JP2001094095A - Silicon carbide semiconductor device and fabrication method thereof - Google Patents

Silicon carbide semiconductor device and fabrication method thereof

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JP2001094095A JP26752899A JP26752899A JP2001094095A JP 2001094095 A JP2001094095 A JP 2001094095A JP 26752899 A JP26752899 A JP 26752899A JP 26752899 A JP26752899 A JP 26752899A JP 2001094095 A JP2001094095 A JP 2001094095A
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well region
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a guard ring structure in which a high breakdown strength can be attained even if the number of guard rings is decreased. SOLUTION: The outermost circumferential p+ type well region 21a in a plurality of p+ type well regions 21 has a region of deeper junction than those located closer to the cell region side than the outermost circumferential p+ type well region 21a. Since a region of deep junction is provided in the outermost circumferential p+ type well region 21a, concentration of field is relaxed and a high breakdown strength can be attained even if the number of guard rings is small. Since the number of rings can be decreased for attaining a desired breakdown strength and the interval between well regions can be increased, a mask for forming a p+ type well region can be formed stably and the well regions can be prevented from coming into contact with each other.

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MOSFET及
び大電力用のショットキーダイオードに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, and more particularly to an insulated gate type field effect transistor, particularly a vertical power MOSFET for high power and a Schottky diode for high power.

【0002】[0002]

【従来の技術】パワーMOSFETを形成したセル領域
の電界を偏りなく弱くするためのガードリング構造が特
開平8−167713号公報に示されている。このガー
ドリング構造を採用した半導体装置を図12に示す。
2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-167713 discloses a guard ring structure for weakening the electric field in a cell region in which a power MOSFET is formed without bias. FIG. 12 shows a semiconductor device employing this guard ring structure.

【0003】この図12に示される従来の半導体装置で
は、シリコン(Si)を用いた場合においてガードリン
グ構造を採用している。図12に示すように、n- 型エ
ピタキシャル層102の表層部には、p型ベース領域1
03が形成されており、このベース領域103の表層部
にはn+ 型ソース領域104が形成されている。そし
て、n+ 型ソース領域104及びn- 型エピタキシャル
層102の間におけるベース領域103の表層部をチャ
ネル領域としてドレイン電流のスイッチングを行うMO
SFETをユニットセルとしている。
The conventional semiconductor device shown in FIG. 12 employs a guard ring structure when silicon (Si) is used. As shown in FIG. 12, the p-type base region 1 is provided on the surface of the n -type epitaxial layer 102.
The n + -type source region 104 is formed in the surface layer of the base region 103. Then, an MO that performs drain current switching using the surface layer portion of the base region 103 between the n + type source region 104 and the n type epitaxial layer 102 as a channel region.
The SFET is a unit cell.

【0004】このようなユニットセルが複数形成された
セル領域の外周部領域には、セル領域から所定間隔離間
してp型ウェル領域105が形成されている。このp型
ウェル領域105がガードリングである。このp型ウェ
ル層105は、セル領域を囲むようにリング状に形成さ
れており、電界が偏りなくセル領域から外側へ延びるよ
うにすることで、電界集中を緩和して所定の耐圧を持た
せる役割を果たしている。
A p-type well region 105 is formed in the outer peripheral region of the cell region in which a plurality of such unit cells are formed, and is separated from the cell region by a predetermined distance. This p-type well region 105 is a guard ring. The p-type well layer 105 is formed in a ring shape so as to surround the cell region, and the electric field extends outward from the cell region without bias, so that the electric field concentration is reduced and a predetermined breakdown voltage is provided. Plays a role.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記構成のガードリン
グによって所望の耐圧を得るためには、その所望の耐圧
に応じたリング数以上にp型ウェル領域105を形成す
る必要がある。
In order to obtain a desired breakdown voltage with the guard ring having the above-described structure, it is necessary to form the p-type well region 105 in a number equal to or more than the number of rings corresponding to the desired breakdown voltage.

【0006】しかしながら、リング数が多ければ多いほ
ど、隣接するp型ウェル領域105の間の間隔を狭める
必要性が生じる。特に、炭化珪素を用いる場合には、臨
界電界強度がシリコンと比べて1桁高い特徴に基づいて
シリコンよりも低オン抵抗化を図りたいという要望よ
り、不純物濃度をシリコンよりも2桁高くしてドリフト
層を形成しており、逆バイアス電圧が印加された場合に
空乏層が伸びなくなってしまうため、ガードリング間の
間隔を狭くしなければならない。
However, as the number of rings increases, it becomes necessary to reduce the distance between adjacent p-type well regions 105. In particular, when silicon carbide is used, the impurity concentration is set to be two orders of magnitude higher than that of silicon due to the desire to lower on-resistance compared to silicon based on the feature that the critical electric field strength is one order higher than that of silicon. Since a drift layer is formed and the depletion layer does not extend when a reverse bias voltage is applied, the interval between guard rings must be narrowed.

【0007】図13に、所望の耐圧が得られるリング数
に対するガードリング間の間隔(p型ウェル領域105
の間隔)の適正値を示す。この図に示すように、リング
数の増加に伴って上記間隔が狭まり、例えばリング数が
5になれば間隔が1μm以下となってしまう。このよう
な狭い間隔でp型ウェル領域105を形成するためのマ
スク寸法を設計することは困難であり、マスクそのもの
を安定に形成することができない。例えば、p型ウェル
領域105の形成予定領域上においてマスクに開口部を
形成することになるが、隣接するp型ウェル領域105
同士の間隔が狭いために隣接する開口部が繋がってしま
い、p型ウェル領域105同士が接触した状態で形成さ
れてしまう。
FIG. 13 shows the distance between guard rings (p-type well region 105) with respect to the number of rings at which a desired breakdown voltage is obtained.
) Indicates an appropriate value. As shown in this figure, the above-mentioned interval becomes narrower as the number of rings increases. For example, when the number of rings becomes five, the interval becomes 1 μm or less. It is difficult to design a mask dimension for forming the p-type well region 105 at such a narrow interval, and the mask itself cannot be formed stably. For example, an opening is formed in the mask on a region where the p-type well region 105 is to be formed.
Since the space between them is small, adjacent openings are connected to each other, and the p-type well regions 105 are formed in contact with each other.

【0008】本発明は上記問題に鑑みてなされ、ガード
リングのリング数が少なくしても高耐圧が得られるガー
ドリング構造を備えた炭化珪素半導体装置及びその製造
方法を提供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 provide a silicon carbide semiconductor device having a guard ring structure capable of obtaining a high breakdown voltage even if the number of guard rings is reduced, and a method of manufacturing the same. .

【0009】[0009]

【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.

【0010】請求項1乃至8に記載の発明においては、
複数のウェル領域(21)のうち最外周に位置する最外
周ウェル領域(21a)は、複数のウェル領域のうち該
最外周ウェル領域よりもセル領域側に位置するものより
も接合深さが深く形成されている領域を有していること
を特徴としている。
[0010] In the invention according to claims 1 to 8,
The outermost peripheral well region (21a) located at the outermost periphery of the plurality of well regions (21) has a deeper junction depth than that of the plurality of well regions located closer to the cell region than the outermost peripheral well region. It is characterized by having a formed region.

【0011】このように、最外周ウェル領域に接合深さ
が深く形成された領域を設けることにより、最外周部の
電界を緩和することができ、リング数が少なくても高耐
圧が得られる。従って、所望の耐圧を得るためのリング
数が減少でき、各ウェル領域間の間隔を広く取ることが
できるため、ウェル領域形成用のマスクを安定して形成
することができ、ウェル領域同士が接触してしまう等の
不具合を防止することができる。例えば、請求項7に示
すように、各ウェル領域間の間隔が2〜3μm程度とな
るようにできる。
As described above, by providing a region having a deep junction depth in the outermost peripheral well region, the electric field at the outermost peripheral portion can be reduced, and a high breakdown voltage can be obtained even with a small number of rings. Therefore, the number of rings for obtaining a desired withstand voltage can be reduced, and the distance between the well regions can be widened. Therefore, a mask for forming the well regions can be formed stably, and the well regions are not in contact with each other. It is possible to prevent such troubles as to occur. For example, as described in claim 7, the interval between the well regions can be set to about 2 to 3 μm.

【0012】請求項3に記載の発明においては、最外周
ウェル領域のうち、接合深さが深くなっている領域は、
他のウェル領域よりも不純物濃度が薄くなっていること
を特徴としている。
According to the third aspect of the present invention, in the outermost peripheral well region, the region where the junction depth is deep is
It is characterized in that the impurity concentration is lower than in other well regions.

【0013】このように、最外周ウェル領域のうち、接
合深さが深くなっている領域を低濃度で構成することに
より、最外周ウェル領域と半導体層とが傾斜接合となる
ようにできるため、より高耐圧にすることができる。
As described above, by forming the region having a deeper junction depth in the outermost peripheral well region with a low concentration, the outermost peripheral well region and the semiconductor layer can be formed into an inclined junction. A higher breakdown voltage can be achieved.

【0014】なお、請求項4に示すように、該最外周ウ
ェル領域の内周側よりも外周側の方を接合深さが深くな
るようにしてもよく、請求項8に示すように最外周ウェ
ル領域の外周側よりも内周側の方を接合深さが深くなる
ようにしてもよい。また、請求項5に示すように、最外
周ウェル領域は、該最外周ウェル領域の外周方向に向か
うにつれて順に接合深さが深くなるようにしてもよい。
According to a fourth aspect of the present invention, the outer peripheral side of the outermost peripheral well region may have a deeper junction depth than the inner peripheral side. The junction depth may be deeper on the inner peripheral side than on the outer peripheral side of the well region. Further, as described in claim 5, the outermost peripheral well region may be configured such that the junction depth becomes deeper in order toward the outer peripheral direction of the outermost peripheral well region.

【0015】また、請求項5に示すように、複数のウェ
ル領域のうち、最外周ウェル領域を他のウェル領域より
も幅広に構成し、該最外周ウェル領域の幅広にされた部
分の接合深さを深くしてもよい。
According to a fifth aspect of the present invention, the outermost well region of the plurality of well regions is formed wider than the other well regions, and the junction depth of the widened portion of the outermost well region is set. It may be deeper.

【0016】請求項13乃至18に記載の発明は、請求
項1乃至12に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法に
相当する。
The invention according to claims 13 to 18 corresponds to the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claims 1 to 12.

【0017】請求項14に記載の発明においては、接合
深さを浅くする領域において、不活性なイオン種(例え
ば、C(炭素))のイオン注入を行う工程と、接合深さ
を浅くする領域及び接合深さを深くする領域に、第2導
電型不純物をイオン注入する工程と、熱処理を行い、注
入された第2導電型不純物を活性化させる工程とを含ん
でいることを特徴としている。
According to the present invention, in the region where the junction depth is reduced, the step of performing ion implantation of an inert ion species (for example, C (carbon)) and the region where the junction depth is reduced are provided. And a step of ion-implanting a second conductivity type impurity into a region where the junction depth is increased, and a step of performing a heat treatment to activate the implanted second conductivity type impurity.

【0018】このように、最外周ウェル領域の接合深さ
を浅くする領域に不活性なイオン種を注入しておくこと
により、不活性なイオン種が炭素サイトの空孔に入り込
み、半導体層の結晶欠陥を補修することができる。この
ため、不活性なイオン種が注入された部分については第
2導電型不純物が熱拡散しにくくなって接合深さが浅く
形成され、不活性なイオン種が注入されていない部分に
ついては第2導電型不純物が熱拡散し易くなって接合深
さが深く形成される。
As described above, by implanting the inert ion species into the region of the outermost peripheral well region where the junction depth is shallower, the inert ion species enter the vacancies of the carbon site and become inactive in the semiconductor layer. Crystal defects can be repaired. For this reason, in the portion where the inert ion species is implanted, the second conductivity type impurity is unlikely to be thermally diffused, so that the junction depth is reduced, and in the portion where the inert ion species is not implanted, the second impurity is implanted. The conductivity type impurities are easily diffused by heat, and the junction depth is formed deep.

【0019】請求項15に記載の発明においては、請求
項14に記載の発明の効果に加えて、ベース領域形成工
程とウェル領域形成工程とは同時に行われ、ベース領域
上及び接合深さが深い領域を除くウェル領域上が開口す
る第1のマスク(61)を配置したのち、不活性なイオ
ン種のイオン注入を行う工程と、ベース領域上及び接合
深さが深い領域を含むウェル領域上が開口する第2のマ
スク(62)を配置したのち、第2導電型不純物をイオ
ン注入する工程と、熱処理を行い、注入された第2導電
型不純物を活性化させる工程とを含んでいることを特徴
としている。
According to the fifteenth aspect of the present invention, in addition to the effect of the fourteenth aspect, the base region forming step and the well region forming step are performed at the same time, and the base region and the junction depth are deep. After arranging a first mask (61) having an opening on the well region excluding the region, a step of performing ion implantation of inactive ion species, and a step of performing ion implantation on the base region and the well region including the region where the junction depth is deep. After arranging the opening second mask (62), the method includes a step of ion-implanting a second conductivity type impurity and a step of performing a heat treatment to activate the implanted second conductivity type impurity. Features.

【0020】このように、ベース領域とウェル領域を同
時に形成することができる。そして、ガードリングを構
成する各ウェル領域とベース領域とに不活性なイオン種
をイオン注入しておくことによって、格子欠陥(C空
孔)を補修することができ、第2導電型不純物の熱拡散
を抑制できるため、各ウェル領域の間の間隔等が熱拡散
によってほとんど縮まることがなく、各間隔を正確に規
定することができる。
As described above, the base region and the well region can be formed simultaneously. Then, by implanting an inactive ion species into each of the well region and the base region constituting the guard ring, lattice defects (C vacancies) can be repaired. Since the diffusion can be suppressed, the intervals between the well regions are hardly reduced by the thermal diffusion, and the intervals can be accurately defined.

【0021】なお、請求項16に示すように、第2導電
型不純物注入工程における第2のマスクは、不活性イオ
ン種注入工程における第1のマスクの開口部を接合深さ
が深い領域上まで広げたものとすることができる。
According to a sixteenth aspect of the present invention, the second mask in the second-conductivity-type impurity implantation step is such that the opening of the first mask in the inactive ion species implantation step is extended to a region where the junction depth is deep. Can be expanded.

【0022】さらに、接合深さが深い部分以外は同じマ
スクを用いているため、マスクずれがなく正確に第2導
電型不純物と不活性なイオン種を重ねることができ、接
合深さが深い部分以外は第2導電型不純物の熱拡散を抑
制することができる。
Further, since the same mask is used except for a portion having a deep junction depth, the second conductivity type impurity and the inactive ion species can be accurately overlapped without mask shift, and a portion having a deep junction depth can be obtained. Otherwise, thermal diffusion of the second conductivity type impurity can be suppressed.

【0023】請求項20に記載の発明によれば、不活性
なイオン種としてC(炭素)を用いている。格子欠陥
(C空孔)はC元素と同等の大きさであるため、Cが最
も入り込みやすい。このため、格子欠陥(C空孔)を注
入したCにより埋めることにより、他の不活性なイオン
種に比べて容易に補修することができる。これにより、
例えば、格子欠陥補修に必要とされるイオン種の注入量
を他の元素で行う場合よりも減らすことができる。
According to the twentieth aspect, C (carbon) is used as an inert ion species. Since the lattice defect (C vacancy) has the same size as the C element, C is most likely to enter. Therefore, by filling the lattice defects (C vacancies) with the implanted carbon, it can be repaired more easily than other inactive ion species. This allows
For example, the amount of implantation of ion species required for repairing lattice defects can be reduced as compared with the case where another element is used.

【0024】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
The reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.

【0025】[0025]

【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。 (第1実施形態)本実施形態に示される縦型パワーMO
SFETを図1に示す。この図に基づき縦型パワーMO
SFETの説明を行う。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. (First Embodiment) Vertical power MO shown in this embodiment
The SFET is shown in FIG. Based on this figure, vertical power MO
The SFET will be described.

【0026】縦型パワーMOSFETは、炭化珪素から
なるn+ 型基板1及びこの上に成長させたn- 型炭化珪
素エピタキシャル層(以下、n- 型エピ層という)2を
基板とし、この基板にセル領域及びこのセル領域を囲む
外周部領域を形成した構成となっている。
The vertical power MOSFET has an n + -type substrate 1 made of silicon carbide and an n -type silicon carbide epitaxial layer (hereinafter referred to as an n -type epi layer) 2 grown thereon. The cell region and the outer peripheral region surrounding the cell region are formed.

【0027】セル領域は、複数のMOSFETで構成さ
れている。本実施形態では、MOSFETとして、プレ
ーナ型MOSFETを採用している。
The cell area is composed of a plurality of MOSFETs. In the present embodiment, a planar MOSFET is employed as the MOSFET.

【0028】セル領域におけるn- 型エピ層2の表層部
には、炭化珪素からなる所定深さを有するp+ 型ベース
領域3が複数離間して形成されている。このうち、セル
領域の最も外周に位置するp+ 型ベース領域3a(以
下、引き抜き用ベース領域3aという)は、キャリア
(正孔)引き抜き用のセルとして働くものであり、それ
より内周側に位置するものはMOSFETとして働くも
のである。
A plurality of p + -type base regions 3 made of silicon carbide and having a predetermined depth are formed in the surface portion of n -type epi layer 2 in the cell region. Among them, the p + -type base region 3a (hereinafter, referred to as the extraction base region 3a) located at the outermost periphery of the cell region serves as a cell for extracting carriers (holes), and is located on the inner periphery side. What is located is one that works as a MOSFET.

【0029】p+ 型ベース領域3のうちMOSFETと
して働くものには、表層部の所定領域に、該ベース領域
3よりも浅いn+ 型ソース領域4が形成されている。
In the p + type base region 3 which functions as a MOSFET, an n + type source region 4 shallower than the base region 3 is formed in a predetermined region of the surface layer.

【0030】さらに、p+ 型ベース領域3の上面および
+ 型ソース領域4の上面にはゲート絶縁膜(シリコン
酸化膜)7が形成されている。さらに、ゲート絶縁膜7
の上にはポリシリコンからなるゲート電極層8が形成さ
れており、このゲート電極層8はLTO(Low Te
mperature Oxide)からなる絶縁膜9に
て覆われている。そ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+
ベース領域3と接している。また、n+ 型基板1の裏面
には、ドレイン電極11が形成されている。
Further, p+Upper surface of the mold base region 3 and
n+A gate insulating film (silicon)
An oxide film 7 is formed. Further, the gate insulating film 7
A gate electrode layer 8 made of polysilicon is formed on
The gate electrode layer 8 is made of LTO (Low Te).
insulating oxide 9)
Covered. A source electrode 10 is formed thereon.
And the source electrode 10 is n +Type source region 4 and p+Type
It is in contact with base region 3. Also, n+Back side of mold substrate 1
Is formed with a drain electrode 11.

【0031】一方、外周部領域は、n- 型エピ層2の表
層部においてセル領域を囲むように形成された接合用p
+ 型層20と、n- 型エピ層2の表層部において接合用
+型層20を数周囲むように形成された複数のp+
ウェル領域21とを備えて構成されている。
On the other hand, the outer peripheral portion region, n - -type p for junction formed so as to surround the cell region at the surface layer portion of the epitaxial layer 2
It comprises a + -type layer 20 and a plurality of p + -type well regions 21 formed so as to surround the bonding p + -type layer 20 several times in the surface layer portion of the n -type epi layer 2.

【0032】接合用p+ 型領域20は、引き抜き用ベー
ス領域3aから外側に所定長さ有して延設されており、
図1とは別断面でソース電極10と電気的に接続されて
いる。この接合用p+ 型領域20の上には、厚肉形成さ
れた絶縁膜23を介してゲート電極層8が形成されてい
る。そして、このゲート電極層8が絶縁膜9を介してゲ
ート電極24と電気的に接続されている。
The joining p + -type region 20 has a predetermined length and extends outward from the extraction base region 3a.
It is electrically connected to the source electrode 10 in a cross section different from that of FIG. The gate electrode layer 8 is formed on the p + -type junction region 20 with a thick insulating film 23 interposed therebetween. The gate electrode layer 8 is electrically connected to the gate electrode 24 via the insulating film 9.

【0033】p+ 型ウェル領域21はガードリングを構
成するものであり、接合用p+ 型領域20から所定間隔
Dおきに複数個形成されている。そして、p+ 型ウェル
領域21のうち、最も外周に位置するもの(以下、最外
周p+ 型ウェル領域という)21aは、それより内周に
位置するp+ 型ウェル領域21よりも幅広に構成されて
いると共に、外周側が内周側よりも接合深さが深くされ
た段付き形状で構成されている。この最外周p+ 型ウェ
ル領域21aは、外周側の接合深さが深い部分の方が内
周側の浅い部分よりも低濃度となっている。
The p + -type well regions 21 constitute a guard ring, and a plurality of p + -type well regions 21 are formed at predetermined intervals D from the junction p + -type regions 20. Of the p + -type well regions 21, the outermost one (hereinafter referred to as the outermost p + -type well region) 21 a is configured to be wider than the p + -type well region 21 located further inside. The outer peripheral side has a stepped shape in which the joining depth is made deeper than the inner peripheral side. The outermost p + -type well region 21a has a lower concentration at a portion where the junction depth is deeper on the outer side than at a portion where the junction depth is shallower on the inner side.

【0034】例えば、最外周p+ 型ウェル領域21aの
外周側の幅Wxは、1〜7μmにされている。また、最
外周p+ 型ウェル領域21aの内周側は、不純物濃度が
1×1017〜5×1018cm-3で、接合深さが0.5〜
3.0μm程度とされており、外周側は、不純物濃度が
5×1015〜5×1017cm-3で、接合深さHxが1.
0〜3μm程度とされている。
For example, the width Wx on the outer peripheral side of the outermost peripheral p + -type well region 21a is set to 1 to 7 μm. The innermost side of the outermost p + -type well region 21a has an impurity concentration of 1 × 10 17 to 5 × 10 18 cm −3 and a junction depth of 0.5 to 10 × 10 18 cm −3.
The impurity concentration is 5 × 10 15 to 5 × 10 17 cm −3 on the outer peripheral side, and the junction depth Hx is 1.
It is about 0 to 3 μm.

【0035】なお、各p+ 型ウェル領域21の間隔D
は、最外周p+ 型ウェル領域21aの外周側の幅Wxや
不純物濃度によって決定されるが、2〜3μm程度で収
まる。
The interval D between the p + -type well regions 21
Is determined by the width Wx on the outer peripheral side of the outermost peripheral p + -type well region 21a and the impurity concentration, but is within about 2 to 3 μm.

【0036】また、接合用p+ 型層20及びp+ 型ウェ
ル領域21のうち最外周p+ 型ウェル領域21aの外周
側を除いた部分、及びp+ 型ベース領域3は、同じ深
さ、同じ不純物濃度(例えば、1×1017〜5×1018
cm-3の不純物濃度)で形成されていると共に、これら
の領域には不活性なイオン種が注入された状態となって
いる。
The portion of the p + -type junction region 20 and the p + -type well region 21 other than the outermost periphery of the outermost p + -type well region 21a and the p + -type base region 3 have the same depth, The same impurity concentration (for example, 1 × 10 17 to 5 × 10 18)
(impurity concentration of cm −3 ), and inactive regions are implanted into these regions.

【0037】このように構成されたMOSFETにおい
ては、ガードリングを構成するp+型ウェル領域21の
うちの最外周p+ 型ウェル領域21aの外周側を接合深
さが深くなるようにし、n-型エピ層2の下方側に延設
することにより、以下の効果が得られる。
In the MOSFET configured as described above, the outer peripheral side of the outermost p + -type well region 21a of the p + -type well region 21 forming the guard ring is made deeper in the junction depth, and n The following effects can be obtained by extending the lower part of the mold epi layer 2.

【0038】図2に、図1に示す縦型パワーMOSFE
Tの耐圧を調べた結果を示す。この図に示される等電位
線からも分かるように、最外周p+ 型ウェル領域21a
の外周側を層厚にしているため、等電位線が一旦、n-
型エピ層2の下方側に下げられたのち、最外周p+ 型ウ
ェル領域21よりも外周側において終端されている。こ
のため、等電位線が終端する領域が局所的に偏らず広範
囲に広がるため、電界集中が緩和され、高耐圧とするこ
とができる。
FIG. 2 shows the vertical power MOSFET shown in FIG.
The result of having investigated the withstand voltage of T is shown. As can be seen from the equipotential lines shown in this figure, the outermost p + -type well region 21a
Is made to have a layer thickness, so that the equipotential line once becomes n
After being lowered to the lower side of the mold epi layer 2, it is terminated on the outer periphery side of the outermost periphery p + -type well region 21. For this reason, the region where the equipotential lines terminate is not locally biased but spreads over a wide range, so that the electric field concentration is reduced and a high breakdown voltage can be achieved.

【0039】また、本実施形態では、最外周p+ 型ウェ
ル領域21aの外周側が内周側よりも不純物濃度が薄く
なるようにしている。このため、最外周p+ 型ウェル領
域21aとn-型エピ層2とが傾斜型接合、つまり、不
純物濃度がなだらかに変化する接合となっているため、
不純物濃度が急激に変化する階段型接合と比べて、高耐
圧とすることが可能となる。
In the present embodiment, the impurity concentration on the outer peripheral side of the outermost p + -type well region 21a is lower than that on the inner peripheral side. Therefore, the outermost p + -type well region 21a and the n -- type epi layer 2 are inclined junctions, that is, junctions in which the impurity concentration changes gradually.
A higher breakdown voltage can be achieved as compared with a step-type junction in which the impurity concentration changes rapidly.

【0040】このように、ガードリングのリング数が少
なくても所望の耐圧を得ることができるため、ガードリ
ング構造の各リング間における間隔を狭めなくても済
み、ガードリング構造形成用のマスクを安定して形成す
ることができる。また、リング数を少なくできる分、装
置の微細化を進めることができる。
As described above, a desired breakdown voltage can be obtained even if the number of guard rings is small, so that it is not necessary to reduce the distance between the rings of the guard ring structure, and the mask for forming the guard ring structure can be used. It can be formed stably. In addition, since the number of rings can be reduced, the device can be miniaturized.

【0041】また、このような構造によって高耐圧を図
ることができるため、通常、ガードリングの最外周位置
からセル領域の外周に向かって延設されるフィールドプ
レートを無くしても、フィールドプレートと同様の効果
を得ることができる。なお、フィールドプレートとは、
最外周p+ 型ウェル領域21aに接するように、かつ最
外周p+ 型ウェル領域21aからセル領域の外側に向か
って延設されるものである。
Also, since a high breakdown voltage can be achieved by such a structure, normally, even if the field plate extending from the outermost position of the guard ring toward the outer periphery of the cell region is eliminated, the same as the field plate can be obtained. The effect of can be obtained. In addition, the field plate is
So as to be in contact with the outermost p + -type well region 21a, and is intended to be extended toward the outermost p + -type well region 21a to the outside of the cell region.

【0042】参考として、上記したガードリング構造を
採用した本実施形態におけるMOSFETの耐圧と、従
来のガードリング構造を採用したMOSFETの耐圧と
を調べた実験結果を図3に示す。
For reference, FIG. 3 shows experimental results obtained by examining the withstand voltage of the MOSFET according to the present embodiment employing the above-described guard ring structure and the withstand voltage of the MOSFET employing the conventional guard ring structure.

【0043】この図は、本実施形態においてリング数を
3とした時において、最外周p+ 型ウェル領域21aの
外周側の幅Wxを1〜7μmの間で1μm間隔で変位さ
せた場合の耐圧を調べたものである。また、図中に比較
例として従来のMOSFETにおいてリング数を1〜4
とした場合の耐圧も示してある。
This figure shows the withstand voltage when the width Wx on the outer peripheral side of the outermost p + -type well region 21a is displaced at 1 μm intervals from 1 to 7 μm when the number of rings is 3 in this embodiment. It is a thing which investigated. In addition, in the figure, as a comparative example, the number of rings is 1 to 4
The withstand voltage in the case of is also shown.

【0044】この図に示されるように、本実施形態にお
けるガードリング構造を採用した場合には、従来のガー
ドリング構造を採用した場合と比べて、リング数に対す
る耐圧が向上している。そして、本実施形態のガードリ
ング構造を採用することにより、例えばリング数を3と
した場合であっても、従来のガードリング構造でリング
数を4若しくはそれ以上としたときの耐圧を得ることが
可能である。
As shown in this figure, when the guard ring structure according to the present embodiment is employed, the breakdown voltage with respect to the number of rings is improved as compared with the case where the conventional guard ring structure is employed. By adopting the guard ring structure of the present embodiment, even if the number of rings is 3, for example, it is possible to obtain a withstand voltage when the number of rings is 4 or more in the conventional guard ring structure. It is possible.

【0045】次に、図1に示される縦型パワーMOSF
ETの製造工程について、図4〜図6に基づいて説明す
る。
Next, the vertical power MOSF shown in FIG.
The manufacturing process of the ET will be described with reference to FIGS.

【0046】〔図4(a)に示す工程〕まず、低抵抗の
+ 型炭化珪素半導体基板1を用意し、このn+ 型基板
1上に高抵抗のn- 型エピ層2をエピタキシャル成長さ
せる。
[Step shown in FIG. 4A] First, a low-resistance n + -type silicon carbide semiconductor substrate 1 is prepared, and a high-resistance n -type epi layer 2 is epitaxially grown on the n + -type substrate 1. .

【0047】〔図4(b)に示す工程〕p+ 型ベース領
域3、接合用p+ 型層20、及び最外周p+ 型ウェル領
域21aの外周側を除いた各p+ 型ウェル領域21の上
部が開口するマスク材61を用いて、C(炭素)のイオ
ン注入を行う。これにより、炭素サイトの空孔にCが入
り込み、空孔がほぼ無くなって、n- 型エピ層2に形成
されていた結晶欠陥が補修される。
[Step shown in FIG. 4B] Each p + -type well region 21 excluding the outer periphery of the p + -type base region 3, the junction p + -type layer 20, and the outermost p + -type well region 21a (Carbon) is ion-implanted using a mask material 61 having an upper opening. As a result, C enters the vacancies at the carbon sites, and the vacancies are almost eliminated, and the crystal defects formed in the n -type epi layer 2 are repaired.

【0048】〔図4(c)に示す工程〕続いて、最外周
+ 型ウェル領域21aの外周側の上部において開口す
るように、マスク材61の開口部を広げ、マスク材62
とする。このとき、マスク材62は、p+ 型ベース領域
3、接合用p+ 型層20、及び各p+ 型ウェル領域21
の上部が開口した状態となる。
[Step shown in FIG. 4C] Subsequently, the opening of the mask material 61 is widened so as to open at the upper part on the outer peripheral side of the outermost p + -type well region 21a.
And At this time, the mask material 62 includes the p + -type base region 3, the bonding p + -type layer 20, and each p + -type well region 21.
Is open.

【0049】そして、マスク材62を用いて、B(ボロ
ン)のイオン注入を行う。これにより、p+ 型ベース領
域3、接合用p+ 型層20、及び最外周p+ 型ウェル領
域21aの外周側を除いた各p+ 型ウェル領域21につ
いては、Cに重ねてBが注入された状態となり、最外周
+ 型ウェル領域21aの外周側においてはBのみが注
入された状態となる。
Then, B (boron) ions are implanted using the mask material 62. As a result, B is implanted over C in each of the p + -type well regions 21 except for the outer periphery of the p + -type base region 3, the junction p + -type layer 20, and the outermost peripheral p + -type well region 21a. In this state, only B is implanted on the outer peripheral side of the outermost p + -type well region 21a.

【0050】なお、これらCとBのイオン注入条件は、
接合深さが同等となるようにしており、またドーズ量は
CがBの例えば10倍程度としている。例えば、Bは3
0〜400keVの多段注入、総ドーズ量を約8.0×
1014cm-2とし、不純物濃度1×1019cm-3、深さ
0.7μmの矩形プロファイルを形成し、Cは30〜4
00keVの多段注入、総ドーズ量を約8×1015cm
-2とし、不純物濃度1×1020cm-3、深さ0.7μm
の矩形プロファイルを形成する。
The conditions for ion implantation of C and B are as follows:
The junction depth is set to be equal, and the dose is set so that C is about 10 times B than B, for example. For example, B is 3
Multi-stage implantation of 0 to 400 keV, total dose about 8.0 ×
A rectangular profile having an impurity concentration of 1 × 10 19 cm −3 and a depth of 0.7 μm is formed, and C is 30 to 4 cm 2.
Multi-stage implantation of 00 keV, total dose about 8 × 10 15 cm
−2 , impurity concentration 1 × 10 20 cm −3 , depth 0.7 μm
Is formed.

【0051】また、このとき、ガードリング構造を構成
する各p+ 型ウェル領域21は、上述した構造で構成さ
れるため、各p- 型ウェル領域21の間隔を比較的広い
2〜3μmとすることができる。このため、マスクを開
口させる時のエッチング量のバラツキを考慮してp+
ウェル領域21の間隔を設定することができる。
At this time, since each p + -type well region 21 constituting the guard ring structure has the above-described structure, the interval between each p -- type well region 21 is set to a relatively large value of 2 to 3 μm. be able to. For this reason, the interval between the p + -type well regions 21 can be set in consideration of the variation in the etching amount when opening the mask.

【0052】〔図5(a)に示す工程〕熱処理を施し、
注入されたBを活性化させる。このとき、上述したよう
に、CにBが重ねて注入されている領域については、C
によって結晶欠陥が補修されていることから、Bの熱拡
散量が非常に少なくほぼ注入された位置で活性化され
る。このため、p+ 型ベース領域3、接合用p+ 型層2
0、及び最外周p+ 型ウェル領域21aの外周側を除い
た各p+ 型ウェル領域21においては、Bが注入された
ときの形状で構成され、高濃度で形成される。一方、B
のみが注入された領域においては、Bの熱拡散量が大き
く、全体的に広がった状態で活性化される。ただし、結
晶欠陥が補修された領域方向にはBの熱拡散が抑制され
るため、最外周p+ 型ウェル領域21aの内周方向には
Bがあまり拡散せず、最外周p+ 型ウェル領域21aの
外周方向及び深さ方向に拡散する。このため、最外周p
+ 型ウェル領域21aの外周側においては、その内周側
よりも接合深さが深く、低濃度で形成される。
[Step shown in FIG. 5 (a)]
Activate the injected B. At this time, as described above, in the region where B is implanted with C overlaid, C
The crystal defect is repaired, so that the amount of thermal diffusion of B is very small and activated at almost the implanted position. Therefore, the p + type base region 3 and the junction p + type layer 2
In each of the p + -type well regions 21 except for 0 and the outermost peripheral side of the outermost p + -type well region 21a, the p + -type well regions 21 are formed in a shape when B is implanted, and are formed at a high concentration. On the other hand, B
In the region into which only B is implanted, the amount of thermal diffusion of B is large, and the region is activated in a state where it is spread as a whole. However, since thermal diffusion of B is suppressed in the direction of the region where the crystal defect has been repaired, B does not diffuse much in the inner peripheral direction of the outermost p + -type well region 21a, and the outermost p + -type well region It diffuses in the outer peripheral direction and the depth direction of 21a. Therefore, the outermost circumference p
The junction depth is deeper on the outer peripheral side of the + -type well region 21a than on the inner peripheral side, and is formed at a low concentration.

【0053】〔図5(b)に示す工程〕n型不純物をイ
オン注入し、p+ 型ベース領域3上の所定領域にn+
ソース領域4と、外周部領域の所定領域にコンタクト用
のn+ 型層40を形成する。
[Step shown in FIG. 5 (b)] An n-type impurity is ion-implanted, and an n + -type source region 4 is provided in a predetermined region of the p + -type base region 3 and a contact region is provided in a predetermined region of the outer peripheral region. An n + -type layer 40 is formed.

【0054】続いて、フォトリソグラフィ工程を経て、
接合用p- 型領域20上に所定膜厚の酸化膜(Si
2 )23を形成する。
Subsequently, through a photolithography process,
An oxide film (Si) having a predetermined thickness is formed on the p - type region 20 for bonding.
O 2 ) 23 are formed.

【0055】〔図5(c)に示す工程〕熱酸化によって
ウェハ全面に熱酸化膜7を形成する。この熱酸化膜7が
ゲート酸化膜を構成する。そして、ポリシリコン等を堆
積したのち、パターニングしてゲート電極層8を形成す
る。
[Step shown in FIG. 5C] A thermal oxide film 7 is formed on the entire surface of the wafer by thermal oxidation. This thermal oxide film 7 constitutes a gate oxide film. Then, after depositing polysilicon or the like, patterning is performed to form the gate electrode layer 8.

【0056】〔図6に示す工程〕ゲート絶縁膜7上を含
むウェハ上に層間絶縁膜9を形成する。
[Step shown in FIG. 6] An interlayer insulating film 9 is formed on the wafer including the gate insulating film 7.

【0057】この後、層間絶縁膜9にコンタクトホール
を形成したのち、アルミ配線をパターニングし、ゲート
電極24、ソース電極10、及びフィールドプレートを
構成する電極22を形成する。そして、ゲート電極2
4、ソース電極10、及び電極22上にパッシベーショ
ン膜13を形成し、さらにn+ 型炭化珪素半導体基板1
の裏面側にドレイン電極11を形成して、図1に示す縦
型パワーMOSFETが完成する。
Thereafter, after forming a contact hole in the interlayer insulating film 9, an aluminum wiring is patterned to form a gate electrode 24, a source electrode 10, and an electrode 22 constituting a field plate. And the gate electrode 2
4, passivation film 13 is formed on source electrode 10 and electrode 22, and n + -type silicon carbide semiconductor substrate 1
A drain electrode 11 is formed on the back side of the semiconductor device to complete the vertical power MOSFET shown in FIG.

【0058】(他の実施形態)上記実施形態では、最外
周p+ 型ウェル領域21aの内周側は、他のp+ 型ウェ
ル領域21と同様に構成し、外周側において低濃度にす
ると共に接合深さを深くしているが、図7〜図10に示
すような構成を採用してもよい。
(Other Embodiments) In the above embodiment, the inner peripheral side of the outermost p + -type well region 21a has the same structure as the other p + -type well regions 21. Although the junction depth is increased, a configuration as shown in FIGS. 7 to 10 may be employed.

【0059】図7では、最外周p+ 型ウェル領域21a
を全体的に低濃度にすると共に接合深さを深くした場合
を示している。この場合、最外周p+ 型ウェル領域21
aにはCのイオン注入を施さず、熱拡散しやすいように
しておくようにすればよい。なお、最外周p+ 型ウェル
領域21aとその1つ内側に位置するp+ 型ウェル領域
21の間をBの熱拡散量を見込んだ間隔としておけば、
最外周p+ 型ウェル領域21aにおけるBが熱拡散して
も、各p+ 型ウェル領域21の間隔が一定となるように
できる。
In FIG. 7, the outermost p + -type well region 21a
Is shown as a whole in which the concentration is reduced and the junction depth is increased. In this case, the outermost p + -type well region 21
What is necessary is just to make it easy to thermally diffuse, without performing ion implantation of C to a. In addition, if the space between the outermost p + -type well region 21a and the p + -type well region 21 located inside the outermost p + -type well region 21a is set in consideration of the thermal diffusion amount of B,
Even if B in the outermost p + -type well region 21a is thermally diffused, the interval between the p + -type well regions 21 can be made constant.

【0060】また、図8では、最外周p+ 型ウェル領域
21aの外周方向に向かうにつれて順に、最外周p+
ウェル領域21aの接合深さが段階的に深くなるように
すると共に、段階式に順に低濃度となるようにした場合
を示している。例えば、最外周p+ 型ウェル領域21a
の内周側に位置する領域Aを接合深さ0.5〜3.0μ
m程度、ドーピング濃度1×1017〜5×1018cm-3
程度とし、領域Aより外周側に位置する領域Bを接合深
さ1〜3.0μm程度、ドーピング濃度1×1016〜1
×1018cm-3程度とし、領域Bより外周側に位置する
領域Cを接合深さ1。5〜3μm程度、ドーピング濃度
5×1015〜5×1017cm-3程度に選択できる。
[0060] In FIG. 8, in order toward the outer circumference of the outermost p + -type well region 21a, with the junction depth of the outermost p + -type well region 21a is set to be deeper stepwise, staged 2 shows a case where the density is reduced in order. For example, the outermost p + -type well region 21a
The region A located on the inner peripheral side of the substrate has a junction depth of 0.5 to 3.0 μm.
m, doping concentration 1 × 10 17 to 5 × 10 18 cm -3
And a region B located on the outer peripheral side from the region A has a junction depth of about 1 to 3.0 μm and a doping concentration of 1 × 10 16 to 1
× is about 10 18 cm -3, can select the region C located on the outer peripheral side of the region B junction depth 1.5~3μm about, the doping concentration 5 × 10 15 about ~5 × 10 17 cm -3.

【0061】また、図9では、最外周p+ 型ウェル領域
21aの内周側を接合深さが深くなるようにすると共に
低濃度とした場合を示している。この場合、最外周p+
型ウェル領域21aの内周側にはCのイオン注入を施さ
ず、外周側にCのイオン注入を施すことで、内周側にお
いてBが熱拡散しやすいようにしておくようにすればよ
い。なお、最外周p+ 型ウェル領域21aとその1つ内
側に位置するp+ 型ウェル領域21の間をBの熱拡散量
を見込んだ間隔としておけば、最外周p+ 型ウェル領域
21aにおけるBが熱拡散しても、各p+ 型ウェル領域
21の間隔が一定となるようにできる。
FIG. 9 shows the case where the junction depth is made deeper and the concentration is lower on the inner peripheral side of the outermost p + -type well region 21a. In this case, the outermost circumference p +
C ions may not be implanted on the inner peripheral side of the mold well region 21a, but C ions may be implanted on the outer peripheral side, so that B can be easily diffused on the inner peripheral side. If the space between the outermost p + -type well region 21a and the p + -type well region 21 located inside the outermost p + -type well region 21a is set in consideration of the amount of thermal diffusion of B, the B + Can be made to have a constant interval between the p + -type well regions 21 even when the thermal diffusion is performed.

【0062】また、図10では、最外周p+ 型ウェル領
域21aの内周側を接合深さが深く低濃度として構成す
ると共に、最外周p+ 型ウェル領域21aの内周方向に
張り出させて、最外周p+ 型ウェル領域21aの1つ内
側に位置するp+ 型ウェル領域21に接するようにした
場合を示している。この場合、図9に示した場合に対し
て最外周p+ 型ウェル領域21a及びその1つ内側に位
置するp+ 型ウェル領域21が繋がるようにマスク開口
部を構成すればよい。
[0062] In FIG. 10, the inner circumferential side junction depth of the outermost p + -type well region 21a is configured as a deep low concentration, allowed overhang toward the inner periphery of the outermost p + -type well region 21a Thus, a case is shown in which the contact is made to be in contact with the p + -type well region 21 located one inside the outermost peripheral p + -type well region 21a. In this case, the mask opening may be configured such that the outermost peripheral p + -type well region 21a and the p + -type well region 21 located inside the outermost p + -type well region 21 are connected to the case shown in FIG.

【0063】上記実施形態では、縦型パワーMOSFE
Tにガードリング構造を採用した場合に限定して説明し
たが、これに限定されるものではなく、ガードリング構
造を有するデバイスに適用できることは言うまでもな
い。例えば、ショットキーダイオードを囲むガードリン
グ構造に適用してもよい。この適用例を図11に示す。
In the above embodiment, the vertical power MOSFE
Although a description has been given of a case where a guard ring structure is employed for T, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that the present invention can be applied to a device having a guard ring structure. For example, the present invention may be applied to a guard ring structure surrounding a Schottky diode. FIG. 11 shows an example of this application.

【0064】図11に示すように、セル領域には、n+
型基板1の上にn-型エピ層2が形成されていると共
に、n-型エピ層2の表面にショットキー接続されたシ
ョットキー電極31が配置され、さらにn+型基板1の
裏面にカソード電極32が形成されて構成されたショッ
トキーダイオードが備えられている。
As shown in FIG. 11, n +
With type epi layer 2 is formed, n - - on the mold substrate 1 n Schottky electrode 31 which is Schottky connected to the surface of the type epi layer 2 is disposed further on the back surface of the n + -type substrate 1 A Schottky diode having a cathode electrode 32 is provided.

【0065】このように、セル領域にショットキーダイ
オードが形成される場合においても、上記各実施形態に
おけるガードリング構造を採用することができる。な
お、この場合、配線電極10がp+型層20とオーミッ
ク電極33にてオーミック接続される。
As described above, even in the case where the Schottky diode is formed in the cell region, the guard ring structure in each of the above embodiments can be adopted. In this case, the wiring electrode 10 is ohmically connected to the p + -type layer 20 by the ohmic electrode 33.

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

【図1】第1実施形態におけるプレーナ型パワーMOS
FETを示す断面図である。
FIG. 1 is a planer type power MOS according to a first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an FET.

【図2】図1に示すMOSFETの耐圧を調べた結果を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a result of examining a breakdown voltage of the MOSFET shown in FIG. 1;

【図3】図1に示すMOSFETと従来のMOSFET
とのリング数に対する耐圧を調べた結果を示す図であ
る。
FIG. 3 shows a MOSFET shown in FIG. 1 and a conventional MOSFET.
It is a figure which shows the result of having investigated the withstand voltage with respect to the number of rings.

【図4】図1に示すMOSFETの製造工程を示す図で
ある。
FIG. 4 is a view showing a manufacturing process of the MOSFET shown in FIG. 1;

【図5】図4に続くMOSFETの製造工程を示す図で
ある。
FIG. 5 is a view showing a manufacturing step of the MOSFET following FIG. 4;

【図6】図5に続くMOSFETの製造工程を示す図で
ある。
FIG. 6 is a view showing a manufacturing step of the MOSFET following the step shown in FIG. 5;

【図7】他の実施形態におけるプレーナ型パワーMOS
FETを示す断面図である。
FIG. 7 is a planer type power MOS according to another embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an FET.

【図8】他の実施形態におけるプレーナ型パワーMOS
FETを示す断面図である。
FIG. 8 is a planer type power MOS according to another embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an FET.

【図9】他の実施形態におけるプレーナ型パワーMOS
FETを示す断面図である。
FIG. 9 is a planer type power MOS according to another embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an FET.

【図10】他の実施形態におけるプレーナ型パワーMO
SFETを示す断面図である。
FIG. 10 is a planer type power MO according to another embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an SFET.

【図11】他の実施形態におけるショットキーダイオー
ドを説明するための断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a Schottky diode according to another embodiment.

【図12】従来におけるガードリング構造を採用したM
OSFETの断面図である。
FIG. 12 shows a conventional M employing a guard ring structure.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an OSFET.

【図13】図12におけるガードリング構造のリング数
に対する各ガードリングの適正間隔を示した図である。
FIG. 13 is a diagram showing an appropriate interval of each guard ring with respect to the number of rings of the guard ring structure in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…n+ 型基板、2…n- 型エピ層、3…p+ 型ベース
領域、4…n+ 型ソース領域、7…ゲート絶縁膜、8…
ゲート電極層、9…絶縁膜、10…ソース電極、11…
ドレイン電極、20…接合用p+ 型領域、21…p+
ウェル領域、21a…最外周p+ 型ウェル領域、22…
電極、24…ゲート電極。
Reference numerals 1 ... n + type substrate, 2 ... n - type epi layer, 3 ... p + type base region, 4 ... n + type source region, 7 ... gate insulating film, 8 ...
Gate electrode layer, 9 insulating film, 10 source electrode, 11 ...
Drain electrode, 20: junction p + type region, 21: p + type well region, 21a: outermost periphery p + type well region, 22:
Electrodes, 24 ... Gate electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/78 658A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 29/78 658A

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化珪素よりなる第1導電型の低抵抗な
半導体基板(1)と、 前記半導体基板の上に形成され該半導体基板よりも高抵
抗な第1の半導体層(2)と、 前記第1の半導体層の表層部に形成された第2導電型の
ベース領域(3)を含むと共に該ベース領域の上に設け
られたゲート電極層(8)に電圧を印加することによっ
て電流のスイッチング動作を行うFETをユニットセル
とし、該ユニットセルを複数個有してなるセル領域と、 前記セル領域の外周部において該セル領域から所定間隔
離間して該セル領域を囲むように形成された複数の第2
導電型のウェル領域(21)と、 前記ゲート電極層と電気的に接続されたゲート電極(2
4)と、 前記ベース領域と電気的に接続されたソース電極(1
0)と、 前記半導体基板の裏面側と電気的に接続されたドレイン
電極(11)とを備え、 前記複数のウェル領域のうち最外周に位置する最外周ウ
ェル領域(21a)は、前記複数のウェル領域のうち該
最外周ウェル領域よりも前記セル領域側に位置するもの
よりも接合深さが深く形成されている領域を有している
ことを特徴とする炭化珪素半導体装置。
A first conductivity type low-resistance semiconductor substrate (1) made of silicon carbide; a first semiconductor layer (2) formed on the semiconductor substrate and having a higher resistance than the semiconductor substrate; A current is generated by applying a voltage to a gate electrode layer (8) provided on the base region and including a second conductivity type base region (3) formed on a surface portion of the first semiconductor layer. An FET that performs a switching operation is a unit cell, and a cell region having a plurality of the unit cells is formed to surround the cell region at a predetermined distance from the cell region at an outer peripheral portion of the cell region. Multiple second
A conductive type well region (21); and a gate electrode (2) electrically connected to the gate electrode layer.
4) and a source electrode (1) electrically connected to the base region.
0), and a drain electrode (11) electrically connected to the back surface side of the semiconductor substrate, and an outermost peripheral well region (21a) located at the outermost periphery of the plurality of well regions includes A silicon carbide semiconductor device, comprising: a well region having a junction depth greater than that of the well region located closer to the cell region than the outermost well region.
【請求項2】 炭化珪素よりなる第1導電型の低抵抗な
半導体基板(1)と、 前記半導体基板の上に形成され該半導体基板よりも高抵
抗な第1の半導体層(2)と、 前記第1の半導体層の表層部に形成され、該第1の半導
体層とショットキー接触を成すショットキー電極と、前
記ショットキー電極の外周部において、該ショットキー
電極を囲むように形成された複数の第2導電型のウェル
領域(21)と、前記半導体基板の裏面側と電気的に接
続されたカソード電極()とを備え、 前記複数のウェル領域のうち最外周に位置する最外周ウ
ェル領域(21a)は、前記複数のウェル領域のうち該
最外周ウェル領域よりも前記セル領域側に位置するもの
よりも接合深さが深く形成されている領域を有している
ことを特徴とする炭化珪素半導体装置。
2. A semiconductor substrate (1) of a first conductivity type made of silicon carbide and having a low resistance, a first semiconductor layer (2) formed on the semiconductor substrate and having a higher resistance than the semiconductor substrate, A Schottky electrode formed on a surface portion of the first semiconductor layer and making Schottky contact with the first semiconductor layer; and an outer peripheral portion of the Schottky electrode formed to surround the Schottky electrode. A plurality of second conductivity type well regions; and a cathode electrode electrically connected to the back surface of the semiconductor substrate, and an outermost peripheral well located at an outermost periphery of the plurality of well regions. The region (21a) has a region in which the junction depth of the plurality of well regions is formed deeper than that of the plurality of well regions located closer to the cell region than the outermost well region. Silicon carbide semiconductor device .
【請求項3】 前記最外周ウェル領域のうち、前記接合
深さが深くなっている領域は、前記複数のウェル領域の
うち該最外周ウェル領域よりも前記セル領域側に位置す
るものよりも不純物濃度が薄くなっていることを特徴と
する請求項1又は2に記載の炭化珪素半導体装置。
3. The region of the outermost peripheral well region where the junction depth is deeper than the one of the plurality of well regions that is located closer to the cell region than the outermost peripheral well region. 3. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the concentration is low.
【請求項4】 前記最外周ウェル領域は、該最外周ウェ
ル領域の内周側よりも外周側の方が接合深さが深く形成
されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
1つに記載の炭化珪素半導体装置。
4. The outermost peripheral well region has a junction depth formed deeper on an outer peripheral side than on an inner peripheral side of the outermost peripheral well region. The silicon carbide semiconductor device according to one of the above.
【請求項5】 前記複数のウェル領域のうち、前記最外
周ウェル領域は他のウェル領域よりも幅広に構成され、
該最外周ウェル領域の幅広にされた部分が前記接合深さ
の深くされた領域を構成していることを特徴とする請求
項1乃至4のいずれか1つに記載の炭化珪素半導体装
置。
5. An outermost well region of the plurality of well regions is configured to be wider than other well regions.
5. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein a widened portion of the outermost peripheral well region forms a region where the junction depth is increased. 6.
【請求項6】 前記最外周ウェル領域は、該最外周ウェ
ル領域の外周方向に向かうにつれて順に接合深さが深く
形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいず
れか1つに記載の炭化珪素半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the outermost peripheral well region is formed such that a junction depth is gradually increased toward an outer peripheral direction of the outermost peripheral well region. Silicon carbide semiconductor device.
【請求項7】 前記複数のウェル領域それぞれの間隔が
略等しくされており、該間隔が2μm〜3μm程度とな
っていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1
つに記載の炭化珪素半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the intervals between the plurality of well regions are substantially equal, and the intervals are approximately 2 μm to 3 μm.
4. The silicon carbide semiconductor device according to any one of the above.
【請求項8】 前記最外周ウェル領域は、該最外周ウェ
ル領域の外周側よりも内周側の方が接合深さが深く形成
されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
1つに記載の炭化珪素半導体装置。
8. The outer peripheral well region, wherein a junction depth is formed deeper on an inner peripheral side than on an outer peripheral side of the outermost peripheral well region. The silicon carbide semiconductor device according to one of the above.
【請求項9】 前記最外周ウェル領域は、前記接合深さ
が深くされた内周側が、該最外周ウェル領域よりも1つ
内周に位置する前記ウェル領域の方向に張り出すように
形成されて、該内周に位置する前記ウェル領域に接触し
ていることを特徴とする請求項8に記載の炭化珪素半導
体装置。
9. The outermost peripheral well region is formed such that the inner peripheral side where the junction depth is increased protrudes in the direction of the well region located one inner periphery from the outermost peripheral well region. 9. The silicon carbide semiconductor device according to claim 8, wherein said silicon carbide semiconductor device is in contact with said well region located on said inner periphery.
【請求項10】 炭化珪素よりなる第1導電型の低抵抗
な半導体基板(1)と、 前記半導体基板の上に形成され該半導体基板よりも高抵
抗な第1の半導体層(2)と、 前記第1の半導体層の表層部に形成された第2導電型の
ベース領域(3)を含むと共に該ベース領域の上に設け
られたゲート電極層(8)に電圧を印加することによっ
て電流のスイッチング動作を行うFETをユニットセル
とし、該ユニットセルを複数個有してなるセル領域と、 前記セル領域の外周部において該セル領域から所定間隔
離間して該セル領域を囲むように形成された少なくとも
1つの第2導電型のウェル領域(21)と、 前記ゲート電極層と電気的に接続されたゲート電極(2
4)と、 前記ベース領域と電気的に接続されたソース電極(1
0)と、 前記半導体基板の裏面側と電気的に接続されたドレイン
電極(11)とを備え、 前記少なくとも1つのウェル領域のうち最外周に位置す
る最外周ウェル領域(21a)は、接合深さが深く形成
されている領域と、該接合深さが深い領域よりも接合深
さが浅くされた領域とを有していることを特徴とする炭
化珪素半導体装置。
10. A semiconductor substrate (1) of a first conductivity type made of silicon carbide and having a low resistance, a first semiconductor layer (2) formed on the semiconductor substrate and having a higher resistance than the semiconductor substrate, By applying a voltage to a gate electrode layer (8) provided on the base region and including a second conductivity type base region (3) formed in a surface layer portion of the first semiconductor layer, the current is reduced. An FET which performs a switching operation is a unit cell, and a cell region having a plurality of the unit cells is formed so as to surround the cell region at a predetermined distance from the cell region at an outer peripheral portion of the cell region. At least one well region of the second conductivity type and a gate electrode electrically connected to the gate electrode layer;
4) and a source electrode (1) electrically connected to the base region.
0), and a drain electrode (11) electrically connected to the back surface side of the semiconductor substrate, and an outermost peripheral well region (21a) located at the outermost periphery of the at least one well region has a junction depth A silicon carbide semiconductor device having a region formed deeper and a region having a junction depth shallower than a region having a larger junction depth.
【請求項11】 炭化珪素よりなる第1導電型の低抵抗
な半導体基板(1)と、 前記半導体基板の上に形成され該半導体基板よりも高抵
抗な第1の半導体層(2)と、 前記第1の半導体層の表層部に形成され、該第1の半導
体層とショットキー接触を成すショットキー電極と、前
記ショットキー電極の外周部において、該ショットキー
電極を囲むように形成された少なくとも1つの第2導電
型のウェル領域(21)と、 前記半導体基板の裏面側と電気的に接続されたカソード
電極()とを備え、 前記少なくとも1つのウェル領域のうち最外周に位置す
る最外周ウェル領域(21a)は、接合深さが深く形成
されている領域と、該接合深さが深い領域よりも接合深
さが浅くされた領域と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 low-resistance semiconductor substrate of a first conductivity type made of silicon carbide (1), a first semiconductor layer (2) formed on the semiconductor substrate and having a higher resistance than the semiconductor substrate, A Schottky electrode formed on a surface portion of the first semiconductor layer and making Schottky contact with the first semiconductor layer; and an outer peripheral portion of the Schottky electrode formed to surround the Schottky electrode. At least one well region of the second conductivity type (21); and a cathode electrode () electrically connected to the back surface of the semiconductor substrate. The outer peripheral well region (21a) has a region where the junction depth is formed deeper and a region where the junction depth is made shallower than the region where the junction depth is deeper. Semiconductor device.
【請求項12】 前記最外周ウェル領域は、該最外周ウ
ェル領域の外周側若しくは内周側のいずれかにおいて、
部分的に接合深さが深く形成されていることを特徴とす
る請求項10又は11に記載の炭化珪素半導体装置。
12. The outermost peripheral well region may be formed on either the outer peripheral side or the inner peripheral side of the outermost peripheral well region.
The silicon carbide semiconductor device according to claim 10, wherein a junction depth is partially formed to be deep.
【請求項13】 炭化珪素よりなる第1導電型の半導体
基板(1)の主表面上に該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、所定深さを有する
第2導電型の複数個のベース領域(3)を形成する工程
と、 前記ベース領域を囲むように、ガードリングを構成する
第2導電型のウェル領域(21)を少なくとも1つ形成
する工程と、 前記ベース領域内の表層部の所定領域に、該ベース領域
よりも接合深さの浅い第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の間における前記ベー
ス領域の上にゲート電極層(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するソース電極
(10)を形成する工程とを有し、 前記ウェル領域形成工程では、前記少なくとも1つのウ
ェル領域のうち最外周に位置する最外周ウェル領域(2
1a)を、接合深さが深い領域と該接合深さが深い領域
よりも接合深さが浅い領域とで形成する工程を含むこと
を特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
13. A step of forming a first conductivity type semiconductor layer (2) made of silicon carbide having a higher resistance than the semiconductor substrate on a main surface of the first conductivity type semiconductor substrate (1) made of silicon carbide. Forming a plurality of second conductivity type base regions (3) having a predetermined depth in predetermined regions of a surface portion of the semiconductor layer; and forming a guard ring so as to surround the base regions. Forming at least one second conductivity type well region (21); and forming a first conductivity type source region (4) having a junction depth shallower than the base region in a predetermined region of a surface layer portion in the base region. A) forming a gate electrode layer on the base region between the source region and the semiconductor layer; and a source electrode in contact with the base region and the source region. And the step of forming And, the well region forming step, the outermost well region positioned in the outermost periphery of the at least one well region (2
A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising: forming 1a) in a region having a deeper junction depth and a region having a lower junction depth than the region having a deeper junction depth.
【請求項14】 前記ウェル領域形成工程は、 前記接合深さが浅い領域において、不活性なイオン種を
イオン注入する工程と、 前記接合深さが浅い領域及び前記接合深さが深い領域
に、第2導電型不純物をイオン注入する工程と、 熱処理を行い、注入された前記第2導電型不純物を活性
化させる工程とを含んでいることを特徴とする請求項1
3に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
14. The method according to claim 14, wherein the step of forming the well region includes the step of ion-implanting an inactive ion species in the region where the junction depth is small; 2. The method according to claim 1, further comprising the steps of: ion-implanting a second conductivity type impurity; and performing a heat treatment to activate the implanted second conductivity type impurity.
3. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to item 3.
【請求項15】 前記ベース領域形成工程と前記ウェル
領域形成工程とは同時に行われ、 前記ベース領域上及び前記接合深さが深い領域を除く前
記ウェル領域上が開口する第1のマスク(61)を配置
したのち、不活性なイオン種をイオン注入する工程と、 前記ベース領域上及び前記接合深さが深い領域を含む前
記ウェル領域上が開口する第2のマスク(62)を配置
したのち、第2導電型不純物のイオン注入を行う工程
と、 熱処理を行い、注入された前記第2導電型不純物を活性
化させる工程とを含んでいることを特徴とする請求項1
4に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
15. A first mask (61) in which the base region forming step and the well region forming step are performed simultaneously, and an opening is formed on the base region and on the well region excluding the region having a large junction depth. After disposing, ion implanting an inactive ion species; and disposing a second mask (62) that opens on the base region and the well region including the region where the junction depth is deep, 2. The method according to claim 1, further comprising the steps of: ion-implanting a second conductivity type impurity; and performing a heat treatment to activate the implanted second conductivity type impurity.
5. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to item 4.
【請求項16】 前記第2導電型不純物注入工程におけ
る第2のマスクは、前記不活性イオン種注入工程におけ
る第1のマスクの開口部を前記接合深さが深い領域上ま
で広げたものであることを特徴とする請求項15に記載
の炭化珪素半導体装置の製造方法。
16. The second mask in the step of implanting impurities of the second conductivity type is such that an opening of the first mask in the step of implanting inert ion species is extended to a region where the junction depth is deep. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 15, wherein:
【請求項17】 炭化珪素よりなる第1導電型の半導体
基板(1)の主表面上に該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、該半導体層とショ
ットキー接続を成すショットキー電極を形成する工程
と、 前記ショットキー電極を囲むように、ガードリングを構
成する第2導電型のウェル領域(21)を少なくとも1
つ形成する工程と、を有し、 前記ウェル領域形成工程では、前記少なくとも1つのウ
ェル領域のうち最外周に位置する最外周ウェル領域(2
1a)を、接合深さが深い領域と該接合深さが深い領域
よりも接合深さが浅い領域とで形成する工程を含むこと
を特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
17. A step of forming a first conductivity type semiconductor layer (2) made of silicon carbide having a higher resistance than the semiconductor substrate on a main surface of the first conductivity type semiconductor substrate (1) made of silicon carbide. Forming a Schottky electrode forming a Schottky connection with the semiconductor layer in a predetermined region of a surface portion of the semiconductor layer; and forming a guard ring so as to surround the Schottky electrode. At least one well region (21)
Forming the outermost well region (2) located at the outermost periphery of the at least one well region in the well region forming step.
A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising: forming 1a) in a region having a deeper junction depth and a region having a lower junction depth than the region having a deeper junction depth.
【請求項18】 前記ウェル領域形成工程は、 前記接合深さが浅い領域において、不活性なイオン種を
イオン注入する工程と、 前記接合深さが浅い領域及び前記接合深さが深い領域
に、第2導電型不純物をイオン注入する工程と、 熱処理を行い、注入された前記第2導電型不純物を活性
化させる工程とを含んでいることを特徴とする請求項1
7に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
18. The method according to claim 18, wherein the step of forming the well region includes the step of implanting an inert ion species in the region where the junction depth is shallow, and the step of forming the region where the junction depth is shallow and the region where the junction depth is deep. 2. The method according to claim 1, further comprising the steps of: ion-implanting a second conductivity type impurity; and performing a heat treatment to activate the implanted second conductivity type impurity.
8. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to item 7.
【請求項19】 前記第2導電型不純物注入工程では、
第2導電型不純物としてB(ボロン)を用いることを特
徴とする請求項13乃至18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。
19. In the second conductivity type impurity implantation step,
19. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 13, wherein B (boron) is used as the second conductivity type impurity.
【請求項20】 前記不活性なイオン種注入工程では、
不活性なイオン種としてC(炭素)を用いることを特徴
とする請求項14乃至16、及び請求項18、19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。
20. The inactive ion species implantation step,
20. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 14, wherein C (carbon) is used as an inert ion species.
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