JP7127315B2 - Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、炭化珪素（以下、ＳｉＣという）半導体装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a silicon carbide (hereinafter referred to as SiC) semiconductor device and its manufacturing method.

ＳｉＣ半導体装置において、オン抵抗値の低減はスイッチング損失の低減などを図るために必要であるが、負荷短絡時に半導体素子に流れる電流値は、半導体素子のオン抵抗値に反比例して大きくなる。すなわち、オン抵抗値の小さい半導体素子ほど、負荷短絡時の飽和電流が大きくなる。その結果、自己発熱により半導体素子の破損が発生し易くなるので、負荷短絡時におけるＳｉＣ半導体装置の耐量が低下することになる。このため、オン抵抗値の低減と負荷短絡時におけるＳｉＣ半導体装置の耐量向上はトレードオフの関係を有しているが、このトレードオフの関係の改善、つまり低オン抵抗値と低飽和電流の両立が望まれている。 In a SiC semiconductor device, it is necessary to reduce the on-resistance value in order to reduce switching loss, etc. However, the current value flowing through the semiconductor element when the load is short-circuited increases in inverse proportion to the on-resistance value of the semiconductor element. That is, the smaller the on-resistance value of the semiconductor element, the larger the saturation current when the load is short-circuited. As a result, the semiconductor element is likely to be damaged due to self-heating, so that the withstand capability of the SiC semiconductor device at the time of load short circuit is lowered. Therefore, there is a trade-off relationship between the reduction of the on-resistance value and the improvement of the resistance of the SiC semiconductor device when the load is short-circuited. is desired.

これに対して、特許文献１において、低オン抵抗値と低飽和電流を両立させるために、ｐ型ベース領域のうちのチャネル近傍の部分の不純物濃度とＪＦＥＴ部分の不純物濃度が異なった濃度となるようにした構造が提案されている。具体的には、深さ方向においてｐ型ベース領域の不純物濃度に勾配をつけ、チャネル近傍では不純物濃度が低く、下方になるにしたがって不純物濃度が高くなるようにしている。このような構成によれば、ｐ型ベース領域の不純物濃度がチャネル近傍では低くされているため、低オン抵抗が実現できる。また、ｐ型ベース領域のうちのＪＦＥＴ部分については所望の不純物濃度とすることで、隣り合うｐ型ベース領域間におけるｎ型ドリフト層がピンチオフされるようにでき、低飽和電流を実現できる。したがって、低オン抵抗値と低飽和電流を両立することが可能となる。 On the other hand, in Patent Document 1, in order to achieve both a low on-resistance value and a low saturation current, the impurity concentration in the portion near the channel in the p-type base region and the impurity concentration in the JFET portion are different. A similar structure has been proposed. Specifically, the impurity concentration of the p-type base region is graded in the depth direction so that the impurity concentration is low in the vicinity of the channel and increases downward. According to such a configuration, since the impurity concentration of the p-type base region is low near the channel, low on-resistance can be achieved. Further, by setting the JFET portion of the p-type base region to a desired impurity concentration, the n-type drift layer between the adjacent p-type base regions can be pinched off, and a low saturation current can be realized. Therefore, it is possible to achieve both a low on-resistance value and a low saturation current.

特許第５７３６６８３号公報Japanese Patent No. 5736683

しかしながら、特許文献１のＳｉＣ半導体装置では、より低飽和電流として高い耐量が得られるように、ｐ型ベース領域のうちのＪＦＥＴ部分の不純物濃度を濃くしたり、ＪＦＥＴ部分において隣り合うｐ型ベース領域の間隔を狭くすると、ＪＦＥＴ抵抗が増大する。このため、低オン抵抗値と低飽和電流を両立することができなくなる。 However, in the SiC semiconductor device of Patent Document 1, the impurity concentration in the JFET portion of the p-type base region is increased, or the adjacent p-type base regions in the JFET portion are increased in order to obtain a high withstand voltage with a lower saturation current. narrower spacing increases the JFET resistance. Therefore, it becomes impossible to achieve both a low on-resistance value and a low saturation current.

本発明は上記点に鑑みて、低オン抵抗値と低飽和電流を両立することができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of achieving both a low on-resistance value and a low saturation current, and a method of manufacturing the same.

上記目的を達成するため、請求項１、３、５、７に記載の半導体装置は、ＳｉＣで構成された第１または第２導電型の基板（１）と、基板の上に形成され、基板よりも低不純物濃度とされた第１導電型のＳｉＣからなる低濃度層（２）と、低濃度層の上に、低濃度層と連結され、一方向を長手方向として形成された第１導電型のＳｉＣで構成されたＪＦＥＴ部（２ａ）と、低濃度層の上において、ＪＦＥＴ部を挟んだ両側に配置され、第２導電型のＳｉＣで構成されたディープ層（３）と、ＪＦＥＴ部およびディープ層の上に形成され、低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型のＳｉＣからなる電流分散層（４）と、電流分散層の上に形成された第２導電型のＳｉＣからなるベース領域（６）と、ベース領域の上に形成され、低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型のＳｉＣからなるソース領域（７）と、ベース領域の一部をチャネル領域として、該チャネル領域上に形成されたゲート絶縁膜（１０）と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極（１１）と、ゲート電極およびゲート絶縁膜を覆うと共にコンタクトホールが形成された層間絶縁膜（１２）と、コンタクトホールを通じて、ソース領域に電気的に接続されたソース電極（１３）と、基板の裏面側に形成されたドレイン電極（１４）と、を有している。そして、ゲート電極に対してゲート電圧を印加すると共にドレイン電極に対して印加するドレイン電圧として通常作動時の電圧を印加することでチャネル領域を形成し、ソース領域およびＪＦＥＴ部を介して、ソース電極およびドレイン電極の間に電流を流す半導体素子が構成されている。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to claims 1 , 3, 5 , and 7 is formed on a substrate (1) of a first or second conductivity type made of SiC, a substrate a low-concentration layer (2) made of first-conductivity-type SiC having an impurity concentration lower than that of the low-concentration layer; A JFET portion (2a) made of SiC of the second conductivity type, a deep layer (3) made of SiC of the second conductivity type disposed on both sides of the low-concentration layer and sandwiching the JFET portion, and a JFET portion and a current spreading layer (4) formed on the deep layer and made of SiC of the first conductivity type in which the impurity concentration of the first conductivity type is higher than that of the low-concentration layer; A base region (6) made of two-conductivity-type SiC and a source region (7) made of first-conductivity-type SiC formed on the base region and having a first-conductivity-type impurity concentration higher than that of the low-concentration layer. using a part of the base region as a channel region, a gate insulating film (10) formed on the channel region, a gate electrode (11) formed on the gate insulating film, the gate electrode and the gate insulating film; An interlayer insulating film (12) covering and formed with a contact hole, a source electrode (13) electrically connected to a source region through the contact hole, and a drain electrode (14) formed on the back side of the substrate. ,have. A channel region is formed by applying a gate voltage to the gate electrode and applying a drain voltage applied to the drain electrode as a drain voltage applied to the drain electrode to form a channel region. and the drain electrode, a semiconductor element is constructed in which current flows.

このような構成において、半導体素子は、ＪＦＥＴ部の側面の表面から所定距離内側に、ＪＦＥＴ部の側面に沿って形成されていると共にＪＦＥＴ部よりも第１導電型不純物濃度が高く設定され、ドレイン電圧として通常作動時の電圧が印加されているときにはディープ層からＪＦＥＴ部に伸びる空乏層の伸び量を抑制しつつＪＦＥＴ部を通じて電流を流し、ドレイン電圧として通常作動時の電圧よりも高い電圧が印加されると空乏層によってＪＦＥＴ部をピンチオフさせる空乏層調整層（２０）を有している。 In such a configuration, the semiconductor element is formed along the side surface of the JFET portion within a predetermined distance from the surface of the side surface of the JFET portion, and has a first conductivity type impurity concentration higher than that of the JFET portion. When the voltage during normal operation is applied as the voltage, current flows through the JFET portion while suppressing the extension of the depletion layer extending from the deep layer to the JFET portion, and a voltage higher than the voltage during normal operation is applied as the drain voltage. It has a depletion layer adjustment layer (20) that pinches off the JFET portion by the depletion layer.

このような構成によれば、通常作動時においては、空乏層調整層が空乏層の伸びを調整する層として機能し、ＪＦＥＴ部内への空乏層の伸びを抑制することが可能になり、電流経路が狭くなることを抑制できるため、低オン抵抗を図ることが可能となる。 According to such a configuration, during normal operation, the depletion layer adjusting layer functions as a layer for adjusting the extension of the depletion layer, and it is possible to suppress the extension of the depletion layer into the JFET portion, thereby making it possible to suppress the current path. can be suppressed from narrowing, it is possible to achieve a low on-resistance.

また、負荷短絡などによってドレイン電圧が通常作動時の電圧よりも高くなると、ディープ層側から空乏層調整層へ伸びる空乏層が空乏層調整層の厚みよりも伸び、ＪＦＥＴ部が即座にピンチオフされる。これにより、低飽和電流を維持することができ、負荷短絡等によるＳｉＣ半導体装置の耐量を向上することが可能となる。したがって、低オン抵抗値と低飽和電流を両立することができるＳｉＣ半導体装置とすることが可能となる。 Also, when the drain voltage becomes higher than the voltage during normal operation due to a load short circuit or the like, the depletion layer extending from the deep layer side to the depletion layer adjustment layer extends beyond the thickness of the depletion layer adjustment layer, and the JFET section is immediately pinched off. . As a result, a low saturation current can be maintained, and the resistance of the SiC semiconductor device to load short circuits or the like can be improved. Therefore, it is possible to provide a SiC semiconductor device that can achieve both a low on-resistance value and a low saturation current.

また、請求項９に記載のＳｉＣ半導体装置の製造方法は、ＳｉＣで構成された第１または第２導電型の基板（１）を用意することと、基板の上に、基板よりも低不純物濃度の第１導電型のＳｉＣからなる低濃度層（２）を形成することと、低濃度層の上に第１導電型のＳｉＣ層を形成したのち、該ＳｉＣ層をエッチングしてトレンチ（２ｂ）を形成することで、一方向を長手方向とするライン状にＳｉＣ層を残し、さらに、ＳｉＣ層に対して第１導電型不純物を斜めイオン注入することで、ＳｉＣ層のうちイオン注入が行われた領域に空乏層調整層（２０）を形成すると共に該空乏層調整層以外の領域にＪＦＥＴ部（２ａ）を形成することと、トレンチ内に、ＪＦＥＴ部を挟んだ両側に配置される第２導電型のＳｉＣで構成されたディープ層（３）を形成することと、ディープ層とＪＦＥＴ部および空乏層調整層の上に、低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型のＳｉＣからなる電流分散層（４）を形成することと、電流分散層の上に、第２導電型のＳｉＣからなるベース領域（６）を形成することと、ベース領域の上に、低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型のＳｉＣからなるソース領域（７）を形成することと、ベース領域の一部をチャネル領域として、該チャネル領域上にゲート絶縁膜（１０）を形成することと、ゲート絶縁膜上にゲート電極（１１）を形成することと、ソース領域に電気的に接続されるソース電極（１３）を形成することと、基板の裏面側にドレイン電極（１４）を形成することと、を含んでいる。 In the method of manufacturing a SiC semiconductor device according to claim 9 , a substrate (1) of a first or second conductivity type made of SiC is prepared, and an impurity concentration lower than that of the substrate is formed on the substrate. forming a low-concentration layer (2) made of SiC of the first conductivity type, forming a SiC layer of the first conductivity type on the low-concentration layer, and then etching the SiC layer to form a trench (2b) By forming the SiC layer in the form of a line with one direction as the longitudinal direction, and further ion-implanting the first conductivity type impurities obliquely into the SiC layer, ion implantation is performed in the SiC layer. a depletion layer adjusting layer (20) is formed in the region where the depletion layer adjusting layer (20) is formed, and a JFET portion (2a) is formed in a region other than the depletion layer adjusting layer; forming a deep layer (3) made of conductivity type SiC; forming a current spreading layer (4) made of SiC of a conductivity type; forming a base region (6) made of SiC of a second conductivity type on the current spreading layer; forming a source region (7) made of SiC of the first conductivity type in which the impurity concentration of the first conductivity type is higher than that of the low concentration layer; and forming a gate on the channel region using a part of the base region as the channel region. forming an insulating film (10); forming a gate electrode (11) on the gate insulating film; forming a source electrode (13) electrically connected to the source region; forming a drain electrode (14) on the side.

このように、空乏層調整層をイオン注入により形成している。このため、空乏層調整層の第１導電型不純物濃度や厚みの面内バラツキが少ない出来栄えにでき、低オン抵抗および低飽和電流を的確に実現することが可能となる。 Thus, the depletion layer adjusting layer is formed by ion implantation. As a result, the depletion layer adjusting layer can be finished with little in-plane variation in the first conductivity type impurity concentration and thickness, and it is possible to achieve a low on-resistance and a low saturation current.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 It should be noted that the reference numerals in parentheses of each of the above means indicate an example of correspondence with specific means described in the embodiments to be described later.

第１実施形態にかかるＳｉＣ半導体装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a SiC semiconductor device according to a first embodiment; FIG. ＳｉＣ半導体装置の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the SiC semiconductor device; 図１に示すＳｉＣ半導体装置の製造工程を示した断面図である。2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the SiC semiconductor device shown in FIG. 1; FIG. 図３に続くＳｉＣ半導体装置の製造工程を示した断面図である。4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the SiC semiconductor device continued from FIG. 3; FIG. 高濃度ｎ型層のｎ型不純物濃度とオン抵抗との関係についてシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated about the relationship between the n-type impurity density|concentration of a high-concentration n-type layer, and ON-resistance. 高濃度ｎ型層のｎ型不純物濃度と飽和電流との関係についてシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated about the relationship between the n-type impurity density|concentration of a high-concentration n-type layer, and a saturation current. 第２実施形態にかかるＳｉＣ半導体装置の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a SiC semiconductor device according to a second embodiment; 図７に示すＳｉＣ半導体装置の製造工程を示した断面図である。8 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the SiC semiconductor device shown in FIG. 7; FIG. 図８に続くＳｉＣ半導体装置の製造工程を示した断面図である。9 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the SiC semiconductor device continued from FIG. 8; FIG. 第３実施形態にかかるＳｉＣ半導体装置の断面図である。It is a sectional view of the SiC semiconductor device concerning a 3rd embodiment. 図１０に示すＳｉＣ半導体装置の製造工程を示した断面図である。11 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the SiC semiconductor device shown in FIG. 10; FIG. 図１１に続くＳｉＣ半導体装置の製造工程を示した断面図である。12 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the SiC semiconductor device continued from FIG. 11; FIG.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each of the following embodiments, portions that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態にかかるＳｉＣ半導体装置は、図１に示すように、半導体素子として縦型ＭＯＳＦＥＴが形成されたものである。縦型ＭＯＳＦＥＴは、ＳｉＣ半導体装置のうちのセル領域に形成されており、そのセル領域を囲むように外周耐圧構造が形成されることでＳｉＣ半導体装置が構成されているが、ここでは縦型ＭＯＳＦＥＴのみ図示してある。なお、以下の説明では、図１の左右方向を幅方向とし、上下方向を厚み方向もしくは深さ方向として説明を行う。 (First embodiment)
A first embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the SiC semiconductor device according to this embodiment has a vertical MOSFET as a semiconductor element. A vertical MOSFET is formed in a cell region of the SiC semiconductor device, and the SiC semiconductor device is configured by forming an outer peripheral breakdown voltage structure so as to surround the cell region. are shown. In the following description, the horizontal direction in FIG. 1 is defined as the width direction, and the vertical direction is defined as the thickness direction or the depth direction.

ＳｉＣ半導体装置は、半導体基板としてＳｉＣからなるｎ＋型基板１が用いて形成されている。ｎ＋型基板１の主表面上には、ｎ＋型基板１よりもｎ型不純物濃度が低くされたＳｉＣからなるｎ－型低濃度層２が形成されている。ｎ－型低濃度層２は、ｎ＋型基板１から離れた位置において幅狭とされたＪＦＥＴ部２ａと連結されており、このＪＦＥＴ部２ａの両側にＳｉＣからなるｐ型ディープ層３が形成されている。本実施形態の場合、ＪＦＥＴ部２ａは、後述するトレンチゲート構造の長手方向に沿って延設された短冊形状とされ、ＪＦＥＴ部２ａの周囲がｐ型ディープ層３とされている。 The SiC semiconductor device is formed using an n + -type substrate 1 made of SiC as a semiconductor substrate. On the main surface of n + -type substrate 1, n − -type low-concentration layer 2 made of SiC with n-type impurity concentration lower than that of n + -type substrate 1 is formed. The n − -type low-concentration layer 2 is connected to a narrowed JFET portion 2a at a position away from the n + -type substrate 1, and p-type deep layers 3 made of SiC are formed on both sides of the JFET portion 2a. It is In this embodiment, the JFET portion 2a has a strip shape extending along the longitudinal direction of a trench gate structure, which will be described later, and the p-type deep layer 3 surrounds the JFET portion 2a.

これらｎ－型低濃度層２およびＪＦＥＴ部２ａとｐ型ディープ層３との間には高濃度ｎ型層２０が形成されている。本実施形態では、この高濃度ｎ型層２０が空乏層調整層として機能する。より詳しくは、高濃度ｎ型層２０は、少なくともｐ型ディープ層３のうちの側面、つまりｐ型ディープ層３とＪＦＥＴ部２ａとの間に形成されている。本実施形態の場合は、ｎ－型低濃度層２とｐ型ディープ層３の底部との間やＪＦＥＴ部２ａの上面にも高濃度ｎ型層２０が形成されている。 A high-concentration n-type layer 20 is formed between the n − -type low-concentration layer 2 and the JFET portion 2 a and the p-type deep layer 3 . In this embodiment, the high concentration n-type layer 20 functions as a depletion layer adjusting layer. More specifically, the high-concentration n-type layer 20 is formed at least on the side surface of the p-type deep layer 3, that is, between the p-type deep layer 3 and the JFET portion 2a. In this embodiment, a high concentration n-type layer 20 is formed between the n − -type low concentration layer 2 and the bottom of the p-type deep layer 3 and also on the upper surface of the JFET portion 2a.

ｎ＋型基板１は、所定のオフ角を有するオフ基板で構成されている。例えば、ｎ＋型基板１は、主表面の面方位が（０００１）Ｓｉ面とされ、＜１１－２０＞方向がオフ方向とされる。なお、オフ方向とは、「成長面の法線ベクトルを（０００１）面に投影したベクトルに平行な方向」のことを言う。ｎ＋型基板１のｎ型不純物濃度については濃いほど良いが、例えば５.０×１０１８／ｃｍ３～１.０×１０１９／ｃｍ３とされ、ここでは５．９×１０１８／ｃｍ３とされている。また、ｎ＋型基板１の厚さは、例えば７０～１２０μｍとされ、ここでは１００μｍとされている。 The n + -type substrate 1 is composed of an off-substrate having a predetermined off-angle. For example, the n + -type substrate 1 has the (0001) Si plane as the main surface orientation, and the <11-20> direction as the off direction. The off-direction means "a direction parallel to a vector obtained by projecting the normal vector of the growth plane onto the (0001) plane". The higher the n-type impurity concentration of the n + -type substrate 1 , the better. 3 . Also, the thickness of the n + -type substrate 1 is, for example, 70 to 120 μm, and is 100 μm here.

ｎ－型低濃度層２は、例えばｎ型不純物濃度が０．５～１．５×１０１６／ｃｍ３、ここでは１．０×１０１６／ｃｍ３とされている。また、ｎ－型低濃度層２は、厚さが６．０～１００μｍ、ここでは８．０μｍとされ、耐圧の設定で変更される。また、ＪＦＥＴ部２ａについては、例えばｎ型不純物濃度が０．１～１．５×１０１６／ｃｍ３、ここでは、１．０×１０１６／ｃｍ３とされ、幅が０．１～０．５μｍ、ここでは０．３μｍとされている。ｐ型ディープ層３は、例えばｐ型不純物濃度が０．８～１．２×１０１８／ｃｍ３、ここでは１．０×１０１８／ｃｍ３とされ、厚さが０．５～３．０μｍ、ここでは１．０μｍとされている。 The n − -type low concentration layer 2 has an n-type impurity concentration of, for example, 0.5 to 1.5×10 16 /cm 3 , here 1.0×10 16 /cm 3 . Also, the n − -type low concentration layer 2 has a thickness of 6.0 to 100 μm, here 8.0 μm, which is changed by setting the breakdown voltage. The JFET portion 2a has an n-type impurity concentration of, for example, 0.1 to 1.5×10 16 /cm 3 , here 1.0×10 16 /cm 3 , and a width of 0.1 to 0.5×10 16 /cm 3 . 0.5 μm, here 0.3 μm. The p-type deep layer 3 has a p-type impurity concentration of, for example, 0.8 to 1.2×10 18 /cm 3 , here 1.0×10 18 /cm 3 , and a thickness of 0.5 to 3.0×10 18 /cm 3 . 0 μm, here 1.0 μm.

高濃度ｎ型層２０は、ｎ－型低濃度層２よりも高濃度とされており、例えばｎ型不純物濃度が１．０×１０１８／ｃｍ３とされている。高濃度ｎ型層２０の厚さについては、ｐ型ディープ層３の側面では０．０５μｍ、ｎ－型低濃度層２の上面では０．０５μｍとされている。また、高濃度ｎ型層２０のｎ型不純物濃度の面内バラツキは、１．０×１０１８／ｃｍ３±１５％の範囲内になっている。また高濃度ｎ型層２０の厚みについても、ｐ型ディープ層３の側面で０．０５μｍ±１５％、ｎ－型低濃度層２の上面では０．０５μｍ±１５％の範囲内になっている。 The high-concentration n-type layer 20 has a higher concentration than the n − -type low-concentration layer 2, and has an n-type impurity concentration of 1.0×10 18 /cm 3 , for example. The thickness of the high-concentration n-type layer 20 is 0.05 μm on the side surface of the p-type deep layer 3 and 0.05 μm on the upper surface of the n − -type low-concentration layer 2 . Further, the in-plane variation of the n-type impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 is within the range of 1.0×10 18 /cm 3 ±15%. The thickness of the high-concentration n-type layer 20 is also within the range of 0.05 μm±15% on the side surface of the p-type deep layer 3 and 0.05 μm±15% on the upper surface of the n − -type low-concentration layer 2. .

また、ＪＦＥＴ部２ａや高濃度ｎ型層２０およびｐ型ディープ層３の上には、ＪＦＥＴ部２ａと連結され、かつ、ＪＦＥＴ部２ａよりも幅広とされたＳｉＣからなるｎ型電流分散層４が形成されている。さらに、ｐ型ディープ層３の上には、ｐ型ディープ層３よりも幅が狭くされたＳｉＣからなるｐ型連結層５が形成されている。 Further, on the JFET portion 2a, the high-concentration n-type layer 20 and the p-type deep layer 3, an n-type current spreading layer 4 made of SiC connected to the JFET portion 2a and wider than the JFET portion 2a is provided. is formed. Furthermore, on the p-type deep layer 3, a p-type coupling layer 5 made of SiC and having a width narrower than that of the p-type deep layer 3 is formed.

ｎ型電流分散層４は、後述するようにチャネルを通じて流れる電流が幅方向に拡散できるようにする層であり、ＪＦＥＴ部２ａよりも高濃度とされており、例えばｎ型不純物濃度が２．０～４．０×１０１７／ｃｍ３、ここでは３×１０１７／ｃｍ３とされ、厚さが０．５～０．８μｍ、ここでは０．６μｍとされている。また、ｐ型連結層５は、ｐ型ディープ層３と同じ濃度とされていても良いが、本実施形態ではｐ型ディープ層３と異なる濃度、例えばｐ型不純物濃度が３×１０１７／ｃｍ３とされ、厚さが０．５～０．８μｍ、ここでは０．６μｍとされている。 The n-type current spreading layer 4 is a layer that allows the current flowing through the channel to diffuse in the width direction, as will be described later, and has a higher concentration than the JFET portion 2a. ˜4.0×10 17 /cm 3 , here 3×10 17 /cm 3 , and the thickness is 0.5-0.8 μm, here 0.6 μm. Further, the p-type coupling layer 5 may have the same concentration as the p-type deep layer 3, but in the present embodiment, the concentration different from that of the p-type deep layer 3, for example, the p-type impurity concentration is 3×10 17 /cm 3 and has a thickness of 0.5 to 0.8 μm, here 0.6 μm.

ｎ型電流分散層４およびｐ型連結層５の上にはＳｉＣからなるｐ型ベース領域６が形成されており、ｐ型連結層５を介してｐ型ベース領域６とｐ型ディープ層３とが連結されている。また、ｐ型ベース領域６の上には、ＳｉＣからなるｎ＋型ソース領域７およびｐ＋型コンタクト領域８が形成されている。ｎ＋型ソース領域７は、ｐ型ベース領域６のうちｎ型電流分散層４と対応する部分の上に形成されている。ｐ＋型コンタクト領域８は、ｐ型ベース領域６を後述するソース電極１３に電気的に接続するための領域であり、ｐ型ベース領域６のうちｐ型連結層５と対応する部分の上に形成されている。 A p-type base region 6 made of SiC is formed on the n-type current spreading layer 4 and the p-type coupling layer 5 . are connected. An n + -type source region 7 and a p + -type contact region 8 made of SiC are formed on the p-type base region 6 . The n + -type source region 7 is formed on a portion of the p-type base region 6 corresponding to the n-type current spreading layer 4 . The p + -type contact region 8 is a region for electrically connecting the p-type base region 6 to a source electrode 13 which will be described later. formed.

ｐ型ベース領域６は、ｐ型ディープ層３よりも厚みが薄く、かつ、ｐ型不純物濃度が低くされており、例えばｐ型不純物濃度が２．０～４．０×１０１７／ｃｍ３、ここでは３×１０１７／ｃｍ３とされ、厚さが０．２～０．４μｍ、ここでは０．３μｍとされている。また、ｎ＋型ソース領域７は、ｎ型不純物濃度がｎ型電流分散層４よりも高濃度とされており、ｐ＋型コンタクト領域８は、ｐ型不純物濃度がｐ型ベース領域６よりも高濃度とされている。 The p-type base region 6 is thinner than the p-type deep layer 3 and has a lower p-type impurity concentration. Here, it is 3×10 17 /cm 3 and the thickness is 0.2 to 0.4 μm, here 0.3 μm. The n + -type source region 7 has a higher n-type impurity concentration than the n-type current spreading layer 4 , and the p + -type contact region 8 has a p-type impurity concentration higher than that of the p-type base region 6 . considered to be highly concentrated.

また、ｐ型ベース領域６およびｎ＋型ソース領域７を貫通してｎ型電流分散層４に達するように、例えば幅が０．８μｍ、深さがｐ型ベース領域６とｎ＋型ソース領域７の合計膜厚よりも０．２～０．４μｍ深くされたゲートトレンチ９が形成されている。このゲートトレンチ９の側面と接するように上述したｐ型ベース領域６およびｎ＋型ソース領域７が配置されている。ゲートトレンチ９は、図１の紙面左右方向を幅方向、紙面法線方向を長手方向、紙面上下方向を深さ方向とするライン状のレイアウトで形成されている。また、図１には１本しか示していないが、ゲートトレンチ９は、複数本が紙面左右方向に等間隔に配置され、それぞれｐ型ディープ層３の間に挟まれるように配置されていてストライプ状とされている。例えば、ゲートトレンチ９のピッチとなるセルピッチ、つまり隣り合うゲートトレンチ９の配置間隔の半分となるハーフセルピッチは、例えば１．５μｍとされている。ゲートトレンチ９の幅については任意であるが、ハーフセルピッチよりも小さくされている。 In addition, the p-type base region 6 and the n + -type source region 6 have a width of, for example, 0.8 μm and a depth of 0.8 μm so as to reach the n-type current spreading layer 4 through the p-type base region 6 and the n + -type source region 7 . A gate trench 9 is formed which is 0.2 to 0.4 μm deeper than the total film thickness of 7 . The p-type base region 6 and the n + -type source region 7 are arranged so as to be in contact with the side surfaces of the gate trench 9 . The gate trench 9 is formed in a linear layout with the width direction in the horizontal direction of FIG. 1, the longitudinal direction in the normal direction of the paper, and the depth direction in the vertical direction of the paper. In addition, although only one trench is shown in FIG. 1, a plurality of gate trenches 9 are arranged at equal intervals in the horizontal direction of the paper, and are arranged so as to be sandwiched between the p-type deep layers 3, forming stripes. is considered to be For example, the cell pitch that is the pitch of the gate trenches 9, that is, the half cell pitch that is half the spacing between the adjacent gate trenches 9 is set to 1.5 μm, for example. Although the width of the gate trench 9 is arbitrary, it is made smaller than the half cell pitch.

また、ｐ型ベース領域６のうちゲートトレンチ９の側面に位置している部分を縦型ＭＯＳＦＥＴの作動時にｎ＋型ソース領域７とｎ型電流分散層４との間を繋ぐチャネル領域として、チャネル領域を含むゲートトレンチ９の内壁面にゲート絶縁膜１０が形成されている。そして、ゲート絶縁膜１０の表面にはドープドＰｏｌｙ－Ｓｉにて構成されたゲート電極１１が形成されており、これらゲート絶縁膜１０およびゲート電極１１によってゲートトレンチ９内が埋め尽くされている。これにより、トレンチゲート構造が構成されている。 Further, the portion of the p-type base region 6 located on the side surface of the gate trench 9 is used as a channel region connecting between the n + -type source region 7 and the n-type current spreading layer 4 when the vertical MOSFET operates. A gate insulating film 10 is formed on the inner wall surface of the gate trench 9 including the region. A gate electrode 11 made of doped Poly-Si is formed on the surface of the gate insulating film 10 , and the inside of the gate trench 9 is filled with the gate insulating film 10 and the gate electrode 11 . A trench gate structure is thus formed.

また、ｎ＋型ソース領域７およびｐ＋型コンタクト領域８の表面やゲート電極１１の表面には、層間絶縁膜１２を介してソース電極１３や図示しないゲート配線層が形成されている。ソース電極１３やゲート配線層は、複数の金属、例えばＮｉ／Ａｌ等にて構成されている。そして、複数の金属のうち少なくともｎ型ＳｉＣ、具体的にはｎ＋型ソース領域７やｎ型ドープの場合のゲート電極１１と接触する部分はｎ型ＳｉＣとオーミック接触可能な金属で構成されている。また、複数の金属のうち少なくともｐ型ＳｉＣ、具体的にはｐ＋型コンタクト領域８と接触する部分はｐ型ＳｉＣとオーミック接触可能な金属で構成されている。なお、ソース電極１３やゲート配線層は、層間絶縁膜１２上において分離されることで電気的に絶縁されている。そして、層間絶縁膜１２に形成されたコンタクトホールを通じて、ソース電極１３はｎ＋型ソース領域７およびｐ＋型コンタクト領域８と電気的に接続させられ、ゲート配線層はゲート電極１１と電気的に接続されている。 A source electrode 13 and a gate wiring layer (not shown) are formed on the surface of the n + -type source region 7 and the p + -type contact region 8 and the surface of the gate electrode 11 with an interlayer insulating film 12 interposed therebetween. The source electrode 13 and gate wiring layer are composed of a plurality of metals such as Ni/Al. Of the plurality of metals, at least n-type SiC, specifically, the portion in contact with the n + -type source region 7 and the gate electrode 11 in the case of n-type doping is composed of a metal capable of ohmic contact with n-type SiC. there is At least the portion of the plurality of metals that contacts p-type SiC, specifically the p + -type contact region 8 is made of a metal capable of making ohmic contact with p-type SiC. The source electrode 13 and the gate wiring layer are electrically insulated by being separated on the interlayer insulating film 12 . Source electrode 13 is electrically connected to n + -type source region 7 and p + -type contact region 8 through contact holes formed in interlayer insulating film 12 , and the gate wiring layer is electrically connected to gate electrode 11 . It is connected.

さらに、ｎ＋型基板１の裏面側にはｎ＋型基板１と電気的に接続されたドレイン電極１４が形成されている。このような構造により、ｎチャネルタイプの反転型のトレンチゲート構造の縦型ＭＯＳＦＥＴが構成されている。このような縦型ＭＯＳＦＥＴが複数セル配置されることでセル領域が構成されている。そして、このような縦型ＭＯＳＦＥＴが形成されたセル領域を囲むように図示しないガードリングなどによる外周耐圧構造が構成されることでＳｉＣ半導体装置が構成されている。 Furthermore, a drain electrode 14 electrically connected to the n + -type substrate 1 is formed on the back side of the n + -type substrate 1 . With such a structure, a vertical MOSFET having an n-channel type inverted trench gate structure is formed. A cell region is configured by arranging a plurality of cells of such vertical MOSFETs. A SiC semiconductor device is constructed by constructing a peripheral breakdown voltage structure, such as a guard ring (not shown), so as to surround the cell region in which such a vertical MOSFET is formed.

このように構成される縦型ＭＯＳＦＥＴを有するＳｉＣ半導体装置は、例えば、ソース電圧Ｖｓを０Ｖ、ドレイン電圧Ｖｄを例えば１～１．５Ｖとした状態で、ゲート電極１１に対して２０Ｖのゲート電圧Ｖｇを印加することで動作させられる。すなわち、ゲート電圧Ｖｇが印加されることにより、縦型ＭＯＳＦＥＴは、ゲートトレンチ９に接する部分のｐ型ベース領域６にチャネル領域が形成され、ドレイン－ソース間に電流が流れるという動作を行う。 A SiC semiconductor device having a vertical MOSFET configured in this way has a gate voltage Vg of 20 V with respect to the gate electrode 11, for example, with a source voltage Vs of 0 V and a drain voltage Vd of 1 to 1.5 V, for example. can be operated by applying That is, when the gate voltage Vg is applied, the vertical MOSFET performs an operation in which a channel region is formed in the p-type base region 6 in contact with the gate trench 9 and current flows between the drain and source.

このとき、少なくともＪＦＥＴ部２ａとｐ型ディープ層３との間に高濃度ｎ型層２０を配置していることから、この高濃度ｎ型層２０が空乏層調整層として機能することで、次の作動を行うことになる。 At this time, since the high-concentration n-type layer 20 is arranged at least between the JFET portion 2a and the p-type deep layer 3, the high-concentration n-type layer 20 functions as a depletion layer adjustment layer, so that the following operation will be performed.

具体的には、図２の一点鎖線で示すように、ドレイン電圧Ｖｄが例えば１～１．５Ｖのように通常作動時に印加される電圧である場合には、ｐ型ディープ層３側から高濃度ｎ型層２０へ伸びる空乏層は、高濃度ｎ型層２０の厚みよりも小さい幅しか伸びない。つまり、高濃度ｎ型層２０が空乏層の伸びをストップする層として機能する。このため、ＪＦＥＴ部２ａ内への空乏層の伸びを抑制することが可能になり、電流経路が狭くなることを抑制できるため、低オン抵抗を図ることが可能となる。 Specifically, as shown by the dashed line in FIG. 2, when the drain voltage Vd is a voltage applied during normal operation, such as 1 to 1.5 V, a high concentration is applied from the p-type deep layer 3 side. The depletion layer extending to n-type layer 20 extends only to a width smaller than the thickness of high-concentration n-type layer 20 . In other words, the high-concentration n-type layer 20 functions as a layer that stops the extension of the depletion layer. Therefore, it is possible to suppress the extension of the depletion layer into the JFET portion 2a, and it is possible to suppress the narrowing of the current path, thereby achieving a low on-resistance.

また、高濃度ｎ型層２０のうち空乏層が伸びていない部分については電流経路として機能する。そして、高濃度ｎ型層２０がＪＦＥＴ部２ａよりもｎ型不純物濃度が高濃度になっており、低抵抗となっていることから、高濃度ｎ型層２０が電流経路として機能することで、より低オン抵抗化を図ることが可能となる。さらに、本実施形態の場合、ＪＦＥＴ部２ａの上面にも高濃度ｎ型層２０が形成されているため、更なる低温抵抗化が可能となる。 A portion of the high-concentration n-type layer 20 where the depletion layer does not extend functions as a current path. Since the high-concentration n-type layer 20 has a higher n-type impurity concentration than the JFET portion 2a and has a low resistance, the high-concentration n-type layer 20 functions as a current path, It is possible to achieve a lower on-resistance. Furthermore, in the case of the present embodiment, since the high-concentration n-type layer 20 is also formed on the upper surface of the JFET portion 2a, it is possible to further reduce the resistance at low temperature.

また、負荷短絡などによってドレイン電圧Ｖｄが通常作動時の電圧よりも高くなると、ｐ型ディープ層３側から高濃度ｎ型層２０へ伸びる空乏層が高濃度ｎ型層２０の厚みよりも伸びる。そして、ｎ型電流分散層４よりも先にＪＦＥＴ部２ａが即座にピンチオフされる。このとき、高濃度ｎ型層２０の厚みおよびｎ型不純物濃度に基づいてドレイン電圧Ｖｄと空乏層の幅との関係が決まる。このため、通常作動時のドレイン電圧Ｖｄよりも少し高い電圧となったときにＪＦＥＴ部２ａがピンチオフされるように、高濃度ｎ型層２０の厚みおよびｎ型不純物濃度を設定することで、低いドレイン電圧ＶｄでもＪＦＥＴ部２ａをピンチオフすることが可能となる。このように、ドレイン電圧Ｖｄが通常作動時の電圧よりも高くなったときにＪＦＥＴ部２ａが即座にピンチオフされるようにすることで、低飽和電流を維持することができ、負荷短絡等によるＳｉＣ半導体装置の耐量を向上することが可能となる。 Further, when the drain voltage Vd becomes higher than the voltage during normal operation due to a load short circuit or the like, the depletion layer extending from the p-type deep layer 3 side to the high-concentration n-type layer 20 extends beyond the thickness of the high-concentration n-type layer 20 . Then, the JFET portion 2a is immediately pinched off before the n-type current spreading layer 4 is pinched off. At this time, the relationship between the drain voltage Vd and the width of the depletion layer is determined based on the thickness of the high-concentration n-type layer 20 and the n-type impurity concentration. Therefore, the thickness of the high-concentration n-type layer 20 and the n-type impurity concentration are set so that the JFET portion 2a is pinched off when the voltage becomes slightly higher than the drain voltage Vd during normal operation. It is possible to pinch off the JFET portion 2a even at the drain voltage Vd. In this way, by immediately pinching off the JFET portion 2a when the drain voltage Vd becomes higher than the voltage during normal operation, it is possible to maintain a low saturation current and prevent the SiC from being damaged by a load short circuit or the like. It is possible to improve the tolerance of the semiconductor device.

したがって、低オン抵抗値と低飽和電流を両立することができるＳｉＣ半導体装置とすることが可能となる。 Therefore, it is possible to provide a SiC semiconductor device that can achieve both a low on-resistance value and a low saturation current.

さらに、ｐ型ディープ層３をｐ型ベース領域６よりもゲート電極１１の中心線側に張り出させ、ＪＦＥＴ部２ａの幅が狭くなるようにしている。このため、ドレイン電圧Ｖｄが高電圧になったとしても、下方からｎ－型低濃度層２に伸びてくる空乏層の伸びがｐ型ディープ層３によって抑えられ、トレンチゲート構造に延伸することを防ぐことができる。したがって、ゲート絶縁膜１０に掛かる電界を低下させることが可能となり、信頼性の高い素子とすることが可能となる。そして、このようにトレンチゲート構造への空乏層の延伸を防げるため、ｎ－型低濃度層２やＪＦＥＴ部２ａのｎ型不純物濃度を比較的濃くすることができ、低オン抵抗化を図ることが可能となる。 Furthermore, the p-type deep layer 3 is made to protrude from the p-type base region 6 to the center line side of the gate electrode 11 so that the width of the JFET portion 2a is narrowed. Therefore, even if the drain voltage Vd becomes a high voltage, the p-type deep layer 3 suppresses the extension of the depletion layer extending from below to the n − -type low-concentration layer 2, thereby preventing the depletion layer from extending to the trench gate structure. can be prevented. Therefore, the electric field applied to the gate insulating film 10 can be reduced, and a highly reliable device can be obtained. Since the depletion layer can be prevented from extending to the trench gate structure in this way, the n − -type low-concentration layer 2 and the n-type impurity concentration of the JFET portion 2a can be made relatively high, thereby reducing the on-resistance. becomes possible.

よって、低オン抵抗かつ高信頼性の縦型ＭＯＳＦＥＴを有するＳｉＣ半導体装置とすることが可能となる。 Therefore, it is possible to provide a SiC semiconductor device having a vertical MOSFET with low on-resistance and high reliability.

なお、本実施形態のＳｉＣ半導体装置は、ゲート電圧Ｖｇを印加していないときには、チャネル領域が形成されていないため、ドレイン－ソース間に電流が流れないノーマリオフ型の半導体素子となる。しかしながら、ＪＦＥＴ部２ａについては、ゲート電圧Ｖｇを印加していないときでもドレイン電圧Ｖｄが通常作動時の電圧よりも高くならないとピンチオフしないため、ノーマリオン型となる。 Note that the SiC semiconductor device of the present embodiment does not have a channel region when the gate voltage Vg is not applied, so it becomes a normally-off semiconductor device in which current does not flow between the drain and the source. However, the JFET portion 2a is of a normally-on type because it does not pinch off unless the drain voltage Vd is higher than the voltage during normal operation even when the gate voltage Vg is not applied.

また、本実施形態の場合、高濃度ｎ型層２０をｎ－型低濃度層２とｐ型ディープ層３との間にも形成している。このため、ｐ型ディープ層３からｎ－型低濃度層２側に伸びる空乏層の伸び量も抑制され、ｎ－型低濃度層２に伸びた空乏層がＪＦＥＴ部２ａ側に至ることを抑制できるため、よりオン抵抗の低減を図ることが可能となる。 Further, in the case of this embodiment, the high-concentration n-type layer 20 is also formed between the n − -type low-concentration layer 2 and the p-type deep layer 3 . Therefore, the amount of extension of the depletion layer extending from the p-type deep layer 3 to the n − -type low concentration layer 2 side is also suppressed, and the depletion layer extending to the n − -type low concentration layer 2 is suppressed from reaching the JFET portion 2a side. Therefore, it is possible to further reduce the on-resistance.

また、ＪＦＥＴ部２ａや高濃度ｎ型層２０などのｎ型不純物濃度や厚みの一例を示したが、これらについては一例を示したに過ぎない。例えば、ＪＦＥＴ部２ａや高濃度ｎ型層２０については、ドレイン電圧Ｖｄが所定値に至った時にピンチオフし、ドレイン電圧Ｖｄが所定値以下のときにはピンチオフしないという条件を満たすようにｎ型不純物濃度や厚みを設定すれば良い。 Although an example of the n-type impurity concentration and thickness of the JFET portion 2a and the high-concentration n-type layer 20 has been shown, these are merely examples. For example, the JFET portion 2a and the high-concentration n-type layer 20 are pinched off when the drain voltage Vd reaches a predetermined value, and are not pinched off when the drain voltage Vd is equal to or lower than the predetermined value. Set the thickness.

次に、本実施形態にかかるｎチャネルタイプの反転型のトレンチゲート構造の縦型ＭＯＳＦＥＴを備えたＳｉＣ半導体装置の製造方法について、図３および図４に示す製造工程中の断面図を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing a SiC semiconductor device having a vertical MOSFET having an n-channel type inverted trench gate structure according to the present embodiment will be described with reference to cross-sectional views during the manufacturing process shown in FIGS. 3 and 4. explain.

〔図３（ａ）に示す工程〕
まず、半導体基板として、ｎ＋型基板１を用意する。そして、エピタキシャル成長により、ｎ＋型基板１の主表面上にＳｉＣからなるｎ－型低濃度層２を形成する。本実施形態の場合、ＪＦＥＴ部２ａをｎ－型低濃度層２と同じ不純物濃度としているため、ＪＦＥＴ部２ａを構成するためのｎ型のＳｉＣ層として、ＪＦＥＴ部２ａの厚み分を加えた厚みでｎ－型低濃度層２をエピタキシャル成長させている。なお、ここではｎ＋型基板１を用意してｎ－型低濃度層２をエピタキシャル成長させるようにしたが、予めｎ＋型基板１の主表面上にｎ－型低濃度層２をエピタキシャル成長させた、いわゆるエピ基板を用意しても良い。 [Steps shown in FIG. 3(a)]
First, an n + -type substrate 1 is prepared as a semiconductor substrate. Then, an n − -type low-concentration layer 2 made of SiC is formed on the main surface of the n + -type substrate 1 by epitaxial growth. In the case of this embodiment, since the JFET portion 2a has the same impurity concentration as the n − -type low concentration layer 2, the n-type SiC layer for forming the JFET portion 2a has a thickness equal to the thickness of the JFET portion 2a. , the n − -type low-concentration layer 2 is epitaxially grown. Although the n + -type substrate 1 was prepared and the n − -type low concentration layer 2 was epitaxially grown here, the n − -type low concentration layer 2 was epitaxially grown on the main surface of the n + -type substrate 1 in advance. , a so-called epitaxial substrate may be prepared.

〔図３（ｂ）に示す工程〕
ＪＦＥＴ部２ａの形成予定領域と対応する位置を覆うマスク３０を配置した後、異方性エッチングを行うことでｐ型ディープ層３の形成予定領域と対応する位置にトレンチ２ｂを形成する。また、必要に応じて、ケミカルドライエッチング等を行って表面のダメージ除去を行う。 [Steps shown in FIG. 3(b)]
After disposing a mask 30 covering a position corresponding to the region where the JFET portion 2a is to be formed, anisotropic etching is performed to form a trench 2b at a position corresponding to the region where the p-type deep layer 3 is to be formed. If necessary, chemical dry etching or the like is performed to remove surface damage.

〔図３（ｃ）に示す工程〕
マスク３０を除去したのち、例えばリンまたは窒素などのｎ型不純物を斜めイオン注入する。このイオン注入が行われた領域に高濃度ｎ型層２０が形成される。また、ｎ－型低濃度層２のうちトレンチ２ｂの間に位置する部分、かつ、高濃度ｎ型層２０とされていない部分により、ＪＦＥＴ部２ａが構成される。 [Steps shown in FIG. 3(c)]
After removing the mask 30, an n-type impurity such as phosphorus or nitrogen is obliquely ion-implanted. A high-concentration n-type layer 20 is formed in the ion-implanted region. A JFET portion 2a is constituted by the portion of the n − -type low concentration layer 2 which is located between the trenches 2b and which is not formed into the high concentration n-type layer 20. FIG.

なお、上記した図３（ａ）に示す工程では、ＪＦＥＴ部２ａの厚みを加えた厚みでｎ－型低濃度層２を形成すると説明した。これは、本実施形態ではＪＦＥＴ部２ａをｎ－型低濃度層２と同じ不純物濃度としているためであり、ｎ－型低濃度層２の上にＪＦＥＴ部２ａを構成するためのｎ型ＳｉＣ層を継続して形成することを意味している。ＪＦＥＴ部２ａをｎ－型低濃度層２と異なる不純物濃度とする場合には、ｎ－型低濃度層２の上にｎ－型低濃度層２と異なる不純物濃度のｎ型ＳｉＣ層を形成することになる。 Incidentally, in the process shown in FIG. 3A, it was explained that the n − -type low-concentration layer 2 is formed with a thickness including the thickness of the JFET portion 2a. This is because the JFET portion 2a has the same impurity concentration as the n − -type low concentration layer 2 in this embodiment. means to continuously form When the JFET portion 2a has an impurity concentration different from that of the n − -type low concentration layer 2, an n-type SiC layer having an impurity concentration different from that of the n − -type low concentration layer 2 is formed on the n − -type low concentration layer 2. It will be.

〔図３（ｄ）に示す工程〕
水素アニール等による等方性エッチングにて、ｎ－型低濃度層２のうち高濃度ｎ型層２０の上に残っている部分を除去する。なお、この工程については、イオン注入時に高濃度ｎ型層２０がｎ－型低濃度層２の最表面まで形成されるようにすれば不要である。また、イオン注入ダメージの除去などの表面洗浄のための水素アニールを行う場合、それと同時に本工程を行うようにすれば良い。また、水素アニールによる表面洗浄を行うことで元々表面除去されることになるため、そのときに除去されると想定される厚み分だけ、イオン注入が最表面よりも深い位置に行われるようにする程度でも良い。勿論、イオン注入時に高濃度ｎ型層２０がｎ－型低濃度層２の最表面まで形成されるようにした場合に、表面洗浄のための水素アニール処理を行うようにしても良い。 [Steps shown in FIG. 3(d)]
By isotropic etching such as hydrogen annealing, a portion of the n − -type low concentration layer 2 remaining on the high concentration n-type layer 20 is removed. This step is unnecessary if the high-concentration n-type layer 20 is formed up to the outermost surface of the n − -type low-concentration layer 2 at the time of ion implantation. Moreover, when performing hydrogen annealing for surface cleaning such as removal of ion implantation damage, this step may be performed at the same time. In addition, since the surface is originally removed by performing surface cleaning by hydrogen annealing, the ion implantation is performed at a position deeper than the outermost surface by the thickness assumed to be removed at that time. A degree is fine. Of course, when the high-concentration n-type layer 20 is formed up to the outermost surface of the n − -type low-concentration layer 2 during ion implantation, hydrogen annealing may be performed for surface cleaning.

〔図３（ｅ）に示す工程〕
トレンチ２ｂを埋め込むようにｐ型ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる。そして、必要に応じて、ＪＦＥＴ部２ａの上に形成された高濃度ｎ型層２０が露出するまでｐ型ＳｉＣ層をエッチバックして平坦化する。これにより、ｐ型ＳｉＣ層にてｐ型ディープ層３が構成される。 [Steps shown in FIG. 3(e)]
A p-type SiC layer is epitaxially grown to fill the trench 2b. Then, if necessary, the p-type SiC layer is etched back and planarized until the high-concentration n-type layer 20 formed on the JFET portion 2a is exposed. Thus, the p-type deep layer 3 is formed by the p-type SiC layer.

〔図３（ｆ）に示す工程〕
ｐ型ディープ層３や高濃度ｎ型層２０のうちＪＦＥＴ部２ａの上に形成された部分の表面にｎ型電流分散層４をエピタキシャル成長させる。 [Steps shown in FIG. 3(f)]
An n-type current spreading layer 4 is epitaxially grown on the surface of the portion of the p-type deep layer 3 and the high-concentration n-type layer 20 formed on the JFET portion 2a.

〔図４（ａ）に示す工程〕
ｎ型電流分散層４のうちＪＦＥＴ部２ａや高濃度ｎ型層２０から離れた位置にｐ型不純物をイオン注入し、活性化することでｐ型連結層５を形成する。 [Steps shown in FIG. 4(a)]
A p-type coupling layer 5 is formed by ion-implanting a p-type impurity into a portion of the n-type current spreading layer 4 away from the JFET portion 2a and the high-concentration n-type layer 20 and activating it.

〔図４（ｂ）に示す工程〕
ｎ型電流分散層４およびｐ型連結層５の上にｐ型ベース領域６およびｎ＋型ソース領域７をエピタキシャル成長させる。 [Steps shown in FIG. 4(b)]
A p-type base region 6 and an n + -type source region 7 are epitaxially grown on the n-type current spreading layer 4 and the p-type coupling layer 5 .

〔図４（ｃ）に示す工程〕
ｎ＋型ソース領域７の一部にｐ型不純物をイオン注入することでｐ＋型コンタクト領域８を形成する。 [Steps shown in FIG. 4(c)]
A p + -type contact region 8 is formed by ion-implanting a p-type impurity into a part of the n + -type source region 7 .

〔図４（ｄ）に示す工程〕
ｎ＋型ソース領域７などの上に図示しないマスクを形成したのち、マスクのうちのゲートトレンチ９の形成予定領域を開口させる。そして、マスクを用いてＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などの異方性エッチングを行うことで、ゲートトレンチ９を形成する。 [Steps shown in FIG. 4(d)]
After forming a mask (not shown) on the n + -type source region 7 and the like, a region of the mask where the gate trench 9 is to be formed is opened. Then, the gate trench 9 is formed by performing anisotropic etching such as RIE (Reactive Ion Etching) using a mask.

その後、マスクを除去してから例えば熱酸化を行うことによって、ゲート絶縁膜１０を形成し、ゲート絶縁膜１０によってゲートトレンチ９の内壁面上およびｎ＋型ソース領域７の表面上を覆う。そして、ｐ型不純物もしくはｎ型不純物がドープされたＰｏｌｙ－Ｓｉをデポジションした後、これをエッチバックし、少なくともゲートトレンチ９内にＰｏｌｙ－Ｓｉを残すことでゲート電極１１を形成する。 Thereafter, the gate insulating film 10 is formed by, for example, thermal oxidation after removing the mask, and covers the inner wall surface of the gate trench 9 and the surface of the n + -type source region 7 with the gate insulating film 10 . Then, after depositing Poly-Si doped with p-type or n-type impurities, this is etched back to leave Poly-Si at least in the gate trench 9, thereby forming the gate electrode 11. Next, as shown in FIG.

〔図４（ｅ）に示す工程〕
ゲート電極１１およびゲート絶縁膜１０の表面を覆うように、例えば酸化膜などによって構成される層間絶縁膜１２を形成する。また、層間絶縁膜１２の表面上に図示しないマスクを形成したのち、マスクのうち各ゲート電極１１の間に位置する部分、つまりｐ＋型コンタクト領域８と対応する部分およびその近傍を開口させる。この後、マスクを用いて層間絶縁膜１２をパターニングすることでｐ型ディープ層３およびｎ＋型ソース領域７を露出させるコンタクトホールを形成する。そして、層間絶縁膜１２の表面上に例えば複数の金属の積層構造により構成される電極材料を形成したのち、電極材料をパターニングすることでソース電極１３やゲート配線層を形成する。 [Steps shown in FIG. 4(e)]
An interlayer insulating film 12 made of, for example, an oxide film is formed to cover the surfaces of the gate electrode 11 and the gate insulating film 10 . Further, after forming a mask (not shown) on the surface of the interlayer insulating film 12, a portion of the mask located between the gate electrodes 11, that is, a portion corresponding to the p + -type contact region 8 and its vicinity are opened. Thereafter, the interlayer insulating film 12 is patterned using a mask to form a contact hole exposing the p-type deep layer 3 and the n + -type source region 7 . Then, after forming an electrode material composed of, for example, a laminated structure of a plurality of metals on the surface of the interlayer insulating film 12, the electrode material is patterned to form the source electrode 13 and the gate wiring layer.

その後、ｎ＋型基板１の裏面側にドレイン電極１４を形成することにより、図１に示したＳｉＣ半導体装置が完成する。 After that, the SiC semiconductor device shown in FIG. 1 is completed by forming the drain electrode 14 on the back side of the n + -type substrate 1 .

以上説明した本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法では、高濃度ｎ型層２０をイオン注入により形成している。このため、高濃度ｎ型層２０のｎ型不純物濃度や厚みの面内バラツキが少ない出来栄えにでき、低オン抵抗および低飽和電流を的確に実現することが可能となる。 In the method of manufacturing the SiC semiconductor device of this embodiment described above, the high-concentration n-type layer 20 is formed by ion implantation. As a result, the n-type impurity concentration and thickness of the high-concentration n-type layer 20 can be produced with little in-plane variation, and a low on-resistance and a low saturation current can be accurately realized.

ここで、所望のオン抵抗を得るためには、ＳｉＣ半導体装置を構成する各部の出来栄えが良好であることが必要である。オン抵抗のうち、ＳｉＣ中での抵抗成分は、主に、チャネル抵抗、ｎ型電流分散層４の内部抵抗、ｎ－型低濃度層２の内部抵抗、ｎ＋型基板１の内部抵抗、ＪＦＥＴ部分での内部抵抗である。このうち、ｎ－型低濃度層２の内部抵抗が半分ほどの抵抗成分を占め、チャネル抵抗やｎ型電流分散層４の内部抵抗およびｎ＋型基板１の内部抵抗が１／４ほどの抵抗成分を占め、ＪＦＥＴ部分での内部抵抗が１／４ほどの抵抗成分を占めている。 Here, in order to obtain a desired on-resistance, it is necessary that each part constituting the SiC semiconductor device is well-worked. Among the on-resistance, the resistance components in SiC are mainly the channel resistance, the internal resistance of the n-type current spreading layer 4, the internal resistance of the n − -type low concentration layer 2, the internal resistance of the n + -type substrate 1, and the JFET It is the internal resistance in the part. Of these, the internal resistance of the n − -type low-concentration layer 2 accounts for about half of the resistance component, and the channel resistance, the internal resistance of the n-type current spreading layer 4 and the internal resistance of the n + -type substrate 1 account for about 1/4. The internal resistance in the JFET portion accounts for about 1/4 of the resistance component.

そして、所望のオン抵抗を得るためには、各部の抵抗成分のバラツキが小さいことが求められ、ＪＦＥＴ部分での内部抵抗についてもバラツキが小さいことが必要である。このＪＦＥＴ部分の内部抵抗は、ＪＦＥＴ部２ａや高濃度ｎ型層２０の幅や不純物濃度などによって決まることから、高濃度ｎ型層２０の幅や不純物濃度のバラツキが小さいことは、所望のオン抵抗を得るために必要なことの一つである。 In order to obtain a desired on-resistance, it is required that the resistance component of each portion has little variation, and that the internal resistance of the JFET portion also needs to have little variation. Since the internal resistance of the JFET portion is determined by the width and impurity concentration of the JFET portion 2a and the high-concentration n-type layer 20, a small variation in the width and impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 is essential for the desired ON state. It's one of the things you need to do to get resistance.

シミュレーションにより、高濃度ｎ型層２０の不純物濃度が変化した場合のオン抵抗の変化について調べた。高濃度ｎ型層２０以外の各部の不純物濃度や寸法などについては、上記において一例として挙げたものをシミュレーションモデルとし、高濃度ｎ型層２０の不純物濃度だけ変化させてシミュレーションした。素子温度は室温、ここでは２７℃とした。図５は、その結果を示している。 A simulation was conducted to investigate changes in on-resistance when the impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 was changed. As for the impurity concentration and dimensions of each portion other than the high-concentration n-type layer 20 , the above example was used as a simulation model, and the simulation was performed by changing only the impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 . The element temperature was room temperature, here 27°C. FIG. 5 shows the results.

この図に示されるように、高濃度ｎ型層２０の不純物濃度が９．０×１０１７／ｃｍ３未満になると、オン抵抗が大幅に増加していた。また、高濃度ｎ型層２０の不純物濃度が９．０×１０１７／ｃｍ３以上になると、オン抵抗のバラツキが小さくなり、１．５×１０１８／ｃｍ３になるとほぼ高濃度ｎ型層２０の抵抗成分が非常に小さくなった。このため、高濃度ｎ型層２０の不純物濃度が９．０×１０１７／ｃｍ３以上になるようにすることが必要である。 As shown in this figure, when the impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 was less than 9.0×10 17 /cm 3 , the on-resistance increased significantly. Further, when the impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 is 9.0×10 17 /cm 3 or more, the variation in the on-resistance becomes small, and when the impurity concentration is 1.5×10 18 /cm 3 , the high-concentration n-type layer 20 is nearly uniform. 20 resistance component became very small. Therefore, it is necessary to set the impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 to 9.0×10 17 /cm 3 or more.

一方、低オン抵抗だけでなく低飽和電流も図れるようにすることが必要である。シミュレーションにより、高濃度ｎ型層２０の不純物濃度が変化した場合の飽和電流の変化について調べた。ここでも、上記したオン抵抗のシミュレーションモデルを用いて、高濃度ｎ型層２０の不純物濃度だけ変化させてシミュレーションした。図６は、その結果を示している。 On the other hand, it is necessary to achieve not only low on-resistance but also low saturation current. A simulation was conducted to investigate changes in saturation current when the impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 was changed. Also in this case, using the simulation model of the on-resistance described above, the simulation was performed by changing only the impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 . FIG. 6 shows the results.

この図に示されるように、飽和電流は、高濃度ｎ型層２０の不純物濃度が高くなるほど増加する。ＳｉＣ半導体装置では、素子破壊の強度として飽和電流が５０００Ａ／ｃｍ２以下であることが目標として挙げられる。これを満たすには、高濃度ｎ型層２０の不純物濃度が１．１５×１０１８／ｃｍ３以下になるようにすることが必要である。 As shown in this figure, the saturation current increases as the impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 increases. In a SiC semiconductor device, a target of a saturation current of 5000 A/cm 2 or less is given as an element breakdown strength. To satisfy this, it is necessary to set the impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 to 1.15×10 18 /cm 3 or less.

したがって、低オン抵抗と低飽和電流の両立を図るためには、高濃度ｎ型層２０の不純物濃度が９．０×１０１７／ｃｍ３以上、かつ、１．１５×１０１８／ｃｍ３以下になるようにすることが求められる。この範囲を満たすためには、例えばその中間値である１．０×１０１８／ｃｍ３を狙い値として行ったとしても、±１５％のバラツキ範囲内で高濃度ｎ型層２０が形成されるようにすることが必要になる。 Therefore, in order to achieve both a low on-resistance and a low saturation current, the impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 should be 9.0×10 17 /cm 3 or more and 1.15×10 18 /cm 3 or less. is required to be In order to satisfy this range, for example, even if the intermediate value of 1.0×10 18 /cm 3 is set as the target value, the high-concentration n-type layer 20 is formed within the variation range of ±15%. It becomes necessary to

高濃度ｎ型層２０を形成する場合、エピタキシャル成長で形成することも考えられるが、エピタキシャル成長の場合、不純物濃度や膜厚のバラツキの面内分布が比較的大きくなり、上記した±１５％のバラツキ範囲内で抑えることは難しい。これに対して、高濃度ｎ型層２０をイオン注入によって形成した場合、不純物濃度や膜厚のバラツキの面内分布が比較的小さく、上記した±１５％のバラツキ範囲内で抑えることが可能となる。 When forming the high-concentration n-type layer 20, it is conceivable to form it by epitaxial growth, but in the case of epitaxial growth, the in-plane distribution of the impurity concentration and film thickness fluctuations becomes relatively large, and the above-mentioned fluctuation range of ±15%. It's hard to keep inside. In contrast, when the high-concentration n-type layer 20 is formed by ion implantation, the in-plane distribution of variations in impurity concentration and film thickness is relatively small, and it is possible to suppress the variations within the above-mentioned range of ±15%. Become.

このように、高濃度ｎ型層２０の厚みや不純物濃度の面内バラツキを少なくできるため、高濃度ｎ型層２０の厚みや不純物濃度を低オン抵抗と低飽和電流を両立できる値とすることが可能となる。したがって、再現性良く、かつ、歩留まり良く低オン抵抗と低飽和電流の両立が図れるＳｉＣ半導体装置とすることができる。 In this way, since the in-plane variation in the thickness and impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 can be reduced, the thickness and impurity concentration of the high-concentration n-type layer 20 are set to values that achieve both low on-resistance and low saturation current. becomes possible. Therefore, it is possible to obtain a SiC semiconductor device that achieves both low on-resistance and low saturation current with good reproducibility and good yield.

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して高濃度ｎ型層２０の構成および製造方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Second embodiment)
A second embodiment will be described. This embodiment differs from the first embodiment in the configuration and manufacturing method of the high-concentration n-type layer 20, and is otherwise the same as in the first embodiment. Only about

図７に示すように、本実施形態のＳｉＣ半導体装置では、高濃度ｎ型層２０がｎ－型低濃度層２とｐ型ディープ層３との間およびＪＦＥＴ部２ａとｐ型ディープ層３との間には形成されているが、ＪＦＥＴ部２ａの上面には形成されていない構造となっている。このように、ＪＦＥＴ部２ａの上面には高濃度ｎ型層２０が形成されておらず、ＪＦＥＴ部２ａがｎ型電流分散層４と連結された構造とされていても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。 As shown in FIG. 7, in the SiC semiconductor device of this embodiment, the high-concentration n-type layer 20 is formed between the n − -type low-concentration layer 2 and the p-type deep layer 3 and between the JFET portion 2a and the p-type deep layer 3. Although it is formed between them, it is not formed on the upper surface of the JFET portion 2a. As described above, even if the high-concentration n-type layer 20 is not formed on the upper surface of the JFET portion 2a and the JFET portion 2a is connected to the n-type current spreading layer 4, the first embodiment can be used. Similar effects can be obtained.

このような構造のＳｉＣ半導体装置は、次のようにして製造することができる。まず、図８（ａ）、（ｂ）に示す工程として、第１実施形態で説明した図３（ａ）、（ｂ）に示す工程を行い、その後、図８（ｃ）に示す工程として、マスク３０をそのまま用いてｎ型不純物をイオン注入する。その後、図８（ｄ）に示す工程として、マスク３０を除去してから第１実施形態で説明した図３（ｄ）に示す工程を行う。これにより、ｎ－型低濃度層２の上およびＪＦＥＴ部２ａの側面にのみ高濃度ｎ型層２０が形成され、ＪＦＥＴ部２ａの上面には高濃度ｎ型層２０が形成されていない構造ができる。この後は、図８（ｅ）、（ｆ）および図９（ａ）～（ｅ）において、第１実施形態で説明した図３（ｅ）、（ｆ）および図４（ａ）～（ｅ）に示す工程を行う。これにより、本実施形態のＳｉＣ半導体装置を製造することができる。 A SiC semiconductor device having such a structure can be manufactured as follows. First, as the steps shown in FIGS. 8(a) and 8(b), the steps shown in FIGS. 3(a) and 3(b) described in the first embodiment are performed. Using the mask 30 as it is, an n-type impurity is ion-implanted. Thereafter, as the step shown in FIG. 8D, after removing the mask 30, the step shown in FIG. 3D described in the first embodiment is performed. As a result, the high-concentration n-type layer 20 is formed only on the n − -type low-concentration layer 2 and the side surfaces of the JFET portion 2a, and the structure in which the high-concentration n-type layer 20 is not formed on the upper surface of the JFET portion 2a is obtained. can. 8(e), (f) and FIGS. 9(a) to (e), FIGS. 3(e), (f) and FIGS. 4(a) to (e) described in the first embodiment. ) is performed. Thereby, the SiC semiconductor device of this embodiment can be manufactured.

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１、第２実施形態に対して高濃度ｎ型層２０の構成および製造方法を変更したものであり、その他については第１、第２実施形態と同様であるため、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、ここでは第２実施形態の構成に対して本実施形態を適用した場合について説明するが、第１実施形態の構成に対しても適用できる。 (Third Embodiment)
A third embodiment will be described. This embodiment is different from the first and second embodiments in the structure and manufacturing method of the high-concentration n-type layer 20, and is otherwise the same as the first and second embodiments. 1. Only parts different from the second embodiment will be described. Although the case where this embodiment is applied to the configuration of the second embodiment will be described here, it can also be applied to the configuration of the first embodiment.

図１０に示すように、本実施形態のＳｉＣ半導体装置では、高濃度ｎ型層２０がｎ－型低濃度層２やＪＦＥＴ部２ａの表面から所定距離内側、例えば０．１μｍ以上深い位置に入り込んだ構造、つまりｐ型ディープ層３から所定距離離れた構造とされている。そして、ｎ－型低濃度層２の表面やＪＦＥＴ部２ａの側面に沿って高濃度ｎ型層２０が形成されている。 As shown in FIG. 10, in the SiC semiconductor device of the present embodiment, the high-concentration n-type layer 20 enters a predetermined distance inside from the surface of the n − -type low-concentration layer 2 and the JFET portion 2a, for example, at a position deeper than 0.1 μm. It has a structure that is separated from the p-type deep layer 3 by a predetermined distance. A high-concentration n-type layer 20 is formed along the surface of the n − -type low-concentration layer 2 and the side surface of the JFET portion 2a.

このような構造では、ｐ型ディープ層３から伸びる空乏層が、ＪＦＥＴ部２ａおよびｎ－型低濃度層２のうちｐ型ディープ層３と高濃度ｎ型層２０との間に位置している部分を超えて高濃度ｎ型層２０まで広がるが、第２実施形態と同様の作用効果が得られる。 In such a structure, the depletion layer extending from the p-type deep layer 3 is located between the p-type deep layer 3 and the high-concentration n-type layer 20 in the JFET portion 2a and the n − -type low concentration layer 2. Although it extends to the high-concentration n-type layer 20 beyond the portion, the same effects as those of the second embodiment can be obtained.

このような構造のＳｉＣ半導体装置は、次のようにして製造することができる。まず、図１１（ａ）～（ｃ）に示す工程として、第２実施形態で説明した図８（ａ）～（ｃ）に示す工程を行う。その後、図１１（ｄ）に示す工程として、マスク３０を除去しつつ、高濃度ｎ型層２０の上にＪＦＥＴ部２ａおよびｎ－型低濃度層２が例えば０．１μｍ以上の厚み分残るようにする。このとき、マスク３０を除去してから水素アニール等を行っても良いが、その場合でも高濃度ｎ型層２０の上にＪＦＥＴ部２ａおよびｎ－型低濃度層２が例えば０．１μｍ以上の厚みで残るようにする。その後は、図１１（ｅ）、（ｆ）および図１２（ａ）～（ｅ）において、第１実施形態で説明した図３（ｅ）、（ｆ）および図４（ａ）～（ｅ）に示す工程を行う。これにより、本実施形態のＳｉＣ半導体装置を製造することができる。 A SiC semiconductor device having such a structure can be manufactured as follows. First, as the steps shown in FIGS. 11A to 11C, the steps shown in FIGS. 8A to 8C described in the second embodiment are performed. 11(d), while removing the mask 30, the JFET portion 2a and the n − -type low concentration layer 2 are left on the high concentration n-type layer 20 by a thickness of 0.1 μm or more, for example. to At this time, hydrogen annealing or the like may be performed after removing the mask 30, but even in that case, the JFET portion 2a and the n − -type low-concentration layer 2 are formed on the high-concentration n-type layer 20 to a thickness of, for example, 0.1 μm or more. Let it remain thick. After that, in FIGS. 11(e), (f) and FIGS. 12(a) to (e), FIGS. 3(e), (f) and FIGS. 4(a) to (e) described in the first embodiment Perform the steps shown in Thereby, the SiC semiconductor device of this embodiment can be manufactured.

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified within the scope of the claims.

（１）例えば、上記各実施形態において、各ＪＦＥＴ部２ａのうちストライプ状となる部分の幅は一定である必要は無い。例えば、各ＪＦＥＴ部２ａのうちストライプ状となる部分について、ドレイン電極１５側の方に向かって徐々に幅が狭くなるような断面テーパ形状となっていても良い。 (1) For example, in each of the above-described embodiments, the width of the striped portion of each JFET portion 2a need not be constant. For example, the striped portion of each JFET portion 2a may have a cross-sectional tapered shape in which the width gradually narrows toward the drain electrode 15 side.

（２）また、第１実施形態等では、ｐ型ディープ層３をソース電極１３に接続することでソース電位とする構造について説明した。これに対して、ｐ型ディープ層３をｐ型ベース領域６から分離した構造とし、ｐ型ディープ層３への電圧印加に伴ってＪＦＥＴ部２ａの空乏層の伸び量を調整する第２ゲートとして機能させるようにしても良い。その場合、ｐ型ディープ層３は、ゲート電極１１に電気的に接続してゲート電圧Ｖｇが印加される構成としたり、ドレイン電極１４に接続してドレイン電圧Ｖｄが印加される構成とすることができる。 (2) Also, in the first embodiment and the like, the structure in which the p-type deep layer 3 is connected to the source electrode 13 to provide the source potential has been described. On the other hand, the p-type deep layer 3 is separated from the p-type base region 6, and is used as a second gate for adjusting the amount of extension of the depletion layer of the JFET portion 2a as the voltage is applied to the p-type deep layer 3. You can make it work. In this case, the p-type deep layer 3 may be electrically connected to the gate electrode 11 to receive the gate voltage Vg, or connected to the drain electrode 14 to receive the drain voltage Vd. can.

（３）また、上記各実施形態で示したＳｉＣ半導体装置を構成する各部の不純物濃度や厚み、幅等の各種寸法については一例を示したに過ぎない。各部の寸法や不純物濃度については、高濃度ｎ型層２０およびＪＦＥＴ部２ａのピンチオフ条件等に基づいて、適宜設定すれば良い。 (3) Further, various dimensions such as impurity concentration, thickness, width, etc. of each part constituting the SiC semiconductor device shown in each of the above embodiments are merely examples. The dimensions and impurity concentration of each portion may be appropriately set based on the pinch-off conditions of the high-concentration n-type layer 20 and the JFET portion 2a.

例えば、各部の不純物濃度は一定でなくても良い。一例を挙げると、ｐ型ディープ層３がドレイン電極１４に近づくほどｐ型不純物濃度が低く、ソース電極１３に近づくほどｐ型不純物濃度が高くなるような不純物濃度勾配を有した構造であっても良い。 For example, the impurity concentration of each portion may not be constant. For example, even if the p-type deep layer 3 has an impurity concentration gradient such that the closer the p-type deep layer 3 is to the drain electrode 14, the lower the p-type impurity concentration, and the closer to the source electrode 13, the higher the p-type impurity concentration. good.

（４）また、上記実施形態では、ＪＦＥＴ部２ａの長手方向がトレンチゲート構造の長手方向と同方向となるようにしているが、これらが互いに交差する方向、例えば直交する方向に向けられていても良い。 (4) In the above embodiment, the longitudinal direction of the JFET portion 2a is the same as the longitudinal direction of the trench gate structure. Also good.

（５）さらに、上記実施形態では、トレンチゲート構造の縦型ＭＯＳＦＥＴを有するＳｉＣ半導体装置を例に挙げて説明したが、プレーナ型の縦型ＭＯＳＦＥＴを備えるＳｉＣ半導体装置に対しても本発明を適用できる。 (5) Furthermore, in the above embodiments, the SiC semiconductor device having a vertical MOSFET with a trench gate structure has been described as an example, but the present invention can also be applied to a SiC semiconductor device having a planar vertical MOSFET. can.

（６）また、上記各実施形態では、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型としたｎチャネルタイプの縦型ＭＯＳＦＥＴを例に挙げて説明したが、各構成要素の導電型を反転させたｐチャネルタイプの縦型ＭＯＳＦＥＴとしても良い。また、上記説明では、半導体素子として縦型ＭＯＳＦＥＴを例に挙げて説明したが、同様の構造のＩＧＢＴに対しても本発明を適用することができる。ｎチャネルタイプのＩＧＢＴの場合、上記各実施形態に対してｎ＋型基板１の導電型をｎ型からｐ型に変更するだけであり、その他の構造や製造方法に関しては上記各実施形態と同様である。 (6) In addition, in each of the above embodiments, an n-channel type vertical MOSFET in which the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type has been described as an example. may be a p-channel type vertical MOSFET obtained by inverting . Further, in the above description, a vertical MOSFET is used as an example of a semiconductor element, but the present invention can also be applied to an IGBT having a similar structure. In the case of an n-channel type IGBT, the conductivity type of the n + -type substrate 1 is simply changed from n-type to p-type in each of the above-described embodiments, and other structures and manufacturing methods are the same as in each of the above-described embodiments. is.

２ ｎ－型低濃度層
２ａ ＪＦＥＴ部
４ ｎ型電流分散層
６ ｐ型ベース領域
７ ｎ＋型ソース領域
９ ゲートトレンチ
１１ ゲート電極
１３ ソース電極
１４ ドレイン電極
２０ 高濃度ｎ型層 2 n − type low concentration layer 2a JFET portion 4 n type current spreading layer 6 p type base region 7 n + type source region 9 gate trench 11 gate electrode 13 source electrode 14 drain electrode 20 high concentration n type layer

Claims (13)

反転型の半導体素子を備える炭化珪素半導体装置であって、
炭化珪素で構成された第１または第２導電型の基板（１）と、
前記基板の上に形成され、前記基板よりも低不純物濃度とされた第１導電型の炭化珪素からなる低濃度層（２）と、
前記低濃度層の上に、前記低濃度層と連結され、一方向を長手方向として形成された第１導電型の炭化珪素で構成されたＪＦＥＴ部（２ａ）と、
前記低濃度層の上において、前記ＪＦＥＴ部を挟んだ両側に配置され、第２導電型の炭化珪素で構成されたディープ層（３）と、
前記ＪＦＥＴ部および前記ディープ層の上に形成され、前記低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型の炭化珪素からなる電流分散層（４）と、
前記電流分散層の上に形成された第２導電型の炭化珪素からなるベース領域（６）と、
前記ベース領域の上に形成され、前記低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型の炭化珪素からなるソース領域（７）と、
前記ベース領域の一部をチャネル領域として、該チャネル領域上に形成されたゲート絶縁膜（１０）と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極（１１）と、
前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜を覆うと共にコンタクトホールが形成された層間絶縁膜（１２）と、
前記コンタクトホールを通じて、前記ソース領域に電気的に接続されたソース電極（１３）と、
前記基板の裏面側に形成されたドレイン電極（１４）と、を有し、
前記ゲート電極に対してゲート電圧を印加すると共に前記ドレイン電極に対して印加するドレイン電圧として通常作動時の電圧を印加することで前記チャネル領域を形成し、前記ソース領域および前記ＪＦＥＴ部を介して、前記ソース電極および前記ドレイン電極の間に電流を流す前記半導体素子を備え、
前記半導体素子は、前記ＪＦＥＴ部の側面の表面から所定距離内側に、前記ＪＦＥＴ部の側面に沿って形成されていると共に前記ＪＦＥＴ部よりも第１導電型不純物濃度が高く設定され、前記ドレイン電圧として前記通常作動時の電圧が印加されているときには前記ディープ層から前記ＪＦＥＴ部に伸びる空乏層の伸び量を抑制しつつ前記ＪＦＥＴ部を通じて電流を流し、前記ドレイン電圧として前記通常作動時の電圧よりも高い電圧が印加されると前記空乏層によって前記ＪＦＥＴ部をピンチオフさせる空乏層調整層（２０）を有し、
前記空乏層調整層は、前記ＪＦＥＴ部の側面の表面から０．１μｍ以上内側に形成されている炭化珪素半導体装置。 A silicon carbide semiconductor device including an inverted semiconductor element,
a first or second conductivity type substrate (1) made of silicon carbide;
a low concentration layer (2) formed on the substrate and made of silicon carbide of the first conductivity type and having an impurity concentration lower than that of the substrate;
a JFET section (2a) formed on the low-concentration layer, connected to the low-concentration layer and made of silicon carbide of a first conductivity type formed with one direction as a longitudinal direction;
Deep layers (3) arranged on both sides of the JFET portion on the low-concentration layer and made of silicon carbide of the second conductivity type;
a current spreading layer (4) formed on the JFET portion and the deep layer and made of first conductivity type silicon carbide having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the low concentration layer;
a base region (6) made of second conductivity type silicon carbide formed on the current spreading layer;
a source region (7) formed on the base region and made of first conductivity type silicon carbide having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the low concentration layer;
a gate insulating film (10) formed on a part of the base region as a channel region;
a gate electrode (11) formed on the gate insulating film;
an interlayer insulating film (12) covering the gate electrode and the gate insulating film and having a contact hole formed therein;
a source electrode (13) electrically connected to the source region through the contact hole;
a drain electrode (14) formed on the back surface side of the substrate;
The channel region is formed by applying a gate voltage to the gate electrode and applying a voltage during normal operation as a drain voltage to be applied to the drain electrode. , the semiconductor element for passing a current between the source electrode and the drain electrode;
The semiconductor element is formed along the side surface of the JFET portion at a predetermined distance inside from the surface of the side surface of the JFET portion, and has a first conductivity type impurity concentration set higher than that of the JFET portion. When the voltage during normal operation is applied, a current is caused to flow through the JFET portion while suppressing the amount of extension of the depletion layer extending from the deep layer to the JFET portion, and the drain voltage is lower than the voltage during normal operation. has a depletion layer adjustment layer (20) that pinches off the JFET portion by the depletion layer when a higher voltage is applied ,
The silicon carbide semiconductor device , wherein the depletion layer adjustment layer is formed at a distance of 0.1 μm or more from the surface of the side surface of the JFET portion . 前記空乏層調整層は、第１導電型不純物濃度の面内分布が１．０×１０１８／ｃｍ３±１５％の範囲内とされ、厚みの面内分布が０．０５μｍ±１５％の範囲内とされている請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。 The depletion layer adjusting layer has an in-plane distribution of the impurity concentration of the first conductivity type within the range of 1.0×10 18 /cm 3 ±15%, and an in-plane distribution of the thickness within the range of 0.05 μm ±15%. 2. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1 , wherein said silicon carbide semiconductor device is made inside. 反転型の半導体素子を備える炭化珪素半導体装置であって、A silicon carbide semiconductor device including an inverted semiconductor element,
炭化珪素で構成された第１または第２導電型の基板（１）と、a first or second conductivity type substrate (1) made of silicon carbide;
前記基板の上に形成され、前記基板よりも低不純物濃度とされた第１導電型の炭化珪素からなる低濃度層（２）と、a low concentration layer (2) formed on the substrate and made of silicon carbide of the first conductivity type and having an impurity concentration lower than that of the substrate;
前記低濃度層の上に、前記低濃度層と連結され、一方向を長手方向として形成された第１導電型の炭化珪素で構成されたＪＦＥＴ部（２ａ）と、a JFET section (2a) formed on the low-concentration layer, connected to the low-concentration layer and made of silicon carbide of a first conductivity type formed with one direction as a longitudinal direction;
前記低濃度層の上において、前記ＪＦＥＴ部を挟んだ両側に配置され、第２導電型の炭化珪素で構成されたディープ層（３）と、Deep layers (3) arranged on both sides of the JFET portion on the low-concentration layer and made of silicon carbide of the second conductivity type;
前記ＪＦＥＴ部および前記ディープ層の上に形成され、前記低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型の炭化珪素からなる電流分散層（４）と、a current spreading layer (4) formed on the JFET portion and the deep layer and made of first conductivity type silicon carbide having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the low concentration layer;
前記電流分散層の上に形成された第２導電型の炭化珪素からなるベース領域（６）と、a base region (6) made of second conductivity type silicon carbide formed on the current spreading layer;
前記ベース領域の上に形成され、前記低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型の炭化珪素からなるソース領域（７）と、a source region (7) formed on the base region and made of first conductivity type silicon carbide having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the low concentration layer;
前記ベース領域の一部をチャネル領域として、該チャネル領域上に形成されたゲート絶縁膜（１０）と、a gate insulating film (10) formed on a part of the base region as a channel region;
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極（１１）と、a gate electrode (11) formed on the gate insulating film;
前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜を覆うと共にコンタクトホールが形成された層間絶縁膜（１２）と、an interlayer insulating film (12) covering the gate electrode and the gate insulating film and having a contact hole formed therein;
前記コンタクトホールを通じて、前記ソース領域に電気的に接続されたソース電極（１３）と、a source electrode (13) electrically connected to the source region through the contact hole;
前記基板の裏面側に形成されたドレイン電極（１４）と、を有し、a drain electrode (14) formed on the back surface side of the substrate;
前記ゲート電極に対してゲート電圧を印加すると共に前記ドレイン電極に対して印加するドレイン電圧として通常作動時の電圧を印加することで前記チャネル領域を形成し、前記ソース領域および前記ＪＦＥＴ部を介して、前記ソース電極および前記ドレイン電極の間に電流を流す前記半導体素子を備え、The channel region is formed by applying a gate voltage to the gate electrode and applying a voltage during normal operation as a drain voltage to be applied to the drain electrode. , the semiconductor element for passing a current between the source electrode and the drain electrode;
前記半導体素子は、前記ＪＦＥＴ部の側面の表面から所定距離内側に、前記ＪＦＥＴ部の側面に沿って形成されていると共に前記ＪＦＥＴ部よりも第１導電型不純物濃度が高く設定され、前記ドレイン電圧として前記通常作動時の電圧が印加されているときには前記ディープ層から前記ＪＦＥＴ部に伸びる空乏層の伸び量を抑制しつつ前記ＪＦＥＴ部を通じて電流を流し、前記ドレイン電圧として前記通常作動時の電圧よりも高い電圧が印加されると前記空乏層によって前記ＪＦＥＴ部をピンチオフさせる空乏層調整層（２０）を有し、The semiconductor element is formed along the side surface of the JFET portion at a predetermined distance inside from the surface of the side surface of the JFET portion, and has a first conductivity type impurity concentration set higher than that of the JFET portion. When the voltage during normal operation is applied, a current is caused to flow through the JFET portion while suppressing the amount of extension of the depletion layer extending from the deep layer to the JFET portion, and the drain voltage is lower than the voltage during normal operation. has a depletion layer adjustment layer (20) that pinches off the JFET portion by the depletion layer when a higher voltage is applied,
前記空乏層調整層は、第１導電型不純物濃度の面内分布が１．０×１０The depletion layer adjusting layer has an in-plane distribution of the impurity concentration of the first conductivity type of 1.0×10. １８18 ／ｃｍ/ cm ３3 ±１５％の範囲内とされ、厚みの面内分布が０．０５μｍ±１５％の範囲内とされている炭化珪素半導体装置。A silicon carbide semiconductor device having a thickness within a range of ±15% and an in-plane thickness distribution within a range of 0.05 μm±15%. 前記空乏層調整層は、前記ＪＦＥＴ部の上面に沿っても形成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体装置。 The silicon carbide semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein said depletion layer adjusting layer is also formed along the upper surface of said JFET portion. 反転型の半導体素子を備える炭化珪素半導体装置であって、A silicon carbide semiconductor device including an inverted semiconductor element,
炭化珪素で構成された第１または第２導電型の基板（１）と、a first or second conductivity type substrate (1) made of silicon carbide;
前記基板の上に形成され、前記基板よりも低不純物濃度とされた第１導電型の炭化珪素からなる低濃度層（２）と、a low concentration layer (2) formed on the substrate and made of silicon carbide of the first conductivity type and having an impurity concentration lower than that of the substrate;
前記低濃度層の上に、前記低濃度層と連結され、一方向を長手方向として形成された第１導電型の炭化珪素で構成されたＪＦＥＴ部（２ａ）と、a JFET section (2a) formed on the low-concentration layer, connected to the low-concentration layer and made of silicon carbide of a first conductivity type formed with one direction as a longitudinal direction;
前記低濃度層の上において、前記ＪＦＥＴ部を挟んだ両側に配置され、第２導電型の炭化珪素で構成されたディープ層（３）と、Deep layers (3) arranged on both sides of the JFET portion on the low-concentration layer and made of silicon carbide of the second conductivity type;
前記ＪＦＥＴ部および前記ディープ層の上に形成され、前記低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型の炭化珪素からなる電流分散層（４）と、a current spreading layer (4) formed on the JFET portion and the deep layer and made of first conductivity type silicon carbide having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the low concentration layer;
前記電流分散層の上に形成された第２導電型の炭化珪素からなるベース領域（６）と、a base region (6) made of second conductivity type silicon carbide formed on the current spreading layer;
前記ベース領域の上に形成され、前記低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型の炭化珪素からなるソース領域（７）と、a source region (7) formed on the base region and made of first conductivity type silicon carbide having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the low concentration layer;
前記ベース領域の一部をチャネル領域として、該チャネル領域上に形成されたゲート絶縁膜（１０）と、a gate insulating film (10) formed on a part of the base region as a channel region;
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極（１１）と、a gate electrode (11) formed on the gate insulating film;
前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜を覆うと共にコンタクトホールが形成された層間絶縁膜（１２）と、an interlayer insulating film (12) covering the gate electrode and the gate insulating film and having a contact hole formed therein;
前記コンタクトホールを通じて、前記ソース領域に電気的に接続されたソース電極（１３）と、a source electrode (13) electrically connected to the source region through the contact hole;
前記基板の裏面側に形成されたドレイン電極（１４）と、を有し、a drain electrode (14) formed on the back surface side of the substrate;
前記ゲート電極に対してゲート電圧を印加すると共に前記ドレイン電極に対して印加するドレイン電圧として通常作動時の電圧を印加することで前記チャネル領域を形成し、前記ソース領域および前記ＪＦＥＴ部を介して、前記ソース電極および前記ドレイン電極の間に電流を流す前記半導体素子を備え、The channel region is formed by applying a gate voltage to the gate electrode and applying a voltage during normal operation as a drain voltage to be applied to the drain electrode. , the semiconductor element for passing a current between the source electrode and the drain electrode;
前記半導体素子は、前記ＪＦＥＴ部の側面の表面から所定距離内側に、前記ＪＦＥＴ部の側面に沿って形成されていると共に前記ＪＦＥＴ部よりも第１導電型不純物濃度が高く設定され、前記ドレイン電圧として前記通常作動時の電圧が印加されているときには前記ディープ層から前記ＪＦＥＴ部に伸びる空乏層の伸び量を抑制しつつ前記ＪＦＥＴ部を通じて電流を流し、前記ドレイン電圧として前記通常作動時の電圧よりも高い電圧が印加されると前記空乏層によって前記ＪＦＥＴ部をピンチオフさせる空乏層調整層（２０）を有し、The semiconductor element is formed along the side surface of the JFET portion at a predetermined distance inside from the surface of the side surface of the JFET portion, and has a first conductivity type impurity concentration set higher than that of the JFET portion. When the voltage during normal operation is applied, a current is caused to flow through the JFET portion while suppressing the amount of extension of the depletion layer extending from the deep layer to the JFET portion, and the drain voltage is lower than the voltage during normal operation. has a depletion layer adjustment layer (20) that pinches off the JFET portion by the depletion layer when a higher voltage is applied,
前記空乏層調整層は、前記ＪＦＥＴ部の上面に沿っても形成されている炭化珪素半導体装置。The silicon carbide semiconductor device, wherein the depletion layer adjustment layer is also formed along the upper surface of the JFET portion. 前記空乏層調整層は、前記低濃度層の表面から所定距離内側にも形成され、該低濃度層の表面に沿って形成されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体装置。 The silicon carbide according to any one of claims 1 to 4, wherein the depletion layer adjusting layer is also formed inside a predetermined distance from the surface of the low concentration layer and formed along the surface of the low concentration layer. semiconductor device. 反転型の半導体素子を備える炭化珪素半導体装置であって、A silicon carbide semiconductor device including an inverted semiconductor element,
炭化珪素で構成された第１または第２導電型の基板（１）と、a first or second conductivity type substrate (1) made of silicon carbide;
前記基板の上に形成され、前記基板よりも低不純物濃度とされた第１導電型の炭化珪素からなる低濃度層（２）と、a low concentration layer (2) formed on the substrate and made of silicon carbide of the first conductivity type and having an impurity concentration lower than that of the substrate;
前記低濃度層の上に、前記低濃度層と連結され、一方向を長手方向として形成された第１導電型の炭化珪素で構成されたＪＦＥＴ部（２ａ）と、a JFET section (2a) formed on the low-concentration layer, connected to the low-concentration layer and made of silicon carbide of a first conductivity type formed with one direction as a longitudinal direction;
前記低濃度層の上において、前記ＪＦＥＴ部を挟んだ両側に配置され、第２導電型の炭化珪素で構成されたディープ層（３）と、Deep layers (3) arranged on both sides of the JFET portion on the low-concentration layer and made of silicon carbide of the second conductivity type;
前記ＪＦＥＴ部および前記ディープ層の上に形成され、前記低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型の炭化珪素からなる電流分散層（４）と、a current spreading layer (4) formed on the JFET portion and the deep layer and made of first conductivity type silicon carbide having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the low concentration layer;
前記電流分散層の上に形成された第２導電型の炭化珪素からなるベース領域（６）と、a base region (6) made of second conductivity type silicon carbide formed on the current spreading layer;
前記ベース領域の上に形成され、前記低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型の炭化珪素からなるソース領域（７）と、a source region (7) formed on the base region and made of first conductivity type silicon carbide having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the low concentration layer;
前記ベース領域の一部をチャネル領域として、該チャネル領域上に形成されたゲート絶縁膜（１０）と、a gate insulating film (10) formed on a part of the base region as a channel region;
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極（１１）と、a gate electrode (11) formed on the gate insulating film;
前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜を覆うと共にコンタクトホールが形成された層間絶縁膜（１２）と、an interlayer insulating film (12) covering the gate electrode and the gate insulating film and having a contact hole formed therein;
前記コンタクトホールを通じて、前記ソース領域に電気的に接続されたソース電極（１３）と、a source electrode (13) electrically connected to the source region through the contact hole;
前記基板の裏面側に形成されたドレイン電極（１４）と、を有し、a drain electrode (14) formed on the back surface side of the substrate;
前記ゲート電極に対してゲート電圧を印加すると共に前記ドレイン電極に対して印加するドレイン電圧として通常作動時の電圧を印加することで前記チャネル領域を形成し、前記ソース領域および前記ＪＦＥＴ部を介して、前記ソース電極および前記ドレイン電極の間に電流を流す前記半導体素子を備え、The channel region is formed by applying a gate voltage to the gate electrode and applying a voltage during normal operation as a drain voltage to be applied to the drain electrode. , the semiconductor element for passing a current between the source electrode and the drain electrode;
前記半導体素子は、前記ＪＦＥＴ部の側面の表面から所定距離内側に、前記ＪＦＥＴ部の側面に沿って形成されていると共に前記ＪＦＥＴ部よりも第１導電型不純物濃度が高く設定され、前記ドレイン電圧として前記通常作動時の電圧が印加されているときには前記ディープ層から前記ＪＦＥＴ部に伸びる空乏層の伸び量を抑制しつつ前記ＪＦＥＴ部を通じて電流を流し、前記ドレイン電圧として前記通常作動時の電圧よりも高い電圧が印加されると前記空乏層によって前記ＪＦＥＴ部をピンチオフさせる空乏層調整層（２０）を有し、The semiconductor element is formed along the side surface of the JFET portion at a predetermined distance inside from the surface of the side surface of the JFET portion, and has a first conductivity type impurity concentration set higher than that of the JFET portion. When the voltage during normal operation is applied, a current is caused to flow through the JFET portion while suppressing the amount of extension of the depletion layer extending from the deep layer to the JFET portion, and the drain voltage is lower than the voltage during normal operation. has a depletion layer adjustment layer (20) that pinches off the JFET portion by the depletion layer when a higher voltage is applied,
前記空乏層調整層は、前記低濃度層の表面から所定距離内側にも形成され、該低濃度層の表面に沿って形成されている炭化珪素半導体装置。The silicon carbide semiconductor device, wherein the depletion layer adjusting layer is also formed inside a predetermined distance from the surface of the low concentration layer and is formed along the surface of the low concentration layer. 前記ソース領域の表面から前記ベース領域よりも深く形成されたゲートトレンチ（９）の内壁面を覆うように前記ゲート絶縁膜が形成されていると共に、該ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極が形成され、一方向を長手方向として設けられたトレンチゲート構造を有する請求項１ないし７のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体装置。 The gate insulating film is formed to cover an inner wall surface of a gate trench (9) formed deeper than the base region from the surface of the source region, and the gate electrode is formed on the gate insulating film. 8. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1 , having a trench gate structure provided with one direction as a longitudinal direction. 反転型の半導体素子を備えた炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
炭化珪素で構成された第１または第２導電型の基板（１）を用意することと、
前記基板の上に、前記基板よりも低不純物濃度の第１導電型の炭化珪素からなる低濃度層（２）を形成することと、
前記低濃度層の上に第１導電型の炭化珪素層を形成したのち、該炭化珪素層をエッチングしてトレンチ（２ｂ）を形成することで、一方向を長手方向とするライン状に前記炭化珪素層を残し、さらに、前記炭化珪素層に対して第１導電型不純物を斜めイオン注入することで、前記炭化珪素層のうち前記イオン注入が行われた領域に空乏層調整層（２０）を形成すると共に該空乏層調整層以外の領域にＪＦＥＴ部（２ａ）を形成することと、
前記トレンチ内に、前記ＪＦＥＴ部を挟んだ両側に配置される第２導電型の炭化珪素で構成されたディープ層（３）を形成することと、
前記ディープ層と前記ＪＦＥＴ部および前記空乏層調整層の上に、前記低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型の炭化珪素からなる電流分散層（４）を形成することと、
前記電流分散層の上に、第２導電型の炭化珪素からなるベース領域（６）を形成することと、
前記ベース領域の上に、前記低濃度層よりも第１導電型不純物濃度が高くされた第１導電型の炭化珪素からなるソース領域（７）を形成することと、
前記ベース領域の一部をチャネル領域として、該チャネル領域上にゲート絶縁膜（１０）を形成することと、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極（１１）を形成することと、
前記ソース領域に電気的に接続されるソース電極（１３）を形成することと、
前記基板の裏面側にドレイン電極（１４）を形成することと、を含み、
前記空乏層調整層および前記ＪＦＥＴ部を形成することでは、前記斜めイオン注入を前記炭化珪素層の側面の表面よりも内側の位置に前記第１導電型不純物を注入し、
前記空乏層調整層および前記ＪＦＥＴ部を形成することの後に、前記炭化珪素層の表面をエッチングし、前記空乏層調整層を露出させること、を含んでいる炭化珪素半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device including an inverted semiconductor element,
preparing a substrate (1) of a first or second conductivity type made of silicon carbide;
forming, on the substrate, a low concentration layer (2) made of silicon carbide of a first conductivity type having an impurity concentration lower than that of the substrate;
After forming a silicon carbide layer of the first conductivity type on the low-concentration layer, the silicon carbide layer is etched to form trenches (2b), so that the carbonization is performed in a line having one direction as a longitudinal direction. A depletion layer adjusting layer (20) is formed in a region of the silicon carbide layer where the ion implantation has been performed by leaving the silicon layer and further performing oblique ion implantation of a first conductivity type impurity into the silicon carbide layer. forming a JFET portion (2a) in a region other than the depletion layer adjusting layer;
forming deep layers (3) made of silicon carbide of a second conductivity type disposed on both sides of the JFET portion in the trench;
A current spreading layer (4) made of first conductivity type silicon carbide having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the low concentration layer is formed on the deep layer, the JFET portion, and the depletion layer adjustment layer. and
forming a base region (6) made of second conductivity type silicon carbide on the current spreading layer;
forming, on the base region, a source region (7) made of silicon carbide of a first conductivity type having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the low concentration layer;
forming a gate insulating film (10) on a part of the base region as a channel region;
forming a gate electrode (11) on the gate insulating film;
forming a source electrode (13) electrically connected to the source region;
forming a drain electrode (14) on the back side of the substrate ;
In forming the depletion layer adjusting layer and the JFET portion, the oblique ion implantation is performed to implant the first conductivity type impurity at a position inside the surface of the side surface of the silicon carbide layer,
A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device , comprising etching a surface of the silicon carbide layer to expose the depletion layer adjustment layer after forming the depletion layer adjustment layer and the JFET portion . 前記空乏層調整層および前記ＪＦＥＴ部を形成することでは、前記炭化珪素層の側面の表面から０．１μｍ以上深い位置に前記第１導電型不純物の前記斜めイオン注入を行う請求項９に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 10. The method according to claim 9 , wherein forming the depletion layer adjusting layer and the JFET portion includes performing the oblique ion implantation of the first conductivity type impurity at a position deeper than 0.1 μm from the surface of the side surface of the silicon carbide layer. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device. 前記空乏層調整層および前記ＪＦＥＴ部を形成することでは、前記炭化珪素層の上にマスク（３０）を配置してエッチングすることで前記炭化珪素層を前記ライン状に残し、前記マスクを除去した後に前記第１導電型不純物の前記斜めイオン注入を行う請求項９または１０に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 In forming the depletion layer adjusting layer and the JFET portion, a mask (30) is placed on the silicon carbide layer and etched to leave the silicon carbide layer in the line shape and remove the mask. 11. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 9 , wherein said oblique ion implantation of said first conductivity type impurity is performed later. 前記空乏層調整層および前記ＪＦＥＴ部を形成することでは、前記炭化珪素層の上にマスク（３０）を配置してエッチングすることで前記炭化珪素層を前記ライン状に残し、前記マスクを残したまま前記第１導電型不純物の前記斜めイオン注入を行う請求項９または１０に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 In forming the depletion layer adjusting layer and the JFET portion, a mask (30) is placed on the silicon carbide layer and etched to leave the silicon carbide layer in the line shape, leaving the mask. 11. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 9 , wherein said oblique ion implantation of said first conductivity type impurity is performed as it is. 前記ソース領域の表面から前記ベース領域よりも深いゲートトレンチ（１０）を、前記一方向と同方向を長手方向としてストライプ状に複数本形成したのち、前記ゲートトレンチの内壁面に前記ゲート絶縁膜を形成すると共に、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極を形成することでトレンチゲート構造を形成すること、を含んでいる請求項９ないし１２のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 After forming a plurality of gate trenches (10) deeper than the base region from the surface of the source region in a stripe shape with the same direction as the one direction being the longitudinal direction, the gate insulating film is formed on the inner wall surface of the gate trench. 13. The manufacturing of the silicon carbide semiconductor device according to claim 9 , further comprising forming a trench gate structure by forming said gate electrode on said gate insulating film. Method.
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