JP2014139967A5 - - Google Patents

Description

本発明の炭化珪素半導体装置は、半導体素子が設けられている素子部と、素子部を取り囲んでいる終端部とを有するものである。炭化珪素半導体装置は、炭化珪素膜と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、第１の主電極と、第２の主電極とを有する。炭化珪素膜は、第１の主面および第１の主面と反対の第２の主面を有する。炭化珪素膜は、第１の主面をなす第１の範囲と、第２の主面をなす第２の範囲とを有する。第１および第２の範囲は第１および第２の範囲の間に、第１および第２の主面から離れた界面を有する。第１の範囲は、第１の耐圧保持層と、電荷補償領域と、第１の接合終端領域と、第１のガードリング領域とを有する。第１の耐圧保持層は、第１の主面をなしており、第１の導電型を有する。電荷補償領域は、素子部内において界面上に部分的に設けられており、第２の導電型を有する。第１の接合終端領域は、終端部内において界面上に部分的に設けられており、電荷補償領域に接しており、素子部を取り囲んでおり、第２の導電型を有し、電荷補償領域の不純物濃度に比して低い不純物濃度を有する。第１のガードリング領域は、終端部内における界面上において第１の接合終端領域から離れて設けられおり、界面上において素子部を取り囲んでおり、第２の導電型を有する。第２の範囲は、第２の耐圧保持層と、チャネル形成領域と、ソース領域とを有する。第２の耐圧保持層は、界面をなしており、第１の導電型を有する。チャネル形成領域は、素子部内において第２の耐圧保持層上に設けられており、第２の導電型を有する。ソース領域は、チャネル形成領域上に設けられており、チャネル形成領域によって第２の耐圧保持層から隔てられており、第１の導電型を有する。第１および第２の耐圧保持層は素子部において耐圧保持領域を構成している。ゲート絶縁膜は、チャネル形成領域上において第２の耐圧保持層とソース領域とを互いにつなぐ部分を有する。ゲート電極は、ゲート絶縁膜上に設けられており、炭化珪素半導体装置のオン状態およびオフ状態の間のスイッチングを行うためのものである。第１の主電極は第１の主面に面している。第２の主電極は第２の主面上においてソース領域に接している。オフ状態において耐圧保持領域中の最大電界強度が０．４ＭＶ／ｃｍ以上となるように第１および第２の主電極間に電圧が印加された場合に、素子部内の第２の範囲における最大電界強度が、第１の範囲における最大電界強度の３分の２未満となるように、炭化珪素半導体装置は構成されている。

本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法は、半導体素子が設けられている素子部と、素子部を取り囲んでいる終端部とを有する炭化珪素半導体装置の製造方法である。炭化珪素半導体装置は、第１の主面、および第１の主面と反対の第２の主面を有する炭化珪素膜を有する。炭化珪素膜は、第１の主面をなす第１の範囲と、第２の主面をなす第２の範囲とを有する。第１および第２の範囲は第１および第２の範囲の間に、第１および第２の主面から離れた界面を有する。炭化珪素半導体装置の製造方法は、以下の工程を有する。

Claims (7)

1. 半導体素子が設けられている素子部と、前記素子部を取り囲んでいる終端部とを有する炭化珪素半導体装置であって、
   第１の主面および前記第１の主面と反対の第２の主面を有する炭化珪素膜を備え、
   前記炭化珪素膜は、前記第１の主面をなす第１の範囲と、前記第２の主面をなす第２の範囲とを有し、前記第１および第２の範囲は前記第１および第２の範囲の間に、前記第１および第２の主面から離れた界面を有し、
   前記第１の範囲は、前記第１の主面をなし第１の導電型を有する第１の耐圧保持層と、前記素子部内において前記界面上に部分的に設けられ第２の導電型を有する電荷補償領域と、前記終端部内において前記界面上に部分的に設けられ前記電荷補償領域に接し前記素子部を取り囲み、前記第２の導電型を有し前記電荷補償領域の不純物濃度に比して低い不純物濃度を有する第１の接合終端領域と、前記終端部内における前記界面上において前記第１の接合終端領域から離れて設けられ前記界面上において前記素子部を取り囲み前記第２の導電型を有する第１のガードリング領域とを含み、
   前記第２の範囲は、前記界面をなし前記第１の導電型を有する第２の耐圧保持層と、前記素子部内において前記第２の耐圧保持層上に設けられ前記第２の導電型を有するチャネル形成領域と、前記チャネル形成領域上に設けられ前記チャネル形成領域によって前記第２の耐圧保持層から隔てられ前記第１の導電型を有するソース領域とを含み、前記第１および第２の耐圧保持層は前記素子部において耐圧保持領域を構成しており、
   前記炭化珪素半導体装置はさらに
   前記チャネル形成領域上において前記第２の耐圧保持層と前記ソース領域とを互いにつなぐ部分を有するゲート絶縁膜と、
   前記ゲート絶縁膜上に設けられた、前記炭化珪素半導体装置のオン状態およびオフ状態の間のスイッチングを行うためのゲート電極と、
   前記第１の主面に面する第１の主電極と、
   前記第２の主面上において前記ソース領域に接する第２の主電極とを備え、
   前記オフ状態において前記耐圧保持領域中の最大電界強度が０．４ＭＶ／ｃｍ以上となるように前記第１および第２の主電極間に電圧が印加された場合に、前記素子部内の前記第２の範囲における最大電界強度が、前記第１の範囲における最大電界強度の３分の２未満となるように構成されている、炭化珪素半導体装置。
2. 前記第２の範囲は、前記終端部内において前記第２の主面上に部分的に設けられ、前記チャネル形成領域に接し前記素子部を取り囲み前記第２の導電型を有し前記チャネル形成領域の不純物濃度に比して低い不純物濃度を有する第２の接合終端領域と、前記終端部内において前記第２の主面上において前記第２の接合終端領域から離れて設けられ前記第２の主面上において前記素子部を取り囲み前記第２の導電型を有する第２のガードリング領域とを含む、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
3. 前記炭化珪素膜はトレンチを有し、前記トレンチは、前記チャネル形成領域によって構成された部分を含む側壁面を有し、前記側壁面上には前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極が配置されている、請求項１または２に記載の炭化珪素半導体装置。
4. 前記トレンチの前記側壁面は、面方位｛０−３３−８｝を有する第１の面を含む、請求項３に記載の炭化珪素半導体装置。
5. 前記トレンチの前記側壁面は前記第１の面を微視的に含み、前記側壁面はさらに、面方位｛０−１１−１｝を有する第２の面を微視的に含む、請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
6. 前記トレンチの前記側壁面の前記第１および第２の面は、面方位｛０−１１−２｝を有する複合面を構成している、請求項５に記載の炭化珪素半導体装置。
7. 半導体素子が設けられている素子部と、前記素子部を取り囲んでいる終端部とを有する炭化珪素半導体装置の製造方法であって、前記炭化珪素半導体装置は、第１の主面および前記第１の主面と反対の第２の主面を有する炭化珪素膜を有し、前記炭化珪素膜は、前記第１の主面をなす第１の範囲と、前記第２の主面をなす第２の範囲とを有し、前記第１および第２の範囲は前記第１および第２の範囲の間に、前記第１および第２の主面から離れた界面を有し、
   基板上に前記第１の範囲を形成する工程を備え、前記第１の範囲を形成する工程は、前記第１の主面をなし第１の導電型を有する第１の耐圧保持層を形成する工程と、前記第１の耐圧保持層を形成する工程の後に、前記素子部内において前記界面上に部分的に設けられ第２の導電型を有する電荷補償領域と、前記終端部内において前記界面上に部分的に設けられ前記電荷補償領域に接し前記素子部を取り囲み前記第２の導電型を有し前記電荷補償領域の不純物濃度に比して低い不純物濃度を有する第１の接合終端領域と、前記終端部内において前記界面上において前記第１の接合終端領域から離れて設けられ前記界面上において前記素子部を取り囲み前記第２の導電型を有する第１のガードリング領域とを形成する工程とを含み、さらに
   前記第１の範囲を形成する工程の後に前記第２の範囲を形成する工程を備え、前記第２の範囲を形成する工程は、前記界面をなし前記第１の導電型を有する第２の耐圧保持層を形成する工程と、前記素子部内において前記第２の耐圧保持層上に設けられ前記第２の導電型を有するチャネル形成領域と、前記チャネル形成領域上に設けられ前記チャネル形成領域によって前記第２の耐圧保持層から隔てられ前記第１の導電型を有するソース領域とを形成する工程とを含み、前記第１および第２の耐圧保持層は前記素子部において耐圧保持領域を構成しており、さらに
   前記チャネル形成領域上において前記第２の耐圧保持層と前記ソース領域とを互いにつなぐ部分を有するゲート絶縁膜を形成する工程と、
   前記ゲート絶縁膜上に設けられた、前記炭化珪素半導体装置のオン状態およびオフ状態の間のスイッチングを行うためのゲート電極を形成する工程と、
   前記第１の主面に面する第１の主電極を形成する工程と、
   前記第２の主面上において前記ソース領域に接する第２の主電極を形成する工程とを備え、
   前記オフ状態において前記耐圧保持領域中の最大電界強度が０．４ＭＶ／ｃｍ以上となるように前記第１および第２の主電極間に電圧が印加された場合に、前記素子部内の前記第２の範囲における最大電界強度が、前記第１の範囲における最大電界強度の３分の２未満となるように構成される、炭化珪素半導体装置の製造方法。