JP2018098324A5

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Publication number: JP2018098324A5
Application number: JP2016240558A
Authority: JP
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2036-12-12

Description

さらに、凹部２０の形成時に用いたマスクをそのまま用いて、ｎ型不純物をイオン注入したのち、活性化アニールを行うことで、凹部２０内に電界緩和層５０を形成する。このときのｎ型不純物のドーズ量については、上記したように、電界緩和層５０のドナー濃度Ｎｄとアクセプタ濃度Ｎａとの差の絶対値について、｜Ｎｄ−Ｎａ｜＜０．５×１０^１７／ｃｍ^３が成り立つように調整している。この後、凹部２０の形成や電界緩和層５０の形成時に用いたマスクを除去したのち、図３（ｄ）に示す工程のうちのゲートトレンチ６の形成工程を行う。

〔図７（ｄ）に示す工程〕
更に図４（ａ）以降の各工程を行う。これにより、本実施形態のＳｉＣ半導体装置を製造することができる。

Claims

セル部と前記セル部の外周を囲むガードリング部を含む外周部を有する炭化珪素半導体装置であって、
前記セル部および前記外周部には、
第１または第２導電型の基板（１）と、
前記基板の表面側に形成され、前記基板よりも低不純物濃度とされた第１導電型のドリフト層（２）と、
前記ドリフト層の上に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第１導電型の電流分散層（２ａ）と、が備えられ、
前記セル部には、
前記電流分散層にストライプ状に形成された第２導電型層（５）と、
前記第２導電型層に電気的に接続された第１電極（９）と、
前記基板の裏面側に電気的に接続された第２電極（１１）と、を有し、
前記第１電極と前記第２電極との間に電流を流す縦型の半導体素子が備えられ、
前記ガードリング部には、
前記電流分散層の表面から形成されていると共に前記セル部を囲む複数の枠形状とされたライン状の第２導電型のガードリング（２１）が備えられ、
前記ガードリング部において前記セル部よりも前記電流分散層が凹んだ凹部（２０）が形成されることで、前記基板の厚み方向において、前記セル部が前記ガードリング部よりも突き出した島状のメサ部が構成され、
前記メサ部と前記凹部との境界位置から前記メサ部の外周側に向けて、前記ドリフト層の表層部に、前記ガードリングよりも低不純物濃度とされた第２導電型の電界緩和層（４０）が備えられている炭化珪素半導体装置。
前記電界緩和層は、前記メサ部を囲む帯状の枠体形状とされている請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
前記電界緩和層は、前記ガードリングに対して直交配置された複数本のライン状とされている請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
セル部と前記セル部の外周を囲むガードリング部を含む外周部を有する炭化珪素半導体装置であって、
前記セル部および前記外周部には、
第１または第２導電型の基板（１）と、
前記基板の表面側に形成され、前記基板よりも低不純物濃度とされた第１導電型のドリフト層（２）と、
前記ドリフト層の上に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第１導電型の電流分散層（２ａ）と、が備えられ、
前記セル部には、
前記電流分散層にストライプ状に形成された第２導電型層（５）と、
前記第２導電型層に電気的に接続された第１電極（９）と、
前記基板の裏面側に電気的に接続された第２電極（１１）と、を有し、
前記第１電極と前記第２電極との間に電流を流す縦型の半導体素子が備えられ、
前記ガードリング部には、
前記電流分散層の表面から形成されていると共に前記セル部を囲む複数の枠形状とされたライン状の第２導電型のガードリング（２１）が備えられ、
前記ガードリング部において前記セル部よりも前記電流分散層が凹んだ凹部（２０）が形成されることで、前記基板の厚み方向において、前記セル部が前記ガードリング部よりも突き出した島状のメサ部が構成され、
前記メサ部と前記凹部との境界位置から前記メサ部の外周側に向けて、前記電流分散層内に、前記電流分散層および前記ガードリングよりもキャリア濃度が低くされた第１導電型または第２導電型の電界緩和層（５０）が備えられ、
前記電界緩和層の上面は、前記ガードリングの表面よりも深く、かつ、底面よりも浅い位置とされている炭化珪素半導体装置。
前記電界緩和層は、前記ガードリング部の全域に形成されている請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
前記セル部には、
前記電流分散層の上に形成された第２導電型のベース領域（３）と、
前記ベース領域の上に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第１導電型のソース領域（４）と、
前記ソース領域の表面から前記ベース領域よりも深くまで形成されたゲートトレンチ（６）内に形成され、該ゲートトレンチの内壁面に形成されたゲート絶縁膜（７）と、前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極（８）と、を有して構成されたトレンチゲート構造と、
前記ゲートトレンチよりも深い位置まで形成されたトレンチ（５ａ）内に配置された前記第２導電型層と、
前記ソース領域および前記ベース領域に電気的に接続された前記第１電極を構成するソース電極（９）と、
前記基板の裏面側に電気的に接続された前記第２電極を構成するドレイン電極（１１）と、を備えた縦型の半導体素子が形成されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体装置。
セル部と前記セル部の外周を囲むガードリング部を含む外周部を有する炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
第１または第２導電型の基板（１）を用意することと、
前記基板の表面側に、前記基板よりも低不純物濃度とされた第１導電型のドリフト層（２）を形成することと、
前記ドリフト層の表層部に、第２導電型不純物をイオン注入することで第２導電型の電界緩和層（４０）を形成することと、
前記ドリフト層の上に、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第１導電型の電流分散層（２ａ）を形成することと、
前記セル部において、前記電流分散層にストライプ状に第２導電型層（５）を形成すると共に、前記ガードリング部において、前記電流分散層に前記セル部を囲む複数の枠形状とされるライン状の第２導電型のガードリング（２１）を形成することと、
前記ガードリング部において、前記セル部よりも前記電流分散層を凹ませた凹部（２０）を形成することで、前記基板の厚み方向において、前記セル部が前記ガードリング部よりも突き出した島状のメサ部を構成することと、
前記第２導電型層に電気的に接続される第１電極（９）を形成することと、
前記基板の裏面側に電気的に接続される第２電極（１１）を形成することと、を含み、
前記電界緩和層を形成することでは、前記メサ部と前記凹部との境界位置となる予定の位置から前記メサ部の外周側に向けて前記電界緩和層を形成する炭化珪素半導体装置の製造方法。
セル部と前記セル部の外周を囲むガードリング部を含む外周部を有する炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
第１または第２導電型の基板（１）を用意することと、
前記基板の表面側に、前記基板よりも低不純物濃度とされた第１導電型のドリフト層（２）を形成することと、
前記ドリフト層の上に、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第１導電型の電流分散層（２ａ）を形成することと、
前記電流分散層内に、第２導電型不純物をイオン注入することで第１導電型または第２導電型の電界緩和層（５０）を形成することと、
前記セル部において、前記電流分散層にストライプ状に第２導電型層（５）を形成すると共に、前記ガードリング部において、前記電流分散層に前記セル部を囲む複数の枠形状とされるライン状の第２導電型のガードリング（２１）を形成することと、
前記ガードリング部において、前記セル部よりも前記電流分散層を凹ませた凹部（２０）を形成することで、前記基板の厚み方向において、前記セル部が前記ガードリング部よりも突き出した島状のメサ部を構成することと、
前記第２導電型層に電気的に接続される第１電極（９）を形成することと、
前記基板の裏面側に電気的に接続される第２電極（１１）を形成することと、を含み、
前記電界緩和層を形成することでは、前記メサ部と前記凹部との境界位置となる予定の位置から前記メサ部の外周側に向けて、前記電流分散層および前記ガードリングよりもキャリア濃度が低くされた第１導電型もしくは第２導電型の前記電界緩和層を形成し、
さらに、前記電界緩和層を形成することでは、前記凹部を形成した後において、前記電界緩和層の上面が、前記ガードリングの表面よりも深く、かつ、底面よりも浅い位置とされるように前記電界緩和層を形成する炭化珪素半導体装置の製造方法。
前記電流分散層の上に、第２導電型のベース領域（３）を形成することと、
前記ベース領域の上に、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされる第１導電型のソース領域（４）を形成することと、
前記ソース領域の表面から異方性エッチングを行うことで、前記セル部のディープトレンチ（５ａ）と、前記ガードリング部のガードリングトレンチ（２１ａ）と、を含むトレンチを形成することと、
第２導電型の炭化珪素層をエピタキシャル成長させることで、前記ディープトレンチおよび前記ガードリングトレンチを埋め込んだのち、エッチバックにより前記炭化珪素層のうち前記ソース領域の上に形成された部分を取り除くことで、前記ディープトレンチ内に前記第２導電型層を形成すると共に、前記ガードリングトレンチ内に前記ガードリングを形成することと、
前記セル部に、前記ソース領域の表面から前記ベース領域よりも深いゲートトレンチ（６）と、該ゲートトレンチの内壁面に形成されるゲート絶縁膜（７）と、前記ゲート絶縁膜の上に形成されるゲート電極（８）と、を有して構成されるトレンチゲート構造を形成することと、を含み、
前記第１電極を形成することでは、前記第１電極として、前記ソース領域および前記ベース領域に電気的に接続されるソース電極（９）を形成し、
前記第２電極を形成することでは、前記基板の裏面側に、前記第２電極としてドレイン電極（１１）を形成する請求項７または８に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。