JP2016004955A - Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents

Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same Download PDF

Info

Publication number
JP2016004955A
JP2016004955A JP2014125922A JP2014125922A JP2016004955A JP 2016004955 A JP2016004955 A JP 2016004955A JP 2014125922 A JP2014125922 A JP 2014125922A JP 2014125922 A JP2014125922 A JP 2014125922A JP 2016004955 A JP2016004955 A JP 2016004955A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon carbide
conductivity type
implantation
semiconductor device
drift layer
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.)
Pending
Application number
JP2014125922A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
康史 貞松
Yasushi Sadamatsu
康史 貞松
史郎 日野
Shiro Hino
史郎 日野
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2014125922A priority Critical patent/JP2016004955A/en
Publication of JP2016004955A publication Critical patent/JP2016004955A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon carbide semiconductor device and a manufacturing method of the same, which support reduction in channel resistance and reduction in JFET resistance at the same time.SOLUTION: A silicon carbide semiconductor device of the present invention comprises: a first conductivity type silicon carbide substrate; a first conductivity type drift layer on a principal surface of the silicon carbide substrate; and second conductivity type well regions which are provided at a distance from each other in a surface layer of the drift layer. The well region has a retrograde profile where a second conductivity type impurity concentration decreases in a range of up to 400 nm in a depth direction, from 1×10cmto a concentration equivalent with a first conductivity type impurity concentration in the drift layer.

Description

この発明は、チャネリングを改善すると共にチャネル抵抗を低減するイオン注入方法に関する。   The present invention relates to an ion implantation method for improving channeling and reducing channel resistance.

従来、半導体装置の形成においてイオン注入におけるチャネリングを抑制するため、注入マスクの側壁の法線方向に対して所定の角度からイオン注入を行う方法(例えば特許文献1)、基板の法線方向に対して所定の傾斜角(注入角)を有したまま、法線を軸に回転させながらイオン注入を行う傾斜回転注入法(例えば特許文献2)、所定の注入角を有したままパラレルスキャンする方法(例えば特許文献3)が採用されている。   Conventionally, in order to suppress channeling in ion implantation in the formation of a semiconductor device, a method of performing ion implantation from a predetermined angle with respect to the normal direction of the sidewall of the implantation mask (for example, Patent Document 1), with respect to the normal direction of the substrate An inclined rotation implantation method (for example, Patent Document 2) in which ions are implanted while rotating around a normal line while maintaining a predetermined inclination angle (implantation angle), and a parallel scanning method with a predetermined implantation angle ( For example, Patent Document 3) is adopted.

特開平10−256173号公報JP-A-10-256173 特開平5−41387号公報JP-A-5-41387 特開平5−166745号公報JP-A-5-166745

しかしながら、特許文献1−3のイオン注入方法はいずれも、注入マスクの側壁の法線方向で斜めイオン注入を行っているため、一部のイオンは注入マスクの端部を斜め方向に通過して入射するため、飛程が短くなる。そのため、注入マスク端部の下のSiC基板表面部分において、局所的に不純物濃度が高い領域が形成され、MOSFETのチャネル抵抗が増大するという問題点があった。   However, since all of the ion implantation methods of Patent Documents 1-3 perform oblique ion implantation in the normal direction of the sidewall of the implantation mask, some ions pass through the end of the implantation mask in the oblique direction. The incident range shortens the range. Therefore, there is a problem that a region having a high impurity concentration is locally formed in the surface portion of the SiC substrate under the end portion of the implantation mask, and the channel resistance of the MOSFET is increased.

本発明は上述の問題点に鑑み、チャネル抵抗の低減とJFET抵抗の低減を両立する炭化珪素半導体装置及びその製造方法の提供を目的とする。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a silicon carbide semiconductor device that achieves both a reduction in channel resistance and a reduction in JFET resistance, and a method for manufacturing the same.

本発明に係る炭化珪素半導体装置は、第1導電型の炭化珪素基板と、炭化珪素基板の主面上の第1導電型のドリフト層と、ドリフト層の表層に、互いに離間して設けられた第2導電型のウェル領域と、を備え、ウェル領域は、その第2導電型不純物濃度が、深さ方向に400nm以下の範囲で1×1018cm−3からドリフト層における第1導電型不純物濃度に等しい濃度まで減少するレトログレードプロファイルを有する。 A silicon carbide semiconductor device according to the present invention is provided on a first conductivity type silicon carbide substrate, a first conductivity type drift layer on a main surface of the silicon carbide substrate, and a surface layer of the drift layer so as to be separated from each other. A well region of a second conductivity type, and the well region has a first conductivity type impurity in the drift layer from 1 × 10 18 cm −3 in a range where the second conductivity type impurity concentration is 400 nm or less in the depth direction. It has a retrograde profile that decreases to a concentration equal to the concentration.

本発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、第1導電型の炭化珪素基板の主面上に第1導電型のドリフト層を形成し、ドリフト層の表層に、互いに離間して設けられた第2導電型のウェル領域を形成する。そして、ウェル領域は、ドリフト層上に矩形形状の注入マスクを形成し、注入マスクの長手方向の側壁に平行な方向かつドリフト層の注入面に対して斜め方向からイオン注入を行うことにより形成される。   In the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention, the first conductivity type drift layer is formed on the main surface of the first conductivity type silicon carbide substrate, and provided on the surface layer of the drift layer so as to be separated from each other. A second conductivity type well region is formed. The well region is formed by forming a rectangular implantation mask on the drift layer and performing ion implantation in a direction parallel to the longitudinal side wall of the implantation mask and from an oblique direction with respect to the implantation surface of the drift layer. The

本発明に係る炭化珪素半導体装置は、第1導電型の炭化珪素基板と、炭化珪素基板の主面上の第1導電型のドリフト層と、ドリフト層の表層に、互いに離間して設けられた第2導電型のウェル領域と、を備え、ウェル領域は、その第2導電型不純物濃度が、深さ方向に400nm以下の範囲で1×1018cm−3からドリフト層における第1導電型不純物濃度に等しい濃度まで減少するレトログレードプロファイルを有する。ウェル領域の不純物濃度プロファイルを上述のレトログレードとすることにより、チャネル抵抗の低減とJFET抵抗の低減を両立することができる。 A silicon carbide semiconductor device according to the present invention is provided on a first conductivity type silicon carbide substrate, a first conductivity type drift layer on a main surface of the silicon carbide substrate, and a surface layer of the drift layer so as to be separated from each other. A well region of a second conductivity type, and the well region has a first conductivity type impurity in the drift layer from 1 × 10 18 cm −3 in a range where the second conductivity type impurity concentration is 400 nm or less in the depth direction. It has a retrograde profile that decreases to a concentration equal to the concentration. By setting the impurity concentration profile of the well region to the above-mentioned retrograde, it is possible to achieve both a reduction in channel resistance and a reduction in JFET resistance.

本発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、第1導電型の炭化珪素基板の主面上に第1導電型のドリフト層を形成し、ドリフト層の表層に、互いに離間して設けられた第2導電型のウェル領域を形成する。そして、ウェル領域は、ドリフト層上に矩形形状の注入マスクを形成し、注入マスクの長手方向の側壁に平行な方向かつドリフト層の注入面に対して斜め方向からイオン注入を行うことにより形成される。これにより、チャネル抵抗が低く、JFET抵抗が低い炭化珪素半導体装置を製造することができる。   In the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention, the first conductivity type drift layer is formed on the main surface of the first conductivity type silicon carbide substrate, and provided on the surface layer of the drift layer so as to be separated from each other. A second conductivity type well region is formed. The well region is formed by forming a rectangular implantation mask on the drift layer and performing ion implantation in a direction parallel to the longitudinal side wall of the implantation mask and from an oblique direction with respect to the implantation surface of the drift layer. The Thereby, a silicon carbide semiconductor device having low channel resistance and low JFET resistance can be manufactured.

実施の形態1のMOSFETの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the MOSFET according to the first embodiment. 実施の形態1に係る注入マスク及びウェル領域の配置を示す炭化珪素基板の平面図である。3 is a plan view of a silicon carbide substrate showing an arrangement of an implantation mask and well regions according to the first embodiment. FIG. 図2のa−a´断面図である。It is aa 'sectional drawing of FIG. 図2のb−b´断面図である。It is bb 'sectional drawing of FIG. 4°オフ基板における注入角度と濃度プロファイルの裾の引き具合の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the injection | pouring angle in a 4 degree | times off board | substrate, and the pulling condition of the bottom of a concentration profile. 8°オフ基板における注入角度と濃度プロファイルの裾の引き具合の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the implantation angle in an 8 degree | times off board | substrate, and the pulling condition of the bottom of a concentration profile. ウェル領域の濃度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the density | concentration profile of a well area | region. MOSFETのオン状態の電流−電圧特性を示す図である。It is a figure which shows the current-voltage characteristic of the ON state of MOSFET. MOSFETのオン抵抗を示す図である。It is a figure which shows the on-resistance of MOSFET. 実施の形態1の変形例に係る注入マスク及びウェル領域の配置を示す炭化珪素基板の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a silicon carbide substrate showing an arrangement of an implantation mask and well regions according to a modification of the first embodiment.

<A.実施の形態1>
<A−1.チャネリング>
炭化珪素(SiC)基板を用いたMOSFETの作成において、不純物のドーピングはイオン注入によって行われる。SiCはSiに比べて不純物の熱拡散係数が非常に小さいため、Si基板のように、不純物の熱拡散によって不純物濃度のプロファイルを決定することが出来ない。そのため、SiC基板では、不純物領域における不純物濃度のピーク値や注入深さは、イオン注入の条件によって制御される。
<A. Embodiment 1>
<A-1. Channeling>
In the fabrication of a MOSFET using a silicon carbide (SiC) substrate, impurities are doped by ion implantation. Since SiC has a much smaller thermal diffusion coefficient of impurities than Si, an impurity concentration profile cannot be determined by thermal diffusion of impurities as in the case of a Si substrate. Therefore, in the SiC substrate, the peak value of the impurity concentration and the implantation depth in the impurity region are controlled by the ion implantation conditions.

イオン注入によって形成されるMOSFETのウェル領域は、チャネル抵抗を低減するために、表面側の不純物濃度を薄くする必要がある一方、表面側以外ではパンチスルーを抑制するため、不純物濃度を1×1018cm−3以上とする必要がある。加えて、耐圧数kVのMOSFETのドリフト層濃度は1×1015cm−3以上であり、JFET抵抗を低減するために、ドリフト層と不純物濃度が等しくなる注入深さは、浅くする必要がある。以上をまとめると、ウェル領域の不純物濃度プロファイルは、表面側で最も小さく、ある深さでピークを持ち、急峻に減少する、レトログレードが必要となる。 In the well region of the MOSFET formed by ion implantation, it is necessary to reduce the impurity concentration on the surface side in order to reduce the channel resistance. On the other hand, the impurity concentration is set to 1 × 10 in order to suppress punch-through except on the surface side. It is necessary to be 18 cm −3 or more. In addition, the drift layer concentration of the MOSFET having a withstand voltage of several kV is 1 × 10 15 cm −3 or more, and in order to reduce the JFET resistance, the implantation depth at which the impurity concentration is equal to the drift layer needs to be shallow. . In summary, the impurity concentration profile in the well region is the smallest on the surface side, has a peak at a certain depth, and requires a retrograde that decreases sharply.

イオン注入において、注入された不純物が原子の隙間を通して基板の奥深くに達する、チャネリングと呼ばれる現象がある。Si基板では、チャネリングを抑制するために基板を7〜8°傾斜させてイオン注入を行っている。一方、SiC基板の場合は、デバイス作製に用いられる基板に4〜8°のオフ角が設けられているため、チャネリングは起こらないと考えられており、チャネリングの抑制の観点からの斜めイオン注入は行われていなかった。   In ion implantation, there is a phenomenon called channeling in which implanted impurities reach deep into the substrate through the gaps between atoms. In the Si substrate, ion implantation is performed by tilting the substrate by 7 to 8 ° in order to suppress channeling. On the other hand, in the case of a SiC substrate, since the substrate used for device fabrication is provided with an off angle of 4 to 8 °, it is considered that channeling does not occur, and oblique ion implantation from the viewpoint of suppressing channeling is performed. It was not done.

しかしながら、出願人は、SiC基板では、結晶格子と衝突し散乱したイオンのランダム成分により二次的なチャネリングが発生し、濃度プロファイルが裾を引き、その結果、深いJFET領域が形成されJFET抵抗の増大が生じることを発見した。そのため、SiC基板においてウェル領域を形成する際も、二次的なチャネリングを避けてレトログレードの急峻な濃度プロファイルを形成するためには、Si基板と同様に基板の注入面に対して斜め方向からイオン注入を行うことが必要である。   However, the applicant has found that, in the SiC substrate, secondary channeling occurs due to the random component of the ions that collide with the crystal lattice and are scattered, resulting in the bottom of the concentration profile, resulting in the formation of a deep JFET region and the JFET resistance. We found that an increase occurred. Therefore, when forming a well region in a SiC substrate, in order to avoid a secondary channeling and to form a retrograde steep concentration profile, as in the case of a Si substrate, the substrate is inclined from an oblique direction. It is necessary to perform ion implantation.

上記の問題を解決するため、イオン注入時にマスクの側壁に対して垂直な方向において、注入面に対して斜め注入を行った場合、マスク端部を斜め方向に通過して入射するイオンによる局所的な高濃度領域が形成されるため、チャネル抵抗が増大してしまう。   In order to solve the above-described problem, when the implantation is performed obliquely with respect to the implantation surface in the direction perpendicular to the side wall of the mask during ion implantation, the ions are locally introduced by passing through the edge of the mask in the oblique direction. Since a high concentration region is formed, channel resistance increases.

そこで、本発明に係る炭化珪素半導体装置は、注入マスクの側壁に対して平行な方向において、注入面に対して斜め方向からイオン注入を行うことにより、ウェル領域を形成する。この方法により作製したpウェル領域の濃度プロファイルは、前述した二次的なチャネリングが抑制されるため、従来と比べて急峻に減少するという特徴を持つ。   Therefore, in the silicon carbide semiconductor device according to the present invention, the well region is formed by performing ion implantation from an oblique direction with respect to the implantation surface in a direction parallel to the sidewall of the implantation mask. The concentration profile of the p-well region manufactured by this method has a feature that it decreases sharply compared to the conventional case because the secondary channeling described above is suppressed.

<A−2.構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係る炭化珪素半導体装置である縦型MOSFET100の断面模式図である。以下、本明細書では半導体層の導電型について、第1導電型をn型、第2導電型をp型とするが、逆の導電型であってもよい。
<A-2. Configuration>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vertical MOSFET 100 that is a silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, in this specification, regarding the conductivity type of the semiconductor layer, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, but the opposite conductivity type may be used.

縦型MOSFET100は、SiC基板10、ドリフト層20、ウェル領域30、ソース領域40、ゲート絶縁膜50、層間絶縁膜55、ゲート電極60、ソースオーミック電極70、裏面オーミック電極71、ソース電極80及びドレイン電極85を備えている。   The vertical MOSFET 100 includes an SiC substrate 10, a drift layer 20, a well region 30, a source region 40, a gate insulating film 50, an interlayer insulating film 55, a gate electrode 60, a source ohmic electrode 70, a back ohmic electrode 71, a source electrode 80, and a drain. An electrode 85 is provided.

SiC基板10は、第1導電型で低抵抗の炭化珪素からなり、4Hのポリタイプを有する。そして、その第1主面の面方位は、(0001)面からc軸方向に4°傾斜している。SiC基板10の第1主面上には、第1導電型の炭化珪素からなるドリフト層20が形成される。   SiC substrate 10 is made of silicon carbide having a first conductivity type and low resistance, and has a 4H polytype. The plane orientation of the first main surface is inclined 4 ° in the c-axis direction from the (0001) plane. Drift layer 20 made of silicon carbide of the first conductivity type is formed on the first main surface of SiC substrate 10.

ドリフト層20の表層側には、第2導電型の半導体層であるウェル領域30が平面視において離間して複数形成される。ウェル領域30は、アルミニウム(Al)を不純物として含有する第2導電型の半導体層である。ドリフト層20の表層のうち、隣接するウェル領域30の間の領域であって、ドリフト層20の表面からウェル領域30の深さと同じ深さまでの領域を離間領域21とする。   On the surface layer side of the drift layer 20, a plurality of well regions 30, which are semiconductor layers of the second conductivity type, are formed apart from each other in plan view. The well region 30 is a second conductivity type semiconductor layer containing aluminum (Al) as an impurity. Of the surface layer of the drift layer 20, a region between adjacent well regions 30 and a region from the surface of the drift layer 20 to the same depth as the depth of the well region 30 is defined as a separation region 21.

ウェル領域30の表層には、窒素(N)を不純物として含有する第1導電型の半導体層であるソース領域40が形成される。また、ソース領域40には部分的に、その表層から底面までを貫通する第2導電型のウェルコンタクト領域35が形成される。ウェルコンタクト領域の第2導電型不純物は、アルミニウム(Al)である。   On the surface layer of the well region 30, a source region 40, which is a first conductivity type semiconductor layer containing nitrogen (N) as an impurity, is formed. Further, a second conductivity type well contact region 35 penetrating from the surface layer to the bottom surface is partially formed in the source region 40. The second conductivity type impurity in the well contact region is aluminum (Al).

ウェル領域30の表面とソース領域40の一部の表面とに跨って、酸化珪素からなるゲート絶縁膜50が形成される。さらに、ゲート絶縁膜50の表面には、ゲート絶縁膜50を介してウェル領域30及びソース領域40の端部と対向するように、ゲート電極60が形成される。なお、ウェル領域30のうち、ゲート絶縁膜50を介してゲート電極60と対向し、オン動作時に反転層が形成される領域をチャネル領域という。   A gate insulating film 50 made of silicon oxide is formed across the surface of the well region 30 and a part of the surface of the source region 40. Further, a gate electrode 60 is formed on the surface of the gate insulating film 50 so as to face the end portions of the well region 30 and the source region 40 with the gate insulating film 50 interposed therebetween. In the well region 30, a region facing the gate electrode 60 through the gate insulating film 50 and in which an inversion layer is formed during the on operation is referred to as a channel region.

ゲート絶縁膜50上には、ゲート電極60を覆うように酸化珪素で構成される層間絶縁膜55が形成される。ソース領域40のうちゲート絶縁膜50で覆われていない領域の表面と、ウェルコンタクト領域35のうちソース領域40と接する側の一部の表面とには、炭化珪素との接触抵抗を低減するためのソースオーミック電極70が形成される。なお、ウェル領域30は、低抵抗のウェルコンタクト領域35を介して、ソースオーミック電極70と電子の授受を容易に行うことが可能である。   An interlayer insulating film 55 made of silicon oxide is formed on the gate insulating film 50 so as to cover the gate electrode 60. In order to reduce contact resistance with silicon carbide, the surface of the region of the source region 40 that is not covered with the gate insulating film 50 and the partial surface of the well contact region 35 on the side in contact with the source region 40 Source ohmic electrode 70 is formed. The well region 30 can easily exchange electrons with the source ohmic electrode 70 via the low-resistance well contact region 35.

ソースオーミック電極70及び層間絶縁膜55上には、ソース電極80が形成されている。SiC基板10の第1主面と反対側の第2主面、すなわち裏面側には、裏面オーミック電極71を介してドレイン電極85が形成される。また、図示しないが、半導体装置内のユニットセルが存在しない領域の一部において、ゲート電極60は層間絶縁膜55に開けられたゲートコンタクトホールを介してゲートパッド及びゲート配線と電気的に短絡している。   A source electrode 80 is formed on the source ohmic electrode 70 and the interlayer insulating film 55. On the second main surface opposite to the first main surface of SiC substrate 10, that is, on the back surface side, drain electrode 85 is formed via back surface ohmic electrode 71. Although not shown, the gate electrode 60 is electrically short-circuited with the gate pad and the gate wiring through the gate contact hole opened in the interlayer insulating film 55 in a part of the region where the unit cell does not exist in the semiconductor device. ing.

<A−3.製造工程>
MOSFET100の製造方法について説明する。まず、4Hのポリタイプを有するSiC基板10を準備し、SiC基板10の(0001)面から[11−20]方向にオフ角だけ傾斜した第1主面上に、化学気相堆積(Chemical Vapor Deposition:CVD)法により、5〜50μmの厚さの炭化珪素からなるドリフト層20をエピタキシャル成長する。ドリフト層20の第1導電型不純物濃度は1×1015cm−3〜1×1017cm−3とする。
<A-3. Manufacturing process>
A method for manufacturing MOSFET 100 will be described. First, an SiC substrate 10 having a 4H polytype is prepared, and chemical vapor deposition (Chemical Vapor deposition) is performed on the first main surface inclined by an off angle in the [11-20] direction from the (0001) plane of the SiC substrate 10. A drift layer 20 made of silicon carbide having a thickness of 5 to 50 μm is epitaxially grown by a deposition (CVD) method. The first conductivity type impurity concentration of the drift layer 20 is 1 × 10 15 cm −3 to 1 × 10 17 cm −3 .

次に、ドリフト層20の表面にフォトレジストなどにより注入マスク31を形成し、Alを第2導電型不純物としてイオン注入する。このイオン注入領域がウェル領域30となる。ここで、図2に示すようにSiC基板10を上面から見たときに、注入マスク31とウェル領域30が平行かつ交互に繰り返すストライプ形状となるようにする。また、ストライプの方向はSiC基板10のオフ角方向と平行になるようにする。   Next, an implantation mask 31 is formed on the surface of the drift layer 20 with a photoresist or the like, and Al is ion-implanted as a second conductivity type impurity. This ion implantation region becomes the well region 30. Here, as shown in FIG. 2, when the SiC substrate 10 is viewed from above, the implantation mask 31 and the well region 30 are formed in a stripe shape that repeats in parallel and alternately. The stripe direction is set to be parallel to the off-angle direction of the SiC substrate 10.

図3は図2のa−a´断面図であり、注入マスク31の側壁に対して垂直な方向からみた断面図を示している。また、図4は図2のb−b´断面図であり、注入マスクの側壁に対して平行な方向からみた断面図を示している。Alイオンの注入方向は、図3に示すように注入マスク31の側壁に対して垂直な方向からみると、注入面に対して垂直であり、かつ図4に示すように注入マスク31の側壁に対して平行な方向からみると、注入面に対して斜め方向である。   FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line aa ′ of FIG. 2 and is a cross-sectional view seen from a direction perpendicular to the sidewall of the implantation mask 31. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line bb ′ of FIG. 2 and shows a cross-sectional view seen from a direction parallel to the sidewall of the implantation mask. The Al ion implantation direction is perpendicular to the implantation surface when viewed from a direction perpendicular to the sidewall of the implantation mask 31 as shown in FIG. 3, and on the sidewall of the implantation mask 31 as shown in FIG. When viewed from a direction parallel to the surface, the direction is oblique to the injection surface.

また、Alイオンの注入深さは、ドリフト層20の厚さを超えない0.5〜3μm程度とする。また、上述したように、ウェル領域30の不純物濃度は、パンチスルー抑制のために必要な1×1018cm−3から、ドリフト層20の第1導電型不純物濃度に等しい1×1016cm−3まで深さ方向に急峻に減少することが必要である。この点、上述の通りSiC基板10の注入面に対して斜め方向からイオン注入を行うことにより、不純物濃度が1×1018cm−3から1×1016cm−3までの400nm以下の範囲で急峻に減少する不純物濃度プロファイルが得られる。従って、JFET長が短くなり、JFET長を低減することができる。また、注入マスク31の側壁に垂直な方向からみると注入面に対して垂直にイオン注入を行うことにより、注入したイオンが注入マスク31の端部を斜め方向に通過して入射することがないため、注入マスク31の端部下において、ウェル領域30の表面の不純物濃度が局所的に高くなることを避けることができ、MOSFETのチャネル抵抗の増大を避けることができる。その後、注入マスク31を除去する。本工程によりAlがイオン注入された領域がウェル領域30となる。 Also, the Al ion implantation depth is about 0.5 to 3 μm which does not exceed the thickness of the drift layer 20. As described above, the impurity concentration of the well region 30, from 1 × 10 18 cm -3 required for punch-through suppression, 1 × 10 16 equal to the first conductivity type impurity concentration of the drift layer 20 cm - It is necessary to decrease sharply in the depth direction up to 3 . In this respect, by performing ion implantation from an oblique direction with respect to the implantation surface of the SiC substrate 10 as described above, the impurity concentration is in the range of 400 nm or less from 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 16 cm −3. An impurity concentration profile that decreases sharply is obtained. Therefore, the JFET length is shortened, and the JFET length can be reduced. Also, when viewed from a direction perpendicular to the side wall of the implantation mask 31, ion implantation is performed perpendicular to the implantation surface, so that implanted ions do not pass through the end portion of the implantation mask 31 in an oblique direction and enter. Therefore, it is possible to avoid locally increasing the impurity concentration on the surface of the well region 30 below the end of the implantation mask 31, and to avoid an increase in the channel resistance of the MOSFET. Thereafter, the implantation mask 31 is removed. The region into which Al is ion-implanted by this step becomes the well region 30.

次に、ドリフト層20の表面にフォトレジストなどにより注入マスクを形成し、ウェル領域30の外周に隣接して、p型不純物であるAlをイオン注入する。このとき、Alのイオン注入の深さはドリフト層20の厚さを超えない0.5〜3μm程度とする。また、イオン注入されたAlの不純物濃度は、1×1016cm−3〜1×1018cm−3の範囲でドリフト層20の第1導電型不純物濃度より高く、かつウェル領域30のAl濃度より低くする。その後、注入マスクを除去する。本工程によりAlがイオン注入された領域がJTE領域となる(図示せず)。 Next, an implantation mask is formed on the surface of the drift layer 20 with a photoresist or the like, and Al, which is a p-type impurity, is ion implanted adjacent to the outer periphery of the well region 30. At this time, the depth of Al ion implantation is about 0.5 to 3 μm which does not exceed the thickness of the drift layer 20. The impurity concentration of the ion-implanted Al is higher than the first conductivity type impurity concentration of the drift layer 20 in the range of 1 × 10 16 cm −3 to 1 × 10 18 cm −3 and the Al concentration of the well region 30. Make it lower. Thereafter, the implantation mask is removed. A region into which Al is ion-implanted by this step becomes a JTE region (not shown).

次に、ドリフト層20の表面にフォトレジストなどにより注入マスクを形成し、n型不純物であるNをイオン注入する。Nのイオン注入深さはウェル領域30の厚さより浅いものとする。また、イオン注入したNの不純物濃度は、1×1018cm−3〜1×1021cm−3の範囲でウェル領域30の第2導電型不純物濃度を超えるものとする。本工程でNが注入された領域のうち第1導電型を示す領域がソース領域40となる。 Next, an implantation mask is formed on the surface of the drift layer 20 using a photoresist or the like, and N which is an n-type impurity is ion-implanted. The N ion implantation depth is shallower than the thickness of the well region 30. Also, the impurity concentration of the ion-implanted N exceeds the second conductivity type impurity concentration of the well region 30 in the range of 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 21 cm −3 . Of the regions into which N has been implanted in this step, the region showing the first conductivity type becomes the source region 40.

次に、ドリフト層20の表面にフォトレジストなどにより注入マスクを形成し、ソース領域40の中央に第2導電型不純物であるAlをイオン注入し、注入マスクを除去する。本工程によってAlが注入された領域がウェルコンタクト領域35となる。ウェルコンタクト領域35は、ウェル領域30とソースオーミック電極70との良好な電気的接触を得るために設けるもので、ウェルコンタクト領域35の第2導電型不純物濃度は、ウェル領域30の第2導電型不純物濃度より高濃度に設定することが望ましい。本工程でp型不純物をイオン注入する際には、ウェルコンタクト領域35を低抵抗化する目的で、SiC基板10もしくはドリフト層20を150℃以上に加熱してイオン注入することが望ましい。   Next, an implantation mask is formed on the surface of the drift layer 20 using a photoresist or the like, and Al, which is a second conductivity type impurity, is ion-implanted in the center of the source region 40 to remove the implantation mask. The region into which Al is implanted by this step becomes the well contact region 35. The well contact region 35 is provided in order to obtain good electrical contact between the well region 30 and the source ohmic electrode 70. The second conductivity type impurity concentration of the well contact region 35 is the second conductivity type of the well region 30. It is desirable to set the concentration higher than the impurity concentration. When ion-implanting p-type impurities in this step, it is desirable to heat the SiC substrate 10 or the drift layer 20 to 150 ° C. or higher for the purpose of reducing the resistance of the well contact region 35.

次に、熱処理装置によって、アルゴン(Ar)ガスなどの不活性ガス雰囲気中で1300〜1900℃、30秒〜1時間のアニールを行う。このアニールにより、イオン注入したN及びAlを電気的に活性化させる。   Next, annealing is performed at 1300 to 1900 ° C. for 30 seconds to 1 hour in an inert gas atmosphere such as argon (Ar) gas by a heat treatment apparatus. By this annealing, ion-implanted N and Al are electrically activated.

続いて、CVD法、フォトリソグラフィー技術などを用いて、上述の活性領域にほぼ対応した位置以外の領域に膜厚が0.5〜2μm程度の二酸化珪素膜からなるフィールド絶縁膜を形成する。このとき、例えば、フィールド絶縁膜を全面に形成した後、セル領域にほぼ対応した位置のフィールド絶縁膜をフォトリソグラフィー技術、エッチングなどで除去すればよい。   Subsequently, a field insulating film made of a silicon dioxide film having a thickness of about 0.5 to 2 μm is formed in a region other than the position substantially corresponding to the above-described active region by using a CVD method, a photolithography technique, or the like. At this time, for example, after the field insulating film is formed on the entire surface, the field insulating film at a position substantially corresponding to the cell region may be removed by photolithography, etching, or the like.

続いて、フィールド絶縁膜に覆われていない炭化珪素表面を熱酸化して所望の厚みのゲート絶縁膜50である酸化珪素を形成する。次に、ゲート絶縁膜50の上に、導電性を有する多結晶珪素膜を減圧CVD法により形成し、これをパターニングすることによりゲート電極60を形成する。続いて、層間絶縁膜55を減圧CVD法により形成する。続いて、層間絶縁膜55とゲート絶縁膜50を貫き、ユニットセルのウェルコンタクト領域35とソース領域40に到達するコンタクトホールを形成し、同時にMOSFETのユニットセルの外周に位置するウェルコンタクトホール(図示せず)を形成する。   Subsequently, the silicon carbide surface not covered with the field insulating film is thermally oxidized to form silicon oxide as the gate insulating film 50 having a desired thickness. Next, a polycrystalline silicon film having conductivity is formed on the gate insulating film 50 by a low pressure CVD method, and the gate electrode 60 is formed by patterning this. Subsequently, an interlayer insulating film 55 is formed by a low pressure CVD method. Subsequently, contact holes reaching the well contact region 35 and the source region 40 of the unit cell through the interlayer insulating film 55 and the gate insulating film 50 are formed, and at the same time, well contact holes (see FIG. (Not shown).

次に、スパッタ法などによるNiを主成分とする金属膜を形成した後、600〜1100℃の温度の熱処理を行ない、Niを主成分とする金属膜と、コンタクトホール内の炭化珪素層とを反応させて、炭化珪素層と金属膜との間にシリサイドを形成する。続いて、層間絶縁膜55上に残留した金属膜を、硫酸、硝酸、塩酸のいずれか、またはこれらと過酸化水素水との混合液などによるウェットエッチングにより除去する。これにより、ソースオーミック電極70が形成される。   Next, after forming a metal film containing Ni as a main component by sputtering or the like, heat treatment is performed at a temperature of 600 to 1100 ° C. to form a metal film containing Ni as a main component and a silicon carbide layer in the contact hole. By reacting, silicide is formed between the silicon carbide layer and the metal film. Subsequently, the metal film remaining on the interlayer insulating film 55 is removed by wet etching using sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or a mixed solution of these with hydrogen peroxide. Thereby, the source ohmic electrode 70 is formed.

続いて、SiC基板10の裏面(第2主面)にNiを主成分とする金属を形成し、熱処理することにより、第2主面に裏面オーミック電極71を形成する。   Subsequently, a back surface ohmic electrode 71 is formed on the second main surface by forming a metal mainly composed of Ni on the back surface (second main surface) of the SiC substrate 10 and performing heat treatment.

次に、フォトレジストなどによるパターニングを用いて、ゲートコンタクトホール(図示せず)となる位置の層間絶縁膜55を除去する。   Next, the interlayer insulating film 55 at a position that becomes a gate contact hole (not shown) is removed by patterning using a photoresist or the like.

その後、SiC基板10の表面にスパッタ法または蒸着法によりAl等の配線金属を形成し、フォトリソグラフィー技術により所定の形状に加工することで、ソース電極80を形成する。さらに、SiC基板10の第2主面に形成された裏面オーミック電極71の表面上に金属膜であるドレイン電極85を形成し、図1に示したMOSFETが完成する。   Thereafter, a wiring metal such as Al is formed on the surface of the SiC substrate 10 by sputtering or vapor deposition, and the source electrode 80 is formed by processing it into a predetermined shape by photolithography. Furthermore, a drain electrode 85, which is a metal film, is formed on the surface of the back ohmic electrode 71 formed on the second main surface of the SiC substrate 10, and the MOSFET shown in FIG. 1 is completed.

<A−4.シミュレーション結果>
次に、MOSFETのウェル領域を形成するにあたり、注入面に対して斜め方向からのイオン注入を行うことの効果について、シミュレーションによる検証結果を説明する。
<A-4. Simulation results>
Next, the verification result by simulation about the effect of performing ion implantation from an oblique direction with respect to the implantation surface in forming the well region of the MOSFET will be described.

はじめに、4°オフ及び8°オフのSiC基板のそれぞれに対し、−30°〜30°の注入角度でイオン注入を行ったときの、ウェル領域の濃度プロファイルを計算した。ここで、注入角度がマイナスとなるときは、基板のオフ方向、すなわち<11−20>方向(c軸方向)に注入方向を傾けたときであり、注入角度がプラスとなるときは、オフ方向と反対方向、すなわち<−1−120>方向に注入方向を傾けたときである。得られた濃度プロファイルについて、ドリフト層の第1導電型不純物濃度と同一濃度の第2導電型不純物濃度となるウェル領域の深さを濃度プロファイルの裾の引き具合とし、この値を注入角度0°を基準として相対的に表し、注入角度との関係を示したものが図5、6である。図5は、4°オフのSiC基板を、図6は8°オフのSiC基板における結果を示している。   First, the concentration profile of the well region was calculated when ion implantation was performed at an implantation angle of −30 ° to 30 ° for each of the 4 ° off and 8 ° off SiC substrates. Here, when the implantation angle is negative, it is when the implantation direction is tilted in the off direction of the substrate, that is, in the <11-20> direction (c-axis direction), and when the implantation angle is positive, the off direction. When the injection direction is tilted in the opposite direction, that is, in the <-1-120> direction. With respect to the obtained concentration profile, the depth of the well region having the second conductivity type impurity concentration of the same concentration as the first conductivity type impurity concentration of the drift layer is defined as the tail of the concentration profile, and this value is set as an implantation angle of 0 °. FIG. 5 and FIG. 6 show the relationship with the injection angle relative to the reference. FIG. 5 shows the results for the SiC substrate with 4 ° off, and FIG. 6 shows the results for the SiC substrate with 8 ° off.

図5、6に示す結果より、4°オフのSiC基板に対しては、注入角度を4°、−11°〜−15°、19°〜23°とするとチャネリングによる濃度プロファイルの裾引きが大きくなる。また、8°オフのSiC基板に対しては、注入角度を8°、−7°〜−11°、23°〜27°とすると、チャネリングによる濃度プロファイルの裾引きが大きくなる。すなわち、注入面となる結晶面のc軸からの角度が0°、±17°の場合にチャネリングが顕著に表れている。よって、注入角度をつけない場合と比較して、濃度プロファイルの裾引きを小さくするためには、4°オフのSiC基板に対しては、−18°以下すなわちc軸方向に18°以上、8°オフのSiC基板に対しては−14°以下すなわちc軸方向に14°以上の注入角度をつけることが望ましい。4°、8°以外のオフ角を持つ基板に対しても、c軸からの角度が22°以上の注入角度とすることにより、濃度プロファイルの裾引きを小さくすることができる。   From the results shown in FIGS. 5 and 6, when the implantation angle is set to 4 °, −11 ° to −15 °, and 19 ° to 23 °, the tailing of the concentration profile due to channeling is large for a 4 ° off SiC substrate. Become. For an SiC substrate that is 8 ° off, if the implantation angle is 8 °, −7 ° to −11 °, or 23 ° to 27 °, the tailing of the concentration profile due to channeling increases. That is, channeling is noticeable when the angle from the c-axis of the crystal plane serving as the implantation surface is 0 ° and ± 17 °. Therefore, in order to reduce the tail of the concentration profile as compared with the case where the implantation angle is not set, for a SiC substrate with 4 ° off, −18 ° or less, that is, 18 ° or more in the c-axis direction, 8 It is desirable to set an implantation angle of -14 ° or less, that is, 14 ° or more in the c-axis direction for a SiC substrate that is off. Even for substrates having off-angles other than 4 ° and 8 °, tailing of the concentration profile can be reduced by setting the implantation angle to be 22 ° or more from the c-axis.

次に、4°オフのSiC基板に対して、基板のオフ方向に27°の注入角度による斜め注入を行ってウェル領域を形成した場合と、斜め注入を行わず(注入角度0°)にウェル領域を形成した場合のそれぞれについて、シミュレーションを用いてMOSFETのオン抵抗Ronを計算した。図7は、ウェル領域の不純物濃度プロファイルを示している。図7において、横軸はイオンの注入深さを、縦軸はウェル領域の不純物濃度をそれぞれ示している。図8は、オン状態における電流−電圧特性を示している。図8において、横軸はドレイン電圧を、縦軸はドレイン電流密度をそれぞれ示している。図9は、図8の電流−電圧特性から計算したオン抵抗Ronを示している。図9において、横軸がイオン注入角度を、縦軸がオン抵抗Ronをそれぞれ示している。なお、ウェル領域30のイオン注入は、加速エネルギーを1000keV、注入量を1×1014cm−3とし、その他のパラメータは車載用や一般産業用に用いられているMOSFET素子を仮定している。 Next, with respect to a SiC substrate that is 4 ° off, the well region is formed by performing oblique implantation at an implantation angle of 27 ° in the off direction of the substrate, and when the well region is formed without performing oblique implantation (implantation angle 0 °). For each of the cases where the region was formed, the on-resistance Ron of the MOSFET was calculated using simulation. FIG. 7 shows the impurity concentration profile of the well region. In FIG. 7, the horizontal axis represents the ion implantation depth, and the vertical axis represents the impurity concentration in the well region. FIG. 8 shows current-voltage characteristics in the on state. In FIG. 8, the horizontal axis indicates the drain voltage, and the vertical axis indicates the drain current density. FIG. 9 shows the on-resistance Ron calculated from the current-voltage characteristics of FIG. In FIG. 9, the horizontal axis represents the ion implantation angle, and the vertical axis represents the on-resistance Ron. The ion implantation of the well region 30 is assumed to be an acceleration energy of 1000 keV and an implantation amount of 1 × 10 14 cm −3, and other parameters are assumed to be MOSFET elements used for in-vehicle use or general industry.

図7の結果から、斜めイオン注入を行うことにより、ウェル領域の不純物濃度プロファイルの変化が急峻となり、JFET長が短くなることが分かる。これは、二次的なチャネリングが抑制されることによる。また、図8,9の結果から、斜めイオン注入を行うことにより、オン抵抗が小さくなることが分かる。これは、注入マスクの側壁に対して平行な方向に斜めイオン注入を行うことにより、チャネル抵抗を増大させることなくJFET長が短くなるため、JFET抵抗が低減することによる。   From the results of FIG. 7, it can be seen that by performing oblique ion implantation, the change in the impurity concentration profile of the well region becomes steep and the JFET length is shortened. This is because secondary channeling is suppressed. Further, from the results of FIGS. 8 and 9, it can be seen that the on-resistance is reduced by performing the oblique ion implantation. This is because by performing oblique ion implantation in a direction parallel to the sidewall of the implantation mask, the JFET length is shortened without increasing the channel resistance, and thus the JFET resistance is reduced.

<A−5.変形例>
なお、上記の説明では、ウェル領域30を形成するための注入マスク31は、基板10のオフ方向と平行にストライプ状に形成することとした(図2)。しかし、注入マスク31は必ずしもストライプ状でなくても良く、図10に示すように、複数の長方形によって形成されても良い。この場合、注入マスク31の長手方向は基板10のオフ方向と平行であり、イオン注入方向は、注入マスク31の長手方向の側壁と平行になるようにする。この方向で斜めイオン注入を行うことにより、チャネル抵抗とJFET長を共に小さくすることができる。
<A-5. Modification>
In the above description, the implantation mask 31 for forming the well region 30 is formed in a stripe shape parallel to the off direction of the substrate 10 (FIG. 2). However, the implantation mask 31 does not necessarily have a stripe shape, and may be formed by a plurality of rectangles as shown in FIG. In this case, the longitudinal direction of the implantation mask 31 is parallel to the off direction of the substrate 10, and the ion implantation direction is parallel to the longitudinal side wall of the implantation mask 31. By performing oblique ion implantation in this direction, both channel resistance and JFET length can be reduced.

また、本実施の形態の炭化珪素半導体装置をMOSFETとして説明したが、IGBT等、絶縁ゲート構造を備えた他の半導体装置であっても良い。   Moreover, although the silicon carbide semiconductor device of this Embodiment was demonstrated as MOSFET, other semiconductor devices provided with insulated gate structures, such as IGBT, may be sufficient.

<A−6.効果>
実施の形態1に係る炭化珪素半導体装置は、第1導電型のSiC基板10と、SiC基板10の主面上の第1導電型のドリフト層20と、ドリフト層20の表層に、互いに離間して設けられた第2導電型のウェル領域30と、を備え、ウェル領域30は、その第2導電型不純物濃度が深さ方向に400nm以下の範囲で1×1018cm−3からドリフト層20における第1導電型不純物濃度に等しい濃度まで減少するレトログレードプロファイルを有する。ウェル領域30の不純物濃度が、その表面では低いことによりチャネル抵抗が小さくなり、ある深さで1×1018cm−3以上となることによりパンチスルーが抑制され、その後400nm以下の範囲で急峻に減少することにより、JFET長が小さくなるためJFET抵抗が小さくなる。従って、チャネル抵抗の低減とJFET抵抗の低減を両立することができる。
<A-6. Effect>
The silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment is separated from the first conductivity type SiC substrate 10, the first conductivity type drift layer 20 on the main surface of the SiC substrate 10, and the surface layer of the drift layer 20. A well region 30 of a second conductivity type provided to the drift region 20 from 1 × 10 18 cm −3 in the well region 30 when the second conductivity type impurity concentration is 400 nm or less in the depth direction. Having a retrograde profile that decreases to a concentration equal to the first conductivity type impurity concentration at. When the impurity concentration of the well region 30 is low on the surface, the channel resistance is reduced, and when it is 1 × 10 18 cm −3 or more at a certain depth, punch-through is suppressed, and then sharply within a range of 400 nm or less. By decreasing, the JFET length is reduced, so that the JFET resistance is reduced. Therefore, both reduction in channel resistance and reduction in JFET resistance can be achieved.

なお、SiC基板10は、主面の面方位が(0001)面に対してオフ角を有し、ポリタイプが4Hである。また、ウェル領域30はストライプ状に設けられる。また、炭化珪素半導体装置はMOSFET又はIGBTである。   SiC substrate 10 has a principal surface with an off-angle with respect to the (0001) plane and a polytype of 4H. The well region 30 is provided in a stripe shape. The silicon carbide semiconductor device is a MOSFET or an IGBT.

実施の形態1に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、第1導電型のSiC基板10の主面上に第1導電型のドリフト層20を形成し、ドリフト層20の表層に、互いに離間して設けられた第2導電型のウェル領域30を形成する。ウェル領域30は、ドリフト層20上に矩形形状の注入マスク31を形成し、注入マスク31の長手方向の側壁に平行な方向かつドリフト層20の注入面に対して斜め方向からイオン注入を行うことにより形成されるため、ウェル領域において不純物濃度プロファイルの変化が急峻となり、チャネル抵抗の低減とJFET長の低減を両立することができる。   In the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment, first conductivity type drift layer 20 is formed on the main surface of first conductivity type SiC substrate 10, and is separated from the surface layer of drift layer 20. The well region 30 of the second conductivity type provided is formed. In the well region 30, a rectangular implantation mask 31 is formed on the drift layer 20, and ions are implanted in a direction parallel to the longitudinal side wall of the implantation mask 31 and from an oblique direction with respect to the implantation surface of the drift layer 20. Therefore, the change in the impurity concentration profile becomes steep in the well region, and both the channel resistance and the JFET length can be reduced.

また、SiC基板10の主面は(0001)面に対してオフ方向にオフ角を有し、ウェル領域30を形成する際のイオン注入は、オフ方向と平行な方向に行われるため、チャネル抵抗の低減とJFET長の低減を両立することができる。   Further, the main surface of SiC substrate 10 has an off angle in the off direction with respect to the (0001) plane, and the ion implantation for forming well region 30 is performed in a direction parallel to the off direction. And JFET length can be reduced.

また、ウェル領域30を形成する際のイオン注入の注入面に対する角度は、注入面の法線からオフ方向に22°からオフ角を差し引いた角度以上とする。これにより、イオン注入による不純物濃度のプロファイルの裾の引き具合を小さくすることができ、ウェル領域を浅く形成できるため、JFET抵抗を小さくすることができる。   The angle of the ion implantation with respect to the implantation surface when forming the well region 30 is set to be equal to or larger than the angle obtained by subtracting the off angle from 22 ° in the off direction from the normal line of the implantation surface. As a result, the tail of the profile of the impurity concentration due to ion implantation can be reduced, and the well region can be formed shallow, so that the JFET resistance can be reduced.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

10 SiC基板、20 ドリフト層、21 離間領域、30 ウェル領域、31 注入マスク、35 ウェルコンタクト領域、40 ソース領域、50 ゲート絶縁膜、55 層間絶縁膜、60 ゲート電極、70 ソースオーミック電極、71 裏面オーミック電極、80 ソース電極、85 ドレイン電極、100 MOSFET。   10 SiC substrate, 20 drift layer, 21 separation region, 30 well region, 31 implantation mask, 35 well contact region, 40 source region, 50 gate insulating film, 55 interlayer insulating film, 60 gate electrode, 70 source ohmic electrode, 71 back surface Ohmic electrode, 80 source electrode, 85 drain electrode, 100 MOSFET.

Claims (7)

第1導電型の炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板の主面上の第1導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層の表層に、互いに離間して設けられた第2導電型のウェル領域と、を備え、
前記ウェル領域は、その第2導電型不純物濃度が深さ方向に400nm以下の範囲で1×1018cm−3から前記ドリフト層における第1導電型不純物濃度に等しい濃度まで減少するレトログレードプロファイルを有する、
炭化珪素半導体装置。
A first conductivity type silicon carbide substrate;
A first conductivity type drift layer on a main surface of the silicon carbide substrate;
A second conductivity type well region provided on a surface layer of the drift layer so as to be spaced apart from each other;
The well region has a retrograde profile in which the second conductivity type impurity concentration decreases from 1 × 10 18 cm −3 to a concentration equal to the first conductivity type impurity concentration in the drift layer in a depth direction of 400 nm or less. Have
Silicon carbide semiconductor device.
前記炭化珪素基板は、前記主面の面方位が(0001)面に対してオフ角を有し、ポリタイプが4Hである、
請求項1に記載の炭化珪素半導体装置。
In the silicon carbide substrate, the plane orientation of the main surface has an off angle with respect to the (0001) plane, and the polytype is 4H.
The silicon carbide semiconductor device according to claim 1.
前記ウェル領域はストライプ状に設けられる、
請求項1または2に記載の炭化珪素半導体装置。
The well region is provided in a stripe shape,
The silicon carbide semiconductor device according to claim 1 or 2.
前記炭化珪素半導体装置はMOSFET又はIGBTである、
請求項1から3のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。
The silicon carbide semiconductor device is a MOSFET or an IGBT,
The silicon carbide semiconductor device according to claim 1.
第1導電型の炭化珪素基板の主面上に第1導電型のドリフト層を形成し、
前記ドリフト層の表層に、互いに離間して設けられた第2導電型のウェル領域を形成する、
炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記ウェル領域は、前記ドリフト層上に矩形形状の注入マスクを形成し、前記注入マスクの長手方向の側壁に平行な方向かつ前記ドリフト層の注入面に対して斜め方向からイオン注入を行うことにより形成される、
炭化珪素半導体装置の製造方法。
Forming a first conductivity type drift layer on a main surface of the first conductivity type silicon carbide substrate;
Forming a second conductivity type well region spaced apart from each other on a surface layer of the drift layer;
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising:
The well region is formed by forming a rectangular implantation mask on the drift layer, and performing ion implantation in a direction parallel to a longitudinal side wall of the implantation mask and from an oblique direction with respect to the implantation surface of the drift layer. It is formed,
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.
前記炭化珪素基板の主面は(0001)面に対してオフ方向にオフ角を有し、
前記イオン注入は、前記オフ方向と平行な方向に行われる、
請求項5に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
The main surface of the silicon carbide substrate has an off angle in the off direction with respect to the (0001) plane,
The ion implantation is performed in a direction parallel to the off direction.
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 5.
前記イオン注入の前記注入面に対する角度は、前記注入面の法線から前記オフ方向に22°から前記オフ角を差し引いた角度以上とする、
請求項6に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
An angle of the ion implantation with respect to the implantation surface is equal to or more than an angle obtained by subtracting the off angle from 22 ° in the off direction from a normal line of the implantation surface.
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 6.
JP2014125922A 2014-06-19 2014-06-19 Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same Pending JP2016004955A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014125922A JP2016004955A (en) 2014-06-19 2014-06-19 Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014125922A JP2016004955A (en) 2014-06-19 2014-06-19 Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016004955A true JP2016004955A (en) 2016-01-12

Family

ID=55224009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014125922A Pending JP2016004955A (en) 2014-06-19 2014-06-19 Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016004955A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7440861B2 (en) 2020-02-20 2024-02-29 国立大学法人広島大学 Silicon carbide semiconductor device and its manufacturing method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999048153A1 (en) * 1998-03-19 1999-09-23 Hitachi, Ltd. Silicon carbide semiconductor switching device
JP2001144288A (en) * 1999-11-17 2001-05-25 Denso Corp Silicon carbide semiconductor device
JP2009182271A (en) * 2008-01-31 2009-08-13 Toshiba Corp Silicon carbide semiconductor device
JP2011049267A (en) * 2009-08-26 2011-03-10 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device, and method of manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999048153A1 (en) * 1998-03-19 1999-09-23 Hitachi, Ltd. Silicon carbide semiconductor switching device
JP2001144288A (en) * 1999-11-17 2001-05-25 Denso Corp Silicon carbide semiconductor device
JP2009182271A (en) * 2008-01-31 2009-08-13 Toshiba Corp Silicon carbide semiconductor device
JP2011049267A (en) * 2009-08-26 2011-03-10 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device, and method of manufacturing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7440861B2 (en) 2020-02-20 2024-02-29 国立大学法人広島大学 Silicon carbide semiconductor device and its manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9559188B2 (en) Trench gate type semiconductor device and method of producing the same
JP6848317B2 (en) Semiconductor devices and methods for manufacturing semiconductor devices
JP5298691B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
US8791002B2 (en) Semiconductor device and fabrication method for the same
WO2015040966A1 (en) Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device
US9269781B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2013219161A (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
WO2011092808A1 (en) Silicon carbide semiconductor device and production method therefor
JP2006066439A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
WO2012098759A1 (en) Method for producing silicon carbide semiconductor device
WO2013077068A1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2018082057A (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP2010166024A (en) Semiconductor device, and method for manufacturing the same
JP4842527B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US8809945B2 (en) Semiconductor device having angled trench walls
JP6233539B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
WO2012105170A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2016082096A (en) Insulated gate switching element and method for manufacturing the same
JP2011091125A (en) Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same
JP6183224B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP6991476B2 (en) Semiconductor device
JP2015065316A (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP2015204409A (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same
US20130221375A1 (en) Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing same
JP2016004955A (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161028

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170710

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170718

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180130