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公開番号2025127849
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2024024790
出願日2024-02-21
発明の名称半導体装置とその製造方法
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250826BHJP()
要約【課題】隣接する周辺領域からコンタクト部が突出した構造を備える半導体装置において、バリアメタル膜の段切れを抑えることができる技術を提供する。
【解決手段】半導体装置は、炭化珪素のコンタクト部11と、コンタクト部の頂面11c上に設けられており、コンタクト部の少なくとも一部の縁11a,11bから離れて配置されている、金属シリサイド膜23と、金属シリサイド膜を覆うとともにコンタクト部の少なくとも一部の縁を画定する頂面と側面に接する、バリアメタル膜24と、を備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
炭化珪素のコンタクト部（１１）と、
前記コンタクト部の頂面（１１ｃ）上に設けられており、前記コンタクト部の少なくとも一部の縁（１１ａ，１１ｂ）から離れて配置されている、金属シリサイド膜（２３）と、
前記金属シリサイド膜を覆うとともに前記コンタクト部の前記少なくとも一部の縁を画定する頂面と側面（１１ｄ）に接する、バリアメタル膜（２４）と、を備えている、半導体装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記コンタクト部の前記頂面に接する前記金属シリサイド膜の下面（２３ｂ）の縁（２３ｃ）は、前記コンタクト部の側面まで達していない、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記コンタクト部に隣接するトレンチ（ＴＲ）内に設けられているトレンチ型ゲート（３０）と、
前記トレンチ内に設けられており、前記トレンチ型ゲートを覆う層間絶縁膜（４２）と、をさらに備えており、
前記層間絶縁膜は、前記コンタクト部の前記頂面よりも下方に位置する、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
炭化珪素のコンタクト部（１１）と、
前記コンタクト部の頂面（１１ｃ）上に設けられており、前記コンタクト部の少なくとも一部の縁（１１ａ，１１ｂ）から離れて配置されている、金属シリサイド膜（２３）と、
前記金属シリサイド膜を覆うとともに前記コンタクト部の前記少なくとも一部の縁を画定する頂面と側面（１１ｄ）に接する、バリアメタル膜（２４）と、を備えている、半導体装置の製造方法であって、
前記コンタクト部の前記頂面のうち一部の領域に改質領域（４４）を形成する改質領域形成工程であって、前記改質領域は六方晶から立方晶又はアモルファスに改質した領域である、改質領域形成工程と、
前記コンタクト部の前記頂面上に金属膜（４６）を成膜する金属膜成膜工程と、
前記コンタクト部のうち前記改質領域と前記金属膜を反応させて前記金属シリサイド膜を成膜する金属シリサイド膜成膜工程と、
前記金属シリサイド膜成膜工程において未反応の前記金属膜を除去する金属膜除去工程と、
前記金属シリサイド膜を覆うとともに前記コンタクト部の前記少なくとも一部の縁を超えて延びている前記バリアメタル膜を成膜するバリアメタル膜成膜工程と、を備えている、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記改質領域形成工程では、イオン注入技術を利用して前記改質領域を形成すること、を有する、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記改質領域形成工程で形成される前記改質領域は、その下面の縁が前記コンタクト部の側面まで達していない、請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
金属シリサイド膜成膜工程は、前記コンタクト部のうち前記改質領域では前記金属シリサイド膜が形成され、前記コンタクト部のうち非改質領域では前記金属シリサイド膜が形成されない温度でアニールすること、を有する、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体装置は、
前記コンタクト部に隣接するトレンチ（ＴＲ）内に設けられているトレンチ型ゲート（３０）と、
前記トレンチ内に設けられており、前記トレンチ型ゲートを覆う層間絶縁膜（４２）と、をさらに備えており、
前記層間絶縁膜は、前記コンタクト部の前記頂面よりも下方に位置する、請求項４～７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、半導体装置とその製造方法に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、炭化珪素の半導体層を用いて製造された半導体装置を開示する。この半導体装置では、半導体層の主面に形成されたトレンチ内にトレンチ型ゲートと層間絶縁膜が埋設している。トレンチ内にトレンチ型ゲートと層間絶縁膜が埋設された構造をセルフアラインコンタクト構造という。セルフアラインコンタクト構造を備えた半導体装置では、半導体層の主面にニッケル膜を成膜し、アニール処理によって半導体層の主面にニッケルシリサイド膜を形成し、次いで、未反応のニッケル膜を除去することにより、半導体層の主面にオーミック接触する金属シリサイド膜を形成することができる。セルフアラインコンタクト構造を備えた半導体装置では、層間絶縁膜が半導体層の主面上に設けられていないので、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する必要がなく、自己整合的に金属シリサイド膜を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－０５５１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記半導体装置では、トレンチとトレンチの間の半導体層の上層部分にコンタクト部が設けられており、そのコンタクト部に金属シリサイド膜が形成される。コンタクト部は、隣接するトレンチ内に埋設された層間絶縁膜から突出している。このため、突出したコンタクト部に形成される金属シリサイド膜は、コンタクト部の頂面と側面の両面に形成され、コンタクト部の頂面と側面の角部において側方に突き出るような部分（以下、ひさし状部分という）を有することとなる。
【０００５】
金属シリサイド膜上には、バリアメタル膜と金属電極膜が順に成膜される。しかしながら、金属シリサイド膜にひさし状部分が形成されていると、そのひさし状部分の下方にはバリアメタル膜が良好に付着せず、バリアメタル膜が段切れすることがある。バリアメタル膜が段切れしていると、金属シリサイド膜を構成する金属原子がバリアメタル膜の段切れ部分を介して金属電極膜に拡散し、金属電極膜の抵抗を増加させることが懸念される。
【０００６】
なお、このような課題は、セルフアラインコンタクト構造を備えた半導体装置に限って生じるものではなく、隣接する周辺領域からコンタクト部が突出した構造を備える半導体装置において広く生じるものである。本明細書は、隣接する周辺領域からコンタクト部が突出した構造を備える半導体装置において、バリアメタル膜の段切れを抑えることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する半導体装置は、炭化珪素のコンタクト部（１１）と、コンタクト部の頂面（１１ｃ）上に設けられており、コンタクト部の少なくとも一部の縁（１１ａ，１１ｂ）から離れて配置されている、金属シリサイド膜（２３）と、金属シリサイド膜を覆うとともにコンタクト部の少なくとも一部の縁を画定する頂面と側面（１１ｄ）に接する、バリアメタル膜（２４）と、を備えていてもよい。この半導体装置では、コンタクト部の少なくとも一部の縁において、金属シリサイド膜のひさし状部分が形成されていない。このため、コンタクト部の少なくとも一部の縁において、バリアメタル膜が段切れすることなく良好に付着することができる。
【０００８】
本明細書は、上記半導体装置を製造する方法も提供することができる。この製造方法は、コンタクト部の頂面のうち一部の領域に改質領域（４４）を形成する改質領域形成工程であって、改質領域は六方晶から立方晶又はアモルファスに改質した領域である、改質領域形成工程と、コンタクト部の頂面上に金属膜（４６）を成膜する金属膜成膜工程と、コンタクト部のうち改質領域と金属膜を反応させて金属シリサイド膜を成膜する金属シリサイド膜成膜工程と、金属シリサイド膜成膜工程において未反応の金属膜を除去する金属膜除去工程と、金属シリサイド膜を覆うとともにコンタクト部の少なくとも一部の縁を超えて周辺領域まで延びているバリアメタル膜を成膜するバリアメタル膜成膜工程と、を備えていてもよい。上記製造方法では、コンタクト部の頂面のうち一部の領域を六方晶から立方晶又はアモルファスに改質させた改質領域を形成する。このような改質領域は、コンタクト部の頂面のうち非改質領域（即ち、結晶構造が六方晶の領域）よりもシリサイド化し易い。したがって、上記製造方法では、コンタクト部の頂面の一部に改質領域を形成することにより、改質領域に金属シリサイド膜を自己整合的に形成することができる。上記製造方法によると、コンタクト部の少なくとも一部の縁から離れて設けられた金属シリサイド膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
半導体装置の要部断面図を模式的に示す図である。
半導体装置の要部斜視図であり、ソース電極を取り除いた状態の半導体装置の要部斜視図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の製造フローを示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部斜視図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第１の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
比較例において、（Ａ）金属膜成膜工程後のメサ部の一方の縁近傍の要部拡大断面図を模式的に示す図であり、（Ｂ）金属シリサイド膜成膜工程後のメサ部の一方の縁近傍の要部拡大断面図を模式的に示す図である。
半導体装置のメサ部の一方の縁近傍の要部拡大断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第２の製造方法の製造フローを示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第２の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
図１及び図２の半導体装置を製造する第２の製造方法の一工程における半導体層の要部断面図を模式的に示す図である。
半導体装置の変形例の要部断面図を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本明細書が開示する半導体装置について説明する。なお、繰り返し配置されている構成要素については、図示明瞭化を目的としてその一部にのみ符号を付す。
（【００１１】以降は省略されています）

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