JP7006389B2 - Semiconductor devices and methods for manufacturing semiconductor devices - Google Patents

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Description

この発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.

シリコン(Si)よりもバンドギャップの広い半導体(以下、ワイドバンドギャップ半導体とする)は、最大電界強度がシリコンより大きいため、高耐圧、低オン抵抗、低損失、高温動作などを実現可能な半導体材料として期待される。ワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体装置を高耐圧化した場合、オン状態のときに電流が流れる活性領域だけでなく、活性領域の周囲を囲むエッジ終端領域にも高電圧が印加され、電界が集中する。 A semiconductor having a wider bandgap than silicon (Si) (hereinafter referred to as a wide bandgap semiconductor) has a maximum electric field strength larger than that of silicon, and thus can realize high withstand voltage, low on-resistance, low loss, high temperature operation, and the like. Expected as a material. When a semiconductor device using a wide bandgap semiconductor has a high withstand voltage, a high voltage is applied not only to the active region where current flows when it is on, but also to the edge termination region surrounding the active region, and the electric field is concentrated. do.

半導体装置の耐圧は半導体装置の各部の不純物濃度、厚さおよび電界強度等によって決定されるが、半導体固有の特長によって決定される破壊耐量は活性領域からエッジ終端領域にわたって等しい。したがって、エッジ終端領域に電界が集中し、エッジ終端領域の破壊耐量を超える電気的負荷がかかった場合、エッジ終端領域で半導体装置が破壊に至る虞がある。すなわち、半導体装置の耐圧は、エッジ終端領域での破壊耐量に律速される。 The withstand voltage of a semiconductor device is determined by the impurity concentration, thickness, electric field strength, etc. of each part of the semiconductor device, but the fracture tolerance determined by the unique features of the semiconductor is equal from the active region to the edge termination region. Therefore, when an electric field is concentrated in the edge termination region and an electric load exceeding the fracture capacity of the edge termination region is applied, the semiconductor device may be destroyed in the edge termination region. That is, the withstand voltage of the semiconductor device is rate-determined by the fracture resistance in the edge termination region.

エッジ終端領域の電界を緩和・分散させることで半導体装置全体の耐圧を向上させる構造として、エッジ終端領域に配置される接合終端(JTE:Junction Termination Extension)構造や、フィールドリミッティングリング(FLR:Field Limiting Ring)構造などの耐圧構造が公知である。一般的なJTE構造について、半導体材料を炭化珪素(SiC)とした場合を例に説明する。 As a structure for improving the withstand voltage of the entire semiconductor device by relaxing and dispersing the electric field in the edge termination region, a junction termination (JTE: Junction Termination Extension) structure arranged in the edge termination region and a field limiting ring (FLR: Field) are used. Pressure-resistant structures such as a Limiting Ring) structure are known. A general JTE structure will be described by taking the case where the semiconductor material is silicon carbide (SiC) as an example.

図11は、従来の半導体装置の耐圧構造を示す断面図である。図11に示す従来の半導体装置は、炭化珪素からなる半導体基板(半導体チップ)150に、縦型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)を配置した活性領域110と、JTE構造140を配置したエッジ終端領域120と、を備える。符号130は、活性領域110とエッジ終端領域120との間の領域(以下、中間領域とする)である。 FIG. 11 is a cross-sectional view showing a withstand voltage structure of a conventional semiconductor device. The conventional semiconductor device shown in FIG. 11 includes an active region 110 in which a vertical MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is arranged on a semiconductor substrate (semiconductor chip) 150 made of silicon carbide, and a JTE. It includes an edge termination region 120 in which the structure 140 is arranged. Reference numeral 130 is a region (hereinafter referred to as an intermediate region) between the active region 110 and the edge termination region 120.

活性領域110の縦型MOSFETには、構造的に低オン抵抗特性を得やすいトレンチゲート構造が採用されている。トレンチゲート構造は、半導体基板150のおもて面から所定深さで形成したトレンチ107の内部にゲート絶縁膜を介して埋め込んだゲート電極を有する構造(以下、MOSゲートとする)110aである。半導体基板150は、炭化珪素からなるn+型出発基板101上にn-型ドリフト領域102およびp型ベース領域104となる各炭化珪素層151,152を順にエピタキシャル成長させてなる。 The vertical MOSFET in the active region 110 employs a trench gate structure that is structurally easy to obtain low on-resistance characteristics. The trench gate structure is a structure (hereinafter referred to as a MOS gate) 110a having a gate electrode embedded in a trench 107 formed at a predetermined depth from the front surface of the semiconductor substrate 150 via a gate insulating film. The semiconductor substrate 150 is formed by epitaxially growing silicon carbide layers 151 and 152, which are n - type drift regions 102 and p-type base regions 104, on an n + -type starting substrate 101 made of silicon carbide.

エッジ終端領域120の全域にわたってp型炭化珪素層152が除去されることで、半導体基板150のおもて面にエッジ終端領域120を活性領域110よりも低くした(ドレイン側に凹ませた)段差121が形成されている。エッジ終端領域120において、段差121の底面121aにはn-型炭化珪素層151が露出され、外側(チップ端部側)に配置されるほど不純物濃度を低くした複数のp型領域(ここでは2つ。活性領域110側から符号141,142を付す)を隣接して配置したJTE構造140が設けられている。 By removing the p-type silicon carbide layer 152 over the entire area of the edge termination region 120, the edge termination region 120 is made lower than the active region 110 (recessed to the drain side) on the front surface of the semiconductor substrate 150. 121 is formed. In the edge termination region 120, a plurality of p-type regions (here, 2) in which the n - type silicon carbide layer 151 is exposed on the bottom surface 121a of the step 121 and the impurity concentration is lowered so as to be arranged on the outside (chip end side). A JTE structure 140 is provided in which (reference numerals 141 and 142 are attached from the active region 110 side) are arranged adjacent to each other.

これら2つのp型領域(以下、第1,2JTE領域とする)141,142は、それぞれ、n-型炭化珪素層151の、段差121の底面121aに露出する部分に選択的に設けられている。第1JTE領域141は、段差121の底面121aにおいて活性領域110から延在するp+型領域111に接する。このJTE構造140で耐圧構造が構成される。n-型ドリフト領域102は、n-型炭化珪素層151の、n型電流拡散領域103、p+型領域111~113および第1,2JTE領域141,142以外の部分である。 These two p-type regions (hereinafter referred to as the first and second JTE regions) 141 and 142 are selectively provided in the portions of the n - type silicon carbide layer 151 that are exposed to the bottom surface 121a of the step 121, respectively. .. The first JTE region 141 is in contact with the p + type region 111 extending from the active region 110 on the bottom surface 121a of the step 121. The pressure resistant structure is configured by this JTE structure 140. The n - type drift region 102 is a portion of the n - type silicon carbide layer 151 other than the n-type current diffusion region 103, the p + type regions 111 to 113, and the first and second JTE regions 141 and 142.

また、トレンチゲート構造では、トレンチ107の側壁に沿って縦方向(深さ方向)にチャネル(n型の反転層)が形成されるため、半導体基板のおもて面上に平板状に配置されたMOSゲートを有するプレーナゲート構造に比べて短チャネル化が容易であり、p型ベース領域104の厚さを薄くすることで短チャネル化が可能である。しかしながら、MOSFETのオン時にドレイン側およびソース側からそれぞれp型ベース領域104内に伸びる空乏層の影響(短チャネル効果の増大)により、ゲート閾値電圧が低下してしまう。 Further, in the trench gate structure, since a channel (n-type inverted layer) is formed in the vertical direction (depth direction) along the side wall of the trench 107, it is arranged in a flat plate shape on the front surface of the semiconductor substrate. It is easier to shorten the channel than a planar gate structure having a MOS gate, and it is possible to shorten the channel by reducing the thickness of the p-type base region 104. However, the gate threshold voltage drops due to the influence of the depletion layer extending into the p-type base region 104 from the drain side and the source side when the MOSFET is turned on (increased short-channel effect).

短チャネル効果の抑制は、ハロー(HALO)構造を採用することで実現可能である。ハロー構造とは、p型ベース領域104の内部に、トレンチ107と離してp+型領域(いわゆるハロー領域)を選択的に設けることで、MOSFETのオン時にドレイン側およびソース側からそれぞれp型ベース領域104内に伸びる空乏層を抑制した構造である。一般的なハロー構造を備えた従来の半導体装置の製造方法について説明する。図12は、従来の半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 Suppression of the short-channel effect can be achieved by adopting a halo structure. The halo structure is a p-type base from the drain side and the source side when the MOSFET is turned on by selectively providing a p + type region (so-called halo region) inside the p-type base region 104 apart from the trench 107. It is a structure that suppresses the depletion layer extending in the region 104. A method of manufacturing a conventional semiconductor device having a general halo structure will be described. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state in which a conventional semiconductor device is being manufactured.

図12に示すように、まず、活性領域110において、半導体基板150のおもて面側に、所定の半導体領域(MOSゲート110aを構成するトレンチ107に隣接して配置される各部等)を形成する。エッジ終端領域120において、半導体基板150のおもて面側に、第1,2JTE領域141,142等の半導体領域、および、半導体基板150のおもて面の段差121を形成する。次に、活性領域110に、MOSゲート110aを構成するトレンチ107を半導体基板150のおもて面から所定深さで形成する。 As shown in FIG. 12, first, in the active region 110, a predetermined semiconductor region (each portion arranged adjacent to the trench 107 constituting the MOS gate 110a, etc.) is formed on the front surface side of the semiconductor substrate 150. do. In the edge termination region 120, a semiconductor region such as the first and second JTE regions 141 and 142 and a step 121 on the front surface of the semiconductor substrate 150 are formed on the front surface side of the semiconductor substrate 150. Next, in the active region 110, a trench 107 constituting the MOS gate 110a is formed at a predetermined depth from the front surface of the semiconductor substrate 150.

次に、半導体基板150のおもて面に対して所定の注入角度で斜めの方向から、トレンチ107の両側壁にそれぞれアルミニウム(Al)等のp型不純物をイオン注入(以下、斜めイオン注入とする)161する。この斜めイオン注入161により、トレンチ107の側壁にセルフアラインに、トレンチ107の側壁から所定距離だけ離して、p型ベース領域104の内部に、ハロー構造を構成するp+型領域114を選択的に形成する。図12には、n+型ソース領域105に接するp+型領域114を形成した場合を示す。 Next, p-type impurities such as aluminum (Al) are ion-implanted into both side walls of the trench 107 from an oblique direction at a predetermined injection angle with respect to the front surface of the semiconductor substrate 150 (hereinafter referred to as oblique ion implantation). 161). By this oblique ion implantation 161, the p + type region 114 constituting the halo structure is selectively provided inside the p-type base region 104 at a self-alignment on the side wall of the trench 107 and a predetermined distance from the side wall of the trench 107. Form. FIG. 12 shows a case where a p + type region 114 in contact with the n + type source region 105 is formed.

また、短チャネル効果を抑制したプレーナゲート型MOSFETとして、n-型ソース領域の下部に、ソースからチャネル形成領域への不純物の広がりを抑制するp型ハロー領域を設けた装置が提案されている(例えば、下記特許文献1(第0234段落)参照。)。 Further, as a planar gate MOSFET that suppresses the short-channel effect, a device has been proposed in which a p-type halo region that suppresses the spread of impurities from the source to the channel formation region is provided below the n - type source region ( For example, see Patent Document 1 (paragraph 0234) below.).

また、短チャネル効果を抑制したトレンチゲート型MOSFETとして、p型ベース領域の内部に、ゲート絶縁膜(ゲートトレンチ)から離して、高不純物濃度にp型不純物を含む領域を設けた装置が提案されている(例えば、下記特許文献2(第0079,0090段落、第10,12図)参照。)。 Further, as a trench gate-type MOSFET that suppresses the short-channel effect, a device is proposed in which a region containing p-type impurities at a high impurity concentration is provided inside the p-type base region, away from the gate insulating film (gate trench). (For example, see Patent Document 2 below (paragraphs 0079,0090, FIGS. 10 and 12).).

特開2013-012669号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-012669 特開2015-153893号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-153893

上述した従来の半導体装置の製造方法(図12参照)では、p+型領域114を形成するための斜めイオン注入161において、p+型領域114の形成領域に対応した部分を開口したイオン注入用マスクを用いていない。その理由は、p+型領域114の形成領域に、イオン注入用マスクの陰に隠れて部分的にp型不純物が注入されない箇所が生じる虞があるため、斜めイオン注入161の注入角度の制御やイオン注入用マスクの位置合わせが難しく、p+型領域114の加工精度が低下するからである。 In the above-mentioned conventional method for manufacturing a semiconductor device (see FIG. 12), in the oblique ion implantation 161 for forming the p + type region 114, the portion corresponding to the formation region of the p + type region 114 is opened for ion implantation. No mask is used. The reason is that the formation region of the p + type region 114 may be hidden behind the ion implantation mask and the p-type impurities may not be partially implanted. Therefore, the injection angle of the oblique ion implantation 161 may be controlled. This is because it is difficult to align the ion implantation mask and the processing accuracy of the p + type region 114 is lowered.

しかしながら、イオン注入用マスクを用いずに斜めイオン注入161を行うことで、ハロー構造を構成するp+型領域114とともに、半導体基板150のおもて面全域にわたって、半導体基板150のおもて面から所定深さに、半導体基板150のおもて面に平行にp+型領域115が形成される。このようにp+型領域115が活性領域110だけでなくエッジ終端領域120にも形成されることで、エッジ終端領域120で耐圧が低下し、半導体装置全体の耐圧が低下するという問題がある。 However, by performing the oblique ion implantation 161 without using the ion implantation mask, the front surface of the semiconductor substrate 150 is covered over the entire front surface of the semiconductor substrate 150 together with the p + type region 114 constituting the halo structure. A p + type region 115 is formed parallel to the front surface of the semiconductor substrate 150 at a predetermined depth. Since the p + type region 115 is formed not only in the active region 110 but also in the edge termination region 120 as described above, there is a problem that the withstand voltage is lowered in the edge termination region 120 and the withstand voltage of the entire semiconductor device is lowered.

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、短チャネル効果を抑制することができるとともに、耐圧低下を防止することができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device, which can suppress the short-channel effect and prevent a decrease in withstand voltage in order to solve the above-mentioned problems caused by the prior art. do.

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、次の特徴を有する。シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる半導体基板に、活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、が設けられている。第2導電型層は、前記終端領域以外の領域において前記半導体基板のおもて面に露出された部分であり、前記半導体基板のおもて面に露出されている。第1導電型層は、前記終端領域において前記半導体基板のおもて面に露出され、かつ前記終端領域以外の領域において前記半導体基板の裏面側の部分であり、前記第2導電型層よりも前記半導体基板の裏面側に前記第2導電型層に接して配置されている。トレンチは、前記半導体基板のおもて面から前記第2導電型層を深さ方向に貫通して、前記第1導電型層に達する。前記トレンチの内部にゲート絶縁膜を介して、ゲート電極が設けられている。前記第2導電型層の内部に、前記トレンチの側壁に沿って、第1導電型の第1半導体領域が選択的に設けられている。前記第1半導体領域よりも前記半導体基板の裏面側に、前記トレンチの側壁に沿って、かつ前記第1半導体領域に接して、第2導電型の第2半導体領域が選択的に設けられている。前記第2導電型層の内部に、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に接して、第2導電型の第3半導体領域が選択的に設けられている。前記第3半導体領域は、前記第2半導体領域を挟んで前記トレンチの側壁に対向する。前記第3半導体領域は、前記第2半導体領域よりも不純物濃度が高い。前記第2導電型層の内部において、前記半導体基板のおもて面よりも深い位置に、第2導電型の第4半導体領域が選択的に設けられている。前記第4半導体領域は、前記半導体基板のおもて面に沿って延在する。前記第4半導体領域は、前記第2半導体領域よりも不純物濃度が高い。前記終端領域において前記半導体基板のおもて面側に、耐圧構造が設けられている。第1電極は、前記第1半導体領域に電気的に接続されている。前記第2電極は、前記半導体基板の裏面に設けられている。前記第4半導体領域は、前記活性領域側から前記終端領域側へ延在し、前記終端領域よりも前記内側で終端している。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, the semiconductor device according to the present invention has the following features. A semiconductor substrate made of a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon is provided with an active region and a terminal region surrounding the active region. The second conductive layer is a portion exposed on the front surface of the semiconductor substrate in a region other than the terminal region, and is exposed on the front surface of the semiconductor substrate. The first conductive type layer is exposed to the front surface of the semiconductor substrate in the terminal region, and is a portion on the back surface side of the semiconductor substrate in a region other than the terminal region, and is more than the second conductive type layer. It is arranged on the back surface side of the semiconductor substrate in contact with the second conductive type layer. The trench penetrates the second conductive type layer from the front surface of the semiconductor substrate in the depth direction and reaches the first conductive type layer. A gate electrode is provided inside the trench via a gate insulating film. Inside the second conductive type layer, a first semiconductor region of the first conductive type is selectively provided along the side wall of the trench. A second conductive type second semiconductor region is selectively provided on the back surface side of the semiconductor substrate with respect to the first semiconductor region, along the side wall of the trench and in contact with the first semiconductor region. .. Inside the second conductive type layer, a second conductive type third semiconductor region is selectively provided in contact with the first semiconductor region and the second semiconductor region. The third semiconductor region faces the side wall of the trench with the second semiconductor region interposed therebetween. The third semiconductor region has a higher impurity concentration than the second semiconductor region. Inside the second conductive type layer, a fourth semiconductor region of the second conductive type is selectively provided at a position deeper than the front surface of the semiconductor substrate. The fourth semiconductor region extends along the front surface of the semiconductor substrate. The fourth semiconductor region has a higher impurity concentration than the second semiconductor region. A pressure resistant structure is provided on the front surface side of the semiconductor substrate in the terminal region. The first electrode is electrically connected to the first semiconductor region. The second electrode is provided on the back surface of the semiconductor substrate. The fourth semiconductor region extends from the active region side to the terminal region side and terminates inside the terminal region.

また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記耐圧構造は、前記半導体基板のおもて面の表面層に、前記半導体基板のおもて面に平行な方向に隣接して配置され、外側に配置されるほど不純物濃度を低くした複数の第2導電型の第5半導体領域を有することを特徴とする。 Further, in the semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, the withstand voltage structure is arranged adjacent to the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate in a direction parallel to the front surface of the semiconductor substrate. It is characterized by having a plurality of second conductive type fifth semiconductor regions whose impurity concentration is lowered so that they are arranged on the outside.

また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、次の特徴を有する。シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる半導体基板に、活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、が設けられている。第2導電型層は、前記終端領域以外の領域において前記半導体基板のおもて面に露出された部分であり、前記半導体基板のおもて面に露出されている。第1導電型層は、前記終端領域において前記半導体基板のおもて面に露出され、かつ前記終端領域以外の領域において前記半導体基板の裏面側の部分であり、前記第2導電型層よりも前記半導体基板の裏面側に前記第2導電型層に接して配置されている。トレンチは、前記半導体基板のおもて面から前記第2導電型層を深さ方向に貫通して、前記第1導電型層に達する。前記トレンチの内部にゲート絶縁膜を介して、ゲート電極が設けられている。前記第2導電型層の内部に、前記トレンチの側壁に沿って、第1導電型の第1半導体領域が選択的に設けられている。前記第1半導体領域よりも前記半導体基板の裏面側に、前記トレンチの側壁に沿って、かつ前記第1半導体領域に接して、第2導電型の第2半導体領域が選択的に設けられている。前記第2導電型層の内部に、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に接して、第2導電型の第3半導体領域が選択的に設けられている。前記第3半導体領域は、前記第2半導体領域を挟んで前記トレンチの側壁に対向する。前記第3半導体領域は、前記第2半導体領域よりも不純物濃度が高い。前記第2導電型層の内部において、前記半導体基板のおもて面よりも深い位置に、第2導電型の第4半導体領域が選択的に設けられている。前記第4半導体領域は、前記半導体基板のおもて面に沿って延在する。前記第4半導体領域は、前記第2半導体領域よりも不純物濃度が高い。前記終端領域において前記半導体基板のおもて面側に、耐圧構造が設けられている。第1電極は、前記第1半導体領域に電気的に接続されている。前記第2電極は、前記半導体基板の裏面に設けられている。前記耐圧構造は、前記半導体基板のおもて面の表面層に、前記半導体基板のおもて面に平行な方向に隣接して配置され、外側に配置されるほど不純物濃度を低くした複数の第2導電型の第5半導体領域を有する。前記第4半導体領域は、前記活性領域側から前記終端領域へ延在し、最も内側の前記第5半導体領域の内部で終端している。 Further, in order to solve the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, the semiconductor device according to the present invention has the following features. A semiconductor substrate made of a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon is provided with an active region and a terminal region surrounding the active region. The second conductive layer is a portion exposed on the front surface of the semiconductor substrate in a region other than the terminal region, and is exposed on the front surface of the semiconductor substrate. The first conductive type layer is exposed to the front surface of the semiconductor substrate in the terminal region, and is a portion on the back surface side of the semiconductor substrate in a region other than the terminal region, and is more than the second conductive type layer. It is arranged on the back surface side of the semiconductor substrate in contact with the second conductive type layer. The trench penetrates the second conductive type layer from the front surface of the semiconductor substrate in the depth direction and reaches the first conductive type layer. A gate electrode is provided inside the trench via a gate insulating film. Inside the second conductive type layer, a first semiconductor region of the first conductive type is selectively provided along the side wall of the trench. A second conductive type second semiconductor region is selectively provided on the back surface side of the semiconductor substrate with respect to the first semiconductor region, along the side wall of the trench and in contact with the first semiconductor region. .. Inside the second conductive type layer, a second conductive type third semiconductor region is selectively provided in contact with the first semiconductor region and the second semiconductor region. The third semiconductor region faces the side wall of the trench with the second semiconductor region interposed therebetween. The third semiconductor region has a higher impurity concentration than the second semiconductor region. Inside the second conductive type layer, a fourth semiconductor region of the second conductive type is selectively provided at a position deeper than the front surface of the semiconductor substrate. The fourth semiconductor region extends along the front surface of the semiconductor substrate. The fourth semiconductor region has a higher impurity concentration than the second semiconductor region. A pressure resistant structure is provided on the front surface side of the semiconductor substrate in the terminal region. The first electrode is electrically connected to the first semiconductor region. The second electrode is provided on the back surface of the semiconductor substrate. The pressure-resistant structure is arranged adjacent to the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate in a direction parallel to the front surface of the semiconductor substrate, and the impurity concentration is lowered as it is arranged outside. It has a second conductive type fifth semiconductor region. The fourth semiconductor region extends from the active region side to the terminal region and terminates inside the innermost fifth semiconductor region.

また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、次の特徴を有する。シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる半導体基板に、活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、が設けられている。第2導電型層は、前記終端領域以外の領域において前記半導体基板のおもて面に露出された部分であり、前記半導体基板のおもて面に露出されている。第1導電型層は、前記終端領域において前記半導体基板のおもて面に露出され、かつ前記終端領域以外の領域において前記半導体基板の裏面側の部分であり、前記第2導電型層よりも前記半導体基板の裏面側に前記第2導電型層に接して配置されている。トレンチは、前記半導体基板のおもて面から前記第2導電型層を深さ方向に貫通して、前記第1導電型層に達する。前記トレンチの内部にゲート絶縁膜を介して、ゲート電極が設けられている。前記第2導電型層の内部に、前記トレンチの側壁に沿って、第1導電型の第1半導体領域が選択的に設けられている。前記第1半導体領域よりも前記半導体基板の裏面側に、前記トレンチの側壁に沿って、かつ前記第1半導体領域に接して、第2導電型の第2半導体領域が選択的に設けられている。前記第2導電型層の内部に、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に接して、第2導電型の第3半導体領域が選択的に設けられている。前記第3半導体領域は、前記第2半導体領域を挟んで前記トレンチの側壁に対向する。前記第3半導体領域は、前記第2半導体領域よりも不純物濃度が高い。前記第2導電型層の内部において、前記半導体基板のおもて面よりも深い位置に、第2導電型の第4半導体領域が選択的に設けられている。前記第4半導体領域は、前記半導体基板のおもて面に沿って延在する。前記第4半導体領域は、前記第2半導体領域よりも不純物濃度が高い。前記終端領域において前記半導体基板のおもて面側に、耐圧構造が設けられている。第1電極は、前記第1半導体領域に電気的に接続されている。前記第2電極は、前記半導体基板の裏面に設けられている。前記耐圧構造は、前記半導体基板のおもて面の表面層に設けられた第2導電型の第5半導体領域を有する。前記第4半導体領域は、前記活性領域側から前記終端領域へ延在する。前記第4半導体領域の前記終端領域に延在する部分は、前記活性領域側から外側へ向かう方向に所定間隔で離して複数配置されている。 Further, in order to solve the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, the semiconductor device according to the present invention has the following features. A semiconductor substrate made of a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon is provided with an active region and a terminal region surrounding the active region. The second conductive layer is a portion exposed on the front surface of the semiconductor substrate in a region other than the terminal region, and is exposed on the front surface of the semiconductor substrate. The first conductive type layer is exposed to the front surface of the semiconductor substrate in the terminal region, and is a portion on the back surface side of the semiconductor substrate in a region other than the terminal region, and is more than the second conductive type layer. It is arranged on the back surface side of the semiconductor substrate in contact with the second conductive type layer. The trench penetrates the second conductive type layer from the front surface of the semiconductor substrate in the depth direction and reaches the first conductive type layer. A gate electrode is provided inside the trench via a gate insulating film. Inside the second conductive type layer, a first semiconductor region of the first conductive type is selectively provided along the side wall of the trench. A second conductive type second semiconductor region is selectively provided on the back surface side of the semiconductor substrate with respect to the first semiconductor region, along the side wall of the trench and in contact with the first semiconductor region. .. Inside the second conductive type layer, a second conductive type third semiconductor region is selectively provided in contact with the first semiconductor region and the second semiconductor region. The third semiconductor region faces the side wall of the trench with the second semiconductor region interposed therebetween. The third semiconductor region has a higher impurity concentration than the second semiconductor region. Inside the second conductive type layer, a fourth semiconductor region of the second conductive type is selectively provided at a position deeper than the front surface of the semiconductor substrate. The fourth semiconductor region extends along the front surface of the semiconductor substrate. The fourth semiconductor region has a higher impurity concentration than the second semiconductor region. A pressure resistant structure is provided on the front surface side of the semiconductor substrate in the terminal region. The first electrode is electrically connected to the first semiconductor region. The second electrode is provided on the back surface of the semiconductor substrate. The pressure-resistant structure has a second conductive type fifth semiconductor region provided on the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate. The fourth semiconductor region extends from the active region side to the terminal region. A plurality of portions extending to the terminal region of the fourth semiconductor region are arranged at predetermined intervals in the direction from the active region side to the outside.

また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記第1導電型層の内部に、前記第2半導体領域と離して、第1の第2導電型領域が選択的に設けられている。前記第1の第2導電型領域は、前記トレンチの底面を覆う。隣り合う前記トレンチの間において前記第1導電型層の内部に、前記トレンチと離して、第2の第2導電型領域が選択的に設けられている。前記第1の第2導電型領域は、前記活性領域から前記終端領域側へ延在し、前記第5半導体領域の内側に隣接することを特徴とする。 Further, in the semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, the first second conductive type region is selectively provided inside the first conductive type layer, apart from the second semiconductor region. .. The first second conductive region covers the bottom surface of the trench. A second second conductive type region is selectively provided inside the first conductive type layer between the adjacent trenches, apart from the trench. The first conductive type region extends from the active region toward the terminal region and is adjacent to the inside of the fifth semiconductor region.

また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、トレンチの内部にゲート絶縁膜を介してゲート電極を埋め込んだゲート構造を備えた半導体装置の製造方法であって、次の特徴を有する。まず、シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる出発基板の表面に、第1導電型層をエピタキシャル成長させる第1工程を行う。次に、前記第1導電型層の上に第2導電型層をエピタキシャル成長させることで、前記第2導電型層側の表面をおもて面とし、前記出発基板側の表面を裏面とする半導体基板を作製する第2工程を行う。次に、活性領域において前記第2導電型層を深さ方向に貫通して前記第1導電型層に達する所定深さで前記トレンチを形成する第3工程を行う。前記第2導電型層の内部に、前記トレンチの側壁に沿って第1導電型の第1半導体領域を選択的に形成し、前記第2導電型層の、前記第1半導体領域よりも前記半導体基板の裏面側の部分を第2導電型の第2半導体領域として残す第4工程を行う。次に、前記活性領域の周囲を囲む終端領域において前記第2導電型層を除去し、前記半導体基板のおもて面に前記第1導電型層を露出させる第5工程を行う。次に、前記終端領域において、前記半導体基板のおもて面側に耐圧構造を形成する第6工程を行う。次に、少なくとも前記終端領域において前記半導体基板のおもて面を覆う酸化膜を形成する第7工程を行う。次に、前記酸化膜をマスクとして、前記半導体基板のおもて面に対して斜めの方向から所定の注入角度で前記半導体基板のおもて面および前記トレンチの側壁に第2導電型不純物をイオン注入する第8工程を行う。前記第8工程では、前記第2導電型層の内部に、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に接して、かつ前記第2半導体領域を挟んで前記トレンチの側壁に対向する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第3半導体領域を選択的に形成する。前記第3半導体領域の形成とともに、前記第2導電型層の内部において、前記半導体基板のおもて面よりも深い位置に、前記半導体基板のおもて面に沿って延在する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第4半導体領域を選択的に形成する。前記第4半導体領域を、前記活性領域側から前記終端領域側へ延在させて、前記終端領域よりも内側で終端させる。 Further, in order to solve the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor having a gate structure in which a gate electrode is embedded in a trench via a gate insulating film. It is a method for manufacturing an apparatus and has the following features. First, a first step of epitaxially growing a first conductive layer on the surface of a starting substrate made of a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon is performed. Next, by epitaxially growing the second conductive type layer on the first conductive type layer, the semiconductor having the front surface on the second conductive type layer side as the front surface and the front surface on the starting substrate side as the back surface. The second step of manufacturing the substrate is performed. Next, in the active region, a third step of forming the trench at a predetermined depth that penetrates the second conductive type layer in the depth direction and reaches the first conductive type layer is performed. A first conductive type first semiconductor region is selectively formed inside the second conductive type layer along the side wall of the trench, and the semiconductor is more than the first semiconductor region of the second conductive type layer. The fourth step of leaving the portion on the back surface side of the substrate as the second semiconductor region of the second conductive type is performed. Next, a fifth step is performed in which the second conductive type layer is removed in the terminal region surrounding the active region, and the first conductive type layer is exposed on the front surface of the semiconductor substrate. Next, in the terminal region, a sixth step of forming a pressure resistant structure on the front surface side of the semiconductor substrate is performed. Next, a seventh step of forming an oxide film covering the front surface of the semiconductor substrate is performed at least in the terminal region. Next, using the oxide film as a mask, second conductive impurities are applied to the front surface of the semiconductor substrate and the side wall of the trench at a predetermined injection angle from an oblique direction with respect to the front surface of the semiconductor substrate. The eighth step of ion implantation is performed. In the eighth step, the second conductive layer is in contact with the first semiconductor region and the second semiconductor region, and faces the side wall of the trench with the second semiconductor region interposed therebetween. 2 The second conductive type third semiconductor region having a higher impurity concentration than the semiconductor region is selectively formed. Along with the formation of the third semiconductor region, the third semiconductor layer extends along the front surface of the semiconductor substrate at a position deeper than the front surface of the semiconductor substrate inside the second conductive type layer. The second conductive type fourth semiconductor region having a higher impurity concentration than the two semiconductor regions is selectively formed. The fourth semiconductor region extends from the active region side to the terminal region side and is terminated inside the terminal region.

また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、トレンチの内部にゲート絶縁膜を介してゲート電極を埋め込んだゲート構造を備えた半導体装置の製造方法であって、次の特徴を有する。まず、シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる出発基板の表面に、第1導電型層をエピタキシャル成長させる第1工程を行う。次に、前記第1導電型層の上に第2導電型層をエピタキシャル成長させることで、前記第2導電型層側の表面をおもて面とし、前記出発基板側の表面を裏面とする半導体基板を作製する第2工程を行う。次に、活性領域において前記第2導電型層を深さ方向に貫通して前記第1導電型層に達する所定深さで前記トレンチを形成する第3工程を行う。前記第2導電型層の内部に、前記トレンチの側壁に沿って第1導電型の第1半導体領域を選択的に形成し、前記第2導電型層の、前記第1半導体領域よりも前記半導体基板の裏面側の部分を第2導電型の第2半導体領域として残す第4工程を行う。次に、前記活性領域の周囲を囲む終端領域において前記第2導電型層を除去し、前記半導体基板のおもて面に前記第1導電型層を露出させる第5工程を行う。次に、前記終端領域において、前記半導体基板のおもて面側に耐圧構造を形成する第6工程を行う。次に、少なくとも前記終端領域において前記半導体基板のおもて面を覆う酸化膜を形成する第7工程を行う。次に、前記酸化膜をマスクとして、前記半導体基板のおもて面に対して斜めの方向から所定の注入角度で前記半導体基板のおもて面および前記トレンチの側壁に第2導電型不純物をイオン注入する第8工程を行う。前記第6工程では、前記耐圧構造として、前記半導体基板のおもて面の表面層に、前記半導体基板のおもて面に平行な方向に隣接して配置され、外側に配置されるほど不純物濃度を低くした複数の第2導電型の第5半導体領域を選択的に形成する。前記第8工程では、前記第2導電型層の内部に、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に接して、かつ前記第2半導体領域を挟んで前記トレンチの側壁に対向する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第3半導体領域を選択的に形成する。前記第3半導体領域の形成とともに、前記第2導電型層の内部において、前記半導体基板のおもて面よりも深い位置に、前記半導体基板のおもて面に沿って延在する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第4半導体領域を選択的に形成する。前記第4半導体領域を、前記活性領域側から前記終端領域へ延在させ、最も内側の前記第5半導体領域の内部で終端させる。 Further, in order to solve the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor having a gate structure in which a gate electrode is embedded in a trench via a gate insulating film. It is a method for manufacturing an apparatus and has the following features. First, a first step of epitaxially growing a first conductive layer on the surface of a starting substrate made of a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon is performed. Next, by epitaxially growing the second conductive type layer on the first conductive type layer, the semiconductor having the front surface on the second conductive type layer side as the front surface and the front surface on the starting substrate side as the back surface. The second step of manufacturing the substrate is performed. Next, in the active region, a third step of forming the trench at a predetermined depth that penetrates the second conductive type layer in the depth direction and reaches the first conductive type layer is performed. A first conductive type first semiconductor region is selectively formed inside the second conductive type layer along the side wall of the trench, and the semiconductor is more than the first semiconductor region of the second conductive type layer. The fourth step of leaving the portion on the back surface side of the substrate as the second semiconductor region of the second conductive type is performed. Next, a fifth step is performed in which the second conductive type layer is removed in the terminal region surrounding the active region, and the first conductive type layer is exposed on the front surface of the semiconductor substrate. Next, in the terminal region, a sixth step of forming a pressure resistant structure on the front surface side of the semiconductor substrate is performed. Next, a seventh step of forming an oxide film covering the front surface of the semiconductor substrate is performed at least in the terminal region. Next, using the oxide film as a mask, second conductive impurities are applied to the front surface of the semiconductor substrate and the side wall of the trench at a predetermined injection angle from an oblique direction with respect to the front surface of the semiconductor substrate. The eighth step of ion implantation is performed. In the sixth step, as the withstand voltage structure, impurities are arranged on the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate adjacent to each other in a direction parallel to the front surface of the semiconductor substrate, and are arranged outside. A plurality of second conductive type fifth semiconductor regions having a low concentration are selectively formed. In the eighth step, the second conductive layer is in contact with the first semiconductor region and the second semiconductor region, and faces the side wall of the trench with the second semiconductor region interposed therebetween. 2 The second conductive type third semiconductor region having a higher impurity concentration than the semiconductor region is selectively formed. Along with the formation of the third semiconductor region, the third semiconductor layer extends along the front surface of the semiconductor substrate at a position deeper than the front surface of the semiconductor substrate inside the second conductive type layer. The second conductive type fourth semiconductor region having a higher impurity concentration than the two semiconductor regions is selectively formed. The fourth semiconductor region extends from the active region side to the terminal region and is terminated inside the innermost fifth semiconductor region.

また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、トレンチの内部にゲート絶縁膜を介してゲート電極を埋め込んだゲート構造を備えた半導体装置の製造方法であって、次の特徴を有する。まず、シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる出発基板の表面に、第1導電型層をエピタキシャル成長させる第1工程を行う。次に、前記第1導電型層の上に第2導電型層をエピタキシャル成長させることで、前記第2導電型層側の表面をおもて面とし、前記出発基板側の表面を裏面とする半導体基板を作製する第2工程を行う。次に、活性領域において前記第2導電型層を深さ方向に貫通して前記第1導電型層に達する所定深さで前記トレンチを形成する第3工程を行う。前記第2導電型層の内部に、前記トレンチの側壁に沿って第1導電型の第1半導体領域を選択的に形成し、前記第2導電型層の、前記第1半導体領域よりも前記半導体基板の裏面側の部分を第2導電型の第2半導体領域として残す第4工程を行う。次に、前記活性領域の周囲を囲む終端領域において前記第2導電型層を除去し、前記半導体基板のおもて面に前記第1導電型層を露出させる第5工程を行う。次に、前記終端領域において、前記半導体基板のおもて面側に耐圧構造を形成する第6工程を行う。次に、少なくとも前記終端領域において前記半導体基板のおもて面を覆う酸化膜を形成する第7工程を行う。次に、前記酸化膜をマスクとして、前記半導体基板のおもて面に対して斜めの方向から所定の注入角度で前記半導体基板のおもて面および前記トレンチの側壁に第2導電型不純物をイオン注入する第8工程を行う。前記第6工程では、前記耐圧構造として、前記半導体基板のおもて面の表面層に設けられた第2導電型の第5半導体領域を形成する。前記第8工程では、前記第2導電型層の内部に、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に接して、かつ前記第2半導体領域を挟んで前記トレンチの側壁に対向する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第3半導体領域を選択的に形成する。前記第3半導体領域の形成とともに、前記第2導電型層の内部において、前記半導体基板のおもて面よりも深い位置に、前記半導体基板のおもて面に沿って延在する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第4半導体領域を選択的に形成する。前記第4半導体領域を、前記活性領域側から前記終端領域へ延在させる。前記第4半導体領域の前記終端領域に延在させた部分を、前記活性領域側から外側へ向かう方向に所定間隔で離して複数配置する。 Further, in order to solve the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor having a gate structure in which a gate electrode is embedded in a trench via a gate insulating film. It is a method for manufacturing an apparatus and has the following features. First, a first step of epitaxially growing a first conductive layer on the surface of a starting substrate made of a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon is performed. Next, by epitaxially growing the second conductive type layer on the first conductive type layer, the semiconductor having the front surface on the second conductive type layer side as the front surface and the front surface on the starting substrate side as the back surface. The second step of manufacturing the substrate is performed. Next, in the active region, a third step of forming the trench at a predetermined depth that penetrates the second conductive type layer in the depth direction and reaches the first conductive type layer is performed. A first conductive type first semiconductor region is selectively formed inside the second conductive type layer along the side wall of the trench, and the semiconductor is more than the first semiconductor region of the second conductive type layer. The fourth step of leaving the portion on the back surface side of the substrate as the second semiconductor region of the second conductive type is performed. Next, a fifth step is performed in which the second conductive type layer is removed in the terminal region surrounding the active region, and the first conductive type layer is exposed on the front surface of the semiconductor substrate. Next, in the terminal region, a sixth step of forming a pressure resistant structure on the front surface side of the semiconductor substrate is performed. Next, a seventh step of forming an oxide film covering the front surface of the semiconductor substrate is performed at least in the terminal region. Next, using the oxide film as a mask, second conductive impurities are applied to the front surface of the semiconductor substrate and the side wall of the trench at a predetermined injection angle from an oblique direction with respect to the front surface of the semiconductor substrate. The eighth step of ion implantation is performed. In the sixth step, as the withstand voltage structure, a second conductive type fifth semiconductor region provided on the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate is formed. In the eighth step, the second conductive layer is in contact with the first semiconductor region and the second semiconductor region, and faces the side wall of the trench with the second semiconductor region interposed therebetween. 2 The second conductive type third semiconductor region having a higher impurity concentration than the semiconductor region is selectively formed. Along with the formation of the third semiconductor region, the third semiconductor layer extends along the front surface of the semiconductor substrate at a position deeper than the front surface of the semiconductor substrate inside the second conductive type layer. The second conductive type fourth semiconductor region having a higher impurity concentration than the two semiconductor regions is selectively formed. The fourth semiconductor region extends from the active region side to the terminal region. A plurality of portions extending to the terminal region of the fourth semiconductor region are arranged at predetermined intervals in the direction from the active region side to the outside.

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第7工程では、前記酸化膜に、前記活性領域側から外側へ向かう方向に互いに離して複数の開口部を形成する。前記第8工程では、前記半導体基板のおもて面の前記開口部に露出された表面層に、前記第4半導体領域の前記終端領域に延在させた部分を形成することを特徴とする。 Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the above-mentioned invention, in the seventh step, a plurality of openings are formed in the oxide film so as to be separated from each other in the direction from the active region side to the outside. The eighth step is characterized in that a portion extending to the terminal region of the fourth semiconductor region is formed on the surface layer exposed to the opening on the front surface of the semiconductor substrate.

本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法によれば、短チャネル効果を抑制することができるとともに、耐圧低下を防止することができるという効果を奏する。 According to the semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention, it is possible to suppress the short-channel effect and prevent the withstand voltage from being lowered.

実施の形態1にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態2にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態3にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態4にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4. FIG. 図1の切断線A-A’におけるp型不純物濃度プロファイルを示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows the p-type impurity concentration profile in the cutting line AA'in FIG. 図1の切断線A-A’におけるp型不純物濃度プロファイルを示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows the p-type impurity concentration profile in the cutting line AA'in FIG. 従来の半導体装置の耐圧構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the withstand voltage structure of the conventional semiconductor device. 従来の半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the manufacturing process of the conventional semiconductor device.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、nまたはpを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、nやpに付す+および-は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度および低不純物濃度であることを意味する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the accompanying drawings, it means that the electron or hole is a large number of carriers in the layer or region marked with n or p, respectively. Further, + and-attached to n and p mean that the concentration of impurities is higher and the concentration of impurities is lower than that of the layer or region to which it is not attached, respectively. In the following description of the embodiment and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same configurations, and duplicate description will be omitted.

(実施の形態1)
実施の形態1にかかる半導体装置は、シリコンよりもバンドギャップが広い半導体(ワイドバンドギャップ半導体とする)を用いて構成される。この実施の形態1にかかる半導体装置の構造について、ワイドバンドギャップ半導体として例えば炭化珪素(SiC)を用いた場合を例に説明する。図1は、実施の形態1にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。図1には、活性領域10に配置された複数の単位セル(素子の構成単位)のうちの最も外側(チップ(半導体基板50)端部側)の単位セルからチップ端部までを示す。活性領域10は、半導体装置がオン状態のときに電流が流れる領域である。
(Embodiment 1)
The semiconductor device according to the first embodiment is configured by using a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon (referred to as a wide bandgap semiconductor). The structure of the semiconductor device according to the first embodiment will be described by exemplifying a case where, for example, silicon carbide (SiC) is used as the wide bandgap semiconductor. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 1 shows from the outermost unit cell (on the end side of the chip (semiconductor substrate 50)) of the plurality of unit cells (constituent units of the element) arranged in the active region 10 to the chip end. The active region 10 is a region in which a current flows when the semiconductor device is in the ON state.

図1に示す実施の形態1にかかる半導体装置は、炭化珪素からなる半導体基板(半導体チップ)50に、縦型MOSFETを配置した活性領域10と、JTE構造40を配置したエッジ終端領域20と、を備える。エッジ終端領域20は、活性領域10とチップ(半導体基板50)側面との間の領域であり、n-型ドリフト領域2の、基板おもて面(半導体基板50のおもて面)側の電界を緩和して耐圧(耐電圧)を保持する領域である。耐圧とは、半導体装置が誤動作や破壊を起こさない限界の電圧である。符号30は、活性領域10とエッジ終端領域20との間の領域(中間領域)である。 The semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes an active region 10 in which a vertical MOSFET is arranged and an edge termination region 20 in which a JTE structure 40 is arranged on a semiconductor substrate (semiconductor chip) 50 made of silicon carbide. To prepare for. The edge termination region 20 is a region between the active region 10 and the side surface of the chip (semiconductor substrate 50), and is on the substrate front surface (front surface of the semiconductor substrate 50) side of the n - type drift region 2. This is a region where the electric field is relaxed and the withstand voltage (withstand voltage) is maintained. The withstand voltage is the voltage limit at which the semiconductor device does not malfunction or break. Reference numeral 30 is a region (intermediate region) between the active region 10 and the edge termination region 20.

活性領域10の縦型MOSFETには、例えば、構造的に低オン抵抗特性を得やすい一般的なトレンチゲート構造が採用されている。トレンチゲート構造は、半導体基板50のおもて面から所定深さで形成したトレンチ7の内部にゲート絶縁膜8を介して埋め込んだゲート電極9を有する構造(以下、MOSゲートとする)10aである。活性領域10は、最も外側に配置されたトレンチ7aの中心間に挟まれた領域である。隣り合うトレンチ7間(メサ領域)には、縦型MOSFETのp型ベース領域4、n+型ソース領域5およびp++型コンタクト領域6が選択的に設けられている。 For the vertical MOSFET in the active region 10, for example, a general trench gate structure that is structurally easy to obtain low on-resistance characteristics is adopted. The trench gate structure is a structure (hereinafter referred to as a MOS gate) 10a having a gate electrode 9 embedded in a trench 7 formed at a predetermined depth from the front surface of the semiconductor substrate 50 via a gate insulating film 8. be. The active region 10 is a region sandwiched between the centers of the outermost trench 7a. A p-type base region 4, an n + -type source region 5, and a p ++ -type contact region 6 of a vertical MOSFET are selectively provided between adjacent trenches 7 (mesa region).

具体的には、半導体基板50は、炭化珪素からなるn+型出発基板1上にn-型ドリフト領域2およびp型ベース領域4となる各炭化珪素層51,52を順にエピタキシャル成長させてなる。トレンチ7は、半導体基板50のおもて面(n-型炭化珪素層51側の表面)から深さ方向にp型炭化珪素層52を貫通してn-型炭化珪素層51に達する。深さ方向とは、半導体基板50のおもて面から裏面へ向かう方向である。n-型炭化珪素層51の、p型炭化珪素層52側の表面層には、p型炭化珪素層52(p型ベース領域4)に接してn型領域(以下、n型電流拡散領域とする)3が選択的に設けられている。 Specifically, the semiconductor substrate 50 is formed by epitaxially growing n - type drift regions 2 and p-type base regions 4 on n + -type starting substrates 1 made of silicon carbide, respectively. The trench 7 penetrates the p-type silicon carbide layer 52 in the depth direction from the front surface (the surface on the n - type silicon carbide layer 51 side) of the semiconductor substrate 50 and reaches the n - type silicon carbide layer 51. The depth direction is the direction from the front surface to the back surface of the semiconductor substrate 50. The surface layer of the n - type silicon carbide layer 51 on the p-type silicon carbide layer 52 side is in contact with the p-type silicon carbide layer 52 (p-type base region 4) and has an n-type region (hereinafter referred to as an n-type current diffusion region). ) 3 is selectively provided.

n型電流拡散領域3は、キャリアの広がり抵抗を低減させる、いわゆる電流拡散層(CSL)である。n型電流拡散領域3は、例えば、トレンチ7の内壁(側壁および底面)を覆うように、活性領域10において半導体基板50のおもて面に平行な方向に一様に設けられている。n型電流拡散領域3は、活性領域10から中間領域30へ延在し、中間領域30で終端していてもよい。n-型炭化珪素層51の、n型電流拡散領域3、後述する第1~3p+型領域11~13、第1,2JTE領域41,42およびn+型ストッパ領域43以外の部分がn-型ドリフト領域2である。 The n-type current diffusion region 3 is a so-called current diffusion layer (CSL) that reduces the spread resistance of carriers. The n-type current diffusion region 3 is uniformly provided in the active region 10 in the direction parallel to the front surface of the semiconductor substrate 50 so as to cover the inner wall (side wall and bottom surface) of the trench 7, for example. The n-type current diffusion region 3 may extend from the active region 10 to the intermediate region 30 and be terminated at the intermediate region 30. The portion of the n - type silicon carbide layer 51 other than the n-type current diffusion region 3, the first to 3p + type regions 11 to 13, the first and second JTE regions 41 and 42 and the n + type stopper region 43, which will be described later , is n-. The type drift region 2.

n型電流拡散領域3の内部には、第1~3p+型領域11~13がそれぞれ選択的に設けられている。第1p+型領域11は、p型ベース領域4とn型電流拡散領域3との界面よりもドレイン側(ドレイン電極18側)に深い位置に、p型ベース領域4と離して配置され、かつトレンチ7の底面を覆う。第1p+型領域11は、トレンチ7の底面および底面コーナー部全体を覆っていてもよい。トレンチ7の底面コーナー部とは、トレンチ7の底面と側壁との境界である。 Inside the n-type current diffusion region 3, first to 3p + type regions 11 to 13 are selectively provided, respectively. The first p + type region 11 is arranged at a position deeper on the drain side (drain electrode 18 side) than the interface between the p-type base region 4 and the n-type current diffusion region 3, and separated from the p-type base region 4. Cover the bottom surface of the trench 7. The first p + type region 11 may cover the bottom surface of the trench 7 and the entire bottom surface corner portion. The bottom corner portion of the trench 7 is a boundary between the bottom surface and the side wall of the trench 7.

最も外側のトレンチ7aの底面を覆う第1p+型領域11(以下、最外周の第1p+型領域11aとする)は、後述する段差21まで延在し、段差21の底面21aに露出されている。段差21の底面21aとは、段差21の形成によりエッジ終端領域20に新たに形成された、半導体基板50のおもて面である。段差21の底面21aに露出とは、段差21の底面21aの表面層に後述するフィールド酸化膜22に接するように配置されていることである。最外周の第1p+型領域11aは、例えば、n型電流拡散領域3および第3p+型領域13よりも外側へ延在している。 The first p + type region 11 (hereinafter referred to as the outermost first p + type region 11a) covering the bottom surface of the outermost trench 7a extends to the step 21 described later and is exposed to the bottom surface 21a of the step 21. There is. The bottom surface 21a of the step 21 is a front surface of the semiconductor substrate 50 newly formed in the edge end region 20 by forming the step 21. The exposure to the bottom surface 21a of the step 21 means that the surface layer of the bottom surface 21a of the step 21 is arranged so as to be in contact with the field oxide film 22 described later. The outermost first p + type region 11a extends outward from, for example, the n-type current diffusion region 3 and the third p + type region 13.

第2p+型領域12は、隣り合うトレンチ7間(メサ領域)に、第1p+型領域11およびトレンチ7と離して設けられ、かつp型ベース領域4に接する。第2p+型領域12は、例えば、第1p+型領域11と略同じ深さ位置に配置された部分12aと、p型ベース領域4に接する部分12bと、を深さ方向に隣接して配置した2層構造であってもよい。第2p+型領域12を当該部分12a,12bとの2層構造にする場合、これらの部分12a,12bは例えば同じ幅および不純物濃度であってもよい。 The second p + type region 12 is provided between adjacent trenches 7 (mesa region) apart from the first p + type region 11 and the trench 7, and is in contact with the p-type base region 4. In the second p + type region 12, for example, a portion 12a arranged at substantially the same depth as the first p + type region 11 and a portion 12b in contact with the p-type base region 4 are arranged adjacent to each other in the depth direction. It may have a two-layer structure. When the second p + type region 12 has a two-layer structure with the portions 12a and 12b, these portions 12a and 12b may have the same width and impurity concentration, for example.

第3p+型領域13は、最外周の第1p+型領域11aとp型炭化珪素層52との間において、最も外側のトレンチ7aから後述する段差21まで延在し、段差21の側壁21bに露出されている。段差21の側壁21bとは、段差21の形成により新たに形成されたp型炭化珪素層52の側面であり、半導体基板50のおもて面となる。段差21の側壁21bに露出とは、段差21の側壁21bの表面層にフィールド酸化膜22に接するように配置されていることである。 The third p + type region 13 extends from the outermost trench 7a to the step 21 described later between the outermost first p + type region 11a and the p-type silicon carbide layer 52, and extends to the side wall 21b of the step 21. It is exposed. The side wall 21b of the step 21 is a side surface of the p-type silicon carbide layer 52 newly formed by forming the step 21, and is a front surface of the semiconductor substrate 50. The exposure on the side wall 21b of the step 21 means that the surface layer of the side wall 21b of the step 21 is arranged so as to be in contact with the field oxide film 22.

第3p+型領域13は、例えば、n型電流拡散領域3よりも外側へ延在している。また、第3p+型領域13は、最外周の第1p+型領域11aおよびp型炭化珪素層52に接する。すなわち、中間領域30において、半導体基板50のおもて面の表面層には、ドレイン側から最外周の第1p+型領域11a、第3p+型領域13およびp型炭化珪素層52を深さ方向に順に隣接させたp型領域が設けられている。 The third p + type region 13 extends outward from, for example, the n-type current diffusion region 3. Further, the third p + type region 13 is in contact with the outermost first p + type region 11a and the p-type silicon carbide layer 52. That is, in the intermediate region 30, the outermost peripheral first p + type region 11a, third p + type region 13 and p-type silicon carbide layer 52 are deeply formed on the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate 50 from the drain side. A p-shaped region adjacent to each other in the direction is provided.

n型電流拡散領域3を設けずに、n-型炭化珪素層51の内部に第1~3p+型領域11~13を選択的に設けてもよい。第1,2p+型領域11,12とn型電流拡散領域3(またはn-型ドリフト領域2)とのpn接合がトレンチ7の底面よりもドレイン側に深い位置に形成されていればよく、第1,2p+型領域11,12のドレイン側の面の深さ位置は設計条件に合わせて種々変更可能である。 The first to 3p + type regions 11 to 13 may be selectively provided inside the n - type silicon carbide layer 51 without providing the n-type current diffusion region 3. It suffices if the pn junction between the first and second p + type regions 11 and 12 and the n-type current diffusion region 3 (or n - type drift region 2) is formed at a position deeper on the drain side than the bottom surface of the trench 7. The depth position of the surface of the first, second p + type regions 11 and 12 on the drain side can be variously changed according to the design conditions.

例えば、第1,2p+型領域11,12のドレイン側の面は、トレンチ7の底面よりもドレイン側においてn型電流拡散領域3またはn-型ドリフト領域2の内部に位置していてもよいし、n型電流拡散領域3とn-型ドリフト領域2との界面に位置していてもよい。第1,2p+型領域11,12とn型電流拡散領域3(またはn-型ドリフト領域2)とのpn接合がトレンチ7の底面よりもドレイン側に位置することにより、トレンチ7の底面に沿った部分でゲート絶縁膜8に高電界が印加されることを防止することができる。 For example, the drain-side surfaces of the first and second p + -type regions 11 and 12 may be located inside the n-type current diffusion region 3 or the n - type drift region 2 on the drain side of the bottom surface of the trench 7. However, it may be located at the interface between the n-type current diffusion region 3 and the n - type drift region 2. The pn junction between the first and second p + type regions 11 and 12 and the n-type current diffusion region 3 (or n - type drift region 2) is located on the drain side of the bottom surface of the trench 7, so that the bottom surface of the trench 7 is formed. It is possible to prevent a high electric field from being applied to the gate insulating film 8 along the portion along the line.

p型炭化珪素層52の内部には、互いに接するようにn+型ソース領域5およびp++型コンタクト領域6がそれぞれ選択的に設けられている。n+型ソース領域5は、トレンチ7の側壁のゲート絶縁膜8に接し、トレンチ7の側壁のゲート絶縁膜8を介してゲート電極9に対向する。n+型ソース領域5およびp++型コンタクト領域6のドレイン側の面は、p型炭化珪素層52の内部で終端している。p++型コンタクト領域6は、深さ方向に第2p+型領域12に対向する。p++型コンタクト領域6は、例えば、p型炭化珪素層52を深さ方向に貫通して第2p+型領域12に達していてもよい。 Inside the p-type silicon carbide layer 52, an n + type source region 5 and a p ++ type contact region 6 are selectively provided so as to be in contact with each other. The n + type source region 5 is in contact with the gate insulating film 8 on the side wall of the trench 7 and faces the gate electrode 9 via the gate insulating film 8 on the side wall of the trench 7. The drain-side surfaces of the n + -type source region 5 and the p ++ -type contact region 6 are terminated inside the p-type silicon carbide layer 52. The p ++ type contact region 6 faces the second p + type region 12 in the depth direction. For example, the p ++ type contact region 6 may penetrate the p type silicon carbide layer 52 in the depth direction and reach the second p + type region 12.

また、p型炭化珪素層52の内部には、トレンチ7の側壁付近に、トレンチ7の側壁から所定距離だけ離して、かつトレンチ7の側壁に略平行に、第4p+型領域14が設けられている。第4p+型領域14は、n+型ソース領域5に接し、かつn型電流拡散領域3および第1,2p+型領域11,12に接していない。p型ベース領域4の、トレンチ7の側壁と第4p+型領域14との間の部分は、MOSFETのオン時にトレンチ7の側壁に沿ってチャネル(n型の反転層)が形成される領域(以下、チャネル領域とする)である。 Further, inside the p-type silicon carbide layer 52, a fourth p + type region 14 is provided near the side wall of the trench 7 at a predetermined distance from the side wall of the trench 7 and substantially parallel to the side wall of the trench 7. ing. The 4th p + type region 14 is in contact with the n + type source region 5 and is not in contact with the n type current diffusion region 3 and the 1st and 2nd p + type regions 11 and 12. The portion of the p-type base region 4 between the side wall of the trench 7 and the fourth p + type region 14 is a region (n-type inverted layer) is formed along the side wall of the trench 7 when the MOSFET is turned on. Hereinafter referred to as a channel area).

第4p+型領域14は、MOSFETのオン時に、p型ベース領域4とn+型ソース領域5とのpn接合と、p型ベース領域4とn型電流拡散領域3とのpn接合と、からそれぞれp型ベース領域4内に伸びる空乏層を抑制する、いわゆるハロー(HALO)領域である。第4p+型領域14を設けることで、低オン抵抗化を図るためにチャネル領域の厚さ(=チャネル長)を薄くしたとしても、MOSFETのオン時に短チャネル効果の増大を抑制することができ、ゲート閾値電圧の低下を抑制することができる。 The fourth p + type region 14 is composed of a pn junction between the p-type base region 4 and the n + type source region 5 and a pn junction between the p-type base region 4 and the n-type current diffusion region 3 when the MOSFET is turned on. These are so-called HALO regions that suppress the depletion layer extending into the p-type base region 4, respectively. By providing the 4th p + type region 14, even if the thickness (= channel length) of the channel region is reduced in order to reduce the on-resistance, it is possible to suppress the increase in the short-channel effect when the MOSFET is turned on. , It is possible to suppress a decrease in the gate threshold voltage.

さらに、p型炭化珪素層52の内部には、半導体基板50のおもて面から所定深さに、半導体基板50のおもて面に平行に、かつトレンチ7と離して第5p+型領域15が設けられている。第5p+型領域15は、例えば、同一のメサ領域においてp++型コンタクト領域6を挟んで隣り合う第4p+型領域14間にわたって設けられ、当該p型ベース領域4、n+型ソース領域5およびp++型コンタクト領域6に接する。第5p+型領域15は、活性領域10および中間領域30のみに配置され、エッジ終端領域20に配置されない。 Further, inside the p-type silicon carbide layer 52, a fifth p + type region is formed at a predetermined depth from the front surface of the semiconductor substrate 50, parallel to the front surface of the semiconductor substrate 50, and separated from the trench 7. 15 is provided. The fifth p + type region 15 is provided, for example, between the adjacent fourth p + type regions 14 across the p ++ type contact region 6 in the same mesa region, and the p type base region 4 and the n + type source region are provided. It touches 5 and the p ++ type contact area 6. The fifth p + type region 15 is arranged only in the active region 10 and the intermediate region 30, not in the edge termination region 20.

最も外側の第5p+型領域15(以下、最外周の第5p+型領域15aとする)は、活性領域10側から、段差21の側壁21bおよび底面21aにそれぞれ平行に、段差21の底面21aに深さ方向に対向する位置まで延在している。最外周の第5p+型領域15aは、段差21の底面21aおよび側壁21bから所定深さに配置されており、段差21の底面21aおよび側壁21bに露出されていない。最外周の第5p+型領域15aの外側の端部は、中間領域30で終端している。 The outermost 5p + type region 15 (hereinafter referred to as the outermost 5p + type region 15a) is parallel to the side wall 21b and the bottom surface 21a of the step 21 from the active region 10 side, respectively, and the bottom surface 21a of the step 21. It extends to a position facing in the depth direction. The outermost 5p + type region 15a is arranged at a predetermined depth from the bottom surface 21a and the side wall 21b of the step 21, and is not exposed to the bottom surface 21a and the side wall 21b of the step 21. The outermost end of the outermost 5p + type region 15a is terminated at the intermediate region 30.

p型炭化珪素層52の、n+型ソース領域5、p++型コンタクト領域6および第4,5p+型領域14,15以外の部分がp型ベース領域4である。層間絶縁膜16は、トレンチ7に埋め込まれたゲート電極9を覆うように、活性領域10において半導体基板50のおもて面全面に設けられている。すべてのゲート電極9は、図示省略する部分(例えばエッジ終端領域20と中間領域30との境界付近)において、層間絶縁膜16に開口されたコンタクトホールを介してゲート電極パッド(不図示)に電気的に接続されている。 The portion of the p-type silicon carbide layer 52 other than the n + type source region 5, the p ++ type contact region 6 and the fourth and fifth p + type regions 14 and 15 is the p type base region 4. The interlayer insulating film 16 is provided on the entire front surface of the semiconductor substrate 50 in the active region 10 so as to cover the gate electrode 9 embedded in the trench 7. All gate electrodes 9 are electrically connected to the gate electrode pad (not shown) through a contact hole opened in the interlayer insulating film 16 at a portion (for example, near the boundary between the edge termination region 20 and the intermediate region 30) (not shown). Is connected.

ソース電極17は、層間絶縁膜16に開口されたコンタクトホールを介してn+型ソース領域5およびp++型コンタクト領域6に接し、これらの領域に電気的に接続されている。また、ソース電極17は、層間絶縁膜16によってゲート電極9と電気的に絶縁されている。ソース電極17は、フィールド酸化膜22上に延在していてもよい。半導体基板50の裏面(n+型ドレイン領域となるn+型出発基板1の裏面)には、活性領域10からエッジ終端領域20にわたってドレイン電極18が設けられている。 The source electrode 17 is in contact with the n + type source region 5 and the p ++ type contact region 6 via a contact hole opened in the interlayer insulating film 16, and is electrically connected to these regions. Further, the source electrode 17 is electrically insulated from the gate electrode 9 by the interlayer insulating film 16. The source electrode 17 may extend on the field oxide film 22. A drain electrode 18 is provided on the back surface of the semiconductor substrate 50 (the back surface of the n + type starting substrate 1 which is an n + type drain region) from the active region 10 to the edge termination region 20.

エッジ終端領域20には、エッジ終端領域20の全域にわたってp型炭化珪素層52が除去されることで、半導体基板50のおもて面にエッジ終端領域20を活性領域10よりも低くした(ドレイン側に凹ませた)段差21が形成されている。エッジ終端領域20から中間領域30の外側の部分までp型炭化珪素層52を除去して、エッジ終端領域20から中間領域30まで段差21が延在していてもよい。すなわち、段差21の側壁21bが中間領域30に位置していてもよい。 In the edge termination region 20, the p-type silicon carbide layer 52 is removed over the entire edge termination region 20, so that the edge termination region 20 is made lower than the active region 10 on the front surface of the semiconductor substrate 50 (drain). A step 21 (recessed to the side) is formed. The p-type silicon carbide layer 52 may be removed from the edge end region 20 to the outer portion of the intermediate region 30, and the step 21 may extend from the edge end region 20 to the intermediate region 30. That is, the side wall 21b of the step 21 may be located in the intermediate region 30.

段差21の底面21aの、活性領域10側には、上述したように活性領域10側から延在する最外周の第1p+型領域11aが露出されている。段差21の底面コーナー部21cは、最外周の第1p+型領域11aに覆われている。段差21の底面コーナー部21cとは、段差21の底面21aと側壁21bとの境界である。段差21の底面21aの、最外周の第1p+型領域11aよりも外側には、n-型ドリフト領域2が露出されている。 As described above, the outermost first p + type region 11a extending from the active region 10 side is exposed on the active region 10 side of the bottom surface 21a of the step 21. The bottom corner portion 21c of the step 21 is covered with the outermost first p + type region 11a. The bottom corner portion 21c of the step 21 is a boundary between the bottom surface 21a of the step 21 and the side wall 21b. The n - type drift region 2 is exposed outside the outermost first p + type region 11a of the bottom surface 21a of the step 21.

-型ドリフト領域2の、段差21の底面21aに露出する部分の表面層には、外側に配置されるほど不純物濃度を低くした複数のp型領域(ここでは2つ。以下、活性領域10側から第1,2JTE領域41,42とする)を隣接して配置したJTE構造40が設けられている。第1,2JTE領域41,42は、最外周の第1p+型領域11aよりも不純物濃度が低い。第1JTE領域41は、最外周の第1p+型領域11aよりも外側に配置され、最外周の第1p+型領域11aに隣接している。 On the surface layer of the portion of the n - type drift region 2 exposed to the bottom surface 21a of the step 21, a plurality of p-type regions (here, two; hereinafter, the active region 10) whose impurity concentration is lowered so as to be arranged outside. A JTE structure 40 is provided in which the first and second JTE regions 41 and 42 (referred to as the first and second JTE regions 41 and 42) are arranged adjacent to each other. The first and second JTE regions 41 and 42 have a lower impurity concentration than the outermost first p + type region 11a. The first JTE region 41 is arranged outside the outermost first p + type region 11a and is adjacent to the outermost first p + type region 11a.

第2JTE領域42は、第1JTE領域41よりも外側に配置され、第1JTE領域41に隣接している。このJTE構造40で耐圧構造が構成される。MOSFETのオフ時に、p型ベース領域4とn型電流拡散領域3との間のpn接合から外側に向かって伸びる空乏層が、第1,2JTE領域41,42の両方に広がる。エッジ終端領域20での耐圧は、第1,2JTE領域41,42とn-型ドリフト領域2とのpn接合で確保される。 The second JTE region 42 is arranged outside the first JTE region 41 and is adjacent to the first JTE region 41. The pressure resistant structure is configured by the JTE structure 40. When the MOSFET is off, a depletion layer extending outward from the pn junction between the p-type base region 4 and the n-type current diffusion region 3 spreads in both the first and second JTE regions 41 and 42. The withstand voltage in the edge end region 20 is ensured by the pn junction between the first and second JTE regions 41 and 42 and the n - type drift region 2.

また、n-型ドリフト領域2の、段差21の底面21aに露出する部分の表面層には、第2JTE領域42よりも外側において、第2JTE領域42と離して、n+型ストッパ領域43が選択的に設けられている。n+型ストッパ領域43は、半導体基板50の側面(すなわちチップ端部)に露出されている。エッジ終端領域20および中間領域30において、半導体基板50のおもて面はフィールド酸化膜22に覆われている。 Further, on the surface layer of the portion of the n - type drift region 2 exposed to the bottom surface 21a of the step 21, the n + type stopper region 43 is selected outside the second JTE region 42 and separated from the second JTE region 42. It is provided as a target. The n + type stopper region 43 is exposed on the side surface (that is, the chip end portion) of the semiconductor substrate 50. In the edge termination region 20 and the intermediate region 30, the front surface of the semiconductor substrate 50 is covered with the field oxide film 22.

次に、実施の形態1にかかる半導体装置の製造方法について説明する。図2~5は、実施の形態1にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。まず、図2に示すように、n+型ドレイン領域となるn+型出発基板1を用意する。次に、n+型出発基板1のおもて面に、n-型炭化珪素層51をエピタキシャル成長させる。次に、n-型炭化珪素層51の内部の所定深さに、一般的な方法(イオン注入等)により第1~3p+型領域11~13およびn型電流拡散領域3をそれぞれ選択的に形成する。 Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described. 2 to 5 are cross-sectional views showing a state in which the semiconductor device according to the first embodiment is in the process of being manufactured. First, as shown in FIG. 2, an n + type starting board 1 serving as an n + type drain region is prepared. Next, the n - type silicon carbide layer 51 is epitaxially grown on the front surface of the n + type starting substrate 1. Next, the first to 3p + type regions 11 to 13 and the n-type current diffusion region 3 are selectively formed at a predetermined depth inside the n - type silicon carbide layer 51 by a general method (ion implantation or the like). Form.

次に、n-型炭化珪素層51上に、p型炭化珪素層52をエピタキシャル成長させる。これにより、n+型出発基板1上にn-型炭化珪素層51およびp型炭化珪素層52を順に堆積した炭化珪素基板(半導体ウエハ)50が形成される。次に、p型炭化珪素層52を深さ方向に貫通して、n型電流拡散領域3の内部の第1p+型領域11に達するトレンチ7を形成する。次に、p型炭化珪素層52の内部の所定位置に、一般的な方法(イオン注入等)によりn+型ソース領域5およびp++型コンタクト領域6をそれぞれ選択的に形成する。p型炭化珪素層52の、n+型ソース領域5およびp++型コンタクト領域6以外の部分がp型ベース領域4となる。 Next, the p-type silicon carbide layer 52 is epitaxially grown on the n - type silicon carbide layer 51. As a result, the silicon carbide substrate (semiconductor wafer) 50 in which the n - type silicon carbide layer 51 and the p-type silicon carbide layer 52 are sequentially deposited on the n + type starting substrate 1 is formed. Next, a trench 7 is formed that penetrates the p-type silicon carbide layer 52 in the depth direction and reaches the first p + type region 11 inside the n-type current diffusion region 3. Next, the n + type source region 5 and the p ++ type contact region 6 are selectively formed at predetermined positions inside the p-type silicon carbide layer 52 by a general method (ion implantation or the like). The portion of the p-type silicon carbide layer 52 other than the n + type source region 5 and the p ++ type contact region 6 is the p-type base region 4.

次に、図3に示すように、エッジ終端領域20の全域にわたってp型炭化珪素層52をエッチングにより除去してn-型炭化珪素層51を露出させることで、半導体基板50のおもて面に段差21を形成する。これにより、段差21の底面21aの活性領域10側および段差21の底面コーナー部21cに最外周の第1p+型領域11aが露出される。段差21の側壁21bに、p型ベース領域4および第3p+型領域13が露出される。このとき、例えば等方性エッチングにより段差21を形成することで、段差21の側壁21bの底面21aに対する角度θ1が鈍角となる斜度をつけてもよい。 Next, as shown in FIG. 3, the p-type silicon carbide layer 52 is removed by etching over the entire area of the edge termination region 20 to expose the n - type silicon carbide layer 51, whereby the front surface of the semiconductor substrate 50 is exposed. A step 21 is formed on the surface. As a result, the outermost first p + type region 11a is exposed on the active region 10 side of the bottom surface 21a of the step 21 and the bottom corner portion 21c of the step 21. The p-type base region 4 and the third p + -type region 13 are exposed on the side wall 21b of the step 21. At this time, for example, by forming the step 21 by isotropic etching, the angle θ1 of the side wall 21b of the step 21 with respect to the bottom surface 21a may be obtuse.

次に、図4に示すように、n-型炭化珪素層51の、段差21の底面21aに露出させた部分の表面層の所定位置に、一般的な方法(イオン注入等)により第1,2JTE領域41,42およびn+型ストッパ領域43をそれぞれ選択的に形成する。n-型炭化珪素層51の、第1~3p+型領域11~13、n型電流拡散領域3、第1,2JTE領域41,42およびn+型ストッパ領域43以外の部分がn-型ドリフト領域2となる。 Next, as shown in FIG. 4, the n - type silicon carbide layer 51 is first placed at a predetermined position on the surface layer of the portion exposed on the bottom surface 21a of the step 21 by a general method (ion implantation or the like). 2 JTE regions 41 and 42 and n + type stopper regions 43 are selectively formed, respectively. Parts of the n - type silicon carbide layer 51 other than the 1st to 3p + type regions 11 to 13, the n-type current diffusion region 3, the 1st and 2nd JTE regions 41 and 42, and the n + type stopper region 43 are n - type drift. It becomes the area 2.

次に、図5に示すように、エッジ終端領域20において段差21の底面21aを覆う酸化膜マスク61を形成する。すなわち、酸化膜マスク61の開口部には、活性領域10から段差21の底面コーナー部21cまでが露出される。次に、半導体基板50のおもて面に対して所定の注入角度±θ2で斜めの方向から、トレンチ7の両側壁にそれぞれアルミニウム(Al)等のp型不純物をイオン注入(斜めイオン注入)62する。トレンチ7の両側壁それぞれに異なる条件の複数回(複数段)の斜めイオン注入62を行ってもよい。 Next, as shown in FIG. 5, an oxide film mask 61 that covers the bottom surface 21a of the step 21 is formed in the edge end region 20. That is, the opening of the oxide film mask 61 is exposed from the active region 10 to the bottom corner portion 21c of the step 21. Next, p-type impurities such as aluminum (Al) are ion-implanted (diagonal ion implantation) into both side walls of the trench 7 from an oblique direction at a predetermined injection angle ± θ2 with respect to the front surface of the semiconductor substrate 50. 62. A plurality of (multiple stages) of oblique ion implantation 62 under different conditions may be performed on both side walls of the trench 7.

この斜めイオン注入62により、トレンチ7の側壁にセルフアラインに、トレンチ7の側壁から所定距離だけ離して、p型ベース領域4の内部に第4p+型領域14を選択的に形成する。第4p+型領域14の、トレンチ7の側壁からの距離は、斜めイオン注入62の注入角度θ2や加速エネルギーにより調整可能である。また、この斜めイオン注入62により、第4p+型領域14とともに、酸化膜マスク61の開口部において半導体基板50のおもて面の表面層に、半導体基板50のおもて面から所定深さに、かつ半導体基板50のおもて面に平行に第5p+型領域15が形成される。 By this oblique ion implantation 62, the fourth p + type region 14 is selectively formed inside the p-type base region 4 so as to be self-aligned on the side wall of the trench 7 and separated from the side wall of the trench 7 by a predetermined distance. The distance of the 4th p + type region 14 from the side wall of the trench 7 can be adjusted by the implantation angle θ2 of the oblique ion implantation 62 and the acceleration energy. Further, by this oblique ion implantation 62, together with the 4p + type region 14, the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate 50 at the opening of the oxide film mask 61 has a predetermined depth from the front surface of the semiconductor substrate 50. In addition, the fifth p + type region 15 is formed parallel to the front surface of the semiconductor substrate 50.

図5には、トレンチ7の一方の側壁(右側の側壁)に所定の注入角度(+θ2)で斜めイオン注入62を行っている状態を示し、トレンチ7の他の側壁(左側の側壁)に注入角度(-θ2)で斜めイオン注入62を行っている状態を図示省略する(図6~8においても同様)。トレンチ7の他の側壁に斜めイオン注入62を行っている状態は、図5において斜めイオン注入62を示す「左上から右下に向かう矢印」を、「右上から左下へ向かう矢印」に変更したものとなる。 FIG. 5 shows a state in which oblique ion implantation 62 is performed at a predetermined injection angle (+ θ2) on one side wall (right side wall) of the trench 7, and is injected into the other side wall (left side wall) of the trench 7. The state in which the oblique ion implantation 62 is performed at an angle (−θ2) is omitted from the illustration (the same applies to FIGS. 6 to 8). In the state where the oblique ion implantation 62 is performed on the other side wall of the trench 7, the "arrow from the upper left to the lower right" indicating the oblique ion implantation 62 in FIG. 5 is changed to the "arrow from the upper right to the lower left". Will be.

この斜めイオン注入62時、第5p+型領域15はトレンチ7の側壁にまで延在するように形成される。このため、この斜めイオン注入62の後に、n+型ソース領域5の、トレンチ7の側壁に沿った部分で、かつ斜めイオン注入62によりp型に反転した部分を、半導体基板50のおもて面に対して注入角度を0度以上60度以下程度とした方向からのイオン注入によりn+型に反転させる。 At 62 o'clock of this oblique ion implantation, the fifth p + type region 15 is formed so as to extend to the side wall of the trench 7. Therefore, after the oblique ion implantation 62, the portion of the n + type source region 5 along the side wall of the trench 7 and the portion inverted into a p-type by the oblique ion implantation 62 is the front surface of the semiconductor substrate 50. It is inverted into an n + type by ion implantation from a direction in which the implantation angle is 0 degrees or more and 60 degrees or less with respect to the surface.

次に、イオン注入で形成したすべての領域について、不純物を活性化させるための熱処理(活性化アニール)を行う。イオン注入で形成したすべての領域とは、n型電流拡散領域3、n+型ソース領域5、p++型コンタクト領域6、第1~5p+型領域11~15、第1,2JTE領域41,42およびn+型ストッパ領域43である。次に、一般的な方法により、ゲート絶縁膜8、ゲート電極9、層間絶縁膜16、コンタクトホール、ソース電極17およびドレイン電極18を形成する。その後、半導体ウエハをダイシング(切断)して個々のチップ状に個片化することで、図1に示すMOSFETが完成する。 Next, heat treatment (activation annealing) for activating impurities is performed on all the regions formed by ion implantation. All the regions formed by ion implantation are n-type current diffusion region 3, n + type source region 5, p ++ type contact region 6, 1st to 5p + type regions 11 to 15, 1st and 2nd JTE regions 41. , 42 and n + type stopper region 43. Next, the gate insulating film 8, the gate electrode 9, the interlayer insulating film 16, the contact hole, the source electrode 17, and the drain electrode 18 are formed by a general method. After that, the MOSFET shown in FIG. 1 is completed by dicing (cutting) the semiconductor wafer and individualizing it into individual chips.

以上、説明したように、実施の形態1によれば、エッジ終端領域を酸化膜マスクで覆った状態で、ハロー構造を構成する第4p+型領域を形成するための斜めイオン注入を行う。このため、斜めイオン注入により、第4p+型領域とともに形成され、半導体基板のおもて面から所定深さに、半導体基板のおもて面に平行に配置される第5p+型領域がエッジ終端領域に形成されない。これにより、エッジ終端領域の電位が例えばJTE構造のみで得られる電位から変動しない。斜めイオン注入によりハロー構造を構成する第4p+型領域を形成して短チャネル効果を抑制することができるとともに、斜めイオン注入によるエッジ終端領域の耐圧低下を防止することができる。 As described above, according to the first embodiment, the edge termination region is covered with the oxide film mask, and the oblique ion implantation for forming the fourth p + type region constituting the halo structure is performed. Therefore, the 5p + type region formed together with the 4th p + type region by oblique ion implantation and arranged parallel to the front surface of the semiconductor substrate at a predetermined depth from the front surface of the semiconductor substrate is an edge. Not formed in the termination area. As a result, the potential in the edge termination region does not fluctuate from the potential obtained only by, for example, the JTE structure. The 4p + type region constituting the halo structure can be formed by the oblique ion implantation to suppress the short channel effect, and the withstand voltage reduction in the edge termination region due to the oblique ion implantation can be prevented.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2にかかる半導体装置の構造について説明する。図6は、実施の形態2にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。実施の形態2にかかる半導体装置が実施の形態1にかかる半導体装置と異なる点は、最外周の第5p+型領域15cの、活性領域10側から外側へ延在する幅を狭くした点である。実施の形態2において、最外周の第5p+型領域15cは、活性領域10側から段差21に達しないように設けられている。
(Embodiment 2)
Next, the structure of the semiconductor device according to the second embodiment will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the semiconductor device according to the second embodiment is in the process of being manufactured. The difference between the semiconductor device according to the second embodiment and the semiconductor device according to the first embodiment is that the width of the outermost 5p + type region 15c extending from the active region 10 side to the outside is narrowed. .. In the second embodiment, the outermost 5p + type region 15c is provided so as not to reach the step 21 from the active region 10 side.

図6に示すように、実施の形態2にかかる半導体装置の製造方法は、実施の形態1にかかる半導体装置の製造方法において、斜めイオン注入62に用いる酸化膜マスク63を、段差21の底面21aおよび側壁21bを覆うように形成すればよい。 As shown in FIG. 6, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, the oxide film mask 63 used for the oblique ion implantation 62 is attached to the bottom surface 21a of the step 21. And it may be formed so as to cover the side wall 21b.

以上、説明したように、実施の形態2によれば、最外周の第5p+型領域が活性領域側から外側へ延在する幅を狭くした場合においても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the second embodiment, even when the width extending from the active region side to the outside of the outermost 5p + type region is narrowed, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Obtainable.

(実施の形態3)
次に、実施の形態3にかかる半導体装置の構造について説明する。図7は、実施の形態3にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。実施の形態3にかかる半導体装置が実施の形態1にかかる半導体装置と異なる点は、最外周の第5p+型領域15dの外側の端部をエッジ終端領域20まで延在させて、JTE構造40の第1JTE領域41の内部で終端させた点である。
(Embodiment 3)
Next, the structure of the semiconductor device according to the third embodiment will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the semiconductor device according to the third embodiment is in the process of being manufactured. The difference between the semiconductor device according to the third embodiment and the semiconductor device according to the first embodiment is that the outer end of the outermost 5p + type region 15d is extended to the edge termination region 20 to extend the JTE structure 40. It is a point terminated inside the first JTE region 41 of.

図7に示すように、実施の形態3にかかる半導体装置の製造方法は、実施の形態1にかかる半導体装置の製造方法において、斜めイオン注入62に用いる酸化膜マスク64を、チップ端部からJTE構造40の第1JTE領域41のチップ端部側の一部までを覆うように形成すればよい。すなわち、斜めイオン注入62時、酸化膜マスク64の開口部には、活性領域10から、第1JTE領域41の活性領域10側の一部までが露出される。 As shown in FIG. 7, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, the oxide film mask 64 used for the oblique ion implantation 62 is JTE from the chip end portion. It may be formed so as to cover a part of the first JTE region 41 of the structure 40 on the chip end side. That is, at the time of oblique ion implantation 62, the opening of the oxide film mask 64 is exposed from the active region 10 to a part of the first JTE region 41 on the active region 10 side.

以上、説明したように、実施の形態3によれば、実施の形態1,2と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態3によれば、最外周の第5p+型領域の外側の端部を、JTE構造を構成する最も活性領域側のJTE領域の内部で終端させる。これにより、JTE構造を構成する最も活性領域側のJTE領域の不純物濃度を高くすることができる。このため、エッジ終端領域の幅を変えない場合には、エッジ終端領域の耐圧を向上させることができ、エッジ終端領域の耐圧を変えない場合には、エッジ終端領域を短縮することができる。 As described above, according to the third embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained. Further, according to the third embodiment, the outer end portion of the outermost 5p + type region is terminated inside the JTE region on the most active region side constituting the JTE structure. As a result, the impurity concentration in the JTE region on the most active region side constituting the JTE structure can be increased. Therefore, if the width of the edge termination region is not changed, the withstand voltage of the edge termination region can be improved, and if the withstand voltage of the edge termination region is not changed, the edge termination region can be shortened.

(実施の形態4)
次に、実施の形態4にかかる半導体装置の構造について説明する。図8は、実施の形態4にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。実施の形態4にかかる半導体装置が実施の形態1にかかる半導体装置と異なる点は、最外周の第5p+型領域15eの外側の部分15fで、フローティングのp+型領域であるフィールドリミッティングリング(FLR)を構成した点である。
(Embodiment 4)
Next, the structure of the semiconductor device according to the fourth embodiment will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the semiconductor device according to the fourth embodiment is in the process of being manufactured. The difference between the semiconductor device according to the fourth embodiment and the semiconductor device according to the first embodiment is that the field limiting ring is a floating p + type region in the outer portion 15f of the outermost fifth p + type region 15e. It is a point that constitutes (FLR).

具体的には、実施の形態4においては、n-型ドリフト領域2の、段差21の底面21aに露出する部分の表面層に、JTE構造に代えてp型領域44が設けられている。p型領域44は、最外周の第1p+型領域11aよりも外側に配置され、最外周の第1p+型領域11aに隣接している。最外周の第5p+型領域15eは、活性領域10側からp型領域44の内部まで延在し、例えばp型領域44よりも外側で終端している。 Specifically, in the fourth embodiment, the p-type region 44 is provided in place of the JTE structure on the surface layer of the portion of the n - type drift region 2 exposed to the bottom surface 21a of the step 21. The p-type region 44 is arranged outside the outermost first p + type region 11a and is adjacent to the outermost first p + type region 11a. The outermost fifth p + type region 15e extends from the active region 10 side to the inside of the p-type region 44, and is terminated outside the p-type region 44, for example.

最外周の第5p+型領域15eの外側の部分15fはp型領域44の内部において複数に分離されている。最外周の第5p+型領域15eの外側の部分15fの、分離された各部15f-1~15f-4間の間隔は外側に配置されるほど広くなっていてもよい。最外周の第5p+型領域15eの外側の部分15fの、分離された各部15f-1~15f-4は、フィールドリミッティングリングを構成する。 The outermost portion 15f of the outermost 5p + type region 15e is separated into a plurality of parts inside the p type region 44. The distance between the separated parts 15f-1 to 15f-4 in the outer part 15f of the outermost 5p + type region 15e may be wide enough to be arranged on the outside. Separated portions 15f-1 to 15f-4 of the outermost portion 15f of the outermost 5p + type region 15e constitute a field limiting ring.

実施の形態4にかかる半導体装置の製造方法は、実施の形態1にかかる半導体装置の製造方法において、斜めイオン注入62に用いる酸化膜マスク65に、最外周の第5p+型領域15eの外側の部分15fの分離された各部15f-1~15f-4の形成領域にそれぞれ対応した開口部65-1~65-4を形成すればよい。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment is the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, in which the oxide film mask 65 used for the oblique ion implantation 62 is attached to the outermost outermost 5p + type region 15e. The openings 65-1 to 65-4 corresponding to the formed regions of the separated portions 15f-1 to 15f-4 of the portion 15f may be formed.

以上、説明したように、実施の形態4によれば、最外周の第5p+型領域15eの外側の部分でフィールドリミッティングリングを構成した場合においても、実施の形態1~3と同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the fourth embodiment, even when the field limiting ring is configured in the outer portion of the outermost 5p + type region 15e, the same effect as that of the first to third embodiments is obtained. Can be obtained.

(実施例)
次に、斜めイオン注入62により形成される第5p+型領域15のp型不純物濃度プロファイルについて検証した。図9,10は、図1の切断線A-A’におけるp型不純物濃度プロファイルを示す特性図である。図9,10には、最外周の第5p+型領域15aの、半導体基板50のおもて面から深さ方向のp型不純物濃度プロファイルを示す。図9,10の横軸は半導体基板50のおもて面からの深さであり、縦軸は最外周の第5p+型領域15aのドーピング濃度である。
(Example)
Next, the p-type impurity concentration profile of the 5th p + type region 15 formed by the oblique ion implantation 62 was verified. 9 and 10 are characteristic diagrams showing the p-type impurity concentration profile in the cutting line AA'of FIG. 1. 9 and 10 show the p-type impurity concentration profile in the depth direction from the front surface of the semiconductor substrate 50 in the 5p + type region 15a on the outermost circumference. The horizontal axis of FIGS. 9 and 10 is the depth from the front surface of the semiconductor substrate 50, and the vertical axis is the doping concentration of the 5p + type region 15a on the outermost circumference.

図9,10は、上述した実施の形態1にかかる半導体装置の製造方法において、斜めイオン注入62の注入角度θ2をそれぞれ45度および60度としたときの最外周の第5p+型領域15aのp型不純物のドーピング濃度プロファイルである。図9,10に示す各試料ともに、トレンチ7の両側壁それぞれに2段の斜めイオン注入62を行って第5p+型領域15を形成している。 9 and 10 show the outermost 5p + type region 15a in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment described above, when the implantation angles θ2 of the oblique ion implantation 62 are 45 degrees and 60 degrees, respectively. It is a doping concentration profile of a p-type impurity. In each of the samples shown in FIGS. 9 and 10, a fifth p + type region 15 is formed by performing two-stage oblique ion implantation 62 on each of the side walls of the trench 7.

2段の斜めイオン注入62のうち、1段目の斜めイオン注入62は、ドーパントをアルミニウムとし、加速エネルギーを320keVとし、ドーズ量を3.5×1012/cm2とした。2段目の斜めイオン注入62は、ドーパントをアルミニウムとし、加速エネルギーを260keVとし、ドーズ量を2.5×1012/cm2とした。 Of the two-stage oblique ion implantation 62, the first-stage oblique ion implantation 62 had an aluminum dopant, an acceleration energy of 320 keV, and a dose amount of 3.5 × 10 12 / cm 2 . In the second-stage oblique ion implantation 62, the dopant was aluminum, the acceleration energy was 260 keV, and the dose amount was 2.5 × 10 12 / cm 2 .

図9,10に示す結果より、斜めイオン注入62により半導体基板50のおもて面付近の不純物濃度が1.0×1017/cm3程度まで高くなることが確認された。本発明においては、エッジ終端領域20における半導体基板50のおもて面付近の不純物濃度が、エッジ終端領域20全域にわたって一様に1.0×1017/cm3程度となることを防止することができる。したがって、エッジ終端領域20での耐圧低下を防止するにあたって、本発明が有用であることが確認された。 From the results shown in FIGS. 9 and 10, it was confirmed that the impurity concentration near the front surface of the semiconductor substrate 50 was increased to about 1.0 × 10 17 / cm 3 by the oblique ion implantation 62. In the present invention, it is necessary to prevent the impurity concentration in the vicinity of the front surface of the semiconductor substrate 50 in the edge termination region 20 from being uniformly about 1.0 × 10 17 / cm 3 over the entire edge termination region 20. Can be done. Therefore, it has been confirmed that the present invention is useful in preventing a decrease in withstand voltage in the edge termination region 20.

以上において本発明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であり、上述した各実施の形態において、例えば各部の寸法や不純物濃度等は要求される仕様等に応じて種々設定される。また、本発明は、炭化珪素以外のワイドバンドギャップ半導体(例えばガリウム(Ga)など)にも適用可能である。また、本発明は、導電型(n型、p型)を反転させても同様に成り立つ。 In the above, the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and in each of the above-described embodiments, for example, the dimensions of each part, the impurity concentration, and the like are set variously according to the required specifications and the like. The present invention is also applicable to wide bandgap semiconductors other than silicon carbide (for example, gallium (Ga)). Further, the present invention is similarly established even if the conductive type (n type, p type) is inverted.

以上のように、本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法は、ハロー構造を備えたトレンチゲート構造のMOS型半導体装置に有用である。 As described above, the semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention are useful for a MOS type semiconductor device having a trench gate structure having a halo structure.

1 n+型出発基板
2 n-型ドリフト領域
3 n型電流拡散領域
4 p型ベース領域
5 n+型ソース領域
6 p++型コンタクト領域
7,7a トレンチ
8 ゲート絶縁膜
9 ゲート電極
10 活性領域
11,11a 第1p+型領域
12 第2p+型領域
12a,12b 第2p+型領域の一部
13 第3p+型領域
14 第4p+型領域
15 第5p+型領域
15a,15c~15e 最外周の第5p+型領域
15f 最外周の第5p+型領域の外側の部分
15f-1~15f-4 最外周の第5p+型領域の外側の、フィールドリミッティングリングを構成する各部
16 層間絶縁膜
17 ソース電極
18 ドレイン電極
20 エッジ終端領域
21 半導体基板のおもて面の段差
21a 段差の底面
21b 段差の側壁
21c 段差の底面コーナー部
22 フィールド酸化膜
30 中間領域
40 JTE構造
41 第1JTE領域
42 第2JTE領域
43 n+型ストッパ領域
44 p型領域
50 半導体基板
51 n-型炭化珪素層
52 p型炭化珪素層
61,63~65 酸化膜マスク
62 第4,5p+型領域を形成するための斜めイオン注入
65-1~65-4 酸化膜マスクの開口部
θ1 段差の側壁の底面に対する角度
θ2 斜めイオン注入の注入角度
1 n + type starting substrate 2 n - type drift region 3 n type current diffusion region 4 p type base region 5 n + type source region 6 p ++ type contact region 7, 7a trench 8 gate insulating film 9 gate electrode 10 active region 11, 11a 1st p + type region 12 2nd p + type region 12a, 12b Part of 2nd p + type region 13 3rd p + type region 14 4th p + type region 15 5th p + type region 15a, 15c to 15e Outermost 5p + type region 15f Outer part of the outermost 5p + type region 15f-1 to 15f-4 Each part constituting the field limiting ring outside the outermost 5p + type region 16 Interlayer insulating film 17 Source electrode 18 Drain electrode 20 Edge end region 21 Step on the front surface of the semiconductor substrate 21a Bottom of the step 21b Side wall of the step 21c Bottom corner of the step 22 Field oxide film 30 Intermediate region 40 JTE structure 41 1st JTE region 42 No. 2JTE region 43 n + type stopper region 44 p type region 50 semiconductor substrate 51 n - type silicon carbide layer 52 p type silicon carbide layer 61, 63-65 oxide film mask 62 Diagonal to form the 4th and 5th p + type regions Ion injection 65-1 to 65-4 Opening of oxide film mask θ1 Angle with respect to the bottom surface of the side wall of the step θ2 Injection angle of diagonal ion injection

Claims (9)

シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた活性領域と、
前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、
前記終端領域以外の領域において前記半導体基板のおもて面に露出された部分である第2導電型層と、
前記終端領域において前記半導体基板のおもて面に露出され、かつ前記終端領域以外の領域において前記半導体基板の裏面側の部分であり、前記第2導電型層よりも前記半導体基板の裏面側に前記第2導電型層に接して配置された第1導電型層と、
前記半導体基板のおもて面から前記第2導電型層を深さ方向に貫通して、前記第1導電型層に達するトレンチと、
前記トレンチの内部にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記第2導電型層の内部に、前記トレンチの側壁に沿って選択的に設けられた第1導電型の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域よりも前記半導体基板の裏面側に、前記トレンチの側壁に沿って、かつ前記第1半導体領域に接して選択的に設けられた第2導電型の第2半導体領域と、
前記第2導電型層の内部に、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に接して選択的に設けられ、前記第2半導体領域を挟んで前記トレンチの側壁に対向する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第3半導体領域と、
前記第2導電型層の内部において、前記半導体基板のおもて面よりも裏面側に深い位置に選択的に設けられ、前記半導体基板のおもて面に沿って延在する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第4半導体領域と、
前記終端領域において前記半導体基板のおもて面側に設けられた耐圧構造と、
前記第1半導体領域に電気的に接続された第1電極と、
前記半導体基板の裏面に設けられた第2電極と、
を備え、
前記第4半導体領域は、前記活性領域側から前記終端領域側へ延在し、前記終端領域よりも内側で終端していることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate made of a semiconductor with a wider bandgap than silicon,
The active region provided on the semiconductor substrate and
A terminal region that surrounds the active region and
The second conductive layer, which is a portion exposed on the front surface of the semiconductor substrate in a region other than the terminal region,
In the terminal region, it is exposed on the front surface of the semiconductor substrate, and is a portion on the back surface side of the semiconductor substrate in a region other than the terminal region, and is on the back surface side of the semiconductor substrate rather than the second conductive type layer. The first conductive type layer arranged in contact with the second conductive type layer and
A trench that penetrates the second conductive layer from the front surface of the semiconductor substrate in the depth direction and reaches the first conductive layer.
A gate electrode provided inside the trench via a gate insulating film,
A first semiconductor region of the first conductive type selectively provided along the side wall of the trench inside the second conductive type layer.
A second conductive type second semiconductor region selectively provided on the back surface side of the semiconductor substrate with respect to the first semiconductor region along the side wall of the trench and in contact with the first semiconductor region.
The second semiconductor, which is selectively provided inside the second conductive layer in contact with the first semiconductor region and the second semiconductor region and faces the side wall of the trench with the second semiconductor region interposed therebetween. The second conductive type third semiconductor region, which has a higher impurity concentration than the region,
Inside the second conductive type layer, the second conductive layer is selectively provided at a position deeper on the back surface side than the front surface of the semiconductor substrate and extends along the front surface of the semiconductor substrate. The second conductive type fourth semiconductor region, which has a higher impurity concentration than the semiconductor region,
A pressure-resistant structure provided on the front surface side of the semiconductor substrate in the terminal region,
The first electrode electrically connected to the first semiconductor region and
The second electrode provided on the back surface of the semiconductor substrate and
Equipped with
A semiconductor device characterized in that the fourth semiconductor region extends from the active region side to the terminal region side and is terminated inside the terminal region.
前記耐圧構造は、前記半導体基板のおもて面の表面層に、前記半導体基板のおもて面に平行な方向に隣接して配置され、外側に配置されるほど不純物濃度を低くした複数の第2導電型の第5半導体領域を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The pressure-resistant structure is arranged adjacent to the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate in a direction parallel to the front surface of the semiconductor substrate, and the impurity concentration is lowered as it is arranged outside. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has a second conductive type fifth semiconductor region. シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた活性領域と、
前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、
前記終端領域以外の領域において前記半導体基板のおもて面に露出された部分である第2導電型層と、
前記終端領域において前記半導体基板のおもて面に露出され、かつ前記終端領域以外の領域において前記半導体基板の裏面側の部分であり、前記第2導電型層よりも前記半導体基板の裏面側に前記第2導電型層に接して配置された第1導電型層と、
前記半導体基板のおもて面から前記第2導電型層を深さ方向に貫通して、前記第1導電型層に達するトレンチと、
前記トレンチの内部にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記第2導電型層の内部に、前記トレンチの側壁に沿って選択的に設けられた第1導電型の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域よりも前記半導体基板の裏面側に、前記トレンチの側壁に沿って、かつ前記第1半導体領域に接して選択的に設けられた第2導電型の第2半導体領域と、
前記第2導電型層の内部に、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に接して選択的に設けられ、前記第2半導体領域を挟んで前記トレンチの側壁に対向する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第3半導体領域と、
前記第2導電型層の内部において、前記半導体基板のおもて面よりも裏面側に深い位置に選択的に設けられ、前記半導体基板のおもて面に沿って延在する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第4半導体領域と、
前記終端領域において前記半導体基板のおもて面側に設けられた耐圧構造と、
前記第1半導体領域に電気的に接続された第1電極と、
前記半導体基板の裏面に設けられた第2電極と、
を備え、
前記耐圧構造は、前記半導体基板のおもて面の表面層に、前記半導体基板のおもて面に平行な方向に隣接して配置され、外側に配置されるほど不純物濃度を低くした複数の第2導電型の第5半導体領域を有し、
前記第4半導体領域は、前記活性領域側から前記終端領域へ延在し、最も内側の前記第5半導体領域の内部で終端していることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate made of a semiconductor with a wider bandgap than silicon,
The active region provided on the semiconductor substrate and
A terminal region that surrounds the active region and
The second conductive layer, which is a portion exposed on the front surface of the semiconductor substrate in a region other than the terminal region,
In the terminal region, it is exposed on the front surface of the semiconductor substrate, and is a portion on the back surface side of the semiconductor substrate in a region other than the terminal region, and is on the back surface side of the semiconductor substrate rather than the second conductive type layer. The first conductive type layer arranged in contact with the second conductive type layer and
A trench that penetrates the second conductive layer from the front surface of the semiconductor substrate in the depth direction and reaches the first conductive layer.
A gate electrode provided inside the trench via a gate insulating film,
A first semiconductor region of the first conductive type selectively provided along the side wall of the trench inside the second conductive type layer.
A second conductive type second semiconductor region selectively provided on the back surface side of the semiconductor substrate with respect to the first semiconductor region along the side wall of the trench and in contact with the first semiconductor region.
The second semiconductor, which is selectively provided inside the second conductive layer in contact with the first semiconductor region and the second semiconductor region and faces the side wall of the trench with the second semiconductor region interposed therebetween. The second conductive type third semiconductor region, which has a higher impurity concentration than the region,
Inside the second conductive type layer, the second conductive layer is selectively provided at a position deeper on the back surface side than the front surface of the semiconductor substrate and extends along the front surface of the semiconductor substrate. The second conductive type fourth semiconductor region, which has a higher impurity concentration than the semiconductor region,
A pressure-resistant structure provided on the front surface side of the semiconductor substrate in the terminal region,
The first electrode electrically connected to the first semiconductor region and
The second electrode provided on the back surface of the semiconductor substrate and
Equipped with
The pressure-resistant structure is arranged adjacent to the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate in a direction parallel to the front surface of the semiconductor substrate, and the impurity concentration is lowered as it is arranged outside. It has a second conductive type fifth semiconductor region and has a second conductive type fifth semiconductor region.
A semiconductor device characterized in that the fourth semiconductor region extends from the active region side to the terminal region and is terminated inside the innermost fifth semiconductor region.
シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた活性領域と、
前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、
前記終端領域以外の領域において前記半導体基板のおもて面に露出された部分である第2導電型層と、
前記終端領域において前記半導体基板のおもて面に露出され、かつ前記終端領域以外の領域において前記半導体基板の裏面側の部分であり、前記第2導電型層よりも前記半導体基板の裏面側に前記第2導電型層に接して配置された第1導電型層と、
前記半導体基板のおもて面から前記第2導電型層を深さ方向に貫通して、前記第1導電型層に達するトレンチと、
前記トレンチの内部にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記第2導電型層の内部に、前記トレンチの側壁に沿って選択的に設けられた第1導電型の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域よりも前記半導体基板の裏面側に、前記トレンチの側壁に沿って、かつ前記第1半導体領域に接して選択的に設けられた第2導電型の第2半導体領域と、
前記第2導電型層の内部に、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に接して選択的に設けられ、前記第2半導体領域を挟んで前記トレンチの側壁に対向する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第3半導体領域と、
前記第2導電型層の内部において、前記半導体基板のおもて面よりも裏面側に深い位置に選択的に設けられ、前記半導体基板のおもて面に沿って延在する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第4半導体領域と、
前記終端領域において前記半導体基板のおもて面側に設けられた耐圧構造と、
前記第1半導体領域に電気的に接続された第1電極と、
前記半導体基板の裏面に設けられた第2電極と、
を備え、
前記耐圧構造は、前記半導体基板のおもて面の表面層に設けられた第2導電型の第5半導体領域を有し、
前記第4半導体領域は、前記活性領域側から前記終端領域へ延在し、
前記第4半導体領域の前記終端領域に延在する部分は、前記活性領域側から外側へ向かう方向に所定間隔で離して複数配置されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate made of a semiconductor with a wider bandgap than silicon,
The active region provided on the semiconductor substrate and
A terminal region that surrounds the active region and
The second conductive layer, which is a portion exposed on the front surface of the semiconductor substrate in a region other than the terminal region,
In the terminal region, it is exposed on the front surface of the semiconductor substrate, and is a portion on the back surface side of the semiconductor substrate in a region other than the terminal region, and is on the back surface side of the semiconductor substrate rather than the second conductive type layer. The first conductive type layer arranged in contact with the second conductive type layer and
A trench that penetrates the second conductive layer from the front surface of the semiconductor substrate in the depth direction and reaches the first conductive layer.
A gate electrode provided inside the trench via a gate insulating film,
A first semiconductor region of the first conductive type selectively provided along the side wall of the trench inside the second conductive type layer.
A second conductive type second semiconductor region selectively provided on the back surface side of the semiconductor substrate with respect to the first semiconductor region along the side wall of the trench and in contact with the first semiconductor region.
The second semiconductor, which is selectively provided inside the second conductive layer in contact with the first semiconductor region and the second semiconductor region and faces the side wall of the trench with the second semiconductor region interposed therebetween. The second conductive type third semiconductor region, which has a higher impurity concentration than the region,
Inside the second conductive type layer, the second conductive layer is selectively provided at a position deeper on the back surface side than the front surface of the semiconductor substrate and extends along the front surface of the semiconductor substrate. The second conductive type fourth semiconductor region, which has a higher impurity concentration than the semiconductor region,
A pressure-resistant structure provided on the front surface side of the semiconductor substrate in the terminal region,
The first electrode electrically connected to the first semiconductor region and
The second electrode provided on the back surface of the semiconductor substrate and
Equipped with
The pressure-resistant structure has a second conductive type fifth semiconductor region provided on the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate.
The fourth semiconductor region extends from the active region side to the terminal region.
A semiconductor device characterized in that a plurality of portions extending to the terminal region of the fourth semiconductor region are arranged at predetermined intervals in a direction from the active region side to the outside.
前記第1導電型層の内部に、前記第2半導体領域と離して選択的に設けられ、前記トレンチの底面を覆う第1の第2導電型領域と、
隣り合う前記トレンチの間において前記第1導電型層の内部に、前記トレンチと離して選択的に設けられた第2の第2導電型領域と、
をさらに備え、
前記第1の第2導電型領域は、前記活性領域から前記終端領域側へ延在し、前記第5半導体領域の内側に隣接することを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置。
A first conductive type region that is selectively provided inside the first conductive type layer separately from the second semiconductor region and covers the bottom surface of the trench.
A second conductive type region selectively provided inside the first conductive type layer between the adjacent trenches and separated from the trench.
Further prepare
The semiconductor device according to claim 3 or 4, wherein the first second conductive region extends from the active region toward the terminal region and is adjacent to the inside of the fifth semiconductor region.
トレンチの内部にゲート絶縁膜を介してゲート電極を埋め込んだゲート構造を備えた半導体装置の製造方法であって、
シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる出発基板の表面に、第1導電型層をエピタキシャル成長させる第1工程と、
前記第1導電型層の上に第2導電型層をエピタキシャル成長させることで、前記第2導電型層側の表面をおもて面とし、前記出発基板側の表面を裏面とする半導体基板を作製する第2工程と、
活性領域において前記第2導電型層を深さ方向に貫通して前記第1導電型層に達する所定深さで前記トレンチを形成する第3工程と、
前記第2導電型層の内部に、前記トレンチの側壁に沿って第1導電型の第1半導体領域を選択的に形成し、前記第2導電型層の、前記第1半導体領域よりも前記半導体基板の裏面側の部分を第2導電型の第2半導体領域として残す第4工程と、
前記活性領域の周囲を囲む終端領域において前記第2導電型層を除去し、前記半導体基板のおもて面に前記第1導電型層を露出させる第5工程と、
前記終端領域において、前記半導体基板のおもて面側に耐圧構造を形成する第6工程と、
少なくとも前記終端領域において前記半導体基板のおもて面を覆う酸化膜を形成する第7工程と、
前記酸化膜をマスクとして、前記半導体基板のおもて面に対して斜めの方向から所定の注入角度で前記半導体基板のおもて面および前記トレンチの側壁に第2導電型不純物をイオン注入する第8工程と、
を含み、
前記第8工程では、
前記第2導電型層の内部に、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に接して、かつ前記第2半導体領域を挟んで前記トレンチの側壁に対向する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第3半導体領域を選択的に形成するとともに、
前記第2導電型層の内部において、前記半導体基板のおもて面よりも深い位置に、前記半導体基板のおもて面に沿って延在する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第4半導体領域を選択的に形成し、
前記第4半導体領域を、前記活性領域側から前記終端領域側へ延在させて、前記終端領域よりも内側で終端させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device having a gate structure in which a gate electrode is embedded in a trench via a gate insulating film.
The first step of epitaxially growing a first conductive layer on the surface of a starting substrate made of a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon.
By epitaxially growing the second conductive type layer on the first conductive type layer, a semiconductor substrate having the front surface on the second conductive type layer side as the front surface and the front surface on the starting substrate side as the back surface is produced. The second step to do and
A third step of forming the trench at a predetermined depth that penetrates the second conductive layer in the active region and reaches the first conductive layer.
A first conductive type first semiconductor region is selectively formed inside the second conductive type layer along the side wall of the trench, and the semiconductor is more than the first semiconductor region of the second conductive type layer. The fourth step of leaving the portion on the back surface side of the substrate as the second semiconductor region of the second conductive type,
A fifth step of removing the second conductive layer in the terminal region surrounding the active region and exposing the first conductive layer on the front surface of the semiconductor substrate.
In the terminal region, a sixth step of forming a pressure resistant structure on the front surface side of the semiconductor substrate, and
A seventh step of forming an oxide film covering the front surface of the semiconductor substrate at least in the terminal region.
Using the oxide film as a mask, ion-implants the second conductive impurity into the front surface of the semiconductor substrate and the side wall of the trench at a predetermined injection angle from an oblique direction with respect to the front surface of the semiconductor substrate. Eighth step and
Including
In the eighth step,
Impurities inside the second conductive layer, which are in contact with the first semiconductor region and the second semiconductor region and face the side wall of the trench with the second semiconductor region interposed therebetween, more than the second semiconductor region. In addition to selectively forming the second conductive type third semiconductor region with high concentration,
Inside the second conductive type layer, the impurity concentration is higher than that of the second semiconductor region extending along the front surface of the semiconductor substrate at a position deeper than the front surface of the semiconductor substrate. The second conductive type fourth semiconductor region is selectively formed, and the second conductive type fourth semiconductor region is selectively formed.
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the fourth semiconductor region extends from the active region side to the terminal region side and is terminated inside the terminal region.
トレンチの内部にゲート絶縁膜を介してゲート電極を埋め込んだゲート構造を備えた半導体装置の製造方法であって、
シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる出発基板の表面に、第1導電型層をエピタキシャル成長させる第1工程と、
前記第1導電型層の上に第2導電型層をエピタキシャル成長させることで、前記第2導電型層側の表面をおもて面とし、前記出発基板側の表面を裏面とする半導体基板を作製する第2工程と、
活性領域において前記第2導電型層を深さ方向に貫通して前記第1導電型層に達する所定深さで前記トレンチを形成する第3工程と、
前記第2導電型層の内部に、前記トレンチの側壁に沿って第1導電型の第1半導体領域を選択的に形成し、前記第2導電型層の、前記第1半導体領域よりも前記半導体基板の裏面側の部分を第2導電型の第2半導体領域として残す第4工程と、
前記活性領域の周囲を囲む終端領域において前記第2導電型層を除去し、前記半導体基板のおもて面に前記第1導電型層を露出させる第5工程と、
前記終端領域において、前記半導体基板のおもて面側に耐圧構造を形成する第6工程と、
少なくとも前記終端領域において前記半導体基板のおもて面を覆う酸化膜を形成する第7工程と、
前記酸化膜をマスクとして、前記半導体基板のおもて面に対して斜めの方向から所定の注入角度で前記半導体基板のおもて面および前記トレンチの側壁に第2導電型不純物をイオン注入する第8工程と、
を含み、
前記第6工程では、前記耐圧構造として、前記半導体基板のおもて面の表面層に、前記半導体基板のおもて面に平行な方向に隣接して配置され、外側に配置されるほど不純物濃度を低くした複数の第2導電型の第5半導体領域を選択的に形成し、
前記第8工程では、
前記第2導電型層の内部に、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に接して、かつ前記第2半導体領域を挟んで前記トレンチの側壁に対向する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第3半導体領域を選択的に形成するとともに、
前記第2導電型層の内部において、前記半導体基板のおもて面よりも深い位置に、前記半導体基板のおもて面に沿って延在する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第4半導体領域を選択的に形成し、
前記第4半導体領域を、前記活性領域側から前記終端領域へ延在させ、最も内側の前記第5半導体領域の内部で終端させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device having a gate structure in which a gate electrode is embedded in a trench via a gate insulating film.
The first step of epitaxially growing a first conductive layer on the surface of a starting substrate made of a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon.
By epitaxially growing the second conductive type layer on the first conductive type layer, a semiconductor substrate having the front surface on the second conductive type layer side as the front surface and the front surface on the starting substrate side as the back surface is produced. The second step to do and
A third step of forming the trench at a predetermined depth that penetrates the second conductive layer in the active region and reaches the first conductive layer.
A first conductive type first semiconductor region is selectively formed inside the second conductive type layer along the side wall of the trench, and the semiconductor is more than the first semiconductor region of the second conductive type layer. The fourth step of leaving the portion on the back surface side of the substrate as the second semiconductor region of the second conductive type,
A fifth step of removing the second conductive layer in the terminal region surrounding the active region and exposing the first conductive layer on the front surface of the semiconductor substrate.
In the terminal region, a sixth step of forming a pressure resistant structure on the front surface side of the semiconductor substrate, and
A seventh step of forming an oxide film covering the front surface of the semiconductor substrate at least in the terminal region.
Using the oxide film as a mask, ion-implants the second conductive impurity into the front surface of the semiconductor substrate and the side wall of the trench at a predetermined injection angle from an oblique direction with respect to the front surface of the semiconductor substrate. Eighth step and
Including
In the sixth step, as the withstand voltage structure, impurities are arranged on the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate adjacent to each other in a direction parallel to the front surface of the semiconductor substrate, and are arranged outside. A plurality of second conductive type fifth semiconductor regions having a low concentration are selectively formed.
In the eighth step,
Impurities inside the second conductive layer, which are in contact with the first semiconductor region and the second semiconductor region and face the side wall of the trench with the second semiconductor region interposed therebetween, more than the second semiconductor region. In addition to selectively forming the second conductive type third semiconductor region with high concentration,
Inside the second conductive type layer, the impurity concentration is higher than that of the second semiconductor region extending along the front surface of the semiconductor substrate at a position deeper than the front surface of the semiconductor substrate. The second conductive type fourth semiconductor region is selectively formed, and the second conductive type fourth semiconductor region is selectively formed.
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the fourth semiconductor region extends from the active region side to the terminal region and is terminated inside the innermost fifth semiconductor region.
トレンチの内部にゲート絶縁膜を介してゲート電極を埋め込んだゲート構造を備えた半導体装置の製造方法であって、
シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる出発基板の表面に、第1導電型層をエピタキシャル成長させる第1工程と、
前記第1導電型層の上に第2導電型層をエピタキシャル成長させることで、前記第2導電型層側の表面をおもて面とし、前記出発基板側の表面を裏面とする半導体基板を作製する第2工程と、
活性領域において前記第2導電型層を深さ方向に貫通して前記第1導電型層に達する所定深さで前記トレンチを形成する第3工程と、
前記第2導電型層の内部に、前記トレンチの側壁に沿って第1導電型の第1半導体領域を選択的に形成し、前記第2導電型層の、前記第1半導体領域よりも前記半導体基板の裏面側の部分を第2導電型の第2半導体領域として残す第4工程と、
前記活性領域の周囲を囲む終端領域において前記第2導電型層を除去し、前記半導体基板のおもて面に前記第1導電型層を露出させる第5工程と、
前記終端領域において、前記半導体基板のおもて面側に耐圧構造を形成する第6工程と、
少なくとも前記終端領域において前記半導体基板のおもて面を覆う酸化膜を形成する第7工程と、
前記酸化膜をマスクとして、前記半導体基板のおもて面に対して斜めの方向から所定の注入角度で前記半導体基板のおもて面および前記トレンチの側壁に第2導電型不純物をイオン注入する第8工程と、
を含み、
前記第6工程では、前記耐圧構造として、前記半導体基板のおもて面の表面層に設けられた第2導電型の第5半導体領域を形成し、
前記第8工程では、
前記第2導電型層の内部に、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に接して、かつ前記第2半導体領域を挟んで前記トレンチの側壁に対向する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第3半導体領域を選択的に形成するとともに、
前記第2導電型層の内部において、前記半導体基板のおもて面よりも深い位置に、前記半導体基板のおもて面に沿って延在する、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型の第4半導体領域を選択的に形成し、
前記第4半導体領域を、前記活性領域側から前記終端領域へ延在させ、
前記第4半導体領域の前記終端領域に延在させた部分を、前記活性領域側から外側へ向かう方向に所定間隔で離して複数配置することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device having a gate structure in which a gate electrode is embedded in a trench via a gate insulating film.
The first step of epitaxially growing a first conductive layer on the surface of a starting substrate made of a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon.
By epitaxially growing the second conductive type layer on the first conductive type layer, a semiconductor substrate having the front surface on the second conductive type layer side as the front surface and the front surface on the starting substrate side as the back surface is produced. The second step to do and
A third step of forming the trench at a predetermined depth that penetrates the second conductive layer in the active region and reaches the first conductive layer.
A first conductive type first semiconductor region is selectively formed inside the second conductive type layer along the side wall of the trench, and the semiconductor is more than the first semiconductor region of the second conductive type layer. The fourth step of leaving the portion on the back surface side of the substrate as the second semiconductor region of the second conductive type,
A fifth step of removing the second conductive layer in the terminal region surrounding the active region and exposing the first conductive layer on the front surface of the semiconductor substrate.
In the terminal region, a sixth step of forming a pressure resistant structure on the front surface side of the semiconductor substrate, and
A seventh step of forming an oxide film covering the front surface of the semiconductor substrate at least in the terminal region.
Using the oxide film as a mask, ion-implants the second conductive impurity into the front surface of the semiconductor substrate and the side wall of the trench at a predetermined injection angle from an oblique direction with respect to the front surface of the semiconductor substrate. Eighth step and
Including
In the sixth step, as the withstand voltage structure, a second conductive type fifth semiconductor region provided on the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate is formed.
In the eighth step,
Impurities inside the second conductive layer, which are in contact with the first semiconductor region and the second semiconductor region and face the side wall of the trench with the second semiconductor region interposed therebetween, more than the second semiconductor region. In addition to selectively forming the second conductive type third semiconductor region with high concentration,
Inside the second conductive type layer, the impurity concentration is higher than that of the second semiconductor region extending along the front surface of the semiconductor substrate at a position deeper than the front surface of the semiconductor substrate. The second conductive type fourth semiconductor region is selectively formed, and the second conductive type fourth semiconductor region is selectively formed.
The fourth semiconductor region extends from the active region side to the terminal region.
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a plurality of portions extending to the terminal region of the fourth semiconductor region are arranged at predetermined intervals in a direction from the active region side to the outside.
前記第7工程では、前記酸化膜に、前記活性領域側から外側へ向かう方向に互いに離して複数の開口部を形成し、
前記第8工程では、前記半導体基板のおもて面の前記開口部に露出された表面層に、前記第4半導体領域の前記終端領域に延在させた部分を形成することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
In the seventh step, a plurality of openings are formed in the oxide film so as to be separated from each other in the direction from the active region side to the outside.
The eighth step is characterized in that a portion extending to the terminal region of the fourth semiconductor region is formed on a surface layer exposed to the opening on the front surface of the semiconductor substrate. Item 8. The method for manufacturing a semiconductor device according to Item 8.
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