JP5300658B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係るSiC半導体装置である縦型MOSFETの構成を示す断面図である。本発明は、pチャネル型およびnチャネル型のいずれのMOSFETにも適用可能であるが、本実施の形態ではnチャネル型のMOSFETに適用した例を示す。
上式において、qは電子の電荷、ε0は真空の誘電率、εは半導体の比誘電率であり、NAは第2ベース領域3bの濃度、NDは高濃度層9の濃度、Vbiはビルトイン電圧である。本実施の形態に係るMOSFETの高耐圧を維持するためには、高濃度層9の幅を上記の式(1)から得られるW0よりも狭くすることが重要である。
実施の形態1では、SiCドリフト層2とSiC基板1とが同じ導電型を有する構造のMOSFETについて述べたが、本発明は、SiCドリフト層2とSiC基板1とが異なる導電型を有する構造のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)に対しても適用可能である。例えば図14に示すように、図1の構成に対し、n型のSiC基板1をp型のSiC基板21に置き換えればIGBTの構成となる。その場合、MOSFETのソース領域4およびソース電極7がそれぞれIGBTのエミッタ領域24(第2不純物領域)およびエミッタ電極27に対応し、MOSFETのドレイン層(SiC基板1)およびドレイン電極8が、それぞれコレクタ層(SiC基板21)およびコレクタ電極28に対応することになる。
実施の形態1では、JFET領域を有するMOSFETについて説明したが、本発明はJFETデバイスそのものに対しても適用可能である。図15は、本発明を縦型JFETに適用した例である。
Claims (12)
- SiC基板と、
前記SiC基板上に形成された第1導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層の上部に形成され、第1導電型である一対のソース領域と、
前記一対のソース領域間に設けられた、第1導電型のJFET領域と、
前記ドリフト層の上部に、前記ソース領域の前記JFET領域側の端部から前記JFET領域側に形成された一対の第1部分と、前記ソース領域の下部に前記第1部分に接して前記第1部分より深く形成され、前記第1部分より高い不純物濃度を有する一対の第2部分と、からなり、それぞれ第2導電型を有する一対のベース領域と、
前記ドリフト層の上面に、一対の前記ソース領域及び前記ベース領域並びに前記JFET領域を跨ぐようにゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ドリフト層内の前記ベース領域の底部と前記JFET領域の底部との深さ一帯に、前記ベース領域の底部と前記JFET領域の底部とに上面が接するように形成された、当該ドリフト層よりも不純物濃度が高い第1導電型の高濃度層とを備え、
前記JFET領域は、前記第1部分よりも深い部分で幅が広くなっている
ことを特徴とする半導体装置。 - 前記高濃度層の不純物濃度および厚さは、
前記ベース領域と前記高濃度層との間のpn接合に電圧を印加しない状態において、当該pn接合から伸びた空乏層が前記高濃度層を突き抜けるように設定されている
請求項1記載の半導体装置。 - 前記第1部分の不純物濃度は、
5×1015cm−3以上、5×1018cm−3以下である
請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第1部分は、表面側より底部側で高い不純物濃度分布を有すること
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第2部分は、表面側より底部側で高い不純物濃度分布を有すること
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記SiC基板は第1導電型であり、
前記SiC基板の裏面にドレイン電極が形成されたMOSFETを備える
請求項1から請求項5のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記SiC基板は第2導電型であり、
前記ソース領域をエミッタ領域とし、
前記SiC基板の裏面にコレクタ電極が形成されたIGBTを備える
請求項1から請求項5のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第1部分は、表層部に第1導電型の領域を有し、蓄積モードであること
を特徴とする請求項6または7に記載の半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法であって、
(a)SiC基板上に第1導電型のドリフト層を成長させる工程と、
(b)前記ドリフト層の所定の深さに、前記ドリフト層より不純物濃度が高い第1導電型の高濃度層を形成する工程と、
(c)第2導電型の不純物イオンを前記ドリフト層に注入することにより、前記ドリフト層の上部に一対の第2導電型のベース領域を形成する工程と、
(d)第1導電型の不純物イオンを注入することにより、前記ベース領域の上部に一対のソース領域を形成する工程と、
(e)前記ドリフト層の上面に、一対の前記ソース領域及び前記ベース領域並びに一対の前記ベース領域の間を跨ぐようにゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程とを備え、
前記工程(c)は、
(c−1)第1注入マスクを用いて、第2導電型の不純物イオンを前記高濃度層よりも浅い領域に注入する第1注入工程と、
(c−2)前記第1注入マスクの形成領域を含む領域に形成した前記第1注入マスクよりも幅が広い第2注入マスクを用いて、前記工程(c−1)における不純物イオン濃度より高い濃度の第2導電型の不純物イオンを前記高濃度層の上面と接する深さ一帯に注入する第2注入工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記工程(b)は、第1導電型の不純物イオンを前記ドリフト層に注入することによって行われる
請求項9記載の半導体装置の製造方法。 - 前記工程(b)は、前記工程(a)における前記ドリフト層の成長の途中で、当該ドリフト層にドーピングする第1導電型の不純物の濃度を一時的に高めることによって行われる
請求項9記載の半導体装置の製造方法。 - 前記工程(d)は、前記第2注入マスクを用いて実行される
請求項9から請求項11のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
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