JP7067698B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

この発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.

従来、シリコン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)を用いたパワー整流装置では、低導通損失が求められているため、低順方向電圧が求められる。例えば、ワイドバンドギャップ半導体である炭化珪素(SiC)を用いることで、耐圧1200Vクラスであってもショットキーバリアダイオード(SBD:Schottky Barrier Diode)に適用可能である。また、ショットキーバリアダイオードは、ショットキー接合面でのコンタクト抵抗(接触抵抗)が大きいため、トレンチによりショットキー接合面の面積を大きくすることで低コンタクト抵抗化が可能なトレンチ型SBDが提案されている。 Conventionally, in a power rectifier device using a semiconductor having a wider bandgap than silicon (hereinafter referred to as a wide bandgap semiconductor), a low conduction loss is required, so that a low forward voltage is required. For example, by using silicon carbide (SiC), which is a wide bandgap semiconductor, it can be applied to a Schottky barrier diode (SBD) even if it has a withstand voltage of 1200 V class. Further, since the Schottky barrier diode has a large contact resistance (contact resistance) at the Schottky junction surface, a trench type SBD capable of reducing the contact resistance by increasing the area of the Schottky junction surface by a trench has been proposed. ing.

従来のトレンチ型SBDについて、ワイドバンドギャップ半導体として炭化珪素を用いた場合を例に説明する。図16は、従来の半導体装置の構造を示す断面図である。図16に示すトレンチ型SBDは、炭化珪素からなるn+型支持基板(以下、n+型炭化珪素基板とする)101上にn-型ドリフト領域102となるn-型炭化珪素層131をエピタキシャル成長させたエピタキシャル基板(半導体基板)110を用いて作製されている。半導体基板110のおもて面側には、n型電流拡散領域103が設けられている。半導体基板110のおもて面110aから所定深さでトレンチ105が設けられている。 A case where silicon carbide is used as the wide bandgap semiconductor will be described as an example of the conventional trench type SBD. FIG. 16 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor device. In the trench type SBD shown in FIG. 16, an n - type silicon carbide layer 131 serving as an n - type drift region 102 is epitaxially grown on an n + type support substrate (hereinafter referred to as an n + type silicon carbide substrate) 101 made of silicon carbide. It is manufactured by using the made epitaxial substrate (semiconductor substrate) 110. An n-type current diffusion region 103 is provided on the front surface side of the semiconductor substrate 110. A trench 105 is provided at a predetermined depth from the front surface 110a of the semiconductor substrate 110.

トレンチ105の底面105aは、オフ時に電界が集中するため、p+型領域104で覆われている。トレンチ105の内部に埋め込むように、半導体基板110のおもて面110a上に導電層106が設けられている。半導体基板110のおもて面110aおよびトレンチ105の側壁105bに沿って、導電層106とn型電流拡散領域103とのショットキー接合111が形成されている(二点鎖線の枠で囲む部分)。このショットキー接合111でトレンチ型SBDが構成される。符号107,108は、それぞれトレンチ型SBDのアノード電極およびカソード電極である。 The bottom surface 105a of the trench 105 is covered with a p + type region 104 because an electric field is concentrated when it is off. A conductive layer 106 is provided on the front surface 110a of the semiconductor substrate 110 so as to be embedded in the trench 105. A Schottky junction 111 between the conductive layer 106 and the n-type current diffusion region 103 is formed along the front surface 110a of the semiconductor substrate 110 and the side wall 105b of the trench 105 (the portion surrounded by the frame of the alternate long and short dash line). .. A trench type SBD is formed by this Schottky joint 111. Reference numerals 107 and 108 are the anode electrode and the cathode electrode of the trench type SBD, respectively.

このようなトレンチ型SBDとして、n型ドリフト層に形成したトレンチの底面および側面に沿ってp型炭化珪素層を形成し、当該p型炭化珪素層に接するようにトレンチの内部にp型ポリシリコン層を埋め込み、ドリフト層との間にショットキー障壁を形成した装置が提案されている(例えば、下記特許文献1(第0029,0042~0047段落、第3図)参照。)。 As such a trench-type SBD, a p-type silicon carbide layer is formed along the bottom surface and side surfaces of the trench formed in the n-type drift layer, and p-type polysilicon is formed inside the trench so as to be in contact with the p-type silicon carbide layer. A device in which a layer is embedded and a shotkey barrier is formed between the layer and the drift layer has been proposed (see, for example, Patent Document 1 below (paragraphs 0029,0042 to 0047, FIG. 3) below).

また、別のトレンチ型SBDとして、トレンチの内壁に沿って酸化膜を介して導電層を埋め込んだ構造とし、隣り合うトレンチ間(メサ領域)の上端面にバリア金属膜と半導体層とのショットキー接合を形成した装置が提案されている(例えば、下記特許文献2(第0026,0055段落、第1(f)図)参照。)。 Further, as another trench type SBD, a conductive layer is embedded along the inner wall of the trench via an oxide film, and a shot key of a barrier metal film and a semiconductor layer is formed on the upper end surface between adjacent trenches (mesa region). An apparatus in which a joint is formed has been proposed (see, for example, Patent Document 2 below (paragraphs 0026, 0055, FIG. 1 (f)) below).

また、別のトレンチ型SBDとして、トレンチの底面を覆うようにp型不純物領域を設け、トレンチの上部コーナー部にp型不純物領域を設け、さらに、トレンチ内および半導体層上に、半導体層に対してショットキー障壁を形成する金属電極を形成した装置が提案されている(例えば、下記特許文献3(第0201~0202段落、第16図)参照。)。 Further, as another trench type SBD, a p-type impurity region is provided so as to cover the bottom surface of the trench, a p-type impurity region is provided at the upper corner of the trench, and further, the semiconductor layer is provided in the trench and on the semiconductor layer. A device having a metal electrode forming a Schottky barrier has been proposed (see, for example, Patent Document 3 below (paragraphs 0201 to 0202, FIG. 16)).

特開2013-140824号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-140824 特開2001-068688号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-06688 特開2015-050436号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-050436

しかしながら、従来のトレンチ型SBD(図16参照)には、ショットキー接合111面に複数の異なる面方位が存在する。例えば、半導体基板110のおもて面110aはSi面またはC面であり、トレンチ105の側壁105bはm面である。トレンチ105の上部コーナー部105cには、様々な結晶面が存在する。Si面は(0001)面である。C面は(000-1)面である。m面は、C面に垂直な{1-100}面の総称であり、(10-10)面、(-1010)面、(1-100)面、(-1100)面、(01-10)面および(0-110)面である。トレンチ105の上部コーナー部105cとは、トレンチ105の側壁105bと半導体基板110のおもて面110aとの境界である。 However, in the conventional trench type SBD (see FIG. 16), there are a plurality of different plane orientations on the Schottky junction 111 planes. For example, the front surface 110a of the semiconductor substrate 110 is a Si surface or a C surface, and the side wall 105b of the trench 105 is an m surface. Various crystal planes are present in the upper corner portion 105c of the trench 105. The Si plane is a (0001) plane. The C plane is the (000-1) plane. The m plane is a general term for {1-100} planes perpendicular to the C plane, and is a (10-10) plane, a (-1010) plane, a (1-100) plane, a (-1100) plane, and a (01-10) plane. ) Plane and (0-110) plane. The upper corner portion 105c of the trench 105 is a boundary between the side wall 105b of the trench 105 and the front surface 110a of the semiconductor substrate 110.

図15は、面方位ごとのショットキー障壁の高さを示す特性図である。図15に示すように、ショットキー接合111面でのショットキー障壁の高さは、ショットキー接合111面の面方位によって異なる。このため、従来のトレンチ型SBDには、1つの単位セル(素子の構成単位)に障壁高さの異なる複数のショットキー障壁が存在することとなる。図15には、半導体材料として炭化珪素を用い、導電層106がチタン(Ti)である場合のSi面、C面およびm面でのショットキー障壁の高さを示すが、導電層106を他の金属材料やポリシリコン(poly-Si)で形成した場合も図15と同様の特性を示す。図15の横軸は、導電層106を形成した後に行うアニールの温度であり、縦軸はショットキー接合111面でのショットキー障壁の高さである。 FIG. 15 is a characteristic diagram showing the height of the Schottky barrier for each plane direction. As shown in FIG. 15, the height of the Schottky barrier at the Schottky junction 111 plane varies depending on the plane orientation of the Schottky junction 111 plane. Therefore, in the conventional trench type SBD, a plurality of Schottky barriers having different barrier heights exist in one unit cell (constituent unit of the element). FIG. 15 shows the height of the Schottky barrier on the Si surface, the C surface, and the m surface when silicon carbide is used as the semiconductor material and the conductive layer 106 is titanium (Ti). The same characteristics as in FIG. 15 are exhibited when the metal material of the above is used or when it is formed of polysilicon (poly-Si). The horizontal axis of FIG. 15 is the temperature of annealing performed after the conductive layer 106 is formed, and the vertical axis is the height of the Schottky barrier at the Schottky junction 111 plane.

トレンチ型SBDの1つの単位セルに障壁高さの異なる複数のショットキー障壁が存在する場合、次の2つの問題が生じる。1つ目は、Si面やC面に形成されたショットキー接合111でショットキー障壁高さが低くなるため、トレンチ型SBDのオフ時にリーク(漏れ)電流が増加して耐圧(耐電圧)が低下するという問題である。2つ目は、トレンチ型SBDのショットキー特性が複数段になるため、トレンチ型SBDのオンオフ特性が悪くなる等、ショットキー特性が安定しないという問題である。 When a plurality of Schottky barriers having different barrier heights exist in one unit cell of the trench type SBD, the following two problems arise. First, since the Schottky barrier height is lowered by the Schottky junction 111 formed on the Si surface and the C surface, the leakage current increases when the trench type SBD is turned off, and the withstand voltage (withstand voltage) increases. The problem is that it will decline. The second problem is that the shot key characteristics of the trench type SBD are not stable because the shot key characteristics of the trench type SBD are in a plurality of stages, such as the on / off characteristics of the trench type SBD being deteriorated.

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、耐圧低下を防止することができ、かつ所定のショットキー特性を安定して得ることができる半導体装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of preventing a decrease in withstand voltage and stably obtaining a predetermined Schottky characteristic in order to solve the above-mentioned problems caused by the prior art.

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第1導電型の半導体基板の内部に、第2導電型の第1半導体領域が選択的に設けられている。前記半導体基板のおもて面の表面層に、前記第1半導体領域と離して、第2導電型の第2半導体領域が設けられている。第1導電型の第3半導体領域は、前記半導体基板の、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域以外の部分である。トレンチは、前記半導体基板のおもて面から前記第2半導体領域を貫通して、前記第1半導体領域に達する。前記トレンチの内部に、導電層が設けられている。前記導電層は、前記トレンチの側壁に前記第3半導体領域とのショットキー接合を形成する。第1電極は、前記導電層に電気的に接続されている。第2電極は、前記半導体基板の裏面に設けられている。前記ショットキー接合で構成された素子を配置した活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、前記活性領域と前記終端領域との間のつなぎ領域と、が設けられている。前記半導体基板のおもて面を、前記活性領域および前記つなぎ領域における第1面よりも前記終端領域における第2面で前記第2電極側に低くした段差が設けられている。前記第3半導体領域は、前記半導体基板のおもて面の前記第1面と前記第2面とをつなぐ第3面よりも内側で終端している。前記つなぎ領域において前記第3半導体領域および前記トレンチと前記第3面との間に第4半導体領域が設けられている。前記第4半導体領域は、前記第3半導体領域よりも不純物濃度が低い第1導電型領域か、または前記第3半導体領域と導電型の異なる第2導電型領域である。 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 second conductive type first semiconductor region is selectively provided inside a first conductive type semiconductor substrate made of a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon. A second conductive type second semiconductor region is provided on the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate, separated from the first semiconductor region. The third semiconductor region of the first conductive type is a portion of the semiconductor substrate other than the first semiconductor region and the second semiconductor region. The trench penetrates the second semiconductor region from the front surface of the semiconductor substrate and reaches the first semiconductor region. A conductive layer is provided inside the trench. The conductive layer forms a Schottky junction with the third semiconductor region on the side wall of the trench. The first electrode is electrically connected to the conductive layer. The second electrode is provided on the back surface of the semiconductor substrate. An active region in which an element configured by the Schottky junction is arranged, a terminal region surrounding the active region, and a connecting region between the active region and the terminal region are provided. A step is provided in which the front surface of the semiconductor substrate is lowered on the second electrode side on the second surface in the terminal region than on the first surface in the active region and the connecting region. The third semiconductor region is terminated inside the third surface connecting the first surface and the second surface of the front surface of the semiconductor substrate. In the connecting region, the third semiconductor region and the fourth semiconductor region are provided between the trench and the third surface. The fourth semiconductor region is a first conductive type region having a lower impurity concentration than the third semiconductor region, or a second conductive type region having a different conductive type from the third 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第1導電型の半導体基板の内部に、第2導電型の第1半導体領域が選択的に設けられている。第1導電型の第3半導体領域は、前記半導体基板の、前記第1半導体領域以外の部分である。前記半導体基板のおもて面から所定深さで、前記第1半導体領域に達するトレンチが設けられている。絶縁膜は、前記半導体基板のおもて面の、前記トレンチの形成領域以外の部分を覆う。前記トレンチの内部に、導電層が設けられている。前記導電層は、前記トレンチの側壁に前記第3半導体領域とのショットキー接合を形成する。第1電極は、前記導電層に電気的に接続されている。第2電極は、前記半導体基板の裏面に設けられている。前記ショットキー接合で構成された素子を配置した活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、前記活性領域と前記終端領域との間のつなぎ領域と、が設けられている。前記半導体基板のおもて面を、前記活性領域および前記つなぎ領域における第1面よりも前記終端領域における第2面で前記第2電極側に低くした段差が設けられている。前記第3半導体領域は、前記半導体基板のおもて面の前記第1面と前記第2面とをつなぐ第3面よりも内側で終端している。前記つなぎ領域において前記第3半導体領域および前記トレンチと前記第3面との間に第4半導体領域が設けられている。前記第4半導体領域は、前記第3半導体領域よりも不純物濃度が低い第1導電型領域か、または前記第3半導体領域と導電型の異なる第2導電型領域である。 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 second conductive type first semiconductor region is selectively provided inside a first conductive type semiconductor substrate made of a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon. The third semiconductor region of the first conductive type is a portion of the semiconductor substrate other than the first semiconductor region. A trench is provided that reaches the first semiconductor region at a predetermined depth from the front surface of the semiconductor substrate. The insulating film covers a portion of the front surface of the semiconductor substrate other than the trench forming region. A conductive layer is provided inside the trench. The conductive layer forms a Schottky junction with the third semiconductor region on the side wall of the trench. The first electrode is electrically connected to the conductive layer. The second electrode is provided on the back surface of the semiconductor substrate. An active region in which an element configured by the Schottky junction is arranged, a terminal region surrounding the active region, and a connecting region between the active region and the terminal region are provided. A step is provided in which the front surface of the semiconductor substrate is lowered on the second electrode side on the second surface in the terminal region than on the first surface in the active region and the connecting region. The third semiconductor region is terminated inside the third surface connecting the first surface and the second surface of the front surface of the semiconductor substrate. In the connecting region, the third semiconductor region and the fourth semiconductor region are provided between the trench and the third surface. The fourth semiconductor region is a first conductive type region having a lower impurity concentration than the third semiconductor region, or a second conductive type region having a different conductive type from the third semiconductor 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、前記第1半導体領域は、前記トレンチの底面および底面コーナー部を覆うことを特徴とする。 Further, the semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the first semiconductor region covers the bottom surface and the bottom surface corner portion of the trench.

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第1導電型の半導体基板の内部に、第2導電型の第1半導体領域が選択的に設けられている。前記半導体基板のおもて面の表面層に、前記第1半導体領域と離して、第2導電型の第2半導体領域が設けられている。第1導電型の第3半導体領域は、前記半導体基板の、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域以外の部分である。トレンチは、前記半導体基板のおもて面から前記第2半導体領域を貫通し、前記第1半導体領域と深さ方向に対向する。前記トレンチの内部に、絶縁層が設けられている。前記絶縁層は、前記トレンチの底面および底面コーナー部を覆う。前記トレンチの内部において前記絶縁層上に、導電層が設けられている。前記導電層は、前記トレンチの側壁に前記第3半導体領域とのショットキー接合を形成する。第1電極は、前記導電層に電気的に接続されている。第2電極は、前記半導体基板の裏面に設けられている。前記ショットキー接合で構成された素子を配置した活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、前記活性領域と前記終端領域との間のつなぎ領域と、が設けられている。前記半導体基板のおもて面を、前記活性領域および前記つなぎ領域における第1面よりも前記終端領域における第2面で前記第2電極側に低くした段差が設けられている。前記トレンチと、前記半導体基板のおもて面の前記第1面と前記第2面とをつなぐ第3面と、の間に、前記つなぎ領域の全域にわたって第2導電型の第4半導体領域が設けられている。 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 second conductive type first semiconductor region is selectively provided inside a first conductive type semiconductor substrate made of a semiconductor having a bandgap wider than that of silicon. A second conductive type second semiconductor region is provided on the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate, separated from the first semiconductor region. The third semiconductor region of the first conductive type is a portion of the semiconductor substrate other than the first semiconductor region and the second semiconductor region. The trench penetrates the second semiconductor region from the front surface of the semiconductor substrate and faces the first semiconductor region in the depth direction. An insulating layer is provided inside the trench. The insulating layer covers the bottom surface and bottom corners of the trench. A conductive layer is provided on the insulating layer inside the trench. The conductive layer forms a Schottky junction with the third semiconductor region on the side wall of the trench. The first electrode is electrically connected to the conductive layer. The second electrode is provided on the back surface of the semiconductor substrate. An active region in which an element configured by the Schottky junction is arranged, a terminal region surrounding the active region, and a connecting region between the active region and the terminal region are provided. A step is provided in which the front surface of the semiconductor substrate is lowered on the second electrode side on the second surface in the terminal region than on the first surface in the active region and the connecting region. Between the trench and the third surface connecting the first surface and the second surface of the front surface of the semiconductor substrate, a second conductive type fourth semiconductor region extends over the entire area of the connecting region. It is provided.

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、前記つなぎ領域から前記終端領域にわたって前記半導体基板のおもて面の前記第1面、前記第3面および前記第2面の全面を覆う絶縁膜をさらに備えることを特徴とする。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、前記絶縁膜は、前記活性領域から前記終端領域にわたって前記半導体基板のおもて面の前記第1面、前記第3面および前記第2面の全面を覆うことを特徴とする。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、最も外側の前記トレンチの底面に深さ方向に対向する前記第1半導体領域は、前記活性領域から外側へ延在して前記半導体基板のおもて面の前記第3面に達する。前記第2半導体領域は、前記半導体基板のおもて面の前記第1面および前記第3面に沿って前記活性領域から外側へ延在して前記終端領域に達する。前記第4半導体領域は、前記第2半導体領域と前記第1半導体領域との間に設けられていることを特徴とする。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、最も外側の前記トレンチの底面に深さ方向に対向する前記第1半導体領域は、前記活性領域から外側へ延在して前記半導体基板のおもて面の前記第3面に達する。前記第4半導体領域は、前記半導体基板のおもて面の前記第1面および前記第3面と前記第1半導体領域との間に設けられていることを特徴とする。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、前記トレンチは所定間隔で複数配置されている。前記所定間隔は、前記トレンチの側壁における前記第3半導体領域と前記導電層との前記ショットキー接合の深さ方向の幅以下であることを特徴とする。 Further, in the above-described invention, the semiconductor device according to the present invention covers the entire surface of the first surface, the third surface, and the second surface of the front surface of the semiconductor substrate from the connecting region to the terminal region. It is characterized by further providing an insulating film. Further, in the semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, the insulating film has the first surface, the third surface and the second surface of the front surface of the semiconductor substrate from the active region to the terminal region. It is characterized by covering the entire surface. Further, in the semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, the first semiconductor region facing the bottom surface of the outermost trench in the depth direction extends outward from the active region of the semiconductor substrate. It reaches the third surface of the front surface. The second semiconductor region extends outward from the active region along the first surface and the third surface of the front surface of the semiconductor substrate and reaches the terminal region. The fourth semiconductor region is characterized in that it is provided between the second semiconductor region and the first semiconductor region. Further, in the semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, the first semiconductor region facing the bottom surface of the outermost trench in the depth direction extends outward from the active region of the semiconductor substrate. It reaches the third surface of the front surface. The fourth semiconductor region is characterized in that it is provided between the first surface and the third surface of the front surface of the semiconductor substrate and the first semiconductor region. Further, in the semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, a plurality of the trenches are arranged at predetermined intervals. The predetermined interval is characterized in that it is equal to or less than the width in the depth direction of the Schottky junction between the third semiconductor region and the conductive layer on the side wall of the trench.

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、前記ショットキー接合は前記トレンチの側壁のみに形成されていることを特徴とする。 Further, the semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the Schottky junction is formed only on the side wall of the trench.

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、前記トレンチは、前記半導体基板のおもて面に平行な方向に延在するストライプ状のレイアウトに配置され、前記つなぎ領域で終端している。前記トレンチを挟んで隣り合う前記第2半導体領域同士は、前記つなぎ領域において少なくとも一部が連結されてい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 trench is arranged in a striped layout extending in a direction parallel to the front surface of the semiconductor substrate, and in the connecting region. It is terminated. The second semiconductor regions adjacent to each other with the trench interposed therebetween are characterized in that at least a part thereof is connected in the connecting 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、前記第2半導体領域は、前記つなぎ領域における前記半導体基板のおもて面の表面領域の全面に設けられていることを特徴とする。 Further, the semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the second semiconductor region is provided on the entire surface region of the front surface of the semiconductor substrate in the joint 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、前記トレンチは、前記半導体基板のおもて面に平行な方向に延在するストライプ状のレイアウトに配置され、前記つなぎ領域で終端してい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 trench is arranged in a striped layout extending in a direction parallel to the front surface of the semiconductor substrate, and in the connecting region. It is characterized by being terminated.

本発明にかかる半導体装置によれば、1つの面方位(トレンチの側壁の面方位)のみでショットキー特性が決まるため、耐圧低下を防止することができ、かつ所定のショットキー特性を安定して得ることができるという効果を奏する。 According to the semiconductor device according to the present invention, since the Schottky characteristic is determined only by one surface orientation (the surface orientation of the side wall of the trench), it is possible to prevent a decrease in withstand voltage and to stabilize a predetermined Schottky characteristic. It has the effect of being able to be obtained.

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. 図2Aの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of FIG. 2A. 図1の切断線C-Cおよび図2A,2Bの切断線C-C’で切断した平面を半導体基板のおもて面側からみた各部のレイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the layout of each part of the plane cut by the cutting line CC of FIG. 1 and the cutting line CC'of FIGS. 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 2. FIG. 実施の形態2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 2. FIG. 図11Aの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of FIG. 11A. 図10の切断線F-Fおよび図11A,11Bの切断線F-F’で切断した平面を半導体基板のおもて面側からみた各部のレイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the layout of each part which saw the plane cut by the cutting line FF of FIG. 実施の形態3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 3. FIG. 実施の形態3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 3. FIG. 面方位ごとのショットキー障壁の高さを示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows the height of the Schottky barrier for each plane direction. 従来の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 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。また、本明細書では、ミラー指数の表記において、“-”はその直後の指数につくバーを意味しており、指数の前に“-”を付けることで負の指数を表している。 Hereinafter, preferred embodiments of 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. Further, in the present specification, in the notation of the Miller index, "-" means a bar attached to the index immediately after that, and "-" is added before the index to indicate a negative index.

(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1,2A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2Bは、図2Aの変形例を示す断面図である。図3は、図1の切断線C-Cおよび図2A,2Bの切断線C-C’で切断した平面を半導体基板のおもて面側からみた各部のレイアウトを示す平面図である。
(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. 1 and 2A are cross-sectional views showing the structure of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2B is a cross-sectional view showing a modified example of FIG. 2A. FIG. 3 is a plan view showing the layout of each part of the plane cut by the cutting lines CC of FIG. 1 and the cutting lines CC'of FIGS. 2A and 2B as viewed from the front surface side of the semiconductor substrate.

図1は、図3の切断線A-Aにおける断面構造である。図1には、図3の活性領域21の断面構造を示す。また、図1には、トレンチ型SBDの1つの単位セル(素子の構成単位)と、この単位セルの両隣に隣接する単位セルの1/2を示し、その他の単位セルを図示省略する(図3~9,10,12,13においても同様)。図2A,2Bは、図3の切断線B-B’における断面構造である。図2A,2Bには、活性領域21とエッジ終端領域23との間の領域(以下、つなぎ領域とする)22と、エッジ終端領域23と、の断面構造を示す。図2Aと図2Bとは、つなぎ領域22の構造が異なる。符号24は、導電層7とフィールド酸化膜12との境界である。 FIG. 1 is a cross-sectional structure taken along the cutting line AA of FIG. FIG. 1 shows the cross-sectional structure of the active region 21 of FIG. Further, FIG. 1 shows one unit cell (a constituent unit of an element) of the trench type SBD and 1/2 of the unit cells adjacent to both sides of the unit cell, and the other unit cells are not shown in the figure (FIG. 1). The same applies to 3 to 9, 10, 12, and 13). 2A and 2B are cross-sectional structures at the cutting line BB'in FIG. 2A and 2B show the cross-sectional structure of the region (hereinafter referred to as a connecting region) 22 between the active region 21 and the edge termination region 23 and the edge termination region 23. The structure of the connecting region 22 is different between FIGS. 2A and 2B. Reference numeral 24 is a boundary between the conductive layer 7 and the field oxide film 12.

活性領域21とは、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。エッジ終端領域23は、活性領域21と半導体基板(半導体チップ)10の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10のおもて面10a)側の電界を緩和して耐圧(耐電圧)を保持する領域である。エッジ終端領域23には、例えばガードリングや接合終端(JTE:Junction Termination Extension)構造を構成するp型領域や、フィールドプレート、リサーフ等の耐圧構造が配置される。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。図2A,2Bには、エッジ終端領域23にJTE構造を配置した場合を示す。 The active region 21 is a region in which a current flows when the semiconductor device is in the ON state. The edge termination region 23 is a region between the active region 21 and the side surface of the semiconductor substrate (semiconductor chip) 10, and is the substrate front surface (front surface 10a of the semiconductor substrate 10) of the n - type drift region 2. This is the area where the withstand voltage (withstand voltage) is maintained by relaxing the electric field on the) side. In the edge termination region 23, for example, a p-type region constituting a guard ring or a junction termination extension (JTE) structure, and a pressure resistant structure such as a field plate or a resurf are arranged. The withstand voltage is the voltage limit at which the semiconductor device does not malfunction or break. FIGS. 2A and 2B show a case where the JTE structure is arranged in the edge end region 23.

図1,2A,3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10のおもて面10a側に設けられたトレンチ6の側壁6bにショットキー接合11を形成したトレンチ型SBDである。半導体基板10は、炭化珪素からなるn+型支持基板(n+型炭化珪素基板)1上にn-型ドリフト領域2となるn-型炭化珪素層31をエピタキシャル成長させてなるエピタキシャル基板である。n+型炭化珪素基板1は、n+型カソード領域として機能する。半導体基板10には、例えば中央部に活性領域21が設けられ、活性領域21の周囲を囲むようにエッジ終端領域23が設けられている。 In the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIGS. 1, 2A and 3, a trench having a Schottky junction 11 formed on a side wall 6b of a trench 6 provided on the front surface 10a side of a semiconductor substrate 10 made of silicon carbide. Type SBD. The semiconductor substrate 10 is an epitaxial substrate obtained by epitaxially growing an n - type silicon carbide layer 31 which is an n - type drift region 2 on an n + type support substrate (n + type silicon carbide substrate) 1 made of silicon carbide. The n + type silicon carbide substrate 1 functions as an n + type cathode region. For example, the semiconductor substrate 10 is provided with an active region 21 in the central portion, and an edge termination region 23 is provided so as to surround the periphery of the active region 21.

図1に示すように、活性領域21には、半導体基板10のおもて面(n-型炭化珪素層31側の面)10aから深さ方向Zに、n+型炭化珪素基板1に達しない所定深さでトレンチ6が設けられている。深さ方向Zとは、半導体基板10のおもて面10aから裏面へ向かう方向である。トレンチ6は、例えば、半導体基板10のおもて面側から見て、半導体基板10のおもて面に平行な方向Xに延在するストライプ状のレイアウトに配置され、その長手方向(ストライプ状に延在する方向X)の端部は例えばつなぎ領域22で終端している(図2A,2B,3参照)。トレンチ6同士は、各トレンチ6がストライプ状に延在する方向Xと直交する方向Yに互いに離して配置されている。 As shown in FIG. 1, the active region 21 reaches the n + type silicon carbide substrate 1 in the depth direction Z from the front surface (the surface on the n type silicon carbide layer 31 side) 10a of the semiconductor substrate 10. The trench 6 is provided at a predetermined depth. The depth direction Z is a direction from the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 toward the back surface. The trench 6 is arranged, for example, in a striped layout extending in a direction X parallel to the front surface of the semiconductor substrate 10 when viewed from the front surface side of the semiconductor substrate 10, and is arranged in a longitudinal direction (striped shape) thereof. The end of the direction X) extending to is terminated, for example, at the connecting region 22 (see FIGS. 2A, 2B, 3). The trenches 6 are arranged apart from each other in a direction Y orthogonal to the direction X in which each trench 6 extends in a striped shape.

隣り合うトレンチ6間(メサ領域)には、n-型炭化珪素層31の表面層にn型領域(以下、n型電流拡散領域(第3半導体領域)とする)3が設けられている。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(Current Spreading Layer:CSL)である。n型電流拡散領域3は、半導体基板10のおもて面10aに平行な方向に一様に設けられ、トレンチ6の底面6aよりもカソード側(裏面電極9側)に深い位置に達してトレンチ6の内壁6a~6dを覆う。また、n型電流拡散領域3は、活性領域21から外側(チップ側面側)へ延在し、つなぎ領域22とエッジ終端領域23との境界付近で終端している(図2A,2B参照)。n-型炭化珪素層31の、n型電流拡散領域3以外の部分がn-型ドリフト領域2である。 An n-type region (hereinafter referred to as an n-type current diffusion region (third semiconductor region)) 3 is provided on the surface layer of the n - type silicon carbide layer 31 between adjacent trenches 6 (mesa region). The n-type current diffusion region 3 is a so-called current diffusion layer (Current Spreading Layer: CSL) that reduces the spread resistance of carriers. The n-type current diffusion region 3 is uniformly provided in a direction parallel to the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 and reaches a position deeper on the cathode side (back surface electrode 9 side) than the bottom surface 6a of the trench 6 to reach the trench. Covers the inner walls 6a to 6d of 6. Further, the n-type current diffusion region 3 extends from the active region 21 to the outside (chip side surface side) and terminates near the boundary between the connecting region 22 and the edge termination region 23 (see FIGS. 2A and 2B). The portion of the n - type silicon carbide layer 31 other than the n-type current diffusion region 3 is the n - type drift region 2.

n型電流拡散領域3の内部には、半導体基板10のおもて面10aからトレンチ6よりも浅い深さでp+型領域(以下、p+型表面領域(第2半導体領域)とする)4が設けられている。p+型表面領域4は、半導体基板10のおもて面10aに露出し、かつその両側のトレンチ6の側壁6bにまで達して当該トレンチ6の上部コーナー部6cを覆う。半導体基板10のおもて面10aに露出とは、半導体基板10のおもて面10a上の導電層7や層間絶縁膜(不図示)やフィールド酸化膜12に接するように配置されていることである。トレンチ6の上部コーナー部6cとは、トレンチ6の側壁6bと半導体基板10のおもて面10aとの境界である。p+型表面領域4は、半導体基板10のおもて面10aに平行な方向に一様に設けられ、活性領域21から外側へ延在してエッジ終端領域23で終端している(図2A,2B参照)。また、p+型表面領域4は、半導体基板10のおもて面10aから見て、トレンチ6の周囲を囲むように設けられている(図3参照)。 Inside the n-type current diffusion region 3, a p + type region (hereinafter referred to as a p + type surface region (second semiconductor region)) is provided at a depth shallower than the trench 6 from the front surface 10a of the semiconductor substrate 10. 4 is provided. The p + type surface region 4 is exposed on the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 and reaches the side walls 6b of the trench 6 on both sides thereof to cover the upper corner portion 6c of the trench 6. The exposure on the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 means that the semiconductor substrate 10 is arranged so as to be in contact with the conductive layer 7, the interlayer insulating film (not shown), or the field oxide film 12 on the front surface 10a of the semiconductor substrate 10. Is. The upper corner portion 6c of the trench 6 is a boundary between the side wall 6b of the trench 6 and the front surface 10a of the semiconductor substrate 10. The p + type surface region 4 is uniformly provided in the direction parallel to the front surface 10a of the semiconductor substrate 10, extends outward from the active region 21 and terminates at the edge termination region 23 (FIG. 2A). , 2B). Further, the p + type surface region 4 is provided so as to surround the periphery of the trench 6 when viewed from the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 (see FIG. 3).

また、n型電流拡散領域3の内部には、p+型領域(第1半導体領域)5が選択的に設けられている。p+型領域5は、トレンチ6の底面6aを覆う。すなわち、半導体基板10のおもて面10aからp+型表面領域4を深さ方向Zに貫通してn型電流拡散領域3に達し、p+型領域5の内部で終端するようにトレンチ6が設けられている。p+型領域5は、トレンチ6の底面6aから底面コーナー部6dにわたって、トレンチ6の底面6aおよび底面コーナー部6dを覆っていることが好ましい。p+型領域5は、トレンチ型SBDのオフ時に空乏化し、トレンチ6の底面6aや底面コーナー部6dにかかる電界を緩和する機能を有する。これにより、耐圧を維持した状態で、セルピッチを短縮して低オン抵抗化が可能である。 Further, a p + type region (first semiconductor region) 5 is selectively provided inside the n-type current diffusion region 3. The p + type region 5 covers the bottom surface 6a of the trench 6. That is, the trench 6 penetrates the p + type surface region 4 from the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 in the depth direction Z to reach the n-type current diffusion region 3 and terminates inside the p + type region 5. Is provided. The p + type region 5 preferably covers the bottom surface 6a and the bottom surface corner portion 6d of the trench 6 from the bottom surface 6a of the trench 6 to the bottom surface corner portion 6d. The p + type region 5 has a function of depleting when the trench type SBD is off and relaxing the electric field applied to the bottom surface 6a and the bottom surface corner portion 6d of the trench 6. As a result, it is possible to shorten the cell pitch and reduce the on-resistance while maintaining the withstand voltage.

トレンチ6の底面コーナー部6dとは、トレンチ6の底面6aと側壁6bとの境界であり、例えば所定曲率で湾曲した円弧状となっている。トレンチ6の底面6aとは、トレンチ6の内壁のうち、基板おもて面10aから最も深い部分で、基板おもて面10aに略平行する面である。トレンチ6の底面コーナー部6dの曲率が小さいほど、底面コーナー部6dの占める割合が多くなり、トレンチ6の切断線A-Aにおける断面形状は、底面6aが点(頂点)に近づいた断面形状となる。トレンチ6の側壁6bとは、トレンチ6の内壁のうち、基板おもて面10aに連続し、基板おもて面10aに略直交する面である。 The bottom corner portion 6d of the trench 6 is a boundary between the bottom surface 6a and the side wall 6b of the trench 6, and is, for example, an arc shape curved with a predetermined curvature. The bottom surface 6a of the trench 6 is a portion of the inner wall of the trench 6 that is deepest from the substrate front surface 10a and is a surface substantially parallel to the substrate front surface 10a. The smaller the curvature of the bottom corner portion 6d of the trench 6, the larger the proportion of the bottom corner portion 6d, and the cross-sectional shape of the trench 6 at the cutting line AA is the cross-sectional shape in which the bottom surface 6a approaches a point (vertex). Become. The side wall 6b of the trench 6 is an inner wall of the trench 6 that is continuous with the substrate front surface 10a and is substantially orthogonal to the substrate front surface 10a.

また、p+型領域5は、p+型表面領域4とn型電流拡散領域3との界面よりもカソード側に深い位置に、p+型表面領域4と離して配置されている。p+型領域5のカソード側端部は、n型電流拡散領域3の内部で終端していてもよいし、n型電流拡散領域3とn-型ドリフト領域2との界面や、n-型ドリフト領域2の内部で終端していてもよい。すなわち、p+型領域5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6の底面6aよりもカソード側に深く位置していればよい。図1,2A,2Bには、p+型領域5のカソード側端部がn型電流拡散領域3の内部で終端している場合を示す(図4~14においても同様)。p+型領域5は、活性領域21からエッジ終端領域23にまで延在してエッジ終端領域23で終端している(図2A,2B参照)。 Further, the p + type region 5 is arranged at a position deeper on the cathode side than the interface between the p + type surface region 4 and the n-type current diffusion region 3 and separated from the p + type surface region 4. The cathode side end of the p + type region 5 may be terminated inside the n-type current diffusion region 3, the interface between the n-type current diffusion region 3 and the n - type drift region 2, or the n - type. It may be terminated inside the drift region 2. That is, the pn junction between the p + type region 5 and the n-type current diffusion region 3 (or the n - type drift region 2) may be located deeper on the cathode side than the bottom surface 6a of the trench 6. FIGS. 1, 2A and 2B show the case where the cathode side end of the p + type region 5 is terminated inside the n-type current diffusion region 3 (the same applies to FIGS. 4 to 14). The p + type region 5 extends from the active region 21 to the edge termination region 23 and terminates at the edge termination region 23 (see FIGS. 2A and 2B).

トレンチ6の内部を埋め込むように、半導体基板10のおもて面10a上に導電層7が埋め込まれている。導電層7は、トレンチ6間における半導体基板10のおもて面10aおよびトレンチ6の上部コーナー部6cでp+型表面領域4に接し、トレンチ6の側壁6bでn型電流拡散領域3に接する。かつ、導電層7は、トレンチ6の底面6a(好ましくはトレンチ6の底面6aおよび底面コーナー部6d)でp+型領域5に接する。導電層7は、例えばチタン(Ti)やニッケル(Ni)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)等の金属材料からなる金属層やポリシリコン(poly-Si)層等からなる。導電層7は、半導体基板10のおもて面10a(p+型表面領域4の表面)上を、トレンチ6の長手方向端部よりも外側へ延在していてもよい(図2A,2B参照)。 The conductive layer 7 is embedded on the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 so as to embed the inside of the trench 6. The conductive layer 7 is in contact with the p + type surface region 4 at the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 and the upper corner portion 6c of the trench 6 between the trenches 6, and is in contact with the n-type current diffusion region 3 at the side wall 6b of the trench 6. .. Further, the conductive layer 7 is in contact with the p + type region 5 at the bottom surface 6a of the trench 6 (preferably the bottom surface 6a and the bottom surface corner portion 6d of the trench 6). The conductive layer 7 is made of, for example, a metal layer made of a metal material such as titanium (Ti), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), a polysilicon (poly-Si) layer, or the like. The conductive layer 7 may extend on the front surface 10a (the surface of the p + type surface region 4) of the semiconductor substrate 10 outward from the longitudinal end portion of the trench 6 (FIGS. 2A and 2B). reference).

この導電層7とn型電流拡散領域3とでショットキー接合11が形成される。上述したように、半導体基板10のおもて面10aおよびトレンチ6の上部コーナー部6cにはp+型表面領域4が露出されている。かつ、トレンチ6の底面6aおよび底面コーナー部6dは、p+型領域5で覆われている。このため、導電層7とn型電流拡散領域3とのショットキー接合11は、トレンチ6の側壁6bに沿って、トレンチ6の側壁6bのみに形成され、1つの面方位(トレンチ6の側壁6bの面方位)に基づくショットキー障壁高さのみでトレンチ型SBDのショットキー特性が決まる。1つのトレンチ6の側壁6bに形成されたショットキー接合11でトレンチ型SBDの1つの単位セルが構成される。 A Schottky junction 11 is formed by the conductive layer 7 and the n-type current diffusion region 3. As described above, the p + type surface region 4 is exposed on the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 and the upper corner portion 6c of the trench 6. Further, the bottom surface 6a and the bottom surface corner portion 6d of the trench 6 are covered with the p + type region 5. Therefore, the Schottky junction 11 between the conductive layer 7 and the n-type current diffusion region 3 is formed only on the side wall 6b of the trench 6 along the side wall 6b of the trench 6, and has one surface orientation (side wall 6b of the trench 6). The Schottky characteristic of the trench type SBD is determined only by the height of the Schottky barrier based on the surface orientation of the trench type SBD. The Schottky junction 11 formed on the side wall 6b of one trench 6 constitutes one unit cell of the trench type SBD.

トレンチ型SBDの各単位セルはトレンチ6がストライプ状に延在する方向Xに延在し、その面積(ショットキー接合11の表面積)はトレンチ6の深さおよびトレンチ6の長手方向の長さで調整可能である。また、p+型表面領域4を配置することで、ショットキー接合11の表面積が減少してコンタクト抵抗が高くなるが、p+型表面領域4とn型電流拡散領域3との界面からp+型領域5のアノード側端部までの距離t2に対して、セルピッチ(=メサ幅w10)を狭くすれば、ショットキー接合11の表面積減少による損失を小さくすることができる。この距離t2がショットキー接合11の深さ方向の幅w11に相当し、トレンチ6の長手方向の長さがショットキー接合11の基板おもて面10aに平行な方向の幅w12に相当する。ショットキー接合11の表面積は、ショットキー接合11の深さ方向の幅w11と、ショットキー接合11の基板おもて面10aに平行な方向の幅w12と、の積となる。 Each unit cell of the trench type SBD extends in the direction X in which the trench 6 extends in a stripe shape, and its area (surface area of the Schottky junction 11) is the depth of the trench 6 and the length in the longitudinal direction of the trench 6. It is adjustable. Further, by arranging the p + type surface region 4, the surface area of the Schottky junction 11 is reduced and the contact resistance is increased, but p + is formed from the interface between the p + type surface region 4 and the n-type current diffusion region 3 . If the cell pitch (= mesa width w10) is narrowed with respect to the distance t2 to the anode side end of the mold region 5, the loss due to the surface area reduction of the Schottky junction 11 can be reduced. This distance t2 corresponds to the width w11 in the depth direction of the Schottky junction 11, and the length in the longitudinal direction of the trench 6 corresponds to the width w12 in the direction parallel to the substrate front surface 10a of the Schottky junction 11. The surface area of the Schottky junction 11 is the product of the width w11 of the Schottky junction 11 in the depth direction and the width w12 of the Schottky junction 11 in the direction parallel to the substrate front surface 10a.

ショットキー接合11の表面積は、例えば、トレンチ6間における半導体基板10のおもて面10aの表面積と同じか、それ以上であることが好ましい。したがって、セルピッチ(メサ幅w10)は、ショットキー接合11の深さ方向の幅w11以下とすることが好ましい(w10≦w11)。すなわち、セルピッチは、p+型表面領域4とn型電流拡散領域3との界面からp+型領域5のアノード側端部までの距離t2以下とすればよい(w10≦t2)。また、トレンチ6の底面6aおよび底面コーナー部6dをp+型領域5で覆うことで、トレンチ6のp+型領域5で囲まれた部分は、トレンチ型SBDを形成しない無効領域となるが、この無効領域は従来構造(図16参照)にも存在するため、従来構造と比べてショットキー特性に対する損失は生じない。 The surface area of the Schottky junction 11 is preferably equal to or larger than the surface area of the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 between the trenches 6, for example. Therefore, the cell pitch (mesa width w10) is preferably set to the width w11 or less in the depth direction of the Schottky junction 11 (w10 ≦ w11). That is, the cell pitch may be set to a distance t2 or less from the interface between the p + type surface region 4 and the n-type current diffusion region 3 to the anode-side end of the p + type region 5 (w10 ≦ t2). Further, by covering the bottom surface 6a and the bottom surface corner portion 6d of the trench 6 with the p + type region 5, the portion surrounded by the p + type region 5 of the trench 6 becomes an invalid region that does not form the trench type SBD. Since this invalid region also exists in the conventional structure (see FIG. 16), there is no loss in shotkey characteristics as compared with the conventional structure.

おもて面電極(第1電極)8は、フィールド酸化膜12に開口されたコンタクトホールを介して、導電層7に接して電気的に接続されている。フィールド酸化膜12は、例えば酸化シリコン(SiO2)膜であってもよい。おもて面電極8は、フィールド酸化膜12に延在していてもよい。おもて面電極8は、アノード電極として機能する。また、おもて面電極8は、例えばアノード電極パッドを兼ねる。フィールド酸化膜12は、つなぎ領域22からエッジ終端領域23にわたって半導体基板10のおもて面10a,10a’の全面および後述する段差40のステア40aの全面を覆う。半導体基板10の裏面(n+型炭化珪素基板1の裏面)には、裏面電極(第2電極)9が設けられている。裏面電極9は、カソード電極として機能する。 The front surface electrode (first electrode) 8 is in contact with the conductive layer 7 and electrically connected via a contact hole opened in the field oxide film 12. The field oxide film 12 may be, for example, a silicon oxide (SiO 2 ) film. The front surface electrode 8 may extend to the field oxide film 12. The front surface electrode 8 functions as an anode electrode. Further, the front surface electrode 8 also serves as, for example, an anode electrode pad. The field oxide film 12 covers the entire front surface 10a, 10a'of the semiconductor substrate 10 and the entire surface of the steer 40a of the step 40 described later from the connecting region 22 to the edge termination region 23. A back surface electrode (second electrode) 9 is provided on the back surface of the semiconductor substrate 10 (the back surface of the n + type silicon carbide substrate 1). The back surface electrode 9 functions as a cathode electrode.

図2A,2Bに示すように、つなぎ領域22には、上述したように活性領域21からn型電流拡散領域3、p+型表面領域4およびp+型領域5が延在している。トレンチ6の長手方向の端部においても、上部コーナー部6cがp+型表面領域4に覆われている。n型電流拡散領域3と後述する段差40のステア40aにおけるp+型表面領域4との間に、n-型炭化珪素層31の一部31aが残るように、段差40のステア40aよりも内側(チップ中央側)でn型電流拡散領域3が終端していてもよい(図2A)。n型電流拡散領域3と後述する段差40のステア40aにおけるp+型表面領域4との間にn-型炭化珪素層31の一部31aを残すことで、メサ領域(隣り合うトレンチ6間)のp+型表面領域4を低抵抗化する(ホール電流を流れやすくする)ことができる。または、p+型表面領域4とp+型領域5とに挟まれた部分に、トレンチ6の長手方向の端部から段差40のステア40aにおけるp+型表面領域4に達するように、n-型かp+型の領域13が設けられていてもよい(図2B)。この領域13をn-型とする場合には、プロセスの簡略化が可能であり、領域13をp+型にする場合には、メサ領域のp+型表面領域4を低抵抗化することができる。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the n-type current diffusion region 3, the p + type surface region 4 and the p + type region 5 extend from the active region 21 to the connecting region 22 as described above. Also at the longitudinal end of the trench 6, the upper corner 6c is covered by the p + -shaped surface region 4. Inside the steer 40a of the step 40 so that a part 31a of the n - type silicon carbide layer 31 remains between the n-type current diffusion region 3 and the p + type surface region 4 in the steer 40a of the step 40 described later. The n-type current diffusion region 3 may be terminated at (the center side of the chip) (FIG. 2A). By leaving a part 31a of the n - type silicon carbide layer 31 between the n-type current diffusion region 3 and the p + type surface region 4 in the steer 40a of the step 40 described later, a mesa region (between adjacent trenches 6). It is possible to reduce the resistance of the p + type surface region 4 of the above (make it easier for the Hall current to flow). Alternatively, n- is formed so that the portion sandwiched between the p + type surface region 4 and the p + type region 5 reaches the p + type surface region 4 in the steer 40a of the step 40 from the longitudinal end portion of the trench 6. A mold or p + type region 13 may be provided (FIG. 2B). When the region 13 is n - type, the process can be simplified, and when the region 13 is p + type, the resistance of the p + type surface region 4 of the mesa region can be reduced. can.

エッジ終端領域23には、半導体基板10のおもて面10aの表面層(n-型炭化珪素層31の表面層)が所定厚さで除去され、半導体基板10のおもて面10aを活性領域21およびつなぎ領域22よりも低くした(カソード側に凹ませた)段差40が形成されている。半導体基板10のおもて面10aの、段差40よりも外側の平坦面(エッジ終端領域23における基板おもて面)を符号10a’で示す。つなぎ領域22とエッジ終端領域23との基板おもて面10a,10a’(上段と下段)間の連結部(以下、段差40のステアとする)40aは、基板おもて面10a,10a’に対して斜度を有していてもよいし、略垂直であってもよい。 In the edge termination region 23, the surface layer of the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 (the surface layer of the n - type silicon carbide layer 31) is removed to a predetermined thickness, and the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 is activated. A step 40 lower than the region 21 and the connecting region 22 (recessed toward the cathode side) is formed. The flat surface (the front surface of the substrate in the edge termination region 23) outside the step 40 of the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 is indicated by reference numeral 10a'. The connecting portion (hereinafter referred to as the steer of the step 40) 40a between the substrate front surfaces 10a and 10a'(upper and lower stages) between the connecting region 22 and the edge termination region 23 is the substrate front surface 10a, 10a'. It may have an inclination with respect to the relative, or it may be substantially vertical.

段差40のステア40aにおいてn-型炭化珪素層31の表面には、つなぎ領域22から段差40のステア40aに沿って延在するp+型表面領域4が露出されている。このp+型表面領域4は、段差40のステア40aからさらに外側へ延在し、段差40のステア40aと当該ステア40aよりも外側における基板おもて面10a’との境界40bを覆う。p+型領域5は、つなぎ領域22からp+型表面領域4よりも外側へ延在し、段差40のステア40aと当該ステア40aよりも外側における基板おもて面10a’との境界40bにおいてp+型表面領域4の端部を覆う。メサ領域(隣り合うトレンチ6間)の各p+型表面領域4は、つなぎ領域22において連結されている。具体的には、例えば、p+型表面領域4は、メサ領域において半導体基板10のおもて面10a全域に一様に設けられ、かつ活性領域21からつなぎ領域22へ延在して、つなぎ領域22における半導体基板10のおもて面10a全域に一様に設けられている(図3参照)。または、p+型表面領域4は、活性領域21からつなぎ領域22へ延在して、つなぎ領域22における半導体基板10のおもて面10aに部分的に設けられていてもよい。この場合、トレンチ6を挟んで隣り合うp+型表面領域4同士は、つなぎ領域22において、その一部が連結されていればよい(不図示)。p+型領域5は、エッジ終端領域23において後述する第1JTE領域41に接する。 In the steer 40a of the step 40, the p + type surface region 4 extending from the connecting region 22 along the steer 40a of the step 40 is exposed on the surface of the n - type silicon carbide layer 31. The p + type surface region 4 extends further outward from the steer 40a of the step 40 and covers the boundary 40b between the steer 40a of the step 40 and the substrate front surface 10a'outside the steer 40a. The p + type region 5 extends from the connecting region 22 to the outside of the p + type surface region 4, and at the boundary 40b between the steer 40a of the step 40 and the substrate front surface 10a'outside the steer 40a. Covers the end of the p + type surface area 4. Each p + type surface region 4 of the mesa region (between adjacent trenches 6) is connected in the connecting region 22. Specifically, for example, the p + type surface region 4 is uniformly provided over the entire front surface 10a of the semiconductor substrate 10 in the mesa region, and extends from the active region 21 to the connecting region 22 to be connected. It is uniformly provided over the entire front surface 10a of the semiconductor substrate 10 in the region 22 (see FIG. 3). Alternatively, the p + type surface region 4 may extend from the active region 21 to the connecting region 22 and may be partially provided on the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 in the connecting region 22. In this case, the p + type surface regions 4 adjacent to each other across the trench 6 may be partially connected in the connecting region 22 (not shown). The p + type region 5 is in contact with the first JTE region 41 described later in the edge termination region 23.

段差40のステア40aよりも外側における基板おもて面10a’の表面層には、JTE構造などの耐圧構造およびn+型ストッパー領域43が設けられている。JTE構造は、活性領域21の周囲を囲む同心円状に、外側に配置されるほど不純物濃度の低い複数のp型領域(ここでは2つ。以下、第1,2JTE領域41,42とする)が隣接してなる。第1JTE領域(p型領域)41は、エッジ終端領域23の最も内側に設けられ、p+型領域5に接する。第2JTE領域(p-型領域)42は、第1JTE領域41よりも外側に設けられ、第1JTE領域41に接する。また、n+型ストッパー領域43は、チップ側面に露出するように、第2JTE領域42よりも外側に、第2JTE領域42と離して、かつ第2JTE領域42の周囲を囲むように設けられている。 A pressure-resistant structure such as a JTE structure and an n + type stopper region 43 are provided on the surface layer of the substrate front surface 10a'outside the steer 40a of the step 40. In the JTE structure, a plurality of p-type regions (here, two; hereinafter referred to as the first and second JTE regions 41 and 42) having a concentric circle surrounding the active region 21 and having a lower impurity concentration as they are arranged outside are formed. Be adjacent. The first JTE region (p-type region) 41 is provided on the innermost side of the edge termination region 23 and is in contact with the p + type region 5. The second JTE region (p - type region) 42 is provided outside the first JTE region 41 and is in contact with the first JTE region 41. Further, the n + type stopper region 43 is provided outside the second JTE region 42 so as to be exposed on the side surface of the chip, away from the second JTE region 42, and so as to surround the periphery of the second JTE region 42. ..

特に限定しないが、例えば、ショットキー接合11付近の各部の寸法は次の値をとる。p+型領域5のアノード側(おもて面電極8側)端部からトレンチ6の底面6aまでの距離(導電層7の、p+型領域5の内部に突出している部分の厚さ)t1は、例えば0.01μm以上0.1μm以下程度であってもよい。p+型表面領域4とn型電流拡散領域3との界面からp+型領域5のアノード側端部までの距離t2は、例えば1.0μm以上2.0μm以下程度であってもよい。半導体基板10のおもて面10aからp+型表面領域4とn型電流拡散領域3との界面までの距離(すなわちp+型表面領域4の厚さ)t3は、例えば0.1μm以上0.3μm以下程度であってもよい。隣り合うトレンチ6間の距離(メサ幅w10)は、例えば1.0μm以上2.0μm以下程度であってもよい。 Although not particularly limited, for example, the dimensions of each part near the Schottky junction 11 take the following values. Distance from the anode side (front surface electrode 8 side) end of the p + type region 5 to the bottom surface 6a of the trench 6 (thickness of the portion of the conductive layer 7 protruding inside the p + type region 5). For example, t1 may be about 0.01 μm or more and 0.1 μm or less. The distance t2 from the interface between the p + type surface region 4 and the n-type current diffusion region 3 to the anode-side end of the p + type region 5 may be, for example, about 1.0 μm or more and 2.0 μm or less. The distance t3 from the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 to the interface between the p + type surface region 4 and the n-type current diffusion region 3 (that is, the thickness of the p + type surface region 4) is, for example, 0.1 μm or more and 0. It may be about 3 μm or less. The distance between the adjacent trenches 6 (mesa width w10) may be, for example, about 1.0 μm or more and 2.0 μm or less.

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、図1,2A,3,4~9を参照して説明する。図4~9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4に示すように、n+型カソード領域となるn+型炭化珪素基板1を用意する。次に、n+型炭化珪素基板1のおもて面に、n-型炭化珪素層31をエピタキシャル成長させる。次に、図5に示すように、フォトリソグラフィおよびp型不純物のイオン注入により、n-型炭化珪素層31の表面層に、p+型領域5を選択的に形成する。 Next, the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2A, 3, 4 to 9. 4 to 9 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. 4, an n + type silicon carbide substrate 1 serving as an n + type cathode region is prepared. Next, the n - type silicon carbide layer 31 is epitaxially grown on the front surface of the n + type silicon carbide substrate 1. Next, as shown in FIG. 5, a p + type region 5 is selectively formed on the surface layer of the n type silicon carbide layer 31 by photolithography and ion implantation of a p-type impurity.

次に、フォトリソグラフィおよびn型不純物のイオン注入により、例えば活性領域21からつなぎ領域22にわたって、n-型炭化珪素層31の表面層にn型領域(以下、n型部分領域とする)3aを形成する。このn型部分領域3aは、n型電流拡散領域3の一部である。このとき、n型部分領域3aの深さは種々変更可能である。図5には、n型部分領域3aの深さをp+型領域5よりも深くした場合を示す(図6~9においても同様)。n-型炭化珪素層31の、n型部分領域3aよりもカソード側の部分がn-型ドリフト領域2となる。n型部分領域3aとp+型領域5との形成順序を入れ替えてもよい。 Next, by photolithography and ion implantation of n-type impurities, for example, the n-type region (hereinafter referred to as n-type partial region) 3a is formed on the surface layer of the n - type silicon carbide layer 31 from the active region 21 to the connecting region 22. Form. The n-type partial region 3a is a part of the n-type current diffusion region 3. At this time, the depth of the n-type partial region 3a can be variously changed. FIG. 5 shows a case where the depth of the n-type partial region 3a is deeper than that of the p + type region 5 (the same applies to FIGS. 6 to 9). The portion of the n - type silicon carbide layer 31 on the cathode side of the n-type partial region 3a is the n - type drift region 2. The formation order of the n-type partial region 3a and the p + type region 5 may be exchanged.

次に、図6に示すように、n-型炭化珪素層31上にさらにn-型炭化珪素層をエピタキシャル成長させて、n-型炭化珪素層31の厚さを厚くする。これにより、n+型炭化珪素基板1上に所定厚さのn-型炭化珪素層31を堆積した炭化珪素基板(半導体ウエハ)10が形成される。次に、フォトリソグラフィおよびn型不純物のイオン注入により、例えば活性領域21からつなぎ領域22にわたって、n-型炭化珪素層31の厚さを増した部分31aに、n型部分領域3aに達する深さでn型部分領域3bを形成する。n型部分領域3bの不純物濃度は、n型部分領域3aと略同じである。n型部分領域3a,3bが深さ方向に連結されることで、n型電流拡散領域3が形成される。 Next, as shown in FIG. 6, an n - type silicon carbide layer is further epitaxially grown on the n - type silicon carbide layer 31, and the thickness of the n - type silicon carbide layer 31 is increased. As a result, the silicon carbide substrate (semiconductor wafer) 10 in which the n - type silicon carbide layer 31 having a predetermined thickness is deposited on the n + type silicon carbide substrate 1 is formed. Next, by photolithography and ion implantation of n-type impurities, for example, from the active region 21 to the connecting region 22, the thickness of the n - type silicon carbide layer 31 is increased to the portion 31a, and the depth reaches the n-type partial region 3a. Form an n-type partial region 3b. The impurity concentration of the n-type partial region 3b is substantially the same as that of the n-type partial region 3a. By connecting the n-type partial regions 3a and 3b in the depth direction, the n-type current diffusion region 3 is formed.

次に、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、エッジ終端領域23において、n-型炭化珪素層31の表面層を所定厚さで除去することで、半導体基板10のおもて面10aを活性領域21およびつなぎ領域22よりも低くした段差40を形成する(図2A参照)。次に、図7に示すように、フォトリソグラフィおよびp型不純物のイオン注入により、n-型炭化珪素層31の表面層に、活性領域21から、段差40のステア40aと当該ステア40aよりも外側における基板おもて面10a’との境界40bまでを覆うようにp+型表面領域4を形成する。 Next, by removing the surface layer of the n - type silicon carbide layer 31 at a predetermined thickness in the edge termination region 23 by photolithography and etching, the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 is connected to the active region 21. A step 40 lower than the region 22 is formed (see FIG. 2A). Next, as shown in FIG. 7, by photolithography and ion implantation of a p-type impurity, the surface layer of the n - type silicon carbide layer 31 is outside the steer 40a of the step 40 and the steer 40a from the active region 21. The p + type surface region 4 is formed so as to cover up to the boundary 40b with the substrate front surface 10a'.

次に、フォトリソグラフィおよびイオン注入を一組とする工程を異なる条件で繰り返し行い、段差40のステア40aよりも外側における基板おもて面10a’の表面層に、第1,2JTE領域41,42およびn+型ストッパー領域43をそれぞれ選択的に形成する。p+型表面領域4、第1,2JTE領域41,42およびn+型ストッパー領域43の形成順序を入れ替えてもよい。そして、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。 Next, the steps of photolithography and ion implantation are repeated under different conditions, and the first and second JTE regions 41 and 42 are formed on the surface layer of the substrate front surface 10a'outside the steer 40a of the step 40. And the n + type stopper region 43 are selectively formed. The formation order of the p + type surface region 4, the first and second JTE regions 41, 42 and the n + type stopper region 43 may be changed. Then, heat treatment (activation annealing) for activating impurities is performed on all the regions formed by ion implantation.

次に、図8に示すように、p+型表面領域4を貫通して、n型電流拡散領域3の内部のp+型領域5に達するトレンチ6を形成する。次に、半導体基板10のおもて面10aにフィールド酸化膜12を形成する。次に、フォトリソグラフィおよびエッチングによりフィールド酸化膜12を選択的に除去して、半導体基板10のおもて面10aの、活性領域21に対応する部分を露出させる。このとき、フィールド酸化膜12の開口部に、つなぎ領域22の、活性領域21側の部分まで露出させてもよい。 Next, as shown in FIG. 8, a trench 6 is formed that penetrates the p + type surface region 4 and reaches the p + type region 5 inside the n-type current diffusion region 3. Next, the field oxide film 12 is formed on the front surface 10a of the semiconductor substrate 10. Next, the field oxide film 12 is selectively removed by photolithography and etching to expose the portion of the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 corresponding to the active region 21. At this time, the opening of the field oxide film 12 may be exposed up to the portion of the connecting region 22 on the active region 21 side.

次に、図9に示すように、例えば堆積法により、トレンチ6の内部に埋め込むように、半導体基板10のおもて面10aに導電層7を堆積する。次に、導電層7をエッチバックして、トレンチ6の内部、および、フィールド酸化膜12の開口部に露出する半導体基板10のおもて面10a上にのみ残す。次に、一般的な方法により、おもて面電極8および裏面電極9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1,2A,3に示すトレンチ型SBDが完成する。 Next, as shown in FIG. 9, the conductive layer 7 is deposited on the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 so as to be embedded in the trench 6 by, for example, a deposition method. Next, the conductive layer 7 is etched back and left only on the inside of the trench 6 and on the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 exposed to the opening of the field oxide film 12. Next, the front surface electrode 8 and the back surface electrode 9 are formed by a general method. Then, by dicing (cutting) the semiconductor wafer and individualizing it into individual chips, the trench type SBD shown in FIGS. 1, 2A and 3 is completed.

以上、説明したように、実施の形態1によれば、隣り合うトレンチ間(メサ領域)において、半導体基板のおもて面およびトレンチの上部コーナー部を覆うp+型表面領域を形成する。かつ、トレンチの底面および底面コーナー部を覆うようにp+型領域を形成する。これにより、導電層とn型電流拡散領域とのショットキー接合がトレンチの側壁にのみ形成されるため、1つの面方位(トレンチの側壁の面方位)に基づくショットキー障壁高さのみでトレンチ型SBDのショットキー特性が決まる。このため、トレンチ型SBDに、複数のショットキー障壁が存在することによるリーク電流の増加は生じない。また、トレンチの面方位がショットキー障壁高さの低いSi面やC面にならないように設計することで、リーク電流が増加することを防止することができ、耐圧低下を防止することができる。かつ、1つの面方位のみのショットキー障壁高さに基づいて所定のショットキー特性を安定して得ることができる。また、実施の形態1によれば、セルピッチを狭くすることで、ショットキー接合の表面積の減少をセルピッチに対して小さくすることができる。このため、ショットキー接合の表面積減少による損失を小さくすることができ、かつチップの縮小化を図ることができる。また、実施の形態1によれば、セルピッチをショットキー接合の深さ方向の幅以下とすることで、セルピッチに対してショットキー接合の表面積を拡大させることができる。これにより、ショットキー接合面でのコンタクト抵抗を低くすることができる。 As described above, according to the first embodiment, a p + type surface region covering the front surface of the semiconductor substrate and the upper corner portion of the trench is formed between adjacent trenches (mesa region). Moreover, a p + type region is formed so as to cover the bottom surface and the bottom corner portion of the trench. As a result, the Schottky junction between the conductive layer and the n-type current diffusion region is formed only on the side wall of the trench. Therefore, the Schottky barrier height based on one surface orientation (the surface orientation of the side wall of the trench) is the trench type. The Schottky characteristics of the SBD are determined. Therefore, the leakage current does not increase due to the existence of a plurality of Schottky barriers in the trench type SBD. Further, by designing the trench so that the surface orientation does not become the Si surface or the C surface having a low Schottky barrier height, it is possible to prevent the leakage current from increasing and prevent the withstand voltage from decreasing. Moreover, a predetermined Schottky characteristic can be stably obtained based on the Schottky barrier height of only one surface direction. Further, according to the first embodiment, by narrowing the cell pitch, the decrease in the surface area of the Schottky junction can be made smaller than the cell pitch. Therefore, the loss due to the reduction in the surface area of the Schottky junction can be reduced, and the chip can be reduced in size. Further, according to the first embodiment, the surface area of the Schottky junction can be increased with respect to the cell pitch by setting the cell pitch to be equal to or less than the width in the depth direction of the Schottky junction. This makes it possible to reduce the contact resistance at the Schottky joint surface.

(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10,11Aは、実施の形態2にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。図11Bは、図11Aの変形例を示す断面図である。図12は、図10の切断線F-Fおよび図11A,11Bの切断線F-F’で切断した平面を半導体基板のおもて面側からみた各部のレイアウトを示す平面図である。図10は、図12の切断線D-Dにおける断面構造である。図10には、図12の活性領域21の断面構造を示す。図11A,11Bは、図12の切断線E-E’における断面構造である。図11A,11Bには、つなぎ領域22およびエッジ終端領域23の断面構造を示す。図11Aと図11Bとは、つなぎ領域22の構造が異なる。
(Embodiment 2)
Next, the structure of the semiconductor device according to the second embodiment will be described. 10 and 11A are cross-sectional views showing the structure of the semiconductor device according to the second embodiment. 11B is a cross-sectional view showing a modified example of FIG. 11A. FIG. 12 is a plan view showing the layout of each part of the plane cut by the cutting line FF of FIG. 10 and the cutting line FF'of FIGS. 11A and 11B as viewed from the front surface side of the semiconductor substrate. FIG. 10 is a cross-sectional structure taken along the cutting line DD of FIG. FIG. 10 shows the cross-sectional structure of the active region 21 of FIG. 11A and 11B are cross-sectional structures at the cutting line EE'of FIG. 11A and 11B show the cross-sectional structures of the connecting region 22 and the edge ending region 23. The structure of the connecting region 22 is different between FIGS. 11A and 11B.

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、p+型表面領域(図1の符号4に相当)に代えて、フィールド酸化膜12により、隣り合うトレンチ6間(メサ領域)における半導体基板10のおもて面10a(n-型炭化珪素層31の表面)を覆っている点である。導電層7は、半導体基板10のおもて面10aよりもトレンチ6の内部から外側に突出している。導電層7は、活性領域21においてフィールド酸化膜12上に延在していてもよい。半導体基板10のおもて面10aからp+型領域のアノード側端部までの距離t4は、例えば1.0μm以上2.0μm以下程度であってもよい。この距離t4が、ショットキー接合11の深さ方向の幅w11に相当する。フィールド酸化膜12の厚さt5は、例えば0.01μm以上1.0μm以下程度であってもよい。フィールド酸化膜12とは異なる絶縁膜で、トレンチ6間における半導体基板10のおもて面10aを覆ってもよい。 The semiconductor device according to the second embodiment is different from the semiconductor device according to the first embodiment in that the adjacent trench 6 is provided by the field oxide film 12 instead of the p + type surface region (corresponding to reference numeral 4 in FIG. 1). It is a point that covers the front surface 10a (the surface of the n - type silicon carbide layer 31) of the semiconductor substrate 10 in the space (mesa region). The conductive layer 7 projects outward from the inside of the trench 6 with respect to the front surface 10a of the semiconductor substrate 10. The conductive layer 7 may extend on the field oxide film 12 in the active region 21. The distance t4 from the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 to the anode-side end of the p + type region may be, for example, about 1.0 μm or more and 2.0 μm or less. This distance t4 corresponds to the width w11 in the depth direction of the Schottky junction 11. The thickness t5 of the field oxide film 12 may be, for example, 0.01 μm or more and 1.0 μm or less. An insulating film different from the field oxide film 12 may cover the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 between the trenches 6.

フィールド酸化膜12は、半導体基板10のおもて面10aから見て、トレンチ6の周囲を囲むように設けられている(図12参照)。トレンチ6間における半導体基板10のおもて面10aがフィールド酸化膜12で覆われていることで、導電層7はトレンチ6間における半導体基板10のおもて面10aには接触しない。このため、導電層7とn型電流拡散領域3とのショットキー接合11は、半導体基板10のおもて面10aとフィールド酸化膜12との界面からp+型領域5のアノード側端部までの距離t4の部分に、トレンチ6の側壁6bのみに沿って形成され、トレンチ6の上部コーナー部6cには形成されない。つなぎ領域22およびエッジ終端領域23の構成は、p+型表面領域を設けない点を除いて、実施の形態1(図2A,2B参照)と同様である。 The field oxide film 12 is provided so as to surround the circumference of the trench 6 when viewed from the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 (see FIG. 12). Since the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 between the trenches 6 is covered with the field oxide film 12, the conductive layer 7 does not come into contact with the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 between the trenches 6. Therefore, the Schottky junction 11 between the conductive layer 7 and the n-type current diffusion region 3 extends from the interface between the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 and the field oxide film 12 to the anode-side end of the p + type region 5. It is formed only along the side wall 6b of the trench 6 at the portion of the distance t4, and is not formed at the upper corner portion 6c of the trench 6. The configuration of the connecting region 22 and the edge ending region 23 is the same as that of the first embodiment (see FIGS. 2A and 2B) except that the p + type surface region is not provided.

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、p+型表面領域の形成工程を省略する。かつ、つなぎ領域22およびエッジ終端領域23における半導体基板10のおもて面10aと、トレンチ6間における半導体基板10のおもて面10aと、にフィールド酸化膜12が残るように、フィールド酸化膜12を選択的に除去すればよい。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment omits the step of forming a p + type surface region in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. Further, the field oxide film 12 remains on the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 in the connecting region 22 and the edge termination region 23 and the front surface 10a of the semiconductor substrate 10 between the trenches 6. 12 may be selectively removed.

以上、説明したように、実施の形態2によれば、トレンチ間における半導体基板のおもて面を絶縁膜で覆うことで、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, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by covering the front surface of the semiconductor substrate between the trenches with the insulating film.

(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13,14は、実施の形態3にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。図13の切断線C-Cおよび図14の切断線C-C’で切断した平面を半導体基板のおもて面側からみた各部のレイアウトは実施の形態1(図3参照)と同様である。図13は、図3の切断線A-Aにおける断面構造である。図13には、図3の活性領域21の断面構造を示す。図14は、図3の切断線B-B’における断面構造である。図14には、つなぎ領域22およびエッジ終端領域23の断面構造を示す。符号24は、導電層7とフィールド酸化膜12との境界である。
(Embodiment 3)
Next, the structure of the semiconductor device according to the third embodiment will be described. 13 and 14 are cross-sectional views showing the structure of the semiconductor device according to the third embodiment. The layout of each part of the plane cut by the cutting line CC of FIG. 13 and the cutting line CC'of FIG. 14 as viewed from the front surface side of the semiconductor substrate is the same as that of the first embodiment (see FIG. 3). .. FIG. 13 is a cross-sectional structure taken along the cutting line AA of FIG. FIG. 13 shows the cross-sectional structure of the active region 21 of FIG. FIG. 14 is a cross-sectional structure taken along the cutting line BB'of FIG. FIG. 14 shows the cross-sectional structure of the connecting region 22 and the edge ending region 23. Reference numeral 24 is a boundary between the conductive layer 7 and the field oxide film 12.

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、次の3点である。 The semiconductor device according to the third embodiment is different from the semiconductor device according to the first embodiment in the following three points.

1つ目の相違点は、トレンチ6の底面6aから底面コーナー部6dまでを埋め込むように、トレンチ6の内部に絶縁層14が設けられている点である。絶縁層14の厚さ(導電層7と絶縁層14の界面からトレンチ6の底面6aまでの距離)t6は、例えば0.01μm以上0.2μm以下程度であってもよい。p+型表面領域4とn型電流拡散領域3との界面から導電層7と絶縁層14の界面までの距離t7は、例えば1.0μm以上2.0μm以下程度であってもよい。この距離t7が、ショットキー接合11の深さ方向の幅w11に相当する。導電層7は、トレンチ6の内部において絶縁層14上に埋め込まれている。 The first difference is that the insulating layer 14 is provided inside the trench 6 so as to embed the bottom surface 6a to the bottom surface corner portion 6d of the trench 6. The thickness of the insulating layer 14 (distance from the interface between the conductive layer 7 and the insulating layer 14 to the bottom surface 6a of the trench 6) t6 may be, for example, about 0.01 μm or more and 0.2 μm or less. The distance t7 from the interface between the p + type surface region 4 and the n-type current diffusion region 3 to the interface between the conductive layer 7 and the insulating layer 14 may be, for example, about 1.0 μm or more and 2.0 μm or less. This distance t7 corresponds to the width w11 in the depth direction of the Schottky junction 11. The conductive layer 7 is embedded on the insulating layer 14 inside the trench 6.

2つ目の相違点は、トレンチ6が基板おもて面10aからp+型領域5に達しない深さで設けられている点である。すなわち、p+型領域5に代えて、絶縁層14でトレンチ6の内部からトレンチ6の底面6aおよび底面コーナー部6dが覆われている。この絶縁層14によって、導電層7とn型電流拡散領域3とのショットキー接合11がトレンチ6の底面6aおよび底面コーナー部6dに形成されない構成とすることができる。p+型領域5は、トレンチ6と離して配置され、かつトレンチ6の底面6aおよび底面コーナー部6dと深さ方向に対向する。 The second difference is that the trench 6 is provided at a depth that does not reach the p + type region 5 from the substrate front surface 10a. That is, instead of the p + type region 5, the bottom surface 6a and the bottom surface corner portion 6d of the trench 6 are covered from the inside of the trench 6 by the insulating layer 14. With this insulating layer 14, the Schottky junction 11 between the conductive layer 7 and the n-type current diffusion region 3 can be configured so as not to be formed on the bottom surface 6a and the bottom surface corner portion 6d of the trench 6. The p + type region 5 is arranged apart from the trench 6 and faces the bottom surface 6a and the bottom surface corner portion 6d of the trench 6 in the depth direction.

3つ目の相違点は、つなぎ領域22において、p+型表面領域4とp+型領域5とに挟まれた部分に、トレンチ6の長手方向の端部から段差40のステア40aにおけるp+型表面領域4に達するように、p+型領域15が設けられている点である。このp+型領域15は、トレンチ6の長手方向の端部における底面コーナー部6dを覆う。p+型領域15は、トレンチ6の長手方向の端部の底面コーナー部6dへの電界集中を緩和する機能を有する。 The third difference is that in the connecting region 22, p + in the steer 40a of the step 40 from the longitudinal end of the trench 6 to the portion sandwiched between the p + type surface region 4 and the p + type region 5 . The point is that the p + type region 15 is provided so as to reach the mold surface region 4. The p + -shaped region 15 covers the bottom corner portion 6d at the longitudinal end of the trench 6. The p + type region 15 has a function of relaxing the electric field concentration on the bottom corner portion 6d of the longitudinal end portion of the trench 6.

つなぎ領域22およびエッジ終端領域23の構成は、3つ目の相違点を除いて、実施の形態1(図2A参照)と同様である。 The configuration of the connecting region 22 and the edge ending region 23 is the same as that of the first embodiment (see FIG. 2A) except for a third difference.

以上、説明したように、実施の形態3によれば、トレンチの底面側に絶縁層を設け、当該絶縁層でトレンチの内部からトレンチの底面および底面コーナー部を覆うことで、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 third embodiment, the insulating layer is provided on the bottom surface side of the trench, and the insulating layer covers the bottom surface and the bottom corner portion of the trench from the inside of the trench. A similar effect can be obtained.

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、上述した実施の形態では、炭化珪素基板に炭化珪素層をエピタキシャル成長させてなるエピタキシャル基板を用いた場合を例に説明しているが、本発明にかかる半導体装置を構成する各領域を例えばイオン注入等により炭化珪素基板に形成してもよい。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)に適用した場合においても同様の効果を奏する。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. Further, in the above-described embodiment, the case where an epitaxial substrate obtained by epitaxially growing a silicon carbide layer on the silicon carbide substrate is described as an example, but each region constituting the semiconductor device according to the present invention is described by, for example, ions. It may be formed on a silicon carbide substrate by implantation or the like. Further, the present invention has the same effect when applied to a wide bandgap semiconductor 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は、トレンチ型SBDに有用である。 As described above, the semiconductor device according to the present invention is useful for the trench type SBD.

1 n+型炭化珪素基板
2 n-型ドリフト領域
3 n型電流拡散領域
3a,3b n型部分領域
4 p+型表面領域
5,15 p+型領域
6 トレンチ
6a トレンチの底面
6b トレンチの側壁
6c トレンチの上部コーナー部
6d トレンチの底面コーナー部
7 導電層
8 おもて面電極
9 裏面電極
10 半導体基板
10a,10a’ 半導体基板のおもて面
11 ショットキー接合
12 フィールド酸化膜
13 n-型かp+型の領域
14 絶縁層
21 活性領域
22 つなぎ領域
23 エッジ終端領域
24 導電層とフィールド酸化膜との境界
31 n-型炭化珪素層
31a n-型炭化珪素層の厚さを増した部分
40 半導体基板のおもて面の段差
40a 段差のステア
40b 段差のステアと当該ステアよりも外側における基板おもて面との境界
41,42 JTE領域
43 n+型ストッパー領域
t1 p+型領域のアノード側端部からトレンチの底面までの距離
t2 p+型表面領域とn型電流拡散領域との界面からp+型領域のアノード側端部までの距離
t3 半導体基板のおもて面からp+型表面領域とn型電流拡散領域との界面までの距離
t4 半導体基板のおもて面からp+型領域のアノード側端部までの距離
t5 フィールド酸化膜の厚さ
t6 絶縁層の厚さ
t7 p+型表面領域とn型電流拡散領域との界面から導電層と絶縁層の界面までの距離
w10 メサ幅
w11 ショットキー接合の深さ方向の幅
w12 ショットキー接合の基板おもて面に平行な方向の幅
X トレンチがストライプ状に延在する方向
Y トレンチがストライプ状に延在する方向と直交する方向
Z 深さ方向
1 n + type silicon carbide substrate 2 n - type drift region 3 n-type current diffusion region 3a, 3b n-type partial region 4 p + type surface region 5,15 p + type region 6 Trench 6a Trench bottom surface 6b Trench side wall 6c Top corner of trench 6d Bottom corner of trench 7 Conductive layer 8 Front surface electrode 9 Back surface electrode 10 Semiconductor substrate 10a, 10a'Front surface of semiconductor substrate 11 Shotkey junction 12 Field oxide film 13 n - type? p + type region 14 Insulation layer 21 Active region 22 Connecting region 23 Edge termination region 24 Boundary between conductive layer and field oxide film 31 n - type silicon carbide layer 31an - type silicon carbide layer thickened part 40 Step 40a on the front surface of the semiconductor substrate 40b Steer on the step 40b Boundary between the steer on the step and the front surface of the substrate outside the steer 41,42 JTE region 43 n + type stopper region t1 p + type region anode Distance from the side end to the bottom of the trench t2 Distance from the interface between the p + type surface region and the n-type current diffusion region to the anode side end of the p + type region t3 From the front surface of the semiconductor substrate to the p + type Distance from the interface between the surface region and the n-type current diffusion region t4 Distance from the front surface of the semiconductor substrate to the anode-side end of the p + type region t5 Field oxide film thickness t6 Insulation layer thickness t7 p Distance from the interface between the + type surface region and the n-type current diffusion region to the interface between the conductive layer and the insulating layer w10 Mesa width w11 Width in the depth direction of the Shotkey junction w12 Parallel to the substrate front surface of the Shotkey junction Width of direction X Direction in which the trench extends in a striped manner Y Direction in which the trench extends in a striped manner perpendicular to the direction Z Depth direction

Claims (13)

シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の内部に選択的に設けられた第2導電型の第1半導体領域と、
前記半導体基板のおもて面の表面層に、前記第1半導体領域と離して設けられた第2導電型の第2半導体領域と、
前記半導体基板の、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域以外の部分である第1導電型の第3半導体領域と、
前記半導体基板のおもて面から前記第2半導体領域を貫通して、前記第1半導体領域に達するトレンチと、
前記トレンチの内部に設けられ、前記トレンチの側壁に前記第3半導体領域とのショットキー接合を形成する導電層と、
前記導電層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、
前記ショットキー接合で構成された素子を配置した活性領域と、
前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、
前記活性領域と前記終端領域との間のつなぎ領域と、
前記半導体基板のおもて面を、前記活性領域および前記つなぎ領域における第1面よりも前記終端領域における第2面で前記第2電極側に低くした段差と、
を備え
前記第3半導体領域は、前記半導体基板のおもて面の前記第1面と前記第2面とをつなぐ第3面よりも内側で終端し、
前記つなぎ領域において前記第3半導体領域および前記トレンチと前記第3面との間に第4半導体領域が設けられており、
前記第4半導体領域は、前記第3半導体領域よりも不純物濃度が低い第1導電型領域か、または前記第3半導体領域と導電型の異なる第2導電型領域であることを特徴とする半導体装置。
A first conductive semiconductor substrate made of a semiconductor with a wider bandgap than silicon,
A second conductive type first semiconductor region selectively provided inside the semiconductor substrate,
A second conductive type second semiconductor region provided on the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate apart from the first semiconductor region,
A first conductive type third semiconductor region, which is a portion of the semiconductor substrate other than the first semiconductor region and the second semiconductor region,
A trench that penetrates the second semiconductor region from the front surface of the semiconductor substrate and reaches the first semiconductor region.
A conductive layer provided inside the trench and forming a Schottky bond with the third semiconductor region on the side wall of the trench.
The first electrode electrically connected to the conductive layer and
The second electrode provided on the back surface of the semiconductor substrate and
The active region in which the element configured by the Schottky junction is arranged and
A terminal region that surrounds the active region and
The connecting region between the active region and the terminal region,
A step in which the front surface of the semiconductor substrate is lowered toward the second electrode side in the second surface in the terminal region rather than the first surface in the active region and the connecting region.
Equipped with
The third semiconductor region is terminated inside the third surface connecting the first surface and the second surface of the front surface of the semiconductor substrate.
In the connecting region, the third semiconductor region and the fourth semiconductor region are provided between the trench and the third surface.
The fourth semiconductor region is a first conductive type region having a lower impurity concentration than the third semiconductor region, or a second conductive type region having a different conductive type from the third 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第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の内部に選択的に設けられた第2導電型の第1半導体領域と、
前記半導体基板の、前記第1半導体領域以外の部分である第1導電型の第3半導体領域と、
前記半導体基板のおもて面から所定深さで設けられ、前記第1半導体領域に達するトレンチと、
前記半導体基板のおもて面の、前記トレンチの形成領域以外の部分を覆う絶縁膜と、
前記トレンチの内部に設けられ、前記トレンチの側壁に前記第3半導体領域とのショットキー接合を形成する導電層と、
前記導電層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、
前記ショットキー接合で構成された素子を配置した活性領域と、
前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、
前記活性領域と前記終端領域との間のつなぎ領域と、
前記半導体基板のおもて面を、前記活性領域および前記つなぎ領域における第1面よりも前記終端領域における第2面で前記第2電極側に低くした段差と、
を備え
前記第3半導体領域は、前記半導体基板のおもて面の前記第1面と前記第2面とをつなぐ第3面よりも内側で終端し、
前記つなぎ領域において前記第3半導体領域および前記トレンチと前記第3面との間に第4半導体領域が設けられており、
前記第4半導体領域は、前記第3半導体領域よりも不純物濃度が低い第1導電型領域か、または前記第3半導体領域と導電型の異なる第2導電型領域であることを特徴とする半導体装置。
A first conductive semiconductor substrate made of a semiconductor with a wider bandgap than silicon,
A second conductive type first semiconductor region selectively provided inside the semiconductor substrate,
The third semiconductor region of the first conductive type, which is a portion of the semiconductor substrate other than the first semiconductor region,
A trench provided at a predetermined depth from the front surface of the semiconductor substrate and reaching the first semiconductor region,
An insulating film covering a portion of the front surface of the semiconductor substrate other than the trench forming region,
A conductive layer provided inside the trench and forming a Schottky bond with the third semiconductor region on the side wall of the trench.
The first electrode electrically connected to the conductive layer and
The second electrode provided on the back surface of the semiconductor substrate and
The active region in which the element configured by the Schottky junction is arranged and
A terminal region that surrounds the active region and
The connecting region between the active region and the terminal region,
A step in which the front surface of the semiconductor substrate is lowered toward the second electrode side in the second surface in the terminal region rather than the first surface in the active region and the connecting region.
Equipped with
The third semiconductor region is terminated inside the third surface connecting the first surface and the second surface of the front surface of the semiconductor substrate.
In the connecting region, the third semiconductor region and the fourth semiconductor region are provided between the trench and the third surface.
The fourth semiconductor region is a first conductive type region having a lower impurity concentration than the third semiconductor region, or a second conductive type region having a different conductive type from the third semiconductor region. ..
前記第1半導体領域は、前記トレンチの底面および底面コーナー部を覆うことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the first semiconductor region covers the bottom surface and the bottom surface corner portion of the trench. シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の内部に選択的に設けられた第2導電型の第1半導体領域と、
前記半導体基板のおもて面の表面層に、前記第1半導体領域と離して設けられた第2導電型の第2半導体領域と、
前記半導体基板の、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域以外の部分である第1導電型の第3半導体領域と、
前記半導体基板のおもて面から前記第2半導体領域を貫通し、前記第1半導体領域と深さ方向に対向するトレンチと、
前記トレンチの内部に設けられ、前記トレンチの底面および底面コーナー部を覆う絶縁層と、
前記トレンチの内部において前記絶縁層上に設けられ、前記トレンチの側壁に前記第3半導体領域とのショットキー接合を形成する導電層と、
前記導電層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、
前記ショットキー接合で構成された素子を配置した活性領域と、
前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、
前記活性領域と前記終端領域との間のつなぎ領域と、
前記半導体基板のおもて面を、前記活性領域および前記つなぎ領域における第1面よりも前記終端領域における第2面で前記第2電極側に低くした段差と、
を備え
前記トレンチと、前記半導体基板のおもて面の前記第1面と前記第2面とをつなぐ第3面と、の間に、前記つなぎ領域の全域にわたって第2導電型の第4半導体領域が設けられていることを特徴とする半導体装置。
A first conductive semiconductor substrate made of a semiconductor with a wider bandgap than silicon,
A second conductive type first semiconductor region selectively provided inside the semiconductor substrate,
A second conductive type second semiconductor region provided on the surface layer of the front surface of the semiconductor substrate apart from the first semiconductor region,
A first conductive type third semiconductor region, which is a portion of the semiconductor substrate other than the first semiconductor region and the second semiconductor region,
A trench that penetrates the second semiconductor region from the front surface of the semiconductor substrate and faces the first semiconductor region in the depth direction.
An insulating layer provided inside the trench and covering the bottom surface and bottom corners of the trench,
A conductive layer provided on the insulating layer inside the trench and forming a Schottky bond with the third semiconductor region on the side wall of the trench.
The first electrode electrically connected to the conductive layer and
The second electrode provided on the back surface of the semiconductor substrate and
The active region in which the element configured by the Schottky junction is arranged and
A terminal region that surrounds the active region and
The connecting region between the active region and the terminal region,
A step in which the front surface of the semiconductor substrate is lowered toward the second electrode side in the second surface in the terminal region rather than the first surface in the active region and the connecting region.
Equipped with
Between the trench and the third surface connecting the first surface and the second surface of the front surface of the semiconductor substrate, a second conductive type fourth semiconductor region extends over the entire area of the connecting region. A semiconductor device characterized by being provided .
前記つなぎ領域から前記終端領域にわたって前記半導体基板のおもて面の前記第1面、前記第3面および前記第2面の全面を覆う絶縁膜をさらに備えることを特徴とする請求項1または4に記載の半導体装置。1. The semiconductor device described in. 前記絶縁膜は、前記活性領域から前記終端領域にわたって前記半導体基板のおもて面の前記第1面、前記第3面および前記第2面の全面を覆うことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。The second aspect of the present invention, wherein the insulating film covers the entire surface of the first surface, the third surface, and the second surface of the front surface of the semiconductor substrate from the active region to the terminal region. Semiconductor device. 最も外側の前記トレンチの底面に深さ方向に対向する前記第1半導体領域は、前記活性領域から外側へ延在して前記半導体基板のおもて面の前記第3面に達し、The first semiconductor region facing the bottom surface of the outermost trench in the depth direction extends outward from the active region and reaches the third surface of the front surface of the semiconductor substrate.
前記第2半導体領域は、前記半導体基板のおもて面の前記第1面および前記第3面に沿って前記活性領域から外側へ延在して前記終端領域に達し、The second semiconductor region extends outward from the active region along the first surface and the third surface of the front surface of the semiconductor substrate and reaches the terminal region.
前記第4半導体領域は、前記第2半導体領域と前記第1半導体領域との間に設けられていることを特徴とする請求項1、4、5のいずれか一つに記載の半導体装置。The semiconductor device according to any one of claims 1, 4, and 5, wherein the fourth semiconductor region is provided between the second semiconductor region and the first semiconductor region.
最も外側の前記トレンチの底面に深さ方向に対向する前記第1半導体領域は、前記活性領域から外側へ延在して前記半導体基板のおもて面の前記第3面に達し、The first semiconductor region facing the bottom surface of the outermost trench in the depth direction extends outward from the active region and reaches the third surface of the front surface of the semiconductor substrate.
前記第4半導体領域は、前記半導体基板のおもて面の前記第1面および前記第3面と前記第1半導体領域との間に設けられていることを特徴とする請求項2または6に記載の半導体装置。According to claim 2 or 6, the fourth semiconductor region is provided between the first surface and the third surface of the front surface of the semiconductor substrate and the first semiconductor region. The semiconductor device described.
前記トレンチは所定間隔で複数配置されており、A plurality of the trenches are arranged at predetermined intervals, and the trenches are arranged at predetermined intervals.
前記所定間隔は、前記トレンチの側壁における前記第3半導体領域と前記導電層との前記ショットキー接合の深さ方向の幅以下であることを特徴とする請求項1~8のいずれか一つに記載の半導体装置。The predetermined interval is one of claims 1 to 8, wherein the predetermined interval is not more than or equal to the width in the depth direction of the Schottky junction between the third semiconductor region and the conductive layer on the side wall of the trench. The semiconductor device described.
前記ショットキー接合は前記トレンチの側壁のみに形成されていることを特徴とする請求項1~9のいずれか一つに記載の半導体装置。The semiconductor device according to any one of claims 1 to 9, wherein the Schottky junction is formed only on the side wall of the trench. 前記トレンチは、前記半導体基板のおもて面に平行な方向に延在するストライプ状のレイアウトに配置され、前記つなぎ領域で終端し、The trenches are arranged in a striped layout extending in a direction parallel to the front surface of the semiconductor substrate, and are terminated at the connecting region.
前記トレンチを挟んで隣り合う前記第2半導体領域同士は、前記つなぎ領域において少なくとも一部が連結されていることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 7, wherein at least a part of the second semiconductor regions adjacent to each other with the trench interposed therebetween is connected to each other in the connecting region.
前記第2半導体領域は、前記つなぎ領域における前記半導体基板のおもて面の表面領域の全面に設けられていることを特徴とする請求項7または11に記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 7 or 11, wherein the second semiconductor region is provided on the entire surface of the surface region of the front surface of the semiconductor substrate in the connecting region. 前記トレンチは、前記半導体基板のおもて面に平行な方向に延在するストライプ状のレイアウトに配置され、前記つなぎ領域で終端していることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 2, wherein the trench is arranged in a striped layout extending in a direction parallel to the front surface of the semiconductor substrate, and is terminated at the connecting region.
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