JP2000188399A - Silicon carbide semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Silicon carbide semiconductor device and its manufacture

Info

Publication number
JP2000188399A
JP2000188399A JP11294469A JP29446999A JP2000188399A JP 2000188399 A JP2000188399 A JP 2000188399A JP 11294469 A JP11294469 A JP 11294469A JP 29446999 A JP29446999 A JP 29446999A JP 2000188399 A JP2000188399 A JP 2000188399A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
forming
source region
source
dopant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11294469A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4568930B2 (en
Inventor
Kumar Rajesh
クマール ラジェシュ
Takeshi Yamamoto
剛 山本
Atsushi Kojima
淳 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP29446999A priority Critical patent/JP4568930B2/en
Publication of JP2000188399A publication Critical patent/JP2000188399A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4568930B2 publication Critical patent/JP4568930B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress outer diffusion of impurity and to prevent the contact resistance of a source region connected to a source electrode from becoming high. SOLUTION: Regions 4a where nitrogen is made to be dopant are formed in positions deeper than in upper faces connected to a source electrode 10 and regions 4b, where phosphorus whose mass is larger than that of nitrogen is set as a dopant are formed in places, which are brought into contact with a source electrode in a state shallower than the regions 4b in n+-type source regions 4. In phosphorus whose mass is larger than nitrogen, diffusion rate becomes slow, since mass is heavier and it is difficult to diffuse outward as compared to nitrogen. Thus, outer diffusion in the part which is brought into contact with the source electrode 10 can be reduced in the n+-type source regions 4 and the contact resistance of the n+-type source regions 4 can be prevented from becoming high.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素半導体装
置及びその製造方法に関し、特に絶縁ゲート型電界効果
トランジスタ、とりわけ大電力用の縦型パワーMOSF
ETに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon carbide semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an insulated gate field effect transistor, particularly a vertical power MOSF for high power.
It is about ET.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化珪素半導体装置、例えばnチャネル
タイプの縦型パワーMOSFETでは、ソース電極との
接続部分に、n型不純物が高濃度にドーピングされたn
+ 型ソース領域が備えられる。
2. Description of the Related Art In a silicon carbide semiconductor device, for example, an n-channel type vertical power MOSFET, an n-type impurity is heavily doped at a connection portion with a source electrode.
A + type source region is provided.

【0003】このn+ 型ソース領域は、n型不純物であ
る窒素(N)を高濃度にドーピングしたのち、窒素を活
性化させることによって形成される。このとき、ソース
電極とのコンタクト抵抗を低減すべく、またn+ 型ソー
ス領域の抵抗値ができるだけ低くなるように、n+ 型ソ
ース領域をできるだけ高濃度で形成するようにしてい
る。
The n + -type source region is formed by doping nitrogen (N), which is an n-type impurity, at a high concentration and then activating the nitrogen. In this case, so that in order to reduce the contact resistance with the source electrode, and as the resistance value of the n + -type source region is as low as possible, to form the n + -type source region as concentrated as possible.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒素を
活性化させる際に行う熱処理時に、窒素が外部拡散(O
ut diffusion)してしまい、n+ 型ソース
領域の表層部、つまりソース電極とのコンタクト部分に
おいてn+ 型ソース領域の濃度が低下してしまい、ソー
ス電極とn+ 型ソース領域とのコンタクト抵抗、及びn
+ 型ソース領域のシート抵抗が高くなるという問題があ
る。
However, during the heat treatment for activating the nitrogen, the nitrogen diffuses out (O
out diffusion, the concentration of the n + -type source region decreases in the surface layer of the n + -type source region, that is, in the contact portion with the source electrode, and the contact resistance between the source electrode and the n + -type source region decreases. And n
There is a problem that the sheet resistance of the + type source region is increased.

【0005】本発明は上記問題に鑑みて成され、不純物
の外部拡散を抑制し、ソース電極と接続されるソース領
域のコンタクト抵抗、及びソース領域のシート抵抗が高
くならないようにすることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to suppress the external diffusion of impurities so that the contact resistance of the source region connected to the source electrode and the sheet resistance of the source region do not increase. I do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、以下の技術的手段を採用する。
In order to achieve the above object, the following technical means are employed.

【0007】請求項1に記載の発明においては、ソース
領域(4)を形成する工程は、該ソース領域のうち、ソ
ース電極(10)に接続される上面から所定深さ深くな
った位置に、第1ドーパントを含む第1ソース領域(4
a)を形成する工程と、第1のソース領域よりも浅い位
置に第1ドーパントよりも質量の大きな第2ドーパント
を含む第2ソース領域(4b)を形成する工程と、を含
んでいることを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention, the step of forming the source region (4) includes the step of forming the source region (4) at a position deeper than the upper surface connected to the source electrode (10) by a predetermined depth. A first source region including a first dopant (4
forming a) and forming a second source region (4b) including a second dopant having a larger mass than the first dopant at a position shallower than the first source region. Features.

【0008】第1ドーパントよりも質量の大きな第2ド
ーパントは、質量が重い分だけ拡散速度が遅くなり、第
1ドーパントに比して外部拡散しにくくなる。
The second dopant, which has a larger mass than the first dopant, has a slower diffusion speed due to the higher mass, and is less likely to diffuse outside than the first dopant.

【0009】このため、ソース領域のうち、ソース電極
に接続される上面から所定深さ深くなった位置に、第1
ドーパントを含む第1ソース領域を形成し、第1のソー
ス領域よりも浅い位置は第1ドーパントよりも質量の大
きな第2ドーパントを含む第2ソース領域を形成するよ
うにすれば、ソース電極と接触する部分における外部拡
散を少なくでき、ソース領域のコンタクト抵抗及びソー
ス領域のシート抵抗が高くならないようにできる。
Therefore, the first region is located at a position deeper than the upper surface connected to the source electrode by a predetermined depth in the source region.
A first source region containing a dopant is formed, and a position shallower than the first source region is formed as a second source region containing a second dopant having a larger mass than the first dopant. External diffusion at the portion where the contact is made can be reduced, and the contact resistance of the source region and the sheet resistance of the source region can be prevented from increasing.

【0010】なお、請求項2に示すように、ベース領域
(3)の表層部に第1導電型の表面チャネル層(5)を
形成する蓄積型の炭化珪素半導体装置においても請求項
1と同様の効果を得ることができる。
According to a second aspect of the present invention, a storage-type silicon carbide semiconductor device in which a first conductivity type surface channel layer (5) is formed in a surface layer portion of a base region (3) is similar to the first aspect. The effect of can be obtained.

【0011】請求項3に記載の発明においては、第1ソ
ース領域を形成するためのマスクと、第2ソース領域を
形成するためのマスクとを同一マスクで兼用することを
特徴としている。
[0013] The third aspect of the present invention is characterized in that the same mask is used for both the mask for forming the first source region and the mask for forming the second source region.

【0012】これにより、第1ソース領域と第2ソース
領域とがずれることなく形成できる。そのため、ずれ量
を考慮したセル設計の必要がなく、セルサイズを小さく
できる。また、マスクの兼用により製造工程の簡略化を
図ることができる。
Thus, the first source region and the second source region can be formed without displacement. Therefore, there is no need to design a cell in consideration of the shift amount, and the cell size can be reduced. In addition, the manufacturing process can be simplified by using the same mask.

【0013】請求項4の発明によれば、表面にチャネル
を形成するラテラルMOSFETにおいて、ウェル領域
(103)とドレイン領域(107)との間の接合部の
うちドレイン領域側が軽いドーパントのイオン注入によ
り形成されているため、イオン注入時に生じる欠陥が少
なく、接合部の逆リーク電流が少なくなり良好にラテラ
ルMOSFETを動作させることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, in the lateral MOSFET having a channel formed on the surface, the drain region side of the junction between the well region (103) and the drain region (107) is ion-implanted with a light dopant. Since it is formed, there are few defects generated at the time of ion implantation, the reverse leak current at the junction is small, and the lateral MOSFET can be favorably operated.

【0014】請求項5に記載の発明によれば、ソース電
極(57)とベース電極(58)を別々に信号を与える
ような縦型の構造においても、請求項4と同様にソース
領域を形成する場合の接合部が軽いドーパントのイオン
注入により形成されているため、イオン注入時に生じる
欠陥が少なく、接合部の逆方向リーク電流が少なくな
り、良好に縦型MOSFETを動作させることができ
る。
According to the fifth aspect of the present invention, even in a vertical structure in which a signal is applied to the source electrode (57) and the base electrode (58) separately, the source region is formed in the same manner as in the fourth aspect. In this case, since the junction is formed by ion implantation of a light dopant, the number of defects generated at the time of ion implantation is small, the reverse leakage current of the junction is reduced, and the vertical MOSFET can be operated satisfactorily.

【0015】なお、請求項6に示すように、軽い第1ド
ーパントを窒素、重い第2ドーパントをリンとすること
により、請求項1乃至5に示す効果を得ることができ
る。また、このようにすると、窒素はリンに比べ活性化
エネルギーが小さいため、リンのみを用いて同じ不純物
濃度プロファイルを形成した場合に比べてキャリア濃度
を高くすることができる。その結果、ソース領域のシー
ト抵抗を低くすることができる。
As described in claim 6, by using nitrogen as the light first dopant and phosphorus as the heavy second dopant, the effects described in claims 1 to 5 can be obtained. Further, in this case, since nitrogen has a lower activation energy than phosphorus, the carrier concentration can be increased as compared with the case where the same impurity concentration profile is formed using only phosphorus. As a result, the sheet resistance of the source region can be reduced.

【0016】請求項8及び9の発明によれば、窒素をド
ーパントとする場合に、ソース領域とソース電極材との
接触は良好なオーミック特性が得られるため、リンのみ
をドーパントとしてソース領域を形成した場合のような
ショットキー的な特性とならず、コンタクト抵抗を低く
することができる。
According to the eighth and ninth aspects of the present invention, when nitrogen is used as the dopant, the contact between the source region and the source electrode material can obtain good ohmic characteristics, so that the source region is formed using only phosphorus as the dopant. In this case, the Schottky characteristic does not occur, and the contact resistance can be reduced.

【0017】なお、請求項7及び8のように、第2ドー
パントの存在により外方拡散が抑制されるため、第1ド
ーパントは、ソース電極と接触する部分までイオン注入
してもよい。また、このようにすると、第1ドーパント
により形成される第1ソース領域の体積を大きくするこ
とができるため、請求項1の構造に比べてソース領域の
シート抵抗をさらに低くすることができる。
Since the outdiffusion is suppressed by the presence of the second dopant as in claims 7 and 8, the first dopant may be ion-implanted to a portion in contact with the source electrode. In addition, since the volume of the first source region formed by the first dopant can be increased, the sheet resistance of the source region can be further reduced as compared with the structure of the first aspect.

【0018】請求項11に記載の発明においては、ソー
ス領域は、ソース電極と接触する上面から所定深さ深く
なった位置に第1ドーパントを含む第1ソース領域を有
し、かつ該第1のソース領域よりも浅くソース電極と接
触する位置に第1ドーパントよりも質量の大きな第2ド
ーパントを含む第2ソース領域を有していることを特徴
としている。
According to the eleventh aspect, the source region has a first source region containing a first dopant at a position deeper by a predetermined depth from an upper surface in contact with the source electrode; A second source region including a second dopant having a larger mass than the first dopant is provided at a position shallower than the source region and in contact with the source electrode.

【0019】このように、ソース電極と接触する位置に
形成された第2ソース領域が、第2ソース領域よりも接
合深さの深い位置に形成される第1ソース領域よりも質
量の重い第2ドーパントを用いて形成されるようにする
ことで、ソース領域のコンタクト抵抗を低くすることが
できる。
As described above, the second source region formed at a position in contact with the source electrode has a second source region having a heavier mass than the first source region formed at a position where the junction depth is deeper than the second source region. When the source region is formed using a dopant, the contact resistance of the source region can be reduced.

【0020】また、請求項12に示すように、ソース領
域は、ソース電極と接触する上面から所定深さの位置ま
で第1ドーパントを含む第1ソース領域(4c)を有
し、かつ、少なくとも該第1ソース領域と前記ソース電
極とが接触する上面において重なるように前記第1ドー
パントよりも質量の重い第2ドーパントを含む第2ソー
ス領域(4b)を有しているものであっても、請求項1
1と同様の効果を得ることができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, the source region has a first source region (4c) containing a first dopant from a top surface in contact with the source electrode to a position at a predetermined depth, and at least the first source region includes a first dopant. Even if it has a second source region (4b) containing a second dopant heavier than the first dopant so as to overlap on an upper surface where the first source region and the source electrode are in contact with each other, Item 1
The same effect as that of No. 1 can be obtained.

【0021】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。
Note that the reference numerals in parentheses indicate the correspondence with specific means described in the embodiment described later.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【0023】図1に、本発明の一実施形態を適用して形
成したノーマリオフ型のnチャネルタイププレーナ型の
MOSFET(以下、縦型パワーMOSFETという)
の断面構成を示す。本デバイスは、インバータや車両用
オルタネータのレクチファイヤに適用すると好適なもの
である。以下、図1に基づいて縦型パワーMOSFET
の構造について説明する。
FIG. 1 shows a normally-off type n-channel planar MOSFET (hereinafter referred to as a vertical power MOSFET) formed by applying an embodiment of the present invention.
1 shows a cross-sectional configuration. This device is suitable for application to a rectifier of an inverter or a vehicle alternator. Hereinafter, a vertical power MOSFET based on FIG.
Will be described.

【0024】炭化珪素からなるn+ 型半導体基板1は上
面を主表面1aとし、主表面の反対面である下面を裏面
1bとしている。このn+ 型半導体基板1の主表面1a
上には、基板1よりも低いドーパント濃度を有する炭化
珪素からなるn- 型エピタキシャル層(以下、n- 型エ
ピ層という)2が積層されている。
The n + type semiconductor substrate 1 made of silicon carbide has an upper surface as a main surface 1a and a lower surface opposite to the main surface as a back surface 1b. Main surface 1a of this n + type semiconductor substrate 1
An n -type epitaxial layer (hereinafter, referred to as an n -type epi layer) 2 made of silicon carbide having a lower dopant concentration than the substrate 1 is stacked thereon.

【0025】n- 型エピ層2の表層部における所定領域
には、所定深さを有するp型ベース領域3が形成されて
いる。このp型ベース領域3はBをドーパントとして形
成されており、略1×1017cm-3以上の濃度となって
いる。
A p-type base region 3 having a predetermined depth is formed in a predetermined region in the surface layer portion of n -type epi layer 2. This p-type base region 3 is formed using B as a dopant, and has a concentration of about 1 × 10 17 cm −3 or more.

【0026】また、p型ベース領域3の表層部の所定領
域には、該ベース領域3よりも浅い低抵抗なn+ 型ソー
ス領域4が形成されている。このn+ 型ソース領域4の
うち接合深さの深い領域(第1ソース領域)4aは、n
型不純物として比較的質量の軽い窒素(N)がドーピン
グされて構成されており、n+ 型ソース領域4のうち接
合深さの浅い領域(第2ソース領域)4bは、n型不純
物として窒素よりも質量の重いリン(P)等がドーピン
グされて構成されている。
A low resistance n + -type source region 4 shallower than the base region 3 is formed in a predetermined region of the surface of the p-type base region 3. A region (first source region) 4a having a deep junction depth in the n + type source region 4
A relatively light mass of nitrogen (N) is doped as the type impurity, and a region (second source region) 4b having a shallow junction depth in the n + type source region 4 is more n-type impurity than nitrogen. Is also doped with heavy phosphorus (P) or the like.

【0027】具体的には、図2に示す各要素の濃度プロ
ファイルに示されるように、リン(P)の濃度は、n+
型ソース領域4の表面から所定深さまでの間で最も濃く
なっており、窒素(N)の濃度は、n+ 型ソース領域4
の表面より所定深さ深くなった位置から最も濃くなって
いる。このように、領域4aと領域4bはそれぞれ、窒
素が最も濃くなる部分とリンが最も濃くなる部分を区別
したものであり、実際には領域4aと領域4bとの界面
近傍において窒素とリンが混在した状態となっている。
Specifically, as shown in the concentration profile of each element shown in FIG. 2, the concentration of phosphorus (P) is n +
Has become darkest between the surface of the source region 4 to a predetermined depth, the concentration of nitrogen (N) is, n + -type source region 4
From the position deeper than the surface by a predetermined depth. As described above, the region 4a and the region 4b respectively distinguish the region where the nitrogen is the highest and the region where the phosphorus is the highest. Actually, nitrogen and phosphorus are mixed near the interface between the region 4a and the region 4b. It is in a state where it has been done.

【0028】また、図2から分かるように、領域4bに
おいてリンはn+ 型ソース領域4の表面から内部にかけ
て全体的に高濃度となっている。
Further, as can be seen from FIG. 2, in the region 4b, phosphorus has a high concentration entirely from the surface to the inside of the n + type source region 4.

【0029】さらに、n+ 型ソース領域4とn- 型エピ
層2とを繋ぐように、p型ベース領域3の表面部にはn
- 型SiC層5が延設されている。このn- 型SiC層
5は、エピタキシャル成長にて形成されたものであり、
エピタキシャル膜の結晶が4H、6H、3Cのものを用
いる。尚、このn- 型SiC層5はデバイスの動作時に
チャネル形成層として機能する。以下、n- 型SiC層
5を表面チャネル層という。
Furthermore, n + -type source region 4 and the n - so as to connect the type epi layer 2, the surface portion of the p-type base region 3 n
The -type SiC layer 5 is extended. This n -type SiC layer 5 is formed by epitaxial growth.
Epitaxial films having 4H, 6H and 3C crystals are used. The n -type SiC layer 5 functions as a channel forming layer during operation of the device. Hereinafter, n -type SiC layer 5 is referred to as a surface channel layer.

【0030】表面チャネル層5はN(窒素)をドーパン
トに用いて形成されており、そのドーパント濃度は、例
えば1×1015cm-3〜1×1017cm-3程度の低濃度
で、かつ、n- 型エピ層2及びp型ベース領域3のドー
パント濃度以下となっている。このような構成で、蓄積
型モードとして動作させることにより、反転型に比べて
チャネル部の移動度を高くすることができ、チャネル抵
抗を低くすることができる。その結果、低オン抵抗化が
図られている。
The surface channel layer 5 is formed using N (nitrogen) as a dopant, and the dopant concentration is as low as about 1 × 10 15 cm −3 to 1 × 10 17 cm −3 , for example. , N -type epi layer 2 and p-type base region 3 are lower than the dopant concentration. By operating in the storage mode with such a structure, the mobility of the channel portion can be increased and the channel resistance can be reduced as compared with the inversion type. As a result, low on-resistance is achieved.

【0031】そして、p型ベース領域3の間に位置する
- 型エピ層2がいわゆるJ−FET部6を構成してい
る。
The n - type epi layer 2 located between the p-type base regions 3 constitutes a so-called J-FET section 6.

【0032】表面チャネル層5の上面およびn+ 型ソー
ス領域4の上面には熱酸化にてゲート酸化膜7が形成さ
れている。さらに、ゲート酸化膜7の上にはゲート電極
8が形成されている。ゲート電極8は絶縁膜9にて覆わ
れている。絶縁膜9としてLTO(Low Tempe
rature Oxide)膜が用いられている。この
絶縁膜9の上にはソース電極10が形成され、ソース電
極10はn+ 型ソース領域4およびp型ベース領域3と
接している。また、n+ 型半導体基板1の裏面1bに
は、ドレイン電極層11が形成されている。
Gate oxide film 7 is formed on the upper surface of surface channel layer 5 and the upper surface of n + type source region 4 by thermal oxidation. Further, a gate electrode 8 is formed on the gate oxide film 7. Gate electrode 8 is covered with insulating film 9. LTO (Low Tempe) as the insulating film 9
(Rate oxide) film is used. A source electrode 10 is formed on insulating film 9, and source electrode 10 is in contact with n + -type source region 4 and p-type base region 3. A drain electrode layer 11 is formed on the back surface 1b of the n + type semiconductor substrate 1.

【0033】次に、図1に示すMOSFETの製造工程
を、図3〜図5に基づいて説明する。
Next, a manufacturing process of the MOSFET shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

【0034】〔図3(a)に示す工程〕まず、n型4
H、6H、若しくは3C−SiC基板、すなわちn+
半導体基板1を用意する。ここで、n+ 型半導体基板1
はその厚さが400μmであり、主表面1aが(000
1)Si面、又は、(112−0)a面である。この基
板1の主表面1aに厚さ5μmのn- 型エピ層2をエピ
タキシャル成長させる。本例では、n- 型エピ層2は下
地の基板1と同様の結晶が得られ、n型4Hまたは6H
または3C−SiC層となる。
[Step shown in FIG. 3A] First, the n-type 4
An H, 6H, or 3C-SiC substrate, that is, an n + type semiconductor substrate 1 is prepared. Here, the n + type semiconductor substrate 1
Has a thickness of 400 μm and a main surface 1a of (000
1) Si plane or (112-0) a plane. On the main surface 1a of the substrate 1, an n -type epi layer 2 having a thickness of 5 μm is epitaxially grown. In this example, the n -type epi layer 2 has the same crystal as that of the underlying substrate 1 and has n-type 4H or
Or it becomes a 3C-SiC layer.

【0035】〔図3(b)に示す工程〕n- 型エピ層2
の上の所定領域にLTO膜20を配置し、これをマスク
としてBのイオン注入を行う。このとき、イオン注入条
件は、温度が700℃、ドーズ量が1×1016cm-2
している。その後、熱処理として、1600℃、30分
間の活性化アニールを施し、不純物注入層30における
Bを活性化させてp型ベース領域3を形成する。これに
より、p型ベース領域3の間においてJ−FET部6が
形成される。
[Step shown in FIG. 3B] n - type epi layer 2
The LTO film 20 is disposed in a predetermined region above the mask, and B ions are implanted using the LTO film 20 as a mask. At this time, the ion implantation conditions are that the temperature is 700 ° C. and the dose is 1 × 10 16 cm −2 . Thereafter, activation annealing at 1600 ° C. for 30 minutes is performed as a heat treatment to activate B in the impurity implantation layer 30 to form the p-type base region 3. As a result, a J-FET portion 6 is formed between the p-type base regions 3.

【0036】〔図3(c)に示す工程〕LTO膜20を
除去したのち、p型ベース領域3の表面を含むn- 型エ
ピ層2の上に不純物濃度が1×1016cm-2以下、膜厚
が0.3μm以下のn型の表面チャネル層5をエピタキ
シャル成長させる。
[Step shown in FIG. 3C] After the LTO film 20 is removed, the impurity concentration is 1 × 10 16 cm −2 or less on the n -type epi layer 2 including the surface of the p-type base region 3. Then, an n-type surface channel layer 5 having a thickness of 0.3 μm or less is epitaxially grown.

【0037】このとき、縦型パワーMOSFETをノー
マリオフ型にするために、表面チャネル層5の厚み(膜
厚)を、ゲート電極8に電圧を印加していない時におけ
るp型ベース領域3から表面チャネル層5に広がる空乏
層の伸び量と、ゲート酸化膜7から表面チャネル層5に
広がる空乏層の伸び量との和よりも小さくなるようにし
ている。
At this time, in order to make the vertical power MOSFET a normally-off type, the thickness (film thickness) of the surface channel layer 5 is changed from the p-type base region 3 when no voltage is applied to the gate electrode 8 to the surface channel. It is set to be smaller than the sum of the extension amount of the depletion layer extending to the layer 5 and the extension amount of the depletion layer extending from the gate oxide film 7 to the surface channel layer 5.

【0038】具体的には、p型ベース領域3から表面チ
ャネル層5に広がる空乏層の伸び量は、表面チャネル層
5とp型ベース領域3とのPN接合のビルトイン電圧に
よって決定され、ゲート酸化膜7から表面チャネル層5
に広がる空乏層の伸び量は、ゲート酸化膜7の電荷及び
ゲート電極8(金属)と表面チャネル層5(半導体)と
の仕事関数差によって決定されるため、これらに基づい
て表面チャネル層5の膜厚を決定している。
Specifically, the amount of extension of the depletion layer extending from p-type base region 3 to surface channel layer 5 is determined by the built-in voltage of the PN junction between surface channel layer 5 and p-type base region 3, and the gate oxide From film 7 to surface channel layer 5
The amount of extension of the depletion layer that spreads is determined by the charge of the gate oxide film 7 and the work function difference between the gate electrode 8 (metal) and the surface channel layer 5 (semiconductor). The film thickness is determined.

【0039】このようなノーマリオフ型の縦型パワーM
OSFETは、故障などによってゲート電極に電圧が印
加できないような状態となっても、電流が流れないよう
にすることができるため、ノーマリオン型のものと比べ
て安全性を確保することができる。
Such a normally-off type vertical power M
The OSFET can prevent a current from flowing even when a voltage cannot be applied to the gate electrode due to a failure or the like, so that safety can be ensured as compared with a normally-on type.

【0040】また、図1に示すように、p型ベース領域
3は、ソース電極10と接触していて接地状態となって
いる。このため、表面チャネル層5とp型ベース領域3
とのPN接合のビルトイン電圧を利用して表面チャネル
層5をピンチオフすることができる。例えば、p型ベー
ス領域3が接地されてなくてフローティング状態となっ
ている場合には、ビルトイン電圧を利用してp型ベース
領域3から空乏層を延ばすということができないため、
p型ベース領域3をソース電極10と接触させること
は、表面チャネル層5をピンチオフするのに有効な構造
であるといえる。
As shown in FIG. 1, the p-type base region 3 is in contact with the source electrode 10 and is in a ground state. Therefore, the surface channel layer 5 and the p-type base region 3
The surface channel layer 5 can be pinched off using the built-in voltage of the PN junction. For example, when the p-type base region 3 is not grounded and is in a floating state, the depletion layer cannot be extended from the p-type base region 3 using the built-in voltage.
It can be said that bringing the p-type base region 3 into contact with the source electrode 10 is an effective structure for pinching off the surface channel layer 5.

【0041】なお、p型ベース領域3の不純物濃度を高
くすることによりビルトイン電圧をより大きく利用する
ことができる。
By increasing the impurity concentration of the p-type base region 3, the built-in voltage can be more utilized.

【0042】以上の構成により、蓄積型モードで動作す
るノーマリオフ型のMOSFETを形成することができ
る。
With the above configuration, a normally-off type MOSFET that operates in the accumulation mode can be formed.

【0043】また、本実施形態では炭化珪素によって縦
型パワーMOSFETを製造しているが、これをシリコ
ンを用いて製造しようとすると、p型ベース領域3や表
面チャネル層5等の不純物層を形成する際におけるp型
ベース領域3を形成するドーパントと、n+ 型ソース領
域4を形成するドーパントの熱拡散の拡散量の制御が困
難であるため、上記構成と同様の蓄積型モードで動作
し、かつノーマリオフ型のMOSFETを製造すること
が困難となる。このため、本実施形態のようにSiCを
用いることにより、シリコンを用いた場合と比べて精度
良く縦型パワーMOSFETを製造することができる。
In this embodiment, the vertical power MOSFET is manufactured from silicon carbide. However, if it is to be manufactured using silicon, the impurity layers such as the p-type base region 3 and the surface channel layer 5 are formed. Since it is difficult to control the amount of thermal diffusion of the dopant forming the p-type base region 3 and the dopant forming the n + -type source region 4 in the above-described operation, the semiconductor device operates in the same accumulation type mode as the above configuration, In addition, it becomes difficult to manufacture a normally-off type MOSFET. Therefore, by using SiC as in the present embodiment, a vertical power MOSFET can be manufactured with higher accuracy than when silicon is used.

【0044】また、ノーマリオフ型の縦型パワーMOS
FETにするためには、上記条件を満たすように表面チ
ャネル層5の厚みを設定する必要があるが、シリコンを
用いた場合にはビルトイン電圧が低いため、表面チャネ
ル層5の厚みを薄くしたり不純物濃度を薄くして形成し
なければならず、不純物イオンの拡散量の制御が困難な
ことを考慮すると、非常に製造が困難であるといえる。
しかしながら、SiCを用いた場合にはビルトイン電圧
がシリコンの約3倍と高く、表面チャネル層5の厚みを
厚くしたり不純物濃度を濃くして形成できるため、ノー
マリオフ型の蓄積型MOSFETを製造することが容易
であるといえる。
A normally-off type vertical power MOS
In order to form an FET, it is necessary to set the thickness of the surface channel layer 5 so as to satisfy the above conditions. However, since silicon has a low built-in voltage, the thickness of the surface channel layer 5 may be reduced. Considering that the impurity concentration must be reduced and the diffusion amount of the impurity ions is difficult to control, it can be said that manufacturing is extremely difficult.
However, when SiC is used, the built-in voltage is about three times as high as that of silicon, and the surface channel layer 5 can be formed thicker or with a higher impurity concentration. Therefore, it is necessary to manufacture a normally-off type storage MOSFET. Can be said to be easy.

【0045】〔図4(a)に示す工程〕次に、表面チャ
ネル層5の上の所定領域にLTO膜21を配置し、これ
をマスクとしてn型不純物である窒素(N)をイオン注
入する。このときのイオン注入条件は、温度を700℃
とし、イオン注入エネルギーを変えながら(例えば、2
00eV、130eV)、ドーズ量が5×1015cm-2
となるようにしている。これにより、表面チャネル層5
の表面から所定深さの深くなった領域4aに、窒素がド
ーピングされる。
[Step shown in FIG. 4A] Next, an LTO film 21 is disposed in a predetermined region on the surface channel layer 5, and using this as a mask, nitrogen (N) as an n-type impurity is ion-implanted. . The ion implantation conditions at this time are as follows.
And changing the ion implantation energy (for example, 2
00 eV, 130 eV), and the dose amount is 5 × 10 15 cm −2.
I am trying to be. Thereby, the surface channel layer 5
Is doped with nitrogen in the region 4a which is deeper than the surface by a predetermined depth.

【0046】〔図4(b)に示す工程〕さらに、LTO
膜21をマスクとして、窒素よりも質量の重いn型不純
物であるリン(P)をイオン注入する。このときのイオ
ン注入条件は、温度を700℃とし、イオン注入エネル
ギーを変えながら(例えば、200eV、120eV、
60eV、25eV)、ドーズ量が3.5×1015cm
-2となるようにしている。これにより、表面チャネル層
5の表面から所定深さまでの領域4bに、リンがドーピ
ングされる。
[Step shown in FIG. 4 (b)]
Using the film 21 as a mask, phosphorus (P), which is an n-type impurity having a higher mass than nitrogen, is ion-implanted. The ion implantation conditions at this time are as follows: the temperature is 700 ° C., and the ion implantation energy is changed (for example, 200 eV, 120 eV,
60 eV, 25 eV) with a dose of 3.5 × 10 15 cm
-2 . As a result, the region 4b from the surface of the surface channel layer 5 to a predetermined depth is doped with phosphorus.

【0047】この後、熱処理によって注入されたn型不
純物イオン(窒素及びリン)を活性化させてn+ 型ソー
ス領域4を形成する。
Thereafter, the n + -type source region 4 is formed by activating the n-type impurity ions (nitrogen and phosphorus) implanted by the heat treatment.

【0048】このとき、リンは窒素に比して質量が重い
ため、熱処理の際の拡散速度が遅く、窒素のみをドーパ
ントとしてn+ 型ソース領域4を形成する場合に比して
外部拡散する量が少ない。
At this time, since phosphorus has a higher mass than nitrogen, the diffusion rate during the heat treatment is low, and the amount of phosphorus that is diffused outside is smaller than when the n + -type source region 4 is formed using only nitrogen as a dopant. Less is.

【0049】このため、上述した図2に示されるよう
に、n+ 型ソース領域4の表層部にリンが高濃度に残
り、n+ 型ソース領域4のうちソース電極10(図1参
照)とのコンタクト部分となる領域4bを高濃度、つま
り低抵抗にすることができる。
[0049] Therefore, as shown in FIG. 2 described above, the remaining phosphorus high concentration in a surface portion of the n + -type source region 4, the source electrode 10 of the n + -type source region 4 (see FIG. 1) The region 4b serving as the contact portion can be made to have a high concentration, that is, a low resistance.

【0050】これにより、接合深さの深い領域4aにお
いては高濃度の窒素がドーピングされ、接合深さの浅い
領域4bにおいては高濃度のリンがドーピングされたn
+ 型ソース領域4が形成できる。そして、このような構
成では、窒素のエネルギー準位が52.1meV、リン
のエネルギー準位が85.0meVであることから、同
じ不純物濃度を与えた場合には、窒素の方のキャリア濃
度が高くなる。このため、リンのみで同じ不純物プロフ
ァイルを形成したものに比べn+ 型ソース領域4の抵抗
を小さくすることができる。
Thus, a region 4a having a deep junction depth is doped with a high concentration of nitrogen, and a region 4b having a small junction depth is doped with a high concentration of phosphorus.
A + type source region 4 can be formed. In such a configuration, since the energy level of nitrogen is 52.1 meV and the energy level of phosphorus is 85.0 meV, when the same impurity concentration is given, the carrier concentration of nitrogen becomes higher. Become. Therefore, the resistance of n + -type source region 4 can be reduced as compared with the case where the same impurity profile is formed only with phosphorus.

【0051】なお、領域4aと領域4bとの界面近傍に
おける窒素とリンが共存する部分では、窒素とリンのど
ちらもドナー(負の電荷)であることから、結晶内で反
発しあって互いに離れた位置で安定に存在することにな
る。このため、通常、窒素のエネルギー準位は52.1
meVであり、リンのエネルギー準位は85.0meV
であるが、この窒素とリンが共存する部分においてはエ
ネルギー準位を窒素のエネルギー準位よりも低くするこ
とができるという効果も得られる。
In a portion where nitrogen and phosphorus coexist in the vicinity of the interface between region 4a and region 4b, both nitrogen and phosphorus are donors (negative charges), so they repel each other in the crystal and are separated from each other. It will be stably present at the position where it is located. Therefore, the energy level of nitrogen is usually 52.1
and the energy level of phosphorus is 85.0 meV.
However, the effect that the energy level can be made lower than the energy level of nitrogen in the portion where nitrogen and phosphorus coexist is also obtained.

【0052】〔図4(c)に示す工程〕そして、LTO
膜21を除去した後、フォトレジスト法を用いて表面チ
ャネル層5の上の所定領域にLTO膜22を配置し、こ
れをマスクとしてRIEによりp型ベース領域3上の表
面チャネル層5を部分的にエッチング除去する。
[Step shown in FIG. 4 (c)]
After removing the film 21, the LTO film 22 is disposed in a predetermined region on the surface channel layer 5 by using a photoresist method, and the surface channel layer 5 on the p-type base region 3 is partially Is removed by etching.

【0053】〔図5(a)に示す工程〕LTO膜22を
除去した後、基板の上にウェット酸化(H2 +O2 によ
るパイロジェニック法を含む)によりゲート酸化膜7を
形成する。このとき、雰囲気温度は1080℃とする。
[Step shown in FIG. 5 (a)] After the LTO film 22 is removed, a gate oxide film 7 is formed on the substrate by wet oxidation (including a pyrogenic method using H 2 + O 2 ). At this time, the ambient temperature is 1080 ° C.

【0054】その後、ゲート絶縁膜7の上にポリシリコ
ンからなるゲート電極8をLPCVDにより堆積する。
このときの成膜温度は600℃とする。
Thereafter, a gate electrode 8 made of polysilicon is deposited on the gate insulating film 7 by LPCVD.
The film formation temperature at this time is 600 ° C.

【0055】〔図5(b)に示す工程〕引き続き、ゲー
ト絶縁膜7の不要部分を除去した後、LTOよりなる絶
縁膜9を形成しゲート絶縁膜7を覆う。より詳しくは、
成膜温度は425℃であり、成膜後に1000℃のアニ
ールを行う。
[Step shown in FIG. 5B] Subsequently, after removing unnecessary portions of the gate insulating film 7, an insulating film 9 made of LTO is formed to cover the gate insulating film 7. More specifically,
The film formation temperature is 425 ° C., and annealing is performed at 1000 ° C. after the film formation.

【0056】この後、室温での金属スパッタリングによ
りソース電極10及びドレイン電極11を配置したの
ち、1000℃のアニールを行うと図1に示す縦型パワ
ーMOSFETが完成する。
Thereafter, after the source electrode 10 and the drain electrode 11 are arranged by metal sputtering at room temperature, annealing is performed at 1000 ° C., whereby the vertical power MOSFET shown in FIG. 1 is completed.

【0057】このようにして完成した縦型パワーMOS
FETの作用(動作)を説明する。
The vertical power MOS completed as described above
The operation (operation) of the FET will be described.

【0058】本MOSFETはノーマリオフ型の蓄積モ
ードで動作するものであって、ゲート電極8に電圧を印
加しない場合は、表面チャネル層5においてキャリア
は、p型ベース領域3と表面チャネル層5との間の静電
ポテンシャルの差、及び表面チャネル層5とゲート電極
8との間の仕事関数の差により生じた電位によって全域
空乏化される。そして、ゲート電極8に電圧を印加する
ことにより、表面チャネル層5とゲート電極8との間の
仕事関数の差と外部からの印加電圧の和により生じる電
位差を変化させる。このことにより、チャネルの状態を
制御することができる。
The MOSFET operates in a normally-off type accumulation mode. When no voltage is applied to the gate electrode 8, carriers in the surface channel layer 5 are formed between the p-type base region 3 and the surface channel layer 5. The entire region is depleted by a potential difference caused by a difference in electrostatic potential between them and a difference in work function between the surface channel layer 5 and the gate electrode 8. Then, by applying a voltage to the gate electrode 8, a potential difference caused by the sum of a work function difference between the surface channel layer 5 and the gate electrode 8 and an externally applied voltage is changed. As a result, the state of the channel can be controlled.

【0059】つまり、ゲート電極8の仕事関数を第1の
仕事関数とし、p型ベース領域3の仕事関数を第2の仕
事関数とし、表面チャネル層5の仕事関数を第3の仕事
関数としたとき、第1〜第3の仕事関数の差を利用し
て、表面チャネル層5のn型のキャリアを空乏化する様
に第1〜第3の仕事関数と表面チャネル層5の不純物濃
度及び膜厚を設定することができる。
That is, the work function of the gate electrode 8 is set to the first work function, the work function of the p-type base region 3 is set to the second work function, and the work function of the surface channel layer 5 is set to the third work function. At this time, by utilizing the difference between the first to third work functions, the first to third work functions and the impurity concentration and the film thickness of the surface channel layer 5 are depleted so that n-type carriers in the surface channel layer 5 are depleted. The thickness can be set.

【0060】また、オフ状態において、空乏領域は、p
型ベース領域3及びゲート電極8により作られた電界に
よって、表面チャネル層5内に形成される。この状態か
らゲート電極8に対して正のバイアスを供給すると、ゲ
ート絶縁膜(SiO2 )7と表面チャネル層5との間の
界面においてn+ 型ソース領域4からn- 型ドリフト領
域2方向へ延びるチャネル領域が形成され、オン状態に
スイッチングされる。このとき、電子は、n+ 型ソース
領域4から表面チャネル層5を経由し表面チャネル層5
からn- 型エピ層2に流れる。そして、n- 型エピ層2
(ドリフト領域)に達すると、電子は、n+ 型半導体基
板1(n+ ドレイン)へ垂直に流れる。
In the off state, the depletion region is p
It is formed in the surface channel layer 5 by the electric field created by the mold base region 3 and the gate electrode 8. When a positive bias is supplied to the gate electrode 8 from this state, the interface between the gate insulating film (SiO 2 ) 7 and the surface channel layer 5 moves from the n + type source region 4 to the n type drift region 2. An extended channel region is formed and is switched on. At this time, electrons flow from the n + type source region 4 through the surface channel layer 5 to the surface channel layer 5.
To the n -type epi layer 2. Then, the n - type epi layer 2
When reaching the (drift region), the electrons flow vertically to the n + type semiconductor substrate 1 (n + drain).

【0061】このようにゲート電極8に正の電圧を印加
することにより、表面チャネル層5に蓄積型チャネルを
誘起させ、ソース電極10とドレイン電極11との間に
キャリアが流れる。
As described above, by applying a positive voltage to the gate electrode 8, a storage channel is induced in the surface channel layer 5, and carriers flow between the source electrode 10 and the drain electrode 11.

【0062】ここで、図1に示す縦型パワーMOSFE
Tについて、ゲート電極8への印加電圧を変化させて、
ドレイン電流の変化を調べた。その結果を図6に示す。
なお、参考として、図1に示す縦型パワーMOSFET
のうちn+ 型ソース領域4をn型不純物として窒素のみ
をドーピングしたものについての実験結果も図6中に点
線で示す。
Here, the vertical power MOSFET shown in FIG.
For T, the applied voltage to the gate electrode 8 is changed,
The change in drain current was examined. FIG. 6 shows the result.
For reference, the vertical power MOSFET shown in FIG.
The experimental results for those obtained by doping only n with the n + -type source region 4 as the n-type impurity are also indicated by dotted lines in FIG.

【0063】ドレイン電流の変化は、縦型パワーMOS
FETのコンタクト抵抗の大きさに依存しており、ゲー
ト電極8へ同等の電圧を印加した場合に、ドレイン電流
が大きいほどコンタクト抵抗が小さいことを示してい
る。
The change in the drain current depends on the vertical power MOS.
It depends on the magnitude of the contact resistance of the FET, and when an equivalent voltage is applied to the gate electrode 8, the larger the drain current, the lower the contact resistance.

【0064】この図6の結果から分かるように、n+
ソース領域4の接合深さが深い領域4aは窒素をドーパ
ントとし、接合深さの浅い領域4bはリンをドーパント
とした場合の方が、n+ 型ソース領域4のドーパントと
して窒素のみを用いた場合に比してコンタクト抵抗が小
さくなっている。
As can be seen from the results shown in FIG. 6, the region 4a of the n + type source region 4 having a large junction depth is formed by using nitrogen as a dopant, and the region 4b having a small junction depth is formed by using phosphorus as a dopant. , The contact resistance is smaller than when only nitrogen is used as the dopant for the n + type source region 4.

【0065】この結果からも、n+ 型ソース領域4のう
ち接合深さの浅い領域4bのドーパントとして窒素より
も質量の重いリン等を用いることにより、n+ 型ソース
領域4の表層部からの外部拡散によって不純物濃度が低
下することを防止でき、コンタクト抵抗を低減できると
いえる。
[0065] The results also by using a heavy mass such as phosphorus than nitrogen as a dopant for a shallow region 4b junction depth of the n + -type source region 4, from the surface portion of the n + -type source region 4 It can be said that a reduction in impurity concentration due to external diffusion can be prevented, and contact resistance can be reduced.

【0066】さらに、窒素とリンとをドーパントとして
+ 型ソース領域4を形成した場合におけるシート抵抗
を調べた。具体的には、TLM法を用いてn+ 型ソース
領域4のコンタクト部の長さ(d)を変え、それぞれの
抵抗値(R)の計測を行った。この結果を図7に示す。
なお、本図中に参考としてn+ 型ソース領域4のドーパ
ントを窒素のみとした場合における抵抗値の変化を点線
で示す。この図において、コンタクト間隔を変化させた
場合の抵抗値の変化率、すなわちグラフの傾きがシート
抵抗に比例する。
Further, the sheet resistance when the n + -type source region 4 was formed using nitrogen and phosphorus as dopants was examined. Specifically, the length (d) of the contact portion of the n + type source region 4 was changed using the TLM method, and the respective resistance values (R) were measured. The result is shown in FIG.
Note that, in this figure, a dotted line shows a change in the resistance value when the dopant of the n + type source region 4 is only nitrogen as a reference. In this figure, the rate of change of the resistance value when the contact interval is changed, that is, the slope of the graph is proportional to the sheet resistance.

【0067】この図に示されるように、窒素とリンとを
ドーパントとしてn+ 型ソース領域4を形成した場合の
方が、ドーパントを窒素のみとした場合に比してシート
抵抗を低くすることができるという効果も得られる。
As shown in this figure, the sheet resistance is lower when the n + -type source region 4 is formed using nitrogen and phosphorus as dopants than when only nitrogen is used as the dopant. The effect that can be obtained is also obtained.

【0068】(第2実施形態)本発明の第2実施形態に
ついて説明する。第1実施形態では、n+型ソース領域
4のうち質量の軽い窒素で形成した領域4aが、窒素よ
りも質量の重い領域4bよりも深くなるようにしたが、
本実施形態のように、領域4aによって領域4bが完全
に覆われ、領域4bがp型ベース領域3から離間される
ようにしてもよい。図8に、本実施形態におけるMOS
FETの製造工程を示し、図8に基づいて本実施形態に
おけるMOSFETの製造方法を説明する。なお、本実
施形態のMOSFETは第1実施形態のMOSFETと
ほぼ同様の構成となるため、異なる部分についてのみ説
明する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the region 4a formed of light nitrogen in the n + -type source region 4 is made deeper than the region 4b heavier than nitrogen.
As in the present embodiment, the region 4b may be completely covered by the region 4a, and the region 4b may be separated from the p-type base region 3. FIG. 8 shows the MOS in the present embodiment.
The manufacturing process of the FET will be described with reference to FIGS. Since the MOSFET of the present embodiment has substantially the same configuration as the MOSFET of the first embodiment, only different portions will be described.

【0069】まず、第1実施形態と同様に、図3(a)
〜(c)に示す工程を行う。その後、以下に説明する図
8(a)、(b)の工程を施したのち、第1実施形態と
同様に図4(c)以降の工程を施すことで、本実施形態
におけるMOSFETが製造される。 〔図8(a)に示す工程〕表面チャネル層5の上の所定
領域に、LTO膜21を配置し、これをマスクとしてn
型不純物であるリン(P)をイオン注入する。この時の
イオン注入条件は、温度を700℃とし、イオン注入エ
ネルギーを変えながら(例えば、200keV、120
keV、60keV、25keV)、ドーズ量が3.5
×1015cm-2となるようにしている。これにより、表
面チャネル層5の表面から所定深さまでの領域4bにリ
ンがドーピングされる。
First, as in the first embodiment, FIG.
(C) are performed. Then, after performing the processes of FIGS. 8A and 8B described below, the MOSFET of the present embodiment is manufactured by performing the processes of FIG. 4C and the subsequent processes as in the first embodiment. You. [Step shown in FIG. 8 (a)] An LTO film 21 is disposed in a predetermined region on the surface channel layer 5 and n is
Phosphorus (P) as a type impurity is ion-implanted. The ion implantation conditions at this time are as follows: the temperature is set to 700 ° C., and the ion implantation energy is changed (for example, 200 keV, 120 keV).
keV, 60 keV, 25 keV), and the dose amount is 3.5.
× 10 15 cm -2 . As a result, the region 4b from the surface of the surface channel layer 5 to a predetermined depth is doped with phosphorus.

【0070】〔図8(b)に示す工程〕次に、LTO膜
21の開口部周縁を、例えば希HF等によりライトエッ
チングして、開口部が広くなったLTO膜23を形成す
る。
[Step shown in FIG. 8B] Next, the periphery of the opening of the LTO film 21 is lightly etched with, for example, dilute HF to form an LTO film 23 having an enlarged opening.

【0071】このLTO膜23をマスクとして、リンよ
り質量の軽いn型不純物である窒素(N)をイオン注入
する。この時のイオン注入条件は、温度を700℃と
し、イオン注入エネルギーを変えながら(例えば、20
0keV、120keV、60keV、50keV、2
5keV)、ドーズ量が5×1015cm-2となるように
している。これにより、表面チャネル層5の表面から所
定深さまで位置する領域4aに窒素がドーピングされ、
領域4a内に領域4bが覆われて、領域4bがp型ベー
ス領域3から離間された状態となる。
Using this LTO film 23 as a mask, nitrogen (N), which is an n-type impurity lighter in mass than phosphorus, is ion-implanted. The ion implantation conditions at this time are such that the temperature is 700 ° C. and the ion implantation energy is changed (for example, 20 ° C.).
0 keV, 120 keV, 60 keV, 50 keV, 2
5 keV), and the dose is set to 5 × 10 15 cm −2 . As a result, the region 4a located from the surface of the surface channel layer 5 to a predetermined depth is doped with nitrogen,
The region 4b is covered with the region 4a, and the region 4b is separated from the p-type base region 3.

【0072】この後、熱処理によって注入されたn型不
純物イオン(窒素及びリン)を活性化させてn+ 型ソー
ス領域4を形成する。
[0072] Then, the implanted n-type impurity ions (nitrogen and phosphorus) by activating to form the n + -type source region 4 by heat treatment.

【0073】このとき、リンは窒素に比して質量が重い
ため、熱処理の際の拡散速度が遅く、窒素のみをドーパ
ントとしてn+ 型ソース領域4を形成する場合に比して
外部拡散する量が少なくなる。そして、このリンドーパ
ント層の存在により、結晶内部のポテンシャルが歪めら
れるため、窒素を表面部までイオン注入した場合でも拡
散が抑制される。
At this time, since phosphorus has a higher mass than nitrogen, the diffusion rate during the heat treatment is low, and the amount of phosphorus that is diffused outside is smaller than when the n + -type source region 4 is formed using only nitrogen as a dopant. Is reduced. Since the potential inside the crystal is distorted by the presence of the phosphorus dopant layer, diffusion is suppressed even when nitrogen is ion-implanted to the surface.

【0074】このため、n+型ソース領域4の表層部に
リンと窒素が高濃度に残り、n+型ソース領域4のうち
ソース電極10とのコンタクト部分となる領域4bを高
濃度、つまり低抵抗にすることができる。
[0074] Therefore, the remaining phosphorus and nitrogen high concentration in a surface portion of the n + -type source region 4, high concentration contact portion and a region 4b of the source electrode 10 of the n + -type source region 4, i.e. low Can be resistance.

【0075】なお、領域4bと領域4aの重なり部分で
は、窒素とリンのどちらもドナー(負の電荷)であるこ
とから、結晶内で反発しあって互いに離れた位置で安定
に存在することになる。このため、通常、窒素のエネル
ギー準位は52.1meVであり、リンのエネルギー準
位は85.0meVであるが、この窒素とリンが共存す
る部分においてはエネルギー準位を窒素のエネルギー準
位よりも低くすることができるという効果も得られる。
In the overlapping portion between the region 4b and the region 4a, since both nitrogen and phosphorus are donors (negative charges), they are repelled in the crystal and stably exist at positions separated from each other. Become. For this reason, the energy level of nitrogen is usually 52.1 meV, and the energy level of phosphorus is 85.0 meV. In the portion where nitrogen and phosphorus coexist, the energy level is higher than that of nitrogen. Is also obtained.

【0076】また、このように、p型ベース領域3とn
+型ソース領域4の接合部分のn型層をリンに比べ軽元
素である窒素により形成することにより、注入ダメージ
を少なくすることができ、リーク電流を低減することが
できる。
As described above, the p-type base region 3 and the n-type
By forming the n-type layer at the junction of the + type source region 4 with nitrogen, which is a lighter element than phosphorus, implantation damage can be reduced and leak current can be reduced.

【0077】図9は、p型基板に窒素のみをイオン注入
した場合、リンのみをイオン注入した場合、及び、窒素
とリンとをイオン注入してリンが窒素で覆われるように
した場合、それぞれにおいてPN接合の逆方向リーク電
流を測定した結果である。この図から、窒素によってリ
ンの注入層を覆うように形成することでリーク電流を抑
制できることが分かる。
FIG. 9 shows a case where only nitrogen is ion-implanted into the p-type substrate, a case where only phosphorus is ion-implanted, and a case where nitrogen and phosphorus are ion-implanted so that phosphorus is covered with nitrogen. 5 shows the result of measuring the reverse leakage current of the PN junction. From this figure, it can be seen that the leakage current can be suppressed by forming so that the phosphorus injection layer is covered with nitrogen.

【0078】このことは、ソース電極とベース電極を別
々に電極として使用するアプリケーションに適用する場
合に適した構成であることを表わしている。例えば、図
10に示すように、電流検出機能セルをMOSFETに
内蔵する場合に適用できる(特公平7−77262号公
報参照)。
This indicates that the configuration is suitable for application to an application in which a source electrode and a base electrode are separately used as electrodes. For example, as shown in FIG. 10, the present invention can be applied to a case where a current detection function cell is built in a MOSFET (see Japanese Patent Publication No. 7-77262).

【0079】すなわち、図10に示すMOSFETにお
いては、n型基板51の上に形成されたn-型層52の
表層部にp型ベース領域53が形成されていると共に、
p型ベース領域53の表層部にn+型ソース領域54が
形成されており、n+型ソース領域54とn-型層52と
の間に挟まれたp型ベース領域53上に、ゲート酸化膜
55を介してゲート電極56が形成されている。そし
て、n+型ソース領域54に電気的に接続されたソース
電極57と、p型ベース領域53に電気的に接続された
ベース電極58とが分離された構成となっている。
That is, in the MOSFET shown in FIG. 10, a p-type base region 53 is formed in a surface layer portion of an n -type layer 52 formed on an n-type substrate 51, and
An n + -type source region 54 is formed in the surface layer of p-type base region 53, and a gate oxide is formed on p-type base region 53 sandwiched between n + -type source region 54 and n -type layer 52. A gate electrode 56 is formed via the film 55. The source electrode 57 electrically connected to the n + -type source region 54 is separated from the base electrode 58 electrically connected to the p-type base region 53.

【0080】このように構成されたMOSFETは、ソ
ース電極57とベース電極58とが電気的に分離され、
ベース電極58に対してソース電極57が正の電圧、す
なわちPN接合に逆バイアスが印加される状態で動作す
るが、このようなMOSFETのn+型ソース領域54
の形成に上記方法を適用すると好適である。
In the MOSFET thus configured, the source electrode 57 and the base electrode 58 are electrically separated from each other.
The source electrode 57 relative to the base electrode 58 is operated in the state a positive voltage, i.e., a reverse bias to the PN junction is applied, but such MOSFET n + -type source region 54
It is preferred that the above method be applied to the formation of.

【0081】また、本実施形態に示すように、窒素をド
ーパントとする領域4aにてリンをドーパントとする領
域4bを覆うようにすると、窒素ドーパントにより形成
される領域4aの体積を大きくすることができる。この
ため、表面部に窒素をイオン注入しない構造と比べて、
ソース領域のシート抵抗をさらに低くすることができ
る。 さらに、窒素をドーパントとする領域4aと、電
極材料がSiC注入に形成する金属合金層とのオーミッ
ク接触が、リンをドーパントとする領域4bとの接触と
比べて良好であるため、コンタクト抵抗を下げる効果も
ある。
Further, as shown in this embodiment, when the region 4a using phosphorus as a dopant is covered with the region 4a using nitrogen as a dopant, the volume of the region 4a formed by the nitrogen dopant can be increased. it can. For this reason, compared to a structure in which nitrogen is not ion-implanted into the surface,
The sheet resistance of the source region can be further reduced. Furthermore, since the ohmic contact between the region 4a using nitrogen as a dopant and the metal alloy layer formed by implanting the electrode material with SiC is better than the contact with the region 4b using phosphorus as a dopant, the contact resistance is reduced. There is also an effect.

【0082】図11(a)〜(c)に、ドーパントが窒
素の場合、リンの場合、また、リンと窒素を重ねた場合
のそれぞれについて、ニッケル(Ni)電極とのオーミ
ック性をIV測定により測定した結果を示す。この図よ
り、ドーパントが窒素及び窒素とリンを重ねた場合には
良好なオーミック性が得られているが、リン単独の場合
にはショットキー的な特性であることが判る。
FIGS. 11 (a) to 11 (c) show that the ohmic property of the nickel (Ni) electrode was measured by IV measurement when the dopant was nitrogen, phosphorus, and when phosphorus and nitrogen were overlapped. The result of the measurement is shown. From this figure, it can be seen that good ohmic properties are obtained when the dopant is nitrogen and nitrogen and phosphorus are superimposed, but that when phosphorus is used alone, it has Schottky characteristics.

【0083】(他の実施形態)上記実施形態では、n+
型ソース領域4のうち接合深さの浅い領域4bからの外
部拡散を抑制すべく、領域4におけるドーパントをリン
としているが、接合深さの深い領域4aに注入されるド
ーパントよりも質量の重いドーパントであれば他のもの
であっても外部拡散を抑制する効果が得られる。
(Other Embodiments) In the above embodiment, n +
Phosphorus is used as the dopant in the region 4 to suppress external diffusion from the shallow junction region 4b of the mold source region 4, but a dopant having a heavier mass than the dopant implanted into the deep junction region 4a. Therefore, the effect of suppressing external diffusion can be obtained even with other materials.

【0084】また、上記実施形態では、蓄積型のプレー
ナ型MOSFETに本発明を適用した場合について説明
したが、電極との接合部に高濃度のコンタクト領域を形
成するものであれば他の炭化珪素半導体装置、例えば反
転型のMOSFETや溝ゲート型のMOSFET等に適
用することも可能である。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the storage type planar MOSFET is described. However, other silicon carbide may be used as long as a high concentration contact region is formed at the junction with the electrode. It is also possible to apply the present invention to a semiconductor device, for example, an inversion type MOSFET or a trench gate type MOSFET.

【0085】さらに、このようなドーパントの窒素がリ
ンと共に表面部までイオン注入され、リンのドーピング
層を覆うという構成は、ラテラル型のMOSFETにも
有効である。図12に、パワーICのラテラル型MOS
FETに適用した場合を示す。
Further, such a configuration that nitrogen of the dopant is ion-implanted to the surface together with phosphorus to cover the phosphorus doping layer is also effective for a lateral type MOSFET. FIG. 12 shows a lateral type MOS of a power IC.
This shows a case where the present invention is applied to an FET.

【0086】パワーICは、1つのp型半導体基板10
1の上に成長させたn型ウェル層102に、nMOSF
ET及びpMOSFETが備えられたCMOSFET、
npnトランジスタ、pnpトランジスタ、ダイオード
が形成された構成となっている。
The power IC is composed of one p-type semiconductor substrate 10
NMOSF is added to the n-type well layer 102 grown on
CMOSFET equipped with ET and pMOSFET,
The configuration is such that an npn transistor, a pnp transistor, and a diode are formed.

【0087】このうち、nMOSFETは、n型ウェル
層102の所定領域に形成されたp型ウェル領域10
3、p型ウェル領域103の表面に形成されたゲート酸
化膜104、ゲート酸化膜104の上に形成されたゲー
ト電極105、ゲート電極105の下部におけるp型ウ
ェル領域103の表層部をチャネル領域とし、このチャ
ネル領域の両側それぞれに形成されたn型のソース領域
106及びドレイン領域107、ソース領域106とド
レイン領域107のそれぞれに接続されたソース電極1
08、ドレイン電極109とによって構成されている。
The nMOSFET includes a p-type well region 10 formed in a predetermined region of the n-type well layer 102.
3. A gate oxide film 104 formed on the surface of the p-type well region 103, a gate electrode 105 formed on the gate oxide film 104, and a surface layer portion of the p-type well region 103 below the gate electrode 105 as a channel region. An n-type source region 106 and a drain region 107 formed on both sides of the channel region, and a source electrode 1 connected to each of the source region 106 and the drain region 107.
08 and the drain electrode 109.

【0088】このnMOSFETのドレイン電極109
とpウェル領域103は電気的に分離されている必要が
あるため、ドレイン領域107の形成において、上記構
成を採用すると有効である。これにより、ソース電極1
08及びドレイン電極109の接触抵抗を低くすること
ができると共に、ドレイン−pウェル領域間の接合部
が、リンに比べて軽元素である窒素により形成されてい
ることにより、接合部のリーク電流を低減することがで
きる。これにより良好なMOSFETの動作が得られ
る。
The drain electrode 109 of this nMOSFET
Since the p-well region 103 and the p-well region 103 need to be electrically isolated from each other, it is effective to employ the above configuration in forming the drain region 107. Thereby, the source electrode 1
08 and the drain electrode 109, and the junction between the drain and the p-well region is formed of nitrogen, which is a lighter element than phosphorus. Can be reduced. Thereby, a good MOSFET operation can be obtained.

【0089】[0089]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を適用して形成したプレー
ナ型MOSFETの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a planar MOSFET formed by applying an embodiment of the present invention.

【図2】n+ 型ソース領域4におけるn型不純物の濃度
プロファイルを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a concentration profile of an n-type impurity in an n + -type source region 4.

【図3】図1に示すプレーナ型MOSFETの製造工程
を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of the planar MOSFET shown in FIG. 1;

【図4】図3に続くプレーナ型MOSFETの製造工程
を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a manufacturing step of the planar MOSFET following FIG. 3;

【図5】図4に続くプレーナ型MOSFETの製造工程
を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a manufacturing step of the planar MOSFET following FIG. 4;

【図6】n+ 型ソース領域4のコンタクト抵抗を説明す
るための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a contact resistance of an n + type source region 4;

【図7】n+ 型ソース領域4のシート抵抗を説明するた
めの図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a sheet resistance of an n + type source region 4;

【図8】本発明の第2実施形態におけるMOSFETの
製造工程を示す図である。
FIG. 8 is a view showing a manufacturing process of the MOSFET according to the second embodiment of the present invention.

【図9】各n型不純物における逆方向電流−リーク電流
特性を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a reverse current-leakage current characteristic of each n-type impurity.

【図10】ベース電極58とソース電極57とが分離さ
れたMOSFETの断面構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a MOSFET in which a base electrode 58 and a source electrode 57 are separated.

【図11】各n型不純物におけるオーミック特性を測定
した結果を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a result of measuring ohmic characteristics of each n-type impurity.

【図12】他の実施形態におけるパワーICの断面構成
を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of a power IC according to another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…n+ 型の半導体基板、2…n- 型エピ層、3…p型
ベース領域、4…n+ 型ソース領域、4a…窒素をドー
パントとする領域、4b…リンをドーパントとする領
域、5…表面チャネル層、7…ゲート絶縁膜、8…ゲー
ト電極、9…絶縁膜、10…ソース電極、11…ドレイ
ン電極。
1 ... n + -type semiconductor substrate, 2 ... n -- type epi layer, 3 ... p-type base region, 4 ... n + -type source region, 4a ... region using nitrogen as dopant, 4b ... region using phosphorus as dopant, 5: surface channel layer, 7: gate insulating film, 8: gate electrode, 9: insulating film, 10: source electrode, 11: drain electrode.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化珪素よりなる第1導電型の半導体基
板(1)の主表面上に、この半導体基板よりも高抵抗な
炭化珪素よりなる第1導電型の半導体層(2)を形成す
る工程と、 前記半導体層の表層部の所定領域に第2導電型のベース
領域(3)を形成する工程と、 前記ベース領域の表層部の所定領域に、前記ベース領域
の深さよりも浅い第1導電型のソース領域(4)を形成
する工程と、 前記ソース領域と前記半導体層とに挟まれた前記ベース
領域の上に、ゲート絶縁膜(7)を介してゲート電極
(8)を形成する工程と、 前記ベース領域及び前記ソース領域に接触するソース電
極(10)を形成する工程と、 前記半導体基板にドレイン電極(11)を形成する工程
とを備え、 前記ソース領域を形成する工程は、 該ソース領域のうち、前記ソース電極に接触する上面よ
り所定深さ深くなった位置に第1ドーパントを含む第1
ソース領域(4a)を形成する工程と、 前記第1のソース領域よりも浅く、該第1のソース領域
と重なり部を有し、前記ソース電極と接触する位置に前
記第1ドーパントよりも質量の大きな第2ドーパントを
含む第2ソース領域(4b)を形成する工程と、を含ん
でいることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方
法。
A first conductivity type semiconductor layer (2) made of silicon carbide having a higher resistance than the semiconductor substrate is formed on a main surface of a first conductivity type semiconductor substrate (1) made of silicon carbide. Forming a second conductivity type base region (3) in a predetermined region of a surface layer portion of the semiconductor layer; and forming a first region shallower than a depth of the base region in a predetermined region of the surface layer portion of the base region. Forming a conductive type source region (4); and forming a gate electrode (8) on the base region sandwiched between the source region and the semiconductor layer via a gate insulating film (7). A step of forming a source electrode (10) in contact with the base region and the source region; and a step of forming a drain electrode (11) on the semiconductor substrate. Of the source region, First comprising a first dopant in serial becomes a predetermined depth deeper than the upper surface in contact with the source electrode position
Forming a source region (4a); having a depth smaller than the first source region, overlapping with the first source region, and having a mass greater than the first dopant at a position in contact with the source electrode. Forming a second source region (4b) containing a large second dopant.
【請求項2】 炭化珪素よりなる第1導電型の半導体基
板(1)の主表面上に、この半導体基板よりも高抵抗な
炭化珪素よりなる第1導電型の半導体層(2)を形成す
る工程と、 前記半導体層の表層部の所定領域に第2導電型のベース
領域(3)を形成する工程と、 前記ベース領域の表層部に第1導電型の表面チャネル層
(5)を形成する工程と、 前記ベース領域の表層部の所定領域に前記表面チャネル
層に接すると共に、前記ベース領域の深さよりも浅い第
1導電型のソース領域(4)を形成する工程と、 前記表面チャネル層上にゲート絶縁膜(7)を介してゲ
ート電極(8)を形成する工程と、 前記ベース領域及び前記ソース領域に接触するソース電
極(10)を形成する工程と、 前記半導体基板にドレイン電極(11)を形成する工程
とを備え、 前記ソース領域を形成する工程は、 該ソース領域のうち、前記ソース電極に接触する上面よ
り所定深さ深くなった位置に第1ドーパントを含む第1
ソース領域(4a)を形成する工程と、 前記第1のソース領域よりも浅く、該第1のソース領域
と重なり部を有し、前記ソース電極に接触する位置に前
記第1ドーパントよりも質量の大きな第2ドーパントを
含む第2ソース領域(4b)を形成する工程と、を含ん
でいることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方
法。
2. A first conductivity type semiconductor layer (2) made of silicon carbide having a higher resistance than the semiconductor substrate is formed on a main surface of a first conductivity type semiconductor substrate (1) made of silicon carbide. A step of forming a second conductivity type base region (3) in a predetermined region of a surface layer portion of the semiconductor layer; and forming a first conductivity type surface channel layer (5) in a surface layer portion of the base region. Forming a first conductivity type source region (4) in contact with the surface channel layer in a predetermined region of a surface portion of the base region and shallower than a depth of the base region; Forming a gate electrode (8) via a gate insulating film (7), forming a source electrode (10) in contact with the base region and the source region, and forming a drain electrode (11) on the semiconductor substrate. ) To form Forming the source region, the first region including the first dopant at a position deeper than the upper surface in contact with the source electrode by a predetermined depth in the source region.
Forming a source region (4a); having a depth smaller than the first source region, overlapping with the first source region, and having a mass greater than the first dopant at a position in contact with the source electrode. Forming a second source region (4b) containing a large second dopant.
【請求項3】 前記第1ソース領域を形成するためのマ
スクと、前記第2ソース領域を形成するためのマスクと
を同一マスクで兼用することを特徴とする請求項1又は
2に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
3. The carbonization device according to claim 1, wherein the same mask is used as a mask for forming the first source region and a mask for forming the second source region. A method for manufacturing a silicon semiconductor device.
【請求項4】 炭化珪素よりなる第1導電型の半導体基
板(101)の主表面上に、この半導体基板よりも高抵
抗な炭化珪素よりなる第1導電型の半導体層(102)
を形成する工程と、 前記半導体層の所定領域に、第2導電型のウェル領域
(103)を形成する工程と、 前記ウェル領域の上にゲート絶縁膜(104)を介して
ゲート電極(105)を形成する工程と、 前記ゲート電極下にチャネル領域を形成するべく、前記
ウェル領域のうち、前記ゲート電極の両側に第1導電型
のソース領域(106)と第1導電型のドレイン領域
(107)とを形成する工程と、 前記ウェル領域及び前記ソース領域に接触するソース電
極(108)を形成する工程と、 前記ドレイン領域に接触するドレイン電極(109)を
形成する工程とを備え、 前記ドレイン領域を形成する工程は、 該ドレイン領域のうち、少なくとも前記ウェル領域との
接合部をなす部分に第1ドーパントを含む第1ドレイン
領域を形成する工程と、 前記第1ドレイン領域と重なり部を有し、前記ウェル領
域から離間するように、前記第1ドレイン領域内に前記
第1ドーパントよりも質量の大きな第2ドーパントを含
む第2ドレイン領域を形成する工程と、を含んでいるこ
とを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
4. A first conductivity type semiconductor layer (102) made of silicon carbide having a higher resistance than the semiconductor substrate on a main surface of a first conductivity type semiconductor substrate (101) made of silicon carbide.
Forming a second conductivity type well region (103) in a predetermined region of the semiconductor layer; and forming a gate electrode (105) on the well region via a gate insulating film (104). Forming a first conductive type source region (106) and a first conductive type drain region (107) on both sides of the gate electrode in the well region to form a channel region below the gate electrode. ), Forming a source electrode (108) in contact with the well region and the source region, and forming a drain electrode (109) in contact with the drain region. The step of forming a region includes forming a first drain region containing a first dopant in at least a portion of the drain region that forms a junction with the well region. A second drain region having a second dopant having a larger mass than the first dopant in the first drain region so as to have an overlapping portion with the first drain region and to be separated from the well region. Forming a silicon carbide semiconductor device.
【請求項5】 炭化珪素よりなる第1導電型の半導体基
板(51)の主表面上に、この半導体基板よりも高抵抗
な炭化珪素よりなる第1導電型の半導体層(52)を形
成する工程と、 前記半導体層の所定領域に、第2導電型のベース領域
(53)を形成する工程と、 前記ベース領域の所定領域に、前記ベース領域の深さよ
り浅い第1導電型のソース領域(54)を形成する工程
と、 前記ソース領域と前記半導体層に挟まれた前記ベース領
域の上に、ゲート絶縁膜(55)を介してゲート電極
(56)を形成する工程と、 前記ソース領域に接触するソース電極(57)を形成す
る工程と、 前記ベース領域に接触するベース電極(58)を形成す
る工程と、 前記半導体基板の裏面側にドレイン電極(59)を形成
する工程とを備え、 前記ソース領域を形成する工程は、 該ソース領域のうち、少なくとも前記ベース領域との接
合部を成す部分に第1ドーパントを含む第1ソース領域
を形成する工程と、 前記第1ソース領域と重なり部を有し、前記ベース領域
から離間するように、前記第1ソース領域内に前記第1
ドーパントよりも質量の大きな第2ドーパントを含む第
2ソース領域を形成する工程と、を含んでいることを特
徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
5. A first conductivity type semiconductor layer made of silicon carbide having a higher resistance than the semiconductor substrate is formed on a main surface of a first conductivity type semiconductor substrate made of silicon carbide. Forming a second conductivity type base region (53) in a predetermined region of the semiconductor layer; and forming a first conductivity type source region (shallower than the depth of the base region) in a predetermined region of the base region. Forming a gate electrode (56) via a gate insulating film (55) on the base region sandwiched between the source region and the semiconductor layer; Forming a contact source electrode (57), forming a base electrode (58) in contact with the base region, and forming a drain electrode (59) on the back side of the semiconductor substrate; The saw Forming a first source region containing a first dopant in at least a portion of the source region that forms a junction with the base region; and forming an overlapping portion with the first source region. The first source region is separated from the base region by the first source region.
Forming a second source region containing a second dopant having a larger mass than the dopant. 2. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising:
【請求項6】 前記第1ドーパントとして窒素を用い、
前記第2ドーパントとしてリンを用いることを特徴とす
る請求項1乃至5のいずれか1つに記載の炭化珪素半導
体装置の製造方法。
6. Use of nitrogen as the first dopant,
The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein phosphorus is used as the second dopant.
【請求項7】 炭化珪素よりなる第1導電型の半導体基
板(1)の主表面上に、この半導体基板よりも高抵抗な
炭化珪素よりなる第1導電型の半導体層(2)を形成す
る工程と、 前記半導体層の所定領域に、第2導電型のベース領域
(3)を形成する工程と、 前記ベース領域の所定領域に、前記ベース領域の深さよ
り浅い第1導電型のソース領域(4)を形成する工程
と、 前記ソース領域と前記半導体層に挟まれた前記ベース領
域の上に、ゲート絶縁膜(7)を介してゲート電極
(8)を形成する工程と、 前記ベース領域及び前記ソース領域に接触するソース電
極(10)を形成する工程と、 前記半導体基板の裏面側にドレイン電極(11)を形成
する工程とを備え、 前記ソース領域を形成する工程は、該ソース領域のう
ち、少なくとも前記ベース領域との接合部を成す部分に
第1ドーパントを含む第1ソース領域(4a)を形成す
る工程と、 前記第1ソース領域と重なり部を有し、前記ウェル領域
から離間するように、前記第1ソース領域内に前記第1
ドーパントよりも質量の大きな第2ドーパントを含む第
2ソース領域(4b)を形成する工程と、を含んでいる
ことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
7. A first conductivity type semiconductor layer (2) made of silicon carbide having a higher resistance than the semiconductor substrate is formed on a main surface of a first conductivity type semiconductor substrate (1) made of silicon carbide. Forming a second conductivity type base region (3) in a predetermined region of the semiconductor layer; and forming a first conductivity type source region (shallower than a depth of the base region) in a predetermined region of the base region. 4) forming a gate electrode (8) on the base region sandwiched between the source region and the semiconductor layer via a gate insulating film (7); Forming a source electrode (10) in contact with the source region; and forming a drain electrode (11) on the back surface side of the semiconductor substrate. At least before Forming a first source region (4a) containing a first dopant in a portion forming a junction with the base region; and having an overlapping portion with the first source region so as to be separated from the well region. The first source region in the first source region;
Forming a second source region (4b) containing a second dopant having a larger mass than the dopant. 4. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising:
【請求項8】 前記第2ソース領域は、前記第1ソース
領域と重なるように形成することを特徴とする請求項7
に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the second source region is formed so as to overlap the first source region.
3. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to item 1.
【請求項9】 前記第1ドーパントとして窒素を用いる
と共に前記第2ドーパントとしてリンを用い、 前記ソース電極と前記ソース領域の接触部において、ソ
ース電極と炭化珪素とによる合金層が少なくとも前記第
1ソース領域と接触するようにすることを特徴とする請
求項7又は8に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
9. The method according to claim 9, wherein nitrogen is used as the first dopant and phosphorus is used as the second dopant, and at a contact portion between the source electrode and the source region, an alloy layer made of the source electrode and silicon carbide has at least the first source. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor device is brought into contact with the region.
【請求項10】 前記ソース電極にニッケルを用いるこ
とを特徴とする請求項9に記載の炭化珪素半導体装置の
製造方法。
10. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 9, wherein nickel is used for said source electrode.
【請求項11】 主表面及びこの主表面と反対面である
裏面を有し、炭化珪素よりなる第1導電型の半導体基板
(1)と、 前記半導体基板の主表面上に形成され、前記半導体基板
よりも高抵抗な炭化珪素よりなる第1導電型の半導体層
(2)と、 前記半導体層の表層部の所定領域に形成され、所定深さ
を有する第2導電型のベース領域(3)と、 前記ベース領域の表層部の所定領域に形成され、該ベー
ス領域の深さよりも浅い第1導電型のソース領域(4)
と、 前記ベース領域の表層部及び前記半導体層とを繋ぐよう
に形成された、炭化珪素よりなる第1導電型の表面チャ
ネル層(5)と、 前記表面チャネル層の表面に形成されたゲート絶縁膜
(7)と、前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電
極(8)と、 前記ベース領域及び前記ソース領域に接触するように形
成されたソース電極(10)と、 前記半導体基板に形成されたドレイン電極(11)とを
備え、 前記ソース領域は、前記ソース電極と接触する上面から
所定深さ深くなった位置に第1ドーパントを含む第1ソ
ース領域(4a)を有し、かつ、該第1のソース領域よ
りも浅く前記ソース電極と接触する位置において、前記
第1のソース電極と接触し、前記第1ドーパントよりも
質量の大きな第2ドーパントを含む第2ソース領域(4
b)を有していることを特徴とする炭化珪素半導体装
置。
11. A semiconductor substrate (1) having a main surface and a back surface opposite to the main surface, the semiconductor substrate being of a first conductivity type made of silicon carbide, and the semiconductor formed on the main surface of the semiconductor substrate, A first conductivity type semiconductor layer (2) made of silicon carbide having higher resistance than the substrate; and a second conductivity type base region (3) formed in a predetermined region of a surface layer portion of the semiconductor layer and having a predetermined depth. A source region of a first conductivity type formed in a predetermined region of a surface portion of the base region and shallower than a depth of the base region;
A first conductivity type surface channel layer (5) made of silicon carbide formed so as to connect a surface layer portion of the base region and the semiconductor layer; and a gate insulation formed on a surface of the surface channel layer. A film (7), a gate electrode (8) formed on the gate insulating film, a source electrode (10) formed in contact with the base region and the source region, and formed on the semiconductor substrate. The source region includes a first source region (4a) containing a first dopant at a position deeper by a predetermined depth from an upper surface in contact with the source electrode, and A second source region which is in contact with the first source electrode at a position shallower than the first source region and in contact with the source electrode, the second source region including a second dopant having a larger mass than the first dopant; 4
A silicon carbide semiconductor device, comprising: b).
【請求項12】 主表面及びこの主表面と反対面である
裏面を有し、炭化珪素よりなる第1導電型の半導体基板
(1)と、 前記半導体基板の主表面上に形成され、前記半導体基板
よりも高抵抗な炭化珪素よりなる第1導電型の半導体層
(2)と、 前記半導体層の表層部の所定領域に形成され、所定深さ
を有する第2導電型のベース領域(3)と、 前記ベース領域の表層部の所定領域に形成され、該ベー
ス領域の深さよりも浅い第1導電型のソース領域(4)
と、 前記ベース領域の表層部及び前記半導体層とを繋ぐよう
に形成された、炭化珪素よりなる第1導電型の表面チャ
ネル層(5)と、 前記表面チャネル層の表面に形成されたゲート絶縁膜
(7)と、前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電
極(8)と、 前記ベース領域及び前記ソース領域に接触するように形
成されたソース電極(10)と、 前記半導体基板に形成されたドレイン電極(11)とを
備え、 前記ソース領域は、前記ソース電極と接触する上面から
所定深さの位置まで第1ドーパントを含む第1ソース領
域(4c)を有し、かつ、少なくとも該第1ソース領域
と前記ソース電極とが接触する上面において重なるよう
に前記第1ドーパントよりも質量の重い第2ドーパント
を含む第2ソース領域(4b)を有していることを特徴
とする炭化珪素半導体装置。
12. A semiconductor substrate (1) of a first conductivity type having a main surface and a back surface opposite to the main surface and made of silicon carbide; and a semiconductor formed on the main surface of the semiconductor substrate, A first conductivity type semiconductor layer (2) made of silicon carbide having higher resistance than the substrate; and a second conductivity type base region (3) formed in a predetermined region of a surface layer portion of the semiconductor layer and having a predetermined depth. A source region of a first conductivity type formed in a predetermined region of a surface portion of the base region and shallower than a depth of the base region;
A first conductivity type surface channel layer (5) made of silicon carbide formed so as to connect a surface layer portion of the base region and the semiconductor layer; and a gate insulation formed on a surface of the surface channel layer. A film (7), a gate electrode (8) formed on the gate insulating film, a source electrode (10) formed in contact with the base region and the source region, and formed on the semiconductor substrate. The source region has a first source region (4c) including a first dopant from an upper surface in contact with the source electrode to a position at a predetermined depth, and at least the A second source region (4b) containing a second dopant heavier than the first dopant so as to overlap on an upper surface where the first source region and the source electrode are in contact with each other; Silicon carbide semiconductor device according to symptoms.
【請求項13】 前記第1ドーパントは窒素であり、前
記第2ドーパントはリンであることを特徴とする請求項
11又は12に記載の炭化珪素半導体装置。
13. The silicon carbide semiconductor device according to claim 11, wherein said first dopant is nitrogen, and said second dopant is phosphorus.
JP29446999A 1998-10-16 1999-10-15 Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device Expired - Fee Related JP4568930B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29446999A JP4568930B2 (en) 1998-10-16 1999-10-15 Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29540698 1998-10-16
JP10-295406 1998-10-16
JP29446999A JP4568930B2 (en) 1998-10-16 1999-10-15 Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000188399A true JP2000188399A (en) 2000-07-04
JP4568930B2 JP4568930B2 (en) 2010-10-27

Family

ID=26559848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29446999A Expired - Fee Related JP4568930B2 (en) 1998-10-16 1999-10-15 Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4568930B2 (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002270837A (en) * 2001-03-12 2002-09-20 Denso Corp Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2003086802A (en) * 2001-09-11 2003-03-20 Denso Corp Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2003152182A (en) * 2001-11-14 2003-05-23 Nissan Motor Co Ltd Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2006173584A (en) * 2004-11-16 2006-06-29 Toshiba Corp Semiconductor device
JP2006303324A (en) * 2005-04-22 2006-11-02 Rohm Co Ltd Semiconductor device and its fabrication process
JP2008294204A (en) * 2007-05-24 2008-12-04 Denso Corp Manufacturing method of silicon carbide semiconductor device
US7569900B2 (en) 2004-11-16 2009-08-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Silicon carbide high breakdown voltage semiconductor device
JP2009231545A (en) * 2008-03-24 2009-10-08 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Silicon carbide mos semiconductor device
JP2009246205A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2010116886A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 住友電気工業株式会社 Insulated gate bipolar transistor
WO2010116887A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 住友電気工業株式会社 Insulated gate field effect transistor
JP2012064658A (en) * 2010-09-14 2012-03-29 Denso Corp Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
US9281364B2 (en) 2013-06-03 2016-03-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR101743661B1 (en) * 2011-06-01 2017-06-07 삼성전자 주식회사 Method for forming MOSFET device having different thickness of gate insulating layer
JP2017168667A (en) * 2016-03-16 2017-09-21 株式会社東芝 Semiconductor device
JP2018082057A (en) * 2016-11-16 2018-05-24 富士電機株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02172281A (en) * 1988-12-26 1990-07-03 Hitachi Ltd Semiconductor device
JP3471823B2 (en) * 1992-01-16 2003-12-02 富士電機株式会社 Insulated gate semiconductor device and method of manufacturing the same
JP3200231B2 (en) * 1992-12-14 2001-08-20 株式会社東芝 Method for manufacturing semiconductor device
JP3293929B2 (en) * 1993-02-26 2002-06-17 川崎マイクロエレクトロニクス株式会社 Method for manufacturing semiconductor device
JPH0864802A (en) * 1994-06-07 1996-03-08 Mitsubishi Materials Corp Silicon carbide semiconductor device and its manufacture
JPH1041405A (en) * 1996-07-26 1998-02-13 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002270837A (en) * 2001-03-12 2002-09-20 Denso Corp Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2003086802A (en) * 2001-09-11 2003-03-20 Denso Corp Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2003152182A (en) * 2001-11-14 2003-05-23 Nissan Motor Co Ltd Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method therefor
JP4761942B2 (en) * 2004-11-16 2011-08-31 株式会社東芝 Semiconductor device
JP2006173584A (en) * 2004-11-16 2006-06-29 Toshiba Corp Semiconductor device
US7569900B2 (en) 2004-11-16 2009-08-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Silicon carbide high breakdown voltage semiconductor device
JP2006303324A (en) * 2005-04-22 2006-11-02 Rohm Co Ltd Semiconductor device and its fabrication process
JP2008294204A (en) * 2007-05-24 2008-12-04 Denso Corp Manufacturing method of silicon carbide semiconductor device
US9041006B2 (en) 2008-03-24 2015-05-26 Fuji Electric Co., Ltd. Silicon carbide MOS semiconductor device
JP2009231545A (en) * 2008-03-24 2009-10-08 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Silicon carbide mos semiconductor device
JP2009246205A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2010116886A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 住友電気工業株式会社 Insulated gate bipolar transistor
WO2010116887A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 住友電気工業株式会社 Insulated gate field effect transistor
US8502236B2 (en) 2009-04-10 2013-08-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Insulated gate field effect transistor
US8525187B2 (en) 2009-04-10 2013-09-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Insulated gate bipolar transistor
JP2012064658A (en) * 2010-09-14 2012-03-29 Denso Corp Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
KR101743661B1 (en) * 2011-06-01 2017-06-07 삼성전자 주식회사 Method for forming MOSFET device having different thickness of gate insulating layer
US9281364B2 (en) 2013-06-03 2016-03-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2017168667A (en) * 2016-03-16 2017-09-21 株式会社東芝 Semiconductor device
JP2018082057A (en) * 2016-11-16 2018-05-24 富士電機株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP7182850B2 (en) 2016-11-16 2022-12-05 富士電機株式会社 Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4568930B2 (en) 2010-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4123636B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3959856B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
US6551865B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and method of fabricating the same
US6262439B1 (en) Silicon carbide semiconductor device
US6297100B1 (en) Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device using active and inactive ion species
KR100232369B1 (en) Enhanced performance lateral double-diffusion mos transistor and method of fabrication
US5719409A (en) Silicon carbide metal-insulator semiconductor field effect transistor
US6455892B1 (en) Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same
JP4595144B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
US20120153303A1 (en) Semiconductor element and method for manufacturing same
JP4568930B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP2001144292A (en) Silicon carbide semiconductor device
JPH11266017A (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacture thereof
JPH11261061A (en) Silicon carbide semiconductor device and its manufacture
JP3800047B2 (en) Field effect transistor
CN110660858A (en) Silicon carbide semiconductor device
JP3496509B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP3893734B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP2808871B2 (en) Method for manufacturing MOS type semiconductor device
US4916500A (en) MOS field effect transistor device with buried channel
JP4320810B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP3719326B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4595139B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
CN109979801B (en) Manufacturing method of semiconductor device and semiconductor device
US6107127A (en) Method of making shallow well MOSFET structure

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080811

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091013

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091211

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100713

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100726

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130820

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4568930

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130820

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees