WO2022201617A1 - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022201617A1
WO2022201617A1 PCT/JP2021/039895 JP2021039895W WO2022201617A1 WO 2022201617 A1 WO2022201617 A1 WO 2022201617A1 JP 2021039895 W JP2021039895 W JP 2021039895W WO 2022201617 A1 WO2022201617 A1 WO 2022201617A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
region
contact
semiconductor layer
conductivity type
semiconductor device
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/039895
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直樹 手賀
拓真 片野
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Priority to CN202180096092.6A priority Critical patent/CN117099213A/zh
Publication of WO2022201617A1 publication Critical patent/WO2022201617A1/ja
Priority to US18/451,980 priority patent/US20230395710A1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7811Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H01L21/0455Making n or p doped regions or layers, e.g. using diffusion
    • H01L21/046Making n or p doped regions or layers, e.g. using diffusion using ion implantation
    • H01L21/0465Making n or p doped regions or layers, e.g. using diffusion using ion implantation using masks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/0619Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/0619Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • H01L29/0623Buried supplementary region, e.g. buried guard ring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/063Reduced surface field [RESURF] pn-junction structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608Silicon carbide
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66053Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
    • H01L29/66068Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66674DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/66712Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/66734Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with a step of recessing the gate electrode, e.g. to form a trench gate electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/761PN junctions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45Ohmic electrodes

Definitions

  • the technology disclosed in this specification relates to a semiconductor device and its manufacturing method.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-76553 utilizes an ion implantation technique to form a p-type body region that spreads over a predetermined depth in a semiconductor layer, and to form a semiconductor layer that is shallower than the body region.
  • a method of manufacturing a semiconductor device in which an n-type source region that spreads over the main surface of the semiconductor device is formed.
  • the manufacturing method further utilizes ion implantation techniques to counter-dope the source region to form a p-type contact region.
  • a trench gate is often adopted as the gate structure.
  • a trench gate is formed in the active region of the semiconductor layer so as to penetrate the body region and the source region extending in plane.
  • a trench gate arranged in an active region is formed inside a body region extending in plane. For this reason, the body region and the source region extending in plane are present outside the edge of the outermost peripheral side of the trench gate arranged in the active region.
  • the body region is often formed with a relatively low impurity concentration in consideration of gate threshold voltage and channel resistance. Therefore, as a result of investigation by the present inventors, it was found that the potential of the body region outside the trench gate may become unstable depending on its area. This specification provides a technique for stabilizing the potential of the body region extending outside the outermost edge of the trench gate.
  • a semiconductor device disclosed in this specification can include a semiconductor layer having a first main surface and a second main surface, and a trench gate.
  • the semiconductor layer includes an active region, a peripheral region arranged around the active region, and a region between the active region and the peripheral region and arranged around the active region. It is partitioned into a middle area where The semiconductor layer includes: a drift region of a first conductivity type arranged in the active region, the intermediate region, and the outer peripheral region; a body region of a second conductivity type disposed between the active region and the intermediate region; a source region of a first conductivity type provided on the body region; and a source region of the first conductivity type disposed on the active region.
  • a first contact region of a second conductivity type provided to reach the body region beyond the source region and having a second conductivity type impurity concentration higher than that of the body region; is provided so as to reach the body region beyond the source region, extends around the source region along the periphery of the source region, and has a second conductivity type impurity concentration in the body region. and a second contact region of a second conductivity type that is denser than the region.
  • the trench gate is located in the active region and extends from the first main surface beyond the source region and the body region. Concentration distributions of the second conductivity type impurities in the first contact region and the second contact region in the depth direction match each other.
  • the second contact region is provided in the intermediate region outside the trench gate.
  • the second contact region contacts the body region. Therefore, the potential of the body region provided outside the trench gate is stabilized.
  • the concentration distribution of the impurity of the second conductivity type in the depth direction of the first contact region and the second contact region is the same, the first contact region and the second contact region are , are formed simultaneously.
  • the second contact region can be formed simultaneously with the step of forming the first contact region without increasing the number of dedicated steps for forming the second contact region. Therefore, the semiconductor device has a structure that can be manufactured at low cost.
  • the semiconductor device can be manufactured at low cost, and the potential of the body region provided outside the trench gate can be stabilized.
  • a method of manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification includes a first mask film formation step, a body region formation step, a source region formation step, a second mask film formation step, a contact region formation step, and trench gate formation. and a step.
  • a first mask deposition step a first mask is deposited on the first main surface of a first conductivity type semiconductor layer having a first main surface and a second main surface.
  • the semiconductor layer includes an active region, an outer peripheral region arranged to loop around the active region, and a loop around the active region between the active region and the peripheral region. It is divided into a middle region, which is arranged as follows.
  • the first mask has openings corresponding to the active region and the intermediate region.
  • a second conductivity type impurity is ion-implanted through the first mask toward the first main surface of the semiconductor layer to form a body region in the semiconductor layer.
  • a first conductivity type impurity is ion-implanted through the first mask toward the first main surface of the semiconductor layer to form a source region in a region shallower than the body region in the semiconductor layer.
  • a second mask is deposited on the first main surface of the semiconductor layer.
  • the second mask has an inner opening formed at a predetermined position of the active region and goes around the source region along the periphery of the source region so that the periphery of the source region is exposed.
  • a peripheral opening is formed to accommodate.
  • a contact region is formed by ion-implanting a second conductivity type impurity through the second mask toward the first main surface of the semiconductor layer.
  • the semiconductor layer corresponding to the inner opening of the second mask reaches the body region beyond the source region and has a second conductivity type impurity concentration higher than that of the body region.
  • a two-conductivity-type first contact region is formed in the semiconductor layer corresponding to the peripheral opening of the second mask and extends beyond the source region to reach the body region, and the impurity concentration of the second conductivity type reaches the body region.
  • a second contact region of a second conductivity type that is denser than the region;
  • a trench gate extending from the first main surface beyond the source region and the body region is formed in the active region.
  • the body region and the source region can be formed using the common first mask. Therefore, the manufacturing method described above can manufacture a semiconductor device at a low cost. Furthermore, the manufacturing method can form the first contact region and the second contact region using the common second mask. The second contact region is in contact with the body region provided in the intermediate region. Therefore, the potential of the body region provided in the intermediate region is stabilized. As described above, the manufacturing method described above provides the second contact region for stabilizing the potential of the body region provided in the intermediate region without increasing the number of dedicated steps for forming the second contact region. A contact region can be formed simultaneously with the step of forming the first contact region.
  • FIG. 2 is a diagram showing the positional relationship among an active region, an intermediate region, and an outer peripheral region partitioned by a semiconductor layer when the semiconductor layer is viewed from above.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of essential parts of the semiconductor device of the first embodiment, and is a diagram schematically showing a cross-sectional view corresponding to line II-II of FIG. 1;
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the semiconductor device, showing the vicinity of the connecting portion between the first contact region and the source electrode; It is a figure which shows typically the principal part sectional drawing of the process of manufacturing a semiconductor device. It is a figure which shows typically the principal part sectional drawing of the process of manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment, and schematically shows a cross-sectional view corresponding to line II-II of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor device according to a third embodiment, and is a diagram schematically showing a cross-sectional view corresponding to line II-II of FIG. 1;
  • FIG. 11 is a perspective view of a main part of a modified example of the semiconductor device of the third embodiment;
  • FIG. 11 is a perspective view of a main part of a modified example of the semiconductor device of the third embodiment;
  • FIG. 11 is a perspective view of a main part of a modified example of the semiconductor device of the third embodiment;
  • FIG. 19 is a fragmentary cross-sectional view of a modification of the semiconductor device of the third embodiment, and is a diagram schematically showing a cross-sectional view corresponding to line XIX-XIX in FIG. 18;
  • FIG. 11 is a perspective view of a main part of a modified example of the semiconductor device of the third embodiment;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor device according to a fourth embodiment, and is a diagram schematically showing a cross-sectional view corresponding to line II-II of FIG. 1;
  • the semiconductor device 1 of the first embodiment is a type of power device called a MOSFET, and is configured using a semiconductor layer 10 .
  • the material of the semiconductor layer 10 is not particularly limited, but may be silicon carbide (SiC), for example.
  • the semiconductor layer 10 is divided into an active region 10A, an intermediate region 10B, and an outer peripheral region 10C when the semiconductor layer 10 is viewed from above (hereinafter referred to as "plan view").
  • the active region 10A is a region partitioned on the central side of the semiconductor layer 10, and is a region in which a switching structure is formed as will be described later.
  • the intermediate region 10B is a region partitioned between the active region 10A and the peripheral region 10C, and extends around the active region 10A.
  • the peripheral region 10C is a region partitioned around the active region 10A and the intermediate region 10B, and runs around the active region 10A and the intermediate region 10B.
  • the outer peripheral region 10C is formed with an outer peripheral voltage-resistant structure. It should be noted that the "GP" area in FIG. 1 indicates the area where the gate pads are arranged.
  • the semiconductor device 1 includes a semiconductor layer 10, a drain electrode 22, a source electrode 24, and a plurality of trench gates 30.
  • the semiconductor layer 10 has a drain region 11, a drift region 12, a body region 13, a source region 14, a first contact region 15, a second contact region 16, and a plurality of guard rings 17.
  • the active region 10A is a region in which a plurality of trench gates 30 are provided.
  • the intermediate region 10B is a region from the outermost peripheral edge of the trench gate 30 provided in the active region 10A to the guard ring 17 in the outer peripheral region 10C.
  • the outer peripheral area 10C is an area outside the innermost guard ring 17 .
  • the drain electrode 22 is provided so as to cover the lower surface 10b of the semiconductor layer 10 .
  • the drain electrode 22 is arranged over the active region 10A, the intermediate region 10B, and the peripheral region 10C, and is in contact with the entire lower surface 10b of the semiconductor layer 10. As shown in FIG.
  • the source electrode 24 is provided so as to cover the upper surface 10a of the semiconductor layer 10 .
  • the source electrode 24 is arranged over the entire range of the active region 10A and a part of the intermediate region 10B, and the semiconductor layer 10 exposed through the opening of the interlayer insulating film 40 formed on the upper surface 10a of the semiconductor layer 10. is in contact with the upper surface 10a of the .
  • the drain region 11 is an N-type layer containing a high concentration of n-type impurities.
  • the drain region 11 is arranged over the active region 10A, the intermediate region 10B, and the peripheral region 10C, and is provided at a position exposed to the lower surface 10b of the semiconductor layer 10. As shown in FIG.
  • the drain region 11 is in ohmic contact with the drain electrode 22 .
  • the drain region 11 is also a base substrate for epitaxial growth of the drift region 12, as will be described later.
  • the drift region 12 is an N-type layer with a lower n-type impurity concentration than the drain region 11 .
  • the drift region 12 is arranged over the active region 10A, the intermediate region 10B and the outer peripheral region 10C.
  • the drift region 12 is in contact with the side and bottom surfaces of each of the multiple trench gates 30 .
  • the body region 13 is a P-type layer containing a low concentration of p-type impurities. Body region 13 is arranged over the entire range of active region 10A and a partial range of intermediate region 10B, and is provided on drift region 12 . The body region 13 is formed to extend from the upper surface 10 a of the semiconductor layer 10 to a predetermined depth, and is in contact with the lower portion of the side surfaces of the trench gate 30 . Body region 13 is arranged to separate drift region 12 and source region 14 .
  • the source region 14 is an N-type layer containing a high concentration of n-type impurities.
  • the source region 14 is arranged over the entire range of the active region 10A and a partial range of the intermediate region 10B, and is provided on the body region 13 .
  • the source region 14 is formed so as to spread over a position exposed on the upper surface 10 a of the semiconductor layer 10 and is in contact with the upper portion of the side surfaces of the trench gate 30 .
  • the source region 14 is exposed through an opening in the interlayer insulating film 40 formed on the upper surface 10 a of the semiconductor layer 10 and is in ohmic contact with the source electrode 24 .
  • the first contact region 15 is a P-type layer containing p-type impurities at a higher concentration than the body region 13 .
  • the first contact region 15 is arranged in the active region 10A and extends parallel to the longitudinal direction of the trench gate 30 when the semiconductor layer 10 is viewed from above.
  • the first contact region 15 extends from one longitudinal end to the other longitudinal end of the trench gate 30 when the semiconductor layer 10 is viewed in plan.
  • the first contact region 15 is formed to reach the body region 13 from the upper surface 10 a of the semiconductor layer 10 over the source region 14 and is in contact with the body region 13 .
  • the bottom surface of the first contact region 15 has substantially the same depth as the bottom surface of the body region 13 .
  • the bottom surface of the first contact region 15 may be located shallower than the bottom surface of the body region 13 .
  • the first contact region 15 is exposed through an opening in the interlayer insulating film 40 formed on the upper surface 10 a of the semiconductor layer 10 and is in ohmic contact with the source electrode 24 .
  • the body region 13 of the active region 10A is fixed to the potential of the source electrode 24 via the first contact region 15 .
  • FIG. 3 shows an enlarged view of a main portion of the portion where the first contact region 15 contacts the source electrode 24.
  • FIG. 3 also shows the impurity concentration profile in the depth direction of each of the body region 13, the source region 14, and the first contact region 15.
  • Body P in the figure is the concentration profile of the p-type impurity contained in the body region 13 in the depth direction
  • Source N in the figure is the concentration profile of the n-type impurity contained in the source region 14 in the depth direction
  • Contact P in the figure is the concentration profile of the p-type impurity contained in the first contact region 15 in the depth direction.
  • a silicide layer 18 is formed in a portion of each of the source region 14 and the first contact region 15 that is in contact with the source electrode 24 .
  • the thickness of the silicide layer 18 is 50-200 nm.
  • the first contact region 15 is adjusted so that the p-type impurity concentration is high in the depth range where the silicide layer 18 is formed, particularly in the depth corresponding to the bottom surface of the silicide layer 18 .
  • the p-type impurity concentration of the first contact region 15 at the junction surface between the first contact region 15 and the source electrode 24 is P1
  • the maximum p-type impurity concentration in the depth direction of the first contact region 15 is P1.
  • the concentration of the p - type impurity in the first contact region 15 at the depth corresponding to the junction surface between the body region 13 and the source region 14 is P3.
  • P 1 is 1 ⁇ 10 17 to 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3
  • P 2 is 1 ⁇ 10 19 to 1 ⁇ 10 21 cm ⁇ 3
  • P 3 is It may be 1 ⁇ 10 17 to 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 .
  • P 3 is adjusted to have a higher impurity concentration than the source region 14 .
  • the concentration profile in the depth direction of the p-type impurity contained in the first contact region 15 satisfies P 1 ⁇ P 2 and P 3 ⁇ P 2 .
  • the first contact region 15 has a concentration profile such that the maximum p-type impurity concentration is located inside the semiconductor layer 10 and the maximum concentration is near the bottom surface of the silicide layer 18 .
  • the contact resistance between the first contact region 15 and the source electrode 24 can be reduced while the dose of the p-type impurity when forming the first contact region 15 by the ion implantation process can be reduced. can be reduced.
  • the second contact region 16 is arranged in the intermediate region 10B and is a P-type layer containing a higher concentration of p-type impurities than the body region 13 .
  • the second contact region 16 is formed to reach the body region 13 from the upper surface 10 a of the semiconductor layer 10 over the source region 14 and is in contact with the body region 13 .
  • the bottom surface of the second contact region 16 has substantially the same depth as the bottom surface of the body region 13 .
  • the bottom surface of the second contact region 16 may be located shallower than the bottom surface of the body region 13 .
  • the second contact region 16 is arranged to cover the rims of the body region 13 and the source region 14 , and goes around the body region 13 and the source region 14 along the rims of the body region 13 and the source region 14 . .
  • the second contact region 16 has an inner edge in contact with the body region 13 and the source region 14 , and an outer edge in contact with the innermost guard ring 17 among the plurality of guard rings 17 .
  • the second contact region 16 is exposed through an opening in the interlayer insulating film 40 formed on the upper surface 10 a of the semiconductor layer 10 and is in ohmic contact with the source electrode 24 . Thereby, the body region 13 of the intermediate region 10B is fixed to the potential of the source electrode 24 through the second contact region 16. As shown in FIG.
  • the first contact region 15 and the second contact region 16 are formed by the same ion implantation process. Therefore, the concentration distributions of the p-type impurities in the depth direction of the first contact region 15 and the second contact region 16 match.
  • the second contact region 16 also has a silicide layer formed in a portion in contact with the source electrode 24 . As described above, the second contact region 16 is formed by the ion implantation process while reducing the contact resistance between the second contact region 16 and the source electrode 24, similarly to the first contact region 15. It is possible to reduce the dose amount of the p-type impurity when doing so.
  • the guard ring 17 is arranged in the outer peripheral region 10C and is a P-type layer containing p-type impurities.
  • the guard ring 17 is formed to reach a predetermined depth from the upper surface 10a of the semiconductor layer 10, and extends around the active region 10A and the intermediate region 10B along the outer peripheral region 10C.
  • the guard ring 17 is an example of a peripheral withstand voltage structure, and plays a role of extending the depletion layer to the outside when the semiconductor device 1 is turned off, and alleviating electric field concentration.
  • a RESURF layer may be provided as the peripheral pressure-resistant structure.
  • a plurality of trench gates 30 are arranged in the active region 10 ⁇ /b>A and are formed so as to reach the drift region 12 from the upper surface 10 a of the semiconductor layer 10 over the source region 14 and the body region 13 .
  • each of the plurality of trench gates 30 extends in one direction within the active region 10A and extends from one end to the other end of the active region 10A.
  • the plurality of trench gates 30 are arranged in stripes. Note that the stripe arrangement is an example, and the plurality of trench gates 30 may be arranged in another layout.
  • Each of the trench gates 30 has a gate electrode 32 and a gate insulating film 34 .
  • Gate electrode 32 is insulated from drift region 12 , body region 13 and source region 14 by gate insulating film 34 , and is insulated from source electrode 24 by interlayer insulating film 40 .
  • the gate electrode 32 is electrically connected to the gate pad GP (see FIG. 1).
  • the gate electrode 32 is not particularly limited, but may be silicon oxide (SiO 2 ), for example.
  • the gate insulating film 34 is not particularly limited, but may be polycrystalline silicon, for example.
  • a switching structure is formed by the drain electrode 22, the drain region 11, the drift region 12, the body region 13, the source region 14, the first contact region 15, the source electrode 24, the trench gate 30, and the like. ing.
  • the gate insulating film 34 becomes A channel is formed in the body region 13 in the adjacent range. Electrons supplied from the source region 14 can flow into the drift region 12 through this channel. Thereby, the drain electrode 22 and the source electrode 24 are electrically connected, and the semiconductor device 1 is turned on. On the other hand, when a voltage lower than the gate threshold voltage is applied to the gate electrode 32, the channel disappears and the semiconductor device 1 is turned off. Thus, the semiconductor device 1 can operate as a switching element that controls the current flowing between the drain electrode 22 and the source electrode 24 according to the voltage applied to the gate electrode 32 .
  • a SiC substrate functioning as the drain region 11 is prepared.
  • This SiC substrate is not particularly limited, but may have, for example, an n-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 18 to 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 and a thickness of 350 to 500 ⁇ m.
  • the drift region 12 is crystal-grown from the upper surface of the drain region 11 .
  • the drift region 12 is not particularly limited, but may have, for example, an n-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 15 to 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 and a thickness of 5 to 100 ⁇ m.
  • the semiconductor layer 10 in which the drain region 11 and the drift region 12 are laminated is prepared.
  • a mask 52 is deposited on the upper surface 10a of the semiconductor layer 10 using CVD technology and photolithography technology (an example of the first mask deposition process).
  • the mask 52 is formed with openings 52a corresponding to the entire range of the active region 10A and a partial range of the intermediate region 10B.
  • the mask 52 may have openings corresponding to a plurality of guard rings 17 formed in the outer peripheral region 10C.
  • the body region 13 is formed so as to planarly extend over the entire range of the active region 10A and part of the intermediate region 10B of the semiconductor layer 10 .
  • this ion implantation step is not particularly limited, for example, the dose may be 1 ⁇ 10 11 to 1 ⁇ 10 14 cm ⁇ 2 and the implantation energy may be 10 to 1500 eV.
  • the body region 13 is not particularly limited, but has a p-type impurity peak concentration of 1 ⁇ 10 17 to 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and a bottom depth of 0.5 to 1.5 ⁇ m. There may be.
  • the source regions 14 are implanted in multiple stages toward the upper surface 10a of the semiconductor layer 10 exposed through the openings 52a of the mask 52 to form the source regions 14.
  • FIG. an example of a source region forming step.
  • the source region 14 is formed to spread over the entire range of the active region 10A and part of the intermediate region 10B of the semiconductor layer 10, and is formed in a range shallower than the body region 13 so as to be laminated on the body region 13. It is formed. Also, the source region 14 is formed at a position exposed on the upper surface of the semiconductor layer 10 . Note that the source region 14 may be formed before the body region 13 is formed.
  • this ion implantation step is not particularly limited, for example, the dose may be 1 ⁇ 10 13 to 1 ⁇ 10 16 cm ⁇ 2 and the implantation energy may be 10 to 500 eV.
  • the source region 14 is not particularly limited. There may be. After forming body region 13 and source region 14, mask 52 is removed.
  • a mask 54 is deposited on the upper surface 10a of the semiconductor layer 10 using CVD technology and photolithography technology (an example of the second mask deposition process).
  • the mask 54 is formed with an inner opening 54a corresponding to a partial range of the active region 10A and a peripheral edge opening 54b corresponding to a partial range of the intermediate region 10B.
  • the peripheral edge opening 54b of the mask 54 is formed along the peripheral edge of the source region 14 so that the peripheral edge of the source region 14 is exposed.
  • a first contact region 15 and a second contact region 16 are formed (an example of a contact region forming step).
  • the dose may be 1 ⁇ 10 13 to 1 ⁇ 10 16 cm ⁇ 2 and the implantation energy may be 10 to 1500 eV.
  • the first contact region 15 and the second contact region 16 are not particularly limited. It may be 0.5 to 1.5 ⁇ m.
  • the first contact region 15 and the second contact region 16 are formed to reach the body region 13 beyond the source region 14 . Thereby, the first contact region 15 is electrically connected to the body region 13 in the active region 10A. Second contact region 16 is electrically connected to body region 13 in intermediate region 10B. Furthermore, the first contact region 15 and the second contact region 16 are formed so that their bottom surfaces are substantially the same depth as the bottom surface of the body region 13 . For example, when the first contact region 15 and the second contact region 16 are formed such that the bottom surfaces of the first contact region 15 and the second contact region 16 are shallower than the bottom surface of the body region 13, in the intermediate region 10B, A corner corresponding to the terminal end of body region 13 is exposed in drift region 12 . Therefore, there is concern about electric field concentration at this corner.
  • an ion implantation technique is used to form a guard ring 17 in the outer peripheral region 10C.
  • a mask having an opening corresponding to the formation position of the guard ring 17 is formed, and aluminum ions are implanted through the opening of the mask to form the guard ring. 17 can be formed.
  • the plurality of guard rings 17 may be formed at the same time as the body region 13 . In this case, by forming openings corresponding to the plurality of guard rings 17 in the mask 52 for forming the body region 13 , the plurality of guard rings 17 can be formed simultaneously with the body region 13 .
  • a mask 56 is formed on the upper surface 10a of the semiconductor layer 10 using CVD technology and photolithography technology.
  • the mask 56 is formed with a plurality of openings 56a corresponding to partial ranges of the active region 10A.
  • a trench TR is formed in the surface layer portion of the semiconductor layer 10 exposed from the opening 56 a of the mask 56 .
  • Trench TR is formed to reach drift region 12 from upper surface 10 a of semiconductor layer 10 through source region 14 and body region 13 .
  • Trench TR is not particularly limited, but may have a depth of 0.5 to 2 ⁇ m and a width of 0.3 to 1 ⁇ m in the transverse direction, for example.
  • mask 56 is removed.
  • a protective film is formed so as to cover the surface of the semiconductor layer 10 and the inner surface of the trench TR, and activation annealing is performed. The protective film is then removed.
  • the CVD technique is used to form a gate insulating film 34 so as to cover the upper surface 10a of the semiconductor layer 10 and the inner surface of the trench TR.
  • the gate electrode 32 is deposited using the CVD technique so as to fill the trench TR.
  • the gate insulating film 34 and the gate electrode 32 formed on the upper surface 10a of the semiconductor layer 10 are removed.
  • a part of the gate electrode 32 formed on the upper surface 10a of the semiconductor layer 10 may be left for use as a gate wiring, although it is not shown in this cross section.
  • an interlayer insulating film 40 is formed on the upper surface 10a of the semiconductor layer 10 using CVD technology and photolithography technology.
  • the interlayer insulating film 40 has an opening exposing the source region 14 and the first contact region 15 in the active region 10A and an opening exposing the second contact region 16 in the intermediate region 10B.
  • a metal film for forming a silicide layer is formed on the upper surface 10a of the semiconductor layer 10 exposed from the opening of the interlayer insulating film 40.
  • the metal film is not particularly limited, but may be, for example, a metal film in which nickel (Ni), cobalt (Co), and titanium (Ti) are laminated.
  • annealing is performed to form a silicide layer. After performing the annealing process, unreacted metal is removed. Next, each of the drain electrode 22, the source electrode 24 and the gate pad GP (see FIG. 1) is deposited to complete the semiconductor device 1. Next, as shown in FIG.
  • this manufacturing method the body region 13 and the source region 14 are formed using a common mask 52 . Therefore, this manufacturing method can reduce the number of mask film formation steps, so that the semiconductor device 1 can be manufactured at low cost.
  • the body region 13 and the source region 14 are formed using the common mask 52, the body region 13 and the source region 14 spread outside the trench gate 30, that is, in the intermediate region 10B.
  • the body region 13 is formed with a relatively low impurity concentration in consideration of gate threshold voltage and channel resistance. Therefore, if there is a body region 13 that spreads over the intermediate region 10B, the potential may become unstable depending on the area of the body region 13 .
  • semiconductor layer 10 made of silicon carbide the p-type region has a high resistance. Therefore, in the body region 13 extending over the intermediate region 10B, the potential tends to be unstable.
  • the second contact region 16 is provided in the intermediate region 10B, the potential of the body region 13 arranged in the intermediate region 10B is stabilized.
  • the second contact region 16 is formed so that its bottom surface is substantially the same depth as the bottom surface of the body region 13 , the body region 13 overlaps the second contact region 16 . Therefore, the body region 13 of the intermediate region 10B is overlapped with the high-concentration second contact region 16, so that the impurity concentration is substantially increased, and the potential of that portion is stabilized.
  • the second contact region 16 has an inner end in contact with the body region 13 and the source region 14 , and an outer end in contact with the innermost guard ring 17 among the plurality of guard rings 17 . They are in contact with each other and provided over a wide range of the intermediate region 10B.
  • the second contact region 16 occupies half or more of the range in the circumferential direction (the direction connecting the active region 10A and the outer peripheral region 10C). This reduces the areas of the body region 13 and the source region 14 existing in the intermediate region 10B. Since the area of body region 13 is reduced, the potential of body region 13 is stabilized. Further, the potential of the source region 14 existing in the intermediate region 10B is floating and unstable. However, since the area of the source region 14 is small, problems such as a decrease in withstand voltage due to the unstable potential of the source region 14 are suppressed.
  • the second contact region 16 can be formed simultaneously with the first contact region 15 using the mask 54 .
  • This manufacturing method can form the second contact region 16 simultaneously with the step of forming the first contact region 15 without increasing the number of dedicated steps for forming the second contact region 16 .
  • FIG. 15 shows the semiconductor device 2 of the second embodiment.
  • symbol is attached
  • the semiconductor device 2 is characterized in that the semiconductor layer 10 has a current diffusion region 102 .
  • the current diffusion region 102 is an N-type layer containing a higher concentration of n-type impurities than the drift region 12 .
  • the current diffusion region 102 is arranged over the entire range of the active region 10A and part of the range of the intermediate region 10B, is provided between the drift region 12 and the body region 13, and is provided between the drift region 12 and the body region. It borders on both sides of 13.
  • the current diffusion region 102 is formed to spread in plane between the drift region 12 and the body region 13 and is in contact with the lower portion of the bottom and side surfaces of the trench gate 30 .
  • the current diffusion region 102 can be formed using a common mask 52 in the ion implantation process described with reference to FIGS. Therefore, the current diffusion region 102 can be formed without adding a process for forming a dedicated mask.
  • the semiconductor device 2 can have low on-resistance characteristics.
  • FIG. 16 shows the semiconductor device 3 of the third embodiment. Components common to those of the semiconductor device 2 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the semiconductor device 3 is characterized in that the semiconductor layer 10 has a plurality of deep regions 104 .
  • the deep region 104 is a P-type layer containing p-type impurities. Deep region 104 is arranged in each of active region 10A and intermediate region 10B and extends from the lower surface of body region 13 to a position deeper than the bottom surface of trench gate 30 .
  • the bottom surface of deep region 104 may be shallower than the bottom surface of current spreading region 102 or deeper than the bottom surface of current spreading region 102 .
  • the deep region 104 provided in the active region 10A is arranged below the first contact region 15 and is in contact with the bottom surface of the first contact region 15. When the semiconductor layer 10 is viewed in plan, the deep region 104 is the first contact region 104. It extends along the contact region 15 , ie parallel to the longitudinal direction of the trench gate 30 .
  • the plurality of deep regions 104 provided in the active region 10A extend along the longitudinal direction of the trench gate 30 when the semiconductor layer 10 is viewed from above, and are orthogonal to the longitudinal direction of the trench gate 30. spaced apart in the direction.
  • a current spreading region 102 is provided between adjacent deep regions 104 .
  • the deep region 104 provided in the intermediate region 10B is arranged below the second contact region 16 and is in contact with the bottom surface of the second contact region 16. When the semiconductor layer 10 is viewed in plan, the deep region 104 is the second contact region 10B.
  • the deep region 104 can be formed using ion implantation techniques, for example.
  • the guard ring 17 may be formed at the same time as forming the deep region 104 .
  • the ion implantation technique is used to open the mask.
  • the deep region 104 and the guard ring 17 can be formed at the same time by ion-implanting the p-type impurity through the trench.
  • the guard ring 17 formed in this manner is arranged at the same depth as the deep region 104 , that is, inside the semiconductor layer 10 .
  • the masks and processes required for forming the guard ring 17 and the deep region 104 can be shared, so that the semiconductor device 3 can be manufactured at low cost. .
  • the semiconductor device 3 can have high withstand voltage characteristics.
  • the plurality of deep regions 104 provided in the active region 10A extend parallel to the longitudinal direction of the trench gate 30 when the semiconductor layer 10 is viewed from above.
  • the plurality of deep regions 104 provided in the active region 10A may extend across the trench gate 30 as in the semiconductor device 4 shown in FIG.
  • the semiconductor layer 10 may further have an electric field relaxation region 106 in contact with the bottom surface of the trench gate 30 .
  • the electric field relaxation region 106 is a P-type layer containing p-type impurities.
  • the electric field relaxation region 106 is provided along the longitudinal direction of the trench gate 30 and extends from one end to the other end of the trench gate 30 when the semiconductor layer 10 is viewed from above.
  • the electric field relaxation region 106 is in contact with the gate insulating film 34 covering the bottom surface of the trench 14 .
  • the electric field relaxation region 106 is formed shallower than the deep region 104 . Alternatively, the electric field relaxation region 106 may be formed deeper than the deep region 104 .
  • Electric field relaxation region 106 is electrically connected to body region 15 via deep region 104 .
  • the semiconductor device 5 can have high withstand voltage characteristics.
  • the contact area between the trench gate 30 and the current diffusion region 102 is reduced, thereby reducing the feedback capacitance (gate-drain capacitance).
  • the plurality of deep regions 104 provided in the active region 10A includes a plurality of upper deep regions 104A extending parallel to the longitudinal direction of the trench gate 30 and a plurality of upper deep regions 104A extending parallel to the longitudinal direction of the trench gate 30. and a plurality of lower deep regions 104B located below the upper deep regions 104A and extending across the trench gates 30 .
  • Each of the plurality of upper deep regions 104 ⁇ /b>A extends from the bottom surface of body region 13 beyond the bottom surface of trench gate 30 .
  • Each of the plurality of upper deep regions 104 ⁇ /b>A is arranged below the first contact region 15 and contacts the bottom surface of the first contact region 15 .
  • a current diffusion region 102 is provided between adjacent upper deep regions 104A.
  • Each of the plurality of lower deep regions 104B is in contact with the bottom surface of each of the plurality of upper deep regions 104A.
  • a current diffusion region 102 is provided between adjacent lower deep regions 104B.
  • the bottom surface of each of the plurality of lower deep regions 104B may be shallower than the bottom surface of the current spreading region 102 or deeper than the bottom surface of the current spreading region 102 .
  • illustration is omitted, in the semiconductor device 6, both the upper deep region 104A and the lower deep region 104B are provided below the second contact region 16 in the intermediate region 10B.
  • the semiconductor device 6 can have a higher withstand voltage characteristic.
  • FIG. 21 shows the semiconductor device 7 of the fourth embodiment. Components common to the semiconductor device 3 of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the semiconductor device 7 is characterized in that the first contact region 15 and the deep region 104 are provided so as to cover one side surface of the trench gate 30 .
  • the first contact region 15 is in contact with the upper portion of the side surfaces of the trench gate 30 .
  • the deep region 104 is in contact with the lower portion of the side surfaces of the trench gate 30 and part of the bottom surface.
  • the electric field concentration applied to the gate insulating film 34 can be alleviated satisfactorily.
  • one side surface of the trench gate 30 does not function as a channel.
  • the pitch of the trench gate 30 can be narrowed and the channel area can be secured. Therefore, the semiconductor device 6 can satisfactorily alleviate electric field concentration applied to the gate insulating film 34 while suppressing a decrease in on-resistance.
  • An example of a semiconductor device disclosed in this specification can include a semiconductor layer having a first main surface and a second main surface, and a trench gate.
  • the semiconductor layer includes an active region, a peripheral region arranged around the active region, and a region between the active region and the peripheral region and arranged around the active region. It is partitioned into a middle area where The active region is the region in which the trench gate is arranged and a switching structure for controlling on/off of current is formed.
  • the peripheral region is a region in which a peripheral breakdown voltage structure is formed for extending a depletion layer from the active region toward the periphery when the semiconductor device is turned off.
  • the peripheral pressure-resistant structure is not particularly limited, but may be, for example, a guard ring.
  • the intermediate region is a region between the outermost peripheral side end of the trench gate arranged in the active region and the innermost peripheral side end of the outer peripheral breakdown voltage structure arranged in the outer peripheral region.
  • the semiconductor layer includes a first conductivity type drift region, a second conductivity type body region, a first conductivity type source region, a second conductivity type first contact region, and a second conductivity type second region. and a contact region.
  • the drift region is arranged in the active region, the intermediate region and the outer peripheral region.
  • the body region is arranged between the active region and the intermediate region, and is provided on the drift region. Typically, the body region is arranged over the entire extent of the active region and a partial extent of the intermediate region.
  • the body region may be provided on the drift region so as to be in contact with the drift region, or may be provided on the drift region via another region.
  • the source region is arranged between the active region and the intermediate region and provided on the body region. Typically, the source regions are arranged over the entire extent of the active region and a partial extent of the intermediate region.
  • the source region may be provided on the body region so as to be in contact with the body region, or may be provided on the body region via another region.
  • the first contact region is arranged in the active region, extends beyond the source region to reach the body region, and has a second conductivity type impurity concentration higher than that of the body region.
  • the second contact region is arranged in the intermediate region, is provided to reach the body region beyond the source region, and extends around the source region along the periphery of the source region. and the concentration of the second conductivity type impurity is higher than that of the body region.
  • the trench gate is located in the active region and extends from the first main surface beyond the source region and the body region. Concentration distributions of the second conductivity type impurities in the first contact region and the second contact region in the depth direction match each other.
  • the bottom surfaces of the first contact region and the second contact region may have substantially the same depth as the bottom surface of the body region.
  • the bottom surfaces of the second contact region and the body region are substantially flush, no corner is formed between the bottom surfaces of the two. Therefore, even if the second contact region is formed in the intermediate region, no electric field concentration portion is formed.
  • the semiconductor layer may further have a plurality of guard rings of the second conductivity type.
  • the plurality of guard rings are arranged in the outer peripheral area and circle around the active area and the intermediate area.
  • the second contact region is in contact with the innermost guard ring among the plurality of guard rings.
  • the semiconductor layer may further have a current diffusion region of the first conductivity type.
  • the current diffusion region is arranged between the active region and the intermediate region, is provided between the drift region and the body region, and has a higher impurity concentration of the first conductivity type than the drift region.
  • the current spreading region abuts the sides of the trench gate.
  • the current spreading regions are arranged over the entire extent of the active region and part of the extent of the intermediate region. With such a current diffusion region provided, the semiconductor device can have low on-resistance characteristics.
  • the first contact region may have a silicide layer present at a position in contact with a source electrode provided on the first main surface of the semiconductor layer.
  • the concentration distribution of the second conductivity type impurity in the first contact region in the depth direction has a maximum concentration in the vicinity of the bottom surface of the silicide layer.
  • the dose amount of the second conductivity type impurity for forming the first contact region can be reduced while reducing the contact resistance between the first contact region and the source electrode.
  • the semiconductor layer may further have a plurality of deep regions of the second conductivity type.
  • the plurality of deep regions are arranged in the active region and the intermediate region, and are provided between the drift region and the body region.
  • the plurality of deep regions extend along a first direction when the semiconductor layer is viewed in plan, and are spaced apart in a second direction orthogonal to the first direction.
  • Each of the plurality of deep regions extends from the bottom surface of the body region beyond the bottom surface of the trench gate.
  • Each of the plurality of deep regions is in contact with the second contact region in the intermediate region.
  • the drift region and/or the current spreading region may be arranged in the region between the adjacent deep regions. With such a plurality of deep regions provided, the semiconductor device can have high withstand voltage characteristics.
  • the first direction may be parallel to the longitudinal direction of the trench gate when the semiconductor layer is viewed from above.
  • one side surface of the trench gate may be covered by the corresponding first contact region and the deep region.
  • This semiconductor device can have both low on-resistance characteristics and high withstand voltage characteristics.
  • the first direction may intersect the longitudinal direction of the trench gate when the semiconductor layer is viewed from above.
  • the first direction may be perpendicular to the longitudinal direction of the trench gate.
  • the semiconductor layer may further have a plurality of deep regions of the second conductivity type.
  • the plurality of deep regions are arranged in the active region and the intermediate region, and are provided between the drift region and the body region.
  • the plurality of deep regions may include a plurality of upper deep regions and a plurality of lower deep regions arranged below the plurality of upper deep regions.
  • the plurality of upper deep regions extend along a first direction and are spaced apart in a second direction perpendicular to the first direction.
  • Each of the plurality of upper deep regions extends from the bottom surface of the body region beyond the bottom surface of the trench gate.
  • Each of the plurality of upper deep regions is in contact with the second contact region in the intermediate region.
  • the plurality of lower deep regions When the semiconductor layer is viewed in plan, the plurality of lower deep regions extend along a third direction different from the first direction and are spaced apart in a fourth direction orthogonal to the third direction. are placed. Each of the plurality of lower deep regions abuts the upper deep region.
  • the drift region and/or the current spreading region may be arranged in the region between adjacent upper deep regions.
  • the drift region and/or the current spreading region may be arranged in the region between adjacent lower deep regions, for example.
  • the semiconductor device With such upper deep region and lower deep region, the semiconductor device can have high breakdown voltage characteristics.
  • An example of a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification includes a first mask film forming step, a body region forming step, a source region forming step, a second mask film forming step, a contact region forming step, a trench and a gate forming step.
  • a first mask is deposited on the first main surface of a first conductivity type semiconductor layer having a first main surface and a second main surface.
  • the semiconductor layer includes an active region, a peripheral region arranged around the active region, and a region between the active region and the peripheral region and arranged around the active region. It is partitioned into a middle area where The first mask has openings corresponding to the active region and the intermediate region.
  • the first mask has openings corresponding to the entire range of the active region and a partial range of the intermediate region.
  • a second conductivity type impurity is ion-implanted through the first mask toward the first main surface of the semiconductor layer to form a body region in the semiconductor layer.
  • a first conductivity type impurity is ion-implanted through the first mask toward the first main surface of the semiconductor layer to form a source region in a region shallower than the body region in the semiconductor layer.
  • the execution order of the body region forming step and the source region forming step is not particularly limited.
  • a second mask is deposited on the first main surface of the semiconductor layer.
  • the second mask has an inner opening formed at a predetermined position of the active region, and a peripheral edge opening that goes around the source region along the peripheral edge of the source region so that the peripheral edge of the source region is exposed. is formed.
  • a contact region is formed by ion-implanting a second conductivity type impurity through the second mask toward the first main surface of the semiconductor layer.
  • the semiconductor layer corresponding to the inner opening of the second mask reaches the body region beyond the source region and has a second conductivity type impurity concentration higher than that of the body region.
  • a two-conductivity-type first contact region is formed in the semiconductor layer corresponding to the peripheral opening of the second mask and extends beyond the source region to reach the body region, and the impurity concentration of the second conductivity type reaches the body region.
  • a trench gate extending from the first main surface beyond the source region and the body region is formed in the active region.
  • the bottom surfaces of the first contact region and the second contact region may be formed to have substantially the same depth as the bottom surface of the body region.
  • a plurality of second-conductivity-type guard rings may be disposed in the peripheral region of the semiconductor layer, the guard rings encircling the active region and the intermediate region.
  • the second contact region may be formed so as to be in contact with an innermost guard ring among the plurality of guard rings.
  • the plurality of guard rings may be formed in the outer peripheral region at the same time as the body region is formed.
  • the manufacturing method may further include a current diffusion region forming step.
  • a current diffusion region forming step ions of a first conductivity type impurity are implanted through the first mask toward the first main surface of the semiconductor layer, and a current diffusion region is formed in a range deeper than the body region in the semiconductor layer. to form The current spreading region abuts the sides of the trench gate.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

半導体装置1の半導体層10は、アクティブ領域10Aに配置されており、ソース領域14を超えてボディ領域13に達するように設けられており、p型不純物の濃度がボディ領域13よりも濃いp型の第1コンタクト領域15と、中間領域10Bに配置されており、ソース領域を超えてボディ領域に達するように設けられており、ソース領域の周縁に沿ってソース領域の周囲を一巡しており、p型不純物の濃度がボディ領域よりも濃いp型の第2コンタクト領域16と、を有する。第1コンタクト領域と第2コンタクト領域の第2導電型不純物の深さ方向の濃度分布が一致している。

Description

半導体装置とその製造方法 関連出願の相互参照
 本出願は、2021年3月25日に出願された日本特許出願番号2021-051536号の関連出願であり、この日本特許出願に基づく優先権を主張するものであり、この日本特許出願に記載された全ての内容を、本明細書を構成するものとして援用する。
 本明細書が開示する技術は、半導体装置とその製造方法に関する。
 特開2016-76553号公報は、イオン注入技術を利用して、半導体層の所定深さにおいて面的に広がるp型のボディ領域を形成するとともに、そのボディ領域よりも浅い位置であって半導体層の主面に露出する位置に面的に広がるn型のソース領域を形成する、半導体装置の製造方法を開示する。この製造方法ではさらに、イオン注入技術を利用して、ソース領域をカウンタードーピングすることにより、p型のコンタクト領域が形成される。
 この種の半導体装置では、ゲート構造としてトレンチゲートが採用されることが多い。特開2016-76553号公報に開示される製造方法では、面的に広がるボディ領域及びソース領域を貫通するように、半導体層のアクティブ領域内にトレンチゲートが形成される。通常、アクティブ領域に配置されるトレンチゲートは、面的に広がるボディ領域よりも内側に形成される。このため、アクティブ領域に配置されるトレンチゲートの最外周側の端部よりも外側には、面的に広がるボディ領域及びソース領域が存在することとなる。
 ボディ領域は、ゲート閾値電圧及びチャネル抵抗を考慮し、比較的薄い不純物濃度で形成されることが多い。このため、本発明者らの検討の結果、トレンチゲートよりも外側のボディ領域では、その面積によっては電位が不安定となる可能性があることが見出された。本明細書では、トレンチゲートの最外周側の端部よりも外側に広がるボディ領域の電位を安定化させる技術を提供する。
 本明細書が開示する半導体装置は、第1主面と第2主面を有する半導体層と、トレンチゲートと、を備えることができる。前記半導体層は、アクティブ領域と、前記アクティブ領域の周囲を一巡するように配置されている外周領域と、前記アクティブ領域と前記外周領域の間であって前記アクティブ領域の周囲を一巡するように配置されている中間領域と、に区画されている。前記半導体層は、前記アクティブ領域と前記中間領域と前記外周領域に配置されている第1導電型のドリフト領域と、前記アクティブ領域と前記中間領域に配置されており、前記ドリフト領域上に設けられている第2導電型のボディ領域と、前記アクティブ領域と前記中間領域に配置されており、前記ボディ領域上に設けられている第1導電型のソース領域と、前記アクティブ領域に配置されており、前記ソース領域を超えて前記ボディ領域に達するように設けられており、第2導電型不純物の濃度が前記ボディ領域よりも濃い第2導電型の第1コンタクト領域と、前記中間領域に配置されており、前記ソース領域を超えて前記ボディ領域に達するように設けられており、前記ソース領域の周縁に沿って前記ソース領域の周囲を一巡しており、第2導電型不純物の濃度が前記ボディ領域よりも濃い第2導電型の第2コンタクト領域と、を有することができる。前記トレンチゲートは、前記アクティブ領域に配置されており、前記第1主面から前記ソース領域と前記ボディ領域を超えて伸びている。前記第1コンタクト領域と前記第2コンタクト領域の第2導電型不純物の深さ方向の濃度分布が一致している。
 上記半導体装置では、トレンチゲートよりも外側の前記中間領域に前記第2コンタクト領域が設けられている。前記第2コンタクト領域は、前記ボディ領域に接している。このため、トレンチゲートよりも外側に設けられている前記ボディ領域の電位が安定化する。さらに、上記半導体装置では、前記第1コンタクト領域と前記第2コンタクト領域の第2導電型不純物の深さ方向の濃度分布が一致しているので、前記第1コンタクト領域と前記第2コンタクト領域は、同時形成されるものである。換言すると、前記第2コンタクト領域を形成するための専用の工程を増加させることなく、前記第1コンタクト領域を形成する工程と同時に前記第2コンタクト領域を形成することができる。このため、上記半導体装置は、低コストで製造可能な構造を有している。このように、上記半導体装置は、低コストで製造可能であるとともに、トレンチゲートよりも外側に設けられている前記ボディ領域の電位が安定化することができる。
 本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、第1マスク成膜工程と、ボディ領域形成工程と、ソース領域形成工程と、第2マスク成膜工程と、コンタクト領域形成工程と、トレンチゲート形成工程と、を備えることができる。前記第1マスク成膜工程では、第1主面と第2主面を有する第1導電型の半導体層の前記第1主面上に第1マスクを成膜する。ここで、前記半導体層は、アクティブ領域と、前記アクティブ領域の周囲を一巡するように配置されている外周領域と、前記アクティブ領域と前記外周領域の間であって前記アクティブ領域の周囲を一巡するように配置されている中間領域と、に区画されている。前記第1マスクは、前記アクティブ領域と前記中間領域に対応して開口が形成されている。前記ボディ領域形成工程では、前記半導体層の前記第1主面に向けて前記第1マスク越しに第2導電型不純物をイオン注入し、前記半導体層内にボディ領域を形成する。前記ソース領域形成工程では、前記半導体層の前記第1主面に向けて前記第1マスク越しに第1導電型不純物をイオン注入し、前記半導体層内の前記ボディ領域よりも浅い範囲にソース領域を形成する。前記第2マスク成膜工程では、前記半導体層の前記第1主面上に第2マスクを成膜する。ここで、前記第2マスクは、前記アクティブ領域の所定位置に内側開口が形成されているとともに、前記ソース領域の周縁が露出するように前記ソース領域の周縁に沿って前記ソース領域の周囲を一巡する周縁開口が形成されている。前記コンタクト領域形成工程では、前記半導体層の前記第1主面に向けて前記第2マスク越しに第2導電型不純物をイオン注入してコンタクト領域を形成する。前記コンタクト領域形成工程では、前記第2マスクの前記内側開口に対応した前記半導体層内に前記ソース領域を超えて前記ボディ領域に達するとともに第2導電型不純物の濃度が前記ボディ領域よりも濃い第2導電型の第1コンタクト領域を形成し、前記第2マスクの前記周縁開口に対応した前記半導体層内に前記ソース領域を超えて前記ボディ領域に達するとともに第2導電型不純物の濃度が前記ボディ領域よりも濃い第2導電型の第2コンタクト領域を形成する。前記トレンチゲート形成工程では、前記アクティブ領域に、前記第1主面から前記ソース領域と前記ボディ領域を超えて伸びるトレンチゲートを形成する。
 上記製造方法では、共通の前記第1マスクを利用して前記ボディ領域と前記ソース領域を形成することができる。このため、上記製造方法は、低コストで半導体装置を製造することができる。さらに、上記製造方法は、共通の前記第2マスクを利用して前記第1コンタクト領域と前記第2コンタクト領域を形成することができる。前記第2コンタクト領域は、前記中間領域に設けられている前記ボディ領域に接している。このため、前記中間領域に設けられている前記ボディ領域の電位が安定化する。このように、上記製造方法は、前記第2コンタクト領域を形成するための専用の工程を増加させることなく、前記中間領域に設けられている前記ボディ領域の電位を安定化させるための前記第2コンタクト領域を、前記第1コンタクト領域を形成する工程と同時に形成することができる。
半導体層を平面視したときに、半導体層に区画されているアクティブ領域、中間領域及び外周領域の位置関係を示す図である。 第1実施形態の半導体装置の要部断面図であり、図1のII-II線に対応した断面図を模式的に示す図である。 半導体装置の要部拡大断面図であり、第1コンタクト領域とソース電極の接続箇所の近傍の図である。 半導体装置を製造する過程の要部断面図を模式的に示す図である。 半導体装置を製造する過程の要部断面図を模式的に示す図である。 半導体装置を製造する過程の要部断面図を模式的に示す図である。 半導体装置を製造する過程の要部断面図を模式的に示す図である。 半導体装置を製造する過程の要部断面図を模式的に示す図である。 半導体装置を製造する過程の要部断面図を模式的に示す図である。 半導体装置を製造する過程の要部断面図を模式的に示す図である。 半導体装置を製造する過程の要部断面図を模式的に示す図である。 半導体装置を製造する過程の要部断面図を模式的に示す図である。 半導体装置を製造する過程の要部断面図を模式的に示す図である。 半導体装置を製造する過程の要部断面図を模式的に示す図である。 第2実施形態の半導体装置の要部断面図であり、図1のII-II線に対応した断面図を模式的に示す図である。 第3実施形態の半導体装置の要部断面図であり、図1のII-II線に対応した断面図を模式的に示す図である。 第3実施形態の半導体装置の変形例の要部斜視図である。 第3実施形態の半導体装置の変形例の要部斜視図である。 第3実施形態の半導体装置の変形例の要部断面図であり、図18のXIX-XIX線に対応した断面図を模式的に示す図である。 第3実施形態の半導体装置の変形例の要部斜視図である。 第4実施形態の半導体装置の要部断面図であり、図1のII-II線に対応した断面図を模式的に示す図である。
(第1実施形態)
 図1及び図2に示されるように、第1実施形態の半導体装置1は、MOSFETと称される種類のパワーデバイスであり、半導体層10を用いて構成されている。半導体層10の材料は、特に限定されるものではないが、例えば炭化珪素(SiC)であってもよい。
 図1に示されるように、半導体層10は、半導体層10を上側から見たときに(以下、「平面視したときに」という)、アクティブ領域10Aと中間領域10Bと外周領域10Cに区画されている。アクティブ領域10Aは、半導体層10の中央側に区画された領域であり、後述するように、スイッチング構造が形成された領域である。中間領域10Bは、アクティブ領域10Aと外周領域10Cの間に区画された領域であり、アクティブ領域10Aの周囲を一巡している。外周領域10Cは、アクティブ領域10A及び中間領域10Bの周囲に区画された領域であり、アクティブ領域10A及び中間領域10Bの周囲を一巡している。外周領域10Cには、後述するように、外周耐圧構造が形成されている。なお、図1の「GP」の領域は、ゲートパットが配設される領域を示している。
 図2に示されるように、半導体装置1は、半導体層10と、ドレイン電極22と、ソース電極24と、複数のトレンチゲート30と、を備えている。半導体層10は、ドレイン領域11と、ドリフト領域12と、ボディ領域13と、ソース領域14と、第1コンタクト領域15と、第2コンタクト領域16と、複数のガードリング17と、を有している。図2に示されるように、アクティブ領域10Aは、複数のトレンチゲート30が設けられている領域である。中間領域10Bは、アクティブ領域10Aに設けられているトレンチゲート30の最外周側の端部から外周領域10Cのガードリング17までの領域である。外周領域10Cは、最内周のガードリング17よりも外側の領域である。
 ドレイン電極22は、半導体層10の下面10bを被覆するように設けられている。ドレイン電極22は、アクティブ領域10Aと中間領域10Bと外周領域10Cに亘って配設されており、半導体層10の下面10bの全体に接している。
 ソース電極24は、半導体層10の上面10aを被覆するように設けられている。ソース電極24は、アクティブ領域10Aの全範囲と中間領域10Bの一部に亘って配設されており、半導体層10の上面10aに形成されている層間絶縁膜40の開口から露出する半導体層10の上面10aに接している。
 ドレイン領域11は、高濃度のn型不純物を含有するN型層である。ドレイン領域11は、アクティブ領域10Aと中間領域10Bと外周領域10Cに亘って配置されており、半導体層10の下面10bに露出する位置に設けられている。ドレイン領域11は、ドレイン電極22にオーミック接触している。ドレイン領域11は、後述するように、ドリフト領域12をエピタキシャル成長するための下地基板でもある。
 ドリフト領域12は、ドレイン領域11よりもn型不純物濃度が低いN型層である。ドリフト領域12は、アクティブ領域10Aと中間領域10Bと外周領域10Cに亘って配置されている。ドリフト領域12は、複数のトレンチゲート30の各々の側面及び底面に接している。
 ボディ領域13は、低濃度のp型不純物を含有するP型層である。ボディ領域13は、アクティブ領域10Aの全範囲と中間領域10Bの一部の範囲に亘って配置されており、ドリフト領域12上に設けられている。ボディ領域13は、半導体層10の上面10aから所定深さにおいて面的に広がって形成されており、トレンチゲート30の側面のうちの下側部分に接している。ボディ領域13は、ドリフト領域12とソース領域14を隔てるように配置されている。
 ソース領域14は、高濃度のn型不純物を含有するN型層である。ソース領域14は、アクティブ領域10Aの全範囲と中間領域10Bの一部の範囲に亘って配置されており、ボディ領域13上に設けられている。ソース領域14は、半導体層10の上面10aに露出する位置において面的に広がって形成されており、トレンチゲート30の側面のうちの上側部分に接している。ソース領域14は、半導体層10の上面10aに形成されている層間絶縁膜40の開口から露出しており、ソース電極24にオーミック接触している。
 第1コンタクト領域15は、ボディ領域13よりもp型不純物を高濃度に含有するP型層である。第1コンタクト領域15は、アクティブ領域10Aに配置されており、半導体層10を平面視したときに、トレンチゲート30の長手方向と平行に伸びている。第1コンタクト領域15は、半導体層10を平面視したときに、トレンチゲート30の長手方向の一方の端部から他方の端部まで伸びている。第1コンタクト領域15は、半導体層10の上面10aからソース領域14を超えてボディ領域13に達するように形成されており、ボディ領域13に接している。この例では、第1コンタクト領域15の底面は、ボディ領域13の底面と略同一深さである。この例に代えて、第1コンタクト領域15の底面は、ボディ領域13の底面よりも浅い位置にあってもよい。第1コンタクト領域15は、半導体層10の上面10aに形成されている層間絶縁膜40の開口から露出しており、ソース電極24にオーミック接触している。これにより、アクティブ領域10Aのボディ領域13は、第1コンタクト領域15を介してソース電極24の電位に固定されている。
 図3に、第1コンタクト領域15がソース電極24に接する部分の要部拡大図を示す。また、図3には、ボディ領域13とソース領域14と第1コンタクト領域15の各々の不純物の深さ方向の濃度プロファイルも合わせて示されている。図中の「ボディP」がボディ領域13に含まれるp型不純物の深さ方向の濃度プロファイルであり、図中の「ソースN」がソース領域14に含まれるn型不純物の深さ方向の濃度プロファイルであり、図中の「コンタクトP」が第1コンタクト領域15に含まれるp型不純物の深さ方向の濃度プロファイルである。
 図3に示されるように、ソース領域14及び第1コンタクト領域15の各々のうちのソース電極24に接する部分には、シリサイド層18が形成されている。一例ではあるが、シリサイド層18の厚みは50~200nmである。第1コンタクト領域15は、シリサイド層18が形成される深さ範囲、特にシリサイド層18の底面に対応する深さにおいてp型不純物の濃度が濃くなるように調整されている。ここで、第1コンタクト領域15とソース電極24の接合面における第1コンタクト領域15のp型不純物の濃度がPであり、第1コンタクト領域15の深さ方向におけるp型不純物の最大濃度がPであり、ボディ領域13とソース領域14の接合面に対応する深さにおける第1コンタクト領域15のp型不純物の濃度がPである。特に限定されるものではないが、例えば、P1が1×1017~1×1020cm-3であり、P2が1×1019~1×1021cm-3であり、P3が1×1017~1×1020cm-3であってもよい。P3はソース領域14の不純物濃度よりも濃く調整されている。
 第1コンタクト領域15に含まれるp型不純物の深さ方向の濃度プロファイルは、P1<P2、且つ、P3<P2を満たす。換言すると、第1コンタクト領域15は、半導体層10の内部にp型不純物の最大濃度が位置するとともに、シリサイド層18の底面近傍が最大濃度となるような濃度プロファイルを有している。このような濃度プロファイルを有していると、第1コンタクト領域15とソース電極24のコンタクト抵抗を低くしながら、第1コンタクト領域15をイオン注入工程で形成するときのp型不純物のドーズ量を減らすことができる。
 図2に戻る。第2コンタクト領域16は、中間領域10Bに配置されており、ボディ領域13よりもp型不純物を高濃度に含有するP型層である。第2コンタクト領域16は、半導体層10の上面10aからソース領域14を超えてボディ領域13に達するように形成されており、ボディ領域13に接している。この例では、第2コンタクト領域16の底面は、ボディ領域13の底面と略同一深さである。この例に代えて、第2コンタクト領域16の底面は、ボディ領域13の底面よりも浅い位置にあってもよい。第2コンタクト領域16は、ボディ領域13及びソース領域14の周縁を被覆するように配置されており、ボディ領域13及びソース領域14の周縁に沿ってボディ領域13及びソース領域14を一巡している。第2コンタクト領域16は、内周側の端部がボディ領域13及びソース領域14に接しており、外周側の端部が複数のガードリング17のうちの最内周のガードリング17に接している。第2コンタクト領域16は、半導体層10の上面10aに形成されている層間絶縁膜40の開口から露出しており、ソース電極24にオーミック接触している。これにより、中間領域10Bのボディ領域13は、第2コンタクト領域16を介してソース電極24の電位に固定されている。
 後述するように、第1コンタクト領域15と第2コンタクト領域16は、同一のイオン注入工程によって形成されている。このため、第1コンタクト領域15と第2コンタクト領域16のp型不純物の深さ方向の濃度分布が一致している。第2コンタクト領域16についても、第1コンタクト領域15と同様に、ソース電極24に接する部分にシリサイド層が形成されている。上記したように、第2コンタクト領域16についても、第1コンタクト領域15と同様に、第2コンタクト領域16とソース電極24のコンタクト抵抗を低くしながら、第2コンタクト領域16をイオン注入工程で形成するときのp型不純物のドーズ量を減らすことができる。
 ガードリング17は、外周領域10Cに配置されており、p型不純物を含むP型層である。ガードリング17は、半導体層10の上面10aから所定深さに達するように形成されており、外周領域10Cに沿ってアクティブ領域10A及び中間領域10Bの周囲を一巡している。ガードリング17は、外周耐圧構造の一例であり、半導体装置1がオフしたときに空乏層を外側へと伸ばし、電界集中を緩和する役割を担っている。ガードリング17に代えて、外周耐圧構造として例えばリサーフ層が設けられていてもよい。
 複数のトレンチゲート30は、アクティブ領域10Aに配置されており、半導体層10の上面10aからソース領域14及びボディ領域13を超えてドリフト領域12に達するように形成されている。半導体層10を平面視したとき、複数のトレンチゲート30の各々は、アクティブ領域10A内を一方向に沿って伸びており、アクティブ領域10Aの一方端から他方端まで伸びている。このように、半導体層10を平面視したとき、複数のトレンチゲート30は、ストライプ状に配置されている。なお、ストライプ状の配置は一例であり、複数のトレンチゲート30は他のレイアウトで配置されてもよい。複数のトレンチゲート30の各々は、ゲート電極32とゲート絶縁膜34を有している。ゲート電極32は、ゲート絶縁膜34によってドリフト領域12とボディ領域13とソース領域14から絶縁されており、層間絶縁膜40によってソース電極24から絶縁されている。ゲート電極32は、ゲートパッドGP(図1参照)に電気的に接続されている。ゲート電極32は、特に限定されるものではないが、例えば酸化シリコン(SiO2)であってもよい。ゲート絶縁膜34は、特に限定されるものではないが、例えば多結晶シリコンであってもよい。
 このように、アクティブ領域10Aには、ドレイン電極22、ドレイン領域11、ドリフト領域12、ボディ領域13、ソース領域14、第1コンタクト領域15、ソース電極24及びトレンチゲート30等によってスイッチング構造が形成されている。
 次に、半導体装置1の動作について説明する。ドレイン電極22がソース電極24よりも高電位となるような電圧がドレイン・ソース間に印加されている状態で、ゲート電極32にゲート閾値電圧以上の電圧が印加されると、ゲート絶縁膜34に隣接する範囲のボディ領域13にチャネルが形成される。ソース領域14から供給される電子は、このチャネルを介してドリフト領域12に流入することができる。これにより、ドレイン電極22とソース電極24の間が導通し、半導体装置1がオンとなる。一方、ゲート電極32にゲート閾値電圧未満の電圧が印加されると、チャネルが消失し、半導体装置1がオフとなる。このように、半導体装置1は、ゲート電極32に印加する電圧に応じてドレイン電極22とソース電極24の間を流れる電流を制御するスイッチング素子として動作することができる。
 次に、半導体装置1の製造方法について説明する。まず、図4に示されるように、ドレイン領域11として機能するSiC基板を準備する。このSiC基板は、特に限定されるものではないが、例えばn型不純物の濃度が1×1018~1×1019cm-3であり、厚みが350~500μmであってもよい。次に、エピタキシャル成長技術を利用して、ドレイン領域11の上面からドリフト領域12を結晶成長させる。ドリフト領域12は、特に限定されるものではないが、例えばn型不純物の濃度が1×1015~1×1017cm-3であり、厚みが5~100μmであってもよい。これにより、ドレイン領域11とドリフト領域12が積層した半導体層10が準備される。
 次に、図5に示されるように、CVD技術及びフォトリソグラフィー技術を利用して、半導体層10の上面10aにマスク52を成膜する(第1マスク成膜工程の一例)。マスク52には、アクティブ領域10Aの全範囲と中間領域10Bの一部の範囲に対応した開口52aが形成されている。なお、後述するように、マスク52には、外周領域10Cに形成される複数のガードリング17に対応した開口が形成されていてもよい。
 次に、図6に示されるように、イオン注入技術を利用して、マスク52の開口52aから露出する半導体層10の上面10aに向けてアルミニウムを多段でイオン注入し、ボディ領域13を形成する(ボディ領域形成工程の一例)。ボディ領域13は、半導体層10のアクティブ領域10Aの全範囲及び中間領域10Bの一部の範囲において面的に広がるように形成される。このイオン注入工程は、特に限定されるものではないが、例えばドーズ量が1×1011~1×1014cm-2であり、注入エネルギーが10~1500eVであってもよい。ボディ領域13は、特に限定されるものではないが、例えばp型不純物のピーク濃度が1×1017~1×1018cm-3であり、底面の深さが0.5~1.5μmであってもよい。
 次に、図7に示されるように、イオン注入技術を利用して、マスク52の開口52aから露出する半導体層10の上面10aに向けて窒素を多段でイオン注入し、ソース領域14を形成する(ソース領域形成工程の一例)。ソース領域14は、半導体層10のアクティブ領域10Aの全範囲及び中間領域10Bの一部の範囲において面的に広がるように形成され、ボディ領域13に積層するようにボディ領域13よりも浅い範囲に形成される。また、ソース領域14は、半導体層10の上面に露出する位置に形成される。なお、ソース領域14は、ボディ領域13よりも先に形成されてもよい。このイオン注入工程は、特に限定されるものではないが、例えばドーズ量が1×1013~1×1016cm-2であり、注入エネルギーが10~500eVであってもよい。ソース領域14は、特に限定されるものではないが、例えばn型不純物のピーク濃度が1×1018~1×1020cm-3であり、底面の深さが0.1~0.8μmであってもよい。ボディ領域13及びソース領域14を形成した後に、マスク52は除去される。
 次に、図8に示されるように、CVD技術及びフォトリソグラフィー技術を利用して、半導体層10の上面10aにマスク54を成膜する(第2マスク成膜工程の一例)。マスク54には、アクティブ領域10Aの一部の範囲に対応した内側開口54a及び中間領域10Bの一部の範囲に対応した周縁開口54bが形成されている。マスク54の周縁開口54bは、ソース領域14の周縁が露出するようにソース領域14の周縁に沿ってソース領域14の周囲を一巡して形成されている。
 次に、図9に示されるように、イオン注入技術を利用して、マスク54の内側開口54a及び周縁開口54bから露出する半導体層10の上面10aに向けてアルミニウムを多段でイオン注入し、第1コンタクト領域15及び第2コンタクト領域16を形成する(コンタクト領域形成工程の一例)。このイオン注入工程は、特に限定されるものではないが、例えばドーズ量が1×1013~1×1016cm-2であり、注入エネルギーが10~1500eVであってもよい。第1コンタクト領域15及び第2コンタクト領域16は、特に限定されるものではないが、例えばp型不純物のピーク濃度が1×1019~1×1021cm-3であり、底面の深さが0.5~1.5μmであってもよい。第1コンタクト領域15及び第2コンタクト領域16を形成した後に、マスク54は除去される。
 第1コンタクト領域15及び第2コンタクト領域16は、ソース領域14を超えてボディ領域13に達するように形成される。これにより、第1コンタクト領域15は、アクティブ領域10Aにおいてボディ領域13に電気的に接続される。第2コンタクト領域16は、中間領域10Bにおいてボディ領域13に電気的に接続される。さらに、第1コンタクト領域15及び第2コンタクト領域16は、その底面がボディ領域13の底面と略同一深さとなるように形成される。例えば、第1コンタクト領域15及び第2コンタクト領域16の底面がボディ領域13の底面よりも浅くなるように第1コンタクト領域15及び第2コンタクト領域16が形成されると、中間領域10Bにおいては、ボディ領域13の終端部に対応した角部がドリフト領域12に露出する。このため、この角部の電界集中が懸念される。一方、第1コンタクト領域15及び第2コンタクト領域16の底面がボディ領域13の底面と一致するように第1コンタクト領域15及び第2コンタクト領域16が形成されると、ボディ領域13の周縁部に対応した角部がドリフト領域12に露出することがない。このため、この角部における電界集中が緩和される。
 次に、図10に示されるように、イオン注入技術を利用して、外周領域10Cにガードリング17を形成する。具体的には、ガードリング17の形成位置に対応した開口が形成されているマスクを半導体層10の上面10aに成膜した後に、そのマスクの開口越しにアルミニウムをイオン注入することにより、ガードリング17を形成することができる。なお、複数のガードリング17は、ボディ領域13と同時に形成されてもよい。この場合、ボディ領域13を形成するためのマスク52に複数のガードリング17に対応した開口を形成して置くことで、複数のガードリング17をボディ領域13と同時に形成することができる。
 次に、図11に示されるように、CVD技術及びフォトリソグラフィー技術を利用して、半導体層10の上面10aにマスク56を成膜する。マスク56には、アクティブ領域10Aの一部の範囲に対応した複数の開口56aが形成されている。次に、ドライエッチング技術を利用して、マスク56の開口56aから露出する半導体層10の表層部にトレンチTRを形成する。トレンチTRは、半導体層10の上面10aからソース領域14及びボディ領域13を貫通してドリフト領域12に達するように形成される。トレンチTRは、特に限定されるものではないが、例えば深さが0.5~2μmであり、短手方向の幅が0.3~1μmであってもよい。トレンチTRを形成した後に、マスク56は除去される。マスク56を除去した後に、半導体層10の表面及びトレンチTRの内面を被覆するように保護膜を成膜し、活性化アニール処理を実施する。その後、保護膜は除去される。
 次に、図12に示されるように、CVD技術を利用して、半導体層10の上面10a及びトレンチTRの内面を被覆するようにゲート絶縁膜34を成膜する。次に、CVD技術を利用して、トレンチTRが充填されるように、ゲート電極32を成膜する。
 次に、図13に示されるように、半導体層10の上面10aに成膜されたゲート絶縁膜34及びゲート電極32を除去する。なお、半導体層10の上面10aに成膜されたゲート電極32の一部は、この断面では図示されないが、ゲート配線として用いるために残存させてもよい。
 次に、図14に示されるように、CVD技術及びフォトリソグラフィー技術を利用して、半導体層10の上面10aに層間絶縁膜40を成膜する。層間絶縁膜40には、アクティブ領域10Aのソース領域14及び第1コンタクト領域15が露出する開口及び中間領域10Bの第2コンタクト領域16が露出する開口が形成されている。次に、層間絶縁膜40の開口から露出する半導体層10の上面10aに、シリサイド層を形成するための金属膜を成膜する。金属膜は、特に限定されるものではないが、例えばニッケル(Ni)とコバルト(Co)とチタン(Ti)が積層した金属膜であってもよい。金属膜を成膜した後に、アニール処理を実施してシリサイド層を形成する。アニール処理を実施後、未反応金属は除去される。次に、ドレイン電極22、ソース電極24及びゲートパッドGP(図1参照)の各々を成膜し、半導体装置1が完成する。
 この製造方法では、ボディ領域13とソース領域14が共通のマスク52を利用して形成される。このため、この製造方法は、マスク成膜工程を削減することができるので、低コストで半導体装置1を製造することができる。
 一方、共通のマスク52を利用してボディ領域13とソース領域14が形成されると、トレンチゲート30よりも外側に、即ち、中間領域10Bにボディ領域13及びソース領域14が面的に広がるように形成される。ボディ領域13は、ゲート閾値電圧及びチャネル抵抗を考慮し、比較的薄い不純物濃度で形成されている。このため、中間領域10Bに面的に広がるボディ領域13が存在していると、その面積によっては電位が不安定となる可能性がある。特に、炭化珪素を材料とする半導体層10では、p型領域の抵抗が高くなる。このため、中間領域10Bに面的に広がるボディ領域13では、電位が不安定となり易い。
 この製造方法は、中間領域10Bに第2コンタクト領域16が設けられているので、中間領域10Bに配置されているボディ領域13の電位が安定化する。特に、第2コンタクト領域16は、その底面がボディ領域13の底面と略同一深さとなるように形成されるので、ボディ領域13が第2コンタクト領域16とオーバーラップすることとなる。このため、中間領域10Bのボディ領域13は、高濃度な第2コンタクト領域16にオーバーラップされるので、その不純物濃度が実質的に濃くなり、その部分の電位が安定する。
 また、第2コンタクト領域16は、内周側の端部がボディ領域13及びソース領域14に接しており、外周側の端部が複数のガードリング17のうちの最内周のガードリング17に接しており、中間領域10Bの広い範囲に亘って設けられている。例えば、第2コンタクト領域16は、周方向(アクティブ領域10Aと外周領域10Cを結ぶ方向)において、半分以上の範囲を占めている。これにより、中間領域10Bに存在するボディ領域13及びソース領域14の面積が小さくなる。ボディ領域13の面積が小さくなることで、ボディ領域13の電位が安定化する。また、中間領域10Bに存在するソース領域14は、電位がフローティングになっており、電位が不安定である。しかしながら、ソース領域14の面積が小さいことから、このような不安定な電位のソース領域14による耐量低下等の問題も抑制されている。
 さらに、第2コンタクト領域16は、マスク54を利用して第1コンタクト領域15と同時に形成することができる。この製造方法は、第2コンタクト領域16を形成するための専用の工程を増加させることなく、第1コンタクト領域15を形成する工程と同時に第2コンタクト領域16を形成することができる。
(第2実施形態)
 図15に、第2実施形態の半導体装置2を示す。なお、第1実施形態の半導体装置1と共通する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。半導体装置2は、半導体層10が電流拡散領域102を有していることを特徴としている。
 電流拡散領域102は、ドリフト領域12よりもn型不純物を高濃度に含有するN型層である。電流拡散領域102は、アクティブ領域10Aの全範囲と中間領域10Bの一部の範囲に亘って配置されており、ドリフト領域12とボディ領域13の間に設けられており、ドリフト領域12とボディ領域13の双方に接している。電流拡散領域102は、ドリフト領域12とボディ領域13の間において面的に広がって形成されており、トレンチゲート30の底面及び側面のうちの下側部分に接している。電流拡散領域102は、図5~7で説明したイオン注入工程において、共通のマスク52を利用して形成することができる。このため、電流拡散領域102は、専用のマスクを成膜するための工程を追加することなく形成することができる。
 このような電流拡散領域102が設けられていると、ドリフト領域12内を電流が拡散して流れることができる。このため、半導体装置2は、低オン抵抗な特性を有することができる。
(第3実施形態)
 図16に、第3実施形態の半導体装置3を示す。なお、第2実施形態の半導体装置2と共通する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。半導体装置3は、半導体層10が複数のディープ領域104を有していることを特徴としている。
 ディープ領域104は、p型不純物を含有するP型層である。ディープ領域104は、アクティブ領域10Aと中間領域10Bの各々に配置されており、ボディ領域13の下面からトレンチゲート30の底面よりも深い位置まで伸びている。ディープ領域104の底面は、電流拡散領域102の底面より浅くてもよく、電流拡散領域102の底面より深くてもよい。アクティブ領域10Aに設けられているディープ領域104は、第1コンタクト領域15の下方に配置されており、第1コンタクト領域15の底面に接しており、半導体層10を平面視したときに、第1コンタクト領域15に沿って、即ち、トレンチゲート30の長手方向と平行に伸びている。
 図16では、アクティブ領域10Aに設けられているディープ領域104が1つのみ図示されているが、実際には、アクティブ領域10Aに複数のディープ領域104が設けられている。このため、アクティブ領域10Aに設けられている複数のディープ領域104は、半導体層10を平面視したときに、トレンチゲート30の長手方向に沿って伸びており、トレンチゲート30の長手方向に直交する方向に間隔を開けて配置されている。隣り合うディープ領域104の間には、電流拡散領域102が設けられている。中間領域10Bに設けられているディープ領域104は、第2コンタクト領域16の下方に配置されており、第2コンタクト領域16の底面に接しており、半導体層10を平面視したときに、第2コンタクト領域16に沿って、即ち、ボディ領域13及びソース領域14の周縁に沿って一巡している。ディープ領域104は、例えばイオン注入技術を利用して形成することができる。この場合、ディープ領域104を形成するときにガードリング17を同時に形成してもよい。具体的には、ディープ領域104とガードリング17の形成位置に対応して開口が形成されているマスクを半導体層10の上面に成膜した後に、イオン注入技術を利用して、そのマスクの開口越しにp型不純物をイオン注入することにより、ディープ領域104とガードリング17を同時に形成することができる。このように形成されるガードリング17は、ディープ領域104と同一の深さに、即ち、半導体層10の内部に配置される。ガードリング17とディープ領域104を同時形成すると、ガードリング17とディープ領域104を形成するために必要なマスクと工程を共通化することができるので、低コストで半導体装置3を製造することができる。
 このようなディープ領域104が設けられていると、トレンチゲート30のゲート絶縁膜34に加わる電界集中が緩和される。このため、半導体装置3は、高耐圧な特性を有することができる。
 半導体装置3では、アクティブ領域10Aに設けられている複数のディープ領域104が、半導体層10を平面視したときに、トレンチゲート30の長手方向と平行に伸びていた。この例に代えて、図17に示す半導体装置4のように、アクティブ領域10Aに設けられている複数のディープ領域104は、トレンチゲート30に交差して伸びていてもよい。
 また、図18及び図19に示す半導体装置5のように、半導体層10がさらに、トレンチゲート30の底面に接する電界緩和領域106を有していてもよい。電界緩和領域106は、p型不純物を含有するP型層である。電界緩和領域106は、トレンチゲート30の長手方向に沿って設けられており、半導体層10を平面視したときに、トレンチゲート30の一方端から他方端まで伸びている。電界緩和領域106は、トレンチ14の底面を被覆するゲート絶縁膜34に接している。電界緩和領域106は、ディープ領域104よりも浅く形成されている。この例に代えて、電界緩和領域106は、ディープ領域104よりも深く形成されていてもよい。電界緩和領域106は、ディープ領域104を介してボディ領域15に電気的に接続されている。
 このような電界緩和領域106が設けられていると、トレンチゲート30のゲート絶縁膜34に加わる電界集中が緩和される。このため、半導体装置5は、高耐圧な特性を有することができる。また、このような電界緩和領域106が設けられていると、トレンチゲート30と電流拡散領域102が接する面積が減少するので、帰還容量(ゲート-ドレイン間容量)が減少する。
 また、図20に示す半導体装置6のように、アクティブ領域10Aに設けられている複数のディープ領域104は、トレンチゲート30の長手方向と平行に伸びている複数の上側ディープ領域104Aと、複数の上側ディープ領域104Aの下方に配置されているとともにトレンチゲート30に交差して伸びている複数の下側ディープ領域104Bと、を有していてもよい。複数の上側ディープ領域104Aの各々は、ボディ領域13の底面からトレンチゲート30の底面を超えて伸びている。複数の上側ディープ領域104Aの各々は、第1コンタクト領域15の下方に配置されており、第1コンタクト領域15の底面に接している。隣り合う上側ディープ領域104Aの間には、電流拡散領域102が設けられている。複数の下側ディープ領域104Bの各々は、複数の上側ディープ領域104Aの各々の底面に接している。隣り合う下側ディープ領域104Bの間には、電流拡散領域102が設けられている。複数の下側ディープ領域104Bの各々の底面は、電流拡散領域102の底面より浅くてもよく、電流拡散領域102の底面より深くてもよい。なお、図示を省略するが、半導体装置6では、中間領域10Bの第2コンタクト領域16の下方に上側ディープ領域104Aと下側ディープ領域104Bの双方が設けられている。
 このようなディープ領域104が設けられていると、トレンチゲート30のゲート絶縁膜34に加わる電界集中がさらに緩和される。このため、半導体装置6は、さらに高耐圧な特性を有することができる。
(第4実施形態)
 図21に、第4実施形態の半導体装置7を示す。なお、第3実施形態の半導体装置3と共通する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。半導体装置7は、第1コンタクト領域15とディープ領域104がトレンチゲート30の一方の側面を被覆するように設けられていることを特徴としている。
 第1コンタクト領域15は、トレンチゲート30の側面のうちの上側部分に接している。ディープ領域104は、トレンチゲート30の側面のうちの下側部分と底面の一部に接している。このように、トレンチゲート30と接するように第1コンタクト領域15及びディープ領域104が設けられているので、ゲート絶縁膜34に加わる電界集中が良好に緩和される。一方、半導体装置7では、トレンチゲート30の一方の側面がチャネルとして機能しない。しかしながら、トレンチゲート30の一方の側面が第1コンタクト領域15及びディープ領域104とオーバーラップするように配置されることで、トレンチゲート30のピッチを狭くすることができ、チャネル面積が確保される。したがって、半導体装置6は、オン抵抗の低下を抑えながら、ゲート絶縁膜34に加わる電界集中を良好に緩和することができる。
 以下、本明細書で開示される技術の特徴を整理する。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。
 本明細書が開示する半導体装置の一例は、第1主面と第2主面を有する半導体層と、トレンチゲートと、を備えることができる。前記半導体層は、アクティブ領域と、前記アクティブ領域の周囲を一巡するように配置されている外周領域と、前記アクティブ領域と前記外周領域の間であって前記アクティブ領域の周囲を一巡するように配置されている中間領域と、に区画されている。前記アクティブ領域は、前記トレンチゲートが配置されており、電流のオンとオフを制御するためのスイッチング構造が形成されている領域である。前記外周領域は、前記半導体装置がオフしたときに、前記アクティブ領域から外周に向けて空乏層を伸展させるための外周耐圧構造が形成されている領域である。前記外周耐圧構造は、特に限定されるものではないが、例えばガードリングであってもよい。前記中間領域は、前記アクティブ領域に配置されている前記トレンチゲートの最外周側の端部から前記外周領域に配置されている前記外周耐圧構造の最内周側の端部まで間の領域である。前記半導体層は、第1導電型のドリフト領域と、第2導電型のボディ領域と、第1導電型のソース領域と、第2導電型の第1コンタクト領域と、第2導電型の第2コンタクト領域と、を有することができる。前記ドリフト領域は、前記アクティブ領域と前記中間領域と前記外周領域に配置されている。前記ボディ領域は、前記アクティブ領域と前記中間領域に配置されており、前記ドリフト領域上に設けられている。典型的には、前記ボディ領域は、前記アクティブ領域の全範囲と前記中間領域の一部の範囲に配置されている。前記ボディ領域は、前記ドリフト領域に接するように前記ドリフト領域上に設けられていてもよいし、他の領域を介して前記ドリフト領域上に設けられていてもよい。前記ソース領域は、前記アクティブ領域と前記中間領域に配置されており、前記ボディ領域上に設けられている。典型的には、前記ソース領域は、前記アクティブ領域の全範囲と前記中間領域の一部の範囲に配置されている。前記ソース領域は、前記ボディ領域に接するように前記ボディ領域上に設けられていてもよいし、他の領域を介して前記ボディ領域上に設けられていてもよい。前記第1コンタクト領域は、前記アクティブ領域に配置されており、前記ソース領域を超えて前記ボディ領域に達するように設けられており、第2導電型不純物の濃度が前記ボディ領域よりも濃い。前記第2コンタクト領域は、前記中間領域に配置されており、前記ソース領域を超えて前記ボディ領域に達するように設けられており、前記ソース領域の周縁に沿って前記ソース領域の周囲を一巡しており、第2導電型不純物の濃度が前記ボディ領域よりも濃い。前記トレンチゲートは、前記アクティブ領域に配置されており、前記第1主面から前記ソース領域と前記ボディ領域を超えて伸びている。前記第1コンタクト領域と前記第2コンタクト領域の第2導電型不純物の深さ方向の濃度分布が一致している。
 上記半導体装置では、前記第1コンタクト領域と前記第2コンタクト領域の底面が前記ボディ領域の底面と略同一深さであってもよい。この半導体装置では、前記第2コンタクト領域と前記ボディ領域の底面が略同一面となるので、両者の底面の間に角部が形成されない。このため、前記中間領域に前記第2コンタクト領域を形成しても、電界集中箇所が形成されない。
 上記半導体装置では、前記半導体層がさらに、第2導電型の複数のガードリングを有していてもよい。前記複数のガードリングは、前記外周領域に配置されており、前記アクティブ領域及び前記中間領域の周囲を一巡している。前記第2コンタクト領域は、前記複数のガードリングのうちの最内周のガードリングに接している。
 上記半導体装置では、前記半導体層がさらに第1導電型の電流拡散領域を有していてもよい。前記電流拡散領域は、前記アクティブ領域と前記中間領域に配置されており、前記ドリフト領域と前記ボディ領域の間に設けられており、前記ドリフト領域よりも第1導電型不純物の濃度が濃い。前記電流拡散領域は、前記トレンチゲートの側面に接している。典型的には、前記電流拡散領域は、前記アクティブ領域の全範囲と前記中間領域の一部の範囲に配置されている。このような前記電流拡散領域が設けられていると、上記半導体装置は低オン抵抗な特性を有することができる。
 上記半導体装置では、前記第1コンタクト領域が、前記半導体層の前記第1主面上に設けられているソース電極と接触する位置に存在するシリサイド層を有していてもよい。この場合、前記第1コンタクト領域の第2導電型不純物の深さ方向の濃度分布は、前記シリサイド層の底面近傍が最大濃度である。この半導体装置では、前記第1コンタクト領域と前記ソース電極の接触抵抗を低下させながら、前記第1コンタクト領域を形成するための第2導電型不純物のドーズ量を小さくすることができる。
 上記半導体装置では、前記半導体層がさらに、第2導電型の複数のディープ領域を有していてもよい。前記複数のディープ領域は、前記アクティブ領域と前記中間領域に配置されており、前記ドリフト領域と前記ボディ領域の間に設けられている。前記複数のディープ領域は、前記半導体層を平面視したときに、第1方向に沿って伸びており、前記第1方向に直交する第2方向に間隔を開けて配置されている。前記複数のディープ領域の各々は、前記ボディ領域の底面から前記トレンチゲートの底面を超えて伸びている。前記複数のディープ領域の各々は、前記中間領域において、前記第2コンタクト領域に接している。隣り合う前記ディープ領域の間の領域には、例えば前記ドリフト領域及び/又は前記電流拡散領域が配置されていてもよい。このような前記複数のディープ領域が設けられていると、前記半導体装置は高耐圧な特性を有することができる。
 前記複数のディープ領域を有する上記半導体装置では、前記半導体層を平面視したときに、前記第1方向が前記トレンチゲートの長手方向と平行であってもよい。この場合、前記トレンチゲートの一方の側面が、対応する前記第1コンタクト領域及び前記ディープ領域によって被覆されていてもよい。この半導体装置は、低オン抵抗な特性と高耐圧な特性を両立した特性を有することができる。
 前記複数のディープ領域を有する上記半導体装置では、前記半導体層を平面視したときに、前記第1方向が前記トレンチゲートの長手方向に対して交差していてもよい。典型的には、前記第1方向が前記トレンチゲートの長手方向に対して直交していてもよい。
 上記半導体装置では、前記半導体層がさらに、第2導電型の複数のディープ領域、を有していてもよい。前記複数のディープ領域は、前記アクティブ領域と前記中間領域に配置されており、前記ドリフト領域と前記ボディ領域の間に設けられている。前記複数のディープ領域は、複数の上側ディープ領域と、前記複数の上側ディープ領域の下方に配置されている複数の下側ディープ領域と、を有していてもよい。前記複数の上側ディープ領域は、前記半導体層を平面視したときに、第1方向に沿って伸びており、前記第1方向に直交する第2方向に間隔を開けて配置されている。前記複数の上側ディープ領域の各々は、前記ボディ領域の底面から前記トレンチゲートの底面を超えて伸びている。前記複数の上側ディープ領域の各々は、前記中間領域において、前記第2コンタクト領域に接している。前記複数の下側ディープ領域は、前記半導体層を平面視したときに、前記第1方向とは異なる第3方向に沿って伸びており、前記第3方向に直交する第4方向に間隔を開けて配置されている。前記複数の下側ディープ領域の各々は、前記上側ディープ領域に接している。隣り合う前記上側ディープ領域の間の領域には、例えば前記ドリフト領域及び/又は前記電流拡散領域が配置されていてもよい。同様に、隣り合う前記下側ディープ領域の間の領域には、例えば前記ドリフト領域及び/又は前記電流拡散領域が配置されていてもよい。このような前記上側ディープ領域と前記下側ディープ領域が設けられていると、前記半導体装置は高耐圧な特性を有することができる。
 本明細書が開示する半導体装置の製造方法の一例は、第1マスク成膜工程と、ボディ領域形成工程と、ソース領域形成工程と、第2マスク成膜工程と、コンタクト領域形成工程と、トレンチゲート形成工程と、を備えることができる。前記第1マスク成膜工程では、第1主面と第2主面を有する第1導電型の半導体層の前記第1主面上に第1マスクを成膜する。前記半導体層は、アクティブ領域と、前記アクティブ領域の周囲を一巡するように配置されている外周領域と、前記アクティブ領域と前記外周領域の間であって前記アクティブ領域の周囲を一巡するように配置されている中間領域と、に区画されている。前記第1マスクは、前記アクティブ領域と前記中間領域に対応して開口が形成されている。典型的には、前記第1マスクは、前記アクティブ領域の全範囲と前記中間領域の一部の範囲に対応して開口が形成されている。前記ボディ領域形成工程では、前記半導体層の前記第1主面に向けて前記第1マスク越しに第2導電型不純物をイオン注入し、前記半導体層内にボディ領域を形成する。前記ソース領域形成工程では、前記半導体層の前記第1主面に向けて前記第1マスク越しに第1導電型不純物をイオン注入し、前記半導体層内の前記ボディ領域よりも浅い範囲にソース領域を形成する。前記ボディ領域形成工程と前記ソース領域形成工程は、その実施順序が特に限定されるものではない。前記第2マスク成膜工程では、前記半導体層の前記第1主面上に第2マスクを成膜する。前記第2マスクは、前記アクティブ領域の所定位置に内側開口が形成されているとともに、前記ソース領域の周縁が露出するように前記ソース領域の周縁に沿って前記ソース領域の周囲を一巡する周縁開口が形成されている。前記コンタクト領域形成工程では、前記半導体層の前記第1主面に向けて前記第2マスク越しに第2導電型不純物をイオン注入してコンタクト領域を形成する。前記コンタクト領域形成工程では、前記第2マスクの前記内側開口に対応した前記半導体層内に前記ソース領域を超えて前記ボディ領域に達するとともに第2導電型不純物の濃度が前記ボディ領域よりも濃い第2導電型の第1コンタクト領域を形成し、前記第2マスクの前記周縁開口に対応した前記半導体層内に前記ソース領域を超えて前記ボディ領域に達するとともに第2導電型不純物の濃度が前記ボディ領域よりも濃い第2導電型の第2コンタクト領域を形成する。前記トレンチゲート形成工程では、前記アクティブ領域に、前記第1主面から前記ソース領域と前記ボディ領域を超えて伸びるトレンチゲートを形成する。
 上記製造方法の前記コンタクト領域形成工程では、前記第1コンタクト領域と前記第2コンタクト領域の底面が前記ボディ領域の底面と略同一深さとなるように形成されてもよい。
 前記半導体層の前記外周領域には、前記アクティブ領域及び前記中間領域の周囲を一巡している第2導電型の複数のガードリングが配置されていてもよい。上記製造方法の前記コンタクト領域形成工程では、前記第2コンタクト領域が前記複数のガードリングのうちの最内周のガードリングに接するように形成されてもよい。なお、前記複数のガードリングは、前記ボディ領域を形成するときに、前記外周領域に同時に形成されてもよい。
 上記製造方法はさらに、電流拡散領域形成工程を備えていてもよい。前記電流拡散工程では、前記半導体層の前記第1主面に向けて前記第1マスク越しに第1導電型不純物をイオン注入し、前記半導体層内の前記ボディ領域よりも深い範囲に電流拡散領域を形成する。前記電流拡散領域は、前記トレンチゲートの側面に接している。
 以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの1つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

Claims (13)

  1.  半導体装置(1,2,3,4,5,6,7)であって、
     アクティブ領域(10A)と、前記アクティブ領域の周囲を一巡するように配置されている外周領域(10C)と、前記アクティブ領域と前記外周領域の間であって前記アクティブ領域の周囲を一巡するように配置されている中間領域(10B)と、に区画されており、第1主面(10a)と第2主面(10b)を有する半導体層(10)と、
     トレンチゲート(30)と、を備えており、
     前記半導体層は、
      前記アクティブ領域と前記中間領域と前記外周領域に配置されている第1導電型のドリフト領域(12)と、
      前記アクティブ領域と前記中間領域に配置されており、前記ドリフト領域上に設けられている第2導電型のボディ領域(13)と、
      前記アクティブ領域と前記中間領域に配置されており、前記ボディ領域上に設けられている第1導電型のソース領域(14)と、
      前記アクティブ領域に配置されており、前記ソース領域を超えて前記ボディ領域に達するように設けられており、第2導電型不純物の濃度が前記ボディ領域よりも濃い第2導電型の第1コンタクト領域(15)と、
      前記中間領域に配置されており、前記ソース領域を超えて前記ボディ領域に達するように設けられており、前記ソース領域の周縁に沿って前記ソース領域の周囲を一巡しており、第2導電型不純物の濃度が前記ボディ領域よりも濃い第2導電型の第2コンタクト領域(16)と、を有しており、
     前記トレンチゲートは、前記アクティブ領域に配置されており、前記第1主面から前記ソース領域と前記ボディ領域を超えて伸びており、
     前記第1コンタクト領域と前記第2コンタクト領域の第2導電型不純物の深さ方向の濃度分布が一致している、半導体装置。
  2.  前記第1コンタクト領域と前記第2コンタクト領域の底面が前記ボディ領域の底面と略同一深さである、請求項1に記載の半導体装置。
  3.  前記半導体層はさらに、
      前記外周領域に配置されており、前記アクティブ領域及び前記中間領域の周囲を一巡している第2導電型の複数のガードリング(17)、を有しており、
     前記第2コンタクト領域は、前記複数のガードリングのうちの最内周のガードリングに接している、請求項1又は2に記載の半導体装置。
  4.  前記半導体層はさらに、
      前記アクティブ領域と前記中間領域に配置されており、前記ドリフト領域と前記ボディ領域の間に設けられており、前記ドリフト領域よりも第1導電型不純物の濃度が濃い第1導電型の電流拡散領域(102)、を有しており、
     前記電流拡散領域は、前記トレンチゲートの側面に接している、請求項1~3のいずれか一項に記載の半導体装置。
  5.  前記第1コンタクト領域は、前記半導体層の前記第1主面上に設けられているソース電極(24)と接触する位置に存在するシリサイド層(18)を有しており、
     前記第1コンタクト領域の第2導電型不純物の深さ方向の濃度分布は、前記シリサイド層の底面近傍が最大濃度である、請求項1~4のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6.  前記半導体層はさらに、
      前記アクティブ領域と前記中間領域に配置されており、前記ドリフト領域と前記ボディ領域の間に設けられている第2導電型の複数のディープ領域(104)、を有しており、
     前記複数のディープ領域は、前記半導体層を平面視したときに、第1方向に沿って伸びており、前記第1方向に直交する第2方向に間隔を開けて配置されており、
     前記複数のディープ領域の各々は、前記ボディ領域の底面から前記トレンチゲートの底面を超えて伸びており、
     前記複数のディープ領域の各々は、前記中間領域において、前記第2コンタクト領域に接している、請求項1~5のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7.  前記半導体層を平面視したときに、前記第1方向が前記トレンチゲートの長手方向と平行であり、
     前記トレンチゲートの一方の側面が、対応する前記第1コンタクト領域及び前記ディープ領域によって被覆されている、請求項6に記載の半導体装置。
  8.  前記半導体層を平面視したときに、前記第1方向が前記トレンチゲートの長手方向に対して交差している、請求項6に記載の半導体装置。
  9.  前記半導体層はさらに、
      前記アクティブ領域と前記中間領域に配置されており、前記ドリフト領域と前記ボディ領域の間に設けられている第2導電型の複数のディープ領域(104)、を有しており、
     前記複数のディープ領域は、複数の上側ディープ領域(104A)と、前記複数の上側ディープ領域の下方に配置されている複数の下側ディープ領域(104B)と、を有しており、
     前記複数の上側ディープ領域は、前記半導体層を平面視したときに、第1方向に沿って伸びており、前記第1方向に直交する第2方向に間隔を開けて配置されており、
     前記複数の上側ディープ領域の各々は、前記ボディ領域の底面から前記トレンチゲートの底面を超えて伸びており、
     前記複数の上側ディープ領域の各々は、前記中間領域において、前記第2コンタクト領域に接しており、
     前記複数の下側ディープ領域は、前記半導体層を平面視したときに、前記第1方向とは異なる第3方向に沿って伸びており、前記第3方向に直交する第4方向に間隔を開けて配置されており、
     前記複数の下側ディープ領域の各々は、前記上側ディープ領域に接している、請求項1~5のいずれか一項に記載の半導体装置。
  10.  半導体装置(1,2,3,4,5,6,7)の製造方法であって、
     第1主面(10a)と第2主面(10b)を有する第1導電型の半導体層(10)の前記第1主面上に第1マスク(52)を成膜する第1マスク成膜工程であって、前記半導体層は、アクティブ領域(10A)と、前記アクティブ領域の周囲を一巡するように配置されている外周領域(10C)と、前記アクティブ領域と前記外周領域の間であって前記アクティブ領域の周囲を一巡するように配置されている中間領域(10B)と、に区画されており、前記第1マスクは、前記アクティブ領域と前記中間領域に対応して開口(52a)が形成されている、第1マスク成膜工程と、
     前記半導体層の前記第1主面に向けて前記第1マスク越しに第2導電型不純物をイオン注入し、前記半導体層内にボディ領域(13)を形成するボディ領域形成工程と、
     前記半導体層の前記第1主面に向けて前記第1マスク越しに第1導電型不純物をイオン注入し、前記半導体層内の前記ボディ領域よりも浅い範囲にソース領域(14)を形成するソース領域形成工程と、
     前記半導体層の前記第1主面上に第2マスク(54)を成膜する第2マスク成膜工程であって、前記第2マスクは、前記アクティブ領域の所定位置に内側開口(54a)が形成されているとともに、前記ソース領域の周縁が露出するように前記ソース領域の周縁に沿って前記ソース領域の周囲を一巡する周縁開口(54b)が形成されている、第2マスク成膜工程と、
     前記半導体層の前記第1主面に向けて前記第2マスク越しに第2導電型不純物をイオン注入してコンタクト領域(15,16)を形成する工程であって、前記第2マスクの前記内側開口に対応した前記半導体層内に前記ソース領域を超えて前記ボディ領域に達するとともに第2導電型不純物の濃度が前記ボディ領域よりも濃い第2導電型の第1コンタクト領域(15)を形成し、前記第2マスクの前記周縁開口に対応した前記半導体層内に前記ソース領域を超えて前記ボディ領域に達するとともに第2導電型不純物の濃度が前記ボディ領域よりも濃い第2導電型の第2コンタクト領域(16)を形成するコンタクト領域形成工程と、
     前記アクティブ領域に、前記第1主面から前記ソース領域と前記ボディ領域を超えて伸びるトレンチゲート(30)を形成するトレンチゲート形成工程と、を備えている、半導体装置の製造方法。
  11.  前記コンタクト領域形成工程では、前記第1コンタクト領域と前記第2コンタクト領域の底面が前記ボディ領域の底面と略同一深さとなるように形成される、請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
  12.  前記半導体層の前記外周領域には、前記アクティブ領域及び前記中間領域の周囲を一巡している第2導電型の複数のガードリング(17)が配置されており、
     前記コンタクト領域形成工程では、前記第2コンタクト領域が前記複数のガードリングのうちの最内周のガードリングに接するように形成される、請求項10又は11に記載の半導体装置。
  13.  前記半導体層の前記第1主面に向けて前記第1マスク越しに第1導電型不純物をイオン注入し、前記半導体層内の前記ボディ領域よりも深い範囲に電流拡散領域(102)を形成する電流拡散領域形成工程、をさらに備えており、
     前記電流拡散領域は、前記トレンチゲートの側面に接している、請求項10~12のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
PCT/JP2021/039895 2021-03-25 2021-10-28 半導体装置とその製造方法 WO2022201617A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180096092.6A CN117099213A (zh) 2021-03-25 2021-10-28 半导体装置及其制造方法
US18/451,980 US20230395710A1 (en) 2021-03-25 2023-08-18 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021051536A JP2022149402A (ja) 2021-03-25 2021-03-25 半導体装置とその製造方法
JP2021-051536 2021-03-25

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/451,980 Continuation US20230395710A1 (en) 2021-03-25 2023-08-18 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022201617A1 true WO2022201617A1 (ja) 2022-09-29

Family

ID=83395300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/039895 WO2022201617A1 (ja) 2021-03-25 2021-10-28 半導体装置とその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230395710A1 (ja)
JP (1) JP2022149402A (ja)
CN (1) CN117099213A (ja)
WO (1) WO2022201617A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009141185A (ja) * 2007-12-07 2009-06-25 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2011124464A (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2011253837A (ja) * 2010-05-31 2011-12-15 Denso Corp 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
WO2014068813A1 (ja) * 2012-10-30 2014-05-08 パナソニック株式会社 半導体装置
US20150187877A1 (en) * 2013-12-27 2015-07-02 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power semiconductor device
JP2017220644A (ja) * 2016-06-10 2017-12-14 サンケン電気株式会社 半導体装置
JP2020512682A (ja) * 2016-12-08 2020-04-23 クリー インコーポレイテッドCree Inc. イオン注入側壁を有するゲート・トレンチを備えるパワー半導体デバイス及び関連方法
JP2020141130A (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 株式会社デンソー 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JP2021044356A (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 富士電機株式会社 半導体装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009141185A (ja) * 2007-12-07 2009-06-25 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2011124464A (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2011253837A (ja) * 2010-05-31 2011-12-15 Denso Corp 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
WO2014068813A1 (ja) * 2012-10-30 2014-05-08 パナソニック株式会社 半導体装置
US20150187877A1 (en) * 2013-12-27 2015-07-02 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power semiconductor device
JP2017220644A (ja) * 2016-06-10 2017-12-14 サンケン電気株式会社 半導体装置
JP2020512682A (ja) * 2016-12-08 2020-04-23 クリー インコーポレイテッドCree Inc. イオン注入側壁を有するゲート・トレンチを備えるパワー半導体デバイス及び関連方法
JP2020141130A (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 株式会社デンソー 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JP2021044356A (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 富士電機株式会社 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022149402A (ja) 2022-10-06
CN117099213A (zh) 2023-11-21
US20230395710A1 (en) 2023-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10236372B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP7059555B2 (ja) 半導体装置
US9312379B2 (en) Manufacturing method of semiconductor apparatus and semiconductor apparatus
US7700971B2 (en) Insulated gate silicon carbide semiconductor device
US10243067B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US20080197361A1 (en) Insulated gate silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same
WO2013103051A1 (ja) 半導体装置
US9825164B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method for same
WO2012131768A1 (ja) 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
US20200119147A1 (en) Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device
EP4211724A2 (en) Trench semiconductor devices with trench bottom shielding structures
CN113707707A (zh) 功率半导体器件及其制造方法
WO2022201617A1 (ja) 半導体装置とその製造方法
KR20230082182A (ko) 고전압 반도체 소자 및 제조방법
JP6029330B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
WO2024084778A1 (ja) 半導体装置とその製造方法
US20220102485A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
WO2010125882A1 (ja) 横型接合型電界効果トランジスタ
US20230387290A1 (en) Silicon carbide metal oxide semiconductor field effect transistor device
WO2023112547A1 (ja) 半導体装置
JP7439422B2 (ja) 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法
WO2022259593A1 (ja) 電界効果トランジスタとその製造方法
US20230299194A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US20230369483A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US20230387291A1 (en) Silicon carbide semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21933215

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202180096092.6

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21933215

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1