JP2020127022A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

To provide a semiconductor device where short-circuit resistance is improved.SOLUTION: A MOSFET 100 comprises a silicon carbide layer 10, a source electrode (first electrode) 12, a drain electrode (second electrode) 14, a gate insulation layer 16, a gate electrode 18 and an interlayer insulation layer 20. The silicon carbide layer 10 comprises an ntype drain region 22, an ntype drift region (first silicon carbide region) 24, a p type first body region 26a (second silicon carbide region), a p type second body region 26b (third silicon carbide region), an ntype first source region 28a (fourth silicon carbide region), an ntype second source region 28b (fifth silicon carbide region), a ptype first body contact region 30a, a ptype second body contact region 30b and a first p type region 32a (sixth silicon carbide region).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、半導体装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a semiconductor device.

次世代の半導体デバイス用の材料として炭化珪素が期待されている。炭化珪素はシリコンと比較して、バンドギャップが3倍、破壊電界強度が約10倍、熱伝導率が約3倍と優れた物性を有する。この特性を活用すれば、高耐圧、低損失かつ高温動作可能なMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)や、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などを実現することができる。 Silicon carbide is expected as a material for next-generation semiconductor devices. Silicon carbide has excellent physical properties such as a band gap three times, a breakdown electric field strength about ten times, and a thermal conductivity about three times that of silicon. By utilizing this characteristic, it is possible to realize a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and the like, which can operate at high temperature with high breakdown voltage and low loss.

例えば、回路の故障などにより、MOSFETが短絡状態になると、ソース−ドレイン間に高い電圧が印加され、大きな電流が流れる。同様に、IGBTが短絡状態になると、エミッタ−コレクタ間に高い電圧が印加され、大きな電流が流れる。MOSFETやIGBTが短絡状態になってから破壊にいたるまでの時間は、短絡耐量と称される。短絡状態になった場合のMOSFETやIGBTの破壊を防止するために、短絡耐量の向上が望まれる。 For example, when the MOSFET is short-circuited due to a circuit failure or the like, a high voltage is applied between the source and the drain, and a large current flows. Similarly, when the IGBT is short-circuited, a high voltage is applied between the emitter and collector and a large current flows. The time from when the MOSFET or the IGBT is short-circuited until it is destroyed is called the short-circuit withstand capability. In order to prevent the destruction of the MOSFET or the IGBT when a short circuit occurs, it is desired to improve the short circuit withstand capability.

特開2015−119157号公報JP, 2005-119157, A

本発明が解決しようとする課題は、短絡耐量の向上を可能とする半導体装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving the short circuit withstand capability.

実施形態の半導体装置は、第1の電極と、第2の電極と、ゲート電極と、少なくとも一部が前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられ、少なくとも一部が前記ゲート電極と前記第2の電極との間に設けられた第1導電型の第1の炭化珪素領域と、前記第1の電極と前記第1の炭化珪素領域との間に設けられた第2導電型の第2の炭化珪素領域と、前記第1の電極と前記第1の炭化珪素領域との間に設けられ、前記第2の炭化珪素領域との間に前記第1の炭化珪素領域の第1の部分が位置する第2導電型の第3の炭化珪素領域と、前記第1の電極と前記第2の炭化珪素領域との間に設けられ、前記第1の炭化珪素領域と離間した第1導電型の第4の炭化珪素領域と、前記第1の電極と前記第3の炭化珪素領域との間に設けられ、前記第1の炭化珪素領域と離間した第1導電型の第5の炭化珪素領域と、前記ゲート電極と前記第2の炭化珪素領域との間、及び、前記ゲート電極と前記第3の炭化珪素領域との間に設けられたゲート絶縁層と、前記第2の炭化珪素領域及び前記第3の炭化珪素領域と接し、前記ゲート電極との間に前記第1の炭化珪素領域の前記第1の部分が位置し、前記第2の電極との間に前記第1の炭化珪素領域の第2の部分が位置する第2導電型の第6の炭化珪素領域と、前記第2の炭化珪素領域及び前記第3の炭化珪素領域と接し、前記ゲート電極との間に前記第1の炭化珪素領域の前記第1の部分が位置し、前記第2の電極との間に前記第1の炭化珪素領域の第2の部分が位置し、前記第6の炭化珪素領域との間に前記第1の炭化珪素領域が位置する第2導電型の第7の炭化珪素領域と、を備え、前記第1の炭化珪素領域と前記第3の炭化珪素領域の間に挟まれた前記第6の炭化珪素領域の一部分と、前記第1の炭化珪素領域と前記第3の炭化珪素領域の間に挟まれた前記第7の炭化珪素領域の一部分との間に、前記第1の炭化珪素領域が位置する。 The semiconductor device of the embodiment is provided with a first electrode, a second electrode, a gate electrode, at least a part of which is provided between the first electrode and the second electrode, and at least a part of which is A first conductivity type first silicon carbide region provided between a gate electrode and the second electrode, and a second silicon carbide region provided between the first electrode and the first silicon carbide region. A second silicon carbide region of conductivity type is provided between the first electrode and the first silicon carbide region, and the first silicon carbide region is provided between the second silicon carbide region and the second silicon carbide region. It is provided between the third silicon carbide region of the second conductivity type in which the first portion is located, and the first electrode and the second silicon carbide region, and is separated from the first silicon carbide region. A fourth silicon carbide region of the first conductivity type, which is provided between the fourth silicon carbide region of the first conductivity type and the first electrode and the third silicon carbide region and is separated from the first silicon carbide region of the first conductivity type. A silicon carbide region, a gate insulating layer provided between the gate electrode and the second silicon carbide region, and between the gate electrode and the third silicon carbide region; The first portion of the first silicon carbide region is in contact with the silicon carbide region and the third silicon carbide region, is between the gate electrode, and the first portion is in contact with the second electrode. Between the second conductive type sixth silicon carbide region where the second portion of the silicon carbide region is located, the second silicon carbide region and the third silicon carbide region, and the gate electrode. The first portion of the first silicon carbide region is located, the second portion of the first silicon carbide region is located between the second electrode and the sixth electrode, and the second portion of the first silicon carbide region is located between the second electrode and the second electrode. A second conductivity type seventh silicon carbide region in which the first silicon carbide region is located between the first silicon carbide region and the third silicon carbide region, and the first silicon carbide region is sandwiched between the first silicon carbide region and the third silicon carbide region. The first silicon carbide region is interposed between a portion of the sixth silicon carbide region and a portion of the seventh silicon carbide region sandwiched between the first silicon carbide region and the third silicon carbide region. A silicon carbide region is located.

第1の実施形態の半導体装置の模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment. 第1の実施形態の半導体装置の模式上面図。FIG. 3 is a schematic top view of the semiconductor device according to the first embodiment. 第1の実施形態の半導体装置の模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment. 第1の実施形態の半導体装置の模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment. 第1の実施形態の半導体装置の模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment. 第1の実施形態の半導体装置の模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment. 第2の実施形態の半導体装置の模式断面図。The schematic cross section of the semiconductor device of 2nd Embodiment.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材等には同一の符号を付し、一度説明した部材等については適宜その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or similar members and the like will be denoted by the same reference numerals, and the description of the members and the like once described will be appropriately omitted.

また、以下の説明において、n、n、n及び、p、p、pの表記は、各導電型における不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわちnはnよりもn型の不純物濃度が相対的に高く、nはnよりもn型の不純物濃度が相対的に低いことを示す。また、pはpよりもp型の不純物濃度が相対的に高く、pはpよりもp型の不純物濃度が相対的に低いことを示す。なお、n型、n型を単にn型、p型、p型を単にp型と記載する場合もある。 Further, in the following description, the notation of n + , n, n and p + , p, p represents the relative level of the impurity concentration in each conductivity type. That is, n + indicates that the n-type impurity concentration is relatively higher than n, and n indicates that the n-type impurity concentration is relatively lower than n. Further, p + indicates that the p-type impurity concentration is relatively higher than p, and p indicates that the p-type impurity concentration is relatively lower than p. In some cases, n + type and n type are simply referred to as n type, and p + type and p type are simply referred to as p type.

不純物濃度は、例えば、SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)により測定することが可能である。また、不純物濃度の相対的な高低は、例えば、SCM(Scanning Capacitance Microscopy)で求められるキャリア濃度の高低から判断することも可能である。また、不純物領域の深さ、厚さなどの距離は、例えば、SIMSで求めることが可能である。また。不純物領域の深さ、厚さ、幅、間隔などの距離は、例えば、SCM像とAFM(Atomic Force Microscope)像との合成画像から求めることが可能である。 The impurity concentration can be measured by SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry), for example. Further, the relative level of the impurity concentration can also be determined from the level of the carrier concentration determined by SCM (Scanning Capacitance Microscopy), for example. The distance such as the depth and thickness of the impurity region can be obtained by SIMS, for example. Also. The depths, thicknesses, widths, distances, and the like of the impurity regions can be obtained from, for example, a composite image of an SCM image and an AFM (Atomic Force Microscope) image.

(第1の実施形態)
本実施形態の半導体装置は、第1の電極と、第2の電極と、ゲート電極と、少なくとも一部が第1の電極と第2の電極との間に設けられ、少なくとも一部がゲート電極と第2の電極との間に設けられた第1導電型の第1の炭化珪素領域と、第1の電極と第1の炭化珪素領域との間に設けられた第2導電型の第2の炭化珪素領域と、第1の電極と第1の炭化珪素領域との間に設けられ、第2の炭化珪素領域との間に第1の炭化珪素領域の第1の部分が位置する第2導電型の第3の炭化珪素領域と、第1の電極と第2の炭化珪素領域との間に設けられ、第1の炭化珪素領域と離間した第1導電型の第4の炭化珪素領域と、第1の電極と第3の炭化珪素領域との間に設けられ、第1の炭化珪素領域と離間した第1導電型の第5の炭化珪素領域と、ゲート電極と第2の炭化珪素領域との間、及び、ゲート電極と第3の炭化珪素領域との間に設けられたゲート絶縁層と、第2の炭化珪素領域及び第3の炭化珪素領域と接し、ゲート電極との間に第1の炭化珪素領域の第1の部分が位置し、第2の電極との間に第1の炭化珪素領域の第2の部分が位置する第2導電型の第6の炭化珪素領域と、を備える。
(First embodiment)
The semiconductor device of this embodiment has a first electrode, a second electrode, a gate electrode, at least a portion of which is provided between the first electrode and the second electrode, and at least a portion of which is the gate electrode. A first conductivity type first silicon carbide region provided between the first electrode and the second electrode, and a second conductivity type second silicon carbide region provided between the first electrode and the first silicon carbide region. Second silicon carbide region, the first electrode and the first silicon carbide region are provided between the first silicon carbide region and the second silicon carbide region, and the first portion of the first silicon carbide region is located between the second silicon carbide region and the second silicon carbide region. A third silicon carbide region of conductivity type and a fourth silicon carbide region of first conductivity type provided between the first electrode and the second silicon carbide region and separated from the first silicon carbide region. A fifth silicon carbide region of the first conductivity type provided between the first electrode and the third silicon carbide region and separated from the first silicon carbide region, and a gate electrode and a second silicon carbide region. And a gate insulating layer provided between the gate electrode and the third silicon carbide region, and in contact with the second silicon carbide region and the third silicon carbide region, and between the gate electrode and the gate electrode. A first conductive portion of the first silicon carbide region, and a second conductive type sixth silicon carbide region in which the second portion of the first silicon carbide region is positioned between the first electrode and the second electrode. Prepare

図1は、本実施形態の半導体装置の模式断面図である。図2は、本実施形態の半導体装置の模式上面図である。図2は、炭化珪素層表面及び内部の不純物領域のパターンを示す図である。図3、図4、図5は、本実施形態の半導体装置の模式断面図である。図1は、図2のAA’断面図である。図3は、図2のBB’断面図である。図4は、図2のCC’断面図である。図5は、図2のDD’断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device of this embodiment. FIG. 2 is a schematic top view of the semiconductor device of this embodiment. FIG. 2 is a diagram showing patterns of the surface of the silicon carbide layer and the impurity regions inside. 3, 4, and 5 are schematic cross-sectional views of the semiconductor device of this embodiment. FIG. 1 is a sectional view taken along line AA′ of FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line BB′ of FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along the line CC′ of FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along line DD′ of FIG.

本実施形態の半導体装置は、炭化珪素を用いたプレーナゲート型の縦型MOSFET100である。本実施形態のMOSFET100は、例えば、ボディ領域とソース領域をイオン注入で形成する、Double Implantation MOSFET(DIMOSFET)である。 The semiconductor device of this embodiment is a planar gate vertical MOSFET 100 using silicon carbide. The MOSFET 100 of the present embodiment is, for example, a Double Implantation MOSFET (DIMOSFET) in which a body region and a source region are formed by ion implantation.

以下、第1導電型がn型、第2導電型がp型である場合を例に説明する。MOSFET100は、電子をキャリアとする縦型のnチャネル型のMOSFETである。 Hereinafter, a case where the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type will be described as an example. The MOSFET 100 is a vertical n-channel MOSFET that uses electrons as carriers.

MOSFET100は、炭化珪素層10、ソース電極(第1の電極)12、ドレイン電極(第2の電極)14、ゲート絶縁層16、ゲート電極18、層間絶縁層20を備える。 MOSFET 100 includes silicon carbide layer 10, source electrode (first electrode) 12, drain electrode (second electrode) 14, gate insulating layer 16, gate electrode 18, and interlayer insulating layer 20.

炭化珪素層10内には、n型のドレイン領域22、n型のドリフト領域(第1の炭化珪素領域)24、p型の第1のボディ領域26a(第2の炭化珪素領域)、p型の第2のボディ領域26b(第3の炭化珪素領域)、n型の第1のソース領域28a(第4の炭化珪素領域)、n型の第2のソース領域28b(第5の炭化珪素領域)、p型の第1のボディコンタクト領域30a、p型の第2のボディコンタクト領域30b、第1のp型領域32a(第6の炭化珪素領域)、第2のp型領域32b(第7の炭化珪素領域)、及び、第3のp型領域32cを備える。 In the silicon carbide layer 10, an n + -type drain region 22, an n -type drift region (first silicon carbide region) 24, a p-type first body region 26a (second silicon carbide region), p-type second body region 26b (third silicon carbide region), n + -type first source region 28a (fourth silicon carbide region), n + -type second source region 28b (fifth) Silicon carbide region), the p + -type first body contact region 30a, the p + -type second body contact region 30b, the first p-type region 32a (sixth silicon carbide region), and the second p-type region. The mold region 32b (seventh silicon carbide region) and the third p-type region 32c are provided.

炭化珪素層10の少なくとも一部は、ソース電極12とドレイン電極14との間に設けられる。炭化珪素層10の少なくとも一部は、ゲート電極18とドレイン電極14との間に設けられる。炭化珪素層10は、単結晶のSiCである。炭化珪素層10は、例えば、4H−SiCである。 At least a part of silicon carbide layer 10 is provided between source electrode 12 and drain electrode 14. At least a part of silicon carbide layer 10 is provided between gate electrode 18 and drain electrode 14. Silicon carbide layer 10 is single crystal SiC. The silicon carbide layer 10 is, for example, 4H—SiC.

炭化珪素層10は、第1の面(図1中“P1”)と第2の面(図1中“P2”)とを備える。以下、第1の面を表面、第2の面を裏面とも称する。なお、以下、「深さ」とは、第1の面を基準とする深さを意味する。 Silicon carbide layer 10 has a first surface (“P1” in FIG. 1) and a second surface (“P2” in FIG. 1). Hereinafter, the first surface is also referred to as the front surface and the second surface is also referred to as the back surface. Note that, hereinafter, the “depth” means the depth based on the first surface.

第1の面は、例えば、(0001)面に対し0度以上8度以下傾斜した面である。また、第2の面は、例えば、(000−1)面に対し0度以上8度以下傾斜した面である。(0001)面はシリコン面と称される。(000−1)面はカーボン面と称される。 The first surface is, for example, a surface inclined from 0 degree to 8 degrees with respect to the (0001) plane. Further, the second surface is, for example, a surface inclined from 0 degree to 8 degrees with respect to the (000-1) plane. The (0001) plane is called a silicon plane. The (000-1) plane is called a carbon plane.

型のドレイン領域22は、炭化珪素層10の裏面側に設けられる。ドレイン領域22は、例えば、窒素(N)をn型不純物として含む。ドレイン領域22のn型不純物の不純物濃度は、例えば、1×1018cm−3以上1×1021cm−3以下である。 N + type drain region 22 is provided on the back surface side of silicon carbide layer 10. The drain region 22 contains, for example, nitrogen (N) as an n-type impurity. The impurity concentration of the n-type impurity in the drain region 22 is, for example, 1×10 18 cm −3 or more and 1×10 21 cm −3 or less.

型のドリフト領域24は、ドレイン領域22上に設けられる。ドリフト領域24は、例えば、窒素(N)をn型不純物として含む。ドリフト領域24のn型不純物の不純物濃度は、ドレイン領域22のn型不純物の不純物濃度よりも低い。ドリフト領域24のn型不純物の不純物濃度は、例えば、4×1014cm−3以上1×1017cm−3以下である。ドリフト領域24の厚さは、例えば、5μm以上150μm以下である。 The n type drift region 24 is provided on the drain region 22. The drift region 24 contains, for example, nitrogen (N) as an n-type impurity. The impurity concentration of the n-type impurities in the drift region 24 is lower than the impurity concentration of the n-type impurities in the drain region 22. The impurity concentration of the n-type impurity in the drift region 24 is, for example, 4×10 14 cm −3 or more and 1×10 17 cm −3 or less. The thickness of the drift region 24 is, for example, 5 μm or more and 150 μm or less.

ドリフト領域24は、ゲート電極18と第1のp型領域32aとの間に位置する第1の部分24a、第1のp型領域32aとドレイン電極14との間に位置する第2の部分24bを備える。ドリフト領域24は、ゲート電極18とドレイン電極14との間に位置する第3の部分24cを備える。 The drift region 24 includes a first portion 24a located between the gate electrode 18 and the first p-type region 32a and a second portion 24b located between the first p-type region 32a and the drain electrode 14. Equipped with. The drift region 24 includes a third portion 24c located between the gate electrode 18 and the drain electrode 14.

第1の部分24a及び第3の部分24cは、第1のボディ領域26aと第2のボディ領域26bとの間に位置する。第1の部分24aは、第3の部分24cに挟まれる。第3の部分24cは、ゲート電極18と第2の部分24bとの間に位置する。 The first portion 24a and the third portion 24c are located between the first body region 26a and the second body region 26b. The first portion 24a is sandwiched by the third portion 24c. The third portion 24c is located between the gate electrode 18 and the second portion 24b.

第1の部分24a及び第3の部分24cのn型不純物の不純物濃度は、例えば、第2の部分24bのn型不純物の不純物濃度よりも高い。第1の部分24a及び第3の部分24cのn型不純物の不純物濃度は、例えば、第2の部分24bのn型不純物の不純物濃度よりも一桁以上高い。第1の部分24a及び第3の部分24cのn型不純物の不純物濃度は、例えば、1×1016cm−3以上である。 The impurity concentration of the n-type impurity in the first portion 24a and the third portion 24c is higher than the impurity concentration of the n-type impurity in the second portion 24b, for example. The impurity concentration of the n-type impurities in the first portion 24a and the third portion 24c is, for example, higher than that of the n-type impurity in the second portion 24b by one digit or more. The impurity concentration of the n-type impurities in the first portion 24a and the third portion 24c is, for example, 1×10 16 cm −3 or more.

第1の部分24a及び第3の部分24cのn型不純物の不純物濃度を高くすることにより、第1のボディ領域26a、第2のボディ領域26b、及び、第1のp型領域32aから伸びる空乏層の幅を抑制し、MOSFET100のオン抵抗を低減することが可能である。 Depletion extending from the first body region 26a, the second body region 26b, and the first p-type region 32a by increasing the impurity concentration of the n-type impurity in the first portion 24a and the third portion 24c. It is possible to suppress the width of the layer and reduce the on-resistance of the MOSFET 100.

また、例えば、第1の部分24aのn型不純物の不純物濃度は、第3の部分24cのn型不純物の不純物濃度よりも高い。第1の部分24aのn型不純物の不純物濃度を高くすることにより、特に、第1のp型領域32aから上方に伸びる空乏層の幅を抑制し、MOSFET100のオン抵抗を更に低減することが可能である。 Further, for example, the impurity concentration of the n-type impurities in the first portion 24a is higher than the impurity concentration of the n-type impurities in the third portion 24c. By increasing the impurity concentration of the n-type impurity in the first portion 24a, it is possible to particularly suppress the width of the depletion layer extending upward from the first p-type region 32a and further reduce the on-resistance of the MOSFET 100. Is.

第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bは、ソース電極12とドリフト領域24の第2の部分24bとの間に設けられる。第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bとゲート絶縁層16の接する面は、MOSFET100のチャネル領域として機能する。 The first body region 26a and the second body region 26b are provided between the source electrode 12 and the second portion 24b of the drift region 24. The surfaces of the first body region 26a and the second body region 26b in contact with the gate insulating layer 16 function as the channel region of the MOSFET 100.

第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bは、例えば、アルミニウム(Al)をp型不純物として含む。第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bのp型不純物の不純物濃度のピーク値は、例えば、1×1017cm−3以上1×1019cm−3以下である。 The first body region 26a and the second body region 26b include, for example, aluminum (Al) as a p-type impurity. The peak value of the impurity concentration of the p-type impurity in the first body region 26a and the second body region 26b is, for example, 1×10 17 cm −3 or more and 1×10 19 cm −3 or less.

第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bの深さは、例えば、0.3μm以上0.8μm以下である。 The depth of the first body region 26a and the second body region 26b is, for example, 0.3 μm or more and 0.8 μm or less.

第1のソース領域28aは、ソース電極12と第1のボディ領域26aとの間に設けられる。第1のソース領域28aは、ドリフト領域24と離間している。 The first source region 28a is provided between the source electrode 12 and the first body region 26a. The first source region 28a is separated from the drift region 24.

第2のソース領域28bは、ソース電極12と第2のボディ領域26bとの間に設けられる。第2のソース領域28bは、ドリフト領域24と離間している。 The second source region 28b is provided between the source electrode 12 and the second body region 26b. The second source region 28b is separated from the drift region 24.

第1のソース領域28a、及び、第2のソース領域28bは、例えば、リン(P)をn型不純物として含む。第1のソース領域28a、及び、第2のソース領域28bのn型不純物の不純物濃度は、ドリフト領域24のn型不純物の不純物濃度よりも高い。 The first source region 28a and the second source region 28b include, for example, phosphorus (P) as an n-type impurity. The impurity concentration of the n-type impurity in the first source region 28a and the second source region 28b is higher than the impurity concentration of the n-type impurity in the drift region 24.

第1のソース領域28a、及び、第2のソース領域28bのn型不純物の不純物濃度は、例えば、1×1019cm−3以上1×1021cm−3以下である。第1のソース領域28a、及び、第2のソース領域28bの深さは第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bの深さよりも浅く、例えば、0.1μm以上0.3μm以下である。 The impurity concentration of the n-type impurity in the first source region 28a and the second source region 28b is, for example, 1×10 19 cm −3 or more and 1×10 21 cm −3 or less. The depths of the first source region 28a and the second source region 28b are shallower than the depths of the first body region 26a and the second body region 26b, for example, 0.1 μm or more and 0.3 μm or less. Is.

第1のソース領域28a、及び、第2のソース領域28bは、ソース電極12の電位に固定される。 The first source region 28a and the second source region 28b are fixed to the potential of the source electrode 12.

型の第1のボディコンタクト領域30aは、ソース電極12と第1のボディ領域26aとの間に設けられる。第1のボディコンタクト領域30aのp型不純物の不純物濃度は、第1のボディ領域26aのp型不純物の不純物濃度よりも高い。 The p + -type first body contact region 30a is provided between the source electrode 12 and the first body region 26a. The impurity concentration of the p-type impurity in the first body contact region 30a is higher than the impurity concentration of the p-type impurity in the first body region 26a.

型の第2のボディコンタクト領域30bは、ソース電極12と第2のボディ領域26bとの間に設けられる。第2のボディコンタクト領域30bのp型不純物の不純物濃度は、第2のボディ領域26bのp型不純物の不純物濃度よりも高い。 The p + -type second body contact region 30b is provided between the source electrode 12 and the second body region 26b. The impurity concentration of the p-type impurity in the second body contact region 30b is higher than the impurity concentration of the p-type impurity in the second body region 26b.

第1のボディコンタクト領域30a、及び、第2のボディコンタクト領域30bは、例えば、アルミニウム(Al)をp型不純物として含む。第1のボディコンタクト領域30a、及び、第2のボディコンタクト領域30bのp型不純物の不純物濃度は、例えば、1×1019cm−3以上1×1021cm−3以下である。 The first body contact region 30a and the second body contact region 30b include, for example, aluminum (Al) as a p-type impurity. The impurity concentration of the p-type impurity in the first body contact region 30a and the second body contact region 30b is, for example, 1×10 19 cm −3 or more and 1×10 21 cm −3 or less.

第1のボディコンタクト領域30a、及び、第2のボディコンタクト領域30bの深さは、例えば、0.3μm以上0.6μm以下である。 The depth of the first body contact region 30a and the second body contact region 30b is, for example, 0.3 μm or more and 0.6 μm or less.

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cは、第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bに接する。第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cが、第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bに接することで、第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cは、第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bと同電位に固定される。例えば、第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cはソース電極12の電位に固定される。 The first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c are in contact with the first body region 26a and the second body region 26b. Since the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c are in contact with the first body region 26a and the second body region 26b, The p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c are fixed to the same potential as the first body region 26a and the second body region 26b. For example, the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c are fixed to the potential of the source electrode 12.

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cと、ゲート電極18との間には、ドリフト領域24の第1の部分24aが位置する。第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cと、ドレイン電極14との間には、ドリフト領域24の第2の部分24bが位置する。 The first portion 24a of the drift region 24 is located between the gate electrode 18 and the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c. The second portion 24b of the drift region 24 is located between the drain electrode 14 and the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c.

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cは、例えば、アルミニウム(Al)をp型不純物として含む。第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cのp型不純物の不純物濃度は、例えば、1×1017cm−3以上1×1019cm−3以下である。 The first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c include, for example, aluminum (Al) as a p-type impurity. The impurity concentrations of the p-type impurities in the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c are, for example, 1×10 17 cm −3 or more and 1×10 19 cm −. It is 3 or less.

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの深さは、例えば、0.3μm以上1.2μm以下である。第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの厚さ(図4中のt)は、例えば、0.2μm以上0.5μm以下である。 The depths of the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c are, for example, 0.3 μm or more and 1.2 μm or less. The thickness (t in FIG. 4) of the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c is, for example, 0.2 μm or more and 0.5 μm or less.

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの深さは、例えば、第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bの深さよりも深い。言い換えれば、第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cとドレイン電極14との距離(図5中のd1)は、第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bとドレイン電極14との距離(図5中のd2)よりも短い。 The depths of the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c are, for example, smaller than the depths of the first body region 26a and the second body region 26b. Too deep. In other words, the distance (d1 in FIG. 5) between the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c and the drain electrode 14 is equal to the first body region 26a. , And the distance between the second body region 26b and the drain electrode 14 (d2 in FIG. 5).

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの幅(図4中のw)は、例えば、1.0μm以上3.0μm以下である。第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの間隔(図4中のs)は、例えば、2.0μm以上6.0μm以下である。 The width (w in FIG. 4) of the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c is, for example, 1.0 μm or more and 3.0 μm or less. The interval (s in FIG. 4) between the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c is, for example, 2.0 μm or more and 6.0 μm or less.

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの間隔は、例えば、第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの幅よりも大きい。第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの間隔は、例えば、第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの幅の2倍以上である。 The intervals between the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c are, for example, the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the 3 is larger than the width of the p-type region 32c. The intervals between the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c are, for example, the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the The width is at least twice the width of the p-type region 32c.

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cは、例えば、炭化珪素層10の表面側から、p型不純物を選択的にイオン注入することにより形成することが可能である。 The first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c are formed by, for example, selectively implanting p-type impurities from the surface side of the silicon carbide layer 10. It is possible to form.

ゲート電極18は、導電層である。ゲート電極18は、例えば、p型不純物又はn型不純物を含む多結晶質シリコンである。 The gate electrode 18 is a conductive layer. The gate electrode 18 is, for example, polycrystalline silicon containing p-type impurities or n-type impurities.

ゲート絶縁層16は、ゲート電極18と第1のボディ領域26aとの間に設けられる。また、ゲート絶縁層16は、ゲート電極18と第2のボディ領域26bとの間に設けられる。また、ゲート絶縁層16は、ゲート電極18とドリフト領域24の第1の部分24aとの間に設けられる。 The gate insulating layer 16 is provided between the gate electrode 18 and the first body region 26a. The gate insulating layer 16 is provided between the gate electrode 18 and the second body region 26b. The gate insulating layer 16 is provided between the gate electrode 18 and the first portion 24 a of the drift region 24.

ゲート絶縁層16は、例えば、酸化シリコンである。ゲート絶縁層16には、例えば、High−k絶縁材料(高誘電率絶縁材料)が適用可能である。 The gate insulating layer 16 is, for example, silicon oxide. For the gate insulating layer 16, for example, a High-k insulating material (high dielectric constant insulating material) can be applied.

層間絶縁層20は、ゲート電極18上に設けられる。層間絶縁層20は、例えば、酸化シリコンである。 The interlayer insulating layer 20 is provided on the gate electrode 18. The interlayer insulating layer 20 is, for example, silicon oxide.

ソース電極12は、第1のソース領域28a、及び、第2のソース領域28bに接する。ソース電極12は、第1のボディコンタクト領域30a、及び、第2のボディコンタクト領域30bに接する。 The source electrode 12 is in contact with the first source region 28a and the second source region 28b. The source electrode 12 contacts the first body contact region 30a and the second body contact region 30b.

ソース電極12は、金属を含む。ソース電極12を形成する金属は、例えば、チタン(Ti)とアルミニウム(Al)の積層構造である。ソース電極12の炭化珪素層10と接する領域は、例えば、金属シリサイドである。金属シリサイドは、例えば、チタンシリサイド又はニッケルシリサイドである。 The source electrode 12 contains a metal. The metal forming the source electrode 12 has, for example, a laminated structure of titanium (Ti) and aluminum (Al). The region of the source electrode 12 in contact with the silicon carbide layer 10 is, for example, metal silicide. The metal silicide is, for example, titanium silicide or nickel silicide.

ドレイン電極14は、炭化珪素層10の裏面上に設けられる。ドレイン電極14は、ドレイン領域22に接する。 Drain electrode 14 is provided on the back surface of silicon carbide layer 10. The drain electrode 14 contacts the drain region 22.

ドレイン電極14は、例えば、金属又は金属半導体化合物である。ドレイン電極14は、例えば、ニッケルシリサイド、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)、及び、金(Au)から成る群から選ばれる材料を含む。 The drain electrode 14 is, for example, a metal or a metal semiconductor compound. The drain electrode 14 includes, for example, a material selected from the group consisting of nickel silicide, titanium (Ti), nickel (Ni), silver (Ag), and gold (Au).

次に、本実施形態のMOSFET100の作用及び効果について説明する。 Next, the operation and effect of MOSFET 100 of the present embodiment will be described.

例えば、回路の故障などにより、MOSFETが短絡状態になると、ソース−ドレイン間に高い電圧が印加され、大きな電流が流れる。長時間MOSFETに大きな電流が流れ続けると、MOSFETが破壊に至る。 For example, when the MOSFET is short-circuited due to a circuit failure or the like, a high voltage is applied between the source and the drain, and a large current flows. If a large current continues to flow in the MOSFET for a long time, the MOSFET will be destroyed.

MOSFETが短絡状態になってから、流れる電流を外部から遮断するまでの間、MOSFETが破壊されないことが要求される。流れる電流を外部から遮断するには所定の時間が必要となる。したがって、MOSFETが短絡状態になってから破壊にいたるまでの時間、すなわち短絡耐量を向上させることが望ましい。 It is required that the MOSFET is not destroyed after the MOSFET is short-circuited and before the flowing current is cut off from the outside. It takes a predetermined time to shut off the flowing current from the outside. Therefore, it is desirable to improve the time from the short-circuited state of the MOSFET until the destruction, that is, the short-circuit withstand capability.

図6は、本実施形態の半導体装置の作用及び効果の説明図である。図6(a)はMOSFETの通常のオン状態の説明図である。図6(b)はMOSFETに短絡が生じた場合の説明図である。図6(a)、図6(b)ともに、図4に相当する断面図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation and effect of the semiconductor device of this embodiment. FIG. 6A is an explanatory diagram of a normal ON state of the MOSFET. FIG. 6B is an explanatory diagram when a short circuit occurs in the MOSFET. 6A and 6B are sectional views corresponding to FIG. 4.

図6(a)に示すMOSFETの通常のオン状態の場合には、ソース電極12とドレイン電極14との間に印加される電圧は小さい。したがって、第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cと、ドリフト領域24との間に印加される電圧も小さい。 In the normal ON state of the MOSFET shown in FIG. 6A, the voltage applied between the source electrode 12 and the drain electrode 14 is small. Therefore, the voltage applied between the drift region 24 and the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c is also small.

このため、第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cからドリフト領域24へ伸びる空乏層DLの伸びは小さい。したがって、空乏層DLがドリフト領域24内を流れる電流に与える影響は小さい。 Therefore, the depletion layer DL extending from the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c to the drift region 24 has a small extension. Therefore, the depletion layer DL has little influence on the current flowing in the drift region 24.

これに対し、MOSFETに短絡が生じた場合、ソース電極12とドレイン電極14との間に大きな電圧が印加される。したがって、第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cと、ドリフト領域24との間に印加される電圧も大きくなる。 On the other hand, when a short circuit occurs in the MOSFET, a large voltage is applied between the source electrode 12 and the drain electrode 14. Therefore, the voltage applied between the drift region 24 and the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c also increases.

このため、第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cからドリフト領域24へ伸びる空乏層DLの伸びは、通常のオン状態に比較して格段に大きくなる。空乏層DL部分には電流が流れない。ドリフト領域24内に大きく伸びた空乏層DLにより、ドリフト領域24内を流れる電流の経路が制限される。 Therefore, the extension of the depletion layer DL extending from the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c to the drift region 24 is significantly larger than that in the normal ON state. Grows to. No current flows in the depletion layer DL portion. The depletion layer DL that greatly extends in the drift region 24 limits the path of the current flowing in the drift region 24.

したがって、MOSFETの短絡時のオン抵抗が増大する。言い換えれば、短絡時にソース電極12とドレイン電極14との間に流れる電流が小さくなる。結果として、MOSFETが短絡状態になってから破壊にいたるまでの時間、すなわち短絡耐量を向上させることが可能となる。 Therefore, the on-resistance increases when the MOSFET is short-circuited. In other words, the current flowing between the source electrode 12 and the drain electrode 14 at the time of short circuit becomes small. As a result, it becomes possible to improve the time from the short-circuited state of the MOSFET until the destruction, that is, the short-circuit withstand capability.

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの間隔(図4中のs)は、第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの幅(図4中のw)よりも大きいことが望ましい。第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの間隔が相対的に狭くなると、MOSFETの通常のオン状態での電流の経路が狭まり、オン抵抗が増大するおそれがある。 The distance (s in FIG. 4) between the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c is equal to the first p-type region 32a and the second p-type region. It is desirable that the width is larger than the widths of 32b and the third p-type region 32c (w in FIG. 4). When the distance between the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c is relatively narrow, the current path in the normal ON state of the MOSFET is narrowed, and the ON resistance is reduced. May increase.

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの幅(図4中のw)は、1.0μm以上3.0μm以下であることが望ましい。上記範囲を下回ると、十分な短絡耐量の向上が実現できないおそれがある。上記範囲を上回ると、MOSFETの通常のオン状態でのオン抵抗が増大するおそれがある。 The width (w in FIG. 4) of the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c is preferably 1.0 μm or more and 3.0 μm or less. If it is less than the above range, there is a possibility that a sufficient short circuit withstand capability cannot be realized. If it exceeds the above range, the on-resistance of the MOSFET in the normal on-state may increase.

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの間隔(図4中のs)は、2.0μm以上6.0μm以下であることが望ましい。上記範囲を下回ると、MOSFETの通常のオン状態でのオン抵抗が増大するおそれがある。上記範囲を上回ると、十分な短絡耐量の向上が実現できないおそれがある。 The distance (s in FIG. 4) between the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c is preferably 2.0 μm or more and 6.0 μm or less. Below the above range, the on-resistance of the MOSFET in the normal on-state may increase. If it exceeds the above range, it may not be possible to sufficiently improve the short-circuit withstand capability.

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの厚さ(図4中のt)は、0.2μm以上0.5μm以下であることが望ましい。上記範囲を下回ると、短絡時に第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cが完全空乏化し、空乏層DLの伸びが小さくなるおそれがある。上記範囲を上回ると、第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの形成時に炭化珪素層10にイオン注入により導入されるp型不純物の分布の裾の影響により、MOSFETの閾値電圧の制御が困難になるおそれがある。 The thickness (t in FIG. 4) of the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c is preferably 0.2 μm or more and 0.5 μm or less. .. If it is less than the above range, the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c may be completely depleted at the time of a short circuit, and the extension of the depletion layer DL may be reduced. If it exceeds the above range, the distribution of p-type impurities introduced by ion implantation into the silicon carbide layer 10 at the time of forming the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c. There is a possibility that the control of the threshold voltage of the MOSFET may become difficult due to the influence of the bottom of the.

第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの深さは、第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bの深さよりも深いことが望ましい。言い換えれば、第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cとドレイン電極14との距離(図5中のd1)は、第1のボディ領域26a、及び、第2のボディ領域26bとドレイン電極14との距離(図5中のd2)よりも短いことが望ましい。第1のp型領域32a、第2のp型領域32b、及び、第3のp型領域32cの形成時に炭化珪素層10にイオン注入により導入されるp型不純物の分布の裾の影響により、MOSFETの閾値電圧の制御が困難になることを回避できる。 The depths of the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c are deeper than the depths of the first body region 26a and the second body region 26b. Is desirable. In other words, the distance (d1 in FIG. 5) between the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c and the drain electrode 14 is equal to the first body region 26a. , And shorter than the distance between the second body region 26b and the drain electrode 14 (d2 in FIG. 5). Due to the influence of the bottom of the distribution of p-type impurities introduced into the silicon carbide layer 10 by ion implantation when forming the first p-type region 32a, the second p-type region 32b, and the third p-type region 32c, It is possible to avoid difficulty in controlling the threshold voltage of the MOSFET.

以上、本実施形態によれば、短絡耐量の向上を可能とするMOSFET100が実現される。 As described above, according to the present embodiment, the MOSFET 100 capable of improving the short circuit withstand capability is realized.

(第2の実施形態)
本実施形態の半導体装置は、IGBTである点で第1の実施形態と異なっている。第1の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
(Second embodiment)
The semiconductor device of this embodiment is different from that of the first embodiment in that it is an IGBT. The description of the same contents as those in the first embodiment will be omitted.

図7は、本実施形態の半導体装置の模式断面図である。図7は、第1の実施形態の半導体装置の図1に対応する図である。 FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device of this embodiment. FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 1 of the semiconductor device of the first embodiment.

本実施形態の半導体装置は、炭化珪素を用いたプレーナゲート型の縦型IGBT200である。 The semiconductor device of this embodiment is a planar gate type vertical IGBT 200 using silicon carbide.

以下、第1導電型がn型、第2導電型がp型である場合を例に説明する。 Hereinafter, a case where the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type will be described as an example.

IGBT200は、炭化珪素層10、エミッタ電極(第1の電極)112、コレクタ電極(第2の電極)114、ゲート絶縁層16、ゲート電極18、層間絶縁層20を備える。 IGBT 200 includes silicon carbide layer 10, emitter electrode (first electrode) 112, collector electrode (second electrode) 114, gate insulating layer 16, gate electrode 18, and interlayer insulating layer 20.

炭化珪素層10内には、p型のコレクタ領域122、n型のドリフト領域(第1の炭化珪素領域)24、p型の第1のボディ領域26a(第2の炭化珪素領域)、p型の第2のボディ領域26b(第3の炭化珪素領域)、n型の第1のエミッタ領域128a(第4の炭化珪素領域)、n型の第2のエミッタ領域128b(第5の炭化珪素領域)、p型の第1のボディコンタクト領域30a、p型の第2のボディコンタクト領域30b、第1のp型領域32a(第6の炭化珪素領域)、第2のp型領域32b(第7の炭化珪素領域)、及び、第3のp型領域32cを備える。 In the silicon carbide layer 10, ap + type collector region 122, an n type drift region (first silicon carbide region) 24, a p type first body region 26a (second silicon carbide region), P-type second body region 26b (third silicon carbide region), n + -type first emitter region 128a (fourth silicon carbide region), n + -type second emitter region 128b (fifth) Silicon carbide region), the p + -type first body contact region 30a, the p + -type second body contact region 30b, the first p-type region 32a (sixth silicon carbide region), and the second p-type region. The mold region 32b (seventh silicon carbide region) and the third p-type region 32c are provided.

IGBT200と、図1に示す第1の実施形態のMOSFET100との構造上の違いは、MOSFET100のn型のドレイン領域22がp型のコレクタ領域122に置き換わっている点のみである。 The only structural difference between the IGBT 200 and the MOSFET 100 of the first embodiment shown in FIG. 1 is that the n + type drain region 22 of the MOSFET 100 is replaced with a p + type collector region 122.

本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の作用により、短絡耐量の向上を可能とするIGBT200が実現される。 According to the present embodiment, the IGBT 200 capable of improving the short circuit withstand capability is realized by the same operation as that of the first embodiment.

第1及び第2の実施形態では、SiCの結晶構造として4H−SiCの場合を例に説明したが、本発明は6H−SiC、3C−SiC等、その他の結晶構造のSiCを用いたデバイスに適用することも可能である。また、炭化珪素層10の表面に(0001)面以外の面を適用することも可能である。 In the first and second embodiments, the case where 4H-SiC is used as the crystal structure of SiC has been described as an example, but the present invention is applicable to devices using SiC having other crystal structures such as 6H-SiC and 3C-SiC. It is also possible to apply. It is also possible to apply a surface other than the (0001) surface to the surface of silicon carbide layer 10.

第1及び第2の実施形態では、第1導電型がn型、第2導電型がp型の場合を例に説明したが、第1導電型をp型、第2導電型をn型とすることも可能である。 In the first and second embodiments, the case where the first conductivity type is n type and the second conductivity type is p type has been described as an example, but the first conductivity type is p type and the second conductivity type is n type. It is also possible to do so.

第1及び第2の実施形態では、p型不純物としてアルミニウム(Al)を例示したが、ボロン(B)を用いることも可能である。また、n型不純物として窒素(N)及びリン(P)を例示したが、砒素(As)、アンチモン(Sb)等を適用することも可能である。 Although aluminum (Al) is illustrated as the p-type impurity in the first and second embodiments, boron (B) can also be used. Further, although nitrogen (N) and phosphorus (P) have been illustrated as the n-type impurities, arsenic (As), antimony (Sb) and the like can be applied.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. For example, the components of one embodiment may be replaced or changed with the components of other embodiments. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the scope equivalent thereto.

12 ソース電極(第1の電極)
14 ドレイン電極(第2の電極)
16 ゲート絶縁層
18 ゲート電極
24 ドリフト領域(第1の炭化珪素領域)
24a 第1の部分
24b 第2の部分
26a 第1のボディ領域(第2の炭化珪素領域)
26b 第2のボディ領域(第3の炭化珪素領域)
28a 第1のソース領域(第4の炭化珪素領域)
28b 第2のソース領域(第5の炭化珪素領域)
32a 第1のp型領域(第6の炭化珪素領域)
32b 第2のp型領域(第7の炭化珪素領域)
100 MOSFET(半導体装置)
112 エミッタ電極(第1の電極)
114 コレクタ電極(第2の電極)
128a 第1のエミッタ領域(第4の炭化珪素領域)
128b 第2のエミッタ領域(第5の炭化珪素領域)
200 IGBT(半導体装置)
12 Source electrode (first electrode)
14 Drain electrode (second electrode)
16 gate insulating layer 18 gate electrode 24 drift region (first silicon carbide region)
24a 1st part 24b 2nd part 26a 1st body region (2nd silicon carbide region)
26b Second body region (third silicon carbide region)
28a First source region (fourth silicon carbide region)
28b Second source region (fifth silicon carbide region)
32a First p-type region (sixth silicon carbide region)
32b Second p-type region (seventh silicon carbide region)
100 MOSFET (semiconductor device)
112 Emitter electrode (first electrode)
114 collector electrode (second electrode)
128a First emitter region (fourth silicon carbide region)
128b Second emitter region (fifth silicon carbide region)
200 IGBT (semiconductor device)

Claims (5)

第1の電極と、
第2の電極と、
ゲート電極と、
少なくとも一部が前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられ、少なくとも一部が前記ゲート電極と前記第2の電極との間に設けられた第1導電型の第1の炭化珪素領域と、
前記第1の電極と前記第1の炭化珪素領域との間に設けられた第2導電型の第2の炭化珪素領域と、
前記第1の電極と前記第1の炭化珪素領域との間に設けられ、前記第2の炭化珪素領域との間に前記第1の炭化珪素領域の第1の部分が位置する第2導電型の第3の炭化珪素領域と、
前記第1の電極と前記第2の炭化珪素領域との間に設けられ、前記第1の炭化珪素領域と離間した第1導電型の第4の炭化珪素領域と、
前記第1の電極と前記第3の炭化珪素領域との間に設けられ、前記第1の炭化珪素領域と離間した第1導電型の第5の炭化珪素領域と、
前記ゲート電極と前記第2の炭化珪素領域との間、及び、前記ゲート電極と前記第3の炭化珪素領域との間に設けられたゲート絶縁層と、
前記第2の炭化珪素領域及び前記第3の炭化珪素領域と接し、前記ゲート電極との間に前記第1の炭化珪素領域の前記第1の部分が位置し、前記第2の電極との間に前記第1の炭化珪素領域の第2の部分が位置する第2導電型の第6の炭化珪素領域と、
前記第2の炭化珪素領域及び前記第3の炭化珪素領域と接し、前記ゲート電極との間に前記第1の炭化珪素領域の前記第1の部分が位置し、前記第2の電極との間に前記第1の炭化珪素領域の第2の部分が位置し、前記第6の炭化珪素領域との間に前記第1の炭化珪素領域が位置する第2導電型の第7の炭化珪素領域と、
を備え、
前記第1の炭化珪素領域と前記第3の炭化珪素領域の間に挟まれた前記第6の炭化珪素領域の一部分と、前記第1の炭化珪素領域と前記第3の炭化珪素領域の間に挟まれた前記第7の炭化珪素領域の一部分との間に、前記第1の炭化珪素領域が位置する半導体装置。
A first electrode,
A second electrode,
A gate electrode,
At least a part is provided between the first electrode and the second electrode, and at least a part is provided between the gate electrode and the second electrode. A silicon carbide region,
A second silicon carbide region of a second conductivity type provided between the first electrode and the first silicon carbide region;
A second conductivity type that is provided between the first electrode and the first silicon carbide region, and the first portion of the first silicon carbide region is located between the first silicon carbide region and the second silicon carbide region. A third silicon carbide region of
A fourth silicon carbide region of a first conductivity type provided between the first electrode and the second silicon carbide region and separated from the first silicon carbide region;
A fifth silicon carbide region of a first conductivity type which is provided between the first electrode and the third silicon carbide region and is separated from the first silicon carbide region;
A gate insulating layer provided between the gate electrode and the second silicon carbide region, and between the gate electrode and the third silicon carbide region;
Is in contact with the second silicon carbide region and the third silicon carbide region, the first portion of the first silicon carbide region is located between the gate electrode and the second silicon carbide region, and between the second electrode and the second electrode. A second conductivity type sixth silicon carbide region in which the second portion of the first silicon carbide region is located,
Is in contact with the second silicon carbide region and the third silicon carbide region, the first portion of the first silicon carbide region is located between the gate electrode and the second silicon carbide region, and between the second electrode and the second electrode. A second conductive type seventh silicon carbide region in which the second portion of the first silicon carbide region is located in, and the first silicon carbide region is located between the second portion and the sixth silicon carbide region. ,
Equipped with
A portion of the sixth silicon carbide region sandwiched between the first silicon carbide region and the third silicon carbide region, and between the first silicon carbide region and the third silicon carbide region. A semiconductor device in which the first silicon carbide region is located between a part of the seventh silicon carbide region that is sandwiched.
前記第6の炭化珪素領域と前記第7の炭化珪素領域との間隔が、前記第6の炭化珪素領域の幅、及び、前記第7の炭化珪素領域の幅よりも大きい請求項1記載の半導体装置。 The semiconductor according to claim 1, wherein a distance between the sixth silicon carbide region and the seventh silicon carbide region is larger than a width of the sixth silicon carbide region and a width of the seventh silicon carbide region. apparatus. 前記第6の炭化珪素領域の厚さが0.2μm以上である請求項1又は請求項2記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the sixth silicon carbide region is 0.2 μm or more. 前記第1の部分の第1導電型不純物の不純物濃度が、前記第2の部分の第1導電型不純物の不純物濃度よりも高い請求項1乃至請求項3いずれか一項記載の半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity concentration of the first conductivity type impurity in the first portion is higher than the impurity concentration of the first conductivity type impurity in the second portion. 前記第6の炭化珪素領域と前記ゲート電極との間の前記第1の部分と、前記第7の炭化珪素領域と前記ゲート電極との間の前記第1の部分との間に、前記第1の炭化珪素領域の第3の部分が位置し、前記第1の部分の第1導電型不純物の不純物濃度が、前記第3の部分の第1導電型不純物の不純物濃度よりも高い請求項1乃至請求項4いずれか一項記載の半導体装置。 The first portion between the sixth silicon carbide region and the gate electrode and the first portion between the seventh silicon carbide region and the gate electrode are provided with the first portion. The third portion of the silicon carbide region is located, and the impurity concentration of the first conductivity type impurity in the first portion is higher than the impurity concentration of the first conductivity type impurity in the third portion. The semiconductor device according to claim 4.
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