JP2002359378A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

Info

Publication number
JP2002359378A
JP2002359378A JP2001302562A JP2001302562A JP2002359378A JP 2002359378 A JP2002359378 A JP 2002359378A JP 2001302562 A JP2001302562 A JP 2001302562A JP 2001302562 A JP2001302562 A JP 2001302562A JP 2002359378 A JP2002359378 A JP 2002359378A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
type
main electrode
conductivity type
deep
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
JP2001302562A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3692063B2 (en
Inventor
Seiji Imai
聖支 今井
Takashi Shinohe
孝 四戸
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2001302562A priority Critical patent/JP3692063B2/en
Publication of JP2002359378A publication Critical patent/JP2002359378A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3692063B2 publication Critical patent/JP3692063B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861Diodes
    • H01L29/872Schottky diodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/0619Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/0619Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • H01L29/0623Buried supplementary region, e.g. buried guard ring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0688Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions characterised by the particular shape of a junction between semiconductor regions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1004Base region of bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608Silicon carbide
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66053Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
    • H01L29/6606Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66053Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
    • H01L29/66068Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66234Bipolar junction transistors [BJT]
    • H01L29/66272Silicon vertical transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66674DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/66712Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/66734Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with a step of recessing the gate electrode, e.g. to form a trench gate electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73Bipolar junction transistors
    • H01L29/732Vertical transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7391Gated diode structures
    • H01L29/7392Gated diode structures with PN junction gate, e.g. field controlled thyristors (FCTh), static induction thyristors (SITh)
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H01L29/7396Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
    • H01L29/7397Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/74Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/744Gate-turn-off devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/7722Field effect transistors using static field induced regions, e.g. SIT, PBT
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7811Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H01L29/808Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a PN junction gate, e.g. PN homojunction gate
    • H01L29/8083Vertical transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Thyristors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To actualize a deep expansion type diffusion area at low cost without increasing the number of processes as much as possible. SOLUTION: On the surface of an n-type epitaxial growth layer 12, a mask 13M for ion implantation is formed. The mask 13M for ion implantation is sued to perform the selective ion implantation of boron (<11> B<+> ) deep into the n-type epitaxial growth layer 12. Further, the mask 13M for ion implantation is used to carry out the selective ion implantation of aluminum (<27> Al<+> ) from the surface of the n-type epitaxial growth layer 12 shallower than the boron. Then p-type deep expansion diffusion areas 15a and 15b are formed by activating heat-treatment. The diffusion areas 15a and 15b increase in lateral diffusion width perpendicular to the depth toward an ohmic contact area 11.

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、広禁制帯幅半導体
(ワイドギャップ半導体)材料を用いた高耐圧且つ低電
流損失である半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device using a wide band gap semiconductor (wide gap semiconductor) material having a high breakdown voltage and low current loss.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体産業において早くから研究され、
実用化進んだシリコン(禁制帯幅Eg=約1.1eV)
や砒化ガリウム(禁制帯幅Eg=約1.4eV)等の通
常の禁制帯幅Egを有する半導体材料に比し、禁制帯幅
Egの広い半導体材料を広禁制帯幅半導体(ワイドギャ
ップ半導体)と呼ぶ。例えば、禁制帯幅Eg=約2.2
eVのテルル化亜鉛(ZnTe)、禁制帯幅Eg=約
2.4eVの硫化カドミウム(CdS)、禁制帯幅Eg
=約2.7eVのセレン化亜鉛(ZnSe)、禁制帯幅
Eg=約3.4eVの窒化ガリウム(GaN)、禁制帯
幅Eg=約3.7eVの硫化亜鉛(ZnS)、及び禁制
帯幅Eg=約5.5eVのダイアモンドがワイドギャッ
プ半導体としてあげられる。又、炭化珪素(SiC)
も、ワイドギャップ半導体の一例である。SiCの禁制
帯幅Egは、3C−SiCで2.23eV、6H−Si
Cで2.93eV、4H−SiCで3.26eV程度の
値が報告されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Researched early in the semiconductor industry,
Silicon for practical use (forbidden band width Eg = about 1.1 eV)
As compared with a semiconductor material having a normal forbidden bandwidth Eg such as GaAs or gallium arsenide (forbidden bandwidth Eg = about 1.4 eV), a semiconductor material having a wide forbidden bandwidth Eg is referred to as a wide forbidden bandwidth semiconductor (wide gap semiconductor). Call. For example, the forbidden band width Eg = about 2.2
eV zinc telluride (ZnTe), bandgap Eg = about 2.4 eV cadmium sulfide (CdS), bandgap Eg
= About 2.7 eV zinc selenide (ZnSe), band gap Eg = gallium nitride (GaN) with about 3.4 eV, band gap Eg = zinc sulfide (ZnS) with about 3.7 eV, and band gap Eg = About 5.5 eV diamond can be cited as a wide gap semiconductor. Also, silicon carbide (SiC)
Is also an example of a wide gap semiconductor. The forbidden band width Eg of SiC is 2.23 eV in 3C-SiC, 6H-Si
A value of about 2.93 eV for C and about 3.26 eV for 4H-SiC has been reported.

【0003】ワイドギャップ半導体は、一般に熱的、化
学的、機械的に安定で、耐放射線性にも優れている。特
にSiCは、これらの特性に優れ、発光素子や高周波デ
バイスは勿論のこと、高温、大電力、放射線照射等の過
酷な条件で、高い信頼性と安定性を示す電力用半導体装
置(パワーデバイス)として様々な産業分野での適用が
期待されている。
[0003] Wide gap semiconductors are generally thermally, chemically and mechanically stable and have excellent radiation resistance. In particular, SiC is excellent in these characteristics, and is a power semiconductor device (power device) that exhibits high reliability and stability under severe conditions such as high temperature, high power, and radiation irradiation as well as light emitting elements and high frequency devices. It is expected to be applied in various industrial fields.

【0004】このような、ワイドギャップ半導体は、禁
制帯幅Egが広くなれば広くなる程、絶縁体としての性
質に近づくので、不純物をドープして低い抵抗率を得る
のが困難になる。一般に、ワイドギャップ半導体におい
ては、再現性及び信頼性の高い「良導電」材料を得るこ
とが困難であるのが現状である。例えば、青色発光ダイ
オード用の材料としては、ウルツ鉱構造のIII-V族の半
導体であるGaN、II−VI族のZnSeなどが、有望な
材料として、早くから精力的な研究が進められてきた。
その研究課題は、特にp型伝導性の制御を実現すること
にあった。ワイドギャップ半導体においてp型の価電子
制御が困難であるのは、自己補償効果によるものと考え
られてきた。ZnSeにドナー不純物を導入する場合を
例にすると、ドナー不純物を導入するとダブルアクセプ
タの働きをするZn空孔が自然に形成され、ドナー不純
物の導入によって形成された伝導帯の電子を自発的に補
償するという現象である。この現象が起こるためには、
Zn空孔の発生エンタルピーΔHv(Zn)が、2個の
電子が、アクセプタに落ち込む時放出されるエネルギー
の合計、ΔEとくらべて小さければ良い。今、ドナーと
Zn空孔へのキャリアの束縛エネルギーを無視すると、
ΔEは、およそ禁制帯幅Egの2倍となる。このため、
自己補償効果は、ギャップ(禁制帯幅Eg)の広い半導
体ほど顕著に起こると考えられる。このため、長い間、
ワイドギャップ半導体材料において、p型伝導を実現す
ることは、本質的な困難があると考えられていた。一
方、このような問題は、禁制帯幅Eg=約1.1eVの
Siや禁制帯幅Eg=1.4eVのGaAs等の半導体
材料においては、全く問題にならない。従って、Si,
GaAs等の半導体材料は、種々の半導体装置用の材料
として、実用化が進んでいる。
In such a wide-gap semiconductor, as the forbidden band width Eg becomes wider, the property as an insulator becomes closer, so that it becomes difficult to obtain a low resistivity by doping impurities. In general, it is currently difficult to obtain a “good conductive” material with high reproducibility and reliability in a wide gap semiconductor. For example, as a material for a blue light emitting diode, GaN which is a III-V group semiconductor having a wurtzite structure, ZnSe of a II-VI group and the like have been vigorously studied as promising materials from an early stage.
The research task was to achieve control of p-type conductivity. The difficulty in controlling p-type valence electrons in wide-gap semiconductors has been attributed to the self-compensation effect. In the case of introducing a donor impurity into ZnSe, for example, when a donor impurity is introduced, Zn vacancies acting as double acceptors are naturally formed, and electrons in a conduction band formed by the introduction of the donor impurity are spontaneously compensated. It is a phenomenon of doing. For this to happen,
It is sufficient that the enthalpy of formation of Zn vacancies ΔHv (Zn) is smaller than the total energy ΔE released when two electrons fall into the acceptor, ΔEv. Now, ignoring the binding energy of carriers to donors and Zn vacancies,
ΔE is approximately twice the forbidden band width Eg. For this reason,
It is considered that the self-compensation effect occurs more remarkably in a semiconductor having a wider gap (forbidden band width Eg). Because of this,
Achieving p-type conduction in wide gap semiconductor materials has been considered to be inherently difficult. On the other hand, such a problem is not a problem at all in a semiconductor material such as Si having a forbidden band width of about 1.1 eV or GaAs having a forbidden band width of about 1.4 eV. Therefore, Si,
Semiconductor materials such as GaAs have been put to practical use as materials for various semiconductor devices.

【0005】特に、SiCを用いた高耐圧の電力用半導
体装置(パワーデバイス)は、Siを用いたパワーデバ
イスよりもオン抵抗が低いことが報告されている。又、
SiCを用いたショットキーダイオードの順方向降下電
圧が低くなることが報告されている。良く知られている
ように、パワーデバイスのオン抵抗とスイッチング速度
とは、トレード・オフ関係にある。しかし、SiCを用
いたパワーデバイスによれば、低オン抵抗化と高速スイ
ッチング速度化が同時に達成出来る可能性がある。
In particular, it has been reported that a power semiconductor device (power device) having a high withstand voltage using SiC has a lower on-resistance than a power device using Si. or,
It has been reported that the forward drop voltage of a Schottky diode using SiC is reduced. As is well known, there is a trade-off between the on-resistance and the switching speed of a power device. However, according to a power device using SiC, there is a possibility that low on-resistance and high switching speed can be simultaneously achieved.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしSiCに対する
不純物の拡散係数は、Si中の不純物の拡散係数に比較
して約数千分の1と非常に小さい。このため、プレデポ
ジション(気相拡散)技術では無論のことイオン注入技
術でも単純にはp領域を所望の不純物濃度及び幾何学
的形状に設計することは困難である。
However, the diffusion coefficient of impurities into SiC is very small, about one thousandth of that of impurities in Si. For this reason, it is difficult to simply design the p + region to have a desired impurity concentration and a desired geometric shape by using the ion implantation technique as well as the predeposition (gas phase diffusion) technique.

【0007】半導体パワーデバイスの一つに、ジャンク
ション・バリア・ショットキーダイオード(以下、「J
BSダイオード」と言う。)がある。このJBSダイオ
ードは、通常のn型ショットキーダイオードにおいてシ
ョットキー電極下に複数個のp領域を埋め込んだ構造
を有している。JBSダイオードの特長は、逆方向特性
において各p領域から空乏層が伸びてピンチオフする
ことによりショットキー界面に加わる電界を緩和し逆方
向のリーク電流を抑制することが出来る点にある。しか
し一方で順方向特性においては、ショットキー電極下に
複数個のp領域を埋め込んでいるためキャリアの通過
する領域が実効的に減少し、結果として順方向の抵抗が
増加してしまうという問題がある。
One of the semiconductor power devices is a junction barrier Schottky diode (hereinafter referred to as “J”).
BS diode ". ). This JBS diode has a structure in which a plurality of p + regions are buried under a Schottky electrode in a normal n-type Schottky diode. The feature of the JBS diode is that the depletion layer extends from each p + region in the reverse characteristics and pinches off, thereby alleviating the electric field applied to the Schottky interface and suppressing the reverse leakage current. On the other hand, in the forward characteristics, a plurality of p + regions are buried under the Schottky electrode, so that the region through which carriers pass is effectively reduced, resulting in an increase in forward resistance. There is.

【0008】そこで、耐圧及び漏れ電流等の逆方向特性
を損なうことなく、又順方向の抵抗を十分に引き下げる
ための新規な構造が待望されている。しかし、SiCに
おいては、上述したように、プロセス技術、特に拡散技
術が未開発であるため、JBSダイオードの構造を所望
の構造に実現することは容易ではない。そこで、SiC
を用いたJBSダイオードにおいて、出来るなら工程数
を増やすことなく、又安価な製造コストで上記のような
要求を満足する構造の実現が強く求められているのが現
状である。
Therefore, there is a need for a new structure that does not impair reverse characteristics such as withstand voltage and leakage current and that sufficiently reduces forward resistance. However, in SiC, as described above, since a process technology, particularly a diffusion technology has not been developed, it is not easy to realize a desired structure of the JBS diode. Therefore, SiC
At present, there is a strong demand for a JBS diode using the above-mentioned structure that satisfies the above-mentioned requirements without increasing the number of steps if possible and at a low manufacturing cost.

【0009】また上に述べたSiCを用いたJBSダイ
オードの問題は、別の半導体パワーデバイスである静電
誘導型トランジスタ(SIT)のゲート領域の形状に係
る課題と共通している。SITには埋め込みゲート型、
表面ゲート型、切り込みゲート型等の種々の構造が知ら
れている。この内、表面ゲート型SITでは、基板表面
にソース領域を挟む形で一対のゲート領域が対向するよ
うに形成される。一対のゲート領域で挟まれた領域がチ
ャネル領域となる。ソース領域とドレイン領域の間を流
れる主電流は、ソース領域の前面のチャネル領域に形成
された電位障壁の高さをゲート領域に印加する電圧で静
電的に制御される。この表面ゲート型SITにおいて
も、先ほど述べたJBSダイオードと同様に、特性を改
善するための構造が検討されている。新規な構造を採用
することにより、より小さなゲート電圧でドリフト領域
に空乏層を効果的に伸ばしてノーマリ・オフ型の特性を
得やすくするとともに、ソース・ドレイン間の順方向抵
抗を十分に引き下げることが出来る構造が待望されてい
る。しかし、SiCを用いた表面ゲート型SITにおい
ても、工程数を増やすことなく又安価な製造コストで、
所望のデバイス構造実現する技術が十分に見出されてい
ないのが現状である。
The problem of the JBS diode using SiC described above is common to the problem relating to the shape of the gate region of an electrostatic induction transistor (SIT) which is another semiconductor power device. SIT has embedded gate type,
Various structures such as a surface gate type and a cut gate type are known. Among them, in the surface gate type SIT, a pair of gate regions are formed so as to face each other with the source region interposed therebetween on the substrate surface. A region sandwiched between the pair of gate regions is a channel region. The main current flowing between the source region and the drain region is electrostatically controlled by the voltage applied to the gate region to the height of the potential barrier formed in the channel region in front of the source region. In this surface gate type SIT, as in the case of the JBS diode described above, a structure for improving characteristics is being studied. By adopting a new structure, the depletion layer can be effectively extended in the drift region with a smaller gate voltage to make it easier to obtain normally-off characteristics, and the forward resistance between the source and drain is sufficiently reduced. The structure which can do is expected. However, even in a surface gate type SIT using SiC, the number of steps is not increased and the manufacturing cost is low.
At present, a technique for realizing a desired device structure has not been found sufficiently.

【0010】上記問題点を鑑み、本発明は、高耐圧で、
逆方向漏れ電流が少なく、且つ順方向電圧降下の小さい
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。
[0010] In view of the above problems, the present invention provides a high withstand voltage,
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a small reverse leakage current and a small forward voltage drop, and a method for manufacturing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を鑑み、本発明
の第1の特徴は、第1導電型のオーミックコンタクト領
域、このオーミックコンタクト領域の上部に設けられた
広禁制帯幅材料からなる第1導電型のドリフト領域、こ
のドリフト領域の内部に設けられた複数個の第2導電型
の深部膨張形拡散領域、ドリフト領域の表面に接して設
けられたドリフト領域とショットキー接合をなすショッ
トキー電極とからなる半導体装置であることを要旨とす
る。複数個の第2導電型の深部膨張形拡散領域は、JB
Sダイオードの構造を構成している。即ち、複数個の第
2導電型の深部膨張形拡散領域を備えることにより、逆
方向特性において各深部膨張形拡散領域から空乏層が、
ドリフト領域中に伸びて互いにピンチオフすることによ
りショットキー界面に加わる電界が緩和される。このた
め、逆方向のリーク電流を抑制することが出来る。尚、
以下の第2〜第5の特徴においても同様であるが、本発
明において、「広禁制帯幅材料」とは、2.2eVより
も禁制帯の広い半導体材料を意味する。ドリフト領域
は、オーミックコンタクト領域よりも低不純物濃度であ
る。深部膨張形拡散領域のそれぞれは、ドリフト領域の
表面からオーミックコンタクト領域に向かって、水平方
向断面積が次第に広くなるようにされている。例えば台
形円錐状や鏡餅形状である。深部膨張形拡散領域は、ド
リフト領域の表面に頂部を露出している。第1導電型と
第2導電型とは互いに反対導電型である。即ち、第1導
電型がn型であれば、第2導電型はp型であり、第1導
電型がp型であれば、第2導電型はn型である。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned object, a first feature of the present invention is that an ohmic contact region of the first conductivity type and a wide band gap material provided on the ohmic contact region are provided. A drift region of one conductivity type, a plurality of deep-expansion diffusion regions of a second conductivity type provided inside the drift region, and a Schottky junction with a drift region provided in contact with the surface of the drift region. The gist is that the semiconductor device includes electrodes. The plurality of deep-diffusion regions of the second conductivity type are JB
It constitutes the structure of the S diode. That is, by providing a plurality of the second-conductivity-type deep-expansion diffusion regions, a depletion layer is formed from each of the deep-expansion diffusion regions in reverse characteristics.
The electric field applied to the Schottky interface is reduced by extending into the drift region and pinching off each other. For this reason, the leakage current in the reverse direction can be suppressed. still,
The same applies to the following second to fifth features, but in the present invention, the “wide bandgap material” means a semiconductor material having a wider bandgap than 2.2 eV. The drift region has a lower impurity concentration than the ohmic contact region. Each of the deep-expansion diffusion regions has a horizontal sectional area gradually increasing from the surface of the drift region toward the ohmic contact region. For example, it has a trapezoidal cone shape or a mirror cake shape. The deep expansion diffusion region has a top exposed at the surface of the drift region. The first conductivity type and the second conductivity type are opposite conductivity types. That is, if the first conductivity type is n-type, the second conductivity type is p-type, and if the first conductivity type is p-type, the second conductivity type is n-type.

【0012】本発明の第1の特徴によれば、深部膨張形
拡散領域の水平方向断面積をドリフト領域の内部におい
て、深くなるに従って、拡げているので、JBSダイオ
ードにおいては耐圧、漏れ電流等の逆方向特性を損なう
ことなく、順方向の抵抗を十分に引き下げることが出来
る。
According to the first feature of the present invention, the horizontal cross-sectional area of the deep expansion type diffusion region is increased as the depth increases in the drift region. The forward resistance can be sufficiently reduced without impairing the reverse characteristics.

【0013】本発明の第1の特徴において、複数の深部
膨張形拡散領域のそれぞれは、上部領域と上部領域の下
部に位置する下部領域とからなることが好ましい。上部
領域は、第1の不純物元素を含む。一方、下部領域は、
第1の不純物元素よりも広禁制帯幅材料中における拡散
係数の大きな第2の不純物元素を含む。
[0013] In the first aspect of the present invention, each of the plurality of deeply inflatable diffusion regions preferably includes an upper region and a lower region located below the upper region. The upper region contains a first impurity element. On the other hand, the lower area
A second impurity element having a larger diffusion coefficient in the wide bandgap material than the first impurity element is included.

【0014】本発明の第2の特徴は、第1主電極領域、
この第1主電極領域の上部に設けられた広禁制帯幅材料
からなる第1導電型のドリフト領域、このドリフト領域
の内部に設けられた複数個の第2導電型の深部膨張形拡
散領域、複数個の深部膨張形拡散領域に挟まれてドリフ
ト領域の内部に設けられた第1導電型の第2主電極領域
とから構成された半導体装置であることを要旨とする。
本発明の第1の特徴と同様に、深部膨張形拡散領域のそ
れぞれは、ドリフト領域の表面から第1主電極領域に近
づくに従い、水平方向断面積が次第に広くなるような3
次元形状を有する。この深部膨張形拡散領域のそれぞれ
は、第1及び第2主電極領域間を流れる電流を制御する
制御電極領域として機能する。「第1主電極領域」と
は、バイポーラトランジスタ(BJT)や絶縁ゲート型
バイポーラトランジスタ(IGBT)においてエミッタ
領域又はコレクタ領域のいずれか一方となる半導体領域
を意味する。電界効果トランジスタ(FET)や静電誘
導トランジスタ(SIT)においてはソース領域又はド
レイン領域のいずれか一方となる半導体領域を意味す
る。静電誘導サイリスタ(SIサイリスタ)やゲートタ
ーンオフサイリスタ(GTOサイリスタ)では、アノー
ド領域又はカソード領域のいずれか一方となる半導体領
域を意味する。「第2主電極領域」とは、BJT,IG
BT等においては上記第1主電極領域とはならないエミ
ッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方となる半導体
領域、FET,SITにおいては上記第1主電極領域と
はならないソース領域又はドレイン領域のいずれか一方
となる半導体領域を意味する。又、SIサイリスタ、G
TOサイリスタでは、「第2主電極領域」は、上記第1
主電極領域とはならないアノード領域又はカソード領域
のいずれか一方となる半導体領域を意味する。即ち、第
1主電極領域が、エミッタ領域であれば、第2主電極領
域はコレクタ領域であり、第1主電極領域がソース領域
であれば、第2主電極領域はドレイン領域であり、第1
主電極領域がカソード領域であれば、第2主電極領域は
アノード領域を意味する。又、「制御電極領域」とは第
1主電極領域及び第2主電極領域の間を流れる電流を制
御する半導体領域、ショットキー接合領域、絶縁ゲート
構造の領域又は構造を意味する。例えば、IGBT、F
ET,SIT,SIサイリスタ,GTOサイリスタで
は、ゲート領域、若しくはゲート構造を意味し、BJT
では外部ベース領域(ベース電極取り出し領域)を含む
ベース領域を意味する。
A second feature of the present invention is that a first main electrode region,
A first conductivity type drift region made of a wide bandgap material provided above the first main electrode region, a plurality of second conductivity type deep expansion diffusion regions provided inside the drift region; The gist of the present invention is a semiconductor device including a first conductivity type second main electrode region provided inside a drift region sandwiched between a plurality of deep expansion diffusion regions.
As in the first aspect of the present invention, each of the deep expansion diffusion regions has a horizontal cross-sectional area gradually increasing from the surface of the drift region toward the first main electrode region.
It has a dimensional shape. Each of the deep expansion diffusion regions functions as a control electrode region for controlling a current flowing between the first and second main electrode regions. The “first main electrode region” means a semiconductor region that becomes either the emitter region or the collector region in a bipolar transistor (BJT) or an insulated gate bipolar transistor (IGBT). In a field-effect transistor (FET) or a static induction transistor (SIT), it means a semiconductor region that becomes one of a source region and a drain region. In the case of an electrostatic induction thyristor (SI thyristor) or a gate turn-off thyristor (GTO thyristor), it means a semiconductor region which is one of an anode region and a cathode region. The “second main electrode region” refers to BJT, IG
In a BT or the like, a semiconductor region that becomes either the emitter region or the collector region that does not become the first main electrode region, and in a FET or SIT, one of a source region and a drain region that does not become the first main electrode region Means a semiconductor region to be formed. SI thyristor, G
In the TO thyristor, the “second main electrode region” is the first main electrode region.
It means a semiconductor region that becomes either an anode region or a cathode region that is not a main electrode region. That is, if the first main electrode region is an emitter region, the second main electrode region is a collector region. If the first main electrode region is a source region, the second main electrode region is a drain region. 1
If the main electrode region is a cathode region, the second main electrode region means an anode region. The “control electrode region” means a semiconductor region, a Schottky junction region, an insulated gate structure region or a structure for controlling a current flowing between the first main electrode region and the second main electrode region. For example, IGBT, F
In ET, SIT, SI thyristor and GTO thyristor, it means a gate region or a gate structure, and BJT
Means a base region including an external base region (base electrode extraction region).

【0015】第1導電型と第2導電型とは互いに反対導
電型である。即ち、第1導電型がn型であれば、第2導
電型はp型であり、第1導電型がp型であれば、第2導
電型はn型である。第1主電極領域は、第1導電型でも
第2導電型でも構わない。ドリフト領域は、第1主電極
領域よりも低不純物濃度である。深部膨張形拡散領域及
び第2主電極領域は、ドリフト領域の表面に頂部を露出
するように配置されている。
The first conductivity type and the second conductivity type are opposite conductivity types. That is, if the first conductivity type is n-type, the second conductivity type is p-type, and if the first conductivity type is p-type, the second conductivity type is n-type. The first main electrode region may be of the first conductivity type or the second conductivity type. The drift region has a lower impurity concentration than the first main electrode region. The deep expansion type diffusion region and the second main electrode region are arranged such that the top is exposed on the surface of the drift region.

【0016】本発明の第2の特徴によれば、深部膨張形
拡散領域の幅、3次元的に言えば水平方向の断面積を、
ドリフト領域の内部において、深くなるに従って、次第
に拡げているので、半導体装置の制御電極領域に係る耐
圧特性を損なうことなく、順方向の抵抗を十分に引き下
げることが出来る。
According to a second feature of the present invention, the width of the deep-expansion diffusion region, that is, the cross-sectional area in the horizontal direction in three dimensions, is
In the drift region, the resistance gradually increases as the depth increases, so that the forward resistance can be sufficiently reduced without impairing the breakdown voltage characteristics of the control electrode region of the semiconductor device.

【0017】本発明の第2の特徴において、複数の深部
膨張形拡散領域の間に、第2導電型のベース領域を更に
備えるようにしても良い。第2導電型のベース領域の不
純物濃度を低くし、第1及び第2主電極領域の間がほと
んどパンチスルーするようにすれば。バイポーラモード
SIT(BSIT)或いはノーマリオフ型SIサイリス
タとして機能する。一方、第2導電型のベース領域の不
純物濃度を第1及び第2主電極領域の間に中性領域が残
るように高めに設定すれば、BJT或いはGTOサイリ
スタとして機能する。
In the second aspect of the present invention, a base region of the second conductivity type may be further provided between the plurality of deeply inflated diffusion regions. If the impurity concentration of the base region of the second conductivity type is reduced, the punch-through between the first and second main electrode regions is almost complete. It functions as a bipolar mode SIT (BSIT) or a normally-off SI thyristor. On the other hand, if the impurity concentration of the second conductivity type base region is set high so that a neutral region remains between the first and second main electrode regions, it functions as a BJT or GTO thyristor.

【0018】又、本発明の第2の特徴において、複数の
深部膨張形拡散領域のそれぞれは、第1の不純物元素を
含む上部領域、及びこの上部領域の下部に位置し、第1
の不純物元素よりも広禁制帯幅材料中における拡散係数
の大きな第2の不純物元素を含む下部領域とからなるよ
うにしておけば良い。
According to a second feature of the present invention, each of the plurality of deep expansion diffusion regions is located at an upper region containing a first impurity element and at a lower portion of the upper region.
And a lower region containing a second impurity element having a larger diffusion coefficient in the wide bandgap material than the impurity element.

【0019】本発明の第3の特徴は、第1導電型若しく
は第2導電型の第1主電極領域と、この第1主電極領域
の上部に設けられ、この第1主電極領域よりも低不純物
濃度で、広禁制帯幅材料からなる第1導電型のドリフト
領域と、このドリフト領域の表面に配置された第2導電
型の複数のボディ領域と、このボディ領域の表面に配置
された第1導電型の第2主電極領域と、この第2主電極
領域の表面から第1主電極領域の方向に向かって掘られ
た複数のトレンチと、この複数のトレンチの内壁に形成
されたゲート絶縁膜と、複数のトレンチの内部におい
て、ゲート絶縁膜の表面に配置されたゲート電極と、複
数のトレンチの下部のドリフト領域の内部に設けられ、
トレンチの底部から第1主電極領域領域に向かって、そ
れぞれ水平方向断面積が次第に広くなるようにされ、電
界緩和領域として機能する複数個の第2導電型の深部膨
張形拡散領域とを含む半導体装置であることを要旨とす
る。ここで、「第1主電極領域」とは、絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタ(IGBT)においては、エミッ
タ領域又はコレクタ領域のいずれか一方となる半導体領
域を意味する。絶縁ゲート型FETや絶縁ゲート型SI
Tにおいてはソース領域又はドレイン領域のいずれか一
方となる半導体領域を意味する。「第2主電極領域」と
は、IGBT等においては上記第1主電極領域とはなら
ないエミッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方とな
る半導体領域、絶縁ゲート型FET,絶縁ゲート型SI
Tにおいては上記第1主電極領域とはならないソース領
域又はドレイン領域のいずれか一方となる半導体領域を
意味する。
A third feature of the present invention is that a first main electrode region of the first conductivity type or the second conductivity type is provided above the first main electrode region and lower than the first main electrode region. A first conductivity type drift region made of a wide bandgap material with an impurity concentration, a plurality of second conductivity type body regions disposed on the surface of the drift region, and a second conduction type body region disposed on the surface of the body region; A second main electrode region of one conductivity type; a plurality of trenches dug from the surface of the second main electrode region toward the first main electrode region; and a gate insulating layer formed on inner walls of the plurality of trenches A film, inside the plurality of trenches, a gate electrode disposed on the surface of the gate insulating film, and provided inside the drift region below the plurality of trenches,
A semiconductor including a plurality of second-conductivity-type deep-expansion diffusion regions each having a horizontal cross-sectional area gradually increasing from a bottom of the trench toward the first main electrode region region and functioning as an electric field relaxation region; It is assumed that the device is a gist. Here, the “first main electrode region” means a semiconductor region that becomes either the emitter region or the collector region in an insulated gate bipolar transistor (IGBT). Insulated gate type FET and insulated gate type SI
T means a semiconductor region to be either a source region or a drain region. The “second main electrode region” is a semiconductor region that becomes either the emitter region or the collector region that does not become the first main electrode region in an IGBT or the like, an insulated gate FET, an insulated gate SI.
T means a semiconductor region that becomes either the source region or the drain region that is not the first main electrode region.

【0020】本発明の第3の特徴によれば、深部膨張形
拡散領域が、トレンチの底部近傍におけるゲート絶縁膜
の電界強度を大幅に緩和し、より高い耐圧の絶縁ゲート
型半導体装置を実現することが出来る。深部膨張形拡散
領域が、ゲート絶縁膜に印加される電圧を均等に分担す
るためである。この結果、絶縁ゲート型半導体装置の信
頼性も向上する。
According to the third feature of the present invention, the deep expansion type diffusion region greatly reduces the electric field intensity of the gate insulating film near the bottom of the trench, thereby realizing an insulated gate semiconductor device having a higher breakdown voltage. I can do it. This is because the deep expansion diffusion region equally shares the voltage applied to the gate insulating film. As a result, the reliability of the insulated gate semiconductor device is also improved.

【0021】又、本発明の第3の特徴において、複数の
深部膨張形拡散領域のそれぞれは、第1の不純物元素を
含む上部領域、及びこの上部領域の下部に位置し、第1
の不純物元素よりも広禁制帯幅材料中における拡散係数
の大きな第2の不純物元素を含む下部領域とからなるよ
うにしておけば良いことは、第1及び第2の特徴と同様
である。
According to a third feature of the present invention, each of the plurality of deep-expansion diffusion regions is located at an upper region containing a first impurity element and at a lower portion of the upper region.
It is the same as the first and second features that the lower region including the second impurity element having a larger diffusion coefficient in the wide bandgap material than the impurity element described above may be included.

【0022】本発明の第4の特徴は、広禁制帯幅材料か
らなる第1導電型のドリフト領域と、このドリフト領域
の表面に配置された第2導電型の複数のボディ領域と、
このボディ領域から離間し、ドリフト領域よりも高不純
物濃度で、ドリフト領域の表面に配置された第1導電型
若しくは第2導電型の第1主電極領域と、このボディ領
域の表面に配置された第1導電型の第2主電極領域と、
この第2主電極領域の表面からボディ領域を貫通しドリ
フト領域に達する複数のトレンチと、この複数のトレン
チの内壁に形成されたゲート絶縁膜と、複数のトレンチ
の内部において、ゲート絶縁膜の表面に配置されたゲー
ト電極と、複数のトレンチの下部のドリフト領域の内部
に設けられ、トレンチの底部からボディ領域をから離れ
る方向に向かって、それぞれ水平方向断面積が次第に広
くなるようにされ、電界緩和領域として機能する複数個
の第2導電型の深部膨張形拡散領域とを含む半導体装置
であることを要旨とする。ここで、「第1主電極領域」
とは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGB
T)においては、エミッタ領域又はコレクタ領域のいず
れか一方となる半導体領域を意味し、絶縁ゲート型FE
Tや絶縁ゲート型SITにおいてはソース領域又はドレ
イン領域のいずれか一方となる半導体領域を意味するこ
とは、第3の特徴と同様である。したがって、「第2主
電極領域」とは、IGBT等においては上記第1主電極
領域とはならないエミッタ領域又はコレクタ領域のいず
れか一方となる半導体領域、絶縁ゲート型FET,絶縁
ゲート型SITにおいては上記第1主電極領域とはなら
ないソース領域又はドレイン領域のいずれか一方となる
半導体領域を意味する。
A fourth feature of the present invention is that a drift region of a first conductivity type made of a wide bandgap material, a plurality of body regions of a second conductivity type disposed on the surface of the drift region,
A first main electrode region of a first conductivity type or a second conductivity type disposed on the surface of the drift region at a higher impurity concentration than the drift region and separated from the body region; and disposed on the surface of the body region. A second main electrode region of a first conductivity type;
A plurality of trenches penetrating from the surface of the second main electrode region to the drift region through the body region, a gate insulating film formed on inner walls of the plurality of trenches, and a surface of the gate insulating film inside the plurality of trenches And a horizontal cross-sectional area is gradually increased from the bottom of the trench toward the direction away from the body region. The gist of the present invention is to provide a semiconductor device including a plurality of second conductivity type deep expansion diffusion regions functioning as a relaxation region. Here, the “first main electrode region”
Is an insulated gate bipolar transistor (IGB
T) means a semiconductor region that becomes either the emitter region or the collector region, and is an insulated gate FE.
In the case of T or an insulated gate SIT, the meaning of a semiconductor region which is either a source region or a drain region is the same as the third feature. Therefore, the “second main electrode region” is a semiconductor region that becomes either the emitter region or the collector region that is not the first main electrode region in an IGBT or the like, an insulated gate FET, or an insulated gate SIT. It means a semiconductor region that becomes either the source region or the drain region that is not the first main electrode region.

【0023】本発明の第4の特徴によれば、第3の特徴
と同様に、深部膨張形拡散領域が、トレンチの底部近傍
におけるゲート絶縁膜の電界強度を大幅に緩和し、より
高い耐圧の横型絶縁ゲート型半導体装置を実現すること
が出来る。深部膨張形拡散領域が、ゲート絶縁膜に印加
される電圧を均等に分担するためである。この結果、横
型絶縁ゲート型半導体装置の信頼性も向上する。又、本
発明の第4の特徴に係る横型絶縁ゲート型半導体装置に
おいては、第1及び第2主電極領域が、同じ側の面に設
けられているため、モノリシックICとして集積化する
のが容易である。又、ハイブリッドIC等に組み込んで
用いる場合にも配線作業が簡単となる。又、表面配線や
接続の自由度が増すことになり、設計が容易になる。
According to the fourth aspect of the present invention, similarly to the third aspect, the deep expansion diffusion region greatly reduces the electric field intensity of the gate insulating film near the bottom of the trench, and provides a higher breakdown voltage. A horizontal insulated gate semiconductor device can be realized. This is because the deep expansion diffusion region equally shares the voltage applied to the gate insulating film. As a result, the reliability of the lateral insulated gate semiconductor device is also improved. Further, in the lateral insulated gate semiconductor device according to the fourth aspect of the present invention, the first and second main electrode regions are provided on the same side surface, so that they can be easily integrated as a monolithic IC. It is. In addition, the wiring work is simplified even when used in a hybrid IC or the like. In addition, the degree of freedom of surface wiring and connection is increased, and the design becomes easy.

【0024】又、本発明の第4の特徴において、複数の
深部膨張形拡散領域のそれぞれは、第1の不純物元素を
含む上部領域、及びこの上部領域の下部に位置し、第1
の不純物元素よりも広禁制帯幅材料中における拡散係数
の大きな第2の不純物元素を含む下部領域とからなるよ
うにしておけば良いことは、第1〜第3の特徴と同様で
ある。
According to a fourth feature of the present invention, each of the plurality of deep expansion diffusion regions is located at an upper region containing a first impurity element and at a lower portion of the upper region.
This is the same as the first to third features in that the lower region including the second impurity element having a larger diffusion coefficient in the wide bandgap material than the impurity element described above may be included.

【0025】本発明の第5の特徴は、(イ)広禁制帯幅
材料からなる第1導電型の半導体領域の表面にイオン注
入用マスクを形成する工程、(ロ)このイオン注入用マ
スクを用いて、半導体領域中に第2導電型を呈する第1
不純物イオンを加速エネルギーを変えながら複数回注入
する深部イオン注入工程、(ハ)イオン注入用マスクを
用いて、第1不純物イオンよりも半導体領域中における
拡散係数が小さい第2不純物イオンを、第1不純物イオ
ンの射影飛程よりも浅い位置に、加速エネルギーを変え
ながら複数回注入する浅部イオン注入工程、(ニ)熱処
理工程により、第1及び第2不純物イオンを電気的に活
性化し、半導体領域の内部に深部膨張形拡散領域を形成
する工程とを含む半導体装置の製造方法であることを要
旨とする。
A fifth feature of the present invention is that (a) a step of forming an ion implantation mask on the surface of a semiconductor region of the first conductivity type made of a wide band gap material; Using the first conductive type in the semiconductor region.
A deep ion implantation step of implanting impurity ions a plurality of times while changing the acceleration energy; (c) using a mask for ion implantation, forming second impurity ions having a smaller diffusion coefficient in the semiconductor region than the first impurity ions into the first impurity ions; A shallow ion implantation step of implanting a plurality of times at a position shallower than the projection range of the impurity ions while changing the acceleration energy, and (d) a heat treatment step, thereby electrically activating the first and second impurity ions, and Forming a deep-expansion diffusion region inside the semiconductor device.

【0026】本発明の第5の特徴に係る半導体装置の製
造方法によれば、第1〜第4の特徴に係る半導体装置が
簡単に製造出来る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention, the semiconductor device according to the first to fourth aspects can be easily manufactured.

【0027】例えば、広禁制帯幅材料が炭化珪素(Si
C)であれば、第1不純物イオンとして、ボロン
(B)、第2不純物イオンとして、アルミニウム(A
l)を選べば良い。
For example, if the wide bandgap material is silicon carbide (Si)
C), boron (B) as the first impurity ion, and aluminum (A) as the second impurity ion.
l) may be selected.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
第1〜第8の実施の形態を説明する。以下の図面の記載
において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号
を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚み
と平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のもの
とは異なることに留意すべきである。したがって、具体
的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきもの
である。又図面相互間においても互いの寸法の関係や比
率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
Next, first to eighth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimension, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Further, it is needless to say that dimensional relationships and ratios are different between the drawings.

【0029】(第1の実施の形態)本発明の第1の実施
の形態に係るJBSダイオードは、図2(f)に示すよう
に、第1導電型のオーミックコンタクト領域(n型低抵
抗SiC基板)11、このオーミックコンタクト領域1
1の上部に設けられた広禁制帯幅材料からなる第1導電
型のドリフト領域(n型エピタキシャル成長層)12、
このドリフト領域12の内部に設けられた複数個の第2
導電型の深部膨張形拡散領域15a,15b、ドリフト
領域12の表面に接して設けられたドリフト領域12と
ショットキー接合をなすショットキー電極17とからな
る。オーミックコンタクト領域(n型低抵抗SiC基
板)11には、オーミック電極16が全面に形成されて
いる。図2(f)に示す複数個の第2導電型の深部膨張形
拡散領域15a,15bは、JBSダイオードの構造を
構成している。
(First Embodiment) As shown in FIG. 2F, a JBS diode according to a first embodiment of the present invention has a first conductivity type ohmic contact region (n-type low resistance SiC). Substrate) 11, the ohmic contact region 1
A first conductivity type drift region (n-type epitaxial growth layer) 12 made of a wide bandgap material provided on
The plurality of second electrodes provided inside the drift region 12
It is composed of conductive deep-expansion diffusion regions 15a and 15b, a drift region 12 provided in contact with the surface of drift region 12, and a Schottky electrode 17 forming a Schottky junction. An ohmic electrode 16 is formed on the entire surface of the ohmic contact region (n-type low-resistance SiC substrate) 11. A plurality of second-conductivity-type deep-expansion diffusion regions 15a and 15b shown in FIG. 2F constitute the structure of the JBS diode.

【0030】ドリフト領域12は、オーミックコンタク
ト領域11よりも低不純物濃度である。深部膨張形拡散
領域15a,15bのそれぞれは、ドリフト領域12の
表面からオーミックコンタクト領域11に近づくに従
い、水平方向断面積が次第に広くなるようにされてい
る。図2(f)に示す構造によれば、深部膨張形拡散領域
15a,15bの水平方向断面積をドリフト領域12の
内部において、深くなるに従って、拡げているので、J
BSダイオードにおいては耐圧、漏れ電流等の逆方向特
性を損なうことなく、順方向の抵抗を十分に引き下げる
ことが出来る。即ち、ショットキー接合の面積を十分広
くとると同時に、深部膨張形拡散領域15a,15b相
互間の良好なピンチオフ特性を実現している。
Drift region 12 has a lower impurity concentration than ohmic contact region 11. Each of the deep expansion diffusion regions 15a and 15b is configured such that the horizontal cross-sectional area gradually increases as approaching the ohmic contact region 11 from the surface of the drift region 12. According to the structure shown in FIG. 2 (f), the horizontal cross-sectional area of the deep-expansion diffusion regions 15a and 15b is increased in the drift region 12 as it becomes deeper.
In a BS diode, the forward resistance can be sufficiently reduced without impairing reverse characteristics such as withstand voltage and leakage current. That is, the area of the Schottky junction is made sufficiently large, and at the same time, a good pinch-off characteristic between the deep expansion type diffusion regions 15a and 15b is realized.

【0031】図2(f)に示す本発明の第1の実施の形態
に係るJBSダイオードの製造方法を図1及び図2を用
いて説明する: (イ)最初に、図1(a)に示すように、不純物濃度1
×1019 cm-3、厚さ300μmのn型低抵抗SiC
基板11上に、エピタキシャル成長法により不純物濃度
3×1015 cm-3、厚さ10μmのn型エピタキシャ
ル成長層12を形成する。但し、ここではn型不純物と
しては窒素(N)を用いるが、別の不純物、例えば燐
(P)を用いても良い。
A method for manufacturing a JBS diode according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2F will be described with reference to FIGS. 1 and 2. (A) First, FIG. As shown, the impurity concentration 1
× 10 19 cm -3 , 300 μm thick n-type low-resistance SiC
An n-type epitaxial growth layer 12 having an impurity concentration of 3 × 10 15 cm −3 and a thickness of 10 μm is formed on a substrate 11 by an epitaxial growth method. Here, nitrogen (N) is used as the n-type impurity, but another impurity, for example, phosphorus (P) may be used.

【0032】(ロ)次に、そのn型エピタキシャル成長
層12の表面に金属膜13を真空蒸着法やスパッタリン
グにより堆積する。金属膜13として、例えばモリブデ
ン(Mo)が使用可能である。そして、金属膜13の上
にフォトレジスト膜(以下において、単に「レジスト」
と略記する。)14をスピン塗布する。そして、フォト
リソグラフィ技術により、図1(b)に示すように、レ
ジスト14をパターニングする。そして、図1(b)に
示すようにパターニングされたレジスト14をエッチン
グマスクとして用い、金属膜13をパターニングし、図
1(c)に示すようなイオン注入用マスク13Mを形成
する。金属膜13のパターニングは、反応性イオンエッ
チング(RIE)を用いれば良い。そして、このイオン
注入用マスク13Mを用いて、図1(c)に示すよう
に、n型エピタキシャル成長層12の表面から深い位置
に、基板温度TSUB=700℃程度でボロン(11+)の
選択イオン注入を行う(深部イオン注入工程)。ここ
で、ボロンは加速エネルギーE ACC=100〜200k
eV、総ドーズ量Φ=3×1015 cm-2の多段注入に
より、表面からの深さ0.25〜0.5μmの領域に不
純物濃度1×1020 cm- 3のボロン注入層を形成す
る。例えば: 第1イオン注入:Φ=6×1014cm-2/EACC=10
0keV; 第2イオン注入:Φ=6×1014cm-2/EACC=13
0keV; 第3イオン注入:Φ=6×1014cm-2/EACC=15
0keV; 第4イオン注入:Φ=1.2×1015cm-2/EACC
=200keV; のようにイオン注入する。
(B) Next, the n-type epitaxial growth
A metal film 13 is formed on the surface of the layer 12 by vacuum evaporation or sputtering.
Deposits. As the metal film 13, for example, molybdenum
(Mo) can be used. And on the metal film 13
A photoresist film (hereinafter simply referred to as “resist”)
Abbreviated. ) 14 is spin-coated. And the photo
By lithography technology, as shown in FIG.
The dist is patterned. And, in FIG.
Etch the patterned resist 14 as shown.
The metal film 13 is patterned by using
Forming an ion implantation mask 13M as shown in FIG.
I do. Patterning of the metal film 13 is performed by reactive ion etching.
RIE may be used. And this ion
Using the implantation mask 13M, as shown in FIG.
At a position deep from the surface of the n-type epitaxial growth layer 12.
And the substrate temperature TSUB= Boron at around 700 ° C11B+)of
Perform selective ion implantation (deep ion implantation step). here
And boron has the acceleration energy E ACC= 100-200k
eV, total dose Φ = 3 × 1015cm-2For multi-stage injection
From the surface at a depth of 0.25 to 0.5 μm.
Pure substance concentration 1 × 1020cm- ThreeTo form a boron-implanted layer
You. For example: First ion implantation: Φ = 6 × 1014cm-2/ EACC= 10
0 keV; second ion implantation: Φ = 6 × 1014cm-2/ EACC= 13
0 keV; third ion implantation: Φ = 6 × 1014cm-2/ EACC= 15
0 keV; fourth ion implantation: Φ = 1.2 × 10Fifteencm-2/ EACC
= 200 keV;

【0033】(ハ)更に、イオン注入用マスク13Mを
用いて、図2(d)に示すように、n型エピタキシャル
成長層12の表面から、ボロンの射影飛程よりも浅い位
置にアルミニウム(27Al+)の選択イオン注入を行う
(浅部イオン注入工程)。アルミニウムは、基板温度T
SUB=700℃程度で、加速エネルギーEACC=10〜1
80keV、総ドーズ量Φ=2×1015 cm-2の多段
注入にする。これにより、表面から深さ0.25μmの
領域に不純物濃度1×1020 cm-3のアルミニウム注
入層を形成する。
[0033] (c) Further, by using the ion implantation mask 13M, as shown in FIG. 2 (d), the n-type epitaxial layer 12 the surface of aluminum at a position shallower than the projected projected range of the boron (27 Al + ) Selective ion implantation (shallow ion implantation step). Aluminum has a substrate temperature T
SUB = about 700 ° C, acceleration energy E ACC = 10-1
Multi-stage implantation is performed at 80 keV and a total dose Φ = 2 × 10 15 cm −2 . Thereby, an aluminum injection layer having an impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 is formed in a region having a depth of 0.25 μm from the surface.

【0034】(ニ)その後、基板温度TSUB=1600
℃程度の活性化熱処理により、図2(e)に示すよう
に、選択的にp型の深部膨張形拡散領域15a,15b
を形成する。このとき深部膨張形拡散領域15a,15
bのそれぞれの表面における幅は約2μmであり、又、
対向する深部膨張形拡散領域15aと深部膨張形拡散領
域15bに挟まれる表面付近のショットキー接合の幅は
約2μmになるようにした。
(D) Thereafter, the substrate temperature T SUB = 1600
As shown in FIG. 2 (e), the p-type deep expansion diffusion regions 15a and 15b
To form At this time, the deep expansion diffusion regions 15a, 15
b is about 2 μm wide at each surface, and
The width of the Schottky junction near the surface sandwiched between the opposed deep expansion diffusion regions 15a and 15b was set to about 2 μm.

【0035】(ホ)そして、n型低抵抗SiC基板11
の裏面にニッケル(Ni)を約1μmの厚さで蒸着す
る。更に、基板温度TSUB=1000℃程度のシンター
処理により、図2(e)に示すようにオーミック電極
(カソード電極)16を形成する。
(E) Then, the n-type low-resistance SiC substrate 11
(Ni) is vapor-deposited to a thickness of about 1 μm on the back surface of the substrate. Further, an ohmic electrode (cathode electrode) 16 is formed as shown in FIG. 2E by sintering at a substrate temperature T SUB of about 1000 ° C.

【0036】(ヘ)次に、図2(f)に示すように、n
型エピタキシャル成長層12と深部膨張形拡散領域15
a,15bの表面には、チタン(Ti)を約200n
m、Alを約1μmの厚さに順次蒸着し、ショットキー
電極(アノード電極)17を形成してJBSダイオード
を完成する。
(F) Next, as shown in FIG.
-Type epitaxial growth layer 12 and deep-expansion diffusion region 15
a, 15b is coated with titanium (Ti) by about 200 n.
m and Al are sequentially deposited to a thickness of about 1 μm to form a Schottky electrode (anode electrode) 17 to complete a JBS diode.

【0037】以上のように製造したJBSダイオードの
電気的特性を評価した結果は、以下の通りである。耐圧
1000VのJBSダイオードで、逆方向電圧700V
印加時の逆方向電流は1×10-6A/cm2、そして順
方向電流密度100A/cm2のとき、順方向電圧1.
7Vとなった。一方従来技術によるJBSダイオードで
は同じ耐圧1000Vで比較すると、順方向電圧は2.
5V前後となる。したがって、本発明のJBSダイオー
ドでは約0.8Vの順方向電圧の低減が得られることに
なる。ここで、本発明により順方向電圧を約0.8V低
減出来た理由は、深部膨張形拡散領域15a,15bと
n型エピタキシャル成長層12の間のpn接合からn型
エピタキシャル成長層12へ拡がる空乏層のピンチオフ
特性を実現すると同時に、有効なショットキー接合の面
積を拡大出来たためである。有効なショットキー接合の
面積が拡大されることにより、同一チップ面積のダイオ
ードの順方向電圧降下を約0.8V低減出来たことが分
かる。
The results of evaluating the electrical characteristics of the JBS diode manufactured as described above are as follows. JBS diode withstand voltage 1000V, reverse voltage 700V
The reverse current at the time of application is 1 × 10 −6 A / cm 2 , and when the forward current density is 100 A / cm 2 , the forward voltage is 1.
It became 7V. On the other hand, when the conventional JBS diode is compared at the same withstand voltage of 1000 V, the forward voltage is 2.
It will be around 5V. Therefore, in the JBS diode of the present invention, a forward voltage reduction of about 0.8 V can be obtained. Here, the reason why the forward voltage can be reduced by about 0.8 V according to the present invention is that the depletion layer extending from the pn junction between the deep expansion diffusion regions 15a and 15b and the n-type epitaxial growth layer 12 to the n-type epitaxial growth layer 12 is reduced. This is because the area of the effective Schottky junction was able to be enlarged while realizing the pinch-off characteristic. It can be seen that the forward voltage drop of the diode having the same chip area can be reduced by about 0.8 V by increasing the area of the effective Schottky junction.

【0038】又、図2(f)に示すように深部膨張形拡
散領域15a,15bの水平方向断面積を基板の内部に
向かって深くなる構造の実現に際しては、質量の軽いボ
ロンの方を深い射影飛程に注入しているため注入時の損
傷を大幅に軽減出来る。その結果本発明のJBSダイオ
ードにおいて耐圧、漏れ電流等の逆方向特性を損なうこ
となく、順方向の抵抗を十分に引き下げることが出来る
のである。
As shown in FIG. 2 (f), when realizing a structure in which the horizontal cross-sectional area of the deep expansion type diffusion regions 15a and 15b becomes deeper toward the inside of the substrate, the lighter boron is deeper. Since injection is performed in the projection range, damage during injection can be greatly reduced. As a result, the forward resistance can be sufficiently reduced without impairing the reverse characteristics such as the breakdown voltage and the leakage current in the JBS diode of the present invention.

【0039】(第2の実施の形態)本発明の第2の実施
の形態に係る半導体装置は、図5(i)に示すような表
面ゲート型SITである。即ち、本発明の第2の実施の
形態に係る表面ゲート型SITは、第1主電極領域(n
型低抵抗SiC基板)11、この第1主電極領域11の
上部に設けられた広禁制帯幅材料からなる第1導電型の
ドリフト領域(n型エピタキシャル成長層)21、この
ドリフト領域21の内部に設けられた複数個の第2導電
型の深部膨張形拡散領域25a,25b、複数個の深部
膨張形拡散領域25a,25bに挟まれてドリフト領域
21の内部に設けられた第1導電型の第2主電極領域3
5とから構成されている。本発明の第1の実施の形態と
同様に、深部膨張形拡散領域25a,25bのそれぞれ
は、ドリフト領域21の表面から第1主電極領域11に
近づくに従い、水平方向断面積が次第に広くなるような
3次元形状を有する。
(Second Embodiment) A semiconductor device according to a second embodiment of the present invention is a surface gate type SIT as shown in FIG. That is, the surface gate type SIT according to the second embodiment of the present invention includes the first main electrode region (n
Type low-resistance SiC substrate) 11, a first conductivity type drift region (n-type epitaxial growth layer) 21 made of a wide bandgap material provided above the first main electrode region 11, and inside the drift region 21. A plurality of second conductive type deep-expansion diffusion regions 25a, 25b, and a first conductivity-type second deep-diffusion diffusion region 25a, 25b. 2 main electrode area 3
And 5. As in the first embodiment of the present invention, each of the deep-expansion diffusion regions 25a and 25b has a horizontal cross-sectional area gradually increasing as approaching the first main electrode region 11 from the surface of the drift region 21. Three-dimensional shape.

【0040】より好ましくは、第2主電極領域35の外
周面の曲率と、この第2主電極領域35に対向した深部
膨張形拡散領域25a,25bの外周面の曲率が、雄/
雌の関係で等しくなるようにしておけ良い。更に好まし
くは、第2主電極領域35の有するポテンシャルプロフ
ァイルと、この第2主電極領域35に対向した深部膨張
形拡散領域25a,25bのポテンシャルプロファイル
が一様に連続するように、深部膨張形拡散領域25a,
25bの曲率を選定しておけば良い。
More preferably, the curvature of the outer peripheral surface of the second main electrode region 35 and the curvature of the outer peripheral surfaces of the deep expansion type diffusion regions 25a and 25b opposed to the second main electrode region 35 are equal to each other.
You can make them equal in the female relationship. More preferably, the deep expansion diffusion is performed so that the potential profile of the second main electrode region 35 and the potential profiles of the deep expansion diffusion regions 25a and 25b opposed to the second main electrode region 35 are evenly continuous. Region 25a,
What is necessary is just to select the curvature of 25b.

【0041】深部膨張形拡散領域25a,25bのそれ
ぞれは、第1及び第2主電極領域35間を流れる電流を
制御する制御電極領域(ゲート領域)として機能する。
第1主電極領域11は、表面ゲート型SITのドレイン
領域として機能する。第2主電極領域35は、表面ゲー
ト型SITのソース領域として機能する。複数の深部膨
張形拡散領域25a,25bのそれぞれは、第1の不純
物元素からなる上部領域、及びこの上部領域の下部に位
置し、第1の不純物元素よりも広禁制帯幅材料中におけ
る拡散係数の大きな第2の不純物元素からなる下部領域
とからなる。
Each of the deep expansion diffusion regions 25a and 25b functions as a control electrode region (gate region) for controlling a current flowing between the first and second main electrode regions 35.
The first main electrode region 11 functions as a drain region of the surface gate type SIT. The second main electrode region 35 functions as a source region of the surface gate type SIT. Each of the plurality of deep-expansion diffusion regions 25a and 25b is located at an upper region made of the first impurity element and at a lower portion of the upper region, and has a diffusion coefficient in the material with a wider bandgap than the first impurity element. And a lower region made of a second impurity element having a large value.

【0042】第1主電極領域(ドレイン領域)11に
は、ドレイン電極43が、第2主電極領域(ソース領
域)35には、ソース電極41が、オーミック接触され
ている。更に、深部膨張形拡散領域(ゲート領域)25
a,25bのそれぞれには、ゲート電極45a,45b
がオーミック接触されている。
The drain electrode 43 is in ohmic contact with the first main electrode region (drain region) 11, and the source electrode 41 is in ohmic contact with the second main electrode region (source region) 35. Furthermore, a deep expansion type diffusion region (gate region) 25
a and 25b are respectively provided with gate electrodes 45a and 45b.
Are in ohmic contact.

【0043】SITは、FETを短チャネル化した極限
にあるトランジスタと解することが出来る。即ち、FE
Tのソース領域/ドレイン領域間がパンチング・スルー
する程度に短チャネル化され、しかもチャネル中に、ド
レイン電圧及びゲート電圧で制御可能な電位障壁が存在
するデバイスであると定義出来る。具体的には、ソース
・ドレイン間ポテンシャルと、ゲート電圧によるチャネ
ル中のポテンシャルの2次元空間における鞍部点である
電位障壁(ポテンシャル)の高さがドレイン電圧及びゲ
ート電圧で制御されるデバイスである。電位障壁(ポテ
ンシャル)は、深部膨張形拡散領域(ゲート領域)25
a,25bのポテンシャルの影響を受けて、第2主電極
領域(ソース領域)35の前面に形成される。電位障壁
(ポテンシャル)の高さに依存してドレイン電流が流れ
るため、SITのドレイン電流・ドレイン電圧特性は真
空管の三極管特性と同様な指数関数則に従った特性を示
す。
The SIT can be understood as an extreme transistor in which the FET has a short channel. That is, FE
It can be defined as a device in which the channel is made short enough to cause punching-through between the source region and the drain region of T, and in which a potential barrier which can be controlled by the drain voltage and the gate voltage exists in the channel. Specifically, this device is a device in which the height of a potential barrier (potential), which is a saddle point in a two-dimensional space between a source-drain potential and a potential in a channel due to a gate voltage, is controlled by the drain voltage and the gate voltage. The potential barrier (potential) is a deep expansion type diffusion region (gate region) 25.
Under the influence of the potentials a and 25b, a second main electrode region (source region) 35 is formed on the front surface. Since the drain current flows depending on the height of the potential barrier (potential), the drain current / drain voltage characteristics of the SIT exhibit characteristics in accordance with the same exponential function law as the triode characteristics of a vacuum tube.

【0044】後述するように、深部膨張形拡散領域25
a,25bのそれぞれをドリフト領域21の表面から第
1主電極領域11に近づくに従い、水平方向断面積が次
第に広くなるような3次元形状を有するにしておけば、
表面ゲート型SITの逆方向耐圧を高く維持した状態
で、順方向電圧降下も低く出来る。
As will be described later, the deep expansion type diffusion region 25
If each of a and 25b has a three-dimensional shape such that the horizontal cross-sectional area gradually increases as approaching the first main electrode region 11 from the surface of the drift region 21,
The forward voltage drop can be reduced while the reverse breakdown voltage of the surface gate type SIT is kept high.

【0045】図5(i)に示す表面ゲート型SITは、
以下の手順で製造可能である: (イ)最初に、不純物濃度1×1019 cm-3、厚さ3
00μmのn型低抵抗SiC基板11上にエピタキシャ
ル成長法により不純物濃度3×1015cm-3、厚さ10
μmのn型エピタキシャル成長層21を形成する。但
し、ここではn型不純物としては窒素を用いるが、別の
不純物、例えば燐を用いても良い。
The surface gate type SIT shown in FIG.
It can be manufactured by the following procedure: (a) First, an impurity concentration of 1 × 10 19 cm −3 and a thickness of 3
An impurity concentration of 3 × 10 15 cm -3 and a thickness of 10 μm are formed on a n-type low-resistance SiC substrate 11 of 00 μm by epitaxial growth.
A μm n-type epitaxial growth layer 21 is formed. Here, nitrogen is used as the n-type impurity, but another impurity such as phosphorus may be used.

【0046】(ロ)次に、そのn型エピタキシャル成長
層21の表面に金属膜24を真空蒸着法やスパッタリン
グにより堆積する。金属膜24として、例えばMoが使
用可能である。そして、金属膜24の上にレジストをス
ピン塗布する。そして、フォトリソグラフィ技術によ
り、レジストをパターニングする。そして、パターニン
グされたレジストをエッチングマスクとして用い、金属
膜24をパターニングし、図3(a)に示すようなイオ
ン注入用マスク24を形成する。金属膜24のパターニ
ングは、RIEを用いれば良い。そして、図3(a)に
示すように、n型エピタキシャル成長層21の表面から
イオン注入用マスク24を介して、深い位置に11+
選択イオン注入を行う(深部イオン注入工程)。ここ
で、11+は、基板温度TSUB=700℃程度で加速エネ
ルギーEACC=100〜400keV、総ドーズ量Φ=
6×1015 cm-2の多段注入する。この結果、表面か
らの深さ0.25〜0.8μmの領域に不純物濃度1×
1020cm-3 の注入層が形成される。
(B) Next, a metal film 24 is deposited on the surface of the n-type epitaxial growth layer 21 by vacuum evaporation or sputtering. For example, Mo can be used as the metal film 24. Then, a resist is spin-coated on the metal film 24. Then, the resist is patterned by a photolithography technique. Then, by using the patterned resist as an etching mask, the metal film 24 is patterned to form an ion implantation mask 24 as shown in FIG. RIE may be used for patterning the metal film 24. Then, as shown in FIG. 3A, selective ion implantation of 11 B + is performed at a deep position from the surface of the n-type epitaxial growth layer 21 via the ion implantation mask 24 (deep ion implantation step). Here, 11 B + indicates that the substrate temperature T SUB = about 700 ° C., the acceleration energy E ACC = 100 to 400 keV, and the total dose Φ =
Multistage injection of 6 × 10 15 cm −2 is performed. As a result, an impurity concentration of 1.times.
An injection layer of 10 20 cm -3 is formed.

【0047】(ハ)次に、図3(b)に示すように、n
型エピタキシャル成長層21の表面からイオン注入用マ
スク24をマスクとして11+の射影飛程よりも浅い位
置に、27Al+の選択イオン注入を行う(浅部イオン注
入工程)。27Al+は、基板温度TSUB=700℃程度
で、加速エネルギーEACC=10〜180keV、総ド
ーズ量Φ=2×1015cm-2 の多段注入する。この結
果、表面から深さ0.25μmの領域に、不純物濃度1
×1020 cm-327Al+注入層が形成される。
(C) Next, as shown in FIG.
Using the ion implantation mask 24 as a mask, 27 Al + selective ion implantation is performed from the surface of the type epitaxial growth layer 21 at a position shallower than the projected range of 11 B + (shallow ion implantation step). 27 Al + is implanted in multiple stages at a substrate temperature T SUB of about 700 ° C., an acceleration energy E ACC of 10 to 180 keV, and a total dose of Φ = 2 × 10 15 cm −2 . As a result, an impurity concentration of 1
× 10 20 A cm -3 27 Al + implanted layer is formed.

【0048】(ニ)その後、イオン注入用マスク24を
除去し基板温度TSUB=1600℃程度の活性化熱処理
により、図3(c)に示すように、選択的にp型深部膨
張形拡散領域25a,25bを形成する。p型深部膨張
形拡散領域25a,25bは、表面ゲート型SITのゲ
ート領域である。このとき深部膨張形拡散領域25a,
25bのそれぞれの幅は表面付近で約2μmである。
又、一対の型深部膨張形拡散領域25aと深部膨張形拡
散領域25bに挟まれるチャネルの幅は表面付近で約1
μmになるようにする。
(D) Thereafter, the ion implantation mask 24 is removed, and an activation heat treatment at a substrate temperature T SUB of about 1600 ° C. is performed, as shown in FIG. 25a and 25b are formed. The p-type deep expansion diffusion regions 25a and 25b are the gate regions of the surface gate type SIT. At this time, the deep expansion type diffusion region 25a,
Each width of 25b is about 2 μm near the surface.
Further, the width of the channel sandwiched between the pair of mold deep-expansion diffusion regions 25a and 25b is approximately 1 near the surface.
μm.

【0049】(ホ)次にn型エピタキシャル成長層21
の表面に、多結晶シリコンをCVD法で堆積する。そし
て、この多結晶シリコンを熱酸化することにより、図4
(d)に示すように、n型エピタキシャル成長層21の
表面に、酸化膜91を形成する。この多結晶シリコンを
熱酸化の際に、低抵抗SiC基板11の裏面にも、薄い
酸化膜30が形成される。更に、酸化膜91の表面に第
2金属膜32を真空蒸着法やスパッタリングにより堆積
する。第2金属膜32として、例えばMoが使用可能で
ある。そして、第2金属膜32の上にレジスト33をス
ピン塗布する。そして、フォトリソグラフィ技術によ
り、レジスト33を、図4(e)に示すようにパターニ
ングする。そして、パターニングされたレジスト33を
エッチングマスクとして用い、第2金属膜32をパター
ニングし、図4(f)に示すようなイオン注入用第2マ
スク32Mを形成する。第2金属膜32のパターニング
は、RIEを用いれば良い。第2金属膜32のRIEに
続き、その下地の酸化膜91もRIEで選択的に除去
し、n型エピタキシャル成長層21の表面の一部を露出
させる。そして、イオン注入用第2マスク32Mを介し
て、図4(f)に示すように、基板温度TSUB=700
℃程度で、31+を加速エネルギーEACC=10〜200
keV、総ドーズ量Φ=5×1015 cm-2の条件で選
択的に多段イオン注入する。その後、イオン注入用第2
マスク32M及び酸化膜91を除去後、基板温度TSUB
=1600℃程度の活性化熱処理により、図5(g)に
示すように、表面から深さ約0.3μmの領域に不純物
濃度1×1020 cm-3のn型ソース領域35を形成す
る。
(E) Next, the n-type epitaxial growth layer 21
Is deposited on the surface of the substrate by a CVD method. Then, by thermally oxidizing this polycrystalline silicon, the polycrystalline silicon shown in FIG.
As shown in (d), an oxide film 91 is formed on the surface of the n-type epitaxial growth layer 21. When this polycrystalline silicon is thermally oxidized, a thin oxide film 30 is also formed on the back surface of the low-resistance SiC substrate 11. Further, a second metal film 32 is deposited on the surface of the oxide film 91 by a vacuum evaporation method or sputtering. For example, Mo can be used as the second metal film 32. Then, a resist 33 is spin-coated on the second metal film 32. Then, the resist 33 is patterned by photolithography as shown in FIG. Then, using the patterned resist 33 as an etching mask, the second metal film 32 is patterned to form a second ion implantation mask 32M as shown in FIG. RIE may be used for patterning the second metal film 32. Following the RIE of the second metal film 32, the underlying oxide film 91 is also selectively removed by RIE to expose a part of the surface of the n-type epitaxial growth layer 21. Then, as shown in FIG. 4F, the substrate temperature T SUB = 700 through the second ion implantation mask 32M.
At about ℃, 31 P + is accelerated energy E ACC = 10 to 200
Multistage ion implantation is selectively performed under the conditions of keV and a total dose Φ = 5 × 10 15 cm −2 . Then, the second for ion implantation
After removing the mask 32M and the oxide film 91, the substrate temperature T SUB
As shown in FIG. 5 (g), an n-type source region 35 having an impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 is formed at a depth of about 0.3 μm from the surface by an activation heat treatment at about 1600 ° C.

【0050】(ヘ)次に、基板表面に酸化膜31をCV
D法等により形成した後、上記の記述と同様にパターニ
ングされたレジストをエッチングマスクとしてRIE等
を用いて酸化膜31をパターニングする。その後レジス
トを除去し、パターニングされた酸化膜31の開口部を
ソースコンタクトホールとして利用する。その後、ソー
スコンタクトホールの開口された酸化膜31の表面をレ
ジストでカバーして、低抵抗SiC基板11の裏面の薄
い酸化膜30を希釈したフッ酸(HF)若しくは緩衝H
F等でエッチングする。n型低抵抗SiC基板11の裏
面には、第3金属膜43としてNi膜を約1μmの厚さ
で蒸着し、基板温度TSUB=1000℃〜1200℃程
度のシンター処理によりドレイン電極43を形成する。
(F) Next, an oxide film 31 is formed on the substrate surface by CV.
After the formation by the method D or the like, the oxide film 31 is patterned by RIE or the like using the patterned resist as an etching mask in the same manner as described above. Thereafter, the resist is removed, and the opening of the patterned oxide film 31 is used as a source contact hole. Thereafter, the surface of the oxide film 31 in which the source contact hole is opened is covered with a resist, and the thin oxide film 30 on the back surface of the low-resistance SiC substrate 11 is diluted with hydrofluoric acid (HF) or buffer H.
Etch with F or the like. On the back surface of the n-type low-resistance SiC substrate 11, a Ni film is deposited as a third metal film 43 with a thickness of about 1 μm, and a drain electrode 43 is formed by sintering at a substrate temperature T SUB of about 1000 ° C. to 1200 ° C. I do.

【0051】(ト)次に、図5(h)に示すように、n
型ソース領域35の表面に第4金属膜36として、Al
膜を約1μmの厚さで蒸着する。そして、第4金属膜3
6の上にレジストをスピン塗布する。そして、フォトリ
ソグラフィ技術により、ソース領域35の上部にレジス
トが残るように、レジストをパターニングする。そし
て、パターニングされたレジストをエッチングマスクと
して用い、第4金属膜をエッチングし、図5(i)に示
すような第4金属膜をソース領域35の上部に選択的に
残す。そして、基板温度TSUB=1000℃〜1100
℃程度のシンター処理によりソース電極41を形成す
る。
(G) Next, as shown in FIG.
A fourth metal film 36 is formed on the surface of the
The film is deposited to a thickness of about 1 μm. Then, the fourth metal film 3
6 is spin-coated with a resist. And the photo library
A resist is formed on the source region 35 by lithography technology.
The resist is patterned so that the resist remains. Soshi
The patterned resist as an etching mask
And etching the fourth metal film, as shown in FIG.
Such a fourth metal film is selectively formed on the source region 35.
leave. And the substrate temperature T SUB = 1000 ° C. to 1100
The source electrode 41 is formed by sintering at about
You.

【0052】(チ)次に、ソース電極41及びソース電
極41から露出した酸化膜31の上にレジストをスピン
塗布する。そして、フォトリソグラフィ技術により、深
部膨張形拡散領域(ゲート領域)25a,25bのそれ
ぞれの上部に開口部を有するようにレジストをパターニ
ングする。そして、パターニングされたレジストをエッ
チングマスクとして用い、酸化膜31を選択的にエッチ
ングし、ゲート領域25a,25bの表面を露出させ、
図5(i)に示すようなゲートコンタクトホールを開口
する。その後、表面の全面にTi膜を約200nm、A
l膜を約1μmの厚さで順次蒸着する。このAl膜の上
にレジストをスピン塗布し、フォトリソグラフィ技術に
より、深部膨張形拡散領域(ゲート領域)25a,25
bのそれぞれの上部にレジストを残すようにパターニン
グする。そして、パターニングされたレジストをエッチ
ングマスクとして用い、図5(i)に示すようにAl
膜、Ti膜を順次RIEで選択的にエッチングし、ゲー
ト電極45a,45bのパターンを形成する。その後、
基板温度TSUB=800〜1000℃、例えば950℃
で5分程度シンター処理し、ゲート電極45a,45b
のオーミック接触を良好なものにする。5分程度の短時
間の熱処理を行うためには、赤外線(IR)ランプ加熱
を用いれば良い。これで、表面ゲート型SITの概略工
程は、終了する。
(H) Next, a resist is spin-coated on the source electrode 41 and the oxide film 31 exposed from the source electrode 41. Then, by photolithography, the resist is patterned so as to have an opening above each of the deep expansion type diffusion regions (gate regions) 25a and 25b. Then, using the patterned resist as an etching mask, the oxide film 31 is selectively etched to expose the surfaces of the gate regions 25a and 25b,
A gate contact hole as shown in FIG. Thereafter, a Ti film is formed on the entire surface of the
1 films are sequentially deposited to a thickness of about 1 μm. A resist is spin-coated on this Al film, and deep-expansion diffusion regions (gate regions) 25a and 25 are formed by photolithography.
Patterning is performed so as to leave the resist on the upper part of each of b. Then, using the patterned resist as an etching mask, as shown in FIG.
The film and the Ti film are selectively etched by RIE sequentially to form patterns of the gate electrodes 45a and 45b. afterwards,
Substrate temperature T SUB = 800 to 1000 ° C., for example, 950 ° C.
And sintering for about 5 minutes to form gate electrodes 45a and 45b.
Good ohmic contact. In order to perform the heat treatment for a short time of about 5 minutes, infrared (IR) lamp heating may be used. Thus, the schematic process of the surface gate type SIT is completed.

【0053】又ここでは、11+27Al+について上記
のようなイオン注入の条件を用いるが、更にゲートによ
るピンチオフを効果的に行うために加速エネルギーE
ACCとドーズ量Φを適当に調節してp型深部膨張形拡散
領域26a,26bを図30に示すように略台形に形成
することも可能である。上述したように深部膨張形拡散
領域の深い位置に27Al+と比較して数倍程度拡散係数
が大きい11+を意図的に注入しているため、図2に示
すように活性化熱処理後には同深部膨張形拡散領域の幅
を基板内部に向かって効果的に拡げることが出来る。更
11+を深い位置に注入した別の利点としては、27
+と比較して質量が軽いため注入時の損傷をより軽減
出来、その結果としてピンチオフ時のリーク電流を大幅
に抑制出来ることがあげられる。
In this case, the above ion implantation conditions are used for 11 B + and 27 Al +. However, in order to further effectively perform pinch-off by the gate, the acceleration energy E is increased.
By appropriately adjusting the ACC and the dose Φ, the p-type deep expansion type diffusion regions 26a and 26b can be formed in a substantially trapezoidal shape as shown in FIG. Because in comparison with the deep position of deep expansion-type diffused region and 27 Al + has intentionally injected several times large diffusion coefficient 11 B + as described above, after the thermal activation, as shown in FIG. 2 Can effectively widen the width of the deep-expansion diffusion region toward the inside of the substrate. Another advantage of implanting 11 B + deeper is that 27 A
Since the mass is lighter than l + , damage at the time of injection can be further reduced, and as a result, a leak current at the time of pinch-off can be greatly suppressed.

【0054】以上のように製造した表面ゲート型SIT
の電気的特性を評価した結果は、以下の通りである。耐
圧1000Vの表面ゲート型SITで、ゲート電圧−3
0V及びドレイン電圧600V印加時のリーク電流は1
×10-6 A/cm2 、又オン抵抗は16mΩcm2とな
った。一方従来技術による表面ゲート型SITでは同じ
耐圧1000Vで比較すると、オン抵抗は26mΩcm
2前後となる。したがって、本発明の第2の実施の形態
に係る表面ゲート型SITでは約10mΩcm2のオン
抵抗の低減が得られることになる。ここで、本発明の第
2の実施の形態に係る表面ゲート型SITによりオン抵
抗を約10mΩcm2低減出来た理由は、同一のピンチ
オフ特性に比して、相対的にソース面積を拡大出来たか
らである。この結果、深部膨張形拡散領域15a,15
bとn型エピタキシャル成長層12の間のpn接合から
n型エピタキシャル成長層12へ拡がる空乏層によって
生じる寄生抵抗が約10mΩcm2低減されている。し
たがって第2の実施の形態に係る表面ゲート型SITの
ような構成をとることにより、上で説明したように深部
膨張形拡散領域の幅を基板内部に向かって効果的に拡げ
ることが出来、又質量の軽い11+の方を深い位置に注
入しているため注入時の損傷を大幅に軽減出来、その結
果表面ゲート型SITにおいて耐圧、漏れ電流等のゲー
ト耐圧特性を損なうことなく、順方向の抵抗を十分に引
き下げることが出来るのである。又、表面ゲート型SI
Tの電圧増幅率μは、隣接するゲート領域の間隔に依存
するので、深部膨張形拡散領域25a,25bを用いる
ことにより、電圧増幅率μを高くし、且つオン抵抗を低
く出来る。
The surface gate type SIT manufactured as described above
The results of evaluating the electrical characteristics of are as follows. With a surface-gate type SIT with a withstand voltage of 1000 V, a gate voltage of -3
The leakage current when applying 0 V and drain voltage 600 V is 1
× 10 −6 A / cm 2 , and ON resistance was 16 mΩcm 2 . On the other hand, the on-resistance of the conventional surface gate type SIT is 26 mΩcm when compared at the same withstand voltage of 1000 V.
It will be around 2 . Therefore, in the surface gate type SIT according to the second embodiment of the present invention, a reduction in on-resistance of about 10 mΩcm 2 can be obtained. Here, the reason that the on-resistance was reduced by about 10 mΩcm 2 by the surface gate type SIT according to the second embodiment of the present invention is that the source area could be relatively increased as compared with the same pinch-off characteristic. is there. As a result, the deep expansion diffusion regions 15a, 15
The parasitic resistance caused by the depletion layer extending from the pn junction between b and the n-type epitaxial growth layer 12 to the n-type epitaxial growth layer 12 is reduced by about 10 mΩcm 2 . Therefore, by adopting a configuration like the surface gate type SIT according to the second embodiment, the width of the deep expansion type diffusion region can be effectively increased toward the inside of the substrate as described above, and light mass 11 B + can greatly reduce the damage during implantation because they injected into deeper towards the, without compromising the breakdown voltage, the gate withstand voltage characteristics such as leakage current at its result surface gate type SIT, forward Can be reduced sufficiently. Also, surface gate type SI
Since the voltage amplification factor μ of T depends on the distance between the adjacent gate regions, the voltage amplification factor μ can be increased and the on-resistance can be reduced by using the deep expansion diffusion regions 25a and 25b.

【0055】(第3の実施の形態)図8(i)に示すよ
うに、本発明の第3の実施の形態に係る切り込みゲート
型SITは、第1導電型の第1主電極領域(ドレイン領
域)11、この第1主電極領域11の上部に設けられた
広禁制帯幅材料からなる第1導電型のドリフト領域2
1、このドリフト領域21の表面から第1主電極領域1
1の方向に向かって掘られた複数のトレンチ48a,4
8b,・・・・・、複数のトレンチ48a,48b,・・・・・の
底部においてドリフト領域21の内部に設けられた複数
個の第2導電型の深部膨張形拡散領域(ゲート領域)2
5a,25b,・・・・・、複数個の深部膨張形拡散領域2
5a,25b,・・・・・に挟まれてドリフト領域21の内
部に設けられた第1導電型の第2主電極領域(ソース領
域)35a,35b,35c,・・・・・とから構成されて
いる。本発明の第2の実施の形態と同様に、深部膨張形
拡散領域25a,25b,・・・・・のそれぞれは、ドリフ
ト領域21の表面から第1主電極領域11に向かう深さ
方向において、第1主電極領域11に近づくに従い、深
さ方向に垂直方向の横方向の拡散幅が広くなるような形
状を有する。複数の深部膨張形拡散領域25a,25
b,・・・・・のそれぞれは、第1の不純物元素からなる上
部領域、及びこの上部領域の下部に位置し、第1の不純
物元素よりも広禁制帯幅材料中における拡散係数の大き
な第2の不純物元素からなる下部領域とからなる。第3
の実施の形態においては、第1導電型としてn型を、又
第2導電型としてp型を用いた場合について説明する。
(Third Embodiment) As shown in FIG. 8 (i), a notched-gate SIT according to a third embodiment of the present invention comprises a first conductive type first main electrode region (drain). Region) 11, a first conductivity type drift region 2 made of a wide bandgap material provided on the first main electrode region 11
1, from the surface of the drift region 21 to the first main electrode region 1
A plurality of trenches 48a, 4 dug toward one direction
, A plurality of second-conductivity-type deep-expansion diffusion regions (gate regions) 2 provided inside the drift region 21 at the bottoms of the trenches 48a, 48b,.
5a, 25b,..., A plurality of deep expansion type diffusion regions 2
, The first main electrode regions (source regions) 35a, 35b, 35c,... Of the first conductivity type provided inside the drift region 21 sandwiched between 5a, 25b,. Have been. As in the second embodiment of the present invention, each of the deep-expansion diffusion regions 25a, 25b,... Is formed in a depth direction from the surface of the drift region 21 toward the first main electrode region 11. It has a shape such that the diffusion width in the horizontal direction in the direction perpendicular to the depth direction increases as approaching the first main electrode region 11. A plurality of deep expansion diffusion regions 25a, 25
Each of b,... is located in an upper region made of the first impurity element and in a lower region of the upper region, and has a larger diffusion coefficient in the wide bandgap material than the first impurity element. And a lower region made of two impurity elements. Third
In the embodiment, the case where n-type is used as the first conductivity type and p-type is used as the second conductivity type will be described.

【0056】第1主電極領域(ドレイン領域)11に
は、ドレイン電極43が、第2主電極領域(ソース領
域)35a,35b,35c,・・・・・には、ソース電極
41a,41b,41c,・・・・・が、オーミック接触さ
れている。
The first main electrode region (drain region) 11 has a drain electrode 43, and the second main electrode regions (source regions) 35a, 35b, 35c,..., Have source electrodes 41a, 41b,. , 41c,... Are in ohmic contact.

【0057】図8(i)に示す切り込みゲート型SIT
は、以下の手順で製造可能である: (イ)最初に、不純物濃度1×1019 cm-3、厚さ3
00μmのn型低抵抗SiC基板11上に、図6(a)
に示すように、エピタキシャル成長法により不純物濃度
3×1015cm-3、厚さ10μmのn型エピタキシャル
成長層(第1エピタキシャル成長層)21及び第1エピ
タキシャル成長層21の上の不純物濃度6×1018cm
-3〜1×1020cm-3、厚さ0.3μm〜1μm程度の
第2エピタキシャル成長層19を形成する。但し、ここ
ではn型不純物としては窒素を用いるが、別の不純物、
例えば燐を用いても良い。又窒素と燐等の複数の不純物
を同時に用いても良い。第2エピタキシャル成長層19
を形成する代わりに、n型第1エピタキシャル成長層2
1の表面に燐を基板温度TSUB=700℃程度で加速エ
ネルギーEACC=10〜200keV、総ドーズ量Φ=
5×1015cm-2の条件で選択的に多段イオン注入し、
その後1600℃程度の活性化熱処理により表面から深
さ約0.3μmの領域に不純物濃度1×1020cm-3
n型低抵抗領域19を形成しても良い。
The notched gate type SIT shown in FIG.
Can be manufactured by the following procedure: (a) First, an impurity concentration of 1 × 10 19 cm −3 and a thickness of 3
As shown in FIG. 6 (a), an n-type low-resistance SiC substrate 11
As shown in FIG. 5, an n-type epitaxial growth layer (first epitaxial growth layer) 21 having an impurity concentration of 3 × 10 15 cm −3 and a thickness of 10 μm and an impurity concentration of 6 × 10 18 cm above the first epitaxial growth layer 21 are obtained by an epitaxial growth method.
A second epitaxial growth layer 19 having a thickness of about −3 to 1 × 10 20 cm −3 and a thickness of about 0.3 μm to 1 μm is formed. Here, nitrogen is used as the n-type impurity, but another impurity,
For example, phosphorus may be used. A plurality of impurities such as nitrogen and phosphorus may be used at the same time. Second epitaxial growth layer 19
Instead of forming n-type first epitaxial growth layer 2
Phosphorus on the surface of No. 1 at a substrate temperature T SUB = about 700 ° C., acceleration energy E ACC = 10-200 keV, and total dose Φ =
Selective multi-stage ion implantation under the condition of 5 × 10 15 cm -2 ,
Thereafter, an n-type low resistance region 19 having an impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 may be formed in a region having a depth of about 0.3 μm from the surface by an activation heat treatment at about 1600 ° C.

【0058】(ロ)次に、その第2エピタキシャル成長
層19の表面に酸化膜34を形成する。その後酸化膜3
4の表面にレジスト14をスピン塗布し、フォトリソグ
ラフィ技術により、図6(b)に示すように、レジスト
14をパターニングする。そして、パターニングされた
レジストをエッチングマスクとして用い、図6(c)に
示すように、RIE等の異方性エッチングにより酸化膜
34及びn型低抵抗領域(第2エピタキシャル成長層)
19を貫通し、底部がn型第1エピタキシャル成長層2
1に達するトレンチ48a,48b,・・・・・を形成す
る。トレンチ48a,48b,・・・・・の形成により、n
型低抵抗領域(第2エピタキシャル成長層)19は、ソ
ース領域35a,35b,35c,・・・・・に分割され
る。
(B) Next, an oxide film 34 is formed on the surface of the second epitaxial growth layer 19. Then oxide film 3
A resist 14 is spin-coated on the surface of No. 4 and patterned by photolithography as shown in FIG. 6B. Then, using the patterned resist as an etching mask, as shown in FIG. 6C, an oxide film 34 and an n-type low resistance region (second epitaxial growth layer) are formed by anisotropic etching such as RIE.
19, and the bottom is the n-type first epitaxial growth layer 2
The trenches 48a, 48b,... By forming the trenches 48a, 48b,.
The low-resistance type region (second epitaxial growth layer) 19 is divided into source regions 35a, 35b, 35c,...

【0059】(ハ)そして、レジスト14を除去した後
図7(d)に示すように、トレンチ48a,48b,・・
・・・の内部に酸化膜37を形成する。そして、RIE等
の指向性エッチングによりトレンチ48a,48b,・・
・・・の底部の酸化膜37を除去する。更に、酸化膜34
の表面に第1金属膜を真空蒸着法やスパッタリングによ
り堆積する。第1金属膜として、例えばMoが使用可能
である。そして、第1金属膜の上にレジストをスピン塗
布し、フォトリソグラフィ技術により、レジストをパタ
ーニングする。そして、パターニングされたレジストを
エッチングマスクとして用い、第1金属膜をパターニン
グし、図7(e)に示すようなイオン注入用マスク13
Mを形成してもよい。第1金属膜のパターニングは、R
IEを用いれば良い。
(C) After removing the resist 14, as shown in FIG. 7D, the trenches 48a, 48b,.
An oxide film 37 is formed inside. Then, the trenches 48a, 48b,.
.. Are removed. Further, the oxide film 34
A first metal film is deposited on the surface by vacuum evaporation or sputtering. For example, Mo can be used as the first metal film. Then, a resist is spin-coated on the first metal film, and the resist is patterned by a photolithography technique. Then, using the patterned resist as an etching mask, the first metal film is patterned to form an ion implantation mask 13 as shown in FIG.
M may be formed. The patterning of the first metal film is performed by R
IE may be used.

【0060】(ニ)そして、イオン注入用マスク13M
を介して、図7(e)に示すように、底部に露出したn
型第1エピタキシャル成長層21の深い位置に11+
選択イオン注入を行う(深部イオン注入工程)。ここ
で、11+は、基板温度TSUB=室温〜700℃、ここで
は500℃程度で加速エネルギーEACC=100〜40
0keV、総ドーズ量Φ=1.8×1013cm-2の多段
注入する。この結果、表面からの深さ0.25〜0.8
μmの領域に不純物濃度3×1017cm-3の注入層が形
成される。
(D) Then, the ion implantation mask 13M
7E, the exposed n at the bottom as shown in FIG.
Selective ion implantation of 11 B + is performed at a deep position of the first type epitaxial growth layer 21 (deep ion implantation step). Here, 11 B + is the substrate temperature T SUB = room temperature to 700 ° C., and here, about 500 ° C., and the acceleration energy E ACC = 100 to 40 ° C.
Multi-stage implantation is performed at 0 keV and a total dose Φ = 1.8 × 10 13 cm −2 . As a result, the depth from the surface is 0.25 to 0.8.
An injection layer having an impurity concentration of 3 × 10 17 cm −3 is formed in a region of μm.

【0061】(ホ)更に、図7(f)に示すように、底
部に露出したn型第1エピタキシャル成長層21に対し
て、イオン注入用マスク13Mをマスクとして11+
射影飛程よりも浅い位置に、27Al+の選択イオン注入
を行う(浅部イオン注入工程)。27Al+は、基板温度
SUB=室温〜700℃、ここでは500℃程度で、加
速エネルギーEACC=10〜150keV、総ドーズ量
Φ=2×1013cm-2の多段注入する。この結果、表面
から深さ0.25μmの領域に、不純物濃度1×1018
cm-327Al+注入層が形成される。
(E) Further, as shown in FIG. 7 (f), the n-type first epitaxial growth layer 21 exposed at the bottom is removed from the projected range of 11 B + using the ion implantation mask 13M as a mask. At a shallow position, 27 Al + selective ion implantation is performed (shallow ion implantation step). 27 Al + is implanted in multiple stages with a substrate temperature T SUB = room temperature to 700 ° C., here about 500 ° C., an acceleration energy E ACC = 10 to 150 keV, and a total dose Φ = 2 × 10 13 cm −2 . As a result, the impurity concentration of 1 × 10 18 was obtained in a region 0.25 μm deep from the surface.
A cm -3 27 Al + implanted layer is formed.

【0062】(ヘ)その後、酸化膜34,37及びイオ
ン注入用マスク13Mを除去し基板温度TSUB=160
0℃程度の活性化熱処理により、図8(g)に示すよう
に、選択的にp型深部膨張形拡散領域25a,25b,
・・・・・を形成する。p型深部膨張形拡散領域25a,2
5b,・・・・・は、切り込みゲート型SITのゲート領域
である。ここでは、ボロンとアルミニウムについて上記
のようなイオン注入の条件を用いたが、更にゲートによ
るピンチオフを効果的に行うために加速エネルギーE
ACCとドーズ量Φを適当に調節してp型深部膨張形拡散
領域25a,25b,・・・・・を略台形に形成することも
可能である。上述したようにp型深部膨張形拡散領域2
5a,25b,・・・・・の深い位置にアルミニウムと比較
して数倍程度拡散係数が大きいボロンを意図的に注入し
ているため、第2の実施の形態と同様に活性化熱処理後
にはp型深部膨張形拡散領域25a,25b,・・・・・の
幅を基板内部に向かって効果的に拡げることが出来る。
更にボロンを深い位置に注入した別の利点としては、ア
ルミニウムと比較して質量が軽いため注入時の損傷をよ
り軽減出来、その結果としてピンチオフ時のリーク電流
を大幅に抑制出来ることがあげられる。
(F) Thereafter, the oxide films 34 and 37 and the ion implantation mask 13M are removed, and the substrate temperature T SUB = 160
By the activation heat treatment at about 0 ° C., as shown in FIG.
... are formed. p-type deep expansion type diffusion region 25a, 2
Reference numerals 5b,... Indicate gate regions of the cut-gate type SIT. Here, the ion implantation conditions described above were used for boron and aluminum. However, in order to further effectively perform pinch-off by the gate, the acceleration energy E
It is also possible to form the p-type deep-expansion diffusion regions 25a, 25b,... In a substantially trapezoidal shape by appropriately adjusting the ACC and the dose Φ. As described above, the p-type deep expansion type diffusion region 2
Since boron having a diffusion coefficient approximately several times larger than that of aluminum is intentionally implanted into deep portions of 5a, 25b,..., After the activation heat treatment as in the second embodiment, The widths of the p-type deep-expansion diffusion regions 25a, 25b,... can be effectively increased toward the inside of the substrate.
Another advantage of implanting boron at a deep position is that since the mass is lighter than aluminum, damage at the time of implantation can be further reduced, and as a result, a leak current at the time of pinch-off can be largely suppressed.

【0063】(ト)次に基板表面及びトレンチ48a,
48b,・・・・・の内部に酸化膜74、77を形成する。
そして、図8(g)に示すようにRIE等の指向性エッ
チングによりトレンチ48a,48b,・・・・・の底部の
酸化膜77を除去する。その後トレンチ48a,48
b,・・・・・の内部にAl膜(第2金属膜)を約200n
m、更にAl膜の上に多結晶シリコンをCVD法で堆積
する。そして、CMPにより、酸化膜74が露出するま
で平坦化し、Al膜/多結晶シリコンを図8(h)に示
すように、トレンチ48a,48b,・・・・・の内部に埋
め込み、埋め込みゲート電極45a,45b,・・・・・を
形成する。
(G) Next, the substrate surface and the trenches 48a,
The oxide films 74, 77 are formed inside 48b,.
Then, as shown in FIG. 8G, the oxide film 77 at the bottom of the trenches 48a, 48b,... Is removed by directional etching such as RIE. Then, trenches 48a, 48
, about 200 n of an Al film (second metal film) inside
m, and polycrystalline silicon is deposited on the Al film by a CVD method. Then, the surface is planarized by CMP until the oxide film 74 is exposed, and the Al film / polycrystalline silicon is buried in the trenches 48a, 48b,... As shown in FIG. 45a, 45b,... Are formed.

【0064】(チ)そして、酸化膜74の上にレジスト
をスピン塗布し、フォトリソグラフィ技術により、レジ
ストをパターニングする。そして、パターニングされた
レジストをエッチングマスクとして用い、酸化膜74を
選択的にエッチングし、ソースコンタクトホールを開口
し、ソース領域35a,35b,35c,・・・・の一部を
露出させる。酸化膜74のパターニングは、RIEを用
いれば良い。その後、ソースコンタクトホールの開口さ
れた酸化膜74の表面をレジストでカバーして、低抵抗
SiC基板11の裏面の薄い酸化膜30を希釈したフッ
酸(HF)若しくは緩衝HF等でエッチングする。n型
低抵抗SiC基板11の裏面には、第3金属膜としてN
i膜を約1μmの厚さで蒸着し、ドレイン電極43を形
成する。
(H) Then, a resist is spin-coated on the oxide film 74, and the resist is patterned by a photolithography technique. Then, using the patterned resist as an etching mask, the oxide film 74 is selectively etched, a source contact hole is opened, and a part of the source regions 35a, 35b, 35c,... Is exposed. RIE may be used for patterning the oxide film 74. Thereafter, the surface of the oxide film 74 where the source contact hole is opened is covered with a resist, and the thin oxide film 30 on the back surface of the low-resistance SiC substrate 11 is etched with diluted hydrofluoric acid (HF) or buffered HF. On the back surface of the n-type low resistance SiC substrate 11, N
An i film is deposited to a thickness of about 1 μm to form a drain electrode 43.

【0065】(リ)次に、n型ソース領域35a,35
b,35c,・・・・・の表面に第4金属膜として、Al膜
を約1μmの厚さで蒸着する。第4金属膜として、T
i、Mo等のメタル、又は各種のメタルシリサイドを使
用しても良い。そして、第4金属膜の上にレジストをス
ピン塗布する。そして、フォトリソグラフィ技術によ
り、ソース領域35a,35b,35c,・・・・・の上部
にレジストが残るように、レジストをパターニングす
る。そして、パターニングされたレジストをエッチング
マスクとして用い、第4金属膜をエッチングし、図8
(i)に示すような第4金属膜をソース領域35a,3
5b,35c,・・・・・の上部に選択的に残し、ソース電
極41a,41b,41c,・・・・をパターニングする。
そして、基板温度TSUB=800〜1100℃、例えば
950℃で5分程度シンター処理し、ソース電極41
a,41b,41c,・・・・、ドレイン電極43、ゲート
電極45a,45bのオーミック接触を良好なものにす
る。これで、切り込みゲート型SITの概略工程は、終
了する。
(I) Next, the n-type source regions 35a, 35
An Al film is deposited on the surfaces of b, 35c,... as a fourth metal film with a thickness of about 1 μm. As the fourth metal film, T
Metal such as i or Mo, or various metal silicides may be used. Then, a resist is spin-coated on the fourth metal film. Then, the resist is patterned by photolithography so that the resist remains on the source regions 35a, 35b, 35c,.... Then, using the patterned resist as an etching mask, the fourth metal film is etched.
The fourth metal film as shown in FIG.
The source electrodes 41a, 41b, 41c,... Are selectively left on the upper portions of 5b, 35c,.
Then, sintering is performed for 5 minutes at a substrate temperature T SUB = 800 to 1100 ° C., for example, 950 ° C.
a, 41b, 41c,..., and the ohmic contact between the drain electrode 43 and the gate electrodes 45a, 45b is improved. This completes the schematic process of the cut-gate SIT.

【0066】以上のように製造した切り込みゲート型S
ITの電気的特性を評価した結果は、以下の通りであ
る。耐圧800Vの切り込みゲート型SITで、ゲート
電圧−20V及びドレイン電圧500V印加時のリーク
電流は1×10-6A/cm2 、又オン抵抗は13mΩc
2 となった。一方従来技術によるSiC切り込みゲー
ト型SITでは同じ耐圧800Vで比較すると、オン抵
抗は26mΩcm2 前後となる。従って、第3の実施の
形態に係る切り込みゲート型SITでは約13mΩcm
2 のオン抵抗の低減が得られることになる。ここで、第
3の実施の形態によりオン抵抗を約13mΩcm2 低減
出来た理由は、p型深部膨張形拡散領域25a,25
b,・・・・・と第1エピタキシャル成長層21の間のpn
接合から第1エピタキシャル成長層21へ拡がる空乏層
によって生じる寄生抵抗を約13mΩcm2 低減された
ことによるものである。又、切り込みゲート型SITで
はゲート領域25a,25b,・・・・・の容量が大幅に削
減されるため第3の実施の形態に係るp型深部膨張形拡
散領域25a,25b,・・・・・と組み合わせることによ
り、高速動作が大幅に改善される。
The notched gate type S manufactured as described above
The results of evaluating the electrical characteristics of IT are as follows. A cut-gate SIT with a withstand voltage of 800 V, a leak current of 1 × 10 −6 A / cm 2 when a gate voltage of −20 V and a drain voltage of 500 V are applied, and an on-resistance of 13 mΩc
It became m 2. On the other hand, the on-resistance of the conventional SiC cut-gate SIT is about 26 mΩcm 2 when compared at the same withstand voltage of 800 V. Therefore, the cut-gate SIT according to the third embodiment is about 13 mΩcm.
Thus, a reduction in the on-resistance of 2 can be obtained. Here, the reason why the on-resistance can be reduced by about 13 mΩcm 2 by the third embodiment is that the p-type deep expansion type diffusion regions 25 a and 25
.. and the pn between the first epitaxial growth layer 21
This is because the parasitic resistance caused by the depletion layer extending from the junction to the first epitaxial growth layer 21 is reduced by about 13 mΩcm 2 . Further, in the notched gate type SIT, the capacitance of the gate regions 25a, 25b,... Is greatly reduced, so that the p-type deep expansion diffusion regions 25a, 25b,.・ High speed operation is greatly improved by combining

【0067】従って第3の実施の形態のような構成をと
ることにより、上で説明したようにゲート領域25a,
25b,・・・・・の幅を基板内部に向かって効果的に拡げ
ることが出来、又質量の軽いボロンの方を深い位置に注
入しているため注入時の損傷を大幅に軽減出来、その結
果切り込みゲート型SITにおいて耐圧、漏れ電流等の
ゲート耐圧特性を損なうことなく、順方向の抵抗を十分
に引き下げることが出来るのである。
Therefore, by adopting the structure as in the third embodiment, the gate regions 25a, 25a,
It is possible to effectively increase the width of 25b,... Toward the inside of the substrate, and to reduce the damage at the time of implantation by implanting lighter boron at a deeper position. As a result, the forward resistance can be sufficiently reduced without impairing the gate breakdown voltage characteristics such as the breakdown voltage and the leakage current in the cut-gate SIT.

【0068】<第3の実施の形態の変形例>図11
(f)は本発明の第3の実施の形態の変形例に係るトレ
ンチ側壁ゲート型SITの断面図である。本発明と第3
の実施の形態との異なる点は、片側p型深部膨張形拡散
領域39a,39b,39c,39d,・・・・・がトレン
チ上部と底部の間に存在する点である。図11(f)に
示すトレンチ側壁ゲート型SITの製造方法は、図9
(a)に示すトレンチ底部にp型深部膨張形拡散領域2
5a,25b,・・・・・を形成するところまでは第3の実
施の形態の切り込みゲート型SITと同様であるため省
略する。
<Modification of Third Embodiment> FIG.
(F) is a sectional view of a trench sidewall gate type SIT according to a modification of the third embodiment of the present invention. The present invention and the third
Of the present embodiment is that one-sided p-type deep-expansion diffusion regions 39a, 39b, 39c, 39d,... Exist between the top and bottom of the trench. The method for manufacturing the trench side wall gate type SIT shown in FIG.
The p-type deep expansion type diffusion region 2 is formed at the bottom of the trench shown in FIG.
Since the steps up to the point where 5a, 25b,... Are formed are the same as those of the cut-gate type SIT of the third embodiment, description thereof is omitted.

【0069】(イ)その後、RIE等の異方性エッチン
グにより、図9(a)に示すようにp型深部膨張形拡散
領域25a,25b,・・・・・を貫通して底部が第1エピ
タキシャル成長層21に達する第2トレンチを形成す
る。第2トレンチの形成により、片側p型深部膨張形拡
散領域39a,39b,39c,39d,・・・・・がトレ
ンチ上部(第1トレンチ)と底部(第2トレンチ)の間
の側壁部に形成される。
(A) Thereafter, as shown in FIG. 9 (a), the bottom portion of the p-type deep expansion type diffusion regions 25a, 25b,. A second trench reaching the epitaxial growth layer 21 is formed. Due to the formation of the second trench, one-sided p-type deep-expansion diffusion regions 39a, 39b, 39c, 39d,... Are formed on the sidewall between the trench upper portion (first trench) and the bottom portion (second trench). Is done.

【0070】(ロ)その後、図10(c)に示すよう
に、第1トレンチと第2トレンチからなる拡張トレンチ
の内部に、絶縁膜46をCVD法で堆積する。絶縁膜4
6は、低温CVDや真空蒸着による酸化膜、或いはPS
G膜等の、酸化膜74に比し酸化膜のエッチング速度の
速い膜質の材料を選ぶ。或いは、酸化膜74の表面の一
部若しくは全部をシリコン窒化膜(Si34膜)で形成
しても良い。更に、CMPで酸化膜74が露出するまで
平坦化し、拡張トレンチの内部に絶縁膜46を埋め込
む。更に、酸化膜74に比し酸化膜のエッチング速度の
速い膜質を利用して、バックエッチを行い、図10
(d)に示すように、底部(第2トレンチ)に埋め込み
絶縁膜47a,47b,・・・・・を形成する。
(B) Thereafter, as shown in FIG. 10C, an insulating film 46 is deposited by a CVD method inside the extension trench including the first trench and the second trench. Insulating film 4
6 is an oxide film formed by low-temperature CVD or vacuum deposition, or PS
A material having a film quality such as a G film having a higher etching rate of the oxide film than the oxide film 74 is selected. Alternatively, part or all of the surface of the oxide film 74 may be formed of a silicon nitride film (Si 3 N 4 film). Further, the surface is planarized by CMP until the oxide film 74 is exposed, and the insulating film 46 is buried inside the extension trench. Further, a back etch is performed by using the film quality of the oxide film having a higher etching rate than the oxide film 74, and FIG.
As shown in (d), buried insulating films 47a, 47b,... Are formed in the bottom (second trench).

【0071】(ハ)次に拡張トレンチの内部にAl膜
(第2金属膜)を約200nm、更にAl膜の上に多結
晶シリコンをCVD法で堆積する。そして、CMPによ
り、酸化膜74が露出するまで平坦化し、Al膜/多結
晶シリコンを図11(e)に示すように、拡張トレンチ
の内部に埋め込み、埋め込みゲート電極45a,45
b,・・・・・を形成する。
(C) Next, an Al film (second metal film) of about 200 nm is deposited inside the extension trench, and polycrystalline silicon is further deposited on the Al film by the CVD method. Then, the surface is planarized by CMP until the oxide film 74 is exposed, and the Al film / polycrystalline silicon is buried in the extension trench as shown in FIG.
.. are formed.

【0072】(ニ)そして、酸化膜74の上にレジスト
をスピン塗布し、フォトリソグラフィ技術により、レジ
ストをパターニングする。そして、パターニングされた
レジストをエッチングマスクとして用い、酸化膜74を
パターニングし、ソースコンタクトホールを開口し、ソ
ース領域35a,35b,35c,・・・・の一部を露出さ
せる。酸化膜74のパターニングは、RIEを用いれば
良い。その後、ソースコンタクトホールの開口された酸
化膜74の表面をレジストでカバーして、低抵抗SiC
基板11の裏面の薄い酸化膜30を希釈したフッ酸(H
F)若しくは緩衝HF等でエッチングする。n型低抵抗
SiC基板11の裏面には、第3金属膜43としてNi
膜を約1μmの厚さで蒸着し、ドレイン電極43を形成
する。
(D) A resist is spin-coated on the oxide film 74, and the resist is patterned by photolithography. Then, using the patterned resist as an etching mask, the oxide film 74 is patterned, a source contact hole is opened, and a part of the source regions 35a, 35b, 35c,... Is exposed. RIE may be used for patterning the oxide film 74. After that, the surface of the oxide film 74 where the source contact hole is opened is covered with a resist,
Hydrofluoric acid (H) diluted the thin oxide film 30 on the back surface of the substrate 11
F) or etching with buffer HF or the like. On the back surface of the n-type low-resistance SiC substrate 11, Ni is used as the third metal film 43.
A film is deposited with a thickness of about 1 μm to form a drain electrode 43.

【0073】(ホ)次に、n型ソース領域35a,35
b,35c,・・・・・の表面に第4金属膜として、Al膜
を約1μmの厚さで蒸着する。第4金属膜として、T
i、Mo等のメタル、又は各種のメタルシリサイドを使
用しても良い。そして、第4金属膜の上にレジストをス
ピン塗布し、フォトリソグラフィ技術により、ソース領
域35a,35b,35c,・・・・・の上部にレジストが
残るように、レジストをパターニングする。そして、パ
ターニングされたレジストをエッチングマスクとして用
い、第4金属膜をエッチングし、図11(f)に示すよ
うな第4金属膜をソース領域35a,35b,35c,
・・・・・の上部に選択的に残す。そして、基板温度TSUB
1000℃〜1100℃程度のシンター処理により、ソ
ース電極41a,41b,41c,・・・・、ドレイン電極
43、ゲート電極45a,45bのオーミック接触を良
好なものにする。これで、トレンチ側壁ゲート型SIT
の概略工程は、終了する。
(E) Next, the n-type source regions 35a, 35
An Al film is deposited on the surfaces of b, 35c,... as a fourth metal film with a thickness of about 1 μm. As the fourth metal film, T
Metal such as i or Mo, or various metal silicides may be used. Then, a resist is spin-coated on the fourth metal film, and the resist is patterned by photolithography so that the resist remains on the source regions 35a, 35b, 35c,.... Then, using the patterned resist as an etching mask, the fourth metal film is etched, and the fourth metal film as shown in FIG. 11F is applied to the source regions 35a, 35b, 35c,
······················································································ Then, the substrate temperature T SUB =
The ohmic contact between the source electrodes 41a, 41b, 41c,..., The drain electrode 43, and the gate electrodes 45a, 45b is improved by sintering at about 1000 ° C. to 1100 ° C. With this, the trench sidewall gate type SIT
Is completed.

【0074】第3の実施の形態の変形例に係るトレンチ
側壁ゲート型SITの電気的特性は、図8(i)に示す
切り込みゲート型SITと同様に大幅に改善される。第
3の実施の形態の変形例に係るトレンチ側壁ゲート型S
ITでは片側p型深部膨張形拡散領域39a,39b,
39c,39d,・・・・・の容量が削減されるため、高速
動作が大幅に改善される。即ち図11(f)に示すよう
な構成をとることにより、片側p型深部膨張形拡散領域
39a,39b,39c,39d,・・・・・の幅を基板内
部に向かって効果的に拡げることが出来る。又質量の軽
いボロンの方を深い位置に注入しているため注入時の損
傷を大幅に軽減出来、その結果トレンチ側壁ゲート型S
ITにおいて耐圧、漏れ電流等のゲート耐圧特性を損な
うことなく、順方向の抵抗を十分に引き下げることが出
来る。
The electrical characteristics of the trench sidewall gate type SIT according to the modification of the third embodiment are greatly improved as in the case of the cut-gate type SIT shown in FIG. Trench sidewall gate type S according to a modification of the third embodiment
In IT, one-sided p-type deep expansion diffusion regions 39a, 39b,
Since the capacities of 39c, 39d,... Are reduced, high-speed operation is greatly improved. That is, by adopting the configuration as shown in FIG. 11F, the width of the one-sided p-type deep-expansion diffusion regions 39a, 39b, 39c, 39d,. Can be done. In addition, since boron having a lighter mass is implanted deeper, damage at the time of implantation can be greatly reduced, and as a result, the trench sidewall gate type S
In the IT, the forward resistance can be sufficiently reduced without impairing the gate breakdown voltage characteristics such as the breakdown voltage and the leakage current.

【0075】(第4の実施の形態)図15(l)に示す
ように、本発明の第4の実施の形態に係る縦型UMOS
FETは、第1導電型の第1主電極領域(ドレイン領
域)11、この第1主電極領域11の上部に設けられた
広禁制帯幅材料からなる第1導電型のドリフト領域2
1、このドリフト領域21の表面に配置された第2導電
型の複数のボディ領域64a,64b,64c,・・・・
・、このボディ領域64a,64b,64c,・・・・・の表
面に選択的に配置された第1導電型の複数の第2主電極
領域(ソース領域)63a,63b,63c,63d,
・・・・・、ソース領域63a,63b,63c,63d,・
・・・・の表面からドレイン領域11の方向に向かって掘ら
れた複数のトレンチ、複数のトレンチの内壁に形成され
たゲート酸化膜65、複数のトレンチを埋め込んでゲー
ト酸化膜65の表面に配置されたゲート電極45a,4
5b,・・・・・、複数のトレンチの底部においてドリフト
領域21の内部に設けられた複数個の第2導電型の深部
膨張形拡散領域(電界緩和領域)66a,66b,・・・・
・とから構成されている。本発明の第2及び第3の実施
の形態と同様に、深部膨張形拡散領域66a,66b,
・・・・・のそれぞれは、ドリフト領域21の表面からドレ
イン領域11に向かう深さ方向において、ドレイン領域
11に近づくに従い、深さ方向に垂直方向の横方向の拡
散幅が広くなるような形状を有する。複数の深部膨張形
拡散領域66a,66b,・・・・・のそれぞれは、第1の
不純物元素からなる上部領域、及びこの上部領域の下部
に位置し、第1の不純物元素よりも広禁制帯幅材料中に
おける拡散係数の大きな第2の不純物元素からなる下部
領域とからなる。第4の実施の形態においては、第1導
電型をn型、又第2導電型をp型を用いた場合について
説明する。
(Fourth Embodiment) As shown in FIG. 15 (l), a vertical UMOS according to a fourth embodiment of the present invention
The FET has a first conductive type first main electrode region (drain region) 11 and a first conductive type drift region 2 made of a wide bandgap material provided on the first main electrode region 11.
1. a plurality of body regions 64a, 64b, 64c of the second conductivity type disposed on the surface of the drift region 21;
.. a plurality of second main electrode regions (source regions) 63a, 63b, 63c, 63d of the first conductivity type selectively disposed on the surfaces of the body regions 64a, 64b, 64c,.
..., Source regions 63a, 63b, 63c, 63d,.
A plurality of trenches dug from the surface of... In the direction of the drain region 11, a gate oxide film 65 formed on inner walls of the plurality of trenches, and buried in the plurality of trenches and disposed on the surface of the gate oxide film 65 Gate electrodes 45a, 4
5b,..., A plurality of second conductivity type deep expansion diffusion regions (electric field relaxation regions) 66a, 66b,... Provided inside the drift region 21 at the bottoms of the plurality of trenches.
・ It is composed of Similarly to the second and third embodiments of the present invention, the deep expansion diffusion regions 66a, 66b,
Each of the shapes in the depth direction from the surface of the drift region 21 to the drain region 11 has such a shape that the lateral diffusion width in the vertical direction in the depth direction becomes wider as approaching the drain region 11. Having. Each of the plurality of deep-expansion diffusion regions 66a, 66b,... Is located in an upper region made of the first impurity element and is located below the upper region, and has a wider bandgap than the first impurity element. And a lower region made of a second impurity element having a large diffusion coefficient in the width material. In the fourth embodiment, a case in which the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type will be described.

【0076】第1主電極領域(ドレイン領域)11に
は、ドレイン電極43が、第2主電極領域(ソース領
域)63a,63b,63c,63d,・・・・・には、ソ
ース電極41が、オーミック接触されている。ソース電
極41は、ソース領域63a,63b,63c,63
d,・・・・・とボディ領域64a,64b,64c,・・・・・
とを短絡している。
The first main electrode region (drain region) 11 has a drain electrode 43, and the second main electrode regions (source regions) 63a, 63b, 63c, 63d,. Ohmic contact. The source electrode 41 includes source regions 63a, 63b, 63c, 63
.. and body regions 64a, 64b, 64c,.
And are short-circuited.

【0077】図15(l)に示す縦型UMOSFET
は、以下の手順で製造可能である: (イ)最初に、図12(a)に示すように、不純物濃度
1×1019 cm-3、厚さ300μmのn型低抵抗Si
C基板11上にエピタキシャル成長法により不純物濃度
3×1015cm-3、厚さ10μmのn型エピタキシャル
成長層(第1エピタキシャル成長層)21及び第1エピ
タキシャル成長層21の上の不純物濃度1×1016cm
-3、厚さ3μmのp型第2エピタキシャル成長層55を
形成する。但し、ここではn型不純物としては窒素を用
いるが、別の不純物、例えば燐を用いても良い。又窒素
と燐等の複数の不純物を同時に用いても良い。又p型不
純物としてはボロンを用いたが、別の不純物、例えばア
ルミニウムを用いても良い。
The vertical UMOSFET shown in FIG.
(A) First, as shown in FIG. 12A, an n-type low-resistance Si having an impurity concentration of 1 × 10 19 cm −3 and a thickness of 300 μm.
An n-type epitaxial growth layer (first epitaxial growth layer) 21 having an impurity concentration of 3 × 10 15 cm −3 and a thickness of 10 μm and an impurity concentration of 1 × 10 16 cm above the first epitaxial growth layer 21 are formed on the C substrate 11 by an epitaxial growth method.
-3 , a p-type second epitaxial growth layer 55 having a thickness of 3 μm is formed. Here, nitrogen is used as the n-type impurity, but another impurity such as phosphorus may be used. A plurality of impurities such as nitrogen and phosphorus may be used at the same time. Although boron is used as the p-type impurity, another impurity, for example, aluminum may be used.

【0078】(ロ)次に、その第2エピタキシャル成長
層55の表面に酸化膜76を堆積する。次に酸化膜76
の上にレジスト(不図示)をスピン塗布し、フォトリソ
グラフィ技術により、レジストをパターニングする。次
にパターニングされたレジストをエッチングマスクとし
て酸化膜76をパターニングする。その後、レジストを
除去する。そして、パターニングされた酸化膜76をイ
オン注入マスクとして用い、燐を基板温度TSUB=70
0℃程度で加速エネルギーEACC=10〜200ke
V、総ドーズ量Φ=5×1015cm-2の条件で選択的に
多段イオン注入する。
(B) Next, an oxide film 76 is deposited on the surface of the second epitaxial growth layer 55. Next, the oxide film 76
(Not shown) is spin-coated on the substrate, and the resist is patterned by a photolithography technique. Next, the oxide film 76 is patterned using the patterned resist as an etching mask. After that, the resist is removed. Then, using the patterned oxide film 76 as an ion implantation mask, phosphorus is applied at a substrate temperature T SUB = 70.
Acceleration energy E ACC = 10 to 200 ke at about 0 ° C
V, a multi-stage ion implantation is selectively performed under the condition of a total dose Φ = 5 × 10 15 cm −2 .

【0079】(ハ)その後、酸化膜76を除去し、16
00℃程度の活性化熱処理により表面から深さ約0.3
μmの領域に不純物濃度1×1020cm-3のn型低抵抗
領域57a,57b,・・・・・を形成する。その後、図1
2(c)に示すように、n型低抵抗領域57a,57
b,・・・・・の上に酸化膜58を堆積する。
(C) Thereafter, the oxide film 76 is removed, and
Activated heat treatment at about 00 ° C to a depth of about 0.3 from the surface
In the region of μm, n-type low resistance regions 57a, 57b,... having an impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 are formed. Then, FIG.
As shown in FIG. 2C, the n-type low resistance regions 57a and 57
.., an oxide film 58 is deposited.

【0080】(ニ)次に、酸化膜58の表面にレジスト
59をスピン塗布し、フォトリソグラフィ技術により、
図13(d)に示すように、レジスト59をパターニン
グする。そして、パターニングされたレジスト59をエ
ッチングマスクとして用い、酸化膜58をパターニング
する。そして、パターニングされた酸化膜58をエッチ
ングマスクとして用い、図13(e)に示すように、R
IE等によりp型第2エピタキシャル成長層55を貫通
し、底部がn型第1エピタキシャル成長層21に達する
トレンチ48a,48b,・・・・・を形成する。
(D) Next, a resist 59 is spin-coated on the surface of the oxide film 58, and is subjected to a photolithography technique.
As shown in FIG. 13D, the resist 59 is patterned. Then, using the patterned resist 59 as an etching mask, the oxide film 58 is patterned. Then, using the patterned oxide film 58 as an etching mask, as shown in FIG.
The trenches 48a, 48b,... Which penetrate the p-type second epitaxial growth layer 55 and reach the n-type first epitaxial growth layer 21 by IE or the like are formed.

【0081】トレンチ48a,48b,・・・・・の形成に
より、n型低抵抗領域57a,57b,・・・・・は、ソー
ス領域63a,63b,63c,63d,・・・・・に分割
される。又、p型第2エピタキシャル成長層55は、p
型ボディ領域64a,64b,64c,・・・・・に分割さ
れる。
By forming the trenches 48a, 48b,..., The n-type low resistance regions 57a, 57b,... Are divided into source regions 63a, 63b, 63c, 63d,. Is done. Further, the p-type second epitaxial growth layer 55
Are divided into mold body regions 64a, 64b, 64c,...

【0082】(ホ)そして、図13(f)に示すよう
に、トレンチ48a,48b,・・・・・の内部に厚さ10
nm程度の酸化膜65を形成する。
(E) Then, as shown in FIG. 13 (f), the thickness of the trenches 48a, 48b,.
An oxide film 65 of about nm is formed.

【0083】(ヘ)そして、酸化膜58をイオン注入用
マスクとして、図14(g)に示すように、トレンチ4
8a,48b,・・・・・底部に位置するn型第1エピタキ
シャル成長層21の深い位置に11+の選択イオン注入
を行う(深部イオン注入工程)。11+の選択イオン注
入は、酸化膜65をスルーして行う。この際、酸化膜5
8の表面に金属膜を真空蒸着法やスパッタリングにより
堆積しておき、金属膜をパターニングしてイオン注入用
マスクとしても良い。ここで、11+は、基板温度TSUB
=室温〜700℃、ここでは500℃程度で加速エネル
ギーEACC=100〜400keV、総ドーズ量Φ=
1.8×1013cm-2の多段注入する。この結果、表面
からの深さ0.25〜0.8μmの領域に不純物濃度3
×1017cm-3の注入層が形成される。
(F) Using the oxide film 58 as a mask for ion implantation, as shown in FIG.
8a, 48b,..., Selective ion implantation of 11 B + is performed at a deep position of the n-type first epitaxial growth layer 21 located at the bottom (deep ion implantation step). The selective ion implantation of 11 B + is performed through the oxide film 65. At this time, the oxide film 5
A metal film may be deposited on the surface of 8 by vacuum evaporation or sputtering, and the metal film may be patterned to serve as an ion implantation mask. Here, 11 B + is the substrate temperature T SUB
= Room temperature to 700 ° C, here about 500 ° C, acceleration energy E ACC = 100 to 400 keV, total dose Φ =
Multistage injection of 1.8 × 10 13 cm −2 is performed. As a result, the impurity concentration of 3 to 0.25 to 0.8 μm deep from the surface was obtained.
An injection layer of × 10 17 cm -3 is formed.

【0084】(ト)更に、図14(h)に示すように、
トレンチ底部に位置するn型第1エピタキシャル成長層
21に対して、酸化膜58をイオン注入用マスクとし
て、11+の射影飛程よりも浅い位置に、27Al+の選択
イオン注入を行う(浅部イオン注入工程)。27Al+
選択イオン注入は、酸化膜65をスルーして行う。27
+は、基板温度TSUB=室温〜700℃、ここでは50
0℃程度で、加速エネルギーEACC=10〜150ke
V、総ドーズ量Φ=2×1013cm-2の多段注入する。
この結果、表面から深さ0.25μmの領域に、不純物
濃度1×1018cm-327Al+注入層が形成される。
(G) Further, as shown in FIG.
Using the oxide film 58 as an ion implantation mask, selective ion implantation of 27 Al + is performed on the n-type first epitaxial growth layer 21 located at the bottom of the trench at a position shallower than the projected range of 11 B + (shallow). Part ion implantation step). The selective ion implantation of 27 Al + is performed through the oxide film 65. 27 A
l + is the substrate temperature T SUB = room temperature to 700 ° C., here 50
At about 0 ° C., acceleration energy E ACC = 10 to 150 ke
V, multi-stage implantation with a total dose Φ = 2 × 10 13 cm −2 .
As a result, a 27 Al + implantation layer having an impurity concentration of 1 × 10 18 cm −3 is formed in a region having a depth of 0.25 μm from the surface.

【0085】(チ)次に酸化膜58、65を除去した
後、基板温度TSUB=1600℃程度の活性化熱処理に
より、図14(i)に示すように、選択的にp型深部膨
張形拡散領域66a,66b,・・・・・を形成する。p型
深部膨張形拡散領域66a,66b,・・・・・は、縦型U
MOSFETのp型電界緩和領域である。p型電界緩和
領域66a,66b,・・・・・の深い位置にアルミニウム
と比較して数倍程度拡散係数が大きいボロンを意図的に
注入しているため、第3の実施の形態と同様に活性化熱
処理後にはp型電界緩和領域66a,66b,・・・・・の
幅を基板内部に向かって効果的に拡げることが出来る。
更にボロンを深い位置に注入した別の利点としては、ア
ルミニウムと比較して質量が軽いため注入時の損傷をよ
り軽減出来、その結果として逆方向電圧印加時の電界集
中を大幅に抑制出来ることがあげられる。
(H) Next, after the oxide films 58 and 65 are removed, an activation heat treatment at a substrate temperature T SUB of about 1600 ° C. is performed, as shown in FIG. Form diffusion regions 66a, 66b,.... The p-type deep-expansion diffusion regions 66a, 66b,.
This is a p-type electric field relaxation region of the MOSFET. Since boron having a diffusion coefficient approximately several times larger than that of aluminum is intentionally implanted into deep portions of the p-type electric field relaxation regions 66a, 66b,..., as in the third embodiment. After the activation heat treatment, the width of the p-type electric field relaxation regions 66a, 66b,... Can be effectively increased toward the inside of the substrate.
Another advantage of implanting boron at a deeper position is that the mass is lighter than aluminum, so damage during implantation can be further reduced, and as a result, the electric field concentration when a reverse voltage is applied can be greatly suppressed. can give.

【0086】(リ)次に基板表面及びトレンチ48a,
48b,・・・・・の内部に再度酸化膜58,65を形成す
る。その後トレンチ48a,48b,・・・・・の内部に燐
を高濃度に添加したポリシリコンをCVD法で堆積す
る。そして、RIE、CDE等のドライエッチングを用
いてトレンチ48a,48b,・・・・・の内部にのみ燐を
高濃度に添加したポリシリコンを残し、それ以外(基板
表面等)のポリシリコンを除去することにより、埋め込
みゲート電極45a,45b,・・・・・を形成する。そし
て、酸化膜58の上に、図15(k)に示すように層間
絶縁膜67をCVD法により堆積する。
(I) Next, the substrate surface and the trenches 48a,
The oxide films 58 and 65 are formed again inside 48b,. Thereafter, polysilicon doped with a high concentration of phosphorus is deposited inside the trenches 48a, 48b,... By a CVD method. By using dry etching such as RIE or CDE, the polysilicon to which phosphorus is added at a high concentration is left only in the trenches 48a, 48b,... As a result, buried gate electrodes 45a, 45b,... Are formed. Then, an interlayer insulating film 67 is deposited on the oxide film 58 by a CVD method as shown in FIG.

【0087】(ヌ)そして、この層間絶縁膜67の上に
レジストをスピン塗布し、フォトリソグラフィ技術によ
り、レジストをパターニングする。そして、パターニン
グされたレジストをエッチングマスクとして用い、層間
絶縁膜67及び酸化膜58を選択的にエッチングし、ソ
ースコンタクトホールを開口し、ソース領域63a,6
3b,63c,63d,・・・・・及びp型ボディ領域64
a,64b,64c,・・・・・の一部を露出させる。ソー
スコンタクトホールは、その開口部の内部にソース領域
63a,63b,63c,63d,・・・・・及びp型ボデ
ィ領域64a,64b,64c,・・・・・の両方を露出さ
せるように開口される。層間絶縁膜67及び酸化膜58
のエッチングは、RIEを用いて連続的に行えば良い。
その後、ソースコンタクトホールの開口された、層間絶
縁膜67及び酸化膜58の表面をレジストでカバーし
て、低抵抗SiC基板11の裏面の薄い酸化膜30を希
釈したフッ酸(HF)若しくは緩衝HF等でエッチング
する。n型低抵抗SiC基板11の裏面には、金属膜4
3としてNi膜を約1μmの厚さで蒸着し、ドレイン電
極43を形成する。
(G) A resist is spin-coated on the interlayer insulating film 67, and the resist is patterned by photolithography. Then, using the patterned resist as an etching mask, the interlayer insulating film 67 and the oxide film 58 are selectively etched, a source contact hole is opened, and the source regions 63a and 63 are formed.
3b, 63c, 63d,... And p-type body region 64
a, 64b, 64c,... are partially exposed. The source contact hole is opened so as to expose both the source regions 63a, 63b, 63c, 63d,... And the p-type body regions 64a, 64b, 64c,. Is done. Interlayer insulating film 67 and oxide film 58
May be continuously performed using RIE.
Thereafter, the surfaces of the interlayer insulating film 67 and the oxide film 58 where the source contact holes are opened are covered with a resist, and the thin oxide film 30 on the back surface of the low-resistance SiC substrate 11 is diluted with hydrofluoric acid (HF) or buffered HF. Etch with etc. On the back surface of the n-type low-resistance SiC substrate 11, a metal film 4
As No. 3, a Ni film is deposited with a thickness of about 1 μm to form a drain electrode 43.

【0088】(ル)次に、図15(l)に示すように、
n型ソース領域63a,63b,63c,63d,・・・・
・の表面に金属膜として、Al膜を約1μmの厚さで蒸
着する。金属膜として、Ti、Mo、等のメタル、又は
各種のメタルシリサイドを使用しても良い。そして、金
属膜の上にレジストをスピン塗布し、フォトリソグラフ
ィ技術により、ソース領域63a,63b,63c,6
3d,・・・・・の上部にレジストが残るように、レジスト
をパターニングする。そして、パターニングされたレジ
ストをエッチングマスクとして用い、金属膜をエッチン
グし、図15(l)に示すような金属膜をソース領域6
3a,63b,63c,63d,・・・・・の上部に選択的
に残し、ソース電極41をパターニングする。尚、パワ
ーデバイスの場合は、ソース電極41を全面に形成し、
パターニングしなくても良い場合がある。そして、基板
温度TSUB=800〜1100℃、例えば950℃で5
分程度シンター処理し、ソース電極41、ドレイン電極
43、ゲート電極45a,45bのオーミック接触を良
好なものにする。これで、縦型UMOSFETの概略工
程は、終了する。
(L) Next, as shown in FIG.
n-type source regions 63a, 63b, 63c, 63d,...
An Al film is deposited in a thickness of about 1 μm as a metal film on the surface of. As the metal film, a metal such as Ti, Mo, or various metal silicides may be used. Then, a resist is spin-coated on the metal film, and the source regions 63a, 63b, 63c, and 6 are formed by photolithography.
The resist is patterned so that the resist remains on 3d,.... Then, using the patterned resist as an etching mask, the metal film is etched, and the metal film as shown in FIG.
The source electrode 41 is patterned while being selectively left above the portions 3a, 63b, 63c, 63d,.... In the case of a power device, the source electrode 41 is formed on the entire surface,
In some cases, patterning is not necessary. Then, at a substrate temperature T SUB = 800 to 1100 ° C., for example,
Sintering is performed for a minute to improve the ohmic contact between the source electrode 41, the drain electrode 43, and the gate electrodes 45a and 45b. This completes the schematic process of the vertical UMOSFET.

【0089】上記のように製造された縦型UMOSFE
Tでは、p型電界緩和領域66a,66b,・・・・・の底
部側端部における絶縁膜の電界強度が大幅に緩和され、
より高い耐圧を実現することが出来る。それは本発明の
第4の実施の形態に係るp型電界緩和領域66a,66
b,・・・・・により、電圧が均等に分担されるためであ
る。p型電界緩和領域66a,66b,・・・・・のない場
合には耐圧700〜900V程度であるのに対し、p型
電界緩和領域66a,66b,・・・・・のある場合には1
000〜1200V程度と大幅に増大し、又p型電界緩
和領域66a,66b,・・・・・への電界集中が顕著に改
善されるためデバイスの信頼性も向上する。
The vertical UMOSFE manufactured as described above
In T, the electric field strength of the insulating film at the bottom end of the p-type electric field relaxation regions 66a, 66b,.
Higher withstand voltage can be realized. It is the p-type electric field relaxation regions 66a and 66 according to the fourth embodiment of the present invention.
This is because the voltages are equally shared by b,. When the p-type electric field relaxation regions 66a, 66b,... are not provided, the breakdown voltage is about 700 to 900 V, whereas when the p-type electric field relaxation regions 66a, 66b,.
.., To about 1200 V, and the electric field concentration in the p-type electric field relaxation regions 66a, 66b,...

【0090】<第4の実施の形態の変形例>図18
(l)は本発明の第4の実施の形態の変形例に係る縦型
UMOSFETの断面図である。図18(l)と図15
(l)に示す構造の異なる点は、図18(l)に示す構
造は図15(l)に示す構造に、第2導電型(p型)の
電界緩和領域69a,69b,69c,・・・・・を設けた
点である。電界緩和領域69a,69b,69c,・・・・
・は、厚さが0.5μm程度であり、表面不純物濃度が
1017から1018cm-3程度のp型領域(第2導電型)
である。
<Modification of Fourth Embodiment> FIG.
(L) is a sectional view of a vertical UMOSFET according to a modification of the fourth embodiment of the present invention. FIG. 18 (l) and FIG.
The structure shown in FIG. 18 (l) is different from the structure shown in FIG. 18 (l) in that the structure shown in FIG. 15 (l) is different from the structure shown in FIG. .. Are provided. Electric field relaxation regions 69a, 69b, 69c,...
Represents a p-type region having a thickness of about 0.5 μm and a surface impurity concentration of about 10 17 to 10 18 cm −3 (second conductivity type)
It is.

【0091】図18(l)に示す縦型UMOSFET
は、以下の手順で製造可能である: (イ)最初に、不純物濃度1×1019 cm-3、厚さ3
00μmのn型低抵抗SiC基板11上にエピタキシャ
ル成長法により不純物濃度3×1015cm-3、厚さ10
μmのn型エピタキシャル成長層(第1エピタキシャル
成長層)21を成長する。この後、エピタキシャル成長
炉より、SiC基板11を取り出し、第1エピタキシャ
ル成長層21の上に、酸化膜(不図示)を形成する。次
に酸化膜の上にレジスト(不図示)をスピン塗布し、フ
ォトリソグラフィ技術により、レジストをパターニング
する。そして、パターニングされたレジストをエッチン
グマスクとして用い、RIE等により酸化膜68をパタ
ーニングする。次にレジストを除去した後、図16
(a)に示すように、11+の選択イオン注入を行う
(深部イオン注入工程)。ここで、11+は、基板温度
SUB=室温〜700℃、ここでは500℃程度で加速
エネルギーEACC=50〜200keV、総ドーズ量Φ
=1.8×1013cm-2の多段注入する。更に、図16
(b)に示すように、n型第1エピタキシャル成長層2
1に対して、酸化膜68をイオン注入用マスクとして、
11+の射影飛程よりも浅い位置に、27Al+の選択イオ
ン注入を行う(浅部イオン注入工程)。27Al+は、基
板温度TSUB=室温〜700℃、ここでは500℃程度
で、加速エネルギーEACC=5〜70keV、総ドーズ
量Φ=2×1013cm-2の多段注入する。
The vertical UMOSFET shown in FIG.
Can be manufactured by the following procedure: (a) First, an impurity concentration of 1 × 10 19 cm −3 and a thickness of 3
An impurity concentration of 3 × 10 15 cm -3 and a thickness of 10 μm are formed on a n-type low-resistance SiC substrate 11 of 00 μm by epitaxial growth.
A μm n-type epitaxial growth layer (first epitaxial growth layer) 21 is grown. Thereafter, the SiC substrate 11 is taken out from the epitaxial growth furnace, and an oxide film (not shown) is formed on the first epitaxial growth layer 21. Next, a resist (not shown) is spin-coated on the oxide film, and the resist is patterned by a photolithography technique. Then, using the patterned resist as an etching mask, the oxide film 68 is patterned by RIE or the like. Next, after removing the resist, FIG.
As shown in (a), selective ion implantation of 11 B + is performed (deep ion implantation step). Here, 11 B + is the substrate temperature T SUB = room temperature to 700 ° C., and here, about 500 ° C., the acceleration energy E ACC = 50 to 200 keV, and the total dose Φ
= 1.8 × 10 13 cm −2 multi-stage implantation. Further, FIG.
As shown in (b), the n-type first epitaxial growth layer 2
On the other hand, the oxide film 68 is used as a mask for ion implantation.
At a position shallower than the projected range of 11 B + , 27 Al + selective ion implantation is performed (shallow ion implantation step). 27 Al + is implanted in multiple stages with a substrate temperature T SUB = room temperature to 700 ° C., here about 500 ° C., an acceleration energy E ACC = 5 to 70 keV, and a total dose Φ = 2 × 10 13 cm −2 .

【0092】(ロ)その後、表面の酸化膜68を除去
し、基板温度TSUB=1600℃程度の活性化熱処理に
より、図16(c)に示すように、選択的にp型深部膨
張形拡散領域69a,69b,69c,・・・・・を形成す
る。この後、第1エピタキシャル成長層21の上に、図
16(c)に示すように、不純物濃度1×1016
-3、厚さ3μmのp型第2エピタキシャル成長層55
を形成する。
(B) Thereafter, the oxide film 68 on the surface is removed, and an activation heat treatment at a substrate temperature T SUB of about 1600 ° C. is performed, as shown in FIG. The regions 69a, 69b, 69c,... Are formed. Thereafter, an impurity concentration of 1 × 10 16 c is formed on the first epitaxial growth layer 21 as shown in FIG.
m −3 , 3 μm thick p-type second epitaxial growth layer 55
To form

【0093】(ハ)これ以後の製造工程は、前述した図
12(b)〜図15(l)に示す工程と基本的に同じで
ある。例えば図17(g),(h),(i)は、それぞ
れ図14(g),(h),(i)に対応する。又、図1
8(j),(k),(l)は、それぞれ図15(j),
(k),(l)に対応する。したがって、ここでは重複
した説明を省略する。
(C) Subsequent manufacturing steps are basically the same as the steps shown in FIGS. 12 (b) to 15 (l) described above. For example, FIGS. 17 (g), (h), and (i) correspond to FIGS. 14 (g), (h), and (i), respectively. Also, FIG.
8 (j), (k), and (l) correspond to FIGS.
(K) and (l). Therefore, duplicate description is omitted here.

【0094】上記のように第4の実施の形態の変形例に
係る縦型UMOSFETでは深部膨張形のp型電界緩和
領域66a,66b,・・・・・により電圧が均等に分担さ
れるのに加えて、更に同じく深部膨張形の電界緩和領域
69a,69b,69c,・・・・・によっても電圧が同じ
く均等に分担されるため、ゲート絶縁膜の電圧分担が非
常に小さくなりゲート酸化膜65への電界集中が更に顕
著に緩和される。それは、深部膨張形の電界緩和領域6
9a,69b,69c,・・・・・と第1エピタキシャル成
長層21との接合部から拡がる空乏層と、同じく深部膨
張形のp型電界緩和領域66a,66b,・・・・・と第1
エピタキシャル成長層21との接合部から拡がる空乏層
とが結合し、その結果ドレイン・ソース電極間に印加さ
れた電圧が上記の結合した空乏層によって均等に分担さ
れるためである。
As described above, in the vertical UMOSFET according to the modification of the fourth embodiment, the voltage is equally shared by the deep expansion p-type electric field relaxation regions 66a, 66b,. In addition, since the voltage is equally distributed also by the deep expansion type electric field relaxation regions 69a, 69b, 69c,... The electric field concentration on the substrate is further remarkably reduced. It is a deep expansion type electric field relaxation region 6.
, And a depletion layer extending from the junction between the first epitaxial growth layer 21 and the deep expansion type p-type electric field relaxation regions 66a, 66b,.
This is because the depletion layer extending from the junction with the epitaxial growth layer 21 is coupled, and as a result, the voltage applied between the drain and source electrodes is equally shared by the coupled depletion layer.

【0095】具体的には第4の実施の形態の変形例に係
る上記の構成でp型電界緩和領域69a,69b,69
c,・・・・・のない場合には耐圧1000〜1200V程
度であるのに対し、深部膨張形のp型電界緩和領域66
a,66b,・・・・・がある場合には耐圧1150〜13
50V程度と大幅に増大し、又ゲート酸化膜65への電
界集中が更に改善されるためデバイスの信頼性も顕著に
向上した。
More specifically, the p-type electric field relaxation regions 69a, 69b, and 69 have the above-described configuration according to the modification of the fourth embodiment.
.., the breakdown voltage is about 1000 to 1200 V, whereas the deep expansion type p-type
a, 66b,.
The voltage greatly increased to about 50 V, and the electric field concentration on the gate oxide film 65 was further improved, so that the reliability of the device was significantly improved.

【0096】(第5の実施の形態)図20(f)に示す
ように、本発明の第5の実施の形態に係る表面ゲート型
バイポーラモードSIT(BSIT)は、第1導電型の
第1主電極領域(ドレイン領域)11、このドレイン領
域11の上部に設けられた広禁制帯幅材料からなる第1
導電型のドリフト領域(n型エピタキシャル成長層)2
1、このドリフト領域21の内部に設けられた複数個の
第2導電型の深部膨張形拡散領域(ゲート領域)25
a,25b,・・・・・、複数個の深部膨張形拡散領域25
a,25b,・・・・・に挟まれた第2導電型のベース領域
72、ベース領域72の内部の表面近傍に設けられた第
1導電型の第2主電極領域(ソース領域)35とから構
成されている。ベース領域72の不純物濃度を深部膨張
形拡散領域25a,25b,・・・・・よりも十分に低く設
定し、ドレイン領域11とソース領域35との間は、ほ
とんどパンチングスルーしかけた状態となっている。し
かし、ゲート領域25a,25b,・・・・・に電圧を印加
しない状態で、電子に対する電位障壁の高さが十分に高
いので、ドレイン電流は流れず、表面ゲート型BSIT
はノーマリーオフ特性を示す。ゲート領域25a,25
b,・・・・・に、ビルトイン電圧以下の電圧を印加すれ
ば、電子に対する電位障壁の高さが静電誘導効果で下が
り、表面ゲート型BSITのドレイン電流が流れ始め
る。
(Fifth Embodiment) As shown in FIG. 20 (f), a surface gate type bipolar mode SIT (BSIT) according to a fifth embodiment of the present invention has a first conductivity type first mode. A main electrode region (drain region) 11; a first region made of a wide band gap material provided on the drain region 11;
Drift region of conductivity type (n-type epitaxial growth layer) 2
1. A plurality of second conductivity type deep expansion diffusion regions (gate regions) 25 provided inside the drift region 21
a, 25b,..., a plurality of deep expansion type diffusion regions 25
a base region 72 of the second conductivity type sandwiched between a, 25b,..., a second main electrode region (source region) 35 of the first conductivity type provided near the inner surface of the base region 72, It is composed of The impurity concentration of the base region 72 is set sufficiently lower than that of the deep-expansion type diffusion regions 25a, 25b,..., And the drain region 11 and the source region 35 are almost punched through. I have. However, when no voltage is applied to the gate regions 25a, 25b,..., The height of the potential barrier for electrons is sufficiently high, so that no drain current flows and the surface gate type BSIT
Indicates normally-off characteristics. Gate regions 25a, 25
When a voltage equal to or less than the built-in voltage is applied to b,.

【0097】第2の実施の形態に係る表面ゲート型SI
Tと同様に、表面ゲート型BSITノ深部膨張形拡散領
域25a,25b,・・・・・のそれぞれは、ドリフト領域
21の表面からドレイン領域11に近づくに従い、水平
方向断面積が次第に広くなるような3次元形状を有す
る。第5の実施の形態においては、第1導電型としてn
型を、又第2導電型としてp型を用いた場合について説
明する。第1主電極領域(ドレイン領域)11には、ド
レイン電極43が、第2主電極領域(ソース領域)35
には、ソース電極41が、オーミック接触されている。
更に、深部膨張形拡散領域(ゲート領域)25a,25
b,・・・・・のそれぞれには、ゲート電極45a,45b
がオーミック接触されている。
Surface Gate Type SI According to Second Embodiment
As in the case of T, each of the surface-gate-type BSIT deep-expansion diffusion regions 25a, 25b,... Three-dimensional shape. In the fifth embodiment, the first conductivity type is n
The case where the mold is used and the p-type is used as the second conductivity type will be described. In the first main electrode region (drain region) 11, the drain electrode 43 is provided with a second main electrode region (source region) 35.
Is in ohmic contact with the source electrode 41.
Further, deep expansion type diffusion regions (gate regions) 25a, 25
Each of the gate electrodes 45a, 45b
Are in ohmic contact.

【0098】図20(f)に示す表面ゲート型BSIT
は、以下の手順で製造可能である: (イ)最初に、不純物濃度1×1019 cm-3、厚さ3
00μmのn型低抵抗SiC基板11上にエピタキシャ
ル成長法により不純物濃度3×1015cm-3、厚さ10
μmのn型エピタキシャル成長層21を形成する。但
し、ここではn型不純物としては窒素を用いるが、別の
不純物、例えば燐を用いても良い。次に、そのn型エピ
タキシャル成長層21の表面に金属膜を真空蒸着法やス
パッタリングにより堆積する。金属膜として、例えばM
oが使用可能である。そして、金属膜の上にレジストを
スピン塗布し、フォトリソグラフィ技術により、レジス
トをパターニングする。そして、パターニングされたレ
ジストをエッチングマスクとして用い、金属膜をパター
ニングし、イオン注入用マスクを形成する。そして、第
2の実施の形態と同様に、n型エピタキシャル成長層2
1の表面からイオン注入用マスクを介して、深い位置に
11+の選択イオン注入を行う(深部イオン注入工
程)。ここで、11+は、基板温度TSUB=室温〜700
℃、ここでは500℃程度で加速エネルギーEACC=1
00〜400keV、総ドーズ量Φ=6×1014cm-2
の多段注入する。この結果、表面からの深さ0.25〜
0.8μmの領域に不純物濃度1×1019cm-3の注入
層が形成される。更に、n型エピタキシャル成長層21
の表面からイオン注入用マスクをマスクとして11+
射影飛程よりも浅い位置に、27Al+の選択イオン注入
を行う(浅部イオン注入工程)。27Al+は、基板温度
SUB=室温〜700℃、ここでは500℃程度で、加
速エネルギーEACC=10〜150keV、総ドーズ量
Φ=2×1016cm-2の多段注入する。この結果、表面
から深さ0.25μmの領域に、不純物濃度1×1020
cm-327Al+注入層が形成される。その後、イオン
注入用マスクの金属膜を除去し、基板温度TSUB=16
00℃程度の活性化熱処理により、図19(a)に示す
ように、選択的にp型深部膨張形拡散領域25a,25
b,・・・・・を形成する。p型深部膨張形拡散領域25
a,25b,・・・・・は、表面ゲート型BSITのゲート
領域である。このとき深部膨張形拡散領域25a,25
b,・・・・・のそれぞれの幅は約2μmである。又、一対
の型深部膨張形拡散領域25aと深部膨張形拡散領域2
5bに挟まれるチャネルの幅は表面付近で約1μmにな
るようにする。ここでは、ボロンとアルミニウムについ
て上記のようなイオン注入の条件を用いたが、更にゲー
トによるピンチオフを効果的に行うために加速エネルギ
ーEACCとドーズ量Φを適当に調節してp型深部膨張形
拡散領域25a,25b,・・・・・を図30に示すように
略台形に形成することも可能である。上述したようにp
型低抵抗領域の深い位置にアルミニウムと比較して数倍
程度拡散係数が大きいボロンを意図的に注入しているた
め、図19(b)に示すように活性化熱処理後にはゲー
ト領域25a,25b,・・・・・の幅を基板内部に向かっ
て効果的に拡がることが出来る。更にボロンを深い位置
に注入した別の利点としては、アルミニウムと比較して
質量が軽いため注入時の損傷をより軽減出来、その結果
としてピンチオフ時のリーク電流を大幅に抑制出来るこ
とがあげられる。
The surface gate type BSIT shown in FIG.
Can be manufactured by the following procedure: (a) First, an impurity concentration of 1 × 10 19 cm −3 and a thickness of 3
An impurity concentration of 3 × 10 15 cm -3 and a thickness of 10 μm are formed on a n-type low-resistance SiC substrate 11 of 00 μm by epitaxial growth.
A μm n-type epitaxial growth layer 21 is formed. Here, nitrogen is used as the n-type impurity, but another impurity such as phosphorus may be used. Next, a metal film is deposited on the surface of the n-type epitaxial growth layer 21 by vacuum evaporation or sputtering. As a metal film, for example, M
o is available. Then, a resist is spin-coated on the metal film, and the resist is patterned by a photolithography technique. Then, using the patterned resist as an etching mask, the metal film is patterned to form an ion implantation mask. Then, similarly to the second embodiment, the n-type epitaxial growth layer 2
Deep from the surface of 1 through an ion implantation mask
11 B + selective ion implantation is performed (deep ion implantation step). Here, 11 B + is the substrate temperature T SUB = room temperature to 700
° C, here about 500 ° C, acceleration energy E ACC = 1
00 to 400 keV, total dose Φ = 6 × 10 14 cm −2
Multi-stage injection. As a result, the depth from the surface is 0.25 to
An injection layer having an impurity concentration of 1 × 10 19 cm −3 is formed in a 0.8 μm region. Further, the n-type epitaxial growth layer 21
Then, using a mask for ion implantation as a mask, selective ion implantation of 27 Al + is performed at a position shallower than the projected range of 11 B + (shallow ion implantation step). 27 Al + is implanted in multiple stages with a substrate temperature T SUB = room temperature to 700 ° C., here about 500 ° C., an acceleration energy E ACC = 10 to 150 keV, and a total dose Φ = 2 × 10 16 cm −2 . As a result, an impurity concentration of 1 × 10 20 was obtained in a region having a depth of 0.25 μm from the surface.
A cm -3 27 Al + implanted layer is formed. Then, the metal film of the mask for ion implantation is removed, and the substrate temperature T SUB = 16
By the activation heat treatment at about 00 ° C., as shown in FIG.
.. are formed. p-type deep expansion type diffusion region 25
a, 25b,... are gate regions of the surface gate type BSIT. At this time, the deep expansion diffusion regions 25a, 25
Each width of b,... is about 2 μm. Further, a pair of mold deep-expansion diffusion regions 25a and deep-expansion diffusion regions 2
The width of the channel sandwiched between 5b is set to about 1 μm near the surface. Here, the above-described ion implantation conditions were used for boron and aluminum. However, in order to further effectively perform pinch-off by the gate, the acceleration energy E ACC and the dose Φ were appropriately adjusted to obtain a p-type deep expansion type. The diffusion regions 25a, 25b,... Can be formed in a substantially trapezoidal shape as shown in FIG. As mentioned above, p
Boron, whose diffusion coefficient is several times larger than that of aluminum, is intentionally implanted into the deep portion of the mold low-resistance region, so that the gate regions 25a, 25b ,... Can be effectively expanded toward the inside of the substrate. Another advantage of implanting boron at a deep position is that since the mass is lighter than aluminum, damage at the time of implantation can be further reduced, and as a result, a leak current at the time of pinch-off can be largely suppressed.

【0099】(ロ)次にn型エピタキシャル成長層21
の表面の全面に、図19(a)に示すように、ボロンを
加速エネルギーEACC=10〜200keV、総ドーズ
量Φ=5×1012cm-2の条件で多段イオン注入する。
イオン注入用マスクを形成し、ゲート領域25a,25
b,・・・・・には、イオン注入されないような選択イオン
注入をしても良い。
(B) Next, the n-type epitaxial growth layer 21
As shown in FIG. 19A, boron is ion-implanted in a multi-stage manner under the conditions of an acceleration energy E ACC = 10 to 200 keV and a total dose Φ = 5 × 10 12 cm −2 , as shown in FIG.
A mask for ion implantation is formed, and the gate regions 25a, 25
For b,..., selective ion implantation may be performed so that ion implantation is not performed.

【0100】(ハ)ボロンのイオン注入後、1600℃
程度の活性化熱処理を施し、図19(b)に示すよう
に、n型エピタキシャル成長層21の表面から深さ約
0.5μmの位置及んで、不純物濃度1×1017cm-3
のp型ベース領域72を形成する。次にn型エピタキシ
ャル成長層21の表面に、多結晶シリコンをCVD法で
堆積する。そして、この多結晶シリコンを熱酸化するこ
とにより、図19(b)に示すように、n型エピタキシ
ャル成長層21の表面に、酸化膜91を形成する。この
多結晶シリコンを熱酸化の際に、低抵抗SiC基板11
の裏面にも、薄い酸化膜30が形成される。又酸化膜の
形成法としては、上記以外にSiH4及びN2O等を用
いたCVD法で堆積してもよい。
(C) 1600 ° C. after boron ion implantation
As shown in FIG. 19B, an activation heat treatment is performed to a depth of about 0.5 μm from the surface of the n-type epitaxial growth layer 21 to an impurity concentration of 1 × 10 17 cm −3.
Is formed. Next, polycrystalline silicon is deposited on the surface of the n-type epitaxial growth layer 21 by a CVD method. Then, by thermally oxidizing the polycrystalline silicon, an oxide film 91 is formed on the surface of the n-type epitaxial growth layer 21 as shown in FIG. When the polycrystalline silicon is thermally oxidized, the low-resistance SiC substrate 11
A thin oxide film 30 is also formed on the back surface of the substrate. As the method of forming the oxide film, other than the above method, the oxide film may be deposited by a CVD method using SiH4, N2O, or the like.

【0101】(ニ)更に、酸化膜91の表面に第2金属
膜32を真空蒸着法やスパッタリングにより堆積する。
第2金属膜32として、例えばMoが使用可能である。
そして、第2金属膜32の上にレジスト33をスピン塗
布する。そして、フォトリソグラフィ技術により、レジ
スト33を、図19(c)に示すようにパターニングす
る。そして、パターニングされたレジスト33をエッチ
ングマスクとして用い、第2金属膜32をRIEでエッ
チングし、図20(d)に示すようなイオン注入用第2
マスク32Mを形成する。第2金属膜32のRIEに続
き、その下地の酸化膜91もRIEで選択的に除去し、
n型エピタキシャル成長層21の表面の一部を露出させ
る。そして、イオン注入用第2マスク32Mを介して、
図20(d)に示すように、基板温度TSUB=700℃
程度で、31+を加速エネルギーE ACC=10〜200k
eV、総ドーズ量Φ=5×1015 cm-2の条件で選択
的に多段イオン注入する。その後、イオン注入用第2マ
スク32M及び酸化膜91を除去後、基板温度TSUB
1600℃程度の活性化熱処理により、図20(e)に
示すように、表面から深さ約0.3μmの領域に不純物
濃度1×1020 cm- 3のn型ソース領域35を形成す
る。
(D) Further, the second metal is formed on the surface of the oxide film 91.
The film 32 is deposited by a vacuum evaporation method or sputtering.
For example, Mo can be used as the second metal film 32.
Then, a resist 33 is spin-coated on the second metal film 32.
Cloth. Then, by photolithography technology,
The strike 33 is patterned as shown in FIG.
You. Then, the patterned resist 33 is etched.
The second metal film 32 is etched by RIE using the mask as an etching mask.
20D for ion implantation as shown in FIG.
A mask 32M is formed. Following the RIE of the second metal film 32
And the underlying oxide film 91 is also selectively removed by RIE,
Exposing a part of the surface of the n-type epitaxial growth layer 21
You. Then, via the second mask 32M for ion implantation,
As shown in FIG. 20D, the substrate temperature TSUB= 700 ° C
About31P+The acceleration energy E ACC= 10-200k
eV, total dose Φ = 5 × 1015cm-2Select by condition
Multi-stage ion implantation. Then, a second mask for ion implantation is used.
After removing the mask 32M and the oxide film 91, the substrate temperature TSUB=
By the activation heat treatment at about 1600 ° C., as shown in FIG.
As shown in FIG.
Concentration 1 × 1020cm- ThreeOf n-type source region 35
You.

【0102】(ホ)次に、基板表面に再度酸化膜31を
CVD法等により形成した後、上記の記述と同様にパタ
ーニングされたレジストをエッチングマスクとしてRI
E等を用いて酸化膜31をパターニングする。その後レ
ジストを除去し、パターニングされた酸化膜31の開口
部をソースコンタクトホールとして利用する。その後、
ソースコンタクトホールの開口された酸化膜31の表面
をレジストでカバーして、低抵抗SiC基板11の裏面
の薄い酸化膜30を希釈したフッ酸(HF)若しくは緩
衝HF等でエッチングする。n型低抵抗SiC基板11
の裏面には、第3金属膜43としてNi膜を約1μmの
厚さで蒸着し、ドレイン電極43を形成する。次に、n
型ソース領域35の表面に第4金属膜として、Al膜を
約1μmの厚さで蒸着する。そして、第4金属膜の上に
レジストをスピン塗布する。そして、フォトリソグラフ
ィ技術により、ソース領域35の上部にレジストが残る
ように、レジストをパターニングする。そして、パター
ニングされたレジストをエッチングマスクとして用い、
第4金属膜をエッチングし、図20(f)に示すような
第4金属膜をソース領域35の上部に選択的に残し、ソ
ース電極41を形成する。次に、ソース電極41及びソ
ース電極41から露出した酸化膜31の上にレジストを
スピン塗布する。そして、フォトリソグラフィ技術によ
り、深部膨張形拡散領域(ゲート領域)25a,25
b,・・・・・のそれぞれの上部に開口部を有するようにレ
ジストをパターニングする。そして、パターニングされ
たレジストをエッチングマスクとして用い、酸化膜31
を選択的にエッチングし、ゲート領域25a,25b,
・・・・・の表面を露出させ、図20(f)に示すようなゲ
ートコンタクトホールを開口する。その後、表面の全面
にTi膜を約200nm、Al膜を約1μmの厚さで順
次蒸着する。このAl膜の上にレジストをスピン塗布
し、フォトリソグラフィ技術により、深部膨張形拡散領
域(ゲート領域)25a,25b,・・・・・のそれぞれの
上部にレジストを残すようにパターニングする。そし
て、パターニングされたレジストをエッチングマスクと
して用い、図20(f)に示すようにAl膜、Ti膜を
順次RIEで選択的にエッチングし、ゲート電極45
a,45bのパターンを形成する。その後、基板温度T
SUB=800〜1150℃、例えば950℃で5分程度
シンター処理し、ソース電極41、ドレイン電極43ゲ
ート電極45a,45bのオーミック接触を良好なもの
にする。これで、表面ゲート型BSITの概略工程は、
終了する。
(E) Next, an oxide film 31 is formed again on the substrate surface by the CVD method or the like, and then the resist is patterned using the resist patterned as described above as an etching mask.
The oxide film 31 is patterned using E or the like. Thereafter, the resist is removed, and the opening of the patterned oxide film 31 is used as a source contact hole. afterwards,
The surface of the oxide film 31 with the source contact hole opened is covered with a resist, and the thin oxide film 30 on the back surface of the low-resistance SiC substrate 11 is etched with diluted hydrofluoric acid (HF) or buffered HF. n-type low resistance SiC substrate 11
On the back surface, a Ni film is deposited as a third metal film 43 to a thickness of about 1 μm to form a drain electrode 43. Then, n
On the surface of the mold source region 35, an Al film is deposited as a fourth metal film to a thickness of about 1 μm. Then, a resist is spin-coated on the fourth metal film. Then, the resist is patterned by photolithography so that the resist remains above the source region 35. Then, using the patterned resist as an etching mask,
The fourth metal film is etched to selectively leave the fourth metal film as shown in FIG. 20F above the source region 35, thereby forming the source electrode 41. Next, a resist is spin-coated on the source electrode 41 and the oxide film 31 exposed from the source electrode 41. Then, the deep expansion type diffusion regions (gate regions) 25a, 25a are formed by photolithography technology.
The resist is patterned so as to have an opening above each of b,. Then, using the patterned resist as an etching mask, the oxide film 31 is formed.
Are selectively etched to form gate regions 25a, 25b,
The surface of... Is exposed, and a gate contact hole as shown in FIG. Thereafter, a Ti film is deposited in a thickness of about 200 nm and an Al film is deposited in a thickness of about 1 μm sequentially on the entire surface. A resist is spin-coated on the Al film and patterned by photolithography so as to leave the resist on each of the deep-expansion diffusion regions (gate regions) 25a, 25b,.... Then, using the patterned resist as an etching mask, the Al film and the Ti film are selectively etched by RIE sequentially as shown in FIG.
The patterns a and 45b are formed. Then, the substrate temperature T
Sintering is performed at SUB = 800 to 1150 ° C., for example, 950 ° C. for about 5 minutes to improve the ohmic contact between the source electrode 41, the drain electrode 43, and the gate electrodes 45a and 45b. Thus, the schematic process of the surface gate type BSIT is as follows.
finish.

【0103】以上のように製造した表面ゲート型BSI
Tの電気的特性を評価した結果は、以下の通りである。
耐圧1000Vの表面ゲート型BSITで、ゲート電圧
−10V及びドレイン電圧600V印加時のリーク電流
は1×10-6A/cm2 、又オン抵抗は18mΩcm2
となった。一方従来技術によるSiC表面ゲート型BS
ITでは同じ耐圧1000Vで比較すると、オン抵抗は
26mΩcm2 前後となる。従って、第5の実施の形態
に係る表面ゲート型BSITでは約8mΩcm 2 のオン
抵抗の低減が得られることになる。
The surface gate type BSI manufactured as described above
The results of evaluating the electrical characteristics of T are as follows.
Surface voltage type BSIT withstand voltage 1000V, gate voltage
Leakage current when -10V and drain voltage 600V are applied
Is 1 × 10-6A / cmTwo And the on-resistance is 18mΩcmTwo 
It became. On the other hand, a conventional SiC surface gate type BS
Compared with the same withstand voltage of 1000 V in IT, the ON resistance is
26mΩcmTwo Before and after. Therefore, the fifth embodiment
About 8 mΩcm in the surface gate type BSIT according to Two On
A reduction in resistance will be obtained.

【0104】ここで、第5の実施の形態によりオン抵抗
を約8mΩcm2 低減出来た理由は、p型深部膨張形拡
散領域25a,25b,・・・・・とn型エピタキシャル成
長層21の間のpn接合からn型エピタキシャル成長層
21へ拡がる空乏層によって生じる寄生抵抗を約8mΩ
cm2 低減されたことによるものである。従って図20
(f)に示す構成をとることにより、ゲート領域25
a,25b,・・・・・の幅を基板内部に向かって効果的に
拡げることが出来る。又質量の軽いボロンの方を深い位
置に注入しているため注入時の損傷を大幅に軽減出来、
その結果表面ゲート型BSITにおいて耐圧、漏れ電流
等のゲート耐圧特性を損なうことなく、順方向の抵抗を
十分に引き下げることが出来る。又、第5の実施の形態
ではp型ベース領域72を設けることにより、ノーマー
リーオフ型の表面ゲート型BSITを実現している。
Here, the reason why the on-resistance can be reduced by about 8 mΩcm 2 by the fifth embodiment is that the p-type deep expansion diffusion regions 25 a, 25 b,... The parasitic resistance caused by the depletion layer extending from the pn junction to the n-type epitaxial growth layer 21 is reduced to about 8 mΩ.
This is due to the reduction in cm 2 . Therefore, FIG.
By adopting the configuration shown in FIG.
The widths of a, 25b,... can be effectively increased toward the inside of the substrate. In addition, since the lighter boron is injected deeper, damage during injection can be greatly reduced,
As a result, the forward resistance can be sufficiently reduced without impairing the gate breakdown voltage characteristics such as the breakdown voltage and the leakage current in the surface gate type BSIT. In the fifth embodiment, a normally-off type surface-gate type BSIT is realized by providing the p-type base region 72.

【0105】又、図21に示すように、n型ソース領域
35とp型ベース領域72との間に低不純物濃度のn型
領域73を設けても良い。
As shown in FIG. 21, an n-type region 73 having a low impurity concentration may be provided between n-type source region 35 and p-type base region 72.

【0106】更に、第5の実施の形態に係る発明は、図
22に示すバイポーラトランジスタ(BJT)にも適用
出来る。本発明の第5の実施の形態の変形例(第2の変
形例)に係るBJTは、SiC基板からなる第1主電極
領域(コレクタ領域)81、この第1主電極領域81の
上部に設けられた広禁制帯幅材料からなる第1導電型の
ドリフト領域(n型エピタキシャル成長層)21、この
ドリフト領域21の内部に設けられた複数個の第2導電
型の深部膨張形拡散領域82a,82b,・・・・・、複数
個の深部膨張形拡散領域82a,82b,・・・・・に挟ま
れたp型ベース領域83、p型ベース領域83の内部に
設けられた第1導電型の第2主電極領域(エミッタ領
域)84とから構成されている。
Further, the invention according to the fifth embodiment can also be applied to the bipolar transistor (BJT) shown in FIG. A BJT according to a modification (second modification) of the fifth embodiment of the present invention is provided on a first main electrode region (collector region) 81 made of a SiC substrate, and provided above the first main electrode region 81. Drift region (n-type epitaxial growth layer) 21 made of a wide bandgap material and a plurality of deeply-expanded diffusion regions 82 a and 82 b of the second conductivity type provided inside drift region 21. ,..., A p-type base region 83 sandwiched between a plurality of deep-expansion diffusion regions 82a, 82b,. And a second main electrode region (emitter region) 84.

【0107】図20(f)に示すBSITにおいては、
ベース領域72の不純物濃度は、深部膨張形拡散領域2
5a,25b,・・・・・よりも十分に低く設定され、ドレ
イン領域11とソース領域35との間は、ほとんどパン
チングスルーしかけた状態となっている。しかし、図2
2に示すBJTにおいては、p型ベース領域83の不純
物濃度はベース領域72よりも高く設定されている。例
えば、p型ベース領域83の不純物濃度は、1×1018
cm-3〜1×1019cm-3程度に設定されている。この
ため、コレクタ領域81とエミッタ領域84との間に
は、中性のp型ベース領域83が残り、コレクタ領域8
1に印加されるコレクタ電圧が、エミッタ領域84側に
影響を与えにくくなっている。
In the BSIT shown in FIG.
The impurity concentration of the base region 72 is
Are set sufficiently lower than 5a, 25b,..., And almost punching-through occurs between the drain region 11 and the source region 35. However, FIG.
In the BJT shown in FIG. 2, the impurity concentration of the p-type base region 83 is set higher than that of the base region 72. For example, the impurity concentration of the p-type base region 83 is 1 × 10 18
It is set to about cm −3 to 1 × 10 19 cm −3 . Therefore, a neutral p-type base region 83 remains between the collector region 81 and the emitter region 84, and the collector region 8
1 is less likely to affect the emitter region 84 side.

【0108】深部膨張形拡散領域82a,82b,・・・・
・のそれぞれは、ドリフト領域21の表面から第1主電
極領域81に近づくに従い、水平方向断面積が次第に広
くなるような3次元形状を有する。この場合p型深部膨
張形拡散領域82a,82b,・・・・はBJTの外部ベー
ス領域(ベース電極取り出し領域)として機能する。コ
レクタ領域81には、コレクタ電極87が、エミッタ領
域84には、エミッタ電極86が、がそれぞれオーミッ
ク接触している。又、ベース電極取り出し領域82a,
82b,・・・・・にはAl/Ti複合膜からなるベース電
極85がオーミック接触している。図22に示すBJT
では、p型深部膨張形拡散領域82a,82b,・・・・が
基板内部に向かって効果的に拡がっているため内部ベー
スのp型ベース領域72とは低抵抗に接続され、その結
果ベース抵抗を大幅に削減することが出来る。即ちBJ
Tの高周波化が可能となる。又バイポーラデバイスであ
るため導電変調を利用出来、オン抵抗を更に低減するこ
とが可能となる。
The deep expansion diffusion regions 82a, 82b,...
Each has a three-dimensional shape such that the horizontal cross-sectional area gradually increases as approaching the first main electrode region 81 from the surface of the drift region 21. In this case, the p-type deep expansion diffusion regions 82a, 82b,... Function as an external base region (base electrode extraction region) of the BJT. A collector electrode 87 is in ohmic contact with the collector region 81, and an emitter electrode 86 is in ohmic contact with the emitter region 84. Also, the base electrode extraction region 82a,
A base electrode 85 made of an Al / Ti composite film is in ohmic contact with 82b,. BJT shown in FIG.
Are effectively expanded toward the inside of the substrate, the p-type deep expansion diffusion regions 82a, 82b,... Are connected to the p-type base region 72 of the internal base with low resistance. Can be greatly reduced. That is, BJ
It is possible to increase the frequency of T. Further, since the device is a bipolar device, conductivity modulation can be used, and the on-resistance can be further reduced.

【0109】(第6の実施の形態)本発明の第2〜第5
の実施の形態で述べた半導体装置の製造方法は、静電誘
導サイリスタ(SIサイリスタ)にも適用出来る。SI
サイリスタの場合、図5(i)に示す表面ゲート型SI
Tの構造においてn型低抵抗SiC基板11の導電型
を、図23に示すように、p型低抵抗SiC基板51に
すれば良い。
(Sixth Embodiment) The second to fifth embodiments of the present invention
The method for manufacturing a semiconductor device described in the above embodiments can also be applied to an electrostatic induction thyristor (SI thyristor). SI
In the case of a thyristor, the surface gate type SI shown in FIG.
In the structure of T, the conductivity type of the n-type low-resistance SiC substrate 11 may be a p-type low-resistance SiC substrate 51 as shown in FIG.

【0110】即ち、本発明の第6の実施の形態に係るS
Iサイリスタは、図23に示すように、第1主電極領域
51、この第1主電極領域51の上部に設けられた広禁
制帯幅材料からなる第1導電型のドリフト領域21、こ
のドリフト領域21の内部に設けられた複数個の第2導
電型の深部膨張形拡散領域25a,25b,・・・・・、複
数個の深部膨張形拡散領域25a,25b,・・・・・に挟
まれてドリフト領域21の内部に設けられた第1導電型
の第2主電極領域53とから構成されている。本発明の
第1の実施の形態と同様に、深部膨張形拡散領域25
a,25b,・・・・・のそれぞれは、ドリフト領域21の
表面から第1主電極領域51に近づくに従い、水平方向
断面積が次第に広くなるような3次元形状を有する。こ
の深部膨張形拡散領域25a,25b,・・・・・のそれぞ
れは、第1及び第2主電極領域53間を流れる電流を制
御する制御電極領域(ゲート領域25a,25b,・・・・
・)として機能する。第1主電極領域51は、SIサイ
リスタのアノード領域として機能する。第2主電極領域
53は、SIサイリスタのカソード領域として機能す
る。複数の深部膨張形拡散領域25a,25b,・・・・・
のそれぞれは、第1の不純物元素からなる上部領域、及
びこの上部領域の下部に位置し、第1の不純物元素より
も広禁制帯幅材料中における拡散係数の大きな第2の不
純物元素からなる下部領域とからなる。
That is, S according to the sixth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 23, the I-thyristor includes a first main electrode region 51, a first conductivity type drift region 21 provided on the first main electrode region 51 and made of a wide bandgap material, Are provided between the plurality of deeply-diffused diffusion regions 25a, 25b,... Of the second conductivity type provided in the inside of the. And the second main electrode region 53 of the first conductivity type provided inside the drift region 21. As in the first embodiment of the present invention, the deep expansion diffusion region 25 is used.
Each of a, 25b,... has a three-dimensional shape in which the horizontal cross-sectional area gradually increases as approaching the first main electrode region 51 from the surface of the drift region 21. Each of the deep expansion diffusion regions 25a, 25b,... Is a control electrode region (gate region 25a, 25b,...) For controlling a current flowing between the first and second main electrode regions 53.
・) The first main electrode region 51 functions as an anode region of the SI thyristor. The second main electrode region 53 functions as a cathode region of the SI thyristor. A plurality of deep expansion type diffusion regions 25a, 25b,...
Are an upper region made of a first impurity element and a lower region made of a second impurity element located below the upper region and having a larger diffusion coefficient in the wide bandgap material than the first impurity element. Area.

【0111】第1主電極領域(アノード領域)51に
は、アノード電極52が、第2主電極領域(カソード領
域)53には、カソード電極54が、オーミック接触さ
れている。更に、深部膨張形拡散領域(ゲート領域)2
5a,25b,・・・・・のそれぞれには、ゲート電極45
a,45bがオーミック接触されている。
An anode electrode 52 is in ohmic contact with the first main electrode region (anode region) 51, and a cathode electrode 54 is in ohmic contact with the second main electrode region (cathode region) 53. Further, a deep expansion type diffusion region (gate region) 2
Each of the gate electrodes 45a, 25b,.
a and 45b are in ohmic contact.

【0112】SIサイリスタにおいては、カソード・ア
ノード間ポテンシャルと、ゲート電圧によるチャネル中
のポテンシャルの2次元空間における鞍部点である電位
障壁(ポテンシャル)の高さがアノード電圧及びゲート
電圧で制御される。電位障壁(ポテンシャル)は、深部
膨張形拡散領域(ゲート領域)25a,25b,・・・・・
のポテンシャルの影響を受けて、第2主電極領域(カソ
ード領域)35の前面に形成される。電位障壁(ポテン
シャル)の高さに依存してアノード電流が流れる。この
SIサイリスタのターンオンは、深部膨張形拡散領域
(ゲート領域)25a,25b,・・・・・正の電位を印加
してドリフト領域21中に形成される電位障壁の高さを
容量結合(静電誘導効果)で下げることにより実現され
る。即ち、電位障壁の高さが低くなることにより、第2
主電極領域(カソード領域)35から、ドリフト領域2
1に電子が注入される。この注入された電子は、第1主
電極領域(アノード領域)51の前面に蓄積され、第1
主電極領域(アノード領域)51からの正孔(ホール)
の注入を促進する。即ち、大量の電子及び正孔(ホー
ル)が瞬時に流れ始める。ターンオフは、深部膨張形拡
散領域(ゲート領域)25a,25b,・・・・・負の電位
若しくはゼロの電位を印加して、第2主電極領域(カソ
ード領域)35から、ドリフト領域21に注入される電
子を阻止することから開始する。
In the SI thyristor, the height of a potential barrier (potential) which is a saddle point in a two-dimensional space of a potential between a cathode and an anode and a potential in a channel by a gate voltage is controlled by an anode voltage and a gate voltage. The potential barriers (potentials) are deep expansion type diffusion regions (gate regions) 25a, 25b,.
Is formed on the front surface of the second main electrode region (cathode region) 35 under the influence of the potential of the second main electrode region. An anode current flows depending on the height of the potential barrier (potential). When the SI thyristor is turned on, the height of the potential barrier formed in the drift region 21 by applying a positive potential to the deep expansion type diffusion regions (gate regions) 25a, 25b,. (Electric induction effect). That is, as the height of the potential barrier decreases, the second
From the main electrode region (cathode region) 35 to the drift region 2
Electrons are injected into 1. The injected electrons are accumulated on the front surface of the first main electrode region (anode region) 51,
Hole from main electrode region (anode region) 51
Promotes the injection of That is, a large amount of electrons and holes start flowing instantaneously. The turn-off is performed by applying a negative potential or a zero potential to the deep expansion type diffusion regions (gate regions) 25a, 25b,. Start by blocking the electrons that are made.

【0113】ノーマリオフ型のSIサイリスタであれ
ば、深部膨張形拡散領域(ゲート領域)25a,25
b,・・・・・ゼロの電位を印加して、第2主電極領域(カ
ソード領域)35から、ドリフト領域21に注入される
電子が阻止される。ノーマリオン型のSIサイリスタで
あれば、深部膨張形拡散領域(ゲート領域)25a,2
5b,・・・・・負の電位を印加して、電位障壁(ポテンシ
ャル)の高さを高くし、第2主電極領域(カソード領
域)35から、ドリフト領域21に注入される電子を阻
止する。但し、第1主電極領域(アノード領域)51の
前面に蓄積された電子が、再結合等で消滅しない限り、
第1主電極領域(アノード領域)51からの正孔(ホー
ル)の注入があるので、テイル電流が存在する。
In the case of a normally-off type SI thyristor, a deep expansion type diffusion region (gate region) 25a, 25
b,... Applying a zero potential prevents electrons injected from the second main electrode region (cathode region) 35 into the drift region 21. In the case of a normally-on type SI thyristor, a deep expansion type diffusion region (gate region) 25a, 2
... 5b,..., Applying a negative potential to increase the height of the potential barrier (potential), and block electrons injected from the second main electrode region (cathode region) 35 into the drift region 21. . However, as long as the electrons accumulated on the front surface of the first main electrode region (anode region) 51 do not disappear by recombination or the like,
Since there is injection of holes from the first main electrode region (anode region) 51, a tail current exists.

【0114】SIサイリスタの場合も、一定のピンチオ
フ特性で比較すれば、カソード面積を相対的に増大出来
る。したがって、同じ耐圧で、より低いオン抵抗が得ら
れる。
Also in the case of the SI thyristor, the area of the cathode can be relatively increased by comparison with a fixed pinch-off characteristic. Therefore, a lower on-resistance can be obtained with the same breakdown voltage.

【0115】つまり、SITと同様に、SIサイリスタ
の場合も、耐圧、漏れ電流等のゲート耐圧特性を損なう
ことなく、順方向損失を十分に引き下げることが出来、
高効率スイッチングが可能となる。
That is, similarly to the SIT, also in the case of the SI thyristor, the forward loss can be sufficiently reduced without impairing the gate breakdown voltage characteristics such as the breakdown voltage and the leakage current.
High-efficiency switching becomes possible.

【0116】本発明の第6の実施の形態に係るSIサイ
リスタの製造方法は、図3〜図5を用いて説明した表面
ゲート型SITの製造方法で、n型低抵抗SiC基板1
1の導電型を、図23に示すように、p型低抵抗SiC
基板51に変更すれば、他は基本的に同様である。した
がって、重複した説明を省略する。
The method of manufacturing the SI thyristor according to the sixth embodiment of the present invention is the same as the method of manufacturing the surface gate type SIT described with reference to FIGS.
23, as shown in FIG. 23, the p-type low-resistance SiC
If the substrate is changed to the substrate 51, the others are basically the same. Therefore, duplicate description will be omitted.

【0117】図24は、本発明の第6の実施の形態の変
形例(第1の変形例)に係る半導体装置の断面図であ
る。図24に示すアノードショート型SIサイリスタで
は、アノード領域は分割され、複数の分割アノード領域
62a,62b,62c,・・・・・となり、その間にn型
のショート領域61a,61b,・・・・・が形成されたS
Iアノードショート構造となっている。そして、分割ア
ノード領域62a,62b,62c,・・・・・が、ゲート
領域25a,25b,・・・・・と同様な深部膨張形拡散領
域の構造をなしている。この場合、分割アノード領域6
2a,62b,62c,・・・・・とショート領域61a,
61bとのポテンシャルにより電子をショート領域61
a,61bに掃引することが出来る。したがって、ター
ンオフ時のテイル電流が小さくなり、高速スイッチング
が可能である。尚、分割アノード領域62a,62b,
62c,・・・・・のピッチは電子の拡散長の2倍以下に選
べば良い。図24に示す深部膨張形拡散領域の構造をな
す複数の分割アノード領域62a,62b,62c,・・
・・・を用いることで、アノード領域の実効的な面積を大
きくしつつ、有効に、アノード領域の全面に蓄積される
電子を、ショート領域61a,61b,・・・・・を用いて
引き抜くことが可能になる。このため、オン抵抗を増大
しないで、テイル電流を抑制出来る。したがって、低い
オン電圧と、高速ターンオフ特性を同時に奏するアノー
ドショート型SIサイリスタが得られる。
FIG. 24 is a sectional view of a semiconductor device according to a modification (first modification) of the sixth embodiment of the present invention. In the anode short type SI thyristor shown in FIG. 24, the anode region is divided into a plurality of divided anode regions 62a, 62b, 62c,... S formed with
It has an I anode short structure. Each of the divided anode regions 62a, 62b, 62c,... Forms a deep-expansion type diffusion region similar to the gate regions 25a, 25b,. In this case, the divided anode region 6
2a, 62b, 62c,... And the short area 61a,
The electron is shorted to the short region 61 by the potential with 61b
a, 61b. Therefore, the tail current at the time of turn-off is small, and high-speed switching is possible. Note that the divided anode regions 62a, 62b,
The pitch of 62c,... May be selected to be not more than twice the electron diffusion length. A plurality of divided anode regions 62a, 62b, 62c,... Forming the structure of the deep expansion type diffusion region shown in FIG.
Are used to effectively extract electrons accumulated on the entire surface of the anode region using the short regions 61a, 61b,... While increasing the effective area of the anode region. Becomes possible. Therefore, the tail current can be suppressed without increasing the on-resistance. Therefore, an anode short-type SI thyristor having a low on-voltage and a high-speed turn-off characteristic at the same time is obtained.

【0118】図25は、本発明の第6の実施の形態の変
形例(第2の変形例)に係る半導体装置の断面図であ
る。図25に示す切り込みゲート型SIサイリスタは、
図28(i)に示した第3の実施の形態に係る切り込み
ゲート型SITの 抵抗SiC基板11の導電型をp型
にした構造に対応する。
FIG. 25 is a sectional view of a semiconductor device according to a modified example (second modified example) of the sixth embodiment of the present invention. The notched gate SI thyristor shown in FIG.
This corresponds to a structure in which the conductivity type of the resistance SiC substrate 11 of the cut-gate SIT according to the third embodiment shown in FIG.

【0119】図26は、本発明の第6の実施の形態の変
形例(第3の変形例)に係る半導体装置の断面図であ
る。図26に示すノーマリオフ型SIサイリスタでは、
図20(f)に示した第5の実施の形態に係るBSI
Tの 抵抗SiC基板11の導電型をp型にした構造に
対応する。 (第7の実施の形態)図27は本発明の第7の実施の形
態に係る横型UMOSFET(ラテラルUMOSFE
T)の断面図である。第7の実施の形態に係る横型UM
OSFETと第4の実施の形態に係る縦型UMOSFE
Tとの異なる点は、ドレイン電極90を基板裏面にでは
なく第1エピタキシャル成長層21の表面に形成してい
る点である。
FIG. 26 is a sectional view of a semiconductor device according to a modification (third modification) of the sixth embodiment of the present invention. In the normally-off SI thyristor shown in FIG.
BSI according to the fifth embodiment shown in FIG.
This corresponds to a structure in which the conductivity type of the T resistance SiC substrate 11 is p-type. (Seventh Embodiment) FIG. 27 shows a lateral UMOSFET (lateral UMOSFE) according to a seventh embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of T). Horizontal UM according to a seventh embodiment
OSFET and vertical UMOSFE according to fourth embodiment
The difference from T is that the drain electrode 90 is formed not on the back surface of the substrate but on the surface of the first epitaxial growth layer 21.

【0120】第7の実施の形態では、第4の実施の形態
で第1エピタキシャル成長層21上にエピタキシャル法
により形成されたp型第2エピタキシャル成長層55の
代わりに、第1エピタキシャル成長層21上に一定の領
域をもつ例えばストライプ状のp型ボディ領域64a,
64b,64c,・・・・・をボロン或いはアルミニウム又
はその両方を用いて選択イオン注入により形成する。次
に第1エピタキシャル成長層21上でp型ボディ領域6
4a,64b,64c,・・・・・から一定距離はなれた場
所にn型ドレイン領域89を形成する。次にp型ボディ
領域64a,64b,64c,・・・・・とn型ドレイン領
域89との間に1個又はそれ以上のp型電界緩和領域6
4d,64e,・・・・・をp型ボディ領域64a,64
b,64c,・・・・・に並行して設けている。このp型電
界緩和領域64d,64e,・・・・・は、p型ボディ領域
64a,64b,64c,・・・・・端部の電界集中を緩和
するものである。次にn型ドレイン領域89の上にドレ
イン電極90を形成する。ここでドレイン電極90はゲ
ート電極45a,45b,・・・・・から所定の距離を隔て
て、ゲート電極45a,45b,・・・・・に並行して形成
することが望ましい。上記の各工程以外の構造は、図1
5(l)に示す第4の実施の形態に係る縦型UMOSF
ETと基本的に同じである。以上で横型UMOSFET
を完成する。
In the seventh embodiment, instead of the p-type second epitaxial growth layer 55 formed on the first epitaxial growth layer 21 by the epitaxial method in the fourth embodiment, a certain amount is provided on the first epitaxial growth layer 21. , For example, a p-type body region 64a having a stripe shape,
Are formed by selective ion implantation using boron or aluminum or both. Next, the p-type body region 6 is formed on the first epitaxial growth layer 21.
An n-type drain region 89 is formed at a position at a certain distance from 4a, 64b, 64c,.... Next, one or more p-type electric field relaxation regions 6 are provided between the p-type body regions 64a, 64b, 64c,.
4d, 64e,... To p-type body regions 64a, 64
, 64c,... are provided in parallel. The p-type electric field relaxation regions 64d, 64e, ... alleviate the electric field concentration at the ends of the p-type body regions 64a, 64b, 64c, .... Next, a drain electrode 90 is formed on the n-type drain region 89. Here, the drain electrode 90 is desirably formed at a predetermined distance from the gate electrodes 45a, 45b,... And in parallel with the gate electrodes 45a, 45b,. The structure other than the above steps is shown in FIG.
Vertical UMOSF according to the fourth embodiment shown in FIG.
Basically the same as ET. The horizontal UMOSFET
To complete.

【0121】横型UMOSFETでは、ソース電極41
a,41b,41c,・・・・・とドレイン電極90が同じ
面に設けられているため、モノリシックICとして同一
半導体チップ上に集積化するのが容易である。又、ハイ
ブリッドIC等に組み込んで用いる場合にも配線作業が
簡単となる。又ドレイン電極90が個々の半導体装置に
設けられているため、表面配線や接続の自由度が増すこ
とになり、設計が容易になる。
In the lateral UMOSFET, the source electrode 41
Since a, 41b, 41c,... and the drain electrode 90 are provided on the same surface, it is easy to integrate them as a monolithic IC on the same semiconductor chip. In addition, the wiring work is simplified even when used in a hybrid IC or the like. Further, since the drain electrode 90 is provided in each semiconductor device, the degree of freedom in surface wiring and connection is increased, and the design is facilitated.

【0122】第7の実施の形態に示したn型ドレイン領
域8及びドレイン電極90の構成は図18(l)に示す
第4の実施の形態の変形例の構成に対しても同様に適用
可能である。
The structure of the n-type drain region 8 and the drain electrode 90 shown in the seventh embodiment can be similarly applied to the structure of the modification of the fourth embodiment shown in FIG. It is.

【0123】(第8の実施の形態)図28は、補助素子
2としての第1の実施の形態に係るJBSダイオードと
主素子1としての第6の実施の形態に係るアノードショ
ート型SIサイリスタとを同一半導体チップ上に配置し
た半導体集積回路である。第8の実施の形態に係る半導
体集積回路の製造工程は、第1及び第6の実施の形態の
実施の形態で詳しく説明した通りであり、ここでは省略
する。
(Eighth Embodiment) FIG. 28 shows a JBS diode according to the first embodiment as the auxiliary element 2 and an anode short type SI thyristor according to the sixth embodiment as the main element 1. Are arranged on the same semiconductor chip. The manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit according to the eighth embodiment are the same as those described in detail in the first and sixth embodiments, and a description thereof will be omitted.

【0124】第8の実施の形態に係る半導体集積回路に
おいては、補助素子2としてのJBSダイオードと主素
子1としてのアノードショート型SIサイリスタとで、
単位セルが構成されている。アノードショート型SIサ
イリスタは、逆導通型SIサイリスタであり、JBSダ
イオードは、逆導通型SIサイリスタに並列接続された
フリーホイールダイオードとして機能する。即ち、逆導
通型SIサイリスタとフリーホイールダイオードの並列
接続構造を単位セルとし、これら単位セルがストライプ
状に、n型ドリフト領域21内に周期的にマルチチャネ
ル構造で形成されている。
In the semiconductor integrated circuit according to the eighth embodiment, a JBS diode as the auxiliary element 2 and an anode short type SI thyristor as the main element 1
A unit cell is configured. The anode short type SI thyristor is a reverse conducting SI thyristor, and the JBS diode functions as a freewheel diode connected in parallel to the reverse conducting SI thyristor. That is, the parallel connection structure of the reverse conducting SI thyristor and the freewheel diode is used as a unit cell, and these unit cells are formed in a stripe shape in the n-type drift region 21 periodically in a multi-channel structure.

【0125】ここで各単位セルのp型ゲート領域25
a,25b,・・・・・は、アノードショート型SIサイリ
スタ領域を形成するp型ゲート領域25a,25b,・・
・・・として機能するとともに、JBSダイオードのガー
ドリングとしても機能する。従ってアノードショート型
SIサイリスタとJBSダイオードとをそれぞれ独立に
形成した場合に比較して素子全体の面積を縮小すること
が出来、素子電流密度を向上させることが出来る。
Here, the p-type gate region 25 of each unit cell
a, 25b,... are p-type gate regions 25a, 25b,.
, And also functions as a guard ring for the JBS diode. Therefore, as compared with the case where the anode short type SI thyristor and the JBS diode are independently formed, the area of the entire device can be reduced, and the device current density can be improved.

【0126】(その他の実施の形態)上記のように、本
発明は第1〜第8の実施の形態によって記載したが、こ
の開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定する
ものであると理解すべきではない。この開示から当業者
には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明ら
かとなろう。
(Other Embodiments) As described above, the present invention has been described with reference to the first to eighth embodiments. However, the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. Should not be understood. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0127】第1の実施の形態において、深部膨張形拡
散領域18a,18bを図29に示すように略台形に形
成すれば、更に逆方向のリーク電流を低減することが出
来る。台形に形成するためには、加速エネルギーEACC
とドーズ量Φを調節すれば良い。いずれにせよ、深部膨
張形拡散領域18a,18bの深い位置に、アルミニウ
ムと比較して数倍程度拡散係数が大きいボロンを意図的
に注入しているため、イオン注入後の活性化熱処理後に
は、深部膨張形拡散領域18a,18bの幅を基板内部
に向かって効果的に拡げることが出来る。更にボロンを
深い位置に注入した別の利点としては、アルミニウムと
比較して質量が軽いため注入時の損傷をより軽減出来、
その結果としてピンチオフ時のリーク電流を大幅に抑制
出来ることがあげられる。
In the first embodiment, if the deep expansion diffusion regions 18a and 18b are formed in a substantially trapezoidal shape as shown in FIG. 29, the leakage current in the reverse direction can be further reduced. To form a trapezoid, the acceleration energy E ACC
And the dose Φ may be adjusted. In any case, since the deep expansion type diffusion regions 18a and 18b are intentionally implanted with boron having a diffusion coefficient about several times larger than that of aluminum, the activation heat treatment after the ion implantation is performed. The width of the deep expansion type diffusion regions 18a and 18b can be effectively increased toward the inside of the substrate. Another advantage of implanting boron deeper is that the mass is lighter than aluminum, which can reduce damage during implantation.
As a result, the leakage current at the time of pinch-off can be greatly suppressed.

【0128】既に述べた第1〜第8の実施の形態の説明
においては、第1導電型としてn型を、又第2導電型と
してp型を用いた場合を説明したが、導電型を全く反対
にしても良いことは勿論である。
In the above description of the first to eighth embodiments, the case where the n-type is used as the first conductivity type and the p-type is used as the second conductivity type has been described. Of course, the opposite is also possible.

【0129】第1〜第8の実施の形態においては、Si
Cについて例示的に説明したが、禁制帯幅Eg=約2.
2eVのZnTe、禁制帯幅Eg=約2.4eVのCd
S、禁制帯幅Eg=約2.7eVのZnSe、禁制帯幅
Eg=約3.4eVのGaN、禁制帯幅Eg=約3.7
eVのZnS、及び禁制帯幅Eg=約5.5eVのダイ
アモンド等ワイドバンドギャップ半導体にも、同様に適
用可能である。
In the first to eighth embodiments, Si
C has been described by way of example, but the forbidden band width Eg = about 2.C.
2 eV ZnTe, forbidden band width Eg = about 2.4 eV Cd
S, forbidden band width Eg = ZnSe of about 2.7 eV, forbidden band width Eg = GaN of about 3.4 eV, forbidden band width Eg = about 3.7
The present invention can be similarly applied to a wide band gap semiconductor such as eV ZnS and diamond having a forbidden band width Eg = about 5.5 eV.

【0130】又、本発明は第1〜第8の実施の形態にお
いてそれぞれ説明したJBSダイオード、表面ゲート型
SIT、切り込みゲート型SIT、縦型UMOSFE
T、BSIT、SIサイリスタ、横型UMOSFET、
集積回路に限られたわけではなく、エミッタスイッチド
サイリスタ(EST)等のMOS複合デバイスを含めた
種々の他の半導体装置にも応用出来るものである。又、
第4の実施の形態で説明した図15(l)及び図18
(l)の縦型UMOSの構造において、n型低抵抗Si
C基板11をp型低抵抗SiC基板に置き換えれば、ト
レンチ型のIGBTとして機能する。又、第7の実施の
形態で説明した図27の横型UMOSの構造において、
n型ドレイン領域89をp型コレクタ領域に置き換えれ
ば、横型のIGBTとして機能する。更に、第5の実施
の形態で説明した図20(f)及び図22のBSITや
BJTの構造において、n型低抵抗SiC基板11をp
型低抵抗SiC基板に置き換えれば、ノーマリオフ型S
IサイリスタやGTOサイリスタとして機能する。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して、
種々の他の半導体装置にも応用出来る。
Further, the present invention provides a JBS diode, a surface gate type SIT, a notched gate type SIT, and a vertical UMOSFE described in the first to eighth embodiments, respectively.
T, BSIT, SI thyristor, horizontal UMOSFET,
The present invention is not limited to an integrated circuit, but can be applied to various other semiconductor devices including a MOS composite device such as an emitter switched thyristor (EST). or,
15 (l) and 18 described in the fourth embodiment.
(1) In the structure of the vertical UMOS of FIG.
If the C substrate 11 is replaced with a p-type low resistance SiC substrate, it functions as a trench IGBT. Further, in the structure of the horizontal UMOS of FIG. 27 described in the seventh embodiment,
If the n-type drain region 89 is replaced with a p-type collector region, it functions as a lateral IGBT. Further, in the BSIT or BJT structure shown in FIGS. 20F and 22 described in the fifth embodiment, the n-type low-resistance SiC substrate 11 is
Normally-off type S
It functions as an I thyristor or a GTO thyristor. In addition, various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
It can be applied to various other semiconductor devices.

【0131】既に述べた第1〜第8の実施の形態の説明
においては、トレンチ或いは表面に形成する絶縁膜とし
て酸化膜を用いたが、これ以外に酸化タンタル(Ta2
5)、窒化珪素(Si34)や窒化アルミニウム(A
lN)といった他の絶縁膜を用いても良い。
In the above description of the first to eighth embodiments, an oxide film is used as an insulating film formed on a trench or a surface. However, in addition to this, a tantalum oxide (Ta 2
0 5 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ) and aluminum nitride (A
1N) may be used.

【0132】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。した
がって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特
許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められ
るものである。
As described above, the present invention naturally includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the matters specifying the invention according to the claims that are appropriate from the above description.

【0133】[0133]

【発明の効果】本発明の第1の特徴によれば、耐圧、漏
れ電流等の逆方向特性を損なうことなく、順方向の抵抗
を十分に引き下げることが出来る。
According to the first feature of the present invention, the forward resistance can be sufficiently reduced without impairing the reverse characteristics such as the withstand voltage and the leakage current.

【0134】本発明の第2の特徴によれば、半導体装置
の制御電極領域に係る耐圧特性を損なうことなく、順方
向の抵抗を十分に引き下げることが出来る。
According to the second feature of the present invention, the forward resistance can be sufficiently reduced without impairing the breakdown voltage characteristics of the control electrode region of the semiconductor device.

【0135】本発明の第3の特徴によれば、深部膨張形
拡散領域が、トレンチの底部近傍におけるゲート絶縁膜
の電界強度を大幅に緩和し、より高い耐圧の絶縁ゲート
型半導体装置を実現することが出来る。
According to the third feature of the present invention, the deep expansion diffusion region greatly reduces the electric field strength of the gate insulating film near the bottom of the trench, and realizes an insulated gate semiconductor device with a higher breakdown voltage. I can do it.

【0136】本発明の第4の特徴によれば、第3の特徴
と同様に、より高い耐圧の横型絶縁ゲート型半導体装置
を実現することが出来る。又、第1及び第2主電極領域
が、同じ側の面に設けられているため、集積化が容易で
ある。
According to the fourth feature of the present invention, a horizontal insulated gate semiconductor device having a higher withstand voltage can be realized as in the third feature. In addition, since the first and second main electrode regions are provided on the same surface, integration is easy.

【0137】本発明の第5の特徴に係る半導体装置の製
造方法によれば、第1〜第4の特徴に係る半導体装置が
簡単に製造出来る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention, the semiconductor device according to the first to fourth aspects can be easily manufactured.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係わるJBSダイ
オードの製造工程を説明するための工程断面図である
(その1)。
FIG. 1 is a process cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a JBS diode according to a first embodiment of the present invention (part 1).

【図2】本発明の第1の実施の形態に係わるJBSダイ
オードの製造工程を説明するための工程断面図である
(その2)。
FIG. 2 is a process cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the JBS diode according to the first embodiment of the present invention (part 2).

【図3】本発明の第2の実施の形態に係わる表面ゲート
型SITの製造工程を説明するための工程断面図である
(その1)。
FIG. 3 is a process cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a surface-gate type SIT according to a second embodiment of the present invention (part 1).

【図4】本発明の第2の実施の形態に係わる表面ゲート
型SITの製造工程を説明するための工程断面図である
(その2)。
FIG. 4 is a process cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the surface-gate type SIT according to the second embodiment of the present invention (part 2).

【図5】本発明の第2の実施の形態に係わる表面ゲート
型SITの製造工程を説明するための工程断面図である
(その3)。
FIG. 5 is a process cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the surface-gate type SIT according to the second embodiment of the present invention (part 3).

【図6】本発明の第3の実施の形態に係わる切り込みゲ
ート型SITの製造工程を説明するための工程断面図で
ある(その1)。
FIG. 6 is a process cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the notched-gate SIT according to the third embodiment of the present invention (part 1).

【図7】本発明の第3の実施の形態に係わる切り込みゲ
ート型SITの製造工程を説明するための工程断面図で
ある(その2)。
FIG. 7 is a process cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the notched-gate SIT according to the third embodiment of the present invention (part 2).

【図8】本発明の第3の実施の形態に係わる切り込みゲ
ート型SITの製造工程を説明するための工程断面図で
ある(その3)。
FIG. 8 is a process sectional view for explaining the manufacturing process of the notched-gate SIT according to the third embodiment of the present invention (part 3).

【図9】本発明の第3の実施の形態の変形例に係わるト
レンチ側壁ゲート型SITの製造工程を説明するための
工程断面図である(その1)。
FIG. 9 is a process cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a trench sidewall gate type SIT according to a modification of the third embodiment of the present invention (part 1).

【図10】本発明の第3の実施の形態の変形例に係わる
トレンチ側壁ゲート型SITの製造工程を説明するため
の工程断面図である(その2)。
FIG. 10 is a process cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the trench sidewall gate type SIT according to the modification of the third embodiment of the present invention (part 2).

【図11】本発明の第3の実施の形態の変形例に係わる
トレンチ側壁ゲート型SITの製造工程を説明するため
の工程断面図である(その3)。
FIG. 11 is a process sectional view for describing the manufacturing process of the trench side wall gate type SIT according to the modification of the third embodiment of the present invention (part 3).

【図12】本発明の第4の実施の形態に係わる縦型UM
OSFETの製造工程を説明するための工程断面図であ
る(その1)。
FIG. 12 is a vertical UM according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a process sectional view for describing the manufacturing process of the OSFET (Part 1).

【図13】本発明の第4の実施の形態に係わる縦型UM
OSFETの製造工程を説明するための工程断面図であ
る(その2)。
FIG. 13 is a vertical UM according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a process sectional view for describing the manufacturing process of the OSFET (part 2).

【図14】本発明の第4の実施の形態に係わる縦型UM
OSFETの製造工程を説明するための工程断面図であ
る(その3)。
FIG. 14 is a vertical UM according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a process sectional view for describing the manufacturing process of the OSFET (part 3).

【図15】本発明の第4の実施の形態に係わる縦型UM
OSFETの製造工程を説明するための工程断面図であ
る(その4)。
FIG. 15 is a vertical UM according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a process sectional view for describing the manufacturing process of the OSFET (part 4).

【図16】本発明の第4の実施の形態の変形例に係わる
縦型UMOSFETの製造工程を説明するための工程断
面図である(その1)。
FIG. 16 is a process sectional view for describing the manufacturing process of the vertical UMOSFET according to the modification of the fourth embodiment of the present invention (part 1).

【図17】本発明の第4の実施の形態の変形例に係わる
縦型UMOSFETの製造工程を説明するための工程断
面図である(その2)。
FIG. 17 is a process cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the vertical UMOSFET according to the modification of the fourth embodiment of the present invention (part 2).

【図18】本発明の第4の実施の形態の変形例に係わる
縦型UMOSFETの製造工程を説明するための工程断
面図である(その3)。
FIG. 18 is a process sectional view for describing the manufacturing process of the vertical UMOSFET according to the modification of the fourth embodiment of the present invention (part 3).

【図19】本発明の第4の実施の形態に係わるBSIT
の製造工程を説明するための工程断面図である(その
1)。
FIG. 19 shows a BSIT according to a fourth embodiment of the present invention.
It is a process sectional view for explaining the manufacturing process (No. 1).

【図20】本発明の第4の実施の形態に係わるBSIT
の製造工程を説明するための工程断面図である(その
2)。
FIG. 20 is a diagram illustrating a BSIT according to a fourth embodiment of the present invention.
It is a process sectional view for explaining the manufacturing process of (2).

【図21】本発明の第4の実施の形態の変形例(第1の
変形例)に係わるBSITの構造を説明するための断面
図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view for describing a BSIT structure according to a modification (first modification) of the fourth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第4の実施の形態の他の変形例(第
2の変形例)に係わるBSITの構造を説明するための
断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating a structure of a BSIT according to another modification (second modification) of the fourth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第6の実施の形態に係わるSIサイ
リスタの構造を説明するための模式的な断面図である。
FIG. 23 is a schematic sectional view for explaining a structure of an SI thyristor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第6の実施の形態の変形例(第1の
変形例)に係わるSIサイリスタの構造を説明するため
の模式的な断面図である。
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of an SI thyristor according to a modification (first modification) of the sixth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第6の実施の形態の他の変形例(第
2の変形例)に係わるSIサイリスタの構造を説明する
ための模式的な断面図である。
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of an SI thyristor according to another modification (second modification) of the sixth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第6の実施の形態の更に他の変形例
(第3の変形例)に係わるSIサイリスタの模式的な断
面図である。
FIG. 26 is a schematic cross-sectional view of an SI thyristor according to still another modification (third modification) of the sixth embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第7の実施の形態に係わる横型UM
OSの構造を説明するための模式的な断面図である。
FIG. 27 is a lateral UM according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of an OS.

【図28】本発明の第8の実施の形態に係わる半導体集
積回路の構造を説明するための模式的な断面図である。
FIG. 28 is a schematic sectional view illustrating the structure of a semiconductor integrated circuit according to an eighth embodiment of the present invention.

【図29】本発明の他の実施の形態に係わるJBSダイ
オードの模式的な断面図である。
FIG. 29 is a schematic sectional view of a JBS diode according to another embodiment of the present invention.

【図30】本発明の他の実施の形態に係わる表面ゲート
型SITの模式的な断面図である。
FIG. 30 is a schematic sectional view of a surface gate type SIT according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主素子 2 補助素子 11 n型低抵抗SiC基板(第1主電極領域) 12,21 n型エピタキシャル成長層(第1エピタキ
シャル成長層) 13 金属膜 13M イオン注入用マスク 14,33,56 レジスト 15a,15b,18a,18b,25a,25b,2
6a,26b 深部膨張形拡散領域 16 オーミック電極(カソード電極) 17 ショットキー電極(アノード電極) 19 n型エピタキシャル成長層(第2エピタキシャル
成長層) 24 イオン注入用マスク(金属膜) 30,31,34,37,58,74,76,77,9
1 酸化膜 32 第2金属膜 32M イオン注入用第2マスク 35,35a,35b,35c,63a,63b,63
c,63d 第2主電極領域(ソース領域) 36 第4金属膜 39a,39b,39c,39d 片側p型深部膨張形
拡散領域(ゲート領域) 41,41a,41b,41c ソース電極 43 第3金属膜(ドレイン電極) 45a,45b,45c ゲート電極 46,71a,71b 絶縁膜 47a,47b 埋め込み絶縁膜 48a,48b トレンチ 51 第1主電極領域(アノード領域) 52 アノード電極5 53 第2主電極領域(カソード領域) 54 カソード電極 55 p型エピタキシャル成長層(第2エピタキシャル
成長層) 57a,57b n型低抵抗領域 61a,61b,61c ショート領域 62a,62b,62c、62d 分割アノード領域 64a,64b,64c p型ボディ領域 64d,64e p型電界緩和領域 65 ゲート酸化膜 67 層間絶縁膜 68 イオン注入用マスク 69a,69b,69c 電界緩和領域(深部膨張形拡
散領域) 72,83 p型ベース領域 73 n型領域 81 第1主電極領域(コレクタ領域) 82a,82b 深部膨張形拡散領域(ベース電極取り
出し領域) 84 第2主電極領域(エミッタ領域) 85 ベース電極 86 エミッタ電極 87 コレクタ電極 89 ドレイン領域(第1主電極領域) 90 ドレイン電極
Reference Signs List 1 main element 2 auxiliary element 11 n-type low-resistance SiC substrate (first main electrode region) 12, 21 n-type epitaxial growth layer (first epitaxial growth layer) 13 metal film 13M ion implantation mask 14, 33, 56 resist 15a, 15b , 18a, 18b, 25a, 25b, 2
6a, 26b Deep expansion type diffusion region 16 Ohmic electrode (cathode electrode) 17 Schottky electrode (anode electrode) 19 n-type epitaxial growth layer (second epitaxial growth layer) 24 Ion implantation mask (metal film) 30, 31, 34, 37 , 58, 74, 76, 77, 9
Reference Signs List 1 oxide film 32 second metal film 32M second mask for ion implantation 35, 35a, 35b, 35c, 63a, 63b, 63
c, 63d Second main electrode region (source region) 36 Fourth metal film 39a, 39b, 39c, 39d One side p-type deep expansion diffusion region (gate region) 41, 41a, 41b, 41c Source electrode 43 Third metal film (Drain electrode) 45a, 45b, 45c Gate electrode 46, 71a, 71b Insulating film 47a, 47b Buried insulating film 48a, 48b Trench 51 First main electrode region (anode region) 52 Anode electrode 5 53 Second main electrode region (cathode) Region) 54 Cathode electrode 55 P-type epitaxial growth layer (second epitaxial growth layer) 57a, 57b N-type low resistance region 61a, 61b, 61c Short region 62a, 62b, 62c, 62d Split anode region 64a, 64b, 64c P-type body region 64d, 64ep p-type electric field relaxation region 65 gate Oxide film 67 interlayer insulating film 68 mask for ion implantation 69a, 69b, 69c electric field relaxation region (deep expansion type diffusion region) 72, 83 p-type base region 73 n-type region 81 first main electrode region (collector region) 82a, 82b Deep expansion type diffusion region (base electrode extraction region) 84 second main electrode region (emitter region) 85 base electrode 86 emitter electrode 87 collector electrode 89 drain region (first main electrode region) 90 drain 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 21/822 H01L 29/78 658E 29/161 21/265 Z 29/737 F 29/74 29/48 F 29/78 29/80 V 652 29/163 29/74 M 29/78 301V 653 29/72 H 29/80 27/06 T Fターム(参考) 4M104 AA03 BB02 BB05 BB14 BB16 BB25 BB26 CC01 CC03 CC05 FF01 FF13 GG03 GG06 GG09 GG11 GG18 5F003 AP04 BE04 BF03 BF06 BG03 BH08 BJ12 BJ93 BM01 BM04 BP05 BZ01 BZ02 BZ03 5F005 AC01 AE02 AE07 AE09 AF02 AH02 GA01 5F102 FA01 FB01 GB04 GC07 GC08 GC09 GC10 GD04 GJ02 GL02 GM02 GS03 5F140 AA24 AA25 AA30 BA02 BC06 BC12 BF43 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/822 H01L 29/78 658E 29/161 21/265 Z 29/737 F 29/74 29/48 F 29/78 29/80 V 652 29/163 29/74 M 29/78 301 V 653 29/72 H 29/80 27/06 TF term (reference) 4M104 AA03 BB02 BB05 BB14 BB16 BB25 BB26 CC01 CC03 CC05 FF01 FF13 GG03 GG06 GG09 GG11 GG18 5F003 AP04 BE04 BF03 BF06 BG03 BH08 BJ12 BJ93 BM01 BM04 BP05 BZ01 BZ02 BZ03 5F005 AC01 AE02 AE07 AE09 AF02 AH02 GA01 5F102 FA01 FB01 GB04 GC07 GC02 AGC02A

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型のオーミックコンタクト領域
と、 該オーミックコンタクト領域の上部に設けられ、該オー
ミックコンタクト領域よりも低不純物濃度で、2.2e
Vよりも禁制帯の広い広禁制帯幅材料からなる第1導電
型のドリフト領域と、 該ドリフト領域の表面に頂部を露出して、該ドリフト領
域の内部に設けられ、前記ドリフト領域の表面から前記
オーミックコンタクト領域に向かって、水平方向断面積
が次第に広くなるようにされた複数個の第2導電型の深
部膨張形拡散領域と、 前記ドリフト領域の表面に接して設けられた前記ドリフ
ト領域とショットキー接合をなすショットキー電極とを
具備することを特徴とする半導体装置。
An ohmic contact region of a first conductivity type; and 2.2 e having a lower impurity concentration than the ohmic contact region and being provided above the ohmic contact region.
A drift region of a first conductivity type made of a wide bandgap material having a wider forbidden band than V; and a top exposed on the surface of the drift region and provided inside the drift region. A plurality of second-conductivity-type deep-expansion diffusion regions having a horizontal cross-sectional area gradually increasing toward the ohmic contact region; and the drift region provided in contact with the surface of the drift region. A semiconductor device comprising: a Schottky electrode forming a Schottky junction.
【請求項2】 第1導電型若しくは第2導電型の第1主
電極領域と、 該第1主電極領域の上部に設けられ、該第1主電極領域
よりも低不純物濃度で、2.2eVよりも禁制帯の広い
広禁制帯幅材料からなる第1導電型のドリフト領域と、 該ドリフト領域の表面に頂部を露出して、該ドリフト領
域の内部に設けられ、前記ドリフト領域の表面から前記
オーミックコンタクト領域に向かって、水平方向断面積
が次第に広くなるようにされた複数個の第2導電型の深
部膨張形拡散領域と、 前記ドリフト領域の表面に頂部を露出して、前記複数個
の深部膨張形拡散領域に挟まれて前記ドリフト領域の内
部に設けられた第1導電型の第2主電極領域とを備え、
前記深部膨張形拡散領域のそれぞれは、前記第1及び第
2主電極領域間を流れる電流を制御する制御電極領域と
して機能することを特徴とする半導体装置。
2. A first main electrode region of a first conductivity type or a second conductivity type, provided above the first main electrode region and having a lower impurity concentration than the first main electrode region and 2.2 eV. A drift region of a first conductivity type made of a wide bandgap material having a wider forbidden band, and a top portion exposed on the surface of the drift region and provided inside the drift region; A plurality of second-conductivity-type deep-expansion diffusion regions each having a horizontal cross-sectional area gradually widening toward an ohmic contact region; and A second main electrode region of the first conductivity type provided inside the drift region between the deep expansion type diffusion regions;
The semiconductor device according to claim 1, wherein each of the deep-expansion diffusion regions functions as a control electrode region for controlling a current flowing between the first and second main electrode regions.
【請求項3】 前記複数の深部膨張形拡散領域の間に、
第2導電型のベース領域を更に備えることを特徴とする
請求項2に記載の半導体装置。
3. The method according to claim 2, wherein the plurality of deeply inflated diffusion regions include:
The semiconductor device according to claim 2, further comprising a second conductivity type base region.
【請求項4】 第1導電型若しくは第2導電型の第1主
電極領域と、 該第1主電極領域の上部に設けられ、該第1主電極領域
よりも低不純物濃度で、2.2eVよりも禁制帯の広い
広禁制帯幅材料からなる第1導電型のドリフト領域と、 該ドリフト領域の表面に配置された第2導電型の複数の
ボディ領域と、 該ボディ領域の表面に配置された第1導電型の第2主電
極領域と、 該第2主電極領域の表面から前記第1主電極領域の方向
に向かって掘られ前記ボディ領域を貫通し前記ドリフト
領域に達する複数のトレンチと、 該複数のトレンチの内壁に形成されたゲート絶縁膜と、 前記複数のトレンチの内部において、前記ゲート絶縁膜
の表面に配置されたゲート電極と、 前記複数のトレンチの下部の前記ドリフト領域の内部に
設けられ、前記トレンチの底部から前記第1主電極領域
領域に向かって、それぞれ水平方向断面積が次第に広く
なるようにされ、電界緩和領域として機能する複数個の
第2導電型の深部膨張形拡散領域とを含むことを特徴と
する半導体装置。
4. A first main electrode region of a first conductivity type or a second conductivity type, and provided above the first main electrode region and having a lower impurity concentration than the first main electrode region and 2.2 eV. A first conductivity type drift region made of a wide bandgap material having a wider forbidden band, a plurality of second conductivity type body regions disposed on the surface of the drift region, and a plurality of body regions disposed on the surface of the body region. A second main electrode region of the first conductivity type, a plurality of trenches dug from the surface of the second main electrode region toward the first main electrode region, penetrate the body region and reach the drift region; A gate insulating film formed on inner walls of the plurality of trenches; a gate electrode disposed on a surface of the gate insulating film inside the plurality of trenches; and an inside of the drift region below the plurality of trenches Provided in the A plurality of second-conductivity-type deep-expansion diffusion regions each having a horizontal cross-sectional area gradually increasing from the bottom of the wrench toward the first main electrode region region and functioning as an electric field relaxation region. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項5】 2.2eVよりも禁制帯の広い広禁制帯
幅材料からなる第1導電型のドリフト領域と、 該ドリフト領域の表面に配置された第2導電型の複数の
ボディ領域と、 該ボディ領域から離間し、前記ドリフト領域よりも高不
純物濃度で、前記ドリフト領域の表面に配置された第1
導電型若しくは第2導電型の第1主電極領域と、 該ボディ領域の表面に配置された第1導電型の第2主電
極領域と、 該第2主電極領域の表面から前記ボディ領域を貫通し前
記ドリフト領域に達する複数のトレンチと、 該複数のトレンチの内壁に形成されたゲート絶縁膜と、 前記複数のトレンチの内部において、前記ゲート絶縁膜
の表面に配置されたゲート電極と、 前記複数のトレンチの下部の前記ドリフト領域の内部に
設けられ、前記トレンチの底部から前記ボディ領域をか
ら離れる方向に向かって、それぞれ水平方向断面積が次
第に広くなるようにされ、電界緩和領域として機能する
複数個の第2導電型の深部膨張形拡散領域とを含むこと
を特徴とする半導体装置。
5. A drift region of a first conductivity type made of a wide bandgap material having a wider bandgap than 2.2 eV, a plurality of body regions of a second conductivity type disposed on a surface of the drift region, A first impurity layer having a higher impurity concentration than the drift region and arranged on the surface of the drift region;
A first main electrode region of a conductivity type or a second conductivity type; a second main electrode region of a first conductivity type disposed on a surface of the body region; and a penetrating through the body region from the surface of the second main electrode region. A plurality of trenches reaching the drift region; a gate insulating film formed on inner walls of the plurality of trenches; a gate electrode disposed on a surface of the gate insulating film inside the plurality of trenches; Are provided inside the drift region below the trench, and have a horizontal cross-sectional area that gradually increases from the bottom of the trench toward the direction away from the body region, and functions as an electric field relaxation region. And a deep expansion type diffusion region of the second conductivity type.
【請求項6】 前記複数の深部膨張形拡散領域のそれぞ
れは、 第1の不純物元素を含む上部領域と、 該上部領域の下部に位置し、前記第1の不純物元素より
も前記広禁制帯幅材料中における拡散係数の大きな第2
の不純物元素を含む下部領域とからなることを特徴とす
る請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。
6. Each of the plurality of deep-expansion diffusion regions includes an upper region containing a first impurity element, and a lower bandgap band located below the upper region, the wider bandgap than the first impurity element. Second material with large diffusion coefficient in material
6. The semiconductor device according to claim 1, comprising a lower region containing the impurity element of (a).
【請求項7】 2.2eVよりも禁制帯の広い広禁制帯
幅材料からなる第1導電型の半導体領域の表面にイオン
注入用マスクを形成する工程と、 該イオン注入用マスクを用いて、前記半導体領域中に第
2導電型を呈する第1不純物イオンを加速エネルギーを
変えながら複数回注入する深部イオン注入工程と、 前記イオン注入用マスクを用いて、前記第1不純物イオ
ンよりも前記半導体領域中における拡散係数が小さい第
2不純物イオンを、前記第1不純物イオンの射影飛程よ
りも浅い位置に、加速エネルギーを変えながら複数回注
入する浅部イオン注入工程と、 熱処理工程により、前記第1及び第2不純物イオンを電
気的に活性化し、前記半導体領域の内部に深部膨張形拡
散領域を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
7. A step of forming an ion implantation mask on the surface of a semiconductor region of the first conductivity type made of a wide bandgap material having a wider bandgap than 2.2 eV, and using the ion implantation mask A deep ion implantation step of implanting a first impurity ion exhibiting a second conductivity type into the semiconductor region a plurality of times while changing the acceleration energy; and using the ion implantation mask to make the semiconductor region more than the first impurity ion. A shallow ion implantation step of implanting a plurality of second impurity ions having a small diffusion coefficient therein at a position shallower than a projection range of the first impurity ions while changing acceleration energy, and a heat treatment step, And a step of electrically activating the second impurity ions to form a deep expansion diffusion region inside the semiconductor region. Law.
【請求項8】 前記広禁制帯幅材料が炭化珪素(Si
C)であり、前記第1不純物イオンがボロン(B)、前
記第2不純物イオンがアルミニウム(Al)であること
を特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。
8. The wide bandgap material is made of silicon carbide (Si).
The method according to claim 7, wherein C), wherein the first impurity ions are boron (B), and the second impurity ions are aluminum (Al).
JP2001302562A 2001-03-28 2001-09-28 Semiconductor device and manufacturing method thereof Expired - Lifetime JP3692063B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001302562A JP3692063B2 (en) 2001-03-28 2001-09-28 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-94149 2001-03-28
JP2001094149 2001-03-28
JP2001302562A JP3692063B2 (en) 2001-03-28 2001-09-28 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002359378A true JP2002359378A (en) 2002-12-13
JP3692063B2 JP3692063B2 (en) 2005-09-07

Family

ID=26612447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001302562A Expired - Lifetime JP3692063B2 (en) 2001-03-28 2001-09-28 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3692063B2 (en)

Cited By (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002314099A (en) * 2001-04-09 2002-10-25 Denso Corp Schottky diode and its manufacturing method
JP2004247545A (en) * 2003-02-14 2004-09-02 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor device and its fabrication process
JP2005012051A (en) * 2003-06-20 2005-01-13 Toshiba Corp High withstand voltage semiconductor device and its manufacturing method
JP2005051225A (en) * 2003-07-10 2005-02-24 Internatl Rectifier Corp Method for forming thick oxide on silicon or silicon carbide for semiconductor device
JP2005236170A (en) * 2004-02-23 2005-09-02 Ngk Insulators Ltd Semiconductor device
JP2005236267A (en) * 2004-01-23 2005-09-02 Toshiba Corp Semiconductor device
JP2006269679A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Honda Motor Co Ltd Method of manufacturing junction type semiconductor device
JP2006269681A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Honda Motor Co Ltd Junction type semiconductor device and method of manufacturing junction type semiconductor device
JP2006324585A (en) * 2005-05-20 2006-11-30 Nissan Motor Co Ltd Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2006351621A (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Honda Motor Co Ltd Bipolar semiconductor device and its manufacturing method
JP2007141950A (en) * 2005-11-15 2007-06-07 Nissan Motor Co Ltd Silicon carbide semiconductor device and its fabrication process
JP2008066619A (en) * 2006-09-11 2008-03-21 Rohm Co Ltd Junction field-effect transistor and manufacturing method therefor
WO2010024239A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 本田技研工業株式会社 Junction semiconductor device and method for manufacturing same
WO2010024240A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 本田技研工業株式会社 Bipolar silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing same
JP2010062513A (en) * 2008-08-05 2010-03-18 Toyota Motor Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2010219553A (en) * 2003-04-25 2010-09-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for manufacturing semiconductor device
WO2012017796A1 (en) * 2010-08-03 2012-02-09 住友電気工業株式会社 Semiconductor device and process for production thereof
JP2012054324A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Advanced Power Device Research Association Nitride semiconductor device
JP2012109601A (en) * 2012-02-01 2012-06-07 Ngk Insulators Ltd Semiconductor device
WO2012104322A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 Fairchild Semiconductor Corporation Silicon carbide bipolar junction transistor comprising shielding regions and method of manufacturing the same
JP2012182508A (en) * 2012-06-29 2012-09-20 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor device
JP2013098315A (en) * 2011-10-31 2013-05-20 Toyota Motor Corp Switching element and method of manufacturing the same
WO2013153909A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-17 富士電機株式会社 Wide band gap semiconductor device and manufacturing method therefor
WO2014002597A1 (en) * 2012-06-26 2014-01-03 住友電気工業株式会社 Silicon carbide semiconductor device
JP2015126087A (en) * 2013-12-26 2015-07-06 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device
JP2015153958A (en) * 2014-02-17 2015-08-24 株式会社東芝 Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2015162534A (en) * 2014-02-27 2015-09-07 株式会社豊田中央研究所 Semiconductor chip including surface electrode
US9178033B2 (en) 2013-03-26 2015-11-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Manufacturing method of semiconductor device
JP2016066813A (en) * 2011-05-18 2016-04-28 ローム株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2016131217A (en) * 2015-01-15 2016-07-21 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of the same
JP2016162897A (en) * 2015-03-02 2016-09-05 株式会社豊田中央研究所 Diode and reverse conduction igbt incorporating the diode
JP2016530712A (en) * 2013-07-26 2016-09-29 クリー インコーポレイテッドCree Inc. Controlled ion implantation into silicon carbide
JP6123941B1 (en) * 2016-10-03 2017-05-10 富士電機株式会社 Vertical semiconductor device and manufacturing method thereof
CN106711190A (en) * 2017-01-24 2017-05-24 深圳基本半导体有限公司 Semiconductor device with high performance and manufacturing method thereof
JP2017168674A (en) * 2016-03-16 2017-09-21 富士電機株式会社 Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of silicon carbide semiconductor device
JP2018129328A (en) * 2017-02-06 2018-08-16 株式会社豊田中央研究所 Semiconductor device
CN112424942A (en) * 2018-07-17 2021-02-26 罗伯特·博世有限公司 Vertical power transistor and method for manufacturing vertical power transistor
CN113066867A (en) * 2021-03-15 2021-07-02 无锡新洁能股份有限公司 High-reliability silicon carbide MOSFET device and process method thereof
IT202100002333A1 (en) * 2021-02-03 2022-08-03 St Microelectronics Srl JBS DEVICE WITH IMPROVED ELECTRICAL PERFORMANCE, AND JBS DEVICE MANUFACTURING PROCESS
JP7424428B2 (en) 2017-06-07 2024-01-30 富士電機株式会社 semiconductor equipment

Cited By (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002314099A (en) * 2001-04-09 2002-10-25 Denso Corp Schottky diode and its manufacturing method
JP2004247545A (en) * 2003-02-14 2004-09-02 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor device and its fabrication process
JP2010219553A (en) * 2003-04-25 2010-09-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for manufacturing semiconductor device
JP2005012051A (en) * 2003-06-20 2005-01-13 Toshiba Corp High withstand voltage semiconductor device and its manufacturing method
US7754550B2 (en) 2003-07-10 2010-07-13 International Rectifier Corporation Process for forming thick oxides on Si or SiC for semiconductor devices
JP2005051225A (en) * 2003-07-10 2005-02-24 Internatl Rectifier Corp Method for forming thick oxide on silicon or silicon carbide for semiconductor device
JP2005236267A (en) * 2004-01-23 2005-09-02 Toshiba Corp Semiconductor device
JP4564362B2 (en) * 2004-01-23 2010-10-20 株式会社東芝 Semiconductor device
JP2005236170A (en) * 2004-02-23 2005-09-02 Ngk Insulators Ltd Semiconductor device
JP2006269679A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Honda Motor Co Ltd Method of manufacturing junction type semiconductor device
KR101157684B1 (en) 2005-03-23 2012-06-20 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 Junction semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2006269681A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Honda Motor Co Ltd Junction type semiconductor device and method of manufacturing junction type semiconductor device
JP2006324585A (en) * 2005-05-20 2006-11-30 Nissan Motor Co Ltd Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
US8653627B2 (en) 2005-06-13 2014-02-18 Honda Motor Co., Ltd. Bipolar semiconductor device and manufacturing method thereof
US8460994B2 (en) 2005-06-13 2013-06-11 Honda Motor Co., Ltd. Bipolar semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2006351621A (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Honda Motor Co Ltd Bipolar semiconductor device and its manufacturing method
JP2007141950A (en) * 2005-11-15 2007-06-07 Nissan Motor Co Ltd Silicon carbide semiconductor device and its fabrication process
JP2008066619A (en) * 2006-09-11 2008-03-21 Rohm Co Ltd Junction field-effect transistor and manufacturing method therefor
JP2010062513A (en) * 2008-08-05 2010-03-18 Toyota Motor Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same
DE102009034953B4 (en) 2008-08-05 2022-03-03 Denso Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2010024239A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 本田技研工業株式会社 Junction semiconductor device and method for manufacturing same
JP5469068B2 (en) * 2008-08-26 2014-04-09 本田技研工業株式会社 Bipolar silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5470254B2 (en) * 2008-08-26 2014-04-16 本田技研工業株式会社 Junction type semiconductor device and manufacturing method thereof
WO2010024240A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 本田技研工業株式会社 Bipolar silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing same
WO2012017796A1 (en) * 2010-08-03 2012-02-09 住友電気工業株式会社 Semiconductor device and process for production thereof
JP2012038770A (en) * 2010-08-03 2012-02-23 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2012054324A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Advanced Power Device Research Association Nitride semiconductor device
WO2012104322A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 Fairchild Semiconductor Corporation Silicon carbide bipolar junction transistor comprising shielding regions and method of manufacturing the same
CN103283027A (en) * 2011-01-31 2013-09-04 飞兆半导体公司 Silicon carbide bipolar junction transistor comprising shielding regions and method of manufacturing the same
US9515176B2 (en) 2011-01-31 2016-12-06 Fairchild Semiconductor Corporation Silicon carbide bipolar junction transistor including shielding regions
US8785945B2 (en) 2011-01-31 2014-07-22 Fairchild Semiconductor Corporation SiC bipolar junction transistor with overgrown emitter
JP2016066813A (en) * 2011-05-18 2016-04-28 ローム株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2013098315A (en) * 2011-10-31 2013-05-20 Toyota Motor Corp Switching element and method of manufacturing the same
JP2012109601A (en) * 2012-02-01 2012-06-07 Ngk Insulators Ltd Semiconductor device
WO2013153909A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-17 富士電機株式会社 Wide band gap semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2013222731A (en) * 2012-04-12 2013-10-28 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Wideband gap semiconductor device and method of manufacturing the same
US9230958B2 (en) 2012-04-12 2016-01-05 Fuji Electric Co., Ltd. Wide band gap semiconductor apparatus and fabrication method thereof
WO2014002597A1 (en) * 2012-06-26 2014-01-03 住友電気工業株式会社 Silicon carbide semiconductor device
CN104321855A (en) * 2012-06-26 2015-01-28 住友电气工业株式会社 Silicon carbide semiconductor device
US8866155B2 (en) 2012-06-26 2014-10-21 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Silicon carbide semiconductor device
JP2014007326A (en) * 2012-06-26 2014-01-16 Sumitomo Electric Ind Ltd Silicon carbide semiconductor device
JP2012182508A (en) * 2012-06-29 2012-09-20 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor device
US9178033B2 (en) 2013-03-26 2015-11-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Manufacturing method of semiconductor device
JP2016530712A (en) * 2013-07-26 2016-09-29 クリー インコーポレイテッドCree Inc. Controlled ion implantation into silicon carbide
JP2015126087A (en) * 2013-12-26 2015-07-06 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device
JP2015153958A (en) * 2014-02-17 2015-08-24 株式会社東芝 Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2015162534A (en) * 2014-02-27 2015-09-07 株式会社豊田中央研究所 Semiconductor chip including surface electrode
JP2016131217A (en) * 2015-01-15 2016-07-21 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of the same
JP2016162897A (en) * 2015-03-02 2016-09-05 株式会社豊田中央研究所 Diode and reverse conduction igbt incorporating the diode
JP2017168674A (en) * 2016-03-16 2017-09-21 富士電機株式会社 Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of silicon carbide semiconductor device
JP6123941B1 (en) * 2016-10-03 2017-05-10 富士電機株式会社 Vertical semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2018060855A (en) * 2016-10-03 2018-04-12 富士電機株式会社 Vertical semiconductor device and method of manufacturing the same
US10181514B2 (en) 2016-10-03 2019-01-15 Fuji Electric Co., Ltd. Vertical semiconductor device and manufacturing method thereof
CN106711190A (en) * 2017-01-24 2017-05-24 深圳基本半导体有限公司 Semiconductor device with high performance and manufacturing method thereof
JP2018129328A (en) * 2017-02-06 2018-08-16 株式会社豊田中央研究所 Semiconductor device
JP7424428B2 (en) 2017-06-07 2024-01-30 富士電機株式会社 semiconductor equipment
CN112424942A (en) * 2018-07-17 2021-02-26 罗伯特·博世有限公司 Vertical power transistor and method for manufacturing vertical power transistor
IT202100002333A1 (en) * 2021-02-03 2022-08-03 St Microelectronics Srl JBS DEVICE WITH IMPROVED ELECTRICAL PERFORMANCE, AND JBS DEVICE MANUFACTURING PROCESS
EP4040507A1 (en) 2021-02-03 2022-08-10 STMicroelectronics S.r.l. Jbs device with improved electrical performances, and manufacturing process of the jbs device
CN113066867A (en) * 2021-03-15 2021-07-02 无锡新洁能股份有限公司 High-reliability silicon carbide MOSFET device and process method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP3692063B2 (en) 2005-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002359378A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP6926869B2 (en) Semiconductor device
US7294860B2 (en) Monolithic vertical junction field effect transistor and Schottky barrier diode fabricated from silicon carbide and method for fabricating the same
JP4143134B2 (en) Non-latching power MOS-bipolar transistor
US7705362B2 (en) Silicon carbide devices with hybrid well regions
US5506421A (en) Power MOSFET in silicon carbide
JP5559530B2 (en) Junction barrier Schottky rectifier and manufacturing method thereof
JP3385938B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same
JP3471823B2 (en) Insulated gate semiconductor device and method of manufacturing the same
JP4761942B2 (en) Semiconductor device
US20060102908A1 (en) Semiconductor device
JP3502371B2 (en) Semiconductor element
JP2019165206A (en) Insulated gate semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2006269679A (en) Method of manufacturing junction type semiconductor device
JP5636752B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN108735823B (en) Diode and manufacturing method thereof
US11721755B2 (en) Methods of forming semiconductor power devices having graded lateral doping
US6150671A (en) Semiconductor device having high channel mobility and a high breakdown voltage for high power applications
WO2015111177A1 (en) Semiconductor device, power module, power conversion device, and railway vehicle
JP2005353877A (en) Semiconductor device
JP3541832B2 (en) Field effect transistor and method of manufacturing the same
US20220336590A1 (en) Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2004247490A (en) Silicon carbide semiconductor device
EP0890183B1 (en) A FIELD EFFECT TRANSISTOR OF SiC AND A METHOD FOR PRODUCTION THEREOF
KR100501918B1 (en) Latch-up free power MOS-bipolar transistor

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050208

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050215

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050418

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: 20050607

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050617

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 3692063

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: 20090624

Year of fee payment: 4

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090624

Year of fee payment: 4

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100624

Year of fee payment: 5

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100624

Year of fee payment: 5

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110624

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120624

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120624

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130624

Year of fee payment: 8