JP2023043137A - 半導体装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁膜の下の領域のドーピング濃度のばらつきを低減する。【解決手段】第１導電型の第１ドーパントと、第２導電型の第２ドーパントの両方が全体に分布しており、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板と、半導体基板の上面に設けられた絶縁膜と、絶縁膜の下方において絶縁膜と接して設けられ、ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型の高濃度領域と、絶縁膜の下方において絶縁膜と接して設けられ、絶縁膜に向かって第２導電型のドーパントの濃度が減少する減少領域とを備える半導体装置を提供する。【選択図】図１１

Description

本発明は、半導体装置および製造方法に関する。

従来、ガードリングを含むエッジ終端構造部を備える半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２０１７－１４３１３６号公報

エッジ終端構造部等においては、半導体基板の上面に絶縁膜が設けられる。

絶縁膜の下の領域のドーピング濃度のばらつきを低減することが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、半導体装置を提供する。半導体装置は、第１導電型の第１ドーパントと、第２導電型の第２ドーパントの両方が全体に分布しており、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を備えてよい。半導体装置は、半導体基板の上面に設けられた絶縁膜を備えてよい。上記何れかの半導体装置は、絶縁膜の下方において絶縁膜と接して設けられ、ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型の高濃度領域を備えてよい。上記何れかの半導体装置は、絶縁膜の下方において絶縁膜と接して設けられ、絶縁膜に向かって第２導電型のドーパントの濃度が減少する減少領域を備えてよい。

上記何れかの半導体装置において、高濃度領域における第１導電型のドーパントの濃度の最大値と最小値との差分は、減少領域における前記第２ドーパントの濃度の最大値と最小値との差分よりも大きくてよい。

上記何れかの半導体装置において、高濃度領域は、減少領域よりも下方まで設けられていてよい。

上記何れかの半導体装置において、高濃度領域のネット・ドーピング濃度の最大値は、ドリフト領域のネット・ドーピング濃度の１０倍以上であってよい。

上記何れかの半導体装置において、高濃度領域のネット・ドーピング濃度の最大値が１×１０^１４／ｃｍ^３以上であってよい。

上記何れかの半導体装置は、半導体基板においてトランジスタ部およびダイオード部の少なくとも一方が設けられた活性部を更に備えてよい。上記何れかの半導体装置は、半導体基板において活性部よりも外側に設けられたエッジ終端構造部を備えてよい。上記何れかの半導体装置において、高濃度領域と減少領域がエッジ終端構造部に形成されていてよい。

上記何れかの半導体装置において、エッジ終端構造部は、半導体基板の上面に接して設けられた第２導電型の複数のガードリングを有してよい。上記何れかの半導体装置において、高濃度領域は２つのガードリングの間に配置されてよい。上記何れかの半導体装置において、絶縁膜は、２つのガードリングの間に配置されてよい。上記何れかの半導体装置において、高濃度領域の下端は、ガードリングの下端よりも半導体基板の上面側に配置されていてよい。

上記何れかの半導体装置において、エッジ終端構造部は、半導体基板の上面に接して設けられた第２導電型の複数のガードリングを有してよい。上記何れかの半導体装置において、高濃度領域は２つのガードリングの間に配置されてよい。上記何れかの半導体装置において、絶縁膜は、２つのガードリングの間に配置されてよい。上記何れかの半導体装置において、高濃度領域の下端は、ガードリングの下端よりも半導体基板の下面側に配置されていてよい。

上記何れかの半導体装置において、絶縁膜は、少なくとも一部分が半導体基板の内部に埋め込まれていてよい。

上記何れかの半導体装置において、半導体基板の上面から、絶縁膜の下端までの深さが０．３μｍ以上であってよい。上記何れかの半導体装置において、半導体基板の上面から、絶縁膜の下端までの深さが２μｍ以上であってよい。

上記何れかの半導体装置において、絶縁膜が、第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜に積層された第２の絶縁膜とを有してよい。

上記何れかの半導体装置は、ガードリングの上方から絶縁膜の上方まで設けられ、且つ、ポリシリコンで形成されたフィールドプレートを備えてよい。上記何れかの半導体装置において、フィールドプレートは、絶縁膜と重なる位置において、半導体基板の上面に向かって窪んだ谷部を有してよい。上記何れかの半導体装置において、フィールドプレートは、谷部よりも絶縁膜の中央に向かって延伸する延伸部を有してよい。

上記何れかの半導体装置において、高濃度領域と絶縁膜との境界におけるネット・ドーピング濃度ＮＦ＿ｓ（／ｃｍ^３）が下式を満たしてよい。
ＮＦ＿ｓ≧γ（１．３５－０．６α）（１／（１－α））Ｎｎｅｔ
ただし、γは２以上の実数であり、αはバルク・アクセプタ濃度Ｎａ（／ｃｍ^３）とバルク・ドナー濃度Ｎｄ（／ｃｍ^３）との比Ｎａ／Ｎｄであり、Ｎｎｅｔはバルク・ネットドーピング濃度（／ｃｍ^３）である。

上記何れかの半導体装置において、αが０．７以下であってよい。

上記何れかの半導体装置は、半導体基板の上面に接して設けられた第２導電型の複数のガードリングを備えてよい。上記何れかの半導体装置は、２つのガードリングの間に配置され、少なくとも一部分が半導体基板の内部に埋め込まれた埋込絶縁膜を備えてよい。上記何れかの半導体装置において、高濃度領域は２つのガードリングの間に配置されてよい。上記何れかの半導体装置において、絶縁膜は、２つのガードリングの間に配置されてよい。上記何れかの半導体装置において、高濃度領域の下端は、ガードリングの下端よりも半導体基板の上面側に配置されてよい。上記何れかの半導体装置において、ガードリングが、埋込絶縁膜の下方まで設けられていてよい。上記何れかの半導体装置において、高濃度領域の下端は、ガードリングの下端よりも半導体基板の下面側に配置されてもよい。

上記何れかの半導体装置において、活性部は、エッジ終端構造部との境界に配置された第２導電型のウェル領域を有してよい。上記何れかの半導体装置において、ウェル領域に接続され、ウェル領域よりもドーピング濃度が低い第２導電型の拡張領域が、エッジ終端構造部に設けられてよい。上記何れかの半導体装置において、拡張領域よりも外側に高濃度領域が配置されていてよい。

上記何れかの半導体装置において、半導体基板の上面から見て、高濃度領域の下端は、拡張領域の下端よりも深い位置に配置されていてよい。

上記何れかの半導体装置において、高濃度領域は、拡張領域とドリフト領域との間にも設けられていてよい。

上記何れかの半導体装置において、高濃度領域は、ウェル領域とドリフト領域との間にも設けられていてよい。

上記何れかの半導体装置において、半導体基板の上面から見て、高濃度領域の下端は、拡張領域の下端よりも浅い位置に配置されていてよい。

上記何れかの半導体装置において、拡張領域のドーピング濃度は、ウェル領域から離れるほど低くてよい。

上記何れかの半導体装置において、第１ドーパントと、高濃度領域の第１導電型のドーパントは、同じ元素であってよい。

上記何れかの半導体装置において、第１ドーパントと、高濃度領域の第１導電型のドーパントは、異なる元素であってよい。

本発明の第２の態様においては、半導体装置の製造方法を提供する。製造方法は、第１導電型の第１ドーパントと、第２導電型の第２ドーパントの両方が全体に分布しており、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を準備する基板準備段階を備えてよい。製造方法は、半導体基板の上面の少なくとも一部の領域において、ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のドーパントを有する高濃度領域を形成する高濃度領域形成段階を備えてよい。上記何れかの製造方法は、半導体基板の上面において高濃度領域と接して配置された絶縁膜と、絶縁膜の下方において絶縁膜と接しており、絶縁膜に向かって第２導電型のドーパントの濃度が減少する減少領域とを形成する絶縁膜形成段階を備えてよい。

上記何れかの製造方法において、絶縁膜形成段階において熱酸化により絶縁膜を形成してよい。上記何れかの製造方法において、絶縁膜形成段階における熱酸化条件に応じて、高濃度領域形成段階で形成する高濃度領域の深さを調整してよい。

上記何れかの製造方法において、第１ドーパントと、高濃度領域の第１導電型のドーパントは、同じ元素であってよい。

上記何れかの製造方法において、第１ドーパントと、高濃度領域の第１導電型のドーパントは、異なる元素であってよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

半導体装置１００の上面図の一例である。 図１におけるＡ－Ａ断面の一例を示す図である。 図１におけるＢ－Ｂ断面の一例を示す図である。 ガードリング９２および埋込絶縁膜９５の近傍を拡大した図である。 埋込絶縁膜９５の他の構成例を示す図である。 埋込絶縁膜９５およびフィールドプレート９３の形状例を示す図である。 半導体装置１００の製造方法における一部の工程を示す図である。 図７に示した製造工程より後の製造工程を示す図である。 図１におけるＣ－Ｃ断面の一例を示す図である。 Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。 高濃度領域３０２の近傍の拡大図である。 図１１のＤ－Ｄ線における、Ｎ型ドーパントの濃度、Ｐ型ドーパントの濃度、および、ネット・ドーピング濃度の分布例を示す図である。 高濃度領域３０２の他の例を示す図である。 Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。 Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。 フィールドプレート９３の配置例を示す図である。 Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。 Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。 Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。 Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。 Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。 Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。 Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。 高濃度領域３０２を備える半導体装置１００の製造方法における、一部の工程を示す図である。 酸化膜の下方におけるボロン濃度分布の一例を示す図である。 バルク・ドナーおよびバルク・アクセプタの濃度分布と、ネット・ドーピング濃度分布の一例を示す図である。 濃度Ｎｎｅｔ＿ｓとαとの関係を示す図である。 高濃度領域３０２におけるネット・ドーピング濃度分布の例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

本明細書においては半導体基板の深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の２つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は、重力方向または半導体装置の実装時における方向に限定されない。

本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Ｚ軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、＋Ｚ軸方向と－Ｚ軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Ｚ軸方向と記載した場合、＋Ｚ軸および－Ｚ軸に平行な方向を意味する。

本明細書では、半導体基板の上面および下面に平行な直交軸をＸ軸およびＹ軸とする。また、半導体基板の上面および下面と垂直な軸をＺ軸とする。本明細書では、Ｚ軸の方向を深さ方向と称する場合がある。また、本明細書では、Ｘ軸およびＹ軸を含めて、半導体基板の上面および下面に平行な方向を、水平方向と称する場合がある。本明細書において半導体基板の上面側と称した場合、半導体基板の深さ方向における中央から上面までの領域を指す。半導体基板の下面側と称した場合、半導体基板の深さ方向における中央から下面までの領域を指す。

本明細書において「同一」または「等しい」のように称した場合、製造ばらつき等に起因する誤差を有する場合も含んでよい。当該誤差は、例えば１０％以内である。

本明細書においては、不純物がドーピングされたドーピング領域の導電型をＰ型またはＮ型として説明している。Ｎ型およびＰ型は、第１導電型および第２導電型の一例である。Ｎ型が第１導電型、Ｐ型が第２導電型であってよく、Ｐ型が第１導電型、Ｎ型が第２導電型であってもよい。本明細書においては、不純物とは、特にＮ型のドナーまたはＰ型のアクセプタのいずれかを意味する場合があり、ドーパントと記載する場合がある。本明細書においては、ドーピングとは、半導体基板にドナーまたはアクセプタを導入し、Ｎ型の導電型を示す半導体またはＰ型の導電型を示す半導体とすることを意味する。

本明細書においては、ドーピング濃度とは、熱平衡状態におけるドナーの濃度またはアクセプタの濃度を意味する。本明細書においては、ネット・ドーピング濃度とは、ドナー濃度を正イオンの濃度とし、アクセプタ濃度を負イオンの濃度として、電荷の極性を含めて足し合わせた正味の濃度を意味する。一例として、ドナー濃度をＮ_Ｄ、アクセプタ濃度をＮ_Ａとすると、任意の位置における正味のネット・ドーピング濃度は｜Ｎ_Ｄ－Ｎ_Ａ｜となる。

ドナーは、半導体に電子を供給する機能を有している。アクセプタは、半導体から電子を受け取る機能を有している。ドナーおよびアクセプタは、不純物自体には限定されない。例えば、半導体中に存在する空孔（Ｖ）、酸素（Ｏ）および水素（Ｈ）が結合したＶＯＨ欠陥は、電子を供給するドナーとして機能する。

本明細書においてＰ＋型またはＮ＋型と記載した場合、Ｐ型またはＮ型よりもドーピング濃度が高いことを意味し、Ｐ－型またはＮ－型と記載した場合、Ｐ型またはＮ型よりもドーピング濃度が低いことを意味する。また、本明細書においてＰ＋＋型またはＮ＋＋型と記載した場合には、Ｐ＋型またはＮ＋型よりもドーピング濃度が高いことを意味する。

本明細書において化学濃度とは、電気的な活性化の状態によらずに測定される不純物の原子密度を指す。化学濃度（原子密度）は、例えば二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により計測できる。上述したネット・ドーピング濃度は、電圧－容量測定法（ＣＶ法）により測定できる。また、拡がり抵抗測定法（ＳＲ法）により計測されるキャリア密度を、ネット・ドーピング濃度としてよい。ＣＶ法またはＳＲ法により計測されるキャリア密度は、熱平衡状態における値としてよい。また、Ｎ型の領域においては、ドナー濃度がアクセプタ濃度よりも十分大きいので、当該領域におけるキャリア密度を、ドナー濃度としてもよい。同様に、Ｐ型の領域においては、当該領域におけるキャリア密度を、アクセプタ濃度としてもよい。

また、ドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度分布がピークを有する場合、当該ピーク値を当該領域におけるドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度としてよい。ドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度がほぼ均一な場合等においては、当該領域におけるドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度の平均値をドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度としてよい。

ＳＲ法により計測されるキャリア密度が、ドナーまたはアクセプタの濃度より低くてもよい。拡がり抵抗を測定する際に電流が流れる範囲において、半導体基板のキャリア移動度が結晶状態の値よりも低い場合がある。キャリア移動度の低下は、格子欠陥等による結晶構造の乱れ（ディスオーダー）により、キャリアが散乱されることで生じる。

ＣＶ法またはＳＲ法により計測されるキャリア密度から算出したドナーまたはアクセプタの濃度は、ドナーまたはアクセプタを示す元素の化学濃度よりも低くてよい。一例として、シリコンの半導体においてドナーとなるリンまたはヒ素のドナー濃度、あるいはアクセプタとなるボロン（ホウ素）のアクセプタ濃度は、これらの化学濃度の９９％程度である。一方、シリコンの半導体においてドナーとなる水素のドナー濃度は、水素の化学濃度の０．１％から１０％程度である。

図１は、半導体装置１００の上面図の一例である。図１においては、各部材を半導体基板１０の上面に投影した位置を示している。図１においては、半導体装置１００の一部の部材だけを示しており、一部の部材は省略している。

半導体装置１００は半導体基板１０を備える。半導体基板１０は、半導体材料で形成された基板である。一例として半導体基板１０はシリコン基板である。本例の半導体基板１０は、Ｎ型のバルク・ドナーが全体に分布している。バルク・ドナーは、半導体基板１０の元となるインゴットの製造時に、インゴット内に略一様に含まれたドーパントによるドナーである。本例のバルク・ドナーは、水素以外の元素である。バルク・ドナーのドーパントは、例えばＶ族、ＶＩ族の元素であり、例えばリン、アンチモン、ヒ素、セレンまたは硫黄であるが、これに限定されない。本例のバルク・ドナーは、リンである。バルク・ドナーは、Ｐ型の領域にも含まれている。半導体基板１０は、半導体のインゴットから切り出したウエハであってよく、ウエハを個片化したチップであってもよい。半導体のインゴットは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）、磁場印加型チョクラルスキー法（ＭＣＺ法）、フロートゾーン法（ＦＺ法）のいずれかで製造されてよい。

ＭＣＺ法で製造された基板に含まれる酸素化学濃度は一例として１×１０^１７～７×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。ＦＺ法で製造された基板に含まれる酸素化学濃度は一例として１×１０^１５～５×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。バルク・ドナー濃度は、半導体基板１０の全体に分布しているバルク・ドナーの化学濃度を用いてよく、当該化学濃度の９０％から１００％の間の値であってもよい。リンなどのＶ族、ＶＩ族のドーパントがドープされた半導体基板では、バルク・ドナー濃度は、１×１０^１１／ｃｍ^３以上、３×１０^１３／ｃｍ^３以下であってよい。Ｖ族、ＶＩ族のドーパントがドープされた半導体基板のバルク・ドナー濃度は、好ましくは１×１０^１２／ｃｍ^３以上、１×１０^１３／ｃｍ^３以下である。また、半導体基板１０は、リン等のバルク・ドーパントを実質的に含まないノンドープ基板を用いてもよい。その場合、ノンドーピング基板のバルク・ドナー濃度は例えば１×１０^１０／ｃｍ^３以上、５×１０^１２／ｃｍ^３以下である。ノンドーピング基板のバルク・ドナー濃度は、好ましくは１×１０^１１／ｃｍ^３以上である。ノンドーピング基板のバルク・ドナー濃度は、好ましくは５×１０^１２／ｃｍ^３以下である。

また、半導体基板１０には、Ｐ型のバルク・アクセプタが全体に分布していてもよい。バルク・アクセプタは、半導体基板１０の元となるインゴットの製造時に、インゴット内に略均一に含まれたドーパントによるアクセプタであってよく、ウエハまたはチップ状の半導体基板１０の全体に注入されたアクセプタであってもよい。バルク・アクセプタは、ボロンであってよい。バルク・アクセプタ濃度は、バルク・ドナー濃度より低くてよい。つまり、インゴットまたは半導体基板１０のバルクはＮ型である。一例として、バルク・アクセプタ濃度は５×１０^１１（／ｃｍ^３）～８×１０^１４（／ｃｍ^３）であり、バルク・ドナー濃度は５×１０^１２（／ｃｍ^３）～１×１０^１５（／ｃｍ^３）である。バルク・アクセプタ濃度は、バルク・ドナー濃度の１％以上であってよく、１０％以上でよく、５０％以上であってよい。バルク・アクセプタ濃度は、バルク・ドナー濃度の９９％以下であってよく、９５％以下でよく、９０％以下であってよい。バルク・アクセプタ濃度およびバルク・ドナー濃度は、半導体基板１０の全体に分布するボロンまたはリン等の不純物の化学濃度を用いてよい。バルク・アクセプタ濃度およびバルク・ドナー濃度は、半導体基板１０の全体に分布するボロンまたはリン等の不純物の化学濃度の、半導体基板１０の深さ方向における中央における値を用いてもよい。

半導体基板１０は、上面および下面を有する。上面および下面は、半導体基板１０の２つの主面である。半導体基板１０は、上面視において端辺１０２を有する。本明細書で単に上面視と称した場合、半導体基板１０の上面側から見ることを意味している。本例の半導体基板１０は、上面視において互いに向かい合う２組の端辺１０２を有する。図１においては、Ｘ軸およびＹ軸は、いずれかの端辺１０２と平行である。またＺ軸は、半導体基板１０の上面と垂直である。

半導体基板１０には活性部１６０が設けられている。活性部１６０は、半導体装置１００が動作した場合に半導体基板１０の上面と下面との間で、深さ方向に主電流が流れる領域である。活性部１６０の上方には、エミッタ電極が設けられているが図１では省略している。

活性部１６０には、ＩＧＢＴ等のトランジスタ素子を含むトランジスタ部７０と、還流ダイオード（ＦＷＤ）等のダイオード素子を含むダイオード部８０の少なくとも一方が設けられている。図１の例では、トランジスタ部７０およびダイオード部８０は、半導体基板１０の上面における所定の配列方向（本例ではＸ軸方向）に沿って、交互に配置されている。他の例では、活性部１６０には、トランジスタ部７０およびダイオード部８０の一方だけが設けられていてもよい。

図１においては、トランジスタ部７０が配置される領域には記号「Ｉ」を付し、ダイオード部８０が配置される領域には記号「Ｆ」を付している。本明細書では、上面視において配列方向と垂直な方向を延伸方向（図１ではＹ軸方向）と称する場合がある。トランジスタ部７０およびダイオード部８０は、それぞれ延伸方向に長手を有してよい。つまり、トランジスタ部７０のＹ軸方向における長さは、Ｘ軸方向における幅よりも大きい。同様に、ダイオード部８０のＹ軸方向における長さは、Ｘ軸方向における幅よりも大きい。トランジスタ部７０およびダイオード部８０の延伸方向と、後述する各トレンチ部の長手方向とは同一であってよい。

ダイオード部８０は、半導体基板１０の下面と接する領域に、Ｎ＋型のカソード領域を有する。本明細書では、カソード領域が設けられた領域を、ダイオード部８０と称する。つまりダイオード部８０は、上面視においてカソード領域と重なる領域である。半導体基板１０の下面には、カソード領域以外の領域には、Ｐ＋型のコレクタ領域が設けられてよい。本明細書では、ダイオード部８０を、後述するゲート配線までＹ軸方向に延長した延長領域８１も、ダイオード部８０に含める場合がある。延長領域８１の下面には、コレクタ領域が設けられている。

トランジスタ部７０は、半導体基板１０の下面と接する領域に、Ｐ＋型のコレクタ領域を有する。また、トランジスタ部７０は、半導体基板１０の上面側に、Ｎ＋型のエミッタ領域、Ｐ－型のベース領域、ゲート導電部およびゲート絶縁膜を有するゲート構造が周期的に配置されている。

半導体装置１００は、半導体基板１０の上方に１つ以上のパッドを有してよい。本例の半導体装置１００は、ゲートパッド１１２を有している。半導体装置１００は、温度検出用のダイオードに接続されるアノードパッドおよびカソードパッドを有してよく、電流検出用のパッドを有してもよい。各パッドは、端辺１０２の近傍に配置されている。端辺１０２の近傍とは、上面視における端辺１０２と、エミッタ電極との間の領域を指す。半導体装置１００の実装時において、各パッドは、ワイヤ等の配線を介して外部の回路に接続されてよい。

ゲートパッド１１２には、ゲート電位が印加される。ゲートパッド１１２は、活性部１６０のゲートトレンチ部の導電部に電気的に接続される。半導体装置１００は、ゲートパッド１１２とゲートトレンチ部とを接続するゲート配線を備える。図１においては、ゲート配線に斜線のハッチングを付している。

本例のゲート配線は、外周ゲート配線１３０と、活性側ゲート配線１３１とを有している。外周ゲート配線１３０は、上面視において活性部１６０と半導体基板１０の端辺１０２との間に配置されている。本例の外周ゲート配線１３０は、上面視において活性部１６０を囲んでいる。上面視において外周ゲート配線１３０に囲まれた領域を活性部１６０としてもよい。また、外周ゲート配線１３０は、ゲートパッド１１２と接続されている。外周ゲート配線１３０は、半導体基板１０の上方に配置されている。ゲート配線は、アルミニウム等を含む金属配線であってよく、ポリシリコンで形成された配線であってよく、これらの配線が積層された積層配線であってもよい。

活性側ゲート配線１３１は、活性部１６０に設けられている。活性部１６０に活性側ゲート配線１３１を設けることで、半導体基板１０の各領域について、ゲートパッド１１２からの配線長のばらつきを低減できる。

活性側ゲート配線１３１は、活性部１６０のゲートトレンチ部と接続される。活性側ゲート配線１３１は、半導体基板１０の上方に配置されている。活性側ゲート配線１３１は、不純物がドープされたポリシリコン等の半導体で形成された配線であってよい。

活性側ゲート配線１３１は、外周ゲート配線１３０と接続されてよい。本例の活性側ゲート配線１３１は、Ｙ軸方向の略中央で一方の外周ゲート配線１３０から他方の外周ゲート配線１３０まで、活性部１６０を横切るように、Ｘ軸方向に延伸して設けられている。活性側ゲート配線１３１により活性部１６０が分割されている場合、それぞれの分割領域において、トランジスタ部７０およびダイオード部８０がＸ軸方向に交互に配置されてよい。

また、半導体装置１００は、ポリシリコン等で形成されたＰＮ接合ダイオードである不図示の温度センス部や、活性部１６０に設けられたトランジスタ部の動作を模擬する不図示の電流検出部を備えてもよい。

本例の半導体装置１００は、活性部１６０と端辺１０２との間に、エッジ終端構造部９０を備える。エッジ終端構造部９０は、半導体基板１０において、活性部１６０よりも外側に設けられている。半導体基板１０における外側とは、より端辺１０２に近い側を指す。本例のエッジ終端構造部９０は、外周ゲート配線１３０と端辺１０２との間に配置されている。エッジ終端構造部９０は、半導体基板１０の上面側の電界集中を緩和する。エッジ終端構造部９０は、複数のガードリング９２を有する。ガードリング９２は、半導体基板１０の上面と接するＰ型の領域である。ガードリング９２は、上面視において活性部１６０を囲んでいてよい。複数のガードリング９２は、外周ゲート配線１３０と端辺１０２との間において、所定の間隔で配置されている。外側に配置されたガードリング９２は、一つ内側に配置されたガードリング９２を囲んでいてよい。外側とは、端辺１０２に近い側を指し、内側とは、半導体基板１０の上面視における中央に近い側を指す。複数のガードリング９２を設けることで、活性部１６０の上面側における空乏層を外側に伸ばすことができ、半導体装置１００の耐圧を向上できる。エッジ終端構造部９０は、活性部１６０を囲んで環状に設けられたフィールドプレートおよびリサーフのうちの少なくとも一つを更に備えていてもよい。

図２は、図１におけるＡ－Ａ断面の一例を示す図である。Ａ－Ａ断面は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０を通過するＸＺ面である。本例の半導体装置１００は、当該断面において、半導体基板１０、層間絶縁膜３８、エミッタ電極５２およびコレクタ電極２４を有する。層間絶縁膜３８は、半導体基板１０の上面２１に設けられている。層間絶縁膜３８は、ホウ素またはリン等の不純物が添加されたシリケートガラス等の絶縁膜、熱酸化膜、窒化膜、および、その他の絶縁膜の少なくとも一層を含む膜である。層間絶縁膜３８には、エミッタ電極５２と半導体基板１０とを接続するコンタクトホール５４が設けられている。

エミッタ電極５２は、層間絶縁膜３８の上方に設けられる。エミッタ電極５２は、層間絶縁膜３８のコンタクトホール５４を通って、半導体基板１０の上面２１と接触している。エミッタ電極５２は、後述するエミッタ領域１２、コンタクト領域およびベース領域１４と接触してよい。コレクタ電極２４は、半導体基板１０の下面２３に設けられる。エミッタ電極５２およびコレクタ電極２４は、アルミニウム等の金属材料で形成されている。本明細書において、エミッタ電極５２とコレクタ電極２４とを結ぶ方向（Ｚ軸方向）を深さ方向と称する。

半導体基板１０は、Ｎ－－型のドリフト領域１８を有する。ドリフト領域１８のドーピング濃度は、バルク・ドナー濃度と一致してよく、バルク・ドナー濃度およびバルク・アクセプタ濃度の差分であるバルクのネット・ドーピング濃度と一致してもよい。他の例では、ドリフト領域１８のドーピング濃度は、バルク・ドナー濃度またはバルクのネット・ドーピング濃度より高くてもよい。ドリフト領域１８は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０のそれぞれに設けられている。

半導体基板１０の上面側には、１つ以上のゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０が設けられている。ゲートトレンチ部４０はゲート電圧が印加されてゲート電極として機能し、ダミートレンチ部３０はゲート電圧が印加されず、ゲート電極として機能しない。本明細書では、ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０をトレンチ部と称する場合がある。トレンチ部は、半導体基板１０の上面２１からドリフト領域１８まで深さ方向に設けられている。またトレンチ部は、半導体基板１０の上面２１において、延伸方向（Ｙ軸方向）に延伸している。

トランジスタ部７０およびダイオード部８０のそれぞれは、配列方向に複数配列されたトレンチ部を有する。本例のトランジスタ部７０には、配列方向に沿って１以上のゲートトレンチ部４０と、１以上のダミートレンチ部３０とが交互に設けられている。本例のダイオード部８０には、複数のダミートレンチ部３０が、配列方向に沿って設けられている。本例のダイオード部８０には、ゲートトレンチ部４０が設けられていない。

配列方向において各トレンチ部の間には、メサ部が設けられている。メサ部は、半導体基板１０の内部において、トレンチ部に挟まれた領域を指す。一例としてメサ部の上端は半導体基板１０の上面である。メサ部の下端の深さ位置は、トレンチ部の下端の深さ位置と同一である。本例のメサ部は、半導体基板１０の上面において、トレンチに沿って延伸方向（Ｙ軸方向）に延伸して設けられている。本例では、トランジスタ部７０にはメサ部６０が設けられ、ダイオード部８０にはメサ部６１が設けられている。本明細書において単にメサ部と称した場合、メサ部６０およびメサ部６１のそれぞれを指している。

トランジスタ部７０のメサ部６０には、Ｎ＋型のエミッタ領域１２およびＰ－型のベース領域１４が、半導体基板１０の上面２１側から順番に設けられている。ベース領域１４の下方にはドリフト領域１８が設けられている。メサ部６０には、Ｎ－型の蓄積領域１６が設けられてもよい。蓄積領域１６は、ベース領域１４とドリフト領域１８との間に配置される。

エミッタ領域１２は半導体基板１０の上面２１に露出しており、且つ、ゲートトレンチ部４０と接して設けられている。エミッタ領域１２は、メサ部６０の両側のトレンチ部と接していてよい。エミッタ領域１２は、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度が高い。

ベース領域１４は、エミッタ領域１２の下方に設けられている。本例のベース領域１４は、エミッタ領域１２と接して設けられている。ベース領域１４は、メサ部６０の両側のトレンチ部と接していてよい。

蓄積領域１６は、ベース領域１４の下方に設けられている。蓄積領域１６は、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度が高いＮ－型の領域である。ドリフト領域１８とベース領域１４との間に高濃度の蓄積領域１６を設けることで、キャリア注入促進効果（ＩＥ効果）を高めて、オン電圧を低減できる。蓄積領域１６は、各メサ部６０におけるベース領域１４の下面全体を覆うように設けられてよい。

ダイオード部８０のメサ部６１には、半導体基板１０の上面２１に接して、Ｐ－型のベース領域１４が設けられている。ベース領域１４の下方には、ドリフト領域１８が設けられている。メサ部６１において、ベース領域１４の下方に蓄積領域１６が設けられていてもよい。

メサ部６０およびメサ部６１の少なくとも一方には、半導体基板１０の上面２１に露出したＰ＋型のコンタクト領域が設けられてもよい。例えばメサ部６０において、コンタクト領域およびエミッタ領域１２がＹ軸方向に沿って交互に配置されてよい。

トランジスタ部７０およびダイオード部８０のそれぞれにおいて、ドリフト領域１８よりも下面２３側にはＮ－型のバッファ領域２０が設けられてよい。バッファ領域２０のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度よりも高い。バッファ領域２０は、ドリフト領域１８よりもドナー濃度の高い１つまたは複数のドナー濃度ピークを有する。バッファ領域２０は、ベース領域１４の下端から広がる空乏層が、Ｐ＋型のコレクタ領域２２およびＮ＋型のカソード領域８２に到達することを防ぐフィールドストップ層として機能してよい。

トランジスタ部７０において、バッファ領域２０の下には、Ｐ＋型のコレクタ領域２２が設けられる。コレクタ領域２２のアクセプタ濃度は、ベース領域１４のアクセプタ濃度より高い。コレクタ領域２２は、ベース領域１４と同一のアクセプタを含んでよく、異なるアクセプタを含んでもよい。コレクタ領域２２のアクセプタは、例えばボロンである。

ダイオード部８０において、バッファ領域２０の下には、Ｎ＋型のカソード領域８２が設けられる。カソード領域８２のドナー濃度は、ドリフト領域１８のドナー濃度より高い。カソード領域８２のドナーは、例えば水素またはリンである。なお、各領域のドナーおよびアクセプタとなる元素は、上述した例に限定されない。コレクタ領域２２およびカソード領域８２は、半導体基板１０の下面２３に露出しており、コレクタ電極２４と接続している。コレクタ電極２４は、半導体基板１０の下面２３全体と接触してよい。エミッタ電極５２およびコレクタ電極２４は、アルミニウム等の金属材料で形成される。

各トレンチ部は、半導体基板１０の上面２１から、ベース領域１４を貫通して、ドリフト領域１８に到達している。エミッタ領域１２、コンタクト領域および蓄積領域１６の少なくともいずれかが設けられている領域においては、各トレンチ部はこれらのドーピング領域も貫通して、ドリフト領域１８に到達している。トレンチ部がドーピング領域を貫通するとは、ドーピング領域を形成してからトレンチ部を形成する順序で製造したものに限定されない。トレンチ部を形成した後に、トレンチ部の間にドーピング領域を形成したものも、トレンチ部がドーピング領域を貫通しているものに含まれる。

上述したように、トランジスタ部７０には、ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０が設けられている。ダイオード部８０には、ダミートレンチ部３０が設けられ、ゲートトレンチ部４０が設けられていない。本例においてダイオード部８０とトランジスタ部７０のＸ軸方向における境界は、カソード領域８２とコレクタ領域２２の境界である。

ゲートトレンチ部４０は、半導体基板１０の上面２１に設けられた溝状のゲートトレンチ、ゲート絶縁膜４２およびゲート導電部４４を有する。ゲートトレンチ部４０は、ゲート構造の一例である。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁を覆って設けられる。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁の半導体を酸化または窒化して形成してよい。ゲート導電部４４は、ゲートトレンチの内部においてゲート絶縁膜４２よりも内側に設けられる。つまりゲート絶縁膜４２は、ゲート導電部４４と半導体基板１０とを絶縁する。ゲート導電部４４は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。

ゲート導電部４４は、深さ方向において、ベース領域１４よりも長く設けられてよい。当該断面におけるゲートトレンチ部４０は、半導体基板１０の上面２１において層間絶縁膜３８により覆われる。ゲート導電部４４は、ゲート配線に電気的に接続されている。ゲート導電部４４に所定のゲート電圧が印加されると、ベース領域１４のうちゲートトレンチ部４０に接する界面の表層に電子の反転層によるチャネルが形成される。

ダミートレンチ部３０は、当該断面において、ゲートトレンチ部４０と同一の構造を有してよい。ダミートレンチ部３０は、半導体基板１０の上面２１に設けられたダミートレンチ、ダミー絶縁膜３２およびダミー導電部３４を有する。ダミー導電部３４は、ゲートパッドとは異なる電極に接続されてよい。例えば、ゲートパッドとは異なる外部回路に接続する図示しないダミーパッドに、ダミー導電部３４を接続し、ゲート導電部４４とは異なる制御を行ってもよい。また、ダミー導電部３４をエミッタ電極５２に電気的に接続させてもよい。ダミー絶縁膜３２は、ダミートレンチの内壁を覆って設けられる。ダミー導電部３４は、ダミートレンチの内部に設けられ、且つ、ダミー絶縁膜３２よりも内側に設けられる。ダミー絶縁膜３２は、ダミー導電部３４と半導体基板１０とを絶縁する。ダミー導電部３４は、ゲート導電部４４と同一の材料で形成されてよい。例えばダミー導電部３４は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。ダミー導電部３４は、深さ方向においてゲート導電部４４と同一の長さを有してよい。

当該断面におけるゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０は、半導体基板１０の上面２１において層間絶縁膜３８により覆われている。上述したように、ゲートトレンチ部４０は、いずれかの箇所においてゲート配線と接続され、ダミートレンチ部３０は、いずれかの箇所においてエミッタ電極５２と接続されてよい。

図３は、図１におけるＢ－Ｂ断面の一例を示す図である。Ｂ－Ｂ断面は、外周ゲート配線１３０およびエッジ終端構造部９０を通過するＸＺ面である。図３においては、外周ゲート配線１３０の近傍におけるトランジスタ部７０の一部を合わせて示している。

外周ゲート配線１３０は、半導体基板１０の上面２１の上方に配置されている。本例では、外周ゲート配線１３０－１および外周ゲート配線１３０－２とがＺ軸方向に積層されて配置されている。外周ゲート配線１３０－１はアルミニウム等の金属材料で形成されており、外周ゲート配線１３０－２は不純物が添加されたポリシリコンで形成されている。

なお外周ゲート配線１３０－２と、半導体基板１０とは、熱酸化膜等の絶縁膜により絶縁されているが、図３では省略している。外周ゲート配線１３０－２は、いずれかの位置において、ゲート導電部４４と接続する。

外周ゲート配線１３０－１は、外周ゲート配線１３０－２の上方に配置されている。外周ゲート配線１３０－１と外周ゲート配線１３０－２との間には、層間絶縁膜３８が配置されている。層間絶縁膜３８には、外周ゲート配線１３０－１と外周ゲート配線１３０－２とを接続するためのコンタクトホール１３２が設けられる。コンタクトホール１３２は、外周ゲート配線１３０に沿って、活性部１６０を囲むように設けられてよい。外周ゲート配線１３０－１は、コンタクトホール１３２を通って、外周ゲート配線１３０－２に接続する。

外周ゲート配線１３０の下方の半導体基板１０には、ウェル領域１１が設けられる。ウェル領域１１は、半導体基板１０の上面２１から、ベース領域１４よりも深くまで設けられている。ウェル領域１１は、トレンチ部よりも深くまで設けられることが好ましい。ウェル領域１１は、ベース領域１４よりも高濃度のＰ＋型の領域である。エミッタ電極５２とウェル領域１１の間に層間絶縁膜３８が形成されてよい。ウェル領域１１は、層間絶縁膜３８に形成された一つ以上のコンタクトホール５４を介して、エミッタ電極５２と接続してよい。すなわち、ウェル領域１１は、エミッタ電極５２と電気的に接続してよい。

ウェル領域１１は、外周ゲート配線１３０と重なって設けられている。ウェル領域１１は、外周ゲート配線１３０と重ならない範囲にも、所定の幅で延伸して設けられてよい。またウェル領域１１は、外周ゲート配線１３０に沿って、活性部１６０を囲むように設けられてよい。ウェル領域１１は、活性側ゲート配線１３１の下方にも配置されてよい。ウェル領域１１を設けることで、活性部１６０から広がる空乏層を、エッジ終端構造部９０まで伸ばしやすくなり、活性部１６０における破壊を抑制できる。

エッジ終端構造部９０は、複数のガードリング９２および複数の埋込絶縁膜９５を有する。本例のエッジ終端構造部９０は、複数のフィールドプレート９３、複数のフィールド電極９４、外側電極９７、外側プレート９６およびチャネルストッパ９８を更に有する。エッジ終端構造部９０は、ウェル領域１１の外周側端部よりも外周側の領域であってよい。

ガードリング９２は、半導体基板１０の上面２１に接して設けられたＰ＋型の領域である。図１に示したように、それぞれのガードリング９２は、活性部１６０を囲んでいる。活性部１６０を、ウェル領域１１の外周側端部よりも内周側の領域としてよい。ガードリング９２の下端は、ベース領域１４の下端よりも下面２３側に配置されてよい。ガードリング９２の下端は、トレンチ部の下端よりも下面２３側に配置されてよい。ガードリング９２の下端は、ウェル領域１１の下端よりも下面２３側に配置されてよく、ウェル領域１１の下端よりも上面２１側に配置されてよく、ウェル領域１１の下端と同一の深さ位置に配置されてもよい。本例のガードリング９２の下端は、ウェル領域１１の下端と同一の深さ位置に配置される。

それぞれの埋込絶縁膜９５は、２つのガードリング９２の間に配置されている。埋込絶縁膜９５は、ガードリング９２に沿って活性部１６０を囲むように設けられてよい。埋込絶縁膜９５は、最外周のガードリング９２とチャネルストッパ９８の間にも設けられてよい。埋込絶縁膜９５は、最内周のガードリング９２とウェル領域１１の間にも設けられてよい。

埋込絶縁膜９５は、少なくとも一部分が半導体基板１０の内部に埋め込まれている。つまり埋込絶縁膜９５の少なくとも一部分は、半導体基板１０の上面２１よりも下方に配置されている。半導体基板１０の上面２１は、シリコン等の半導体材料による面のうち、最も上側の面を指してよい。埋込絶縁膜９５は、半導体基板１０の上面２１よりも下側の部分の厚みが、上面２１よりも上側の部分の厚みより大きくてよい。埋込絶縁膜９５の全体が、半導体基板１０の上面２１と同じ位置または下側に設けられてもよい。本例の埋込絶縁膜９５の上面は半導体基板１０の上面２１と同じ位置であり、埋込絶縁膜９５の全体が、半導体基板１０の上面２１と同じ位置から、上面２１よりも下側に設けられる。

埋込絶縁膜９５は、半導体基板１０を酸化または窒化した絶縁膜を有してよく、ＣＶＤ等で堆積させた絶縁膜を有してよく、他の絶縁膜を有してもよい。埋込絶縁膜９５は、単層の絶縁膜であってよく、異なる方法で形成された複数の膜が積層された絶縁膜であってもよい。本例の埋込絶縁膜９５は、半導体基板１０の上面２１にリセスを形成し、当該リセスに露出する半導体材料を熱酸化して形成したＬＯＣＯＳ膜である。

埋込絶縁膜９５を設けることで、ガードリング９２の間において、半導体基板１０が露出することを防げる。つまり、ガードリング９２の間の半導体基板１０が、導電部材と接触することを防げる。また、埋込絶縁膜９５の少なくとも一部を半導体基板１０の内部に配置することで、半導体基板１０の上面２１における凹凸を小さくできる。これにより、半導体基板１０の上面２１の上方に配置する部材を形成しやすくなる。例えばフィールドプレート９３の段差を小さくできるので、フィールドプレート９３を形成しやすくなる。

本例のフィールドプレート９３は、不純物が添加されたポリシリコンで形成されている。フィールドプレート９３は、ガードリング９２の上方に配置されている。フィールドプレート９３は、ガードリング９２の少なくとも一部分を覆うように配置されている。フィールドプレート９３は、ガードリング９２の全体を覆うように配置されてもよい。フィールドプレート９３は、ガードリング９２と重ならない位置まで延伸して設けられてよい。フィールドプレート９３と半導体基板１０の間には、熱酸化膜等の絶縁膜が設けられてよい。他の例では、図３に示すようにフィールドプレート９３とガードリング９２とが接触していてもよい。

本例のフィールド電極９４は、アルミニウム等の金属材料で形成されている。フィールド電極９４は、フィールドプレート９３の上方に配置されている。フィールド電極９４とフィールドプレート９３との間には、層間絶縁膜３８が配置されている。フィールド電極９４とフィールドプレート９３は、層間絶縁膜３８に設けられたコンタクトホールを介して接続する。図３に示す断面では当該コンタクトホールを示していないが、他の断面では、層間絶縁膜３８に当該コンタクトホールが設けられている。例えば後述する図９にて図１のＣ－Ｃ断面を示すように、半導体基板１０の角部の近傍において、層間絶縁膜３８に当該コンタクトホールが設けられている。また、層間絶縁膜３８には、フィールド電極９４とガードリング９２とを接続するコンタクトホールが設けられる。当該コンタクトホールも、半導体基板１０の角部の近傍に設けられてよい。それぞれのフィールド電極９４は電気的にフローティングである。例えば半導体装置１００のゲートがオフの状態でコレクタ電極２４に電圧Ｖ_ＣＥが印加された場合に、それぞれのフィールド電極９４には、電圧Ｖ_ＣＥよりも低い所定の電圧が印加される。

チャネルストッパ９８は、半導体基板１０の端辺１０２および上面２１に接触して設けられる。チャネルストッパ９８は、ベース領域１４と同じかそれよりも高濃度のＰ型、または、ドリフト領域１８よりも高濃度のＮ型である。外側プレート９６は、チャネルストッパ９８の上方に配置され、チャネルストッパ９８と電気的に接続される。外側プレート９６は、不純物が添加されたポリシリコンで形成される。外側プレート９６とチャネルストッパ９８は、絶縁膜（図示せず）上に設けられてよく、絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して接続されてもよく、直接接していてもよい。チャネルストッパ９８はコンタクトホールを介して外側電極９７に接続してよい。

外側電極９７は、外側プレート９６の上方に配置される。外側電極９７は、アルミニウム等の金属材料で形成される。外側電極９７および外側プレート９６の間には、層間絶縁膜３８が設けられる。外側電極９７と外側プレート９６とは、層間絶縁膜３８に設けられたコンタクトホールを介して接続される。当該コンタクトホールは、半導体基板１０の角部の近傍に設けられてよい。外側電極９７には、所定の電圧が印加される。チャネルストッパ９８の電位は、コレクタ電極２４の電位である。チャネルストッパ９８の電位をコレクタ電極２４の電位とすることで、活性部１６０から延びる空乏層が外側電極９７により拡がりを抑えられ、半導体基板１０の側面に達することを防ぐ。これにより半導体装置１００の耐圧を向上させる。なお、外側プレート９６は無くてもよい。この場合、チャネルストッパ９８は、層間絶縁膜３８に設けられたコンタクトホールを介して外側電極９７と接続される。

図４は、ガードリング９２および埋込絶縁膜９５の近傍を拡大した図である。ガードリング９２は、埋込絶縁膜９５の下方まで設けられている。つまり、ガードリング９２の端部２０３（図４ではＸ軸方向の端部）は、埋込絶縁膜９５の下方において埋込絶縁膜９５と重なっている。半導体基板１０の上面２１と埋込絶縁膜９５の下端とのＺ軸方向の距離をＺ１とし、半導体基板１０の上面２１とガードリング９２の下端とのＺ軸方向の距離をＺ２とする。距離Ｚ２は、距離Ｚ１よりも大きい。距離Ｚ２は、距離Ｚ１の１．５倍以上であってよく、２倍以上であってよく、３倍以上であってもよい。一方、距離Ｚ２と距離Ｚ１との差（Ｚ２－Ｚ１）は、距離Ｚ１より小さくてもよい。これにより電界強度の緩和ができ、耐圧が向上する。

ガードリング９２の間に埋込絶縁膜９５を設けることにより、ガードリング９２を形成するリン等のイオンのＸＹ面における拡散が、埋込絶縁膜９５により抑制され、それぞれのガードリング９２の幅（図３の例ではＸ軸方向における幅）が小さくなる。例えば、２つの埋込絶縁膜９５の間に、埋込絶縁膜９５よりも浅い深さ位置に不純物イオンを注入して熱処理した場合、当該不純物の少なくとも一部は、埋込絶縁膜９５よりも深い位置まで拡散してから、Ｘ軸方向に拡散することになる。このため、Ｘ軸方向における不純物の拡散が抑制される。

また、埋込絶縁膜９５を設けることで、ガードリング９２の端部２０３が上面２１に露出せず、埋込絶縁膜９５と接触する。比較例として、埋込絶縁膜９５が存在しない場合のガードリング９２を破線で示している。埋込絶縁膜９５が存在しない場合のガードリング９２の端部２０４は上面２１に露出する。図４に示すように、埋込絶縁膜９５を設けることで、ガードリング９２のＸ軸方向の端部２０３を、半導体基板１０の上面２１よりも下側に配置できる。半導体基板１０の上面２１に近いほど、ガードリング９２の幅は大きくなるので、端部２０３を上面２１よりも下側に配置することで、ガードリング９２のＸ軸方向の幅を小さくできる。ガードリング９２の幅の縮小量は、埋込絶縁膜９５の厚みＺ１で調整できる。

ガードリング９２の幅を小さくすることで、耐圧を維持したままガードリング９２どうしの間隔を小さく設計でき、エッジ終端構造部９０の幅を小さくできる。これにより、半導体装置１００を小型化できる。つまり半導体装置１００によれば、埋込絶縁膜９５を設けることで、半導体基板１０の上面２１の平坦性を向上でき、且つ、ＸＹ面において半導体装置１００を小さくできる。

本例の埋込絶縁膜９５は、平坦部２０１および端部２０２を有する。平坦部２０１は、埋込絶縁膜９５の下端を含み、且つ、深さがほぼ一定の領域である。平坦部２０１は、埋込絶縁膜９５のうち、深さが０．５×Ｚ１以上の領域であってよく、０．７×Ｚ１以上の領域であってよく、０．９×Ｚ１以上の領域であってもよい。端部２０２は、平坦部２０１よりも外側に配置され、平坦部２０１よりも深さが小さい領域である。端部２０２は、外側に向かって深さが徐々に減少する部分を含んでよい。ガードリング９２の端部２０３は、平坦部２０１と接触してよい。これにより、ガードリング９２の幅のばらつきを抑制できる。

半導体基板１０の上面２１から埋込絶縁膜９５の下端までの深さＺ１は、０．３μｍ以上であってよい。深さＺ１を大きくすることで、ガードリング９２の幅を小さくできる。深さＺ１は、１μｍ以上であってよく、２μｍ以上であってもよい。深さＺ１を大きくしすぎると、埋込絶縁膜９５を平坦に形成することが困難になる。深さＺ１は３μｍ以下であってよく、２μｍ以下であってよく、１μｍ以下であってもよい。

図５は、埋込絶縁膜９５の他の構成例を示す図である。本例の埋込絶縁膜９５は、第１の絶縁膜２０６と、第２の絶縁膜２０８とを有する。第１の絶縁膜２０６は、半導体基板１０と接している。第１の絶縁膜２０６は、例えば半導体基板１０を酸化または窒化した膜である。第２の絶縁膜２０８は、第１の絶縁膜２０６に積層されている。第２の絶縁膜２０８は、例えばＣＶＤ法で形成された堆積膜である。埋込絶縁膜９５が積層構造を有することで、厚みＺ１の大きい埋込絶縁膜９５を容易に形成できる。このため、ガードリング９２の幅を容易に小さくできる。

図６は、埋込絶縁膜９５およびフィールドプレート９３の形状例を示す図である。半導体基板１０の上面２１にリセスを形成し、当該リセスを熱酸化して埋込絶縁膜９５を形成すると、埋込絶縁膜９５の上面に谷部２１０が生じる場合がある。谷部２１０は、下側に窪んだ部分である。例えばリセスの底面から成長する絶縁膜と、側面から成長する絶縁膜とが交差する部分により、谷部２１０が生じ得る。谷部２１０の少なくとも一部分は、埋込絶縁膜９５の端部２０２の上面に形成されてよい。

本例のフィールドプレート９３は、埋込絶縁膜９５と重なる位置において谷部２１４を有する。谷部２１４は、フィールドプレート９３の上面に設けられ、半導体基板１０の上面２１に向かって窪んだ部分である。本例のフィールドプレート９３は、谷部２１４よりも埋込絶縁膜９５の中央（本例では位置Ｘｃ）に向かって延伸する延伸部２１８を有する。位置Ｘｃは、活性部１６０を囲む埋込絶縁膜９５の径方向（図６ではＸ軸方向）における、埋込絶縁膜９５の中央である。延伸部２１８は、谷部２１０よりも位置Ｘｃ側に延伸してよい。

いずれかのフィールドプレート９３の延伸部２１８は、位置Ｘｃを超えて延伸していてもよい。例えばフィールドプレート９３の活性部１６０側の端部を含む延伸部２１８は、位置Ｘｃを超えて延伸していてよい。

図７は、半導体装置１００の製造方法における一部の工程を示す図である。リセス形成段階Ｓ７０２では、半導体基板１０の上面２１にリセス２３２を形成する。リセス２３２は、エッジ終端構造部９０における２つのガードリング９２を形成すべき領域の間に形成する。図７の例では、半導体基板１０の上面２１に選択的にマスク２３０を形成し、マスク２３０で覆われていない半導体基板１０の上面２１にリセス２３２を形成する。マスク２３０は、酸化膜、窒化膜およびレジスト膜の少なくとも一つを含んでよい。本例では、半導体基板１０の上面２１に初期酸化膜を形成した後、ＣＶＤ法により窒化膜を形成する。窒化膜の上にフォトレジストを塗布し、所定のパターンで露光する。露光後にフォトレジスト、窒化膜および初期酸化膜を選択的に除去して、マスク２３０を形成する。

次に絶縁膜形成段階Ｓ７０４において、半導体基板１０の上面２１を酸化する。Ｓ７０４においては、マスク２３０が残っている状態で、半導体基板１０の上面２１を酸化する。マスク２３０で覆われている部分は半導体基板１０の上面２１の酸化が進まないので、リセス２３２内に選択的に埋込絶縁膜９５を形成できる。埋込絶縁膜９５を形成した後に、マスク２３０を除去する。埋込絶縁膜９５の上端は、半導体基板１０の上面２１と同じ高さ位置であることが好ましいが、これに限定されない。

次に注入段階Ｓ７０６において、半導体基板１０の上面２１にＰ型ドーパントのイオンを注入する。Ｐ型ドーパントは例えばボロンである。Ｓ７０６では、半導体基板１０の上面２１にマスク２３４を形成した状態でイオンを注入する。マスク２３４は、ガードリング９２を形成すべき領域に開口を有する。本例では、２つの埋込絶縁膜９５の間にイオンを注入する。これにより、ガードリング９２を形成すべき領域に選択的にイオンを注入できる。イオンを注入した後に、半導体基板１０をアニールすることで、ガードリング９２を形成する。アニール温度は１０００℃以上、１２００℃以下であってよい。アニール時間は、１時間以上、１２時間以下であってよい。高温で長時間のアニールを行うことで、埋込絶縁膜９５よりも下側まで突出したガードリング９２を形成できる。

なおＳ７０６においてＰ型ドーパントを注入する深さは、埋込絶縁膜９５の下端よりも上面２１側であってよい。Ｐ型ドーパントを埋込絶縁膜９５よりも浅く注入することで、Ｐ型ドーパントのＸ軸方向の拡散が、埋込絶縁膜９５により抑制される。これにより、ガードリング９２のＸ軸方向の幅を小さくできる。また図４において説明したように、埋込絶縁膜９５が存在することで、ガードリング９２の端部２０３が上面２１よりも下側に配置される。これによっても、ガードリング９２のＸ軸方向の幅を小さくできる。本例の製造方法においては、ガードリング９２の幅が小さくなることを考慮して、エッジ終端構造部９０の幅を小さく設計できる。

図７の例では、リセス形成段階Ｓ７０２および絶縁膜形成段階Ｓ７０４の後に注入段階Ｓ７０６を行ったが、注入段階Ｓ７０６によりガードリング９２を形成した後に、リセス形成段階Ｓ７０２および絶縁膜形成段階Ｓ７０４を行ってもよい。この場合でも、図４において説明したガードリング９２の端部２０４がリセス形成段階Ｓ７０２により除去されるので、ガードリング９２の幅を小さくできる。

図８は、図７に示した製造工程より後の製造工程を示す図である。埋込絶縁膜９５およびガードリング９２を形成した後、フィールドプレート形成段階Ｓ８０２において、ガードリング９２の上方にフィールドプレート９３を形成する。フィールドプレート９３を形成する前に、半導体基板１０の上面２１を覆う酸化膜を形成してよい。当該酸化膜は、ゲート絶縁膜４２と同一の工程で形成してよい。またＳ８０２においては、ポリシリコンで形成される他の部分（例えば、ゲート導電部４４、ダミー導電部３４、外周ゲート配線１３０－２等のゲート配線、外側プレート９６等）の少なくとも一部も形成してよい。なお、注入段階Ｓ７０６とフィールドプレート形成段階Ｓ８０２の間に、活性部１６０の一部の形成工程があってよい。活性部１６０の一部の形成工程は、例えばトレンチ部の形成工程などであってよい。

次にフィールド電極形成段階Ｓ８０４において、フィールドプレート９３の上方にフィールド電極９４を形成する。フィールド電極９４を形成する前に、層間絶縁膜３８を形成することが好ましい。Ｓ８０４においては、金属材料で形成される他の部分（例えば、エミッタ電極５２、外周ゲート配線１３０－１等のゲート配線、外側電極９７等）の少なくとも一部も形成してよい。なお、フィールドプレート形成段階Ｓ８０２とフィールド電極形成段階Ｓ８０４の間に、活性部１６０の他の形成工程があってよい。活性部１６０の他の形成工程は、例えばベース領域、エミッタ領域またはコンタクト領域などの形成工程であってよい。このような工程により、半導体装置１００を製造できる。

図９は、図１におけるＣ－Ｃ断面の一例を示す図である。Ｃ－Ｃ断面は、半導体基板１０の角部の近傍における、ＸＹ面と垂直な断面である。上述したように、フィールドプレート９３とフィールド電極９４とは、層間絶縁膜３８に設けられたコンタクトホール２４０を介して接続される。また、フィールド電極９４およびガードリング９２も、層間絶縁膜３８に設けられたコンタクトホール２４０を介して接続される。ガードリング９２は、コンタクトホール２４０と接する領域に、他の部分よりも高濃度のＰ＋＋型のコンタクト領域２４２を有してよい。

フィールドプレート９３は、フィールド電極９４およびガードリング９２を接続するコンタクトホール２４０を通過させるための開口を有してよい。また、外側電極９７および外側プレート９６も、層間絶縁膜３８に設けられたコンタクトホール２４０を介して接続される。これらのコンタクトホール２４０の内部には、アルミニウムまたはタングステン等の金属材料が充填されてよい。これらのコンタクトホール２４０は、半導体基板１０の４つの角部の近傍に設けられてよい。

チャネルストッパ９８は、コンタクトホール２４０を介して外側電極９７に接続してよい。外側電極９７は、コンタクトホールを介して外側プレート９６に接続してよい。コンタクトホール２４０下部のチャネルストッパ９８の上面に、コンタクト領域２４２が設けられてよい。外側プレート９６とチャネルストッパ９８の間に絶縁膜（図示せず）を備えてよい。チャネルストッパ９８の電位はコレクタ電極２４の電位と同じである。半導体基板１０の４つの角部の近傍において、外側電極９７または外側プレート９６の電位をチャネルストッパ９８の電位と一致させる。これにより、リング状に形成された外側電極９７が、空乏層が半導体基板の端面に達することを防ぐことができる。

図１０は、Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。本例の半導体基板１０には、第１導電型のドーパント（例えばリン）と、第２導電型のドーパント（例えばボロン）の両方が全体に分布している。第１導電型のドーパント濃度は、第２導電型のドーパント濃度よりも高い。つまり半導体基板１０は、第１導電型（本例ではＮ型）の基板である。

本例の半導体装置１００は、図１から図１０において説明したいずれかの形態に対して、高濃度領域３０２を更に備える。高濃度領域３０２は、半導体基板１０の上面２１に設けられた絶縁膜の下方において、当該絶縁膜に接して設けられる。本例における当該絶縁膜は、埋込絶縁膜９５である。高濃度領域３０２は、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度が高いＮ－型の領域である。

高濃度領域３０２は、半導体基板１０の上面２１に設けられた絶縁膜が、ドリフト領域１８と直接接触しないように、絶縁膜の下面を覆ってよい。高濃度領域３０２は、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度が高い領域（例えばガードリング９２、ウェル領域１１等）により覆われている絶縁膜の下面には、設けられなくてよい。本例の高濃度領域３０２は、２つのガードリング９２の間に設けられている。高濃度領域３０２は、最外周のガードリング９２とチャネルストッパ９８との間にも設けられてよい。高濃度領域３０２は、最内周のガードリング９２とウェル領域１１との間にも設けられてよい。

図１１は、高濃度領域３０２の近傍の拡大図である。半導体基板１０の上面２１から、高濃度領域３０２の下端までの深さ方向の距離をＺ３とする。距離Ｚ３は、距離Ｚ１より大きい。距離Ｚ３は、距離Ｚ２よりも小さくてよく、距離Ｚ２と同一であってよく、距離Ｚ２より大きくてもよい。図１１の例では、距離Ｚ３は、距離Ｚ２よりもわずかに小さい。距離Ｚ３は、距離Ｚ２の１倍未満であってよく、０．９倍以下であってもよい。距離Ｚ３は、距離Ｚ２の０．５倍以上であってよく、０．７倍以上であってもよい。

図１２は、図１１のＤ－Ｄ線における、Ｎ型ドーパントの濃度、Ｐ型ドーパントの濃度、および、ネット・ドーピング濃度の分布例を示す図である。Ｄ－Ｄ線はＺ軸と平行で、高濃度領域３０２およびドリフト領域１８の一部を通過する。本例のＮ型ドーパントはリンであり、Ｐ型ドーパントはボロンである。図１２の横軸は、半導体基板１０の上面２１を基準とした深さ位置を示している。ただし、埋込絶縁膜９５の下端の深さ位置Ｚ１を、横軸の原点としている。

上述したように、半導体基板１０の全体には、リンおよびボロンの両方が分布している。リンおよびボロンの濃度差により、半導体基板１０の全体的なドーピング濃度が調整されている。局所的にリンおよびボロンが注入されていない領域では、リンおよびボロンの濃度は、半導体基板１０の全体でほぼ一定となる。

ただし、絶縁膜の近傍では、半導体基板１０に含まれる不純物が絶縁膜に吸い出され、または、偏析することで、不純物濃度が変化する場合がある。図１２の例では、埋込絶縁膜９５を形成する熱酸化等の工程において、埋込絶縁膜９５は、近傍領域のボロンを取り込みながら成長する。このため、埋込絶縁膜９５の近傍領域のボロン濃度は、埋込絶縁膜９５に向かって減少する。また、埋込絶縁膜９５は、近傍領域にリンを掃きだしながら成長する。このため埋込絶縁膜９５の近傍領域のリン濃度は、埋込絶縁膜９５との境界に向かって上昇する。図１２では、高濃度領域３０２を形成する前のリンの濃度分布およびネット・ドーピング濃度分布を破線で示し、高濃度領域３０２を形成した後のリンの濃度分布およびネット・ドーピング濃度分布を実線で示している。

埋込絶縁膜９５の近傍では、リンの濃度が上昇し、ボロンの濃度が減少するので、Ｎ型領域のネット・ドーピング濃度は上昇する。このため、ボロン等のＰ型ドーパントが基板全体に分布しているＮ型の半導体基板１０においては、埋込絶縁膜９５の近傍におけるＮ型領域のネット・ドーピング濃度が大きく上昇する。ネット・ドーピング濃度の上昇幅は、製造工程によってばらついてしまうので、埋込絶縁膜９５の近傍のネット・ドーピング濃度のばらつきが大きくなってしまう。

本例では、埋込絶縁膜９５に接してＮ型の高濃度領域３０２を形成する。高濃度領域３０２のドーパント濃度は、イオン注入量等により比較的に精度よく制御できる。このため、埋込絶縁膜９５の下方の領域におけるドーパント濃度は、不純物の吸い出し等によってばらつく成分だけでなく、精度よく制御できる成分が含まれる。従って、埋込絶縁膜９５の下方の領域におけるネット・ドーピング濃度の制御性を向上できる。

本例では、埋込絶縁膜９５の下方において埋込絶縁膜９５と接しており、且つ、埋込絶縁膜９５に向かって第２導電型のドーパント（本例ではボロン）の濃度が単調に減少する領域を減少領域３０４とする。つまり減少領域３０４においては、埋込絶縁膜９５との距離が近いほど、第２導電型のドーパント濃度が減少する。高濃度領域３０２および減少領域３０４はエッジ終端構造部９０に設けられてよい。

減少領域３０４におけるボロン濃度の最大値をＢｍａｘ、最小値をＢｍｉｎとする。濃度Ｂｍａｘは、ドリフト領域１８におけるボロン濃度と同一であってよい。なお、半導体基板１０の深さ方向における中央の各濃度を、ドリフト領域１８における各濃度として用いてもよい。また、半導体基板１０の深さ方向における中央を含み、深さ方向に所定の幅を有する領域の各濃度の平均値を、ドリフト領域１８における各濃度として用いてもよい。当該所定の幅は、例えば１０μｍであってよく、２０μｍであってもよい。濃度Ｂｍｉｎは、埋込絶縁膜９５との境界におけるボロン濃度であってよい。濃度Ｂｍａｘと濃度Ｂｍｉｎとの差分をＤ２とする。

また、減少領域３０４の下端位置をＺ４とする。位置Ｚ４は、ボロン濃度が、ドリフト領域１８における濃度Ｂｍａｘから下がり始める位置である。濃度が下がり始める位置が不明瞭な場合には、ドリフト領域１８から埋込絶縁膜９５に向かう方向において、ボロン濃度が０．９×Ｂｍａｘとなる位置を、位置Ｚ４としてもよい。

高濃度領域３０２におけるリン濃度の最大値をＰｍａｘ、最小値をＰｍｉｎとする。濃度Ｐｍｉｎは、ドリフト領域１８におけるリン濃度と同一であってよい。濃度Ｐｍａｘは、埋込絶縁膜９５との境界におけるリン濃度であってもよい。濃度Ｐｍａｘと濃度Ｐｍｉｎとの差分をＤ１とする。

また、高濃度領域３０２の下端位置はＺ３である。位置Ｚ３は、ネット・ドーピング濃度が、ドリフト領域１８における濃度Ｄｄから上がり始める位置である。濃度が上がり始める位置が不明瞭な場合には、ドリフト領域１８から埋込絶縁膜９５に向かう方向において、ネット・ドーピング濃度が１．１×Ｄｄとなる位置を、位置Ｚ３としてもよい。

上述したように、高濃度領域３０２におけるリン濃度の差分Ｄ１は、イオン注入量等により比較的に精度よく制御できる。一方で、減少領域３０４におけるボロン濃度の差分Ｄ２は、製造工程において大きくばらついてしまう。埋込絶縁膜９５の近傍の領域におけるネット・ドーピング濃度の制御性は、精度よく制御できるドーパント濃度（本例では差分Ｄ１）の比率を増大させることで向上する。高濃度領域３０２におけるリン濃度の差分Ｄ１は、減少領域３０４におけるボロン濃度の差分Ｄ２よりも大きいことが好ましい。差分Ｄ１は、差分Ｄ２の２倍以上であってよく、５倍以上であってよく、１０倍以上であってもよい。

一方で、高濃度領域３０２のリン濃度を大きくしすぎると、隣接するガードリング９２のドーピング濃度に影響を与えてしまう。高濃度領域３０２のネット・ドーピング濃度の最大値Ｄｍａｘは、ガードリング９２のネット・ドーピング濃度の最大値よりも小さくてよい。高濃度領域３０２のネット・ドーピング濃度の最大値Ｄｍａｘは、ガードリング９２のネット・ドーピング濃度の最大値の１／１０以下であってよく、１／１００以下であってもよい。

また、高濃度領域３０２のネット・ドーピング濃度の最大値Ｄｍａｘは、ドリフト領域１８におけるネット・ドーピング濃度Ｄｄの１０倍以上であってよく、２０倍以上であってよく、５０倍以上であってよく、１００倍以上であってもよい。高濃度領域３０２のネット・ドーピング濃度の最大値Ｄｍａｘは、１×１０^１４／ｃｍ^３以上であってよく、５×１０^１４／ｃｍ^３以上であってよく、１×１０^１５／ｃｍ^３以上であってもよい。

また、高濃度領域３０２は、減少領域３０４よりも下方まで設けられることが好ましい。つまり、位置Ｚ３は、位置Ｚ４よりも下面２３側に配置されることが好ましい。これにより、減少領域３０４によるネット・ドーピング濃度のばらつきを低減できる。高濃度領域３０２の深さ方向の幅（Ｚ３－Ｚ１）は、減少領域３０４の深さ方向の幅（Ｚ４－Ｚ１）の１．５倍以上であってよく、２倍以上であってよく、５倍以上であってもよい。図１１に示すように、高濃度領域３０２の下端は、ガードリング９２の下端よりも半導体基板１０の上面２１側に配置されていてよい。

図１３は、高濃度領域３０２の他の例を示す図である。本例の高濃度領域３０２の下端は、ガードリング９２の下端よりも半導体基板１０の下面２３側に配置されている。つまり、上面２１から高濃度領域３０２の下端までの距離Ｚ３は、上面２１からガードリング９２の下端までの距離Ｚ２よりも大きい。高濃度領域３０２は、活性部１６０にも設けられてよく、設けられなくてもよい。

図１４は、Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。本例の半導体装置１００は、図１０から図１３において説明したいずれかの構成において、埋込絶縁膜９５に代えて絶縁膜１９５を有する。絶縁膜１９５は、例えば熱酸化膜である。他の構造は、図１０から図１３において説明したいずれかの構成と同一である。

絶縁膜１９５は、半導体基板１０の上面２１に設けられている。ＸＹ面において絶縁膜１９５が設けられる位置は、埋込絶縁膜９５と同様である。つまり絶縁膜１９５は、ＸＹ面において２つのガードリング９２の間に配置されている。絶縁膜１９５は、少なくとも一部分が、半導体基板１０の上面２１よりも上側に設けられている。絶縁膜１９５の全体が、半導体基板１０の上面２１よりも上側に設けられてよい。ガードリング９２は、絶縁膜１９５の下方まで形成されている。また絶縁膜１９５は、図５の例と同様に、第１の絶縁膜および第２の絶縁膜が積層された膜であってもよい。

高濃度領域３０２は、絶縁膜１９５の下方において絶縁膜１９５と接している。本例の高濃度領域３０２は、半導体基板１０の上面２１に露出している。絶縁膜１９５は、上面２１に露出した高濃度領域３０２を覆っている。絶縁膜１９５の下方には、図１２において説明した減少領域３０４が形成されている。本例においても、高濃度領域３０２を設けることで、減少領域３０４によるネット・ドーピング濃度のばらつきの影響を低減できる。

図１５は、Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。図１４に示した構成に対して、高濃度領域３０２の構造が異なる。他の構造は、図１４に示した例と同様である。本例の高濃度領域３０２は、図１３において説明した高濃度領域３０２と同様の構造を有する。つまり本例の高濃度領域３０２は、ガードリング９２よりも深くまで形成されている。本例においても、高濃度領域３０２を設けることで、減少領域３０４によるネット・ドーピング濃度のばらつきの影響を低減できる。

図１６は、フィールドプレート９３の配置例を示す図である。本例のフィールドプレート９３は、下方のガードリング９２に対して、活性部１６０側に偏って配置されている。例えばＸ軸方向において、フィールドプレート９３の中心位置は、ガードリング９２の中心位置よりも活性部１６０側に配置されている。

本例では、フィールドプレート９３の端部のうち、活性部１６０側を端部３１１、端辺１０２側を端部３１２とする。端部３１１は、ガードリング９２よりも活性部１６０側に配置されていてよい。端部３１２は、ガードリング９２と重なる位置に配置されていてよい。少なくとも一つのフィールドプレート９３が図１６に示すように配置されてよく、全てのフィールドプレート９３が図１６に示すように配置されてもよい。本例のフィールドプレート９３の配置は、図１から図１５におけるいずれの形態に適用してもよい。

図１７は、Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。本例のエッジ終端構造部９０は、図１から図１６のエッジ終端構造部９０の少なくとも１つのフィールドプレート９３を、ガードリング電極９１に置き換えた構造を有する。他の構造は、図１から図１６において説明したいずれかの態様のエッジ終端構造部９０と同様である。ガードリング電極９１の材料は、フィールドプレート９３と同様である。一例としてガードリング電極９１はポリシリコンで形成されている。それぞれのガードリング電極９１は、図３のフィールドプレート９３と同様に、層間絶縁膜３８に設けられたコンタクトホールを介してフィールド電極９４に接続されている。

図１から図１６に示したフィールドプレート９３のＸ軸方向の幅は、ガードリング９２のＸ軸方向の幅よりも大きくてよい。つまりフィールドプレート９３は、上面視において、活性部１６０側または半導体基板１０の端辺１０２側のいずれかまたは両方において、ガードリング９２よりも広い範囲を覆っている。これに対してガードリング電極９１のＸ軸方向の幅Ｘａは、当該ガードリング電極９１が接続されたガードリング９２のＸ軸方向の幅Ｘｂよりも小さい。上面視において、ガードリング電極９１の全体は、ガードリング９２と重なっている。

全てのガードリング９２に対してガードリング電極９１が設けられてよく、一部のガードリング９２に対してガードリング電極９１が設けられ、残りのガードリング９２にはフィールドプレート９３が設けられてもよい。一例として活性部１６０側に配置された１つ以上のガードリング９２に対してガードリング電極９１が設けられ、半導体基板１０の端辺１０２側に配置された１つ以上のガードリング９２に対してフィールドプレート９３が設けられてよい。図１７の例では、最外周のガードリング９２に対してフィールドプレート９３が設けられ、他のガードリング９２にはガードリング電極９１が設けられている。

図１８は、Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。本例のエッジ終端構造部９０は、ガードリング９２のＸ軸方向の間隔（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３）が、半導体基板１０の端辺１０２に近づくほど大きくなる点で、図１から図１７の例と相違する。他の構造は、図１から図１７において説明したいずれかの態様と同様である。図１８においては、図１７に示した構造において、ガードリング９２の間隔が、外側ほど広がっている例を示している。本例では、最外周のガードリング９２に対してもガードリング電極９１が設けられている。

それぞれのガードリング９２の間に配置される高濃度領域３０２のドーピング濃度は互いに同一であってよい。他の例では、それぞれのガードリング９２の間に配置される高濃度領域３０２のドーピング濃度は、ガードリング９２の間隔の増加に応じて、増加してもよい。ガードリング９２の間隔が大きくなると、埋込絶縁膜９５等の絶縁膜と半導体基板１０とが接する面積が大きくなる。この場合、埋込絶縁膜９５等の絶縁膜の近傍におけるリンの濃度およびボロンの濃度のばらつきが大きくなりやすくなる。ガードリング９２の間隔に応じて高濃度領域３０２のドーピング濃度を高くすることで、リンの濃度およびボロンの濃度のばらつきが半導体装置１００の耐圧に与える影響を、抑制できる。

図１９Ａは、Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。本例のエッジ終端構造部９０は、拡張領域３０６を有する点で、図１０から図１８の例と相違する。また本例のエッジ終端構造部９０は、ガードリング９２、ガードリング電極９１、フィールドプレート９３およびフィールド電極９４を有していない。他の構造は、図１０から図１８において説明したいずれかの態様と同様である。

拡張領域３０６は、ウェル領域１１に接続されている。本例の拡張領域３０６は、ウェル領域１１から半導体基板１０の端辺１０２に向かって延伸して設けられている。拡張領域３０６のドーピング濃度は、ウェル領域１１のドーピング濃度よりも低い。拡張領域３０６のドーピング濃度は、ベース領域１４のドーピング濃度より高くてよく、低くてもよい。拡張領域３０６は、ウェル領域１１と同一の深さまで形成されてよく、ウェル領域１１より浅く形成されてよく、ウェル領域１１よりも深くまで形成されてもよい。

拡張領域３０６よりも外側には、高濃度領域３０２が配置されている。高濃度領域３０２は、拡張領域３０６と接している。本例の高濃度領域３０２は、拡張領域３０６からチャネルストッパ９８まで設けられている。半導体基板１０の上面２１から見て、高濃度領域３０２の下端は、拡張領域３０６の下端よりも浅い位置に配置されてよい。本明細書に記載した各例のエッジ終端構造部９０においては、ドリフト領域１８が半導体基板１０の上面２１に露出しなくてよい。エッジ終端構造部９０における半導体基板１０の上面２１には、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度が高い領域が露出してよい。拡張領域３０６および高濃度領域３０２の上方には、絶縁膜１９５または埋込絶縁膜９５等の絶縁膜が設けられる。エッジ終端構造部９０においては、絶縁膜１９５または埋込絶縁膜９５等の絶縁膜が、ドリフト領域１８に接していなくてよい。

拡張領域３０６のドーピング濃度は比較的に低く、拡張領域３０６は空乏化し易い。そのため、ウェル領域１１から半導体基板１０の端辺１０２に向かう方向において、拡張領域３０６の電位は徐々に変化する。これにより、エッジ終端構造部９０における電界の集中を緩和して、半導体装置１００の耐圧を向上できる。拡張領域３０６のＸ軸方向の長さＸ４は、高濃度領域３０２のＸ軸方向の長さＸ５より大きくてよい。長さＸ５は、長さＸ４の半分以下であってよく、１／４以下であってもよい。他の例では長さＸ４は、長さＸ５と同一であってよく、長さＸ５より小さくてもよい。拡張領域３０６のドーピング濃度は、高濃度領域３０２より高くてよく、高濃度領域３０２と同一であってもよい。

一例として拡張領域３０６のドーピング濃度は、１×１０^１５／ｃｍ^３以上、１×１０^１７／ｃｍ^３以下である。一例として高濃度領域３０２のドーピング濃度は、１×１０^１５／ｃｍ^３以下である。拡張領域３０６および高濃度領域３０２のドーピング濃度は、半導体基板１０の上面２１における濃度であってよく、各領域における最大濃度であってもよい。

図１９Ｂは、Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。本例のエッジ終端構造部９０は、上面２１から見て、高濃度領域３０２の下端が、拡張領域３０６の下端よりも深い位置に配置されている点で、図１９Ａの例と相違する。つまり本例の高濃度領域３０２は、拡張領域３０６よりも深くまで設けられている。他の構造は、図１９Ａの例と同様である。高濃度領域３０２は、ウェル領域１１とドリフト領域１８との間にも設けられてよい。高濃度領域３０２は、チャネルストッパ９８とドリフト領域１８との間にも設けられてよい。

深さ方向（Ｚ軸方向）において、高濃度領域３０２の長さＺｎは、拡張領域３０６の長さＺｐの１．１倍以上であってよく、１．５倍以上であってよく、２倍以上であってもよい。長さＺｎは高濃度領域３０２におけるＺ軸方向の長さの最大値であり、長さＺｐは拡張領域３０６におけるＺ軸方向の長さの最大値である。

図２０は、Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。本例のエッジ終端構造部９０は、複数の拡張領域３０６が、ウェル領域１１から半導体基板１０の端辺１０２に向かって配置されている点で、図１９Ａまたは図１９Ｂの例と相違する。他の構造は、図１９Ａまたは図１９Ｂの例と同様である。

複数の拡張領域３０６のうち、最も活性部１６０に近い拡張領域３０６は、ウェル領域１１に接続されている。Ｘ軸方向において隣り合う２つの拡張領域３０６は、互いに接続していてよく、離れていてもよい。隣り合う２つの拡張領域３０６の、Ｘ軸方向における中央どうしの距離をＸｐとする。距離Ｘｐは、半導体基板１０の端辺１０２に近づくほど大きくなってよい。ウェル領域１１側の２つ以上の拡張領域３０６は、互いに接続していてよい。端辺１０２側の２つ以上の拡張領域３０６は、互いに離れていてよい。

それぞれの拡張領域３０６のドーピング濃度は互いに同一であってよい。他の例では、拡張領域３０６のドーピング濃度は、ウェル領域１１から離れるほど低くなってもよい。これにより、拡張領域３０６のＸ軸方向における電位分布を緩やかにできる。図１９Ａおよび図１９Ｂの例においても、拡張領域３０６のドーピング濃度はウェル領域１１から離れるほど低くなってよい。

高濃度領域３０２は、最も端辺１０２に近い拡張領域３０６から、端辺１０２（またはチャネルストッパ９８）まで設けられている。高濃度領域３０２は、互いに離れている２つの拡張領域３０６の間にも設けられてよい。また高濃度領域３０２は、拡張領域３０６とドリフト領域１８との間にも設けられてよい。高濃度領域３０２は、拡張領域３０６より深くまで形成されてよく、浅く形成されてもよい。

高濃度領域３０２が拡張領域３０６よりも浅い場合でも、高濃度領域３０２は、拡張領域３０６とドリフト領域１８との間にも設けられてよい。図２０に示すように、互いに接続されている２つ拡張領域３０６の接続部分３０７と、ドリフト領域１８との間に高濃度領域３０２が設けられてよい。接続部分３０７は、上面２１からの厚みが小さくなる場合がある。このため接続部分３０７だけでは、リン濃度またはボロン濃度がばらつきやすい範囲をカバーできない場合がある。接続部分３０７とドリフト領域１８との間に高濃度領域３０２を設けることで、ドーピング濃度がばらつきやすい範囲に、ドリフト領域１８よりも高濃度の領域を設けることができる。

図２１は、Ｂ－Ｂ断面の他の例を示す図である。本例のエッジ終端構造部９０は、拡張領域３０６の深さ方向における厚みＺｐが、ウェル領域１１から離れるほど小さくなっている。他の構造は、図１９Ａから図２０において説明したいずれかの態様と同様である。図２０の例のように、複数の拡張領域３０６が離散的に配置されている場合でも、拡張領域３０６の深さ方向における厚みＺｐが、ウェル領域１１から離れるほど小さくなってよい。このような構成においても、拡張領域３０６のＸ軸方向における電位分布を緩やかにできる。図２１の例においても、拡張領域３０６のドーピング濃度は、ウェル領域１１からの距離によらず一定であってよく、ウェル領域１１から離れるほど低くなってもよい。拡張領域３０６のＸ軸方向の長さは、図１９Ａの例と同様である。

半導体基板１０の上面２１から見て、高濃度領域３０２の下端は、拡張領域３０６の下端よりも浅い位置に配置されてよい。高濃度領域３０２の下端は、高濃度領域３０２において、上面２１からの距離が最大となる点である。拡張領域３０６の下端は、拡張領域３０６において、上面２１からの距離が最大となる点である。

図２２は、上面視における高濃度領域３０２の配置例を示す図である。図２２では、図１９Ａの例の高濃度領域３０２を示しているが、他の例においても同様であってよい。上面視において高濃度領域３０２は、拡張領域３０６を囲んでいる。拡張領域３０６は活性部１６０の外側を囲んでおり、更に外側において高濃度領域３０２が拡張領域３０６を囲んでいる。外側とは、半導体基板１０の端辺１０２に近い側を指す。高濃度領域３０２の外側にはチャネルストッパ９８が配置されているが、図２２では省略している。チャネルストッパ９８が設けられない場合、高濃度領域３０２は半導体基板１０の端辺１０２まで設けられてよい。

図１０から図２２において説明した各例において、高濃度領域３０２は、図１５に示すようにウェル領域１１より深くまで形成されてよく、図１４に示すようにウェル領域１１より浅く形成されてもよい。図１から図２２において説明した各例において、絶縁膜１９５を埋込絶縁膜９５に置き換えてよく、埋込絶縁膜９５を絶縁膜１９５に置き換えてもよい。

図２３は、高濃度領域３０２を備える半導体装置１００の製造方法における、一部の工程を示す図である。本例では、基板準備段階Ｓ１７０２において、半導体基板１０を準備する。例えば半導体基板１０は、第１導電型のドーパントと、第２導電型のドーパントの両方が全体に分布した基板である。本明細書において、半導体基板１０の全体に分布した第１導電型のドーパントを第１ドーパント、半導体基板１０の全体に分布した第２導電型のドーパントを第２ドーパントと称する場合がある。第１導電型はＮ型、第２導電型はＰ型であってよい。第１ドーパントは、リン、砒素、アンチモン、水素、窒素のいずれかまたは複数であってよい。第２ドーパントは、ボロン、アルミニウム、インジウムのいずれかまたは複数であってよい。また図１０に示すように、埋込絶縁膜９５を形成する場合には、基板準備段階Ｓ１７０２において、半導体基板１０にリセス２３２（図７参照）を形成する。リセス２３２を形成する方法は、図７において説明したリセス形成段階Ｓ７０２と同様である。

次に高濃度領域形成段階Ｓ１７０４において、半導体基板１０の上面２１の少なくとも一部の領域において、高濃度領域３０２を形成する。Ｓ１７０４においては、半導体基板１０の上面２１からリン等のＮ型ドーパントイオンを選択的に注入することで高濃度領域３０２を形成する。半導体基板１０にリセス２３２を形成した場合、リセス２３２の底面からリン等のＮ型ドーパントイオンを注入する。この場合、図７に示したマスク２３０を、イオン注入のマスクとして用いてよい。Ｎ型ドーパントイオンを注入した後、Ｓ１７０４において半導体基板１０を熱処理してよい。他の例では、半導体基板１０の熱処理は、Ｓ１７０４よりも後の工程で行ってもよい。Ｎ型ドーパントイオンのドーパントは、第１ドーパントと同じであってよく、異なっていてもよい。

次に絶縁膜形成段階Ｓ１７０６において、半導体基板１０の上面２１において高濃度領域３０２と接して配置された絶縁膜１９５または埋込絶縁膜９５を形成する。埋込絶縁膜９５は、図７のＳ７０４と同様の方法で形成できる。絶縁膜１９５を形成する場合、半導体基板１０の上面２１の全体を熱酸化して酸化膜を形成し、選択的に酸化膜を除去することで絶縁膜１９５を形成してよい。他の例では、半導体基板１０の上面２１を選択的に熱酸化して、絶縁膜１９５を形成してもよい。Ｓ１７０６においては、絶縁膜１９５または埋込絶縁膜９５を形成する際に、減少領域３０４（図１２参照）も形成される。高濃度領域３０２を形成しているので、減少領域３０４のドーピング濃度への影響を低減できる。

次にＰ型領域形成段階Ｓ１７０８で、ガードリング９２等のＰ型領域を形成する。ガードリング９２等の形成方法は、図７のＳ７０６と同様である。Ｓ１７０８では、ウェル領域１１およびチャネルストッパ９８も形成してよい。このような工程により、半導体装置１００を製造できる。

高濃度領域形成段階Ｓ１７０４においては、絶縁膜形成段階Ｓ１７０６における熱酸化条件に応じて、形成する高濃度領域３０２の深さを調整してよい。高濃度領域３０２の深さは、Ｎ型ドーパントイオンの注入深さ等により調整できる。熱酸化条件は、熱酸化の温度および熱酸化時間の長さの少なくとも一方である。

熱酸化条件によって、ボロンが酸化膜に取り込まれる度合いが変化する。このため、熱酸化条件によってボロン濃度が変動する深さ範囲も変動する場合がある。高濃度領域形成段階Ｓ１７０４では、ボロン濃度が変動する深さ範囲をカバーできるように、高濃度領域３０２の深さを調整してよい。

図２４は、熱酸化膜の下方におけるリン濃度分布およびボロン濃度分布の一例を示す図である。本例では、全体にボロンおよびリンが均一に分布している半導体基板１０の上面に熱酸化膜を形成した場合の、リン濃度分布およびボロン濃度分布を示している。本例では、２種類の熱酸化条件（条件Ａ、Ｂ）における、各濃度分布を示している。条件Ｂは、条件Ａよりも熱酸化温度が高く、且つ、熱酸化時間が長い。条件Ａの熱酸化濃度は１０００℃、熱酸化時間は１１５分である。条件Ｂの熱酸化温度は１０５０℃、熱酸化時間は４７５分である。図２４の横軸は、熱酸化膜と半導体基板１０との境界を基準位置とした、Ｚ軸方向の深さ位置を示している。図２４に示すように、熱酸化条件に応じて、ボロン濃度およびリン濃度が変化する範囲が変動している。条件Ａでは、深さ位置０からＺ１までの範囲でボロン濃度またはリン濃度の少なくとも一方が変化し、条件Ｂでは、深さ位置０からＺ２までの範囲でボロン濃度またはリン濃度の少なくとも一方が変化している。深さ位置Ｚ２は深さ位置Ｚ１よりも深い位置である。

高濃度領域形成段階Ｓ１７０４においては、ボロン濃度またはリン濃度の少なくとも一方が変化する範囲の全体をカバーするように、高濃度領域３０２を形成してよい。条件Ａの場合には、深さ位置Ｚ１より深くまで高濃度領域３０２を形成し、条件Ｂの場合には、深さ位置Ｚ２より深くまで高濃度領域３０２を形成してよい。これにより、ボロン濃度またはリン濃度の変化の影響を抑制できる。

図２４では、条件Ａ、Ｂの間で、熱酸化温度および熱酸化時間の両方を変化させている。熱酸化温度および熱酸化時間の一方を変化させた場合も、図２４の例と同様に、ボロン濃度分布およびリン濃度分布が変化した。高濃度領域形成段階Ｓ１７０４においては、絶縁膜形成段階Ｓ１７０６での熱酸化温度が高いほど、高濃度領域３０２を深く形成してよい。高濃度領域形成段階Ｓ１７０４においては、絶縁膜形成段階Ｓ１７０６での熱酸化時間が長いほど、高濃度領域３０２を深く形成してよい。

図２５は、バルク・ドナーおよびバルク・アクセプタの濃度分布と、ネット・ドーピング濃度分布の一例を示す図である。図２５においては、高濃度領域３０２を形成する前の分布を示している。図２５の横軸は、絶縁膜１９５の下端からのＺ軸方向における距離を示している。高濃度領域３０２の第１導電型のドーパントは、第１ドーパントと同一元素であってよい。バルク・ドナーのドーパントは、第１ドーパントであってよい。バルク・アクセプタのドーパントは第２ドーパントであってよい。本例では、バルク・ドナーはリンであり、バルク・アクセプタはボロンである。高濃度領域３０２の第１導電型のドーパントは、第１ドーパントと異なる元素であってもよい。

図２５では、バルク・ドナーの濃度Ｎｄと、バルク・アクセプタの濃度Ｎａとの比が異なる４つの例を示している。上述したように、バルク・ドナーおよびバルク・アクセプタの濃度は、半導体基板１０の深さ方向における中央における濃度値を用いてよい。４つの例において、ドリフト領域１８におけるネット・ドーピング濃度分布は同一である。リン濃度分布４０１、ボロン濃度分布４１１およびドーピング濃度分布４２１はＮａ／Ｎｄが０．５の例であり、リン濃度分布４０２、ボロン濃度分布４１２およびドーピング濃度分布４２２はＮａ／Ｎｄが０．４の例であり、リン濃度分布４０３、ボロン濃度分布４１３およびドーピング濃度分布４２３はＮａ／Ｎｄが０．３の例であり、リン濃度分布４０４、ボロン濃度分布４１４およびドーピング濃度分布４２４はＮａ／Ｎｄが０．２の例である。

図１２の例と同様に、図２５のいずれの例においても、絶縁膜１９５に向かう方向においてリン濃度は上昇し、ボロン濃度は減少する。図２５のいずれの例においても、絶縁膜１９５との境界におけるリン濃度およびボロン濃度は、ドリフト領域１８における各濃度に対して概ね３０％程度変動している。絶縁膜１９５の近傍においては、ボロン濃度が低下するので、ネット・ドーピング濃度は、絶縁膜１９５との距離が小さいほど、リン濃度に近づく。

バルク・ドナー濃度Ｎｄと、バルク・ドナー濃度Ｎａとの差分を、バルク・ネットドーピング濃度Ｎｎｅｔとする。つまりバルク・ネットドーピング濃度Ｎｎｅｔは、下式であらわされる。
Ｎｎｅｔ＝Ｎｄ－Ｎａ 式（１ａ）
また、Ｎａ／Ｎｄをαとすると、式（１ａ）は下式のように変形される。
Ｎｎｅｔ＝（１－α）Ｎｄ＝（１／α－１）Ｎａ 式（１ｂ）
なお本例ではＮｄ＞Ｎａであり、α＜１である。

絶縁膜１９５との境界におけるドナー濃度をＮｄ＿ｓ、アクセプタ濃度をＮａ＿ｓとする。絶縁膜１９５との境界におけるネット・ドーピング濃度Ｎｎｅｔ＿ｓは、下式となる。
Ｎｎｅｔ＿ｓ＝Ｎｄ＿ｓ－Ｎａ＿ｓ 式（２）
図２５に示す各例では、アクセプタ濃度Ｎａ＿ｓは、バルク・アクセプタ濃度Ｎａの５８％～６２％となる。ここでは、Ｎａ＿ｓ＝０．６Ｎａとする。また式（１ａ）からＮａ＿ｓ＝０．６αＮｄなので、式（２）は下式となる。
Ｎｎｅｔ＿ｓ＝Ｎｄ＿ｓ－０．６αＮｄ 式（３）

また下式のように、ドナー濃度Ｎｄ＿ｓをあらわす。
Ｎｄ＿ｓ＝βＮｄ 式（４）
図２５に示す各例では、境界におけるドナー濃度Ｎｄ＿ｓは、バルク・ドナー濃度Ｎｄの１３０％～１４０％となるので、βは１．３～１．４である。ここでは、β＝１．３５とする。

式（４）から式（３）は下記のように変形できる。
Ｎｎｅｔ＿ｓ＝Ｎｄ＿ｓ－０．６αＮｄ
＝１．３５Ｎｄ－０．６αＮｄ
＝（１．３５－０．６α）Ｎｄ 式（５）
また式（１ｂ）から式（５）は下記のように変形できる。
Ｎｎｅｔ＿ｓ＝（１．３５－０．６α）Ｎｄ
＝（１．３５－０．６α）（１／（１－α））Ｎｎｅｔ 式（６）
式（６）のように、バルク・ドナーおよびバルク・アクセプタが存在する半導体基板１０を酸化した場合の、酸化膜近傍のネット・ドーピング濃度は、バルク・ネットドーピング濃度Ｎｎｅｔと、バルクのアクセプタ濃度およびドナー濃度の比αを用いて表すことができる。

また、高濃度領域３０２を形成した場合の、高濃度領域３０２の表面（すなわち絶縁膜１９５との境界）におけるネット・ドーピング濃度をＮＦ＿ｓとする。濃度ＮＦ＿ｓが、濃度Ｎｎｅｔ＿ｓに対して十分大きければ、減少領域３０４（図１２参照）におけるアクセプタ濃度およびドナー濃度の変動の影響を受けにくくできる。つまり、濃度ＮＦ＿ｓは、下式を満たすことが好ましい。
ＮＦ＿ｓ≧γＮｎｅｔ＿ｓ 式（７）
ここでγは、１より大きい値である。一例としてγは２以上であってよく、５以上であってよく、７以上であってもよい。またγは、５０以下であってよく、３０以下であってよく、２０以下であってもよい。本例のγは１０である。
式（７）に式（６）を代入すると、下式となる。
ＮＦ＿ｓ≧γ（１．３５－０．６α）（１／（１－α））Ｎｎｅｔ 式（８）
高濃度領域３０２の表面におけるネット・ドーピング濃度ＮＦ＿ｓは、式（８）を満たすことが好ましい。

図２６は、濃度Ｎｎｅｔ＿ｓとαとの関係を示す図である。図２６においては、バルク・ネットドーピング濃度Ｎｎｅｔを、１×１０^１３／ｃｍ^３、２×１０^１３／ｃｍ^３、３×１０^１３／ｃｍ^３、５×１０^１３／ｃｍ^３、５．４１×１０^１３／ｃｍ^３、７×１０^１３／ｃｍ^３、１×１０^１４／ｃｍ^３とした各例を示している。バルク・アクセプタ濃度Ｎａが大きくなりαが１に近づくと、減少領域３０４におけるアクセプタ濃度の減少量も大きくなるので、濃度Ｎｎｅｔ＿ｓは大きくなる。濃度Ｎｎｅｔ＿ｓがαに対して変化が少なく安定値を示す領域で、耐圧が安定する効果を奏することができる。このことから、αは０．７以下であってよく、０．６以下であってよく、０．５以下であってよく、０．４以下であってよい。一方、比較的に濃度Ｎｎｅｔ＿ｓを高くすると、耐圧を安定化できる。このことから、αは０．０１以上であってよく、０．０５以上であってよく、０．１以上であってよく、０．２以上であってよく、０．３以上であってよい。

図２７は、高濃度領域３０２におけるネット・ドーピング濃度分布の例を示す図である。図２７における横軸は、絶縁膜１９５の下端からの距離を示している。図２７においては、γ＝７．８、１４．５、２７．９、６７．６の４つの例を示している。なお各例において、α＝０．５、Ｎｎｅｔ＝５．４１×１０^１３／ｃｍ^３である。なお濃度Ｎｎｅｔ＿ｓは、図２６から決定できる。

図２７に示す例のうち、γ＝６７．６の場合では、高濃度領域３０２の上端（深さ位置０μｍ）におけるネット・ドーピング濃度ＮＦ＿ｓが大きくなりすぎてしまい、耐圧が減少してしまう。上述したように、γは５０以下であってよい。

上述した例で、バルク・ネットドーピング濃度Ｎｎｅｔは、ＳＲ法で測定したドリフト領域１８におけるネットドーピング濃度Ｄｄを用いてよい。また、バルク・ネットドーピング濃度Ｎｎｅｔは、ＳＩＭＳ法で測定したバルク・ドナー濃度Ｎｄおよびバルク・アクセプタ濃度Ｎａの差分から算出してもよい。上述したように、ネットドーピング濃度Ｄｄ、バルク・ドナー濃度Ｎｄおよびバルク・アクセプタ濃度Ｎａは、半導体基板１０の中央における値を用いてよい。

上述のように、高濃度領域３０２を形成することで、埋込絶縁膜９５あるいは絶縁膜１９５下の半導体基板のネットドーピング濃度のばらつきを小さくすることができる。これにより、高濃度領域３０２を横切るよう（ｘ軸方向）に空乏層が広がる場合の空乏層の伸び幅のばらつきを抑制することが可能となる。これにより、第１導電型のドーパントと、第２導電型のドーパントの両方が半導体基板の全体に分布しており、かつ絶縁膜に向かって第２導電型のドーパントの濃度が減少する半導体基板を適用した半導体装置において、特性のばらつきを抑制することが可能となる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・・半導体基板、１１・・・ウェル領域、１２・・・エミッタ領域、１４・・・ベース領域、１６・・・蓄積領域、１８・・・ドリフト領域、２０・・・バッファ領域、２１・・・上面、２２・・・コレクタ領域、２３・・・下面、２４・・・コレクタ電極、３０・・・ダミートレンチ部、３２・・・ダミー絶縁膜、３４・・・ダミー導電部、３８・・・層間絶縁膜、４０・・・ゲートトレンチ部、４２・・・ゲート絶縁膜、４４・・・ゲート導電部、５２・・・エミッタ電極、５４・・・コンタクトホール、６０、６１・・・メサ部、７０・・・トランジスタ部、８０・・・ダイオード部、８１・・・延長領域、８２・・・カソード領域、９０・・・エッジ終端構造部、９１・・・ガードリング電極、９２・・・ガードリング、９３・・・フィールドプレート、９４・・・フィールド電極、９５・・・埋込絶縁膜、９６・・・外側プレート、９７・・・外側電極、９８・・・チャネルストッパ、１００・・・半導体装置、１０２・・・端辺、１１２・・・ゲートパッド、１３０・・・外周ゲート配線、１３１・・・活性側ゲート配線、１３２・・・コンタクトホール、１６０・・・活性部、１９５・・・絶縁膜、２０１・・・平坦部、２０２、２０３、２０４・・・端部、２０６・・・第１の絶縁膜、２０８・・・第２の絶縁膜、２１０、２１４・・・谷部、２１８・・・延伸部、２３０・・・マスク、２３２・・・リセス、２３４・・・マスク、２４０・・・コンタクトホール、２４２・・・コンタクト領域、３０２・・・高濃度領域、３０４・・・減少領域、３０６・・・拡張領域、３０７・・・接続部分、３１１、３１２・・・端部、４０１、４０２、４０３、４０４・・・リン濃度分布、４１１、４１２、４１３、４１４・・・ボロン濃度分布、４２１、４２２、４２３、４２４・・・ドーピング濃度分布

Claims (29)

1. 第１導電型の第１ドーパントと、前記第１ドーパントよりも低濃度の第２導電型の第２ドーパントの両方が全体に分布しており、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板と、
   前記半導体基板の上面に設けられた絶縁膜と、
   前記絶縁膜の下方において前記絶縁膜と接して設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型の高濃度領域と、
   前記絶縁膜の下方において前記絶縁膜と接して設けられ、前記絶縁膜に向かって前記第２ドーパントの濃度が減少する減少領域と
   を備える半導体装置。
2. 前記高濃度領域における第１導電型のドーパントの濃度の最大値と最小値との差分は、前記減少領域における前記第２ドーパントの濃度の最大値と最小値との差分よりも大きい
   請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記高濃度領域は、前記減少領域よりも下方まで設けられている
   請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記高濃度領域のネット・ドーピング濃度の最大値は、前記ドリフト領域のネット・ドーピング濃度の１０倍以上である
   請求項１に記載の半導体装置。
5. 前記高濃度領域のネット・ドーピング濃度の最大値が１×１０^１４／ｃｍ^３以上である
   請求項１に記載の半導体装置。
6. 前記半導体基板においてトランジスタ部およびダイオード部の少なくとも一方が設けられた活性部と、
   前記半導体基板において前記活性部よりも外側に設けられたエッジ終端構造部と
   を備え、
   前記高濃度領域と前記減少領域が前記エッジ終端構造部に形成されている
   請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体装置。
7. 前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面に接して設けられた第２導電型の複数のガードリングを有し、
   前記高濃度領域は２つのガードリングの間に配置され、
   前記絶縁膜は、前記２つのガードリングの間に配置され、
   前記高濃度領域の下端は、前記ガードリングの下端よりも前記半導体基板の上面側に配置されている
   請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面に接して設けられた第２導電型の複数のガードリングを有し、
   前記高濃度領域は２つのガードリングの間に配置され、
   前記絶縁膜は、前記２つのガードリングの間に配置され、
   前記高濃度領域の下端は、前記ガードリングの下端よりも前記半導体基板の下面側に配置されている
   請求項６に記載の半導体装置。
9. 前記絶縁膜は、少なくとも一部分が前記半導体基板の内部に埋め込まれている
   請求項６に記載の半導体装置。
10. 前記半導体基板の前記上面から、前記絶縁膜の下端までの深さが０．３μｍ以上である
    請求項９に記載の半導体装置。
11. 前記半導体基板の前記上面から、前記絶縁膜の下端までの深さが２μｍ以上である
    請求項９に記載の半導体装置。
12. 前記絶縁膜が、
    第１の絶縁膜と、
    前記第１の絶縁膜に積層された第２の絶縁膜と
    を有する請求項９に記載の半導体装置。
13. 前記ガードリングの上方から前記絶縁膜の上方まで設けられ、且つ、ポリシリコンで形成されたフィールドプレートを更に備え、
    前記フィールドプレートは、
    前記絶縁膜と重なる位置において、前記半導体基板の前記上面に向かって窪んだ谷部と、
    前記谷部よりも前記絶縁膜の中央に向かって延伸する延伸部と
    を有する請求項７に記載の半導体装置。
14. 前記高濃度領域と前記絶縁膜との境界におけるネット・ドーピング濃度ＮＦ＿ｓ（／ｃｍ^３）が下式を満たす
    ＮＦ＿ｓ≧γ（１．３５－０．６α）（１／（１－α））Ｎｎｅｔ
    ただし、γは２以上の実数であり、αはバルク・アクセプタ濃度Ｎａ（／ｃｍ^３）とバルク・ドナー濃度Ｎｄ（／ｃｍ^３）との比Ｎａ／Ｎｄであり、Ｎｎｅｔはバルク・ネットドーピング濃度（／ｃｍ^３）である
    請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体装置。
15. 前記αが０．７以下である
    請求項１４に記載の半導体装置。
16. 前記半導体基板の上面に接して設けられた第２導電型の複数のガードリングと、
    ２つの前記ガードリングの間に配置され、少なくとも一部分が前記半導体基板の内部に埋め込まれた埋込絶縁膜と
    を備え、
    前記高濃度領域は前記２つのガードリングの間に配置され、
    前記絶縁膜は、前記２つのガードリングの間に配置され、
    前記高濃度領域の下端は、前記ガードリングの下端よりも前記半導体基板の上面側に配置され、
    前記ガードリングが、前記埋込絶縁膜の下方まで設けられている
    請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体装置。
17. 前記半導体基板の上面に接して設けられた第２導電型の複数のガードリングと、
    ２つの前記ガードリングの間に配置され、少なくとも一部分が前記半導体基板の内部に埋め込まれた埋込絶縁膜と
    を備え、
    前記高濃度領域は２つのガードリングの間に配置され、
    前記絶縁膜は、前記２つのガードリングの間に配置され、
    前記高濃度領域の下端は、前記ガードリングの下端よりも前記半導体基板の下面側に配置され、
    前記ガードリングが、前記埋込絶縁膜の下方まで設けられている
    請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体装置。
18. 前記活性部は、前記エッジ終端構造部との境界に配置された第２導電型のウェル領域を有し、
    前記ウェル領域に接続され、前記ウェル領域よりもドーピング濃度が低い第２導電型の拡張領域が、前記エッジ終端構造部に設けられ、
    前記拡張領域よりも外側に前記高濃度領域が配置されている
    請求項６に記載の半導体装置。
19. 前記半導体基板の前記上面から見て、前記高濃度領域の下端は、前記拡張領域の下端よりも深い位置に配置されている
    請求項１８に記載の半導体装置。
20. 前記高濃度領域は、前記拡張領域と前記ドリフト領域との間にも設けられている
    請求項１９に記載の半導体装置。
21. 前記高濃度領域は、前記ウェル領域と前記ドリフト領域との間にも設けられている
    請求項１９に記載の半導体装置。
22. 前記半導体基板の前記上面から見て、前記高濃度領域の下端は、前記拡張領域の下端よりも浅い位置に配置されている
    請求項１８に記載の半導体装置。
23. 前記拡張領域のドーピング濃度は、前記ウェル領域から離れるほど低い
    請求項１８に記載の半導体装置。
24. 半導体装置の製造方法であって、
    第１導電型の第１ドーパントと、第２導電型の第２ドーパントの両方が全体に分布しており、第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板を準備する基板準備段階と、
    前記半導体基板の上面の少なくとも一部の領域において、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のドーパントを有する高濃度領域を形成する高濃度領域形成段階と、
    前記半導体基板の上面において前記高濃度領域と接して配置された絶縁膜と、前記絶縁膜の下方において前記絶縁膜と接しており、前記絶縁膜に向かって第２導電型のドーパントの濃度が減少する減少領域とを形成する絶縁膜形成段階と
    を備える製造方法。
25. 前記絶縁膜形成段階において熱酸化により前記絶縁膜を形成し、
    前記絶縁膜形成段階における熱酸化条件に応じて、前記高濃度領域形成段階で形成する前記高濃度領域の深さを調整する
    請求項２４に記載の製造方法。
26. 前記第１ドーパントと、前記高濃度領域の第１導電型のドーパントは、同じ元素である
    請求項１に記載の半導体装置。
27. 前記第１ドーパントと、前記高濃度領域の第１導電型のドーパントは、同じ元素である
    請求項２４に記載の製造方法。
28. 前記第１ドーパントと、前記高濃度領域の第１導電型のドーパントは、異なる元素である
    請求項１に記載の半導体装置。
29. 前記第１ドーパントと、前記高濃度領域の第１導電型のドーパントは、異なる元素である
    請求項２４に記載の製造方法。

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