耗盡層，在該耗盡層的邊界處發(fā)生電場(chǎng)集中，所以半導(dǎo)體器件的耐壓降低。因此，通過在活性區(qū)域的外周側(cè)設(shè)置成為與半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型的終端區(qū)域，從而通過半導(dǎo)體層與終端區(qū)域之間的pn結(jié)而耗盡層變寬，電場(chǎng)集中被緩和，能夠提高半導(dǎo)體器件的耐壓。
[0003]在以往的半導(dǎo)體器件中，作為提高半導(dǎo)體器件的耐壓的終端區(qū)域的構(gòu)造，廣泛采用了具有包圍活性區(qū)域的多個(gè)環(huán)狀的注入?yún)^(qū)域的FLR(Field Limiting Ring:場(chǎng)限環(huán))構(gòu)造。在FLR構(gòu)造中，存在如下半導(dǎo)體器件:隨著朝向半導(dǎo)體器件的外周側(cè)而逐漸增大環(huán)間隔，從而隨著朝向外周側(cè)而每單位面積的雜質(zhì)濃度逐漸減少，通過有效的電場(chǎng)緩和而得到高的耐壓(參照例如專利文獻(xiàn)1)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-10506號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在這樣的半導(dǎo)體器件中，為了得到高耐壓，需要將內(nèi)周附近的環(huán)彼此的間隔設(shè)計(jì)得非常窄。因此，作為用于形成FLR構(gòu)造的離子注入掩模，需要以亞微米?微米程度的線寬來形成包圍半導(dǎo)體器件的活性區(qū)域的非常細(xì)長的環(huán)狀的抗蝕劑。這樣的線寬細(xì)的抗蝕劑常常在工藝中垮塌(以下將該現(xiàn)象稱為“抗蝕劑垮塌”)，所以難以得到依照設(shè)計(jì)的FLR構(gòu)造。另外，即使為了得到更高耐壓的半導(dǎo)體器件而想要使FLR構(gòu)造的環(huán)間隔變窄，由于抗蝕劑垮塌的問題，抗蝕劑的線寬被限制，所以存在環(huán)間隔被限制這樣的問題。
[0006]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種具備能夠在抑制制造時(shí)的抗蝕劑垮塌的同時(shí)有效地緩和電場(chǎng)集中的終端區(qū)域的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
[0007]本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具備:半導(dǎo)體元件，形成于由第1導(dǎo)電類型的寬能帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體基板；以及第2導(dǎo)電類型的多個(gè)環(huán)狀區(qū)域，在俯視時(shí)包圍半導(dǎo)體元件而形成于半導(dǎo)體基板，多個(gè)環(huán)狀區(qū)域中的至少一個(gè)具備使該環(huán)狀區(qū)域的內(nèi)側(cè)和外側(cè)在俯視時(shí)連通的一個(gè)以上的隔開區(qū)域。
[0008]本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法具備:(a)在由第1導(dǎo)電類型的寬能帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體基板形成半導(dǎo)體元件的工序；以及(b)在半導(dǎo)體基板的在俯視時(shí)包圍半導(dǎo)體元件的位置形成多個(gè)環(huán)狀區(qū)域的工序，工序(b)具備:(bl)在俯視時(shí)包圍半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體基板上，使環(huán)狀的多個(gè)抗蝕劑隔開并且至少一個(gè)抗蝕劑與相鄰的抗蝕劑通過預(yù)定寬度的橋連結(jié)而形成的工序；以及(b2)使用抗蝕劑對(duì)半導(dǎo)體基板注入離子的工序。
[0009]本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具備:半導(dǎo)體元件，形成于由第1導(dǎo)電類型的寬能帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體基板；以及第2導(dǎo)電類型的多個(gè)環(huán)狀區(qū)域，在俯視時(shí)包圍半導(dǎo)體元件而形成于半導(dǎo)體基板，多個(gè)環(huán)狀區(qū)域中的至少一個(gè)具備使該環(huán)狀區(qū)域的內(nèi)側(cè)和外側(cè)在俯視時(shí)連通的一個(gè)以上的隔開區(qū)域。因此，能夠在抑制形成環(huán)狀區(qū)域時(shí)的抗蝕劑垮塌的同時(shí)，有效地緩和終端區(qū)域中的電場(chǎng)集中。
[0010]本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法具備:(a)在由第1導(dǎo)電類型的寬能帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體基板形成半導(dǎo)體元件的工序；以及(b)在半導(dǎo)體基板的在俯視時(shí)包圍半導(dǎo)體元件的位置形成多個(gè)環(huán)狀區(qū)域的工序，工序(b)具備:(bl)在俯視時(shí)包圍半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體基板上，使環(huán)狀的多個(gè)抗蝕劑隔開并且至少一個(gè)抗蝕劑與相鄰的抗蝕劑通過預(yù)定寬度的橋連結(jié)而形成的工序；(b2)使用抗蝕劑對(duì)半導(dǎo)體基板注入離子的工序。因此，在工序(bl)、(b2)中，能夠高成品率地制造抑制能夠抗蝕劑垮塌、有效地緩和終端區(qū)域中的電場(chǎng)集中的半導(dǎo)體器件。
[0011]本發(fā)明的目的、特征、方式以及優(yōu)點(diǎn)通過以下的詳細(xì)的說明和附圖將更加明確。
【附圖說明】
[0012]圖1是示出實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的俯視圖以及剖面圖。
[0013]圖2是示出實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的制造工序的俯視圖以及剖面圖。
[0014]圖3是示出比較例的FLR構(gòu)造的俯視圖。
[0015]圖4是示出實(shí)施方式1的FLR構(gòu)造的俯視圖。
[0016]圖5是示出比較例和實(shí)施方式1的FLR構(gòu)造中的電位分布的圖。
[0017]圖6是示出實(shí)施方式1的變形例的FLR構(gòu)造的俯視圖。
[0018]圖7是示出實(shí)施方式1的變形例的FLR構(gòu)造的俯視圖。
[0019]圖8是示出實(shí)施方式1的變形例的FLR構(gòu)造的俯視圖。
[0020]圖9是示出實(shí)施方式2的FLR構(gòu)造的俯視圖。
[0021]圖10是示出實(shí)施方式2的FLR構(gòu)造的制造工序的俯視圖。
[0022]圖11是示出實(shí)施方式2的FLR構(gòu)造的俯視圖。
[0023]圖12是示出實(shí)施方式3的FLR構(gòu)造的俯視圖。
[0024]圖13是示出實(shí)施方式3的FLR構(gòu)造的制造工序的俯視圖。
[0025]圖14是示出實(shí)施方式3的FLR構(gòu)造的俯視圖。
[0026]圖15是示出實(shí)施方式3的FLR構(gòu)造的制造工序的俯視圖。
[0027]圖16是示出前提技術(shù)的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的俯視圖以及剖面圖。
[0028]圖17是示出前提技術(shù)的半導(dǎo)體器件的制造工序的俯視圖以及剖面圖。
[0029](符號(hào)說明)
[0030]1:半導(dǎo)體層;2、20、21、2A、2B:FLR ；3:金屬電極;4、40、4A:抗蝕劑;5、5A:隔開區(qū)域;6、6A:橋；7、8:電場(chǎng)集中點(diǎn);9、9B:塊區(qū)域;100、101:肖特基二極管；110:活性區(qū)域；120、121:終端區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0031]<A.前提技術(shù)〉
[0032]首先，說明成為本發(fā)明的前提技術(shù)的半導(dǎo)體器件即肖特基二極管的結(jié)構(gòu)。在以下的說明中，將第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體設(shè)為η型的半導(dǎo)體，將第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體設(shè)為Ρ型的半導(dǎo)體，但不限于此，也可以將第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體設(shè)為Ρ型的半導(dǎo)體，將第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體設(shè)為η型的半導(dǎo)體。另外，以下，說明將本發(fā)明應(yīng)用于作為半導(dǎo)體器件的由碳化硅(SiC)構(gòu)成的縱型構(gòu)造的肖特基二極管的情況，但還能夠用于其他半導(dǎo)體材料、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)等其他半導(dǎo)體器件。進(jìn)而，在以下的說明中，“內(nèi)側(cè)”是指半導(dǎo)體器件的中央部側(cè)即活性區(qū)域側(cè)，“外側(cè)”是指半導(dǎo)體器件的外緣側(cè)即終端區(qū)域側(cè)。
[0033]圖16是本發(fā)明的前置技術(shù)的肖特基二極管101的結(jié)構(gòu)圖。圖16(a)是肖特基二極管101的俯視圖，圖16(b)是肖特基二極管101的剖面圖。
[0034]在圖16(a)、(b)中，在未圖示的4H_SiC的半導(dǎo)體基板上設(shè)置了 η型的半導(dǎo)體層1，在半導(dǎo)體層1的表面上設(shè)置了金屬電極3。位于金屬電極3的下方的半導(dǎo)體層1的區(qū)域成為作為有源元件發(fā)揮功能的活性區(qū)域110，包圍活性區(qū)域110的半導(dǎo)體層1的外側(cè)成為用于保持半導(dǎo)體器件的耐壓的終端區(qū)域121。在終端區(qū)域121的區(qū)域上形成未圖示的絕緣性的表面保護(hù)膜。另外，在終端區(qū)域121中形成了多個(gè)隔開的ρ型的FLR20，使相鄰的FLR20的間隔向半導(dǎo)體器件的外側(cè)增大，從而能夠有效地緩和終端區(qū)域121中的電場(chǎng)集中，提高肖特基二極管101的耐壓。
[0035]圖17示出用于形成FLR20的抗蝕劑40。FLR20是通過將抗蝕劑40作為注入掩模并注入Α1等受主型的離子而形成的。此時(shí)，為了在終端區(qū)域121的內(nèi)側(cè)附近處減小FLR20的間隔，需要使抗蝕劑40的線寬變得非常窄。但是，這樣的線寬窄的抗蝕劑40易于垮塌，如果在抗蝕劑40垮塌了的狀態(tài)下進(jìn)行離子注入，則得不到期望的肖特基二極管101，所以存在元件耐壓顯著降低的可能性。另外，即使為了進(jìn)一步提高元件耐壓而想要使FLR20的間隔變窄，由于抗蝕劑垮塌的問題而難以實(shí)現(xiàn)。
[0036]為了避免這樣的問題并進(jìn)行進(jìn)一步的高耐壓化，需要避免抗蝕劑垮塌的方法。因此，在本發(fā)明中，采用以下所示的各實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。
[0037]<Β.實(shí)施方式1>
[0038]〈Β-1.結(jié)構(gòu) >
[0039]圖1示出作為實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的肖特基二極管100中的、在外側(cè)設(shè)置的終端區(qū)域120周邊的結(jié)構(gòu)，圖1(a)示出俯視圖，圖1(b)示出剖面圖。
[0040]肖特基二極管100具備未圖示的4H-SiC的半導(dǎo)體基板、η型的半導(dǎo)體層1、金屬電極3以及ρ型的FLR2。在半導(dǎo)體基板上形成了半導(dǎo)體層1，在半導(dǎo)體層1的表面上設(shè)置了金屬電極3。
[0041]半導(dǎo)體層1被劃分為作為有源元件發(fā)揮功能的金屬電極3下部