JP2019197792A5 - - Google Patents
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Description
非特許文献１によれば、トレンチの底部に電気的コンタクトが設けられることによって、電界緩和領域がソース電極に電気的に接続される。これにより電界緩和領域からソース電極までの抵抗値を下げることができる。
本発明の一の局面に従う炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、予備トレンチへの不純物注入による電界緩和領域の形成後、さらにエッチングが行われてから、不純物注入によってサージ緩和領域が形成され得る。この場合、炭化珪素半導体装置を簡素な工程で得ることができる。
図１５を参照して、ＭＯＳＦＥＴ１０４は、ＭＯＳＦＥＴ１０１の断面構造（図１）と異なる断面構造を有する部分を含む。具体的には、ＭＯＳＦＥＴ１０４においては、エピタキシャル層１０は、ｎ型を有する側壁ソース領域５２（第１接続領域）を含む。側壁ソース領域５２は、ゲートトレンチ３１の内面に沿って配置されており、サージ緩和領域１７をソース領域１４に接続している。これにより、サージ緩和領域１７とソース領域１４との間が、ｎ型を有する半導体領域のみによって互いに接続されている。またＭＯＳＦＥＴ１０４においては、エピタキシャル層１０は、ｐ型を有する側壁ウェル領域５１（第２接続領域）を含む。側壁ウェル領域５１は、電界緩和領域１６をウェル領域１３に接続している。これにより、電界緩和領域１６とウェル領域１３との間が、ｐ型を有する半導体領域のみによって互いに接続されている。側壁ソース領域５２は側壁ウェル領域５１によってドリフト層１２から隔てられている。なお、平面レイアウトにおいて、側壁ウェル領域５１および側壁ソース領域５２を有する部分の割合、言い換えれば図１４の構成と図１５の構成との割合、は、所望の短絡耐量およびオン抵抗を実現するように設計されてよい。
図１７を参照して、次に、注入方向の面内成分が図１６の場合と逆にされたイオン注入が行われる。これにより、図中、ゲートトレンチ３１の他方側面（右側面）に沿って側壁ソース領域５２が形成される。
図１９を参照して、次に、注入方向の面内成分が図１８の場合と逆にされたイオン注入が行われる。これにより、図中、ゲートトレンチ３１の他方側面（右側面）近傍に、側壁ソース領域５２を介して側壁ウェル領域５１が形成される。
（構成の変形例）
図２１は、ＭＯＳＦＥＴ１０４（図１５）の変形例のＭＯＳＦＥＴ１０５を示す部分断面図である。ＭＯＳＦＥＴ１０５においては、側壁ウェル領域５１および側壁ソース領域５２が、ゲートトレンチ３１の一方側面（図中、左側面）にのみ設けられており、他方側面（図中、右側面）には設けられていない。本変形例によれば、ゲートトレンチ３１の他方側面にＭＯＳＦＥＴのチャネルを形成することができる。よってＭＯＳＦＥＴのオン抵抗を低減することができる。なお、側壁ウェル領域５１および側壁ソース領域５２を有する部分の平面レイアウトは、所望の短絡耐量およびオン抵抗を実現するように設計されてよい。
図２１は、ＭＯＳＦＥＴ１０４（図１５）の変形例のＭＯＳＦＥＴ１０５を示す部分断面図である。ＭＯＳＦＥＴ１０５においては、側壁ウェル領域５１および側壁ソース領域５２が、ゲートトレンチ３１の一方側面（図中、左側面）にのみ設けられており、他方側面（図中、右側面）には設けられていない。本変形例によれば、ゲートトレンチ３１の他方側面にＭＯＳＦＥＴのチャネルを形成することができる。よってＭＯＳＦＥＴのオン抵抗を低減することができる。なお、側壁ウェル領域５１および側壁ソース領域５２を有する部分の平面レイアウトは、所望の短絡耐量およびオン抵抗を実現するように設計されてよい。
＜実施の形態５＞
本実施の形態５は、上述した実施の形態１〜４またはその変形例の炭化珪素半導体装置（ＭＯＳＦＥＴ１０１〜１０６）が電力変換装置に適用されたものである。本発明は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、本実施の形態５として、三相のインバータに本発明を適用した場合について、以下に説明する。
本実施の形態５は、上述した実施の形態１〜４またはその変形例の炭化珪素半導体装置（ＭＯＳＦＥＴ１０１〜１０６）が電力変換装置に適用されたものである。本発明は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、本実施の形態５として、三相のインバータに本発明を適用した場合について、以下に説明する。
１０ エピタキシャル層（半導体層）、１１ ＳｉＣ基板（炭化珪素基板）、１２ ドリフト層、１２ａ 低濃度領域、１２ｂ 電流拡張領域、１３ ウェル領域、１４ ソース領域、１５ ウェルコンタクト領域、１６ 電界緩和領域、１６ａ 接触部分、１６ｂ 離隔部分、１７ サージ緩和領域、２１ ゲート絶縁膜、２２ ゲート電極、２３ 層間絶縁膜、２４ ソース電極、２５ ドレイン電極、３０ 予備トレンチ、３１ ゲートトレンチ、３２ ソーストレンチ、４１ エッチングマスク、５１ 側壁ウェル領域（第２接続領域）、５２ 側壁ソース領域（第１接続領域）、１０１〜１０６ ＭＯＳＦＥＴ（炭化珪素半導体装置）、６００ 電源、７００ 電力変換装置、７０１ 主変換回路、７０２ 駆動回路、７０３ 制御回路、８００ 負荷。
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