JP2022050683A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of alleviating electric field concentration in a withstand voltage structure region and improving a withstand voltage.
SOLUTION: A semiconductor device includes an active region 101 and a breakdown voltage structure region 102 having an opposite conductivity type electric field relaxation region (4, 5, 21, and 22) provided around the active region 101 and disposed above a drift layer 32 included in the active region 101, and the depth of the electric field relaxation region (4, 5, 21, and 22) becomes shallower toward the outside, and a space modulation portion is provided at the outer end of the electric field relaxation region (4, 5, 21, and 22).
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2022,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に半導体装置の耐圧構造領域における電界集中を緩和する技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique for relaxing an electric field concentration in a withstand voltage structure region of the semiconductor device.

従来の半導体装置の耐圧構造領域における電界集中を緩和するために、耐圧構造領域において複数のp型注入層で構成されるリサーフ層を設けた構造が提案されている(特許文献1参照。)。また、耐圧構造領域において外側に向かってp型層、p型層及びp--型層を設けた構造が提案されている(特許文献2参照。)。 In order to alleviate the electric field concentration in the withstand voltage structure region of the conventional semiconductor device, a structure having a resurf layer composed of a plurality of p-type injection layers in the withstand voltage structure region has been proposed (see Patent Document 1). Further, a structure in which a p + type layer, a p - type layer and a p - type layer are provided outward in the pressure resistant structure region has been proposed (see Patent Document 2).

しかしながら、特許文献1及び2に記載の半導体装置では、耐圧構造領域における電界集中が十分に緩和できず、耐圧が低下する可能性がある。 However, in the semiconductor devices described in Patent Documents 1 and 2, the electric field concentration in the withstand voltage structure region cannot be sufficiently relaxed, and the withstand voltage may decrease.

国際公開第2012/049872号International Publication No. 2012/049872 特開平1-138759号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-138759

上記課題に鑑み、本発明は、耐圧構造領域における電界集中を緩和することができ、耐圧を向上させることができる半導体装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of alleviating electric field concentration in a withstand voltage structure region and improving withstand voltage.

本発明の一態様は、(a)活性領域と、(b)活性領域の周囲に配置された、活性領域に含まれるドリフト層の上部に設けられ、ドリフト層とは反対導電型の電界緩和領域を有する耐圧構造領域とを備え、電界緩和領域の深さが外側に向かうにつれて浅くなり、電界緩和領域の外側端部に空間変調部が設けられている半導体装置であることを要旨とする。 One aspect of the present invention is provided in (a) an active region and (b) an electric field relaxation region of a conductive type opposite to the drift layer, which is provided above the drift layer included in the active region and is arranged around the active region. The gist of the present invention is that the semiconductor device is provided with a withstand voltage structure region having a pressure resistant structure region, and the depth of the electric field relaxation region becomes shallower toward the outside, and a space modulation unit is provided at the outer end portion of the electric field relaxation region.

本発明によれば、耐圧構造領域における電界集中を緩和することができ、耐圧を向上させることができる半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of relaxing the electric field concentration in the withstand voltage structure region and improving the withstand voltage.

本発明の第1実施形態に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の断面図である。It is sectional drawing of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための工程断面図である。It is a process sectional view for demonstrating an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための図3に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 3 for explaining an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための図4に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 4 for explaining an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための図5に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 5 for explaining an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための図6に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 6 for explaining an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための図7に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 7 for explaining an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための図8に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 8 for explaining an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域の断面図である。It is sectional drawing of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on the modification of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための工程断面図である。It is a process sectional view for demonstrating an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on the modification of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための図11に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 11 for explaining an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on the modification of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の他の一例を説明するための工程断面図である。It is a process sectional view for demonstrating another example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on the modification of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の他の一例を説明するための図13に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 13 for explaining another example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on the modification of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の断面図である。It is sectional drawing of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための工程断面図である。It is a process sectional view for demonstrating an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための図17に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 17 for explaining an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための図18に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 18 for explaining an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための図19に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 19 for explaining an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための図20に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 20 for explaining an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域の断面図である。It is sectional drawing of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on the modification of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための工程断面図である。It is a process sectional view for demonstrating an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on the modification of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の一例を説明するための図23に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 23 for explaining an example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on the modification of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の他の一例を説明するための工程断面図である。It is a process sectional view for demonstrating another example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on the modification of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域の製造方法の他の一例を説明するための図25に引き続く工程断面図である。It is a process cross-sectional view following FIG. 25 for explaining another example of the manufacturing method of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on the modification of 2nd Embodiment of this invention. 比較例に係る半導体装置の耐圧構造領域の断面図である。It is sectional drawing of the pressure-resistant structure region of the semiconductor device which concerns on a comparative example.

以下、図面を参照して、本発明の第1及び第2実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は実際のものとは異なる場合がある。また、図面相互間においても寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。また、以下に示す第1及び第2実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。 Hereinafter, the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or similar parts are designated by the same or similar reference numerals, and duplicate description will be omitted. However, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the plane dimensions, the ratio of the thickness of each layer, etc. may differ from the actual ones. In addition, parts having different dimensional relationships and ratios may be included between the drawings. Further, the first and second embodiments shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is based on the material of a component. The shape, structure, arrangement, etc. are not specified to the following.

本明細書において、「第1主電極領域」とは、電界効果トランジスタ(FET)や静電誘導トランジスタ(SIT)においてソース領域又はドレイン領域のいずれか一方となる半導体領域を意味する。絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)においてはエミッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方となる半導体領域を意味する。又、静電誘導
サイリスタ(SIサイリスタ)やゲートターンオフサイリスタ(GTO)においてはアノード領域又はカソード領域のいずれか一方となる半導体領域を意味する。「第2主電極領域」とは、FETやSITにおいては上記第1主電極領域とはならないソース領域又はドレイン領域のいずれか一方となる半導体領域を意味する。IGBTにおいては上記第1主電極領域とはならないエミッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方となる領域を意味する。SIサイリスタやGTOにおいては上記第1主電極領域とはならないアノード領域又はカソード領域のいずれか一方となる領域を意味する。このように、「第1主電極領域」がソース領域であれば、「第2主電極領域」はドレイン領域を意味する。「第1主電極領域」がエミッタ領域であれば、「第2主電極領域」はコレクタ領域を意味する。「第1主電極領域」がアノード領域であれば、「第2主電極領域」はカソード領域を意味する。バイアス関係を交換すれば、多くの場合、「第1主電極領域」の機能と「第2主電極領域」の機能を交換可能である。
As used herein, the "first main electrode region" means a semiconductor region that is either a source region or a drain region in a field effect transistor (FET) or a static induction transistor (SIT). In an insulated gate bipolar transistor (IGBT), it means a semiconductor region that is either an emitter region or a collector region. Further, in an electrostatic induction thyristor (SI thyristor) or a gate turn-off thyristor (GTO), it means a semiconductor region which is either an anode region or a cathode region. The “second main electrode region” means a semiconductor region that is either a source region or a drain region that does not become the first main electrode region in the FET or SIT. In the IGBT, it means a region that is either an emitter region or a collector region that is not the first main electrode region. In SI thyristor and GTO, it means a region which is either an anode region or a cathode region which is not the first main electrode region. As described above, when the "first main electrode region" is the source region, the "second main electrode region" means the drain region. When the "first main electrode region" is the emitter region, the "second main electrode region" means the collector region. When the "first main electrode region" is the anode region, the "second main electrode region" means the cathode region. By exchanging the bias relationship, in many cases, the function of the "first main electrode region" and the function of the "second main electrode region" can be exchanged.

また、以下の説明における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を90°回転して観察すれば上下は左右に変換して読まれ、180°回転して観察すれば上下は反転して読まれることは勿論である。また以下の説明では、第1導電型がn型、第1導電型とは反対導電型の第2導電型がp型の場合について例示的に説明する。しかし、導電型を逆の関係に選択して、第1導電型をp型、第1導電型とは反対導電型の第2導電型をn型としても構わない。またnやpに付す+や-は、+及び-が付記されていない半導体領域に比して、それぞれ相対的に不純物密度が高い又は低い半導体領域であることを意味する。ただし同じnとnとが付された半導体領域であっても、それぞれの半導体領域の不純物密度が厳密に同じであることを意味するものではない。 Further, the definition of the direction such as up and down in the following description is merely a definition for convenience of explanation, and does not limit the technical idea of the present invention. For example, if the object is rotated by 90 ° and observed, the top and bottom are converted to left and right and read, and if the object is rotated by 180 ° and observed, the top and bottom are reversed and read. Further, in the following description, the case where the first conductive type is n type and the second conductive type opposite to the first conductive type is p type will be exemplified. However, the conductive type may be selected in the opposite relationship, the first conductive type may be the p type, and the second conductive type opposite to the first conductive type may be the n type. Further, + and-attached to n and p mean that they are semiconductor regions having a relatively high or low impurity density, respectively, as compared with the semiconductor regions to which + and-are not added. However, even if the semiconductor regions have the same n and n, it does not mean that the impurity densities of the respective semiconductor regions are exactly the same.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る半導体装置は、図1に示すように、活性領域101と、活性領域101を囲んでその周辺に配置された耐圧構造領域102を備える。図1では、活性領域101に、第1導電型(n型)のドリフト層2の上部に設けられたトレンチゲート構造のMISFETを活性素子として含む場合を例示している。
(First Embodiment)
As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention includes an active region 101 and a pressure-resistant structure region 102 arranged around the active region 101. FIG. 1 illustrates a case where the active region 101 includes a MISFET having a trench gate structure provided above the drift layer 2 of the first conductive type (n type) as an active element.

ドリフト層2の上面には、第2導電型(p型)のベース領域6が配置されている。ドリフト層2及びベース領域6はSiCからなるエピタキシャル成長層(以下において「エピタキシャル層」と略記する。)でそれぞれ構成されている。ベース領域6の上部には、ベース領域6よりも高不純物密度のp型のベースコンタクト領域7a,7b,7cが選択的に設けられている。ベース領域6の上部には、ベースコンタクト領域7aに接するように、ドリフト層2よりも高不純物密度のn型の第1主電極領域(ソース領域)8が選択的に設けられている。 A second conductive type (p type) base region 6 is arranged on the upper surface of the drift layer 2. The drift layer 2 and the base region 6 are each composed of an epitaxial growth layer made of SiC (hereinafter, abbreviated as "epitaxial layer"). Above the base region 6, p + type base contact regions 7a, 7b, 7c having a higher impurity density than the base region 6 are selectively provided. An n + type first main electrode region (source region) 8 having a higher impurity density than the drift layer 2 is selectively provided on the upper portion of the base region 6 so as to be in contact with the base contact region 7a.

ソース領域8及びベース領域6の上面からベース領域6を貫通してトレンチ25が設けられている。トレンチ25の底面及び側面にはゲート絶縁膜9が設けられている。ゲート絶縁膜9としては、シリコン酸化膜(SiO膜)の他、シリコン酸窒化(SiON)膜、ストロンチウム酸化物(SrO)膜、シリコン窒化物(Si)膜、アルミニウム酸化物(Al)膜、マグネシウム酸化物(MgO)膜、イットリウム酸化物(Y)膜、ハフニウム酸化物(HfO)膜、ジルコニウム酸化物(ZrO)膜、タンタル酸化物(Ta)膜、ビスマス酸化物(Bi)膜のいずれか1つの単層膜或いはこれらの複数を積層した複合膜等が採用可能である。 A trench 25 is provided so as to penetrate the base region 6 from the upper surfaces of the source region 8 and the base region 6. A gate insulating film 9 is provided on the bottom surface and the side surface of the trench 25. The gate insulating film 9 includes a silicon oxide film (SiO 2 film), a silicon oxynitride (SiON) film, a strontium oxide (SrO) film, a silicon nitride (Si 3N 4 ) film, and an aluminum oxide (Al). 2 O 3 ) film, magnesium oxide (MgO) film, yttrium oxide (Y 2 O 3 ) film, hafnium oxide (HfO 2 ) film, zirconium oxide (ZrO 2 ) film, tantalum oxide (Ta 2 O) film 5 ) A single-layer film of any one of a film and a bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) film, or a composite film in which a plurality of these is laminated can be adopted.

トレンチ25内にはゲート絶縁膜9を介してゲート電極10が埋め込まれている。ゲート電極10の材料としては、例えば燐(P)等の不純物を高不純物密度に添加したポリシリコン層(ドープドポリシリコン層)が使用可能である。 A gate electrode 10 is embedded in the trench 25 via a gate insulating film 9. As the material of the gate electrode 10, for example, a polysilicon layer (doped polysilicon layer) in which impurities such as phosphorus (P) are added to a high impurity density can be used.

ドリフト層2の上部には、ドリフト層2よりも高不純物密度のn型の電流拡散層(CSL)3が選択的に設けられている。トレンチ25の底部は電流拡散層3に達する。電流拡散層3の内部には、トレンチ25の底部に接するように、p型のゲート底部保護領域4yが設けられている。電流拡散層3の内部には、ベースコンタクト領域7aの下方において、ゲート底部保護領域4yと同じ深さで、ゲート底部保護領域4yから離間して第1ベース底部埋込領域4xが設けられている。電流拡散層3の上部には、第1ベース底部埋込領域4xの上面とベース領域6の下面に挟まれるように第2ベース底部埋込領域5xが設けられている。 An n-type current diffusion layer (CSL) 3 having a higher impurity density than the drift layer 2 is selectively provided on the upper part of the drift layer 2. The bottom of the trench 25 reaches the current diffusion layer 3. Inside the current diffusion layer 3, a p + type gate bottom protection region 4y is provided so as to be in contact with the bottom of the trench 25. Inside the current diffusion layer 3, a first base bottom embedded region 4x is provided below the base contact region 7a at the same depth as the gate bottom protection region 4y and away from the gate bottom protection region 4y. .. A second base bottom embedded region 5x is provided on the upper portion of the current diffusion layer 3 so as to be sandwiched between the upper surface of the first base bottom embedded region 4x and the lower surface of the base region 6.

ドリフト層2の内部には、ベースコンタクト領域7cの下方において、ゲート底部保護領域4yと同じ深さで、ゲート底部保護領域4yから離間して第1ベース底部埋込領域4が設けられている。ドリフト層2の上部には、第1ベース底部埋込領域4の上面とベース領域6の下面に挟まれるように第2ベース底部埋込領域5が設けられている。第1ベース底部埋込領域4及び第2ベース底部埋込領域5の左側の端部は電流拡散層3に接している。 Inside the drift layer 2, a first base bottom embedded region 4 is provided below the base contact region 7c at the same depth as the gate bottom protection region 4y and away from the gate bottom protection region 4y. A second base bottom embedded region 5 is provided on the upper portion of the drift layer 2 so as to be sandwiched between the upper surface of the first base bottom embedded region 4 and the lower surface of the base region 6. The left end of the first base bottom embedded region 4 and the second base bottom embedded region 5 is in contact with the current diffusion layer 3.

ゲート電極10の上面には層間絶縁膜11を介して第1主電極(ソース電極)14が紙面の奥に位置するゲート表面電極(図示省略)と分離して配置されている。層間絶縁膜11としては、「NSG」と称される燐(P)や硼素(B)を含まないノンドープのシリコン酸化膜(SiO膜)が採用可能である。しかし、層間絶縁膜11としては、燐を添加したシリコン酸化膜(PSG)、硼素を添加したシリコン酸化膜(BSG)、硼素及び燐を添加したシリコン酸化膜(BPSG)、シリコン窒化物(Si)膜等でもよい。ソース電極14は、ソース領域8及びベースコンタクト領域7a,7bに電気的に接続される。ソース電極14の下層には、バリアメタル層13が配置されている。バリアメタル層13は、ソース領域8及びベースコンタクト領域7a,7bにそれぞれに金属学的に接するように配置されている。例えば、バリアメタル層13がニッケル(Ni)膜、ソース電極14がアルミニウム(Al)膜で構成される。ゲート表面電極は、ソース電極14と同様の材料が使用可能である。 A first main electrode (source electrode) 14 is arranged on the upper surface of the gate electrode 10 separately from a gate surface electrode (not shown) located at the back of the paper surface via an interlayer insulating film 11. As the interlayer insulating film 11, a non-doped silicon oxide film (SiO 2 film) containing no phosphorus (P) or boron (B), which is called "NSG", can be adopted. However, as the interlayer insulating film 11, a silicon oxide film (PSG) to which phosphorus is added, a silicon oxide film (BSG) to which boron is added, a silicon oxide film (BPSG) to which boron and phosphorus are added, and a silicon nitride (Si 3 ) are used. N 4 ) A film or the like may be used. The source electrode 14 is electrically connected to the source region 8 and the base contact regions 7a and 7b. A barrier metal layer 13 is arranged on the lower layer of the source electrode 14. The barrier metal layer 13 is arranged so as to be in metallic contact with the source region 8 and the base contact regions 7a and 7b, respectively. For example, the barrier metal layer 13 is made of a nickel (Ni) film, and the source electrode 14 is made of an aluminum (Al) film. As the gate surface electrode, the same material as the source electrode 14 can be used.

ベースコンタクト領域7cの上面には、層間絶縁膜11を介して配線層15が配置され、配線層15の上面にはゲート電極パッド16が配置されている。図示を省略するが、ゲート電極パッド16は配線層15を介してゲート電極10に電気的に接続されている。ゲート電極パッド16の周囲には保護膜12が配置されている。層間絶縁膜11及び保護膜12は、耐圧構造領域102側に延在する。 The wiring layer 15 is arranged on the upper surface of the base contact region 7c via the interlayer insulating film 11, and the gate electrode pad 16 is arranged on the upper surface of the wiring layer 15. Although not shown, the gate electrode pad 16 is electrically connected to the gate electrode 10 via the wiring layer 15. A protective film 12 is arranged around the gate electrode pad 16. The interlayer insulating film 11 and the protective film 12 extend to the pressure-resistant structure region 102 side.

ドリフト層2の下面には、n型の第2主電極領域(ドレイン領域)1が配置されている。ドレイン領域1はSiCからなる半導体基板(SiC基板)で構成されている。ドレイン領域1の下面には第2主電極(ドレイン電極)17が配置されている。ドレイン電極17としては、例えば金(Au)からなる単層膜や、Al、ニッケル(Ni)、Auの順で積層された金属膜が使用可能であり、更にその最下層にモリブデン(Mo)、タングステン(W)等の金属膜を積層してもよい。 An n + type second main electrode region (drain region) 1 is arranged on the lower surface of the drift layer 2. The drain region 1 is composed of a semiconductor substrate (SiC substrate) made of SiC. A second main electrode (drain electrode) 17 is arranged on the lower surface of the drain region 1. As the drain electrode 17, for example, a single-layer film made of gold (Au) or a metal film in which Al, nickel (Ni), and Au are laminated in this order can be used, and molybdenum (Mo) is used as the lowermost layer thereof. A metal film such as tungsten (W) may be laminated.

本発明の第1実施形態に係る半導体装置の動作時は、ドレイン電極17に正電圧を印加し、ゲート電極10に閾値以上の正電圧を印加すると、ベース領域6のトレンチ25の側面側に反転層(チャネル)が形成されてオン状態となる。反転層は、ベース領域6がゲート電極10に対向する位置に挟まれたゲート絶縁膜9とベース領域6との界面となるトレンチ25の側面に露出したベース領域6の表面に形成される。オン状態では、ドレイン電極17からドレイン領域1、ドリフト層2、電流拡散層3、ベース領域6の反転層及びソース領域8を経由してソース電極14へ電流が流れる。一方、ゲート電極10に印加され
る電圧が閾値未満の場合、ベース領域6に反転層が形成されないため、オフ状態となり、ドレイン電極17からソース電極14へ電流が流れない。
During operation of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, when a positive voltage is applied to the drain electrode 17 and a positive voltage equal to or higher than the threshold value is applied to the gate electrode 10, it is inverted to the side surface side of the trench 25 of the base region 6. A layer (channel) is formed and turned on. The inversion layer is formed on the surface of the base region 6 exposed on the side surface of the trench 25 which is the interface between the gate insulating film 9 sandwiched at the position where the base region 6 faces the gate electrode 10 and the base region 6. In the on state, a current flows from the drain electrode 17 to the source electrode 14 via the drain region 1, the drift layer 2, the current diffusion layer 3, the inversion layer of the base region 6, and the source region 8. On the other hand, when the voltage applied to the gate electrode 10 is less than the threshold value, the inversion layer is not formed in the base region 6, so that the state is turned off and no current flows from the drain electrode 17 to the source electrode 14.

図1に示すように、第1ベース底部埋込領域4が、左側の活性領域101側から耐圧構造領域102に延在し、耐圧構造領域102側では第1電界緩和層4として機能する。更に、第2ベース底部埋込領域5が、左側の活性領域101側から耐圧構造領域102に延在し、耐圧構造領域102側では第2電界緩和層5として機能する。 As shown in FIG. 1, the first base bottom embedded region 4 extends from the active region 101 side on the left side to the withstand voltage structure region 102, and functions as the first electric field relaxation layer 4 on the withstand voltage structure region 102 side. Further, the second base bottom embedded region 5 extends from the active region 101 side on the left side to the withstand voltage structure region 102, and functions as the second electric field relaxation layer 5 on the withstand voltage structure region 102 side.

図1に示した耐圧構造領域102側のドリフト層2の上部の部分拡大図を図2に示す。図2では、図1に示した層間絶縁膜11、保護膜12、配線層15及びゲート電極パッド16は図示を省略している。 A partially enlarged view of the upper part of the drift layer 2 on the pressure resistant structure region 102 side shown in FIG. 1 is shown in FIG. In FIG. 2, the interlayer insulating film 11, the protective film 12, the wiring layer 15, and the gate electrode pad 16 shown in FIG. 1 are not shown.

耐圧構造領域102は、ドリフト層2の上部に設けられたp型の電界緩和領域(4,5,21,22)を有する。耐圧構造領域102では、電界緩和領域(4,5,21,22)の深さが外側に向かうにつれて浅くなり、電界緩和領域(4,5,21,22)の外側端部に空間変調部が設けられている。電界緩和領域(4,5,21,22)は、第1電界緩和層4、第2電界緩和層5及び接合終端構造部(21,22)を備える。第2電界緩和層5は、第1電界緩和層4の上面に接するように第1電界緩和層4よりも外側まで延在する。接合終端構造部(21,22)は、第2電界緩和層5の上面に接するように第2電界緩和層5よりも外側まで延在する。 The pressure-resistant structure region 102 has a p-type electric field relaxation region (4,5,21,22) provided above the drift layer 2. In the withstand voltage structure region 102, the depth of the electric field relaxation region (4,5,21,22) becomes shallower toward the outside, and a spatial modulation unit is provided at the outer end of the electric field relaxation region (4,5,21,22). It is provided. The electric field relaxation region (4,5,21,22) includes a first electric field relaxation layer 4, a second electric field relaxation layer 5, and a junction termination structure portion (21,22). The second electric field relaxation layer 5 extends to the outside of the first electric field relaxation layer 4 so as to be in contact with the upper surface of the first electric field relaxation layer 4. The joint termination structure portion (21, 22) extends to the outside of the second electric field relaxation layer 5 so as to be in contact with the upper surface of the second electric field relaxation layer 5.

第1電界緩和層4は、活性領域101側から連続して延在するp型の本体部4aと、本体部4aと同一の不純物密度で本体部4aの外側に設けられたp型の空間変調部4b,4c,4d,4eを有する。空間変調部4b,4c,4d,4eは、互いに離間して同心リング状に設けられる。例えば、空間変調部4b,4c,4d,4eは、外側に向かうにつれて幅が狭くなり、間隔が広くなる空間変調パターンを構成している。同心リング状の空間変調部4b,4c,4d,4eのパターンを有することにより、外側に向かうにつれてp型不純物の添加量(存在量)が実効的に減少していくため、電界集中を緩和することができる。 The first electric field relaxation layer 4 is a p + type main body portion 4a extending continuously from the active region 101 side, and a p + type main body portion 4a provided on the outside of the main body portion 4a with the same impurity density as the main body portion 4a . It has spatial modulation units 4b, 4c, 4d, 4e. The spatial modulation units 4b, 4c, 4d, and 4e are provided in a concentric ring shape so as to be separated from each other. For example, the spatial modulation units 4b, 4c, 4d, and 4e form a spatial modulation pattern in which the width becomes narrower and the interval becomes wider toward the outside. By having the patterns of the spatial modulation units 4b, 4c, 4d, and 4e in the shape of a concentric ring, the amount of p-type impurities added (absent amount) effectively decreases toward the outside, so that the electric field concentration is relaxed. be able to.

第2電界緩和層5は、第1電界緩和層4の上面に接するように、第1電界緩和層4よりも外側まで延在している。第2電界緩和層5は、第1電界緩和層4と同一の不純物密度であってもよく、第1電界緩和層4よりも低不純物密度であってもよい。例えば、第1電界緩和層4の不純物密度は5×1017cm-3~2×1019cm-3、第2電界緩和層5の不純物密度は3×1017cm-3~1×1019cm-3であってもよい。第2電界緩和層5は、活性領域101側から連続して延在する本体部5aと、本体部5aと同一の不純物密度で本体部5aの外側に設けられた空間変調部5b,5c,5d,5eを有する。空間変調部5b,5c,5d,5eは、互いに離間して同心リング状に設けられる。例えば、空間変調部5b,5c,5d,5eは、空間変調部4b,4c,4d,4eより浅い水平レベルで、外側に向かうにつれて幅が狭くなり、間隔が広くなる空間変調パターンを構成している。同心リング状の空間変調部5b,5c,5d,5eを有することにより、外側に向かうにつれてp型不純物の添加量が実効的に減少していくため、電界集中を緩和することができる。 The second electric field relaxation layer 5 extends to the outside of the first electric field relaxation layer 4 so as to be in contact with the upper surface of the first electric field relaxation layer 4. The second electric field relaxation layer 5 may have the same impurity density as the first electric field relaxation layer 4, or may have a lower impurity density than the first electric field relaxation layer 4. For example, the impurity density of the first electric field relaxation layer 4 is 5 × 10 17 cm -3 to 2 × 10 19 cm -3 , and the impurity density of the second electric field relaxation layer 5 is 3 × 10 17 cm -3 to 1 × 10 19 . It may be cm -3 . The second electric field relaxation layer 5 has a main body portion 5a extending continuously from the active region 101 side and spatial modulation portions 5b, 5c, 5d provided outside the main body portion 5a with the same impurity density as the main body portion 5a. , 5e. The spatial modulation units 5b, 5c, 5d, and 5e are provided in a concentric ring shape so as to be separated from each other. For example, the spatial modulation units 5b, 5c, 5d, 5e form a spatial modulation pattern that is shallower than the spatial modulation units 4b, 4c, 4d, 4e, narrows in width toward the outside, and widens in spacing. There is. By having the spatial modulation units 5b, 5c, 5d, and 5e having a concentric ring shape, the amount of p-type impurities added decreases effectively toward the outside, so that the electric field concentration can be relaxed.

ベース領域6は段差部6xを有する。ベースコンタクト領域7cからベース領域6の上部を亘ってドリフト層2の上部の外側端部付近まで「ジャンクション・ターミネーション・エクステンション(JTE)」と称される接合終端構造部(21,22)が設けられている。接合終端構造部(21,22)は、第2電界緩和層5よりも外側まで延在する。接合終端構造部(21,22)は、ベース領域6よりも低不純物密度のp型の第1接合終端領域(第1JTE領域)21と、第1JTE領域21の外側に設けられ、第1JTE領
域21よりも低不純物密度のp--型の第2接合終端領域(第2JTE領域)22を有する。例えば、ベース領域6の不純物密度は2×1016cm-3~2×1018cm-3、第1JTE領域21の不純物密度は2×1016cm-3~2×1018cm-3、第2JTE領域22の不純物密度は1×1016cm-3~1×1018cm-3としてもよい。
The base region 6 has a step portion 6x. A junction termination structure (21, 22) called a "junction termination extension (JTE)" is provided from the base contact region 7c to the vicinity of the outer end of the upper part of the drift layer 2 over the upper part of the base region 6. ing. The joint termination structure portion (21, 22) extends to the outside of the second electric field relaxation layer 5. The junction termination structure portion (21, 22) is provided outside the p - type first junction termination region (first JTE region) 21 and the first JTE region 21 having a lower impurity density than the base region 6, and is a first JTE region. It has a p - type second junction termination region (second JTE region) 22 having a lower impurity density than 21. For example, the impurity density of the base region 6 is 2 × 10 16 cm -3 to 2 × 10 18 cm -3 , and the impurity density of the first JTE region 21 is 2 × 10 16 cm -3 to 2 × 10 18 cm -3 . The impurity density of the 2JTE region 22 may be 1 × 10 16 cm -3 to 1 × 10 18 cm -3 .

第1JTE領域21は、ベースコンタクト領域7cからドリフト層2の上部に亘って、第2電界緩和層5よりも外側まで延在する本体部21aと、本体部21aの外側に設けられた空間変調部21b,21c,21d,21eを有する。空間変調部21b,21c,21d,21eは、互いに離間して同心リング状に設けられている。例えば、空間変調部21b,21c,21d,21eは、空間変調部5b,5c,5d,5eより浅い水平レベルで、外側に向かうにつれて幅が狭くなり、間隔が広くなる空間変調パターンを構成している。 The first JTE region 21 has a main body portion 21a extending from the base contact region 7c to the upper part of the drift layer 2 to the outside of the second electric field relaxation layer 5, and a spatial modulation section provided outside the main body portion 21a. It has 21b, 21c, 21d, 21e. The spatial modulation units 21b, 21c, 21d, 21e are provided in a concentric ring shape so as to be separated from each other. For example, the spatial modulation units 21b, 21c, 21d, 21e form a spatial modulation pattern that is shallower than the spatial modulation units 5b, 5c, 5d, 5e, narrows in width toward the outside, and widens in spacing. There is.

第2JTE領域22は、同一の不純物密度で互いに離間して設けられた空間変調部22a,22b,22c,22d,22e,22f,22g,22hを同心リング状に有する。このうち、内側に位置する空間変調部22a,22b,22c,22dは、第1JTE領域21の空間変調部21b,21c,21d,21eと交互に設けられている。また、外側に位置する空間変調部22e,22f,22g,22hは、例えば、外側に向かうにつれて幅が狭くなり、間隔が広くなる空間変調パターンを構成している。 The second JTE region 22 has spatial modulation units 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g, 22h provided concentrically with the same impurity density and separated from each other. Of these, the spatial modulation units 22a, 22b, 22c, 22d located inside are alternately provided with the spatial modulation portions 21b, 21c, 21d, 21e of the first JTE region 21. Further, the spatial modulation units 22e, 22f, 22g, and 22h located on the outside form, for example, a spatial modulation pattern in which the width becomes narrower and the interval becomes wider toward the outside.

第1JTE領域21の空間変調部21b,21c,21d,21e及び第2JTE領域22の空間変調部22a,22b,22c,22d,22e,22f,22g,22hを有することにより、外側に向かうにつれてp型不純物の添加量が実効的に減少していくため、電界集中を緩和することができる。 By having the spatial modulation units 21b, 21c, 21d, 21e of the first JTE region 21 and the spatial modulation portions 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g, 22h of the second JTE region 22, p-type toward the outside. Since the amount of impurities added is effectively reduced, the electric field concentration can be alleviated.

耐圧構造領域102の外側端部において、ドリフト層2の上部にn型のチャネルストッパ23が同心リング状に設けられている。なお、n型のチャネルストッパ23の代わりに、p型のチャネルストッパを設けてもよい。 At the outer end of the pressure resistant structure region 102, an n + type channel stopper 23 is provided in a concentric ring shape on the upper part of the drift layer 2. A p + type channel stopper may be provided instead of the n + type channel stopper 23.

ここで、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の比較例を説明する。比較例に係る半導体装置は、図27に示すように、周辺部に設けられる耐圧構造領域において、ドリフト層70の上部にp型の第1ベース底部埋込領域71及びp型の第2ベース底部埋込領域72が活性領域から連続して延在している。ドリフト層70の上面にはp型のベース領域73が配置されている。ベース領域73の上部には、p型のベースコンタクト領域74が設けられている。ドリフト層70の外側端部にはn型のチャネルストッパ77が設けられている。 Here, a comparative example of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 27, the semiconductor device according to the comparative example has a p + type first base bottom embedded region 71 and a p + type second on the upper part of the drift layer 70 in the pressure resistant structure region provided in the peripheral portion. The base bottom embedded region 72 extends continuously from the active region. A p-shaped base region 73 is arranged on the upper surface of the drift layer 70. A p + type base contact region 74 is provided above the base region 73. An n + type channel stopper 77 is provided at the outer end of the drift layer 70.

ベースコンタクト領域74からドリフト層70の外側端部付近に亘って接合終端構造部(75,76)が設けられている。接合終端構造部(75,76)は、p型の第1JTE領域75と、第1JTE領域75の外側に設けられたp--型の第2JTE領域76からなる。 A joint termination structure portion (75,76) is provided from the base contact region 74 to the vicinity of the outer end portion of the drift layer 70. The joint termination structure portion (75,76) is composed of a p - type first JTE region 75 and a p - type second JTE region 76 provided outside the first JTE region 75.

比較例に係る半導体装置では、第1ベース底部埋込領域71及び第2ベース底部埋込領域72が活性領域から連続したパターンとして設けられているが、空間変調部が設けられておらず、電界緩和領域として機能しない。このため、第1ベース底部埋込領域71及び第2ベース底部埋込領域72の外側端部で電界集中が発生する。 In the semiconductor device according to the comparative example, the first base bottom embedded region 71 and the second base bottom embedded region 72 are provided as a continuous pattern from the active region, but the space modulation portion is not provided and the electric field is not provided. Does not function as a mitigation area. Therefore, electric field concentration occurs at the outer ends of the first base bottom embedded region 71 and the second base bottom embedded region 72.

これに対して、第1実施形態に係る半導体装置によれば、図1及び図2に示すように、活性領域101側から連続して延在する第1ベース底部埋込領域4及び第2ベース底部埋
込領域5を第1電界緩和層4及び第2電界緩和層5として有効活用する。そして、電界緩和領域(4,5,21,22)を構成している各層の深さが外側に向かうにつれて浅くなり、電界緩和領域(4,5,21,22)の各層の外側端部側に空間変調パターンが設けられているので、深さ方向にも電界集中を緩和することができる。したがって、耐圧構造領域102の耐圧を向上させることができ、高耐圧のデバイスが実現可能となるとともに、活性耐圧とエッジ耐圧のマージンを広げることができる。
On the other hand, according to the semiconductor device according to the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the first base bottom embedded region 4 and the second base continuously extend from the active region 101 side. The bottom embedded region 5 is effectively utilized as the first electric field relaxation layer 4 and the second electric field relaxation layer 5. Then, the depth of each layer constituting the electric field relaxation region (4,5,21,22) becomes shallower toward the outside, and the outer end side of each layer of the electric field relaxation region (4,5,21,22) becomes shallower. Since the spatial modulation pattern is provided in, the electric field concentration can be relaxed also in the depth direction. Therefore, the withstand voltage of the withstand voltage structure region 102 can be improved, a device with a high withstand voltage can be realized, and the margin between the active withstand voltage and the edge withstand voltage can be widened.

更に、電界緩和領域(4,5,21,22)の深さが深いほど電界緩和領域(4,5,21,22)の不純物密度を高くし、電界緩和領域(4,5,21,22)の不純物密度を外側に向かうにつれて低くすることにより、電界集中の緩和効果を向上させることができる。 Further, the deeper the electric field relaxation region (4,5,21,22) is, the higher the impurity density in the electric field relaxation region (4,5,21,22) is, and the electric field relaxation region (4,5,21,22) is increased. By lowering the impurity density of) toward the outside, the effect of relaxing the electric field concentration can be improved.

次に、図3~図9を用いて、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を、チップの周辺部に設けられる耐圧構造領域102に着目して説明する。なお、以下に述べる製造方法は一例であり、特許請求の範囲に記載した趣旨の範囲であれば、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。 Next, using FIGS. 3 to 9, the method of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be described with a focus on the pressure-resistant structure region 102 provided in the peripheral portion of the chip. It should be noted that the manufacturing method described below is an example, and it is needless to say that it can be realized by various manufacturing methods other than this, including this modification, as long as it is within the scope of the claims. ..

まず、窒素(N)等のn型不純物が添加されたn型の半導体基板(SiC基板)を用意する。このn型SiC基板をドレイン領域1として、ドレイン領域1の上面に、n型の第1ドリフト層2aをエピタキシャル成長させる。次に、第1ドリフト層2aの上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォト・リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をイオン注入用マスクとして用いて、アルミニウム(Al)等のp型不純物イオンを多段イオン注入する。フォトレジスト膜を除去した後、熱処理を行うことによりp型不純物イオンを活性化させる。この結果、図3に示すように、第1ドリフト層2aの上部にp型の第1電界緩和層(第1ベース底部埋込領域)4を形成する。第1電界緩和層4は、活性領域101側から連続して延在する本体部4aと、本体部4aの外側に、同心リング状の空間変調パターンを構成するように設けられた空間変調部4b,4c,4d,4eを有する。これと同時に、図1に示した活性領域101側では、第1ドリフト層2aの上部にp型のゲート底部保護領域4y及びp型の第1ベース底部埋込領域4xが形成される。 First, an n + type semiconductor substrate (SiC substrate) to which an n-type impurity such as nitrogen (N) is added is prepared. Using this n + type SiC substrate as the drain region 1, an n type first drift layer 2a is epitaxially grown on the upper surface of the drain region 1. Next, a photoresist film is applied to the upper surface of the first drift layer 2a, and the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as an ion implantation mask, p-type impurity ions such as aluminum (Al) are implanted in multiple stages. After removing the photoresist film, heat treatment is performed to activate p-type impurity ions. As a result, as shown in FIG. 3, a p + type first electric field relaxation layer (first base bottom embedded region) 4 is formed on the upper part of the first drift layer 2a. The first electric field relaxation layer 4 has a main body portion 4a extending continuously from the active region 101 side and a spatial modulation section 4b provided on the outside of the main body portion 4a so as to form a concentric ring-shaped spatial modulation pattern. , 4c, 4d, 4e. At the same time, on the active region 101 side shown in FIG. 1, a p + type gate bottom protection region 4y and a p + type first base bottom embedded region 4x are formed on the upper part of the first drift layer 2a.

次に、図4に示すように、第1ドリフト層2aの上面に、n型の第2ドリフト層2bをエピタキシャル成長させる。第1ドリフト層2a及び第2ドリフト層2bによりドリフト層2が構成され、第1電界緩和層4がドリフト層2の内部に埋め込まれる。次に、ドリフト層2の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォト・リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をイオン注入用マスクとして用いて、Al等のp型不純物イオンを多段イオン注入する。フォトレジスト膜を除去した後、熱処理を行うことによりp型不純物イオンを活性化させる。この結果、図5に示すように、ドリフト層2の上部に、第1電界緩和層4の上面に接するように、p型の第2電界緩和層(第2ベース底部埋込領域)5を形成する。第2電界緩和層5は、活性領域101側から連続して延在する本体部5aと、本体部5aの外側に、同心リング状の空間変調パターンを構成するように設けられた空間変調部5b,5c,5d,5eを有する。これと同時に、図1に示した活性領域101側では、ドリフト層2の上部に第2ベース底部埋込領域5xが形成される。 Next, as shown in FIG. 4 , an n− type second drift layer 2b is epitaxially grown on the upper surface of the first drift layer 2a. The drift layer 2 is formed by the first drift layer 2a and the second drift layer 2b, and the first electric field relaxation layer 4 is embedded inside the drift layer 2. Next, a photoresist film is applied to the upper surface of the drift layer 2, and the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as an ion implantation mask, p-type impurity ions such as Al are implanted in multiple stages. After removing the photoresist film, heat treatment is performed to activate p-type impurity ions. As a result, as shown in FIG. 5, a p + type second electric field relaxation layer (second base bottom embedded region) 5 is provided above the drift layer 2 so as to be in contact with the upper surface of the first electric field relaxation layer 4. Form. The second electric field relaxation layer 5 has a main body portion 5a extending continuously from the active region 101 side and a spatial modulation section 5b provided on the outside of the main body portion 5a so as to form a concentric ring-shaped spatial modulation pattern. , 5c, 5d, 5e. At the same time, on the active region 101 side shown in FIG. 1, a second base bottom embedded region 5x is formed on the upper part of the drift layer 2.

次に、図6に示すように、ドリフト層2の上面に、p型のベース領域6をエピタキシャル成長させる。そして、ベース領域6の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォト・リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をイオン注入用マスクとして用いて、Al等のp型不純物イオンを多段イオン注入する。フォトレジスト膜を除去した後、熱処理を行うことによりp型不純物イオンを
活性化させる。この結果、図7に示すように、ベース領域6の上部にp型のベースコンタクト領域7cを形成する。これと同時に、図1に示した活性領域101側では、ドリフト層2の上部にp型のベースコンタクト領域7a,7bが形成される。
Next, as shown in FIG. 6, a p-type base region 6 is epitaxially grown on the upper surface of the drift layer 2. Then, a photoresist film is applied to the upper surface of the base region 6, and the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as an ion implantation mask, p-type impurity ions such as Al are implanted in multiple stages. After removing the photoresist film, heat treatment is performed to activate p-type impurity ions. As a result, as shown in FIG. 7, a p + type base contact region 7c is formed on the upper portion of the base region 6. At the same time, on the active region 101 side shown in FIG. 1, p + type base contact regions 7a and 7b are formed on the upper part of the drift layer 2.

次に、ベース領域6の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォト・リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をエッチング用マスクとして用いて、ウェットエッチング等により、ベース領域6の外周の一部を選択的に除去する。その後、フォトレジスト膜をウェット処理等で除去する。この結果、図8に示すように、ベース領域6に傾斜を有した段差部6xが形成されるとともに、耐圧構造領域102の外側にドリフト層2の上面が露出する。 Next, a photoresist film is applied to the upper surface of the base region 6, and the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as an etching mask, a part of the outer periphery of the base region 6 is selectively removed by wet etching or the like. After that, the photoresist film is removed by a wet treatment or the like. As a result, as shown in FIG. 8, a stepped portion 6x having an inclination is formed in the base region 6, and the upper surface of the drift layer 2 is exposed to the outside of the pressure-resistant structure region 102.

次に、図9に示すように、マスク合わせを2回行うフォト・リソグラフィ技術、この2回マスク合わせに対応してそれぞれイオン注入を行い、その後熱処理する等の工程により、p型の第1JTE領域21を形成する。p型の第1JTE領域21は、ベースコンタクト領域7c、ベース領域6、第2電界緩和層5及びドリフト層2の上部に延在するように形成される。例えば、第1JTE領域21を形成する際には、中央側(内側)の領域に対し、フォト・リソグラフィ技術によりパターニングした第1のイオン注入マスクを用いる。この第1のイオン注入マスクを用いて、p型のベースコンタクト領域7c、p型のベース領域6、p型の第2電界緩和層5に、N等のn型不純物イオンを選択的に多段イオン注入する。更に、外側端部側に対し、フォト・リソグラフィ技術によりパターニングした第2のイオン注入マスクを用いて、n型のドリフト層2に、Al等のp型不純物イオンを選択的に多段イオン注入する。その後、熱処理を行うことにより、ベースコンタクト領域7c、ベース領域6、第2電界緩和層5の上部のp型不純物の一部を、活性化したn型不純物で補償し、p型の第1JTE領域21を形成する。第1のイオン注入マスクを用いたn型不純物イオンの注入の先に、第2のイオン注入マスクを用いたp型不純物イオンの注入を行う順番でもよい。 Next, as shown in FIG. 9, a p - type first JTE is performed by a photolithography technique in which mask alignment is performed twice, ion implantation in each of the two mask alignments, and then heat treatment. The region 21 is formed. The p - type first JTE region 21 is formed so as to extend above the base contact region 7c, the base region 6, the second electric field relaxation layer 5, and the drift layer 2. For example, when forming the first JTE region 21, a first ion implantation mask patterned by a photolithography technique is used for the central (inner) region. Using this first ion implantation mask, n-type impurity ions such as N are selectively added to the p + type base contact region 7c, the p-type base region 6, and the p + type second electric field relaxation layer 5. Multi-stage ion implantation. Further, a second ion implantation mask patterned by photolithography technology is used to selectively implant p-type impurity ions such as Al into the n - type drift layer 2 on the outer end side. .. Then, by performing a heat treatment, a part of the p-type impurities on the upper part of the base contact region 7c, the base region 6, and the second electric field relaxation layer 5 is compensated with the activated n-type impurities, and the p - type first JTE is compensated. The region 21 is formed. The order may be such that the injection of the p-type impurity ion using the second ion implantation mask is performed before the injection of the n-type impurity ion using the first ion implantation mask.

一方、第1JTE領域21の外側に第1JTE領域21よりも低不純物密度のp--型の第2JTE領域22を形成する時には、第1JTE領域21のイオン注入時よりも小さいドーズ量で、ドリフト層2にAl等のp型不純物イオンを多段イオン注入する。イオン注入後の熱処理は、第1JTE領域21を形成する時の熱処理と一括で行ってもよい。 On the other hand, when a p - type second JTE region 22 having a lower impurity density than the first JTE region 21 is formed outside the first JTE region 21, the drift layer has a smaller dose amount than when the first JTE region 21 is ion-implanted. P-type impurity ions such as Al are implanted into 2 in multiple stages. The heat treatment after ion implantation may be performed together with the heat treatment for forming the first JTE region 21.

本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、耐圧構造領域における電界集中の発生を下端の深さの異なる複数の空間変調パターンで効率良く防止することができ、耐圧を向上させることができる半導体装置を実現可能となる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, the occurrence of electric field concentration in the withstand voltage structure region can be efficiently prevented by a plurality of spatial modulation patterns having different depths at the lower ends, and the withstand voltage is improved. It becomes possible to realize a semiconductor device that can be made to.

(第1実施形態の変形例)
本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域を図10に示す。図10に示すように、本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域においては、ドリフト層2の上面に設けられたp型のベース領域6が段差部を有さず、耐圧構造領域の外側端部付近まで延伸して第3電界緩和層6として機能する。
(Variation example of the first embodiment)
FIG. 10 shows a pressure resistant structure region of the semiconductor device according to the modified example of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, in the withstand voltage structure region of the semiconductor device according to the modified example of the first embodiment of the present invention, the p-type base region 6 provided on the upper surface of the drift layer 2 does not have a stepped portion. It extends to the vicinity of the outer end of the pressure resistant structure region and functions as the third electric field relaxation layer 6.

本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域では、第1電界緩和層4と、第2電界緩和層5と、空間変調部6a,6b,6cが設けられた第3電界緩和層6により電界緩和領域(4,5,6,6a,6b,6c)を構成する。第3電界緩和層6は、第2電界緩和層5の上面に接するように、第2電界緩和層5よりも外側まで延在する。第3電界緩和層6の外側にはp型の空間変調部6a,6b,6cが同心リング状に設けられている。空間変調部6a,6b,6cは、n型領域24a,24b,24c,24dと交互に設けられている。耐圧構造領域の外側端部に位置するn型領域24dの上部には、チャネルストッパ23が設けられている。 In the withstand voltage structure region of the semiconductor device according to the modified example of the first embodiment of the present invention, a first electric field relaxation layer 4, a second electric field relaxation layer 5, and a third space modulation unit 6a, 6b, 6c are provided. The electric field relaxation layer 6 constitutes an electric field relaxation region (4,5,6,6a, 6b, 6c). The third electric field relaxation layer 6 extends to the outside of the second electric field relaxation layer 5 so as to be in contact with the upper surface of the second electric field relaxation layer 5. On the outside of the third electric field relaxation layer 6, p-type spatial modulation units 6a, 6b, 6c are provided in a concentric ring shape. The spatial modulation units 6a, 6b, 6c are provided alternately with the n-type regions 24a, 24b, 24c, 24d. A channel stopper 23 is provided on the upper portion of the n-type region 24d located at the outer end of the pressure-resistant structure region.

本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置によれば、第1電界緩和層4と、第2電界緩和層5と、空間変調部6a,6b,6cが設けられた第3電界緩和層6により電界緩和領域(4,5,6,6a,6b,6c)を備えることで、耐圧構造領域における電界集中の発生を下端の深さの異なる複数の空間変調パターンで効率良く防止することができ、耐圧を向上させることができる。更に、空間変調部6a,6b,6cが設けられた第3電界緩和層6により、図1及び図2に示した接合終端構造部(21,22)の構造を代替することができ、レイヤー数及び工程数削減が可能となる。 According to the semiconductor device according to the modification of the first embodiment of the present invention, the first electric field relaxation layer 4, the second electric field relaxation layer 5, and the third electric field relaxation portion 6a, 6b, 6c provided are provided. By providing the electric field relaxation region (4,5,6,6a, 6b, 6c) by the layer 6, the generation of electric field concentration in the withstand voltage structure region can be efficiently prevented by a plurality of spatial modulation patterns having different depths at the lower ends. And the withstand voltage can be improved. Further, the third electric field relaxation layer 6 provided with the spatial modulation sections 6a, 6b, 6c can replace the structure of the junction termination structure section (21, 22) shown in FIGS. 1 and 2, and the number of layers can be replaced. And the number of processes can be reduced.

本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の一例としては、図3~図5と同様の手順で第1電界緩和層4及び第2電界緩和層5を形成する。その後、図11に示すように、ドリフト層2の上面にp型のベース領域(第3電界緩和層)6をエピタキシャル成長させる。その後、ベース領域6の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォト・リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をイオン注入用マスクとして用いて、n型領域24a,24b,24c,24dを形成するための窒素(N)等のn型不純物イオンを多段イオン注入する。 As an example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the modified example of the first embodiment of the present invention, the first electric field relaxation layer 4 and the second electric field relaxation layer 5 are formed by the same procedure as in FIGS. 3 to 5. Then, as shown in FIG. 11, a p-type base region (third electric field relaxation layer) 6 is epitaxially grown on the upper surface of the drift layer 2. Then, a photoresist film is applied to the upper surface of the base region 6, and the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as an ion implantation mask, n-type impurity ions such as nitrogen (N) for forming the n-type regions 24a, 24b, 24c, and 24d are implanted in multiple stages.

その後、熱処理を行うことによりp型不純物イオンを活性化させる。この結果、図12に示すように、p型のベース領域6の極性を反転させて(打ち返して)n型領域24a,24b,24c,24dが形成される。また、n型領域24a,24b,24c,24dにベース領域6が挟まれてp型の空間変調部6a,6b,6cが形成される。他の手順は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様であるので、重複した説明を省略する。 Then, heat treatment is performed to activate p-type impurity ions. As a result, as shown in FIG. 12, the polarities of the p-type base region 6 are reversed (backed up) to form n-type regions 24a, 24b, 24c, 24d. Further, the base region 6 is sandwiched between the n-type regions 24a, 24b, 24c, 24d, and the p-type spatial modulation portions 6a, 6b, 6c are formed. Since the other procedure is the same as the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, duplicate description will be omitted.

或いは、本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の他の一例としては、図13に示すように、ドリフト層2の上面にn型領域24をエピタキシャル成長させてもよい。その後、n型領域24の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォト・リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をイオン注入用マスクとして用いて、Al等のp型不純物イオンを多段イオン注入する。この際、図1に示した活性領域101のp型のベース領域6となる領域にもAl等のp型不純物イオンを多段イオン注入する。 Alternatively, as another example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the modified example of the first embodiment of the present invention, the n-type region 24 may be epitaxially grown on the upper surface of the drift layer 2 as shown in FIG. Then, a photoresist film is applied to the upper surface of the n-type region 24, and the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as an ion implantation mask, p-type impurity ions such as Al are implanted in multiple stages. At this time, multi-stage ion implantation of p-type impurity ions such as Al is also performed in the region of the active region 101 shown in FIG. 1, which is the p-type base region 6.

その後、熱処理を行うことによりp型不純物イオンを活性化させる。この結果、図14に示すように、n型領域24の極性を反転させて(打ち返して)p型の第3電界緩和層6及び空間変調部6a,6b,6cが形成される。また、n型領域24の残部からなるn型領域24a,24b,24c,24dが形成される。これと同時に、図1に示した活性領域101側のp型のベース領域6も形成される。 Then, heat treatment is performed to activate p-type impurity ions. As a result, as shown in FIG. 14, the polarity of the n-type region 24 is reversed (backed up) to form the p-type third electric field relaxation layer 6 and the spatial modulation portions 6a, 6b, 6c. Further, n-type regions 24a, 24b, 24c, 24d consisting of the rest of the n-type region 24 are formed. At the same time, the p-type base region 6 on the active region 101 side shown in FIG. 1 is also formed.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係る半導体装置は、図15に示すように、活性領域201と、活性領域201の周辺に配置された耐圧構造領域202を備える。図15では、活性領域201に、第1導電型(n型)のドリフト層32の上部に設けられたプレーナゲート構造のMISFETを活性素子として含む場合を例示している。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 15, the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention includes an active region 201 and a pressure resistant structure region 202 arranged around the active region 201. FIG. 15 illustrates a case where the active region 201 includes a MISFET having a planar gate structure provided on the upper portion of the first conductive type (n type) drift layer 32 as an active element.

ドリフト層32の上面には、第2導電型(p型)のベース領域34x,34y,34が配置されている。ドリフト層32及びベース領域34x,34y,34は、SiCからなるエピタキシャル層でそれぞれ構成されている。ベース領域34x,34y,34には、ドリフト層32よりも高不純物密度のn型の第1主電極領域(ソース領域)36a,36bが設けられている。ベース領域34x,34y,34には、ソース領域36a,36bに接するようにベース領域34x,34y,34よりも高不純物密度のp型のベース
コンタクト領域35a,35bが設けられている。
Second conductive type (p type) base regions 34x, 34y, 34 are arranged on the upper surface of the drift layer 32. The drift layer 32 and the base regions 34x, 34y, 34 are each composed of an epitaxial layer made of SiC. The base regions 34x, 34y, 34 are provided with n + type first main electrode regions (source regions) 36a, 36b having a higher impurity density than the drift layer 32. The base regions 34x, 34y, 34 are provided with p + type base contact regions 35a, 35b having a higher impurity density than the base regions 34x, 34y, 34 so as to be in contact with the source regions 36a, 36b.

なお、図15では、ソース領域36a,36b及びベースコンタクト領域35a,35bがベース領域34x,34y,34と同じ深さでベース領域34x,34y,34を分断するように設けられている構造を例示するが、これに限定されない。例えば、ソース領域36a,36b及びベースコンタクト領域35a,35bがベース領域34x,34y,34の上部に設けられていてもよい。 Note that FIG. 15 illustrates a structure in which the source regions 36a, 36b and the base contact regions 35a, 35b are provided so as to divide the base regions 34x, 34y, 34 at the same depth as the base regions 34x, 34y, 34. However, it is not limited to this. For example, the source regions 36a, 36b and the base contact regions 35a, 35b may be provided above the base regions 34x, 34y, 34.

ベース領域34x,34yで挟まれる位置にはn型の接合電界効果トランジスタ(JFET)領域37が配置されている。ドリフト層32の上部には、p型のベース底部埋込領域33x,33が互いに離間して設けられている。ベース底部埋込領域33xは、ベースコンタクト領域35a、ソース領域36a及びベース領域34xの下面に接している。ベース底部埋込領域33は、ベース領域34y、ソース領域36b、ベースコンタクト領域35b及びベース領域34の下面に接している。JFET領域37は、ベース底部埋込領域33x,33で挟まれるドリフト層32の凸部の上面に接する。 An n-type junction field effect transistor (JFET) region 37 is arranged at a position sandwiched between the base regions 34x and 34y. At the upper part of the drift layer 32, p + type base bottom embedded regions 33x and 33 are provided so as to be separated from each other. The base bottom embedded region 33x is in contact with the lower surfaces of the base contact region 35a, the source region 36a, and the base region 34x. The base bottom embedded region 33 is in contact with the lower surfaces of the base region 34y, the source region 36b, the base contact region 35b, and the base region 34. The JFET region 37 is in contact with the upper surface of the convex portion of the drift layer 32 sandwiched between the base bottom embedded regions 33x and 33.

ベース領域34x,34y及びJFET領域37の上面からソース領域36a,36bの上面の一部に亘って、ゲート絶縁膜38を介してゲート電極39が配置されている。ゲート電極39の上面には層間絶縁膜40を介して第1主電極(ソース電極)41が紙面の奥に位置するゲート表面電極(図示省略)と分離して配置されている。ソース電極41は、ソース領域36a,36b及びベースコンタクト領域35a,35bに電気的に接続される。ソース電極41の上面には保護膜42が配置されている。保護膜42の耐圧構造領域202側の下層には保護膜43,44が配置されている。 The gate electrode 39 is arranged via the gate insulating film 38 from the upper surface of the base region 34x, 34y and the JFET region 37 to a part of the upper surface of the source regions 36a, 36b. A first main electrode (source electrode) 41 is arranged on the upper surface of the gate electrode 39 separately from a gate surface electrode (not shown) located at the back of the paper surface via an interlayer insulating film 40. The source electrode 41 is electrically connected to the source regions 36a and 36b and the base contact regions 35a and 35b. A protective film 42 is arranged on the upper surface of the source electrode 41. The protective films 43 and 44 are arranged on the lower layer of the protective film 42 on the pressure resistant structure region 202 side.

ドリフト層32の下面には、n型の第2主電極領域(ドレイン領域)31が配置されている。ドレイン領域31はSiCからなる半導体基板(SiC基板)で構成されている。ドレイン領域31の下面には第2主電極(ドレイン電極)45が配置されている。 An n + type second main electrode region (drain region) 31 is arranged on the lower surface of the drift layer 32. The drain region 31 is composed of a semiconductor substrate (SiC substrate) made of SiC. A second main electrode (drain electrode) 45 is arranged on the lower surface of the drain region 31.

本発明の第2実施形態に係る半導体装置の動作時は、ドレイン電極45に正電圧を印加し、ゲート電極39に閾値以上の正電圧を印加するとベース領域34x,34yのゲート電極39側の表面に反転層(チャネル)が形成されてオン状態となる。オン状態では、ドレイン電極45からドレイン領域31、ドリフト層32、JFET領域37、ベース領域34x,34yの反転層及びソース領域36a,36bを経由してソース電極41へ電流が流れる。一方、ゲート電極39に印加される電圧が閾値未満の場合、ベース領域34x,34yに反転層が形成されないため、オフ状態となり、ドレイン電極45からソース電極41へ電流が流れない。 During operation of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, when a positive voltage is applied to the drain electrode 45 and a positive voltage equal to or higher than the threshold value is applied to the gate electrode 39, the surface of the base regions 34x and 34y on the gate electrode 39 side is applied. An inverted layer (channel) is formed in and turned on. In the on state, a current flows from the drain electrode 45 to the source electrode 41 via the drain region 31, the drift layer 32, the JFET region 37, the inversion layer of the base regions 34x and 34y, and the source regions 36a and 36b. On the other hand, when the voltage applied to the gate electrode 39 is less than the threshold value, the inversion layer is not formed in the base regions 34x and 34y, so that the state is turned off and no current flows from the drain electrode 45 to the source electrode 41.

図15に示すように、ベース底部埋込領域33が、活性領域201から耐圧構造領域202に延在し、耐圧構造領域202では電界緩和層33として機能する。耐圧構造領域202は、ドリフト層32の上部に設けられたp型の電界緩和領域(33,51,52)を有する。電界緩和領域(33,51,52)を構成している各層の外側端部の深さが外側に向かうにつれて浅くなり、電界緩和領域(33,51,52)の各層の外側端部側に、それぞれ空間変調パターンが設けられている。 As shown in FIG. 15, the base bottom embedded region 33 extends from the active region 201 to the pressure-resistant structure region 202, and functions as the electric field relaxation layer 33 in the pressure-resistant structure region 202. The pressure-resistant structure region 202 has a p-type electric field relaxation region (33, 51, 52) provided above the drift layer 32. The depth of the outer end of each layer constituting the electric field relaxation region (33, 51, 52) becomes shallower toward the outside, and the outer end side of each layer of the electric field relaxation region (33, 51, 52) becomes shallower. Each is provided with a spatial modulation pattern.

図15に示した耐圧構造領域202側のドリフト層32の上部の部分拡大図を図16に示す。図16では、図15に示した保護膜42,43,44の図示を省略している。図16に示すように、電界緩和領域(33,51,52)は、電界緩和層33と、電界緩和層33の上面に接するように電界緩和層33よりも外側まで設けられた接合終端構造部(51,52)を備える。 A partially enlarged view of the upper part of the drift layer 32 on the pressure resistant structure region 202 side shown in FIG. 15 is shown in FIG. In FIG. 16, the protective films 42, 43, and 44 shown in FIG. 15 are not shown. As shown in FIG. 16, the electric field relaxation region (33, 51, 52) is a joint termination structure portion provided to the outside of the electric field relaxation layer 33 so as to be in contact with the electric field relaxation layer 33 and the upper surface of the electric field relaxation layer 33. (51, 52) is provided.

電界緩和層33は、活性領域201から連続する本体部33aと、本体部33aの外側に設けられた空間変調部33b,33c,33d,33eを有する。空間変調部33b,33c,33d,33eは、互いに離間して同心リング状に設けられている。例えば、空間変調部33b,33c,33d,33eは、外側に向かうにつれて幅が狭くなり、間隔が広くなる空間変調パターンを構成している。 The electric field relaxation layer 33 has a main body portion 33a continuous from the active region 201, and spatial modulation portions 33b, 33c, 33d, 33e provided outside the main body portion 33a. The spatial modulation units 33b, 33c, 33d, 33e are provided in a concentric ring shape so as to be separated from each other. For example, the spatial modulation units 33b, 33c, 33d, 33e form a spatial modulation pattern in which the width becomes narrower and the interval becomes wider toward the outside.

ベース領域34は段差部34zを有する。ベースコンタクト領域35bからドリフト層32の外側端部付近まで接合終端構造部(51,52)が設けられている。接合終端構造部(51,52)は、p型の第1JTE領域51と、第1JTE領域51の外側に設けられ、第1JTE領域51よりも低不純物密度のp--型の第2JTE領域52を有する。 The base region 34 has a stepped portion 34z. A joint termination structure portion (51, 52) is provided from the base contact region 35b to the vicinity of the outer end portion of the drift layer 32. The junction termination structure portion (51, 52) is provided outside the p - type first JTE region 51 and the first JTE region 51, and has a lower impurity density than the first JTE region 51. Has.

第1JTE領域51は、本体部51aと、本体部51aの外側に設けられた空間変調部51b,51c,51d,51eを、空間変調部33b,33c,33d,33eよりも浅い水平レベルに有する。第2JTE領域52は、第1JTE領域51の空間変調部51b,51c,51d,51eと交互に設けられた空間変調部52a,52b,52c,52dと、外側に設けられた空間変調部52e,52f,52g,52hを有する。接合終端構造部(51,52)は図1及び図2に示した接合終端構造部(21,22)と同様の構成であるので、重複した説明を省略する。 The first JTE region 51 has a main body 51a and spatial modulation sections 51b, 51c, 51d, 51e provided outside the main body 51a at a horizontal level shallower than the spatial modulation sections 33b, 33c, 33d, 33e. The second JTE region 52 includes spatial modulation units 52a, 52b, 52c, 52d provided alternately with the spatial modulation units 51b, 51c, 51d, 51e of the first JTE region 51, and spatial modulation units 52e, 52f provided on the outside. , 52g, 52h. Since the joint terminal structure portion (51, 52) has the same configuration as the joint terminal structure portion (21, 22) shown in FIGS. 1 and 2, duplicate description will be omitted.

耐圧構造領域202の外側端部において、ドリフト層32の上部にn型のチャネルストッパ53が設けられている。なお、n型のチャネルストッパ53の代わりに、p型のチャネルストッパを設けてもよい。 At the outer end of the pressure resistant structure region 202, an n + type channel stopper 53 is provided above the drift layer 32. A p + type channel stopper may be provided instead of the n + type channel stopper 53.

本発明の第2実施形態に係る半導体装置によれば、電界緩和領域(33,51,52)を構成している各層の外側端部の深さが外側に向かうにつれて浅くなり、電界緩和領域(33,51,52)に下端の深さの異なる複数の空間変調パターンが設けられている。これにより、耐圧構造領域202における電界集中を緩和することができ、耐圧を向上させることができる。したがって、より高耐圧のデバイスが実現可能となるとともに、活性耐圧とエッジ耐圧のマージンを広げることができる。 According to the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, the depth of the outer end portion of each layer constituting the electric field relaxation region (33, 51, 52) becomes shallower toward the outside, and the electric field relaxation region (33, 51, 52) becomes shallower. 33, 51, 52) are provided with a plurality of spatial modulation patterns having different depths at the lower ends. As a result, the electric field concentration in the withstand voltage structure region 202 can be relaxed, and the withstand voltage can be improved. Therefore, a device with a higher withstand voltage can be realized, and the margin between the active withstand voltage and the edge withstand voltage can be widened.

次に、図17~図21を用いて、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を、耐圧構造領域202に着目して説明する。なお、以下に述べる製造方法は一例であり、特許請求の範囲に記載した趣旨の範囲であれば、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。 Next, using FIGS. 17 to 21, a method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with a focus on the pressure resistant structure region 202. It should be noted that the manufacturing method described below is an example, and it is needless to say that it can be realized by various manufacturing methods other than this, including this modification, as long as it is within the scope of the claims. ..

まず、窒素(N)等のn型不純物が添加されたn型の半導体基板(SiC基板)を用意する。このn型SiC基板をドレイン領域31として、ドレイン領域31の上面に、n型のドリフト層32をエピタキシャル成長させる。次に、ドリフト層32の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォト・リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をイオン注入用マスクとして用いて、Al等のp型不純物イオンを多段イオン注入する。フォトレジスト膜を除去した後、熱処理を行うことによりp型不純物イオンを活性化させる。この結果、図17に示すように、ドリフト層32の上部にp型のベース底部埋込領域(電界緩和層)33を形成する。電界緩和層33は、活性領域201から連続する本体部33aと、本体部33aの外側に設けられた空間変調部33b,33c,33d,33eを有する。これと同時に、図15に示した活性領域201側では、ドリフト層32の上部にp型のベース底部埋込領域33xが形成される。 First, an n + type semiconductor substrate (SiC substrate) to which an n-type impurity such as nitrogen (N) is added is prepared. Using this n + type SiC substrate as the drain region 31 , an n− type drift layer 32 is epitaxially grown on the upper surface of the drain region 31. Next, a photoresist film is applied to the upper surface of the drift layer 32, and the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as an ion implantation mask, p-type impurity ions such as Al are implanted in multiple stages. After removing the photoresist film, heat treatment is performed to activate p-type impurity ions. As a result, as shown in FIG. 17, a p + type base bottom embedded region (electric field relaxation layer) 33 is formed on the upper part of the drift layer 32. The electric field relaxation layer 33 has a main body portion 33a continuous from the active region 201, and spatial modulation portions 33b, 33c, 33d, 33e provided outside the main body portion 33a. At the same time, on the active region 201 side shown in FIG. 15, a p + type base bottom embedded region 33x is formed on the upper part of the drift layer 32.

次に、図18に示すように、ドリフト層32の上面に、p型のベース領域34をエピタ
キシャル成長させる。そして、ベース領域34の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォト・リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をイオン注入用マスクとして用いて、Al等のp型不純物イオンを多段イオン注入する。フォトレジスト膜を除去した後、熱処理を行うことによりp型不純物イオンを活性化させ、図19に示すように、ベース領域34にp型のベースコンタクト領域35bを形成する。これと同時に、図15に示した活性領域201側では、ベース領域34にp型のベースコンタクト領域35aが形成される。
Next, as shown in FIG. 18, a p-type base region 34 is epitaxially grown on the upper surface of the drift layer 32. Then, a photoresist film is applied to the upper surface of the base region 34, and the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as an ion implantation mask, p-type impurity ions such as Al are implanted in multiple stages. After removing the photoresist film, heat treatment is performed to activate p-type impurity ions, and as shown in FIG. 19, a p + -type base contact region 35b is formed in the base region 34. At the same time, on the active region 201 side shown in FIG. 15, a p + type base contact region 35a is formed in the base region 34.

次に、ベース領域34の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォト・リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をエッチング用マスクとして用いて、ウェットエッチング等により、ベース領域34の一部を選択的に除去する。その後、フォトレジスト膜をウェット処理等で除去する。この結果、図20に示すように、ベース領域34に傾斜した段差部34zが形成されるとともに、ドリフト層32の上面が露出する。 Next, a photoresist film is applied to the upper surface of the base region 34, and the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as an etching mask, a part of the base region 34 is selectively removed by wet etching or the like. After that, the photoresist film is removed by a wet treatment or the like. As a result, as shown in FIG. 20, an inclined step portion 34z is formed in the base region 34, and the upper surface of the drift layer 32 is exposed.

次に、図21に示すように、マスク合わせを2回行うフォト・リソグラフィ技術、この2回マスク合わせに対応してそれぞれイオン注入を行い、その後熱処理する等の工程により、p型の第1JTE領域51を形成する。p型の第1JTE領域51は、ベースコンタクト領域35b、ベース領域34、電界緩和層33及びドリフト層32の上部に延在するように形成される。例えば、第1JTE領域51を形成する際には、中央側(内側)の領域に対し、フォト・リソグラフィ技術によりパターニングした第1のイオン注入マスクを用いる。この第1のイオン注入マスクを用いて、p型のベースコンタクト領域35b、p型のベース領域34、p型の電界緩和層33に、N等のn型不純物イオンを選択的に多段イオン注入する。一方、更に、外側端部側に対し、フォト・リソグラフィ技術によりパターニングした第2のイオン注入マスクを用いて、n型のドリフト層32にAl等のp型不純物イオンを選択的に多段イオン注入する。その後、熱処理を行うことにより、ベースコンタクト領域35b、ベース領域34、電界緩和層33の上部のp型不純物の一部を、活性化したn型不純物で補償し、p型の第1JTE領域51を形成する。第1のイオン注入マスクを用いたn型不純物イオンの注入の先に、第2のイオン注入マスクを用いたp型不純物イオンの注入を行う順番でもよい。 Next, as shown in FIG. 21, a p - type first JTE is performed by a photolithography technique in which mask alignment is performed twice, ion implantation in response to the two mask alignment, and then heat treatment. The region 51 is formed. The p - type first JTE region 51 is formed so as to extend above the base contact region 35b, the base region 34, the electric field relaxation layer 33, and the drift layer 32. For example, when forming the first JTE region 51, a first ion implantation mask patterned by a photolithography technique is used for the central (inner) region. Using this first ion implantation mask, n-type impurity ions such as N are selectively multi-stage ions in the p + type base contact region 35b, the p-type base region 34, and the p + type electric field relaxation layer 33. inject. On the other hand, further, p-type impurity ions such as Al are selectively implanted into the n - type drift layer 32 by using a second ion implantation mask patterned by photolithography technology on the outer end side. do. Then, by performing a heat treatment, a part of the p-type impurities on the base contact region 35b, the base region 34, and the upper part of the electric field relaxation layer 33 is compensated with the activated n-type impurities, and the p - type first JTE region 51 To form. The order may be such that the injection of the p-type impurity ion using the second ion implantation mask is performed before the injection of the n-type impurity ion using the first ion implantation mask.

一方、第1JTE領域51の外側に第1JTE領域51よりも低不純物密度のp--型の第2JTE領域52を形成する時には、第1JTE領域51のイオン注入時よりも小さいドーズ量で、ドリフト層32にAl等のp型不純物イオンを多段イオン注入する。イオン注入後の熱処理は、第1JTE領域51を形成する時の熱処理と一括で行ってもよい。 On the other hand, when a p - type second JTE region 52 having a lower impurity density than the first JTE region 51 is formed outside the first JTE region 51, the drift layer has a smaller dose amount than when the first JTE region 51 is ion-implanted. P-type impurity ions such as Al are implanted into 32 in multiple stages. The heat treatment after ion implantation may be performed together with the heat treatment for forming the first JTE region 51.

本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、耐圧構造領域における電界集中の発生を下端の深さの異なる複数の空間変調パターンで効率良く防止することができ、耐圧を向上させることができる半導体装置を実現可能となる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, the occurrence of electric field concentration in the withstand voltage structure region can be efficiently prevented by a plurality of spatial modulation patterns having different depths at the lower ends, and the withstand voltage is improved. It becomes possible to realize a semiconductor device that can be made to.

(第2実施形態の変形例)
本発明の第2実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域を図22に示す。図22に示すように、本発明の第2実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域において、ドリフト層32の上面に設けられたp型のベース領域34が段差部を有さず、耐圧構造領域の外側端部付近まで延伸して電界緩和層34として機能する。
(Modified example of the second embodiment)
FIG. 22 shows a pressure-resistant structure region of the semiconductor device according to the modified example of the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 22, in the withstand voltage structure region of the semiconductor device according to the modified example of the second embodiment of the present invention, the p-type base region 34 provided on the upper surface of the drift layer 32 does not have a stepped portion. It extends to the vicinity of the outer end of the pressure-resistant structure region and functions as an electric field relaxation layer 34.

本発明の第2実施形態の変形例に係る半導体装置の耐圧構造領域では、第1電界緩和層33と、空間変調部34a,34b,34cが設けられた第2電界緩和層34により電界緩和領域(33,34,34a,34b,34c)を構成する。第2電界緩和層34は、第1電界緩和層33の上面に接するように、第1電界緩和層33よりも外側まで延在する
。第2電界緩和層34の外側にはp型の空間変調部34a,34b,34ccが同心リング状に設けられている。空間変調部34a,34b,34cは、n型領域54a,54b,54c,54dと交互に設けられている。耐圧構造領域の外側端部に位置するn型領域54dの上部には、チャネルストッパ53が設けられている。
In the withstand voltage structure region of the semiconductor device according to the modified example of the second embodiment of the present invention, the electric field relaxation region is formed by the first electric field relaxation layer 33 and the second electric field relaxation layer 34 provided with the space modulation units 34a, 34b, 34c. (33, 34, 34a, 34b, 34c) is configured. The second electric field relaxation layer 34 extends to the outside of the first electric field relaxation layer 33 so as to be in contact with the upper surface of the first electric field relaxation layer 33. On the outside of the second electric field relaxation layer 34, p-type spatial modulation units 34a, 34b, 34cc are provided in a concentric ring shape. Spatial modulation units 34a, 34b, 34c are provided alternately with n-type regions 54a, 54b, 54c, 54d. A channel stopper 53 is provided on the upper portion of the n-type region 54d located at the outer end of the pressure-resistant structure region.

本発明の第2実施形態の変形例に係る半導体装置によれば、第1電界緩和層33と、空間変調部34a,34b,34cが設けられた第2電界緩和層34により電界緩和領域(33,34,34a,34b,34c)を備えることにより、耐圧構造領域における電界集中を緩和することができる。 According to the semiconductor device according to the modification of the second embodiment of the present invention, the electric field relaxation region (33) is formed by the first electric field relaxation layer 33 and the second electric field relaxation layer 34 provided with the spatial modulation units 34a, 34b, 34c. , 34, 34a, 34b, 34c), it is possible to relax the electric field concentration in the withstand voltage structure region.

本発明の第2実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の一例としては、図17と同様の手順でドリフト層32の上部にp型のベース底部埋込領域(第1電界緩和層)33を形成する。そして、図23に示すように、ドリフト層32の上面にp型のベース領域(第2電界緩和層)34をエピタキシャル成長させる。その後、第2電界緩和層34の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォト・リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をイオン注入用マスクとして用いて、n型領域54a,54b,54c,54dを形成するための窒素(N)等のn型不純物イオンを多段イオン注入する。この際、図15に示した活性領域201のn型のJFET領域37となる領域にも窒素(N)等のn型不純物イオンを多段イオン注入する。 As an example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the modified example of the second embodiment of the present invention, a p + type base bottom embedded region (first electric field relaxation layer) is formed on the upper part of the drift layer 32 by the same procedure as in FIG. ) 33 is formed. Then, as shown in FIG. 23, a p-type base region (second electric field relaxation layer) 34 is epitaxially grown on the upper surface of the drift layer 32. Then, a photoresist film is applied to the upper surface of the second electric field relaxation layer 34, and the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as an ion implantation mask, n-type impurity ions such as nitrogen (N) for forming n-type regions 54a, 54b, 54c, 54d are implanted in multiple stages. At this time, multi-stage ion implantation of n-type impurity ions such as nitrogen (N) is also performed in the region of the active region 201 shown in FIG. 15, which is the n-type JFET region 37.

その後、熱処理を行うことによりn型不純物イオンを活性化させる。この結果、図24に示すように、第2電界緩和層34にn型領域54a,54b,54c,54dが形成される。また、n型領域54a,54b,54c,54dにより第2電界緩和層34が挟まれてp型の空間変調部34a,34b,34cが形成される。これと同時に、図15に示した活性領域201側のn型のJFET領域37も形成される。 Then, heat treatment is performed to activate the n-type impurity ion. As a result, as shown in FIG. 24, n-type regions 54a, 54b, 54c, 54d are formed in the second electric field relaxation layer 34. Further, the second electric field relaxation layer 34 is sandwiched between the n-type regions 54a, 54b, 54c, 54d to form the p-type spatial modulation portions 34a, 34b, 34c. At the same time, the n-type JFET region 37 on the active region 201 side shown in FIG. 15 is also formed.

或いは、本発明の第2実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の他の一例としては、図25に示すように、ドリフト層32の上面にn型領域54をエピタキシャル成長させてもよい。その後、n型領域54の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォト・リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をイオン注入用マスクとして用いて、Al等のp型不純物イオンを多段イオン注入する。この際、図15に示した活性領域201のp型のベース領域34x,34yとなる領域にもAl等のp型不純物イオンを多段イオン注入する。 Alternatively, as another example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the modified example of the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 25, the n-type region 54 may be epitaxially grown on the upper surface of the drift layer 32. Then, a photoresist film is applied to the upper surface of the n-type region 54, and the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as an ion implantation mask, p-type impurity ions such as Al are implanted in multiple stages. At this time, multi-stage ion implantation of p-type impurity ions such as Al is also performed in the p-type base regions 34x and 34y of the active region 201 shown in FIG.

その後、熱処理を行うことによりp型不純物イオンを活性化させる。この結果、図26に示すように、n型領域54の極性を反転して(打ち返して)p型の第2電界緩和層34及び空間変調部34a,34b,34cが形成される。また、n型領域54の残部からなるn型領域54a,54b,54c,54dが形成される。これと同時に、図15に示した活性領域201のp型のベース領域34x,34yも形成される。 Then, heat treatment is performed to activate p-type impurity ions. As a result, as shown in FIG. 26, the p-type second electric field relaxation layer 34 and the spatial modulation portions 34a, 34b, and 34c are formed by reversing (reversing) the polarity of the n-type region 54. Further, n-type regions 54a, 54b, 54c, 54d consisting of the rest of the n-type region 54 are formed. At the same time, the p-type base regions 34x and 34y of the active region 201 shown in FIG. 15 are also formed.

(その他の実施形態)
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As mentioned above, the invention has been described by embodiment, but the statements and drawings that form part of this disclosure should not be understood to limit the invention. This disclosure will reveal to those skilled in the art various alternative embodiments, examples and operational techniques.

第1実施形態においては、トレンチ構造を有するMISFETを例示したが、これに限定されず、トレンチ構造を有するIGBT等の種々のトレンチ構造を有する半導体装置に適用可能である。トレンチゲート型IGBTとしては、図1に示したMISFETのn型のソース領域8をエミッタ領域とし、n型のドレイン領域1の代わりにドリフト層2の下面側にp型のコレクタ領域を設けた構造とすればよい。 In the first embodiment, the MISFET having a trench structure has been exemplified, but the invention is not limited to this, and the MOSFET device can be applied to a semiconductor device having various trench structures such as an IGBT having a trench structure. As the trench gate type IGBT, the n + type source region 8 of the MISFET shown in FIG. 1 is used as the emitter region, and the p + type collector region is provided on the lower surface side of the drift layer 2 instead of the n + type drain region 1. The structure may be provided.

本発明の実施形態においては、SiCを用いた半導体装置を例示したが、窒化ガリウム(GaN)又はダイヤモンド等の他のワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体装置に適用することも可能である。また、ワイドバンドギャップ半導体に限定されず、シリコン(Si)を用いた半導体装置に適用することも可能である。 In the embodiment of the present invention, the semiconductor device using SiC has been exemplified, but it can also be applied to a semiconductor device using another wide bandgap semiconductor such as gallium nitride (GaN) or diamond. Further, the present invention is not limited to wide bandgap semiconductors, and can be applied to semiconductor devices using silicon (Si).

1,31…ドレイン領域
2,2a,2b,32,70…ドリフト層
3…電流拡散層
4…第1ベース底部埋込領域(電界緩和層)
4a,5a,21a,33a,51a…本体部
4b,4c,4d,4e,5b,5c,5d,5e,6a,6b,6c,21b,21c,21d,21e,22a,22b,22c,22d,22e,22f,22g,22h,33b,33c,33d,33e,34a,34b,34c,51b,51c,51d,51e,52a,52b,52c,52d,52e,52f,52g,52h…空間変調部
4x,71…第1ベース底部埋込領域
4y…ゲート底部保護領域
5…第2ベース底部埋込領域(電界緩和層)
5x,72…第2ベース底部埋込領域
6…ベース領域(電界緩和層)
6x,34z…段差部
7a,7b,7c,35a,35b,74…ベースコンタクト領域
8,36a,36b…ソース領域
9,38…ゲート絶縁膜
10,39…ゲート電極
11,40…層間絶縁膜
12,42,43,44…保護膜
13…バリアメタル層
14,41…ソース電極
15…配線層
16…ゲート電極パッド
17,45…ドレイン電極
21,51,75…第1JTE領域
22,52,76…第2JTE領域
23,53,77…チャネルストッパ
24,24a,24b,24c,24d,54,54a,54b,54c,54d…n型領域
25…トレンチ
33…ベース底部埋込領域(電界緩和層)
33x…ベース底部埋込領域
34…ベース領域(電界緩和層)
34x,34y,73…ベース領域
37…JFET領域
101,201…活性領域
102,202…耐圧構造領域
1,31 ... Drain region 2,2a, 2b, 32,70 ... Drift layer 3 ... Current diffusion layer 4 ... First base bottom embedded region (electric field relaxation layer)
4a, 5a, 21a, 33a, 51a ... Main body 4b, 4c, 4d, 4e, 5b, 5c, 5d, 5e, 6a, 6b, 6c, 21b, 21c, 21d, 21e, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g, 22h, 33b, 33c, 33d, 33e, 34a, 34b, 34c, 51b, 51c, 51d, 51e, 52a, 52b, 52c, 52d, 52e, 52f, 52g, 52h ... Spatial modulation unit 4x , 71 ... 1st base bottom embedded region 4y ... Gate bottom protected region 5 ... 2nd base bottom embedded region (electric field relaxation layer)
5x, 72 ... Second base bottom embedded region 6 ... Base region (electric field relaxation layer)
6x, 34z ... Stepped portions 7a, 7b, 7c, 35a, 35b, 74 ... Base contact region 8, 36a, 36b ... Source region 9, 38 ... Gate insulating film 10, 39 ... Gate electrode 11, 40 ... Interlayer insulating film 12 , 42, 43, 44 ... Protective film 13 ... Barrier metal layer 14, 41 ... Source electrode 15 ... Wiring layer 16 ... Gate electrode pad 17, 45 ... Drain electrode 21, 51, 75 ... First JTE region 22, 52, 76 ... 2nd JTE region 23, 53, 77 ... Channel stopper 24, 24a, 24b, 24c, 24d, 54, 54a, 54b, 54c, 54d ... n-type region 25 ... Trench 33 ... Base bottom embedded region (electric field relaxation layer)
33x ... Base bottom embedded region 34 ... Base region (electric field relaxation layer)
34x, 34y, 73 ... Base region 37 ... JFET region 101, 201 ... Active region 102, 202 ... Withstand voltage structure region

Claims (9)

活性領域と、
前記活性領域の周囲に配置された、前記活性領域に含まれる第1導電型のドリフト層の上部に設けられた第2導電型の電界緩和領域を有する耐圧構造領域と、
を備え、
前記電界緩和領域の深さが外側に向かうにつれて浅くなり、前記電界緩和領域の外側端部に空間変調部が設けられ、前記電界緩和領域が前記活性領域側から連続して設けられていることを特徴とする半導体装置。
The active region and
A pressure-resistant structure region having a second conductive type electric field relaxation region provided above the first conductive type drift layer included in the active region, which is arranged around the active region.
Equipped with
The depth of the electric field relaxation region becomes shallower toward the outside, a spatial modulation section is provided at the outer end of the electric field relaxation region, and the electric field relaxation region is continuously provided from the active region side. A featured semiconductor device.
前記電界緩和領域が、
前記ドリフト層の内部に前記活性領域側から連続して設けられ、外側端部に第1空間変調部を有する第2導電型の第1電界緩和層と、
前記第1電界緩和層の上面に接するように、前記ドリフト層の上部に前記活性領域側から連続して前記第1電界緩和層よりも外側まで設けられ、外側端部に第2空間変調部を有する第2導電型の第2電界緩和層と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The electric field relaxation region
A second conductive type first electric field relaxation layer which is continuously provided inside the drift layer from the active region side and has a first spatial modulation section at the outer end portion.
A second space modulation section is provided on the upper part of the drift layer continuously from the active region side to the outside of the first electric field relaxation layer so as to be in contact with the upper surface of the first electric field relaxation layer. The second conductive type second electric field relaxation layer having,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device comprises.
前記活性領域が、
前記ドリフト層の上部に設けられた第2導電型の第1ベース底部埋込領域と、
前記第1ベース底部埋込領域の上面に設けられた第2導電型の第2ベース底部埋込領域と、
を備え、
前記第1電界緩和層は、前記活性領域側の前記第1ベース底部埋込領域から連続して設けられた第1本体部を有し、
前記第2電界緩和層は、前記活性領域側の前記第2ベース底部埋込領域から連続して設けられた第2本体部を有する
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
The active region is
The second conductive type first base bottom embedded region provided in the upper part of the drift layer, and
The second conductive type second base bottom embedded region provided on the upper surface of the first base bottom embedded region, and the second base bottom embedded region.
Equipped with
The first electric field relaxation layer has a first main body portion continuously provided from the first base bottom embedded region on the active region side.
The semiconductor device according to claim 2, wherein the second electric field relaxation layer has a second main body portion continuously provided from the second base bottom embedded region on the active region side.
前記電界緩和領域が、前記第2電界緩和層の上面に接するように、前記ドリフト層の上面に前記活性領域側から連続して前記第2電界緩和層よりも外側まで設けられ、外側端部に第3空間変調部を有する第3電界緩和層を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 The electric field relaxation region is provided on the upper surface of the drift layer continuously from the active region side to the outside of the second electric field relaxation layer so that the electric field relaxation region is in contact with the upper surface of the second electric field relaxation layer, and is provided at the outer end portion. The semiconductor device according to claim 2, further comprising a third electric field relaxation layer having a third spatial modulation unit. 前記活性領域が、
前記ドリフト層の上部に設けられた第2導電型の第1ベース底部埋込領域と、
前記第1ベース底部埋込領域の上面に設けられた第2導電型の第2ベース底部埋込領域と、
前記第2ベース底部埋込領域の上面に設けられた第2導電型のベース領域と、
を備え、
前記第1電界緩和層は、前記活性領域側の前記第1ベース底部埋込領域から連続して設けられた第1本体部を有し、
前記第2電界緩和層は、前記活性領域側の前記第2ベース底部埋込領域から連続して設けられた第2本体部を有し、
前記第3電界緩和層は、前記活性領域側の前記ベース領域から連続して設けられた部分を有する
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
The active region is
The second conductive type first base bottom embedded region provided in the upper part of the drift layer, and
The second conductive type second base bottom embedded region provided on the upper surface of the first base bottom embedded region, and the second base bottom embedded region.
The second conductive type base region provided on the upper surface of the second base bottom embedded region and the second base region.
Equipped with
The first electric field relaxation layer has a first main body portion continuously provided from the first base bottom embedded region on the active region side.
The second electric field relaxation layer has a second main body portion continuously provided from the second base bottom embedded region on the active region side.
The semiconductor device according to claim 4, wherein the third electric field relaxation layer has a portion continuously provided from the base region on the active region side.
前記活性領域が、
前記ドリフト層の上部に設けられた第2導電型のベース底部埋込領域と、
前記ベース底部埋込領域の上面に設けられた第2導電型のベース領域と、
を備え、
前記第1電界緩和層は、前記活性領域側の前記ベース底部埋込領域から連続して設けられた本体部を有し、
前記第2電界緩和層は、前記活性領域側の前記ベース領域から連続して設けられた部分を有する
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
The active region is
The second conductive type base bottom embedded region provided in the upper part of the drift layer, and
A second conductive type base region provided on the upper surface of the base bottom embedded region and
Equipped with
The first electric field relaxation layer has a main body portion continuously provided from the base bottom embedded region on the active region side.
The semiconductor device according to claim 2, wherein the second electric field relaxation layer has a portion continuously provided from the base region on the active region side.
前記電界緩和領域が、
前記ドリフト層の上部に前記活性領域側から連続して設けられ、外側端部に空間変調部を有する第2導電型の電界緩和層と、
前記電界緩和層の上面に接するように、前記電界緩和層よりも外側まで設けられ、外側端部に空間変調部を有する第2導電型の接合終端構造部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The electric field relaxation region
A second conductive type electric field relaxation layer which is continuously provided on the upper part of the drift layer from the active region side and has a space modulation portion at the outer end portion.
A second conductive type junction terminal structure portion provided to the outside of the electric field relaxation layer so as to be in contact with the upper surface of the electric field relaxation layer and having a spatial modulation portion at the outer end portion.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device comprises.
前記活性領域が、
前記ドリフト層の上部に設けられた第2導電型のベース底部埋込領域と、
前記ベース底部埋込領域の上面に設けられた第2導電型のベース領域と、
を備え、
前記電界緩和層は、前記活性領域側の前記ベース底部埋込領域から連続して設けられた本体部を有することを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
The active region is
The second conductive type base bottom embedded region provided in the upper part of the drift layer, and
A second conductive type base region provided on the upper surface of the base bottom embedded region and
Equipped with
The semiconductor device according to claim 7, wherein the electric field relaxation layer has a main body portion continuously provided from the base bottom embedded region on the active region side.
前記第1空間変調部の外周端部は、前記第2空間変調部の内周端部よりも前記活性領域側にあることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2, wherein the outer peripheral end portion of the first space modulation section is closer to the active region side than the inner peripheral end portion of the second space modulation section.
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WO2014054319A1 (en) * 2012-10-02 2014-04-10 三菱電機株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012049872A1 (en) * 2010-10-15 2012-04-19 三菱電機株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing same
WO2014054319A1 (en) * 2012-10-02 2014-04-10 三菱電機株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing same

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