JP6549972B2 - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same.
本技術分野の背景技術として、特開2006−303324号公報(特許文献1)、特開平10−242458号公報(特許文献2)、特開2014−063949号公報(特許文献3)および特開2008−004872号公報(特許文献4)がある。 As background art of this technical field, JP-A-2006-303324 (patent document 1), JP-A-10-242458 (patent document 2), JP-A 2014-063949 (patent document 3) and JP-A 2008 No. 004872 gazette (patent documents 4).
特開2006−303324号公報(特許文献1)には、隣り合うp型ウェルの間の領域に、第1n型不純物拡散層を形成した半導体装置が記載されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2006-303324 (Patent Document 1) describes a semiconductor device in which a first n-type impurity diffusion layer is formed in a region between adjacent p-type wells.
特開平10−242458号公報(特許文献2)には、ベース領域の側面にドリフト領域より高濃度に不純物添加された第1導電型の不純物領域を有し、かつゲート電極下側のドリフト領域には前記不純物領域よりも不純物濃度の低い第1導電型領域が形成された半導体装置が記載されている。 In Japanese Patent Laid-Open No. 10-242458 (Patent Document 2), the side surface of the base region has an impurity region of the first conductivity type doped with a higher concentration than the drift region, and in the drift region below the gate electrode. The document describes a semiconductor device in which a first conductivity type region having an impurity concentration lower than that of the impurity region is formed.
特開2014−063949号公報(特許文献3)には、JFET領域が、第1の深さ位置から第1の深さ位置よりも浅い第2の深さ位置まで配置された第2の部分と、第2の深さ位置から主面まで配置された第3の部分とに分かれており、第3の部分が有する第3の不純物濃度が、第2の部分が有する第2の不純物濃度未満である炭化珪素半導体装置が記載されている。 In JP-A-2014-063949 (Patent Document 3), a second portion in which a JFET region is arranged from a first depth position to a second depth position shallower than the first depth position , And a third portion arranged from the second depth position to the main surface, and the third impurity concentration of the third portion is less than the second impurity concentration of the second portion A silicon carbide semiconductor device is described.
特開2008−004872号公報(特許文献4)には、第1の部分および第1の部分から突出した第2の部分を有する第1導電型の第1半導体領域であって、第2の部分は下面の幅が上面の幅よりも狭く、第2の部分の上面に凹部が設けられた第1の半導体領域と、凹部内に設けられ、第2の部分の上面の幅よりも幅が狭い第2導電型の第2の半導体領域とを備える半導体装置が記載されている。 JP 2008-004872 A (patent document 4) relates to a first semiconductor region of a first conductivity type having a first portion and a second portion protruding from the first portion, wherein the second portion is a second semiconductor portion. The width of the lower surface is smaller than the width of the upper surface, and the first semiconductor region provided with the recess on the upper surface of the second portion and the recess are provided, and the width is smaller than the width of the upper surface of the second portion A semiconductor device is described which comprises a second semiconductor region of a second conductivity type.
パワー半導体装置の省エネルギー化のために、スイッチング素子の損失の低減が望まれている。スイッチング素子の損失は、主に特性オン抵抗で決まるため、耐圧を維持し、かつ特性オン抵抗を低くすることが必要である。そこで、近年、炭化珪素(SiC)などのワイドギャップ半導体材料を用いたMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などが、特性オン抵抗を低くできるスイッチング素子として注目を浴びている。 For energy saving of the power semiconductor device, reduction of the loss of the switching element is desired. Since the loss of the switching element is mainly determined by the characteristic on resistance, it is necessary to maintain the breakdown voltage and to lower the characteristic on resistance. Therefore, in recent years, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) using a wide gap semiconductor material such as silicon carbide (SiC) has attracted attention as a switching element capable of reducing the characteristic on-resistance.
オン状態では、ゲート電極にオン電圧を印加することによりチャネル領域が導通状態となり、互いに隣り合うp型ウェル領域に挟まれたJFET(Junction Field Effect Transistor)領域からn型ドリフト層に電子が流れ込むことにより、特性オン抵抗の低抵抗化を実現している。また、オフ状態では、p型ウェル領域からn型ドリフト層に空乏層が広がり、この空乏層によって電圧を支えることにより高耐圧化を実現している。 In the on state, the channel region becomes conductive by applying the on voltage to the gate electrode, and electrons flow from the JFET (Junction Field Effect Transistor) region sandwiched between the adjacent p-type well regions into the n-type drift layer. As a result, the reduction of the characteristic on-resistance is realized. Further, in the off state, a depletion layer spreads from the p-type well region to the n-type drift layer, and a high breakdown voltage is realized by supporting the voltage by this depletion layer.
ところで、特性オン抵抗を低減するには、JFET領域の抵抗(以下、JFET抵抗と記す)を小さくすることが有効である。JFET抵抗はJFET領域に形成される空乏層に挟まれたボトルネック部の抵抗に依存するため、JFET領域の幅(以下、JFET幅と記す)が広いほどJFET抵抗は減少する。 By the way, in order to reduce the characteristic on-resistance, it is effective to reduce the resistance of the JFET region (hereinafter referred to as the JFET resistance). Since the JFET resistance depends on the resistance of the bottleneck portion sandwiched by the depletion layer formed in the JFET region, the JFET resistance decreases as the width of the JFET region (hereinafter referred to as the JFET width) becomes wider.
しかし、オフ状態においてゲート電極下のゲート絶縁膜にかかる電界の大きさは、JFET領域の中央部で最大値となり、その値はJFET幅が広いほど増加する。従って、特性オン抵抗とゲート絶縁膜電界とはトレードオフの関係にある。 However, in the off state, the magnitude of the electric field applied to the gate insulating film under the gate electrode has a maximum value at the central portion of the JFET region, and the value increases as the JFET width becomes wider. Therefore, there is a trade-off between the characteristic on resistance and the gate insulating film electric field.
上記課題を解決するために、本発明による半導体装置は、互いに隣り合うp型ウェル領域に挟まれたJFET領域に、p型ウェル領域の端部側面から第1幅を有し、かつn型エピタキシャル層の表面から第1深さを有して、第1n型不純物領域が形成され、p型ウェル領域の端部側面から第2幅を有し、かつ第1n型不純物領域の下面から第2深さを有して、第2n型不純物領域が形成されている。さらに、第2n型不純物領域の下面から第3深さを有し、互いに隣り合うp型ウェル領域の間を横断して第3n型不純物領域が形成されている。そして、第1幅および第2幅は、JFET領域の幅の1/2よりも小さく、JFET領域の表層部で、かつ中央部の不純物濃度が、第1、第2および第3n型不純物領域の不純物濃度よりも低い。 In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention has a first width from an end side surface of a p-type well region in a JFET region sandwiched between adjacent p-type well regions, and an n-type epitaxial A first depth from the surface of the layer to form a first n-type impurity region, having a second width from an end side surface of the p-type well region, and a second depth from a bottom surface of the first n-type impurity region The second n-type impurity region is formed. Furthermore, the third n-type impurity region is formed across the space between the adjacent p-type well regions having a third depth from the lower surface of the second n-type impurity region. The first width and the second width are smaller than 1/2 of the width of the JFET region, and the impurity concentration of the central portion in the surface layer portion of the JFET region is that of the first, second and third n-type impurity regions. Lower than impurity concentration.
本発明によれば、特性オン抵抗の増加を抑え、かつゲート絶縁膜電界を低減することの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 suppressing the increase in the characteristic on-resistance and reducing the electric field of the gate insulating film.
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be apparent from the description of the embodiments below.
以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, it will be described by dividing into a plurality of sections or embodiments, but unless specifically stated otherwise, they are not unrelated to each other, one is the other And some or all of the variations, details, and supplementary explanations.
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。 Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), it is particularly pronounced and clearly limited to a specific number in principle. It is not limited to the specific number except for the number, and may be more or less than the specific number.
また、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily essential except in the case where they are particularly clearly shown and where they are considered to be obviously essential in principle. Needless to say.
また、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 In addition, when we say “consists of A”, “consists of A”, “have A”, and “include A”, except for those cases where it is clearly stated that it is only that element, etc., the other elements are excluded. It goes without saying that it is not something to do. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships and the like of components etc., the shapes thereof are substantially the same unless particularly clearly stated and where it is apparently clearly not so in principle. It is assumed that it includes things that are similar or similar to etc. The same applies to the above numerical values and ranges.
また、以下の実施の形態を説明するための図面において、各部位の大きさは実デバイスと対応するものではなく、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく表示する場合がある。また、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Further, in the drawings for explaining the following embodiments, the size of each part does not correspond to that of the actual device, and a specific part may be displayed relatively large in order to make the drawing easy to understand. . Moreover, what has the same function attaches | subjects the code | symbol same as a principle, and the description of the repetition is abbreviate | omitted.
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail based on the drawings.
≪炭化珪素半導体装置の構造≫
本実施例による炭化珪素半導体装置の構造について図1を用いて説明する。図1は、本実施例による炭化珪素半導体装置を示す要部断面図である。炭化珪素半導体装置は、プレーナ型のDMOS(Double diffused Metal oxide Semiconductor)構造のMOSFETである。
<< Structure of Silicon Carbide Semiconductor Device >>
The structure of the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view of an essential part showing a silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment. The silicon carbide semiconductor device is a MOSFET of a planar DMOS (Double diffused Metal Oxide Semiconductor) structure.
図1に示すように、炭化珪素(SiC)からなるn+型SiC基板10の表面(第1主面)上に、n+型SiC基板10よりも不純物濃度の低い炭化珪素(SiC)からなるn−型エピタキシャル層11が形成されている。n−型エピタキシャル層11の厚さは、例えば30μm程度である。
As shown in FIG. 1, silicon carbide (SiC) having an impurity concentration lower than that of n + -
n−型エピタキシャル層11内には、n−型エピタキシャル層11の表面から所定の深さを有して、複数のp型ウェル領域(p型ボディ領域)12が互いに離間して形成されている。p型ウェル領域12のn−型エピタキシャル層11の表面からの深さは、例えば2.0μm程度である。
In the n − -type
p型ウェル領域12内には、n−型エピタキシャル層11の表面から所定の深さを有して、n+型ソース領域14が形成されている。n+型ソース領域14は、p型ウェル領域12の端部側面と離間してp型ウェル領域12内に形成されており、n+型ソース領域14のn−型エピタキシャル層11の表面からの深さは、例えば0.2〜0.3μm程度である。
In the p-
また、p型ウェル領域12の電位を固定するp+型ウェルコンタクト領域(p+型電位固定領域)13が形成されている。p+型ウェルコンタクト領域13のn−型エピタキシャル層11の表面からの深さは、例えば0.3〜0.4μm程度である。
Further, ap + -type well contact region (p + -type potential fixing region) 13 for fixing the potential of the p-
互いに隣り合うp型ウェル領域12に挟まれた領域がJFET領域(ドーピング領域)15として機能する部位である。また、p型ウェル領域12の端部側面(JFET領域15とp型ウェル領域12との界面)とn+型ソース領域14の端部側面(p型ウェル領域12とn+型ソース領域14との界面)との間に位置するp型ウェル領域12がチャネル領域CHとして機能する部位である。
A region sandwiched between the p-
n−型エピタキシャル層11のうち、p型ウェル領域12およびJFET領域15を除く領域が、耐圧を確保する役目を担うドリフト層として機能する領域である。また、n+型SiC基板10が、ドレイン層として機能する領域である。
In the n − -type
JFET領域15には、n−型エピタキシャル層11の表面から所定の深さを有し、かつp型ウェル領域12の端部側面から幅Wを有して、第1n型不純物領域17が形成されている。幅Wは、JFET領域15の幅(互いに隣り合うp型ウェル領域12の間の距離)の1/2よりも短く設定される。第1n型不純物領域17は、しきい値電圧を調整する機能を有する。
In JFET
また、JFET領域15には、第1n型不純物領域17の下面から所定の深さを有し、かつp型ウェル領域12の端部側面から幅Wを有して、第2n型不純物領域16aが形成されている。第2n型不純物領域16aは、p型ウェル領域12からJFET領域15への空乏層の伸びを抑制して、JFET領域15の抵抗を低減する機能を有する。第2n型不純物領域16aのn−型エピタキシャル層11の表面から深さdは、不純物濃度が1×1016〜2×1016cm−3となる位置である。なお、本実施例では、第1n型不純物領域17の幅と第2n型不純物領域16aの幅とを同じ幅Wとしたが、必ずしも同じ幅Wにする必要はなく、互いに異なる幅であってもよい。
In
また、JFET領域15には、第2n型不純物領域16aの下面から所定の深さを有し、かつ互いに隣り合うp型ウェル領域12の間を横断する第3n型不純物領域16bが形成されている。第3n型不純物領域16bは、p型ウェル領域12からJFET領域15への空乏層の伸びを抑制し、かつ両側の第2n型不純物領域16aからそれぞれJFET領域15へ流れ込んだ電流が合流して流れるボトルネック部のJFET抵抗を低減するための機能を有する。第2n型不純物領域16aの不純物濃度と第3n型不純物領域16bの不純物濃度は同じであってもよい。
Further, in the
従って、JFET領域15の表層部で、かつ中央部には、n−型エピタキシャル層11の表面から深さdを有し、かつ第1n型不純物領域17および第2n型不純物領域16aの不純物濃度よりも低い不純物濃度を有する低不純物濃度領域が形成される。本実施例では、この低不純物濃度領域は、n−型エピタキシャル層11の不純物濃度と同じ不純物濃度を有する。
Therefore, the surface layer portion of
なお、「−」および「+」は、導電型がn型またはp型の相対的な不純物濃度を表記した符号であり、例えば「n−」、「n」、「n+」の順にn型不純物の不純物濃度は高くなり、「p−」、「p」、「p+」の順にp型不純物の不純物濃度は高くなる。 Note that “ − ” and “ + ” are symbols indicating relative impurity concentration of n type or p type conductivity type, and for example, n type in the order of “n − ”, “n” and “n + ” The impurity concentration of the impurity increases, and the impurity concentration of the p-type impurity increases in the order of “p − ”, “p”, and “p + ”.
n+型SiC基板10の不純物濃度の好ましい範囲は、例えば2×1018cm−3程度、n−型エピタキシャル層11の不純物濃度の好ましい範囲は、例えば3×1015cm−3程度である。また、p型ウェル領域12の不純物濃度の好ましい範囲は、例えば3×1016〜1×1018cm−3程度、n+型ソース領域14の不純物濃度の好ましい範囲は、例えば1×1018〜1×1020cm−3程度、p+型ウェルコンタクト領域13の不純物濃度の好ましい範囲は、例えば1×1018〜1×1020cm−3程度である。また、第1n型不純物領域17の不純物濃度の好ましい範囲は、しきい値電圧により決まるが、第2n型不純物領域16aの不純物濃度よりも高く、例えば3×1016〜5×1016cm−3程度である。また、第2n型不純物領域16aの不純物濃度の好ましい範囲は、例えば1×1016〜2×1016cm−3程度、第3n型不純物領域16bの不純物濃度の好ましい範囲は、例えば1×1016〜3×1016cm−3程度である。
The preferable range of the impurity concentration of the n + -
チャネル領域CH上にはゲート絶縁膜18が形成され、ゲート絶縁膜18上にはゲート電極19が形成されている。実際には、ゲート電極19は、n+型ソース領域14、p型ウェル領域12およびJFET領域15上に跨って配置されている。
A
ゲート絶縁膜18およびゲート電極19は層間絶縁膜20により覆われている。層間絶縁膜20に形成された開口部CNの底面にはn+型ソース領域14の一部およびp+型ウェルコンタクト領域13が露出する。なお、開口部CNの底面に露出したn+型ソース領域14の一部およびp+型ウェルコンタクト領域13の表面に金属シリサイド層を形成してもよい。
さらに、n+型ソース領域14の一部およびp+型ウェルコンタクト領域13はソース配線用電極21と電気的に接続されている。また、n+型SiC基板10の裏面(第2主面)はドレイン配線用電極22と電気的に接続されている。また、図示は省略するが、同様に、ゲート電極19はゲート配線用電極に電気的に接続されている。ソース配線用電極21には外部からソース電位が印加され、ドレイン配線用電極22には外部からドレイン電位が印加され、ゲート配線用電極には外部からゲート電位が印加される。
Further, a part of the n + -
図2は、本発明者が検討した比較例による炭化珪素半導体装置を示す要部断面図である。 FIG. 2 is a sectional view of an essential part showing a silicon carbide semiconductor device according to a comparative example examined by the inventor.
図2に示すように、n−型エピタキシャル層11の表面から所定の深さを有し、かつ互いに隣り合うp型ウェル領域12の間を横断する第1n型不純物領域17Nが形成されている。さらに、第1n型不純物領域17Nの下面から所定の深さを有し、かつ互いに隣り合うp型ウェル領域12の間を横断する第2n型不純物領域16Nが形成されている。
As shown in FIG. 2, a first n-
次に、JFET領域15に形成される第1n型不純物領域17および第2n型不純物領域16aの幅W並びに第2n型不純物領域16aの深さdについて検討した結果を、図3〜図7を用いて以下に説明する。
Next, the results of examining the width W of the first n-
図3は、JFET領域の中央部におけるエピタキシャル層の表面から深さ方向のn型不純物濃度プロファイルの計算結果の一例を示すグラフ図である。n型不純物として窒素(N)をイオン注入により導入した場合を例示している。図中の実線は本実施例による炭化珪素半導体装置(図1参照)の結果を示し、破線は比較例の炭化珪素半導体装置(図2参照)の結果を示す。ここでは、第3n型不純物領域16bの注入エネルギーの下限値が320keV(深さdが0.3μm)の場合の結果を示している。
FIG. 3 is a graph showing an example of the calculation result of the n-type impurity concentration profile in the depth direction from the surface of the epitaxial layer in the central portion of the JFET region. The case where nitrogen (N) is introduce | transduced by ion implantation as an n-type impurity is illustrated. The solid line in the figure indicates the result of the silicon carbide semiconductor device (see FIG. 1) according to this example, and the broken line indicates the result of the silicon carbide semiconductor device of the comparative example (see FIG. 2). Here, the result in the case where the lower limit value of the implantation energy of the third n-
図3に示すように、本実施例による炭化珪素半導体装置では、JFET領域15の中央部におけるn−型エピタキシャル層11の表層部には、第1n型不純物領域17および第2n型不純物領域16aが形成されていない。これにより、JFET領域15の中央部では、n−型エピタキシャル層11の表面から深さdまでは1×1016cm−3未満、例えば3×1015cm−3程度のn型不純物濃度を有し、深さdよりも深い領域に形成された第3n型不純物領域16bのみが1×1016〜3×1016cm−3程度のn型不純物濃度を有する。
As shown in FIG. 3, in the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment, the first n-
一方、比較例による炭化珪素半導体装置では、JFET領域15の中央部に、第1n型不純物領域17Nおよび第2n型不純物領域16Nが形成されており、第1n型不純物領域17Nは、例えば3×1016〜5×1016cm−3程度のn型不純物濃度を有し、第2n型不純物領域16Nは、例えば1.5×1016〜3×1016cm−3程度のn型不純物濃度を有する。
On the other hand, in the silicon carbide semiconductor device according to the comparative example, the first n-
図4は、ゲート絶縁膜とエピタキシャル層との界面に沿ったゲート絶縁膜電界の計算結果の一例を示すグラフ図である。図中の実線は本実施例による炭化珪素半導体装置(図1参照)の結果を示し、破線は比較例の炭化珪素半導体装置(図2参照)の結果を示す。ここでは、ドレイン電圧が3,000V、JFET幅Ljが1.7μmの場合の結果を示している。また、幅Wが0.5μm、深さdが0.3μmの場合の結果を示している。 FIG. 4 is a graph showing an example of the calculation result of the gate insulating film electric field along the interface between the gate insulating film and the epitaxial layer. The solid line in the figure indicates the result of the silicon carbide semiconductor device (see FIG. 1) according to this example, and the broken line indicates the result of the silicon carbide semiconductor device of the comparative example (see FIG. 2). Here, the results when the drain voltage is 3,000 V and the JFET width Lj is 1.7 μm are shown. Also, the results are shown when the width W is 0.5 μm and the depth d is 0.3 μm.
図4に示すように、本実施例による炭化珪素半導体装置では、比較例による炭化珪素半導体装置よりもゲート絶縁膜電界が1割程度減少する。 As shown in FIG. 4, in the silicon carbide semiconductor device according to the present example, the electric field of the gate insulating film is reduced by about 10% compared to the silicon carbide semiconductor device according to the comparative example.
図5は、特性オン抵抗およびゲート絶縁膜電界とJFET幅(Lj)との関係の計算結果の一例を示すグラフ図である。図中の実線は本実施例による炭化珪素半導体装置(図1参照)の結果を示し、破線は比較例の炭化珪素半導体装置(図2参照)の結果を示す。ここでは、幅Wが0.5μm、深さdが0.3μmの場合の結果を示している。 FIG. 5 is a graph showing an example of calculation results of the relationship between the characteristic on-resistance and the gate insulating film electric field and the JFET width (Lj). The solid line in the figure indicates the result of the silicon carbide semiconductor device (see FIG. 1) according to this example, and the broken line indicates the result of the silicon carbide semiconductor device of the comparative example (see FIG. 2). Here, the results when the width W is 0.5 μm and the depth d is 0.3 μm are shown.
図5に示すように、本実施例による炭化珪素半導体装置および比較例による炭化珪素半導体装置において、JFET幅Ljが増加すると特性オン抵抗が減少し、ゲート絶縁膜電界が増加する傾向が見られる。しかし、本実施例による炭化珪素半導体装置の特性オン抵抗と比較例による炭化珪素半導体装置の特性オン抵抗は同等であるが、本実施例による炭化珪素半導体装置では、比較例による炭化珪素半導体装置よりもゲート絶縁膜電界が1割程度減少する。 As shown in FIG. 5, in the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment and the silicon carbide semiconductor device according to the comparative example, when the JFET width Lj increases, the characteristic on-resistance decreases and the gate insulating film electric field tends to increase. However, although the characteristic on-resistance of the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment is the same as the characteristic on-resistance of the silicon carbide semiconductor device according to the comparative example, in the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment, the silicon carbide semiconductor device according to the comparative example Also, the gate insulating film electric field decreases by about 10%.
従って、同一のJFET幅Ljを有する構造で、本実施例による炭化珪素半導体装置と比較例による炭化珪素半導体装置とを比べた場合、本実施例による炭化珪素半導体装置は、ゲート絶縁膜電界を1割程度低減できるので、ゲート絶縁膜18の信頼性を向上させることができる。また、同一のゲート絶縁膜電界を有する構造で、本実施例による炭化珪素半導体装置と比較例による炭化珪素半導体装置とを比較した場合、本実施例による炭化珪素半導体装置は、JFET幅Ljを約0.3μm増やすことができるので、特性オン抵抗を1〜2割程度低減することができる。
Therefore, when the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment is compared with the silicon carbide semiconductor device according to the comparative example in a structure having the same JFET width Lj, the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment has a gate insulating film electric field of 1 Since it can be reduced relatively, the reliability of the
図6は、特性オン抵抗増加率およびゲート絶縁膜電界増加率と不純物領域の幅(W)との関係の計算結果の一例を示すグラフ図である。ここでは、JFET幅Ljが1.7μm、深さdが0.3μmの場合の結果を示している。比較例による炭化珪素半導体装置では、幅Wは、JFET幅Ljの1/2、すなわち0.85μmの場合に相当する。 FIG. 6 is a graph showing an example of calculation results of the relationship between the characteristic on resistance increase rate and the gate insulating film electric field increase rate and the width (W) of the impurity region. Here, the results are shown when the JFET width Lj is 1.7 μm and the depth d is 0.3 μm. In the silicon carbide semiconductor device according to the comparative example, the width W corresponds to a half of the JFET width Lj, that is, 0.85 μm.
図6に示すように、幅Wが0.85μmより小さくなると、ゲート絶縁膜電界増加率は減少し、特性オン抵抗増加率は増加する。しかし、幅Wが0.5μmより小さくなると特性オン抵抗増加率が顕著に増えるため、特性オン抵抗増加率の増加を抑えるには幅Wは0.5μm以上であることが望ましい。幅Wを0.5μmにした場合、本実施例による炭化珪素半導体装置では、比較例による炭化珪素半導体装置に比べて特性オン抵抗増加率を1%に抑え、かつゲート絶縁膜電界増加率を約7%低減することができる。 As shown in FIG. 6, when the width W is smaller than 0.85 μm, the gate insulating film electric field increasing rate decreases and the characteristic on resistance increasing rate increases. However, if the width W becomes smaller than 0.5 μm, the characteristic on-resistance increase rate increases remarkably, so the width W is desirably 0.5 μm or more in order to suppress the increase in the characteristic on-resistance increase rate. When the width W is 0.5 μm, the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment suppresses the characteristic on resistance increase rate to 1% and the gate insulating film electric field increase rate to about 1% as compared with the silicon carbide semiconductor device according to the comparative example. It can be reduced by 7%.
図7は、特性オン抵抗増加率およびゲート絶縁膜電界増加率と第2n型不純物領域16aの深さ(d)との関係の計算結果の一例を示すグラフ図である。ここでは、JFET幅Ljが1.7μm、幅Wが0.5μmの場合の結果を示している。比較例による炭化珪素半導体装置では、深さdは0(ゼロ)の場合に相当する。
FIG. 7 is a graph showing an example of calculation results of the relationship between the characteristic on resistance increase rate and the gate insulating film electric field increase rate and the depth (d) of the second n-
図7に示すように、深さdが大きくなるとゲート絶縁膜電界増加率は減少し、特性オン抵抗増加率は増加する。しかし、深さdが0.3μmより大きくなると特性オン抵抗増加率が顕著に増えるため、特性オン抵抗増加率の増加を抑えるためには深さdは0.3μm以下であることが望ましい。深さdを0.3μmにした場合、本実施例による炭化珪素半導体装置では、比較例による炭化珪素半導体装置に比べて特性オン抵抗増加率を1%に抑え、かつゲート絶縁膜電界増加率を約7%低減することができる。 As shown in FIG. 7, as the depth d increases, the electric field increase rate of the gate insulating film decreases and the characteristic on resistance increase rate increases. However, if the depth d is larger than 0.3 μm, the characteristic on-resistance increase rate is significantly increased. Therefore, in order to suppress the increase in the characteristic on-resistance increase rate, the depth d is preferably 0.3 μm or less. When the depth d is 0.3 μm, in the silicon carbide semiconductor device according to this example, the characteristic on-resistance increase rate is suppressed to 1% and the gate insulating film electric field increase rate is reduced as compared to the silicon carbide semiconductor device according to the comparative example. It can be reduced by about 7%.
≪炭化珪素半導体装置の製造方法≫
本実施例による炭化珪素半導体装置の製造方法について図8〜図18を用いて工程順に説明する。図8〜図18は、本実施例による炭化珪素半導体装置の製造工程の一例を示す要部断面図である。
«Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device»
The manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device by a present Example is demonstrated to process order using FIGS. 8-18. 8 to 18 are main-portion cross-sectional views showing an example of a manufacturing process of the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment.
まず、図8に示すように、例えばn+型SiC基板10を用意する。n+型SiC基板10には、n型不純物が導入されている。n型不純物は、例えば窒素(N)またはリン(P)であり、n型不純物の不純物濃度は、例えば2×1018cm−3程度である。n+型SiC基板10の厚さは、例えば350μm程度である。また、n+型SiC基板10はSi面とC面との両面を有するが、n+型SiC基板10の表面はSi面またはC面のどちらでもよい。
First, as shown in FIG. 8, for example, an n + -
次に、n+型SiC基板10の表面にエピタキシャル成長法により炭化珪素(SiC)のn−型エピタキシャル層11を形成する。n−型エピタキシャル層11には、n+型SiC基板10の不純物濃度よりも低いn型不純物が導入されている。n−型エピタキシャル層11の不純物濃度は炭化珪素半導体装置の素子定格に依存するが、例えば3×1015cm−3程度である。また、n−型エピタキシャル層11の厚さは、例えば30μmである。
Next, the n − -
次に、図9に示すように、n−型エピタキシャル層11上に、例えば酸化珪素(SiO2)からなる酸化膜30を形成した後、レジストパターンをマスクとしたエッチングにより酸化膜30を加工して、p型ウェル領域12が形成される領域が開口した酸化膜30を形成する。
Next, as shown in FIG. 9, an
続いて、酸化膜30をマスクとして、n−型エピタキシャル層11にp型不純物、例えばアルミニウム(Al)をイオン注入する。これにより、n−型エピタキシャル層11の素子形成領域に複数のp型ウェル領域12を形成する。互いに隣り合うp型ウェル領域12に挟まれた領域が、JFET領域15として機能する部位であり、JFET幅Ljは、例えば1.7μm程度が望ましい。p型ウェル領域12のn−型エピタキシャル層11の表面からの深さは、例えば2.0μm程度である。また、p型ウェル領域12の不純物濃度は、例えば3×1016〜1×1018cm−3程度である。
Subsequently, a p-type impurity such as aluminum (Al) is ion-implanted into the n − -
次に、図10に示すように、等方性エッチングにより酸化膜30を加工して、その側面からの後退量(エッチング量)が幅Wとなるように、酸化膜30をシュリンクする。後退量の幅Wは、例えば0.5μm程度が望ましい。続いて、シュリンクした酸化膜30を覆うように、n−型エピタキシャル層11上にレジスト膜31を形成する。
Next, as shown in FIG. 10, the
次に、図11に示すように、レジスト膜31を加工して、JFET領域15、およびp型ウェル領域12の端部側面からp型ウェル領域12内に所定の幅を有する領域(A−A´で示す領域)が開口したレジストパターン31aを形成する。
Next, as shown in FIG. 11, resist
次に、図12に示すように、酸化膜30およびレジストパターン31aをマスクとして、n−型エピタキシャル層11(酸化膜30の両側のJFET領域15、およびp型ウェル領域12の端部側面からp型ウェル領域12内に所定の幅を有する領域(A−BおよびA´−B´で示す領域))にn型不純物、例えば窒素(N)をイオン注入する。イオン注入では、不純物分布が所望の厚さになるように、注入エネルギーを変えながら複数回イオン注入する多段イオン注入を用いる。これにより、n−型エピタキシャル層11の表面から所定の深さを有し、かつp型ウェル領域12の端部側面からJFET領域15内に幅Wを有して、第1n型不純物領域17が形成される。続いて、第1n型不純物領域17の下面から所定の深さを有し、かつp型ウェル領域12の端部側面からJFET領域15内に幅Wを有して、第2n型不純物領域16aが形成される。
Next, as shown in FIG. 12, using
第1n型不純物領域17は、しきい値電圧を調整する機能を有する領域であり、第1n型不純物領域17のn−型エピタキシャル層11の表面からの深さは、例えば0.1〜0.2μm程度であり、注入エネルギーは、例えば10〜60keV程度である。第1n型不純物領域17の不純物濃度は、第2n型不純物領域16aの不純物濃度よりも高く、しきい値電圧が所望の値となるように設定する。
The first n-
第2n型不純物領域16aは、p型ウェル領域12からJFET領域15への空乏層の伸びを抑制して、JFET領域15の抵抗を低減する機能を有する領域である。第2n型不純物領域16aの不純物濃度は、n−型エピタキシャル層11の不純物濃度よりも高く、例えば1×1016〜2×1016cm−3程度である。注入エネルギーの下限値は、第1n型不純物領域17の形成に用いた注入エネルギーより大きく、注入エネルギーの上限値は、深さdが所望の値となるように設定する。深さdは、例えば0.3μm程度が望ましく、この場合の注入エネルギーの上限値は、例えば320keVである。
The second n-
次に、図13に示すように、酸化膜30を除去した後、レジストパターン31aをマスクとして、n−型エピタキシャル層11(JFET領域15、およびp型ウェル領域12の端部側面からp型ウェル領域12内に所定の幅を有する領域(A−A´で示す領域))にn型不純物、例えば窒素(N)をイオン注入する。イオン注入では、不純物分布が所望の厚さになるように、注入エネルギーを変えながら複数回イオン注入する多段イオン注入を用いる。これにより、第2n型不純物領域16aの下面から所定の深さを有し、かつ隣り合うp型ウェル領域12の間を横断する第3n型不純物領域16bが形成される。
Next, as shown in FIG. 13, after removing the
第3n型不純物領域16bは、p型ウェル領域12からJFET領域15への空乏層の伸びを抑制し、かつ両側の第2n型不純物領域16aからJFET領域15へ流れ込んだ電流が合流して流れるボトルネック部のJFET抵抗を低減するための機能を有する領域である。第3n型不純物領域16bの不純物濃度は、n−型エピタキシャル層11の不純物濃度よりも高く、例えば1×1016〜3×1016cm−3程度である。注入エネルギーの下限値は、第2n型不純物領域16aの形成に用いた注入エネルギーの上限値より大きくなるように設定する。
The third n-
これにより、JFET領域15の表層部においては、p型ウェル領域12に接する両端部のみに、第1n型不純物領域17および第2n型不純物領域16aが形成されるので、JFET領域15のp型ウェル領域12に接する両端部の不純物濃度を相対的に高く、JFET領域15の中央部の不純物濃度を相対的に低くすることができる。
Thereby, in the surface layer portion of
次に、図14に示すように、レジストパターン31aを除去した後、レジスト膜または酸化膜からなるパターン32をマスクとして、n−型エピタキシャル層11にn型不純物、例えば窒素(N)をイオン注入して、p型ウェル領域12内に、p型ウェル領域12の端部側面から離間してn+型ソース領域14を形成する。n+型ソース領域14のn−型エピタキシャル層11の表面からの深さは、例えば0.2〜0.3μm程度である。また、n+型ソース領域14の不純物濃度は、p型ウェル領域12の不純物濃度よりも高く、例えば1×1018〜1×1020cm−3程度である。
Next, as shown in FIG. 14, after removing the resist
次に、図15に示すように、パターン32を除去した後、レジスト膜または酸化膜からなるパターン33をマスクとして、n−型エピタキシャル層11にp型不純物、例えばアルミニウム(Al)をイオン注入して、p型ウェル領域12の電位を固定する領域にp+型ウェルコンタクト領域13を形成する。p+型ウェルコンタクト領域13のn−型エピタキシャル層11の表面からの深さは、例えば0.3〜0.4μm程度である。また、p+型ウェルコンタクト領域13の不純物濃度は、例えば1×1018〜1×1020cm−3程度である。
Next, as shown in FIG. 15, after removing the
次に、パターン33を除去した後、アルゴン(Ar)ガスなどの不活性ガスの雰囲気中で熱処理を行い、イオン注入された各不純物を活性化させる。
Next, after the
次に、図16に示すように、n−型エピタキシャル層11の表面上に、酸化珪素(SiO2)または酸窒化珪素(SiON)からなるゲート絶縁膜18を形成する。酸窒化珪素からなるゲート絶縁膜18は、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により酸化珪素(SiO2)膜を形成した後、酸化窒素(NOまたはN2O)雰囲気で熱処理することにより形成される。ゲート絶縁膜18の厚さは、例えば0.05〜0.15μm程度である。
Next, as shown in FIG. 16, a
次に、ゲート絶縁膜18上に多結晶珪素(Si)膜を形成し、この多結晶珪素(Si)膜をドライエッチング法により加工して、ゲート電極19を形成する。ゲート電極19の厚さは、例えば0.2〜0.5μm程度である。
Next, a polycrystalline silicon (Si) film is formed on the
次に、図17に示すように、n−型エピタキシャル層11の表面上に、ゲート絶縁膜18およびゲート電極19を覆うように、例えばプラズマCVD法により層間絶縁膜20を形成する。
Next, as shown in FIG. 17, an
次に、図18に示すように、層間絶縁膜20およびゲート絶縁膜18をドライエッチング法により加工して、n+型ソース領域14の一部およびp+型ウェルコンタクト領域13に達する開口部CNを形成し、層間絶縁膜20をドライエッチング法により加工して、ゲート電極19に達する開口部(図示は省略)を形成する。
Next, as shown in FIG. 18,
次に、n+型SiC基板10の裏面を覆うように、ドレイン配線用電極22を形成する。ドレイン配線用電極22の厚さは、例えば0.4μm程度である。
Next, a
次に、n+型ソース領域14の一部およびp+型ウェルコンタクト領域13に達する開口部CNの内部、並びにゲート電極19に達する開口部(図示は省略)の内部を含む層間絶縁膜20上に金属膜、例えばチタン(Ti)膜と窒化チタン(TiN)膜とアルミニウム(Al)膜とからなる積層膜を堆積する。アルミニウム(Al)膜の厚さは、例えば2.0μm以上が好ましい。続いて、積層膜を加工することにより、n+型ソース領域14の一部およびp+型ウェルコンタクト領域13と電気的に接続するソース配線用電極21およびゲート電極19と電気的に接続するゲート配線用電極(図示は省略)を形成する。その後、ソース配線用電極21およびゲート配線用電極(図示は省略)にそれぞれ外部配線が電気的に接続されることにより、炭化珪素半導体装置は、略完成する。
Next, on
≪実施例による効果≫
以上のように、本実施例による炭化珪素半導体装置によれば、オン状態の時に電流が流れる第1n型不純物領域17、第2n型不純物領域16aおよび第3n型不純物領域16bは不純物濃度が高いため、特性オン抵抗を低減することができる。また、JFET領域15の表層部で、かつ中央部には、第1n型不純物領域17および第2n型不純物領域16aが形成されておらず、これらよりも不純物濃度が低い領域が設けられているので、ゲート絶縁膜18における電界が緩和される。
«Effect of the example»
As described above, according to the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment, the first n-
従って、特性オン抵抗の増加を抑え、かつゲート絶縁膜電界の低減によりゲート絶縁膜18の信頼性を向上させることができる。あるいは、ゲート絶縁膜電界の増加を抑え、かつ特性オン抵抗の低減によりスイッチング素子の損失を低減することができる。
Therefore, it is possible to suppress the increase in the characteristic on-resistance and to improve the reliability of the
さらに、例えば電力変換装置(インバータ)を構成するパワーモジュールにスイッチング素子として本実施例による炭化珪素半導体装置を搭載した場合は、本実施例による炭化珪素半導体装置は、前述のように耐圧が高く、かつ特性オン抵抗が低いことから、高性能・高信頼なパワーモジュールを実現することができる。 Furthermore, for example, when the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment is mounted as a switching element on a power module constituting a power conversion device (inverter), the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment has high withstand voltage as described above, And, since the characteristic on-resistance is low, a high performance and highly reliable power module can be realized.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, although the invention made by the present inventor was concretely explained based on an embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be variously changed in the range which does not deviate from the gist. Needless to say.
10 n+型SiC基板
11 n−型エピタキシャル層
12 p型ウェル領域
13 p+型ウェルコンタクト領域
14 n+型ソース領域
15 JFET領域
16a 第2n型不純物領域
16b 第3n型不純物領域
16N 第2n型不純物領域
17 第1n型不純物領域
17N 第1n型不純物領域
18 ゲート絶縁膜
19 ゲート電極
20 層間絶縁膜
21 ソース配線用電極
22 ドレイン配線用電極
30 酸化膜
31 レジスト膜
31a レジストパターン
32,33 パターン
CH チャネル領域
CN 開口部
10 n + type SiC substrate 11 n − type epitaxial layer 12 p type well region 13 p + type well contact region 14 n +
Claims (17)
前記基板の前記第1主面上に形成された炭化珪素からなる前記第1導電型のエピタキシャル層と、
前記エピタキシャル層の表面から前記エピタキシャル層内に形成された前記第1導電型とは異なる第2導電型の複数のウェル領域と、
互いに隣り合う前記ウェル領域に挟まれた前記第1導電型のJFET領域と、
前記ウェル領域の端部側面から第1幅を有し、かつ前記エピタキシャル層の表面から第1深さを有して、前記JFET領域内に形成された前記第1導電型の第1不純物領域と、
前記ウェル領域の端部側面から第2幅を有し、かつ前記第1不純物領域の下面から第2深さを有して、前記JFET領域内に形成された前記第1導電型の第2不純物領域と、
前記第2不純物領域の下面から第3深さを有し、互いに隣り合う前記ウェル領域の間を横断して前記JFET領域内に形成された前記第1導電型の第3不純物領域と、
前記ウェル領域の端部側面と離間して、前記エピタキシャル層の表面から前記ウェル領域内に形成された前記第1導電型のソース領域と、
前記ウェル領域の端部側面と前記ソース領域の端部側面との間の前記ウェル領域の表層部に形成されたチャネル領域と、
前記チャネル領域に接して形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
を有し、
前記第1幅および前記第2幅は、前記JFET領域の幅の1/2よりも小さく、
前記JFET領域の表層部で、かつ中央部を含む前記エピタキシャル層の不純物濃度が、前記第1、第2および第3不純物領域の不純物濃度よりも低く、
前記第3不純物領域の前記エピタキシャル層の表面からの深さは、前記ウェル領域の前記エピタキシャル層の表面からの深さよりも浅い、半導体装置。 A substrate of a first conductivity type having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface and made of silicon carbide;
An epitaxial layer of the first conductivity type formed of silicon carbide formed on the first main surface of the substrate;
A plurality of well regions of a second conductivity type different from the first conductivity type formed in the epitaxial layer from the surface of the epitaxial layer;
A JFET region of the first conductivity type sandwiched between the well regions adjacent to each other;
A first impurity region of the first conductivity type formed in the JFET region and having a first width from an end side surface of the well region and a first depth from a surface of the epitaxial layer; ,
A second impurity of the first conductivity type formed in the JFET region, having a second width from an end side surface of the well region and a second depth from a lower surface of the first impurity region. Area,
A third impurity region of the first conductivity type formed in the JFET region having a third depth from the lower surface of the second impurity region and crossing between the well regions adjacent to each other;
A source region of the first conductivity type formed in the well region from the surface of the epitaxial layer at a distance from an end side surface of the well region;
A channel region formed in a surface portion of the well region between an end side surface of the well region and an end side surface of the source region;
A gate insulating film formed in contact with the channel region;
A gate electrode formed in contact with the gate insulating film;
Have
The first width and the second width are smaller than 1/2 of the width of the JFET region,
Wherein the surface layer portion of the JFET region, and the impurity concentration of the epitaxial layer including a central portion, said first, rather lower than the impurity concentration of the second and third impurity regions,
The semiconductor device , wherein a depth of the third impurity region from the surface of the epitaxial layer is shallower than a depth of the well region from the surface of the epitaxial layer .
前記第2不純物領域の前記エピタキシャル層の表面からの深さは、0.3μm以下である、半導体装置。 In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the depth from the surface of the epitaxial layer of the second impurity region is 0.3 μm or less.
前記第1幅および前記第2幅は、0.5μm以上である、半導体装置。 In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first width and the second width are 0.5 μm or more.
前記第1幅と前記第2幅とは同じであり、前記第1幅および前記第2幅は、0.5μm以上である、半導体装置。 In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first width and the second width are the same, and the first width and the second width are 0.5 μm or more.
前記第2不純物領域と前記第3不純物領域との界面における不純物濃度は、1×1016〜2×1016cm−3である、半導体装置。 In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the impurity concentration at the interface between the second impurity region and the third impurity region is 1 × 10 16 to 2 × 10 16 cm −3 .
前記第1不純物領域の不純物濃度は、前記第2不純物領域の不純物濃度よりも高い、半導体装置。 In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the impurity concentration of the first impurity region is higher than the impurity concentration of the second impurity region.
前記JFET領域の表層部で、かつ中央部の不純物濃度は、前記エピタキシャル層の不純物濃度と同じである、半導体装置。 In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the impurity concentration of the surface layer portion and the central portion of the JFET region is the same as the impurity concentration of the epitaxial layer.
前記第2不純物領域の不純物濃度と前記第3不純物領域の不純物濃度とは同じである、半導体装置。 In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the impurity concentration of the second impurity region and the impurity concentration of the third impurity region are the same.
前記ソース領域および前記ウェル領域に電気的に接続されたソース配線用電極と、A source wiring electrode electrically connected to the source region and the well region;
前記基板の前記第2主面に形成されたドレイン配線用電極と、A drain wiring electrode formed on the second main surface of the substrate;
を更に有する、半導体装置。The semiconductor device which further has
(a)炭化珪素からなる第1導電型の基板の第1主面上に、炭化珪素からなる前記第1導電型のエピタキシャル層を形成する工程;
(b)第1マスクを用いて、前記エピタキシャル層の表面から前記エピタキシャル層内に、前記第1導電型とは異なる第2導電型の不純物をイオン注入して、複数のウェル領域を形成する工程;
(c)第2マスクを用いて、前記エピタキシャル層の表面から前記エピタキシャル層内に、前記第1導電型の不純物をイオン注入して、互いに隣り合う前記ウェル領域に挟まれた領域に、前記ウェル領域の端部側面から第1幅を有し、かつ前記エピタキシャル層の表面から第1深さを有する第1不純物領域を形成する工程;
(d)前記第2マスクを用いて、前記エピタキシャル層の表面から前記エピタキシャル層内に、前記第1導電型の不純物をイオン注入して、互いに隣り合う前記ウェル領域に挟まれた領域に、前記ウェル領域の端部側面から第2幅を有し、かつ前記第1不純物領域の下面から第2深さを有する第2不純物領域を形成する工程;
(e)第3マスクを用いて、前記エピタキシャル層の表面から前記エピタキシャル層内に、前記第1導電型の不純物をイオン注入して、互いに隣り合う前記ウェル領域に挟まれた領域に、前記第2不純物領域の下面から第3深さを有し、互いに隣り合う前記ウェル領域の間を横断する第3不純物領域を形成する工程;
(f)前記ウェル領域の端部側面と離間して、前記エピタキシャル層の表面から前記ウェル領域内に、前記第1導電型の不純物をイオン注入して、ソース領域を形成する工程;
(g)前記エピタキシャル層の表面に接して、ゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
ここで、前記第1幅および前記第2幅は、互いに隣り合う前記ウェル領域に挟まれた領域の幅の1/2よりも小さく、
互いに隣り合う前記ウェル領域に挟まれ、かつ、前記第1、第2および第3不純物領域に囲まれた領域を含む前記エピタキシャル層の不純物濃度が、前記第1、第2および第3不純物領域の不純物濃度よりも低く、
前記第3不純物領域の前記エピタキシャル層の表面からの深さは、前記ウェル領域の前記エピタキシャル層の表面からの深さよりも浅い、半導体装置の製造方法。 Semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) forming an epitaxial layer of the first conductivity type made of silicon carbide on a first main surface of a substrate of the first conductivity type made of silicon carbide;
(B) forming a plurality of well regions by ion implanting an impurity of a second conductivity type different from the first conductivity type into the epitaxial layer from the surface of the epitaxial layer using a first mask; ;
(C) Using the second mask, the impurity of the first conductivity type is ion-implanted from the surface of the epitaxial layer into the epitaxial layer to form the well in a region sandwiched between the adjacent well regions. Forming a first impurity region having a first width from an end side surface of the region and having a first depth from a surface of the epitaxial layer;
(D) The impurity of the first conductivity type is ion-implanted from the surface of the epitaxial layer into the epitaxial layer from the surface of the epitaxial layer using the second mask, in a region sandwiched between the well regions adjacent to each other Forming a second impurity region having a second width from the end side surface of the well region and having a second depth from the lower surface of the first impurity region;
(E) implanting the impurity of the first conductivity type into the epitaxial layer from the surface of the epitaxial layer using a third mask to form the third conductive layer in a region sandwiched between the well regions adjacent to each other; (2) forming a third impurity region having a third depth from the lower surface of the impurity region and crossing between the well regions adjacent to each other;
(F) forming a source region by ion-implanting the impurity of the first conductivity type into the well region from the surface of the epitaxial layer at a distance from the side surface of the end of the well region;
(G) forming a gate insulating film in contact with the surface of the epitaxial layer, and forming a gate electrode on the gate insulating film;
Here, the first width and the second width is rather smaller than half the width of the region sandwiched by the well region adjacent to each other,
The impurity concentration of the epitaxial layer including a region sandwiched between the well regions adjacent to each other and surrounded by the first, second and third impurity regions is the same as that of the first, second and third impurity regions. Lower than the impurity concentration,
A method of manufacturing a semiconductor device , wherein a depth from the surface of the epitaxial layer of the third impurity region is shallower than a depth from the surface of the epitaxial layer of the well region .
前記(d)工程の前記第2不純物領域を形成するイオン注入の注入エネルギーの上限値は320keVである、半導体装置の製造方法。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10 ,
The upper limit of the implantation energy of the ion implantation which forms said 2nd impurity area | region of the said (d) process is a manufacturing method of the semiconductor device which is 320 keV.
前記第2不純物領域の前記エピタキシャル層の表面からの深さは、0.3μm以下である、半導体装置の製造方法。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10 ,
The semiconductor device manufacturing method, wherein the depth from the surface of the epitaxial layer of the second impurity region is 0.3 μm or less.
前記第1幅および前記第2幅は、0.5μm以上である、半導体装置の製造方法。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10 ,
The manufacturing method of the semiconductor device whose said 1st width and said 2nd width are 0.5 micrometer or more.
前記第1幅と前記第2幅とは同じであり、前記第1幅および前記第2幅は、0.5μm以上である、半導体装置の製造方法。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10 ,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first width and the second width are the same, and the first width and the second width are 0.5 μm or more.
前記第2不純物領域と前記第3不純物領域との界面における不純物濃度は、1×1016〜2×1016cm−3である、半導体装置の製造方法。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10 ,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an impurity concentration at an interface between the second impurity region and the third impurity region is 1 × 10 16 to 2 × 10 16 cm −3 .
前記第1不純物領域の不純物濃度は、前記第2不純物領域の不純物濃度よりも高い、半導体装置の製造方法。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10 ,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the impurity concentration of the first impurity region is higher than the impurity concentration of the second impurity region.
(h)前記第1主面と反対面の前記基板の第2主面に、ドレイン配線用電極を形成する工程、(H) forming a drain wiring electrode on a second main surface of the substrate opposite to the first main surface;
(i)前記ソース領域および前記ウェル領域に接続するソース配線用電極を形成する工程、(I) forming an electrode for source wiring connected to the source region and the well region;
を更に有する、半導体装置の製造方法。A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising:
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