JP2016092168A - 炭化珪素半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炭化珪素半導体装置の耐圧を高める。
【解決手段】炭化珪素基板１０には、素子部分ＰＥと、素子部分ＰＥを囲む終端部分ＰＴとを有する第１の面Ｓ１が設けられている。終端部分ＰＴ上には素子部分ＰＥを囲むリセスＲＣが設けられている。リセスＲＣには、内周端ＥＩおよび外周端ＥＯを有する底面が設けられている。ガードリング領域ＧＲの高濃度不純物領域６はリセスＲＣの内周端ＥＩおよび外周端ＥＯを覆っている。ガードリング領域ＧＲの低濃度不純物領域５は高濃度不純物領域６を介してリセスＲＣの外周端ＥＯを覆っている。導電体層３１は素子部分ＰＥとガードリング領域ＧＲとに接しており、リセスＲＣ内へ延びている。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭化珪素半導体装置に関し、特に、リセスが設けられた炭化珪素基板を有する炭化珪素半導体装置に関するものである。

インバータなどのパワーエレクトロニクス機器の省エネ化のため、それに用いるＳＢＤ(Schottky Barrier Diode：ショットキーバリアダイオード)、ＰｉＮダイオード、ＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)およびＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)などの電力用半導体装置の半導体材料として、一般的なＳｉ（シリコン）に代わり、ＳｉＣ（炭化珪素）が用いられ始めている。ＳｉＣの絶縁破壊電界はＳｉのものよりも高いため、耐圧を確保するためのドリフト層を薄くすることができる。よって損失を低減したり、電力用半導体装置を冷却するための機器を小型化したりすることができる。たとえばＳｉＣ−ＳＢＤは、インバータを構成するモジュールに用いられる還流ダイオードとして有用である。しかしながらＳｉＣデバイスはＳｉデバイスに比してコストが高いため、Ｓｉデバイスの置き換えを大きく進めていくためには、Ｓｉデバイスと同等以上の信頼性を確保しつつ低コスト化を進める必要がある。

低コスト化を進める上で製造工程の簡素化が望まれる。この目的で、写真製版工程においてマスク位置合わせのために用いられるアライメントマークと、半導体装置の耐圧を確保するための終端構造とを同時に形成することが提案されている。なおＳｉＣデバイスの製造においては、通常、アライメントマークとしての凹部をＳｉＣ基板自体に直接形成する必要がある。

たとえば国際公開第２０１２／０９６０１０号（特許文献１）によれば、アライメントマークを形成するための写真製版工程およびエッチング工程の際に、ＳｉＣ−ＳＢＤの終端構造としてのガードリングを同時に形成することが開示されている。この場合、ガードリングは、エッチングによって形成されたリセスに、イオン注入によって不純物が添加されることで形成される。ガードリングがリセスの下に形成されることで、ガードリングの底端部と、リセスが設けられた基板表面との距離が大きくなることにより、基板表面の電界をより緩和することができる。一方で、リセスのコーナー部での電界集中を避けるためには、コーナー部を覆うように不純物が注入される必要がある。一般に、Ｓｉ中に注入された不純物はある程度拡散するが、ＳｉＣ中に注入された不純物はほとんど拡散しないので、リセスの底面にのみ注入された不純物をコーナー部を覆うように拡散させることは困難である。そのため、コーナー部を覆うように不純物が注入されるように、テーパー形状を有するリセスが用いられる。

なお信頼性をより確保する目的では、たとえば特開２０１３−２１１５０３号公報（特許文献２）によれば、ショットキーバリアダイオードにおいて、ショットキー電極が表面電極で完全に被覆される。これにより、電極形成時のエッチング残渣に起因した影響を避けることができる。

国際公開第２０１２／０９６０１０号 特開２０１３−２１１５０３号公報

一般にｎ型ＳｉＣ基板に対して終端構造を形成するために用いられる不純物であるＡｌ（アルミニウム）またはＢ（ホウ素）などのアクセプタのＳｉＣ中でのアクセプタ準位はＳｉ中でのものよりも深い。このためアクセプタ準位の活性化エネルギーがＳｉＣ中では高くなる。よってＳｉＣ中ではアクセプタのキャリアの放出時定数が大きくなる。すなわちキャリアの放出が遅くなる。よって空乏層が短時間では十分に広がりにくい。その結果、空乏層が終端構造中においてリセスに達することにより、基板上に設けられた電極（導電体層）の端部で素子破壊が生じることがある。この現象が生じることで半導体装置の耐圧が低くなる。特に、周波数として１ｋＨｚ以上、逆電圧の立ち上がり速度として１０ｋＶ／μｓ〜１００ｋＶ／μＳ程度の、高速での動的動作時には、実効的なアクセプタイオンが減少するため、静的動作時に比してこの問題はより深刻となり得る。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐圧を高めることができる炭化珪素半導体装置を提供することである。

本発明の炭化珪素半導体装置は、炭化珪素基板と、導電体層と、電極層とを有する。炭化珪素基板には、素子部分と素子部分を囲む終端部分とを有する第１の面と、第１の面と反対の第２の面とが設けられている。終端部分上には、第１の面上において素子部分を囲むリセスが設けられている。リセスには、内周端および外周端を有する底面が設けられている。炭化珪素基板は、第１の導電型を有するドリフト層と、第１の導電型と異なる第２の導電型を有するガードリング領域とを含む。ガードリング領域はドリフト層上に設けられている。ガードリング領域は、高濃度領域と、高濃度不純物領域の不純物濃度に比して低い不純物濃度を有する低濃度不純物領域とを有する。高濃度不純物領域はリセスの内周端および外周端を覆っている。低濃度不純物領域は高濃度不純物領域を介してリセスの外周端を覆っている。導電体層は、炭化珪素基板の第１の面の素子部分と炭化珪素基板のガードリング領域とに接しており、リセス内へ延びている。電極層は炭化珪素基板の第２の面上に設けられている。

本発明によれば、導電体層の端部での素子破壊が、リセスに設けられたガードリング領域に導電体層が接することによって防止される。またリセスに設けられたガードリング領域に高濃度不純物領域が設けられることにより空乏層がリセス端部にまで侵入しにくくなるので、リセス端部での絶縁破壊が防止される。また高濃度不純物領域の外側に低濃度不純物領域が設けられることにより空乏層の十分な厚さが確保されやすくなるので、薄い空乏層への電界集中に起因した絶縁破壊が防止される。以上により、炭化珪素半導体装置の耐圧を高めることができる。

本発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置としてのＳＢＤの構成を概略的に示す部分断面図である。 図１のＳＢＤの製造方法の第１の工程を概略的に示す部分断面図である。 図１のＳＢＤの製造方法の第２の工程を概略的に示す部分断面図である。 図１のＳＢＤの製造方法の第３の工程を概略的に示す部分断面図である。 図１のＳＢＤの製造方法の第４の工程を概略的に示す部分断面図である。 図１のＳＢＤの製造方法の第５の工程を概略的に示す部分断面図である。 図１のＳＢＤの製造方法の第６の工程を概略的に示す部分断面図である。 図１のＳＢＤの製造方法の第７の工程を概略的に示す部分断面図である。 図１のＳＢＤの製造方法の第８の工程を概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態２における炭化珪素半導体装置としてのＳＢＤの構成を概略的に示す部分断面図（Ａ）、および図１０（Ａ）の変形例を概略的に示す部分断面図（Ｂ）である。 本発明の実施の形態３における炭化珪素半導体装置としてのＳＢＤの構成を概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態４における炭化珪素半導体装置としてのＳＢＤの構成を概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態５における炭化珪素半導体装置としてのＳＢＤの構成を概略的に示す部分断面図である。 図１３の第１の変形例を概略的に示す部分断面図である。 図１３の第２の変形例を概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態６における炭化珪素半導体装置としてのＳＢＤの構成を概略的に示す部分断面図である。 図１６の第１の変形例を概略的に示す部分断面図である。 図１６の第２の変形例を概略的に示す部分断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１を参照して、本実施の形態のＳＢＤ９１（炭化珪素半導体装置）は、エピタキシャル基板１０（炭化珪素基板）と、オーミック電極２１（電極層）と、カソード電極２２と、ショットキー電極３１（導電体層）と、アノード電極３２（表面電極）と、表面絶縁膜４１とを有する。

エピタキシャル基板１０はＳｉＣから作られた基板である。エピタキシャル基板１０には、素子部分ＰＥと素子部分ＰＥを囲む終端部分ＰＴとを有する面Ｓ１（第１の面）と、面Ｓ１と反対の面Ｓ２（第２の面）とが設けられている。終端部分ＰＴ上には、面Ｓ１上において素子部分ＰＥを囲むリセスＲＣが設けられている。リセスＲＣには、内周端ＥＩおよび外周端ＥＯを有する底面が設けられている。リセスＲＣの深さは、たとえば０．３μｍ以上０．８μｍ以下程度である。リセスＲＣは、エピタキシャル基板１０内へ向かってテーパー状の形状を有する。リセスＲＣの側面と面Ｓ１との間の角度、すなわちテーパー角度、は８６°以下が好ましい。また面Ｓ１の終端部分ＰＴ上には、リセスＲＣよりも外側に、アライメントマークとしての凹部ＡＭが設けられている。リセスＲＣの深さと凹部ＡＭの深さとはほぼ同じである。

エピタキシャル基板１０は、単結晶基板１と、ドリフト層２と、ガードリング領域ＧＲと、ＦＬＲ（Field Limiting Ring：フィールドリミッティングリング）領域５ｆと、不純物領域６ｍとを有する。

単結晶基板１は、ｎ型（第１の導電型）のＳｉＣ単結晶からなる。単結晶基板１の不純物濃度は、たとえば１×１０¹⁹ｃｍ^-3程度である。単結晶基板１の厚さは、たとえば５０μｍ〜５００μｍ程度である。ＳｉＣのポリタイプは、たとえば４Ｈである。単結晶基板１の面方位は、たとえば（０００１）であり、適当なオフ角を伴ってもよい。

ドリフト層２は単結晶基板１上に設けられたエピタキシャル層である。ドリフト層２はｎ型を有する。ドリフト層２の不純物濃度および厚さは、ＳＢＤ９１の耐圧仕様に応じて定められる。ドリフト層２の不純物濃度は、単結晶基板１の不純物濃度よりも低く、たとえば５×１０¹⁴ｃｍ^-3〜１×１０¹⁸ｃｍ^-3程度である。ドリフト層２の厚さは、たとえば４μｍ〜１００μｍ程度である。

ガードリング領域ＧＲはドリフト層２上に設けられている。ガードリング領域ＧＲは、ＡｌまたはＢなどのアクセプタが添加されていることにより、ｐ型（第１の導電型と異なる第２の導電型）を有する。

ガードリング領域ＧＲは、低濃度不純物領域５と、高濃度不純物領域６とを有する。低濃度不純物領域５は、高濃度不純物領域６の不純物濃度に比して低い不純物濃度を有する。高濃度不純物領域６はリセスＲＣの内周端ＥＩおよび外周端ＥＯを覆っている。低濃度不純物領域５は高濃度不純物領域６を介してリセスＲＣの外周端ＥＯを覆っている。低濃度不純物領域５の深さは、高濃度不純物領域６の深さよりも深いことが好ましく、たとえば０．２μｍ〜３μｍ程度である。高濃度不純物領域６の深さは、ＳＢＤ９１の動作時に空乏層がリセスＲＣの端部に達しないように定められればよい。

高濃度不純物領域６の最大不純物濃度は、低濃度不純物領域５の最大不純物濃度の１０倍以上であることが好ましい。高濃度不純物領域６のドーズ量は１．０×１０¹⁴／ｃｍ²以上１．０×１０¹⁵／ｃｍ²以下であることが好ましく、２．０×１０¹⁴／ｃｍ²以上１．０×１０¹⁵／ｃｍ²以下であることがより好ましい。高濃度不純物領域６の不純物濃度は、８．０×１０¹⁷／ｃｍ³以上２．０×１０²⁰／ｃｍ³以下であることが好ましい。なお不純物領域６ｍについても同様である。

低濃度不純物領域５のドーズ量は１．０×１０¹³／ｃｍ²以上１．０×１０¹⁴／ｃｍ²以下が好ましく、２．０×１０¹³／ｃｍ²以上５．０×１０¹³／ｃｍ²以下がより好ましい。低濃度不純物領域５の不純物濃度は、高濃度不純物領域６の不純物濃度よりも低く、ドリフト層２の不純物濃度よりも高く、好ましくは１．０×１０¹⁷／ｃｍ³以上１．０×１０¹⁹／ｃｍ³以下である。なおＦＬＲ領域５ｆについても同様である。

低濃度不純物領域５およびＦＬＲ領域５ｆのドーズ量と、ＦＬＲ領域５ｆの配置と、高濃度不純物領域６のドーズ量とは、ＳＢＤ９１へ逆電圧が印加された際に空乏層が、低濃度不純物領域５とそれに隣接するＦＬＲ領域５ｆとの間をつなぎつつも、高濃度不純物領域６を通過してリセスＲＣの端部に達してしまうことがないように設定される。低濃度不純物領域５およびＦＬＲ領域５ｆのドーズ量が過度に低いと、空乏層がリセスＲＣの端部に達してしまうことで耐圧が低下し得る。

ＦＬＲ領域５ｆはドリフト層２上に設けられている。ＦＬＲ領域５ｆは、ガードリング領域ＧＲから離れて終端部分ＰＴに配置されている。ＦＬＲ領域５ｆは面Ｓ１上において素子部分ＰＥを囲んでいる。ＦＬＲ領域５ｆはｐ型を有する。ＦＬＲ領域５ｆの不純物濃度プロファイルは低濃度不純物領域５のものと同様である。ＦＬＲ領域５ｆは、エピタキシャル基板１０の面Ｓ１のうち平坦な部分に設けられていることが好ましい。言い換えれば、ＦＬＲ領域５ｆの位置には、リセスＲＣのような凹部が設けられていないことが好ましい。

不純物領域６ｍは凹部ＡＭに設けられている。不純物領域６ｍはｐ型を有する。不純物領域６ｍの不純物濃度プロファイルは高濃度不純物領域６のものと同様である。

ショットキー電極３１は、エピタキシャル基板１０の面Ｓ１の素子部分ＰＥとエピタキシャル基板１０のガードリング領域ＧＲとに接しており、これによりショットキー接合が形成されている。ショットキー電極３１は、たとえば、Ｔｉ（チタン）、Ｎｉ（ニッケル）またはＭｏ（モリブデン）から作られている。ショットキー電極３１はリセスＲＣ内へ延びている。

アノード電極３２はショットキー電極３１上に設けられている。アノード電極３２は、たとえばＡｌから作られている。

オーミック電極２１はエピタキシャル基板１０の面Ｓ２上に設けられている。オーミック電極２１は単結晶基板１の裏面（図中、下面）にオーミックに接合されている。オーミック電極２１は金属から作られており、たとえばＮｉから作られている。

カソード電極２２はオーミック電極２１上に設けられている。カソード電極２２は、たとえば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ（金）またはＡｌから作られている。

表面絶縁膜４１は、素子部分ＰＥと終端部分ＰＴとの境界にまたがって設けられている。表面絶縁膜４１は、アノード電極３２の端部と、ショットキー電極３１の端部とを覆っている。また本実施の形態においては、表面絶縁膜４１は終端部分ＰＴにおいてドリフト層２とＦＬＲ領域５ｆとを覆っている。

次にＳＢＤ９１の製造方法について、以下に説明する。

図２を参照して、単結晶基板１上におけるエピタキシャル成長によりドリフト層２が形成される。これによりエピタキシャル基板１０が得られる。エピタキシャル成長のためには、たとえばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法を用い得る。

図３を参照して、エピタキシャル基板１０の面Ｓ１上に、リセスＲＣと、アライメントマークとしての凹部ＡＭとがエッチングによって同時に形成される。このエッチングには、１つのフォトマスク（図示せず）による写真製版処理を用いて形成されたエッチングマスク（図示せず）を用い得る。エッチングマスクの材料としては、フォトレジストまたは二酸化珪素を用い得る。エッチング方法としては、たとえばドライエッチング法を用い得る。

図４を参照して、上記フォトマスクによる写真製版処理を用いて形成された注入マスク（図示せず）を用いて、面Ｓ１上へのイオン注入が行われる。これにより高濃度不純物領域６および不純物領域６ｍが同時に形成される。所定のドーズ量を用いたイオン注入において、注入エネルギーを適切に選択することにより不純物濃度を調整することができる。なお、注入マスクを新たに形成する代わりに、上記エッチングマスクを注入マスクとして用いてもよい。

図５を参照して、１つのフォトマスクによる写真製版処理を用いて形成された注入マスク（図示せず）を用いて、面Ｓ１上へのイオン注入が行われる。これにより低濃度不純物領域５およびＦＬＲ領域５ｆが同時に形成される。なお所定のドーズ量を用いたイオン注入において、注入エネルギーを適切に選択することにより不純物濃度を調整することができる。

次に、イオン注入された不純物を電気的に活性化させるための高温アニール、すなわち活性化アニール、が行われる。活性化アニールは、たとえば、アルゴンなどの不活性化雰囲気中で１５００℃〜２０００℃程度の温度で30秒〜1時間程度行われる。

図６を参照して、単結晶基板１の裏面（図中、下面）上、すなわちドリフト層２が形成されていない面上に、オーミック電極２１が形成される。具体的には、金属膜の成膜と、この金属膜と単結晶基板１とのオーミック接合を得るための熱処理とが行われる。熱処理は、たとえば６００℃〜１１００℃程度の温度で行われる。

図７を参照して、エピタキシャル基板１０の面Ｓ１上にショットキー電極３１が形成される。具体的には、スパッタ法による成膜と、写真製版処理およびエッチング処理によるパターニングとが行われる。

図８を参照して、ショットキー電極３１上にアノード電極３２が形成される。具体的には、スパッタ法による成膜と、写真製版処理およびエッチング処理によるパターニングとが行われる。たとえば、リン酸系のエッチング液を用いたウェットエッチングがＡｌ膜に対して行われる。

図９を参照して、ショットキー電極３１およびアノード電極３２が設けられた面Ｓ１上に、表面絶縁膜４１が形成される。具体的には、絶縁膜の成膜と、写真製版処理およびエッチング処理によるパターニングとが行われる。

再び図１を参照して、オーミック電極２１上に、たとえばスパッタ法または蒸着法によりカソード電極２２が形成される。以上によりＳＢＤ９１が得られる。

本実施の形態によれば、ショットキー電極３１の端部での素子破壊が、リセスＲＣに設けられたガードリング領域ＧＲにショットキー電極３１が接することによって防止される。またリセスＲＣに設けられたガードリング領域ＧＲに高濃度不純物領域６が設けられることにより空乏層がリセスＲＣ端部にまで侵入しにくくなるので、リセスＲＣ端部での絶縁破壊が防止される。また高濃度不純物領域６の外側に低濃度不純物領域５が設けられることにより動的動作時に空乏層の十分な厚さが確保されやすくなるので、薄い空乏層への電界集中に起因した絶縁破壊が防止される。以上により、ＳＢＤ９１の耐圧を高めることができる。

エピタキシャル基板１０の面Ｓ１上にリセスＲＣのような凹部が設けられる場合、その端部を覆うように不純物を添加することが、素子破壊を防ぐために求められる。本実施の形態において、そのような凹部はＦＬＲ領域５ｆの位置には設けられない。これによりＦＬＲ領域５ｆについては、不純物を凹部の端部を覆うように添加する必要性がない。よって、ＦＬＲ領域５ｆの各々の幅、および互いに隣り合うＦＬＲ領域５ｆの間隔を、より自由に選択しやすくなる。よって面Ｓ１のうちＦＬＲ領域５ｆを設けるために占められる部分の面積を抑えることができる。よって、所定の大きさの半導体ウエハから複数のＳＢＤ９１を製造する際に、より多くのＳＢＤ９１を製造することができる。よってＳＢＤ９１の製造コストを低減することができる。

またＳＢＤ９１の高速動作時にはガードリング領域ＧＲにおける実効的なアクセプタイオンが減少するところ、その影響を高濃度不純物領域６が設けられることで抑えることができる。

ＳＢＤ９１が高速でスイッチングされると、低濃度不純物領域５またはＦＬＲ領域５ｆとドリフト層２との間のｐｎ接合の空乏層によって形成されるキャパシタ構造において、電荷の充放電が繰り返される。その際にキャパシタ構造を流れる変位電流の多くは、ショットキー電極３１の端部に集中し、その結果、局所的な温度上昇が生じることが予想される。本実施の形態では、リセスＲＣ内部にまでショットキー電極３１が延びているため、ショットキー電極３１の端部とガードリング領域ＧＲとの接触面積を増やすことができる。これにより、上述した電流集中を抑えることができる。よってショットキー電極３１の端部での局所的発熱を抑制することができる。よってこの局所的発熱に起因した耐圧の低下を避けることができる。

また本実施の形態においてはショットキー電極３１が高濃度不純物領域６に接している。これにより、高速動作時においても高濃度不純物領域６による作用をより十分に発現させることができる。

低濃度不純物領域５は、１．０×１０¹³／ｃｍ²以上１．０×１０¹⁴／ｃｍ²以下のドーズ量と、１．０×１０¹⁷／ｃｍ³以上１．０×１０¹⁹／ｃｍ³以下の不純物濃度とを有する。これにより、高濃度不純物領域６への空乏層の侵入を抑えることができる。よって、リセスＲＣ端部での絶縁破壊がより確実に防止される。また空乏層の十分な厚さがより確保されやすくなる。よって、薄い空乏層への電界集中に起因した絶縁破壊がより確実に防止される。

高濃度不純物領域６は、低濃度不純物領域５の最大不純物濃度の１０倍以上の最大不純物濃度と、１．０×１０¹⁴／ｃｍ²以上１．０×１０¹⁵／ｃｍ²以下のドーズ量と、８．０×１０¹⁷／ｃｍ³以上２．０×１０²⁰／ｃｍ³以下の不純物濃度とを有する。これにより、空乏層がリセスＲＣ端部にまでより侵入しにくくなる。よってリセスＲＣ端部での絶縁破壊がより確実に防止される。

またリセスＲＣの形成と同時に凹部ＡＭをアライメントマークとして形成することができる。これにより両者の形成のための写真製版処理を１つのフォトマスクで行うことができる。よってＳＢＤ９１の製造方法が簡素化される。

またリセスＲＣのテーパー角度が８６度以下の場合、イオン注入によって形成される高濃度不純物領域６によってリセスＲＣ端部が覆われやすい。仮にリセスＲＣのテーパー角度が垂直であると、リセスＲＣの端部が高濃度不純物領域６によって覆われにくくなる。このためリセスＲＣ端部に過度な電界集中が生じやすくなることで、耐圧が劣化する恐れがある。

なお高濃度不純物領域６は、空乏層がリセスＲＣの端部に達しないように設計されればよく、その限りにおいて、高濃度不純物領域６の最も深い部分が低濃度不純物領域５を貫通してドリフト層２に達していてもよい。

（実施の形態２）
図１０（Ａ）および（Ｂ）を参照して、本実施の形態およびその変形例のＳＢＤ９２Ａおよび９２Ｂ（炭化珪素半導体装置）においては、高濃度不純物領域６の内周側（図中、左側）がドリフト層２に直接接している。ＳＢＤ９２Ａにおいては、高濃度不純物領域６の内周側（図中、左側）の位置と、低濃度不純物領域５の内周側（図中、左側）の位置とが一致している。ＳＢＤ９２Ｂにおいては、高濃度不純物領域６の内周側が、低濃度不純物領域５の内周側よりも内側（図中、左側）に位置している。実施の形態１と異なるこのような構造は、設計上意図的に、または、異物の影響によるイオン注入の不良などの何らかのプロセス不良に起因して予期せずに生じ得る。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様、低濃度不純物領域５は高濃度不純物領域６を介してリセスＲＣの外周端ＥＯを覆っている。すなわち、低濃度不純物領域５は高濃度不純物領域６の外周側（図中、右側）のコーナー部を覆っている。これにより、外周側から延びてきた空乏層がリセス端部に達しないようにするという低濃度不純物領域５の機能は大きくは損なわれない。よって本実施の形態によっても、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。

（実施の形態３）
図１１を参照して、本実施の形態のＳＢＤ９３（炭化珪素半導体装置）は、エピタキシャル基板１０の面Ｓ１の終端部分ＰＴ上に設けられたフィールド絶縁膜４２を有する。フィールド絶縁膜４２はリセスＲＣの外周端ＥＯを覆っている。またフィールド絶縁膜４２は終端部分ＰＴにおいてドリフト層２とＦＬＲ領域５ｆとを覆っている。フィールド絶縁膜４２は、たとえば二酸化珪素から作られている。

本実施の形態においては、アノード電極３２の端部は、フィールド絶縁膜４２上に乗り上げており、フィールド絶縁膜４２を介して高濃度不純物領域６上に位置する。アノード電極３２は、ショットキー電極３１と、フィールド絶縁膜４２のうちショットキー電極３１の端部に隣り合う部分とを覆っている。よって平面レイアウトにおいてアノード電極３２はショットキー電極３１を包含しており、より大きな面積を有する。

次にＳＢＤ９３の製造方法について説明する。まず実施の形態１の図５までの工程が、活性化アニールも含め行われる。次に、ＣＶＤ法などによる成膜と、写真製版処理およびエッチング処理によるパターニングとにより、フィールド絶縁膜４２が形成される。その後の工程は実施の形態１のものとほぼ同様である。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態によれば、アノード電極３２のうち高濃度不純物領域６上にフィールド絶縁膜４２を介して位置する部分がフィールドプレートとして機能する。よってリセスＲＣの端部での電界がより緩和される。よって耐圧をより高めることができる。

またアノード電極３２の端部は、フィールド絶縁膜４２の表面のうちフィールド絶縁膜４２を介して高濃度不純物領域６と対向する領域からはみ出さないように配置されている。これによりアノード電極３２の端部での電界集中が抑えられる。

また、フィールド絶縁膜４２のうちショットキー電極３１の端部に隣り合う部分がアノード電極３２に覆われている。これにより、この部分にエッチング残渣があったとしても、エッチング残渣への電界集中が防止される。よってエッチング残渣への電界集中に起因した素子破壊が防止される。よって、エッチング残差に起因した予期しない耐圧低下が防止される。

（実施の形態４）
図１２を参照して、本実施の形態のＳＢＤ９４においては、ショットキー電極３１は、低濃度不純物領域５に接しつつ、高濃度不純物領域６からは離れている。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態３の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態によっても、実施の形態１と類似の効果が得られ、特に静的動作時においては、高濃度不純物領域６による効果が実施の形態１とほぼ同様に得られる。

（実施の形態５）
図１３を参照して、本実施の形態のＳＢＤ９５Ａにおいては、ＦＬＲ領域５ｆ（図１）が省略され、代わりに、高濃度不純物領域６の外周端から低濃度不純物領域５が外側（図中、右側）に向かってより長く延びている。この結果、高濃度不純物領域６の内周端から低濃度不純物領域５が内側へ向かって延びている長さよりも、高濃度不純物領域６の外周端から低濃度不純物領域５が外側へ向かって延びている長さの方が大きくなっている。上記のように外側に向かって長く延びた低濃度不純物領域５が設けられることにより、ＦＬＲ領域５ｆが省略されていても、高い耐圧を確保しやすい。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

図１４を参照して、第１の変形例のＳＢＤ９５Ｂにおいては、ＳＢＤ９５Ａの構成に加えてＦＬＲ領域５ｆが付加されている。これにより耐圧をより確保しやすくなる。

図１５を参照して、第２の変形例のＳＢＤ９５Ｃにおいては、ＳＢＤ９５Ａの構成に加えてＪＴＥ領域７が付加されている。ＪＴＥ領域７は、ｐ型を有し、低濃度不純物領域５の不純物濃度に比して低い不純物濃度を有する。ＪＴＥ領域７は、低濃度不純物領域５の外周端から外側に向かって延びており、外側に向かって徐々に低くなる不純物濃度を有する。これにより耐圧をより確保しやすくなる。ＪＴＥ領域７は、たとえば、低濃度不純物領域５の外周端に接する不純物領域７ａと、不純物領域７ａの外周端に接しかつ不純物領域７ａの不純物濃度に比して低い不純物濃度を有する不純物領域７ｂとを有する。

本実施の形態またはその変形例によっても、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。また、微細なパターンを有するＦＬＲ領域５ｆを省略したり、あるいはその数を減らしたりすることができるので、ＳＢＤの製造がより容易となる。

（実施の形態６）
図１６を参照して、本実施の形態のＳＢＤ９６Ａにおいては、高濃度不純物領域６は、リセスＲＣの内周端ＥＩおよび外周端ＥＯを覆う主高濃度領域６ａ（第１の高濃度領域）と、主高濃度領域６ａよりも外側において低濃度不純物領域５上に設けられた副高濃度領域６ｂ（第２の高濃度領域）とを含む。主高濃度領域６ａと副高濃度領域６ｂとは低濃度不純物領域５によって互いに分離されている。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態５の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態によれば、低濃度不純物領域５へ空乏層が侵入し過ぎることを、副高濃度領域６ｂにより、製造ばらつきによる影響を大きく受けずに安定的に抑えることができる。具体的には、プロセスばらつきまたは固定電荷によって低濃度不純物領域５のドーズ量が想定よりも小さくなってしまった場合でも、低濃度不純物領域５へ空乏層が侵入し過ぎることを抑えることができる。

図１７を参照して、第１の変形例のＳＢＤ９６Ｂにおいては、ＳＢＤ９６Ａの構成に加えてＦＬＲ領域５ｆが付加されている。これにより耐圧をより確保しやすくなる。

図１８を参照して、第２の変形例のＳＢＤ９６Ｃにおいては、ＳＢＤ９６Ａの構成に加えてＪＴＥ領域７が付加されている。これにより耐圧をより確保しやすくなる。

上記各実施の形態においては単純なＳＢＤについて説明したが、素子部分ＰＥの一部にｐ型半導体領域を設けることによりＪＢＳ（Junction Barrier Schottky Diode：ジャンクションバリアショットキーダイオード）が構成されてもよく、さらにこのｐ型半導体領域とのオーミックコンタクトを設けたＭＰＳ(Merged PiN Schottky Diode)が構成されてもよい。また導電体層としてのショットキー電極をｐ型半導体層に置き換えることによりＰｉＮダイオードが構成されてもよい。

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。

ＡＭ 凹部、ＥＩ 内周端、ＥＯ 外周端、ＧＲ ガードリング領域、ＰＥ 素子部分、ＰＴ 終端部分、ＲＣ リセス、Ｓ１ 第１の面、Ｓ２ 第２の面、１ 単結晶基板、２ ドリフト層、５ｆ ＦＬＲ領域、５ 低濃度不純物領域、６ 高濃度不純物領域、６ａ 主高濃度領域、６ｂ 副高濃度領域、６ｍ，７ａ，７ｂ 不純物領域、７ ＪＴＥ領域、１０ エピタキシャル基板（炭化珪素基板）、２１ オーミック電極、２２ カソード電極、３１ ショットキー電極（導電体層）、３２ アノード電極、４１ 表面絶縁膜、４２ フィールド絶縁膜、９１，９２Ａ，９２Ｂ，９３，９４，９５Ａ〜９５Ｃ，９６Ａ〜９６Ｃ ＳＢＤ（炭化珪素半導体装置）。

Claims (8)

1. 炭化珪素半導体装置であって、
   素子部分と前記素子部分を囲む終端部分とを有する第１の面と、前記第１の面と反対の第２の面とが設けられた炭化珪素基板を備え、前記終端部分上には前記第１の面上において前記素子部分を囲むリセスが設けられており、前記リセスには内周端および外周端を有する底面が設けられており、前記炭化珪素基板は、
   第１の導電型を有するドリフト層と、
   前記第１の導電型と異なる第２の導電型を有し、前記ドリフト層上に設けられたガードリング領域とを含み、前記ガードリング領域は、
   前記リセスの前記内周端および前記外周端を覆う高濃度不純物領域と、
   前記高濃度不純物領域を介して前記リセスの前記外周端を覆い、前記高濃度不純物領域の不純物濃度に比して低い不純物濃度を有する低濃度不純物領域とを含み、炭化珪素半導体装置はさらに
   前記炭化珪素基板の前記第１の面の前記素子部分と前記炭化珪素基板の前記ガードリング領域とに接し、前記リセス内へ延びる導電体層と、
   前記炭化珪素基板の前記第２の面上に設けられた電極層とを備える、
   炭化珪素半導体装置。
2. 前記導電体層はショットキー電極である、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
3. 前記低濃度不純物領域は、１．０×１０¹³／ｃｍ²以上１．０×１０¹⁴／ｃｍ²以下のドーズ量と、１．０×１０¹⁷／ｃｍ³以上１．０×１０¹⁹／ｃｍ³以下の不純物濃度とを有する、請求項１または２に記載の炭化珪素半導体装置。
4. 前記高濃度不純物領域は、前記低濃度不純物領域の最大不純物濃度の１０倍以上の最大不純物濃度と、１．０×１０¹⁴／ｃｍ²以上１．０×１０¹⁵／ｃｍ²以下のドーズ量と、８．０×１０¹⁷／ｃｍ³以上２．０×１０²⁰／ｃｍ³以下の不純物濃度とを有する、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。
5. 前記リセスの外周端を覆うフィールド絶縁膜と、
   前記導電体層と、前記フィールド絶縁膜のうち前記導電体層の前記端部に隣り合う部分とを覆う表面電極とを備え、
   前記表面電極は、前記フィールド絶縁膜を介して前記高濃度不純物領域上に端部を有する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。
6. 前記導電体層は、前記低濃度不純物領域に接し前記高濃度不純物領域から離れている、請求項１から５のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。
7. 前記高濃度不純物領域は、前記リセスの前記内周端および前記外周端を覆う第１の高濃度領域と、前記第１の高濃度領域よりも外側において前記低濃度不純物領域上に設けられた第２の高濃度領域とを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。
8. 前記炭化珪素基板の前記第１の面には前記リセスよりも外側にアライメントマークとしての凹部が設けられている、請求項１から７のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。

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