WO2022270245A1 - 炭化珪素半導体装置 - Google Patents

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Definitions

  • Contact holes 86 are formed in the interlayer insulating film 83 and the gate insulating film 81 at regular intervals in the second direction.
  • the contact holes 86 are provided such that the gate trenches 5 are positioned between the contact holes 86 adjacent in the second direction when viewed in plan from the direction perpendicular to the first main surface 1 .
  • Contact hole 86 extends in the first direction.
  • Source region 13 and contact region 16 are exposed from interlayer insulating film 83 and gate insulating film 81 through contact hole 86 .
  • the contact regions 16 do not need to be arranged over the entire area in the first direction (longitudinal direction of the gate trench 5), and may be arranged periodically.
  • an epitaxial layer 21 is formed.
  • Epitaxial layer 21 is formed on silicon carbide single crystal substrate 50 by a CVD method using, for example, a mixed gas of silane and propane as a raw material gas and hydrogen, for example, as a carrier gas.
  • an n-type impurity such as nitrogen is introduced into the epitaxial layer 21 .
  • Epitaxial layer 21 has n-type conductivity.
  • the effective n-type impurity concentration of epitaxial layer 21 may be lower than the effective n-type impurity concentration of the buffer layer.
  • the implantation energy of p-type impurity ions in forming the embedded JTE region 17 may be 900 keV or more and 1000 keV or less, and the dose amount may be 0.5 ⁇ 10 13 cm ⁇ 2 or more and 1.5 ⁇ 10 13 . cm ⁇ 2 or less.
  • the mask layer is removed.

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Abstract

炭化珪素半導体装置は、第1主面と、前記第1主面と反対側の第2主面とを有する炭化珪素基板を備え、前記炭化珪素基板は、第1導電型を有するドリフト領域と、前記ドリフト領域上に設けられ、前記第1導電型と異なる第2導電型を有するボディ領域と、前記ドリフト領域から隔てられるように前記ボディ領域上に設けられ、かつ前記第1導電型を有するソース領域と、を有し、前記第1主面には、前記ソース領域及び前記ボディ領域を貫通して前記ドリフト領域に至る側面と、前記側面と連なる底面とにより規定されるゲートトレンチが設けられており、前記炭化珪素基板は、前記底面と前記第2主面との間に設けられ、かつ前記第2導電型を有する第1電界緩和領域を更に有し、前記第1電界緩和領域は、前記第1主面に垂直な方向において、前記第2導電型の不純物の濃度が最大値である第1面と、前記第2導電型の不純物の濃度が前記最大値の1/10であり、前記第1面よりも前記第2主面側の第2面と、を有し、前記第1面と前記第2面との間の距離は1.0μm以上であり、前記第1電界緩和領域の前記第2主面側の前記ドリフト領域との界面の前記第1主面からの距離は2.0μm以上である。

Description

炭化珪素半導体装置
 本開示は、炭化珪素半導体装置に関する。
 本出願は、2021年6月23日出願の日本出願第2021-104166号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
 炭化珪素半導体装置の一つとして、ソース領域及びボディ領域を貫通するゲートトレンチを備えたMOS型電界効果トランジスタ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:MOSFET)が開示されている(例えば、特許文献1)。
日本国特開2014-41990号公報
 本開示の炭化珪素半導体装置は、第1主面と、前記第1主面と反対側の第2主面とを有する炭化珪素基板を備え、前記炭化珪素基板は、第1導電型を有するドリフト領域と、前記ドリフト領域上に設けられ、前記第1導電型と異なる第2導電型を有するボディ領域と、前記ドリフト領域から隔てられるように前記ボディ領域上に設けられ、かつ前記第1導電型を有するソース領域と、を有し、前記第1主面には、前記ソース領域及び前記ボディ領域を貫通して前記ドリフト領域に至る側面と、前記側面と連なる底面とにより規定されるゲートトレンチが設けられており、前記炭化珪素基板は、前記底面と前記第2主面との間に設けられ、かつ前記第2導電型を有する第1電界緩和領域を更に有し、前記第1電界緩和領域は、前記第1主面に垂直な方向において、前記第2導電型の不純物の濃度が最大値である第1面と、前記第2導電型の不純物の濃度が前記最大値の1/10であり、前記第1面よりも前記第2主面側の第2面と、を有し、前記第1面と前記第2面との間の距離は1.0μm以上であり、前記第1電界緩和領域の前記第2主面側の前記ドリフト領域との界面の前記第1主面からの距離は2.0μm以上である。
図1は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置のレイアウトを示す図である。 図2は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。 図3は、実施形態での電界緩和領域におけるp型不純物の濃度プロファイルの一例を示す図である。 図4は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その1)である。 図5は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その2)である。 図6は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その3)である。 図7は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その4)である。 図8は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その5)である。 図9は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その6)である。 図10は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その7)である。 図11は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その8)である。 図12は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図(その9)である。 図13は、参考例及び実施形態での電界緩和領域におけるp型不純物の濃度プロファイルの一例を示す図である。 図14は、実施形態及び参考例におけるドレイン電圧とドレイン電流との関係を示す図である。 図15は、実施形態の変形例に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。
 [本開示が解決しようとする課題]
 従来の炭化珪素半導体装置を製造するためには、炭化珪素単結晶基板の上に複数回のエピタキシャル層の形成を行う必要がある。コストの低減のためには、エピタキシャル層の形成回数を低減することが望まれる。
 本開示は、エピタキシャル層の形成回数を低減できる炭化珪素半導体装置を提供することを目的とする。
 [本開示の効果]
 本開示によれば、エピタキシャル層の形成回数を低減できる。
 実施するための形態について、以下に説明する。
 [本開示の実施形態の説明]
 最初に本開示の実施態様を列記して説明する。以下の説明では、同一又は対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を[]、集合方位を<>、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、”-”(バー)を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。
 〔1〕 本開示の一態様に係る炭化珪素半導体装置は、第1主面と、前記第1主面と反対側の第2主面とを有する炭化珪素基板を備え、前記炭化珪素基板は、第1導電型を有するドリフト領域と、前記ドリフト領域上に設けられ、前記第1導電型と異なる第2導電型を有するボディ領域と、前記ドリフト領域から隔てられるように前記ボディ領域上に設けられ、かつ前記第1導電型を有するソース領域と、を有し、前記第1主面には、前記ソース領域及び前記ボディ領域を貫通して前記ドリフト領域に至る側面と、前記側面と連なる底面とにより規定されるゲートトレンチが設けられており、前記炭化珪素基板は、前記底面と前記第2主面との間に設けられ、かつ前記第2導電型を有する第1電界緩和領域を更に有し、前記第1電界緩和領域は、前記第1主面に垂直な方向において、前記第2導電型の不純物の濃度が最大値である第1面と、前記第2導電型の不純物の濃度が前記最大値の1/10であり、前記第1面よりも前記第2主面側の第2面と、を有し、前記第1面と前記第2面との間の距離は1.0μm以上であり、前記第1電界緩和領域の前記第2主面側の前記ドリフト領域との界面の前記第1主面からの距離は2.0μm以上である。
 第1電界緩和領域において、第2導電型の不純物の濃度が最大値である第1面と、第2導電型の不純物の濃度が最大値の1/10である第2面との間の距離が1.0μm以上である。また、第1電界緩和領域の第2主面側のドリフト領域との界面の第1主面からの距離が2.0μm以上である。このため、複数回のエピタキシャル層の形成を行わずとも、ソース領域、ボディ領域、ドリフト領域及び第1電界緩和領域を適切に形成できる。また、第1電界緩和領域内で第2導電型の不純物の濃度は緩やかに変化するため、オン抵抗を抑制しながら、耐圧を向上し、短絡電流を抑制できる。
 〔2〕 〔1〕において、前記第1電界緩和領域は、更に前記第1導電型の不純物を含有し、前記第1電界緩和領域に含まれる前記第2導電型の不純物の総量は、前記第1電界緩和領域に含まれる前記第1導電型の不純物の総量よりも多くてもよい。この場合、第1導電型の不純物を含有する領域への第2導電型の不純物のイオン注入により第1電界緩和領域を形成できる。そして、第1導電型の不純物の濃度及び第2導電型の不純物の濃度を調整することで、所望のオン抵抗、耐圧及び短絡耐量を得ることができる。
 〔3〕 〔1〕又は〔2〕において、前記第1主面と前記底面との間の距離は0.8μm未満であり、前記第1主面と前記第1面との間の距離は0.8μm以上であってもよい。この場合、ボディ領域と第1電界緩和領域との間の領域でのオン抵抗を低減しやすい。
 〔4〕 〔1〕~〔3〕において、前記ボディ領域における前記第2導電型の不純物の実効濃度の最大値は、1.0×1018cm-3以上5.0×1018cm-3以下であってもよい。この場合、閾値電圧を高くし、短絡耐量を向上しやすい。
 〔5〕 〔1〕~〔4〕において、前記第1主面と前記第1面との間の距離は、3.0μm以下であってもよい。この場合、第1主面を通じたイオン注入により第1電界緩和領域を形成しやすい。
 〔6〕 〔1〕~〔5〕において、前記ボディ領域、前記ソース領域、前記第1電界緩和領域を含む活性領域と、前記活性領域の周囲に設けられ、かつ前記第2導電型を有する第2電界緩和領域を含む終端領域と、を有し、前記第2電界緩和領域は、前記第1主面に垂直な方向において、前記第2導電型の不純物の濃度が最大値である第3面と、前記第2導電型の不純物の濃度が前記最大値の1/10であり、前記第3面よりも前記第2主面側の第4面と、を有し、前記第3面と前記第4面との間の距離は1.0μm以上であってもよい。この場合、終端領域の耐圧を活性領域の耐圧より高くして、アバランシェ耐量を向上しやすい。
 〔7〕 〔6〕において、前記第2電界緩和領域は、前記第1電界緩和領域に電気的に接続されていてもよい。この場合、第1電界緩和領域と第2電界緩和領域とを同電位に制御しやすい。
 〔8〕 〔1〕~〔7〕において、前記ゲートトレンチの前記側面は、{0-33-8}面を含んでもよい。側面が{0-33-8}面を含むことで、ゲートトレンチの側面において良好な移動度が得られ、チャネル抵抗を低減することができる。
 [本開示の実施形態]
 本開示の実施形態は、いわゆる縦型のMOSFET(炭化珪素半導体装置)に関する。図1は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置のレイアウトを示す図である。図2は、実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。図2は、図1中のII-II線に沿った断面図に相当する。
 図1及び図2に示されるように、本実施形態に係るMOSFET100は、炭化珪素基板10と、ゲート絶縁膜81と、ゲート電極82と、層間絶縁膜83と、ソース電極60と、ドレイン電極70と、バリアメタル膜84と、パッシベーション膜85とを主に有している。炭化珪素基板10は、炭化珪素単結晶基板50と、炭化珪素単結晶基板50上にある炭化珪素エピタキシャル層40とを含む。炭化珪素基板10は、第1主面1と、第1主面1と反対側の第2主面2とを有する。炭化珪素エピタキシャル層40は第1主面1を構成し、炭化珪素単結晶基板50は第2主面2を構成する。炭化珪素単結晶基板50及び炭化珪素エピタキシャル層40は、例えばポリタイプ4Hの六方晶炭化珪素から構成されている。炭化珪素単結晶基板50は、例えば窒素(N)等のn型不純物を含みn型の導電型(第1導電型)を有する。
 第1主面1は、{0001}面又は{0001}面がオフ方向に8°以下のオフ角だけ傾斜した面である。好ましくは、第1主面1は、(000-1)面又は(000-1)面がオフ方向に8°以下のオフ角だけ傾斜した面である。オフ方向は、例えば<11-20>方向であってもよいし、<1-100>方向であってもよい。オフ角は、例えば1°以上であってもよいし、2°以上であってもよい。オフ角は、6°以下であってもよいし、4°以下であってもよい。
 MOSFET100は、第1主面1に垂直な方向から平面視したときに、活性領域6と、活性領域6の周囲に設けられた終端領域7とを有する。
 炭化珪素エピタキシャル層40は、ドリフト領域11と、ボディ領域12と、ソース領域13と、電流拡散領域14と、電界緩和領域15と、接続領域19と、コンタクト領域16と、埋込接合終端拡張(junction termination extension:JTE)領域17と、表面JTE領域18とを主に有する。ボディ領域12、ソース領域13、電流拡散領域14、電界緩和領域15、コンタクト領域16及び接続領域19は活性領域6内に設けられている。埋込JTE領域17及び表面JTE領域18は終端領域7に設けられている。ドリフト領域11は活性領域6及び終端領域7にわたって設けられている。
 ドリフト領域11は、例えば窒素又はリン(P)等のn型不純物を含み、n型の導電型を有する。ドリフト領域11は、例えば第1領域11Aと、第2領域11Bと、第3領域11Cとを主に有している。
 電流拡散領域14はドリフト領域11上に設けられている。電流拡散領域14は、例えばリン等のn型不純物を含み、n型の導電型を有する。電流拡散領域14は、第2主面2に対して垂直な方向において、ボディ領域12と第1領域11Aとの間にある。電流拡散領域14は、ボディ領域12及び第1領域11Aに接している。電流拡散領域14は、ボディ領域12よりも第2主面2側にある。電流拡散領域14は、第1領域11Aよりも第1主面1側にある。電流拡散領域14は、側面3にも接している。電流拡散領域14のn型不純物の実効濃度のピーク値は、短絡電流の抑制のために、好ましくは5×1017cm-3以下である。電流拡散領域14のn型不純物の実効濃度のピーク値は、オン抵抗の抑制のために、好ましくは2×1017cm-3以上である。電流拡散領域14はドリフト領域の一部を構成する。
 ボディ領域12は電流拡散領域14上に設けられている。ボディ領域12は、例えばアルミニウム(Al)等のp型不純物を含み、p型の導電型(第2導電型)を有する。ボディ領域12は、第2主面2に対して垂直な方向において、ソース領域13と電流拡散領域14との間にある。ボディ領域12は、ソース領域13及び電流拡散領域14に接している。ボディ領域12は、ソース領域13よりも第2主面2側にある。ボディ領域12は、電流拡散領域14よりも第1主面1側にある。ボディ領域12は、側面3にも接している。ボディ領域12のp型不純物の実効濃度は、例えば5×1017cm-3以上5×1018cm-3以下である。ボディ領域12のp型不純物の実効濃度の最大値は、好ましくは1.0×1018cm-3以上5.0×1018cm-3以下である。短チャネル効果(パンチスルー)は、pn接合領域からチャネル領域内に空乏層が広がってチャネル領域全体が空乏層になることによって発生し得る。ボディ領域12のp型不純物の実効濃度を高くすることによって、チャネル領域に形成される空乏層の広がりを低減することができる。これにより、閾値電圧を高くし、短絡耐量を向上しやすい。
 ソース領域13は、第2主面2に対して垂直な方向において、ボディ領域12上にある。ソース領域13は、ボディ領域12に接している。ソース領域13は、ボディ領域12によって電流拡散領域14から隔てられるようにボディ領域12上に設けられている。ソース領域13は、ボディ領域12よりも第1主面1側にある。ソース領域13は、側面3にも接している。ソース領域13はゲート絶縁膜81に覆われている。ソース領域13はゲート絶縁膜81に直接接している。ソース領域13は、例えば窒素又はリン等のn型不純物を含み、n型の導電型を有する。ソース領域13は、第1主面1を構成する。ソース領域13のn型不純物の実効濃度は、例えば5×1018cm-3以上5×1019cm-3以下である。ソース領域13の第1主面1におけるn型不純物の実効濃度は、シート抵抗の低減のために、好ましくは1×1019cm-3以上である。
 コンタクト領域16は、例えばアルミニウム等のp型不純物を含み、p型の導電型を有する。コンタクト領域16のp型不純物の実効濃度は、例えばボディ領域12のp型不純物の実効濃度よりも高い。コンタクト領域16は、ソース領域13を貫通し、ボディ領域12に接する。コンタクト領域16は、第1主面1を構成する。コンタクト領域16のp型不純物の実効濃度は、例えば1×1018cm-3以上1×1020cm-3以下である。
 第1主面1には、側面3と底面4とにより規定されるゲートトレンチ5が設けられている。側面3は、ソース領域13、ボディ領域12、電流拡散領域14及びドリフト領域11を貫通して電界緩和領域15に至る。底面4は、側面3と連なる。底面4は、電界緩和領域15に位置する。底面4は、例えば第2主面2と平行な平面である。底面4を含む平面に対する側面3の角度θ1は、例えば45°以上65°以下である。角度θ1は、例えば50°以上であってもよい。角度θ1は、例えば60°以下であってもよい。側面3は、好ましくは、{0-33-8}面を有する。{0-33-8}面は、優れた移動度が得られる結晶面である。ゲートトレンチ5は、例えば第1主面1と平行な第1方向に沿ってストライプ状に伸長している。第1主面1に垂直な方向から平面視したときに、複数のゲートトレンチ5が、第1方向に垂直な第2方向に一定の間隔で設けられている。複数のゲートトレンチ5が、例えばアレイ状に設けられていてもよい。
 電界緩和領域15は、例えばアルミニウム等のp型不純物を含み、p型の導電型を有する。電界緩和領域15は、例えば窒素又はリン等のn型不純物を更に含んでもよい。電界緩和領域15に含まれるp型不純物の総量は、電界緩和領域15に含まれるn型不純物の総量よりも多い。電界緩和領域15は、電流拡散領域14と第2主面2との間にある。第1主面1に垂直な方向から平面視したときに、電界緩和領域15はゲートトレンチ5と重なる部分を含む。例えば、電界緩和領域15は、ゲートトレンチ5の底面4と第2主面2との間にあり、電界緩和領域15の上端面は、例えばゲートトレンチ5の底面4を含む。電界緩和領域15の上端面の一部は、電流拡散領域14の下端面の一部に対向している。電界緩和領域15は、第1主面1に垂直な方向から平面視したときに、電流拡散領域14とボディ領域12と側面3とが互いに接する第1位置91よりもゲートトレンチ5から離間する側に側端面92を有する。電界緩和領域15は、ソース電極60に電気的に接続されていてもよい。電界緩和領域15のp型不純物の実効濃度は、例えば5×1017cm-3以上5×1018cm-3以下である。
 図3は、電界緩和領域15におけるp型不純物の濃度プロファイルの一例を示す図である。図3中の横軸は第1主面1からの距離を示し、縦軸はp型不純物の濃度を示す。電界緩和領域15は、第1主面1に垂直な方向において、p型不純物の濃度が最大値である第1面15Aと、p型不純物の濃度が最大値の1/10であり、第1面15Aよりも第2主面2側の第2面15Bとを有する。例えば、第1面15Aにおけるp型不純物の濃度は3.4×1017cm-3であり、第2面15Bにおけるp型不純物の濃度は3.4×1016cm-3である。また、第1面15Aと第2面15Bとの間の距離D1は1.0μm以上である。例えば、第1主面1と第1面15Aとの間の距離D2が1.0μm程度であり、第1主面1と第2面15Bとの間の距離D3が3.2μm程度であり、第1面15Aと第2面15Bとの間の距離D1が2.2μm程度である。電界緩和領域15は第1電界緩和領域の一例である。
 接続領域19は、例えばアルミニウム等のp型不純物を含み、p型の導電型を有する。第1主面1に垂直な方向から平面視したときに、接続領域19は、活性領域6の終端領域7との境界近傍に設けられており、環状の平面形状を有する。接続領域19は電界緩和領域15の第1主面1側に設けられている。接続領域19の下端面は、電界緩和領域15の上端面に接する。コンタクト領域16は、接続領域19の上にも形成されている。接続領域19の上端面は、コンタクト領域16の下端面に接する。
 ドリフト領域11の第1領域11Aは、電流拡散領域14と電界緩和領域15との間にある。第1領域11Aは、電流拡散領域14及び電界緩和領域15に接している。第1領域11Aは、電流拡散領域14よりも第2主面2側にある。第1領域11Aは、電界緩和領域15よりも第1主面1側にある。第1領域11Aのn型不純物の実効濃度は、例えば5×1015cm-3以上5×1016cm-3以下である。
 第2領域11Bは、第1領域11Aよりも第2主面2側にある。第2領域11Bは、第1領域11Aと連なっている。第2領域11Bは、第2主面2と平行な方向において電界緩和領域15と接している。第2領域11Bと電界緩和領域15とは、第2主面2と平行な同一平面に位置していてもよい。第2領域11Bのn型不純物の実効濃度は、第1領域11Aのn型不純物の実効濃度よりも高くてもよい。第2領域11Bのn型不純物の実効濃度は、例えば5×1015cm-3以上5×1016cm-3以下である。
 第3領域11Cは、第2領域11Bよりも第2主面2側にある。第3領域11Cは、第2領域11Bと連なっている。第3領域11Cは、電界緩和領域15と接している。第3領域11Cは、電界緩和領域15よりも第2主面2側にある。第3領域11Cは、第2領域11Bと炭化珪素単結晶基板50との間にあってもよい。第3領域11Cは、炭化珪素単結晶基板50に連なっていてもよい。第3領域11Cのn型不純物の実効濃度は、例えば5×1015cm-3以上5×1016cm-3以下である。
 電界緩和領域15の下端面は、ドリフト領域11の第3領域11Cの上端面に接する。電界緩和領域15の第2主面2側のドリフト領域11との界面93の第1主面1からの距離D4は2.0μm以上である(図3参照)。界面93では、p型不純物の濃度とn型不純物の濃度とが等しく、電界緩和領域15内では、p型不純物の濃度がn型不純物の濃度よりも高く、第3領域11C内では、p型不純物の濃度がn型不純物の濃度よりも低い。例えば、電界緩和領域15及びドリフト領域11におけるn型不純物の濃度は1.00×1016cm-3であり、電界緩和領域15におけるp型不純物の濃度は1.00×1016cm-3超であり、ドリフト領域11におけるp型不純物の濃度は1.00×1016cm-3未満である。
 埋込JTE領域17は、例えばアルミニウム等のp型不純物を含み、p型の導電型を有する。埋込JTE領域17におけるp型不純物の濃度は、電界緩和領域15におけるp型不純物の濃度より低くてもよい。埋込JTE領域17は、例えば窒素又はリン等のn型不純物を更に含んでもよい。埋込JTE領域17に含まれるp型不純物の総量は、埋込JTE領域17に含まれるn型不純物の総量よりも多い。埋込JTE領域17は、ドリフト領域11の上に設けられている。埋込JTE領域17は第1主面1に平行な方向で電界緩和領域15に接している。埋込JTE領域17は第2電界緩和領域の一例である。
 埋込JTE領域17は、第1主面1に垂直な方向において、p型不純物の濃度が最大値である第3面17Aと、p型不純物の濃度が最大値の1/10であり、第3面17Aよりも第2主面2側の第4面17Bとを有する。また、第3面17Aと第4面17Bとの間の距離D5は1.0μm以上である。
 表面JTE領域18は、例えばアルミニウム等のp型不純物を含み、p型の導電型を有する。表面JTE領域18は、埋込JTE領域17の上に設けられている。表面JTE領域18の活性領域6側とは反対側の端部は、埋込JTE領域17の活性領域6側とは反対側の端部よりも、活性領域6から離れている。表面JTE領域18のp型不純物の実効濃度は、例えば埋込JTE領域17のp型不純物の実効濃度と同程度であってもよい。表面JTE領域18は第1主面1に平行な方向でコンタクト領域16及び接続領域19に接している。表面JTE領域18は、第1主面1を構成する。
 ゲート絶縁膜81は、例えば酸化膜である。ゲート絶縁膜81は、例えば二酸化珪素を含む材料により構成されている。ゲート絶縁膜81は、側面3及び底面4に接する。ゲート絶縁膜81は、底面4において電界緩和領域15と接する。ゲート絶縁膜81は、側面3においてソース領域13、ボディ領域12、電流拡散領域14及び第1領域11Aの各々と接している。ゲート絶縁膜81は、第1主面1においてソース領域13と接していてもよい。
 ゲート電極82は、ゲート絶縁膜81上に設けられている。ゲート電極82は、例えば導電性不純物を含むポリシリコン(ポリSi)から構成されている。ゲート電極82は、ゲートトレンチ5の内部に配置されている。ゲート電極82の一部は、第1主面1上に配置されていてもよい。
 層間絶縁膜83は、ゲート電極82及びゲート絶縁膜81に接して設けられている。層間絶縁膜83は、例えば二酸化珪素を含む材料から構成されている。層間絶縁膜83は、ゲート電極82とソース電極60とを電気的に絶縁している。層間絶縁膜83の一部は、ゲートトレンチ5の内部に設けられていてもよい。
 層間絶縁膜83及びゲート絶縁膜81には、第2方向に一定の間隔でコンタクトホール86が形成されている。コンタクトホール86は、第1主面1に垂直な方向から平面視したときに、第2方向で隣り合うコンタクトホール86の間にゲートトレンチ5が位置するように設けられている。コンタクトホール86は、第1方向に延びる。コンタクトホール86を通じて、ソース領域13及びコンタクト領域16が層間絶縁膜83及びゲート絶縁膜81から露出している。コンタクト領域16は、第1方向(ゲートトレンチ5の長手方向)において、全体にわたって配置されている必要はなく、周期的に配置されていてよい。
 バリアメタル膜84は、層間絶縁膜83の上面及び側面と、ゲート絶縁膜81の側面とを覆う。バリアメタル膜84は、層間絶縁膜83及びゲート絶縁膜81の各々と接している。バリアメタル膜84は、例えば窒化チタン(TiN)を含む材料から構成されている。
 ソース電極60は、第1主面1に接する。ソース電極60は、コンタクト電極61と、ソース配線62とを有する。コンタクト電極61は、第1主面1において、ソース領域13及びコンタクト領域16に接していてもよい。コンタクト電極61は、例えばニッケルシリサイド(NiSi)を含む材料から構成されている。コンタクト電極61が、チタンと、アルミニウムと、シリコンとを含む材料から構成されていてもよい。コンタクト電極61は、コンタクト領域16とオーミック接合している。ソース配線62は、バリアメタル膜84の上面及び側面と、コンタクト電極61の上面とを覆う。ソース配線62は、バリアメタル膜84及びコンタクト電極61の各々と接している。ソース配線62は、例えばアルミニウムを含む材料から構成されている。
 パッシベーション膜85は、ソース配線62の上面を覆う。パッシベーション膜85は、ソース配線62と接している。パッシベーション膜85は、例えばポリイミドを含む材料から構成されている。パッシベーション膜85には、ソース配線62の上面の一部を露出する開口部87が形成されている。
 ドレイン電極70は、第2主面2に接する。ドレイン電極70は、第2主面2において炭化珪素単結晶基板50と接している。ドレイン電極70は、ドリフト領域11と電気的に接続されている。ドレイン電極70は、例えばニッケルシリサイドを含む材料から構成されている。ドレイン電極70がチタンと、アルミニウムと、シリコンとを含む材料から構成されていてもよい。ドレイン電極70は、炭化珪素単結晶基板50とオーミック接合している。
 第2主面2に対して垂直な方向において、電界緩和領域15の上端面が底面4から離間していてもよい。この場合、例えば、底面4がドリフト領域11に位置してもよく、側面3が、ソース領域13、ボディ領域12及び電流拡散領域14を貫通してドリフト領域11に至ってもよい。例えば、電界緩和領域15の上端面と底面4との間に、第1領域11Aがあってもよい。
 炭化珪素単結晶基板50と第3領域11Cとの間に、例えば窒素等のn型不純物を含み、n型の導電型を有するバッファ層が設けられていてもよい。バッファ層のn型不純物の実効濃度は、第3領域11Cのn型不純物の実効濃度よりも高くてもよい。
 本開示において、p型不純物の実効濃度とは、p型不純物の濃度とn型不純物の濃度との差分であり、n型不純物の実効濃度とは、n型不純物の濃度とp型不純物の濃度との差分である。実効濃度は、例えば以下の手順1~手順4で測定することができる。
 (手順1) 半導体装置の表面を観察することにより素子領域を特定する。
 (手順2) 図2に示す半導領域の断面が現れるように半導体装置を加工する。例えば、集束イオンビーム(Focused Ion Beam:FIB)装置を用いて半導体装置の断面加工を行う。
 (手順3) 走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)を用いて、不純物が注入された領域の導電型がp型かn型かの判定を行う。例えば加速電圧が3kV、倍率が10000倍の条件でSEM観察を行った場合、明るい領域がp型領域であり、暗い領域がn型領域である。
 (手順4) 上記の断面におけるp型領域及びn型領域について走査型拡がり抵抗顕微鏡(Scanning Spreading Resistance Microscopy:SSRM)を用いて不純物濃度を測定する。p型領域の濃度がp型不純物の実効濃度であり、n型領域の濃度がn型不純物の実効濃度である。
 次に、実施形態に係るMOSFET100の製造方法について説明する。図4~図12は、実施形態に係るMOSFET100の製造方法を示す断面図である。図4~図12は、図2と同様に、図1中のII-II線に沿った断面図に相当する。
 まず、図4に示されるように、炭化珪素単結晶基板50が準備される。例えば昇華法によって製造された炭化珪素インゴット(図示せず)がスライスされることにより、炭化珪素単結晶基板50が準備される。炭化珪素単結晶基板50上にバッファ層(図示せず)が形成されてもよい。バッファ層は、例えば原料ガスとしてシラン(SiH)とプロパン(C)との混合ガスを用い、キャリアガスとして例えば水素(H)を用いた化学気相成長(Chemical Vapor Deposition:CVD)法により形成することができる。バッファ層のエピタキシャル成長の際に、例えば窒素等のn型不純物がバッファ層に導入されてもよい。
 次に、同じく図4に示されるように、エピタキシャル層21が形成される。例えば原料ガスとしてシランとプロパンとの混合ガスを用い、キャリアガスとして例えば水素を用いたCVD法により、炭化珪素単結晶基板50上にエピタキシャル層21が形成される。エピタキシャル成長の際、例えば窒素等のn型不純物がエピタキシャル層21に導入される。エピタキシャル層21は、n型の導電型を有する。エピタキシャル層21のn型不純物の実効濃度は、バッファ層のn型不純物の実効濃度よりも低くてもよい。
 次に、図5に示されるように、電界緩和領域15が形成される。例えば、電界緩和領域15が形成される領域上に開口部を有するマスク層(図示せず)が形成される。次に、例えばアルミニウムイオン等のp型を付与可能なp型不純物イオンがエピタキシャル層21に注入される。このp型不純物イオンの注入は、チャネリング現象が生じる条件で行われる。これにより、第1面15A及び第2面15Bを有する電界緩和領域15が形成される。例えば、電界緩和領域15の形成の際のp型不純物イオンの注入エネルギは、900keV以上1000keV以下とされてもよく、ドーズ量は3.5×1013cm-2以上4.5×1013cm-2以下とされてもよい。電界緩和領域15の形成後にマスク層が除去される。
 次に、同じく図5に示されるように、埋込JTE領域17が形成される。例えば、埋込JTE領域17が形成される領域上に開口部を有するマスク層(図示せず)が形成される。次に、例えばアルミニウムイオン等のp型を付与可能なp型不純物イオンがエピタキシャル層21に注入される。このp型不純物イオンの注入は、チャネリング現象が生じる条件で行われる。これにより、第3面17A及び第4面17Bを有する埋込JTE領域17が形成される。例えば、埋込JTE領域17の形成の際のp型不純物イオンの注入エネルギは、900keV以上1000keV以下とされてもよく、ドーズ量は0.5×1013cm-2以上1.5×1013cm-2以下とされてもよい。埋込JTE領域17の形成後にマスク層が除去される。
 次に、図6に示されるように、接続領域19が形成される。例えば、接続領域19が形成される領域上に開口部を有するマスク層(図示せず)が形成される。次に、例えばアルミニウムイオン等のp型を付与可能なp型不純物イオンがエピタキシャル層21に注入される。これにより、接続領域19が形成される。接続領域19の形成後にマスク層が除去される。
 次に、同じく図6に示されるように、ボディ領域12が形成される。例えば、ボディ領域12が形成される領域上に開口部を有するマスク層(図示せず)が形成される。次に、例えばアルミニウムイオン等のp型を付与可能なp型不純物イオンがエピタキシャル層21に注入される。これにより、ボディ領域12が形成される。
 次に、同じく図6に示されるように、電流拡散領域14が形成される。例えばリンイオン等のn型を付与可能なn型不純物イオンがエピタキシャル層21に注入される。これにより、電流拡散領域14が形成される。
 次に、同じく図6に示されるように、ソース領域13が形成される。例えばリンイオン等のn型を付与可能なn型不純物イオンがエピタキシャル層21に注入される。これにより、ソース領域13が形成される。ソース領域13の形成後にマスク層が除去される。
 次に、同じく図6に示されるように、コンタクト領域16が形成される。例えば、コンタクト領域16が形成される領域上に開口部を有するマスク層(図示せず)が形成される。次に、例えばアルミニウムイオン等のp型を付与可能なp型不純物がエピタキシャル層21に注入される。これにより、コンタクト領域16が形成される。
 次に、同じく図6に示されるように、表面JTE領域18が形成される。例えば、表面JTE領域18が形成される領域上に開口部を有するマスク層(図示せず)が形成される。次に、例えばアルミニウムイオン等のp型を付与可能なp型不純物がエピタキシャル層21に注入される。これにより、表面JTE領域18が形成される。
 次に、炭化珪素基板10に注入された不純物イオンを活性化するために活性化アニールが実施される。活性化アニールの温度は、好ましくは1500℃以上1900℃以下であり、例えば1700℃程度である。活性化アニールの時間は、例えば30分程度である。活性化アニールの雰囲気は、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、例えばアルゴン(Ar)雰囲気である。
 次に、図7に示されるように、ゲートトレンチ5が形成される。例えば、第1主面1上に、ゲートトレンチ5が形成される位置上に開口を有するマスク層(図示せず)が形成される。マスク層を用いて、ソース領域13の一部と、ボディ領域12の一部と、電流拡散領域14の一部と、ドリフト領域11の一部とがエッチングにより除去される。エッチングの方法としては、例えば反応性イオンエッチング、特に誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。具体的には、例えば反応ガスとして六フッ化硫黄(SF)又はSFと酸素(O)との混合ガスを用いた誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。エッチングにより、ゲートトレンチ5が形成されるべき領域に、第1主面1に対してほぼ垂直な側部と、側部と連続的に設けられ、かつ第1主面1とほぼ平行な底部とを有する凹部(図示せず)が形成される。
 次に、凹部において熱エッチングが行われる。熱エッチングは、第1主面1上にマスク層が形成された状態で、例えば、少なくとも1種類以上のハロゲン原子を有する反応性ガスを含む雰囲気中での加熱によって行い得る。少なくとも1種類以上のハロゲン原子は、塩素(Cl)原子及びフッ素(F)原子の少なくともいずれかを含む。当該雰囲気は、例えば、塩素(Cl)、三塩化ホウ素(BCl)、SF又は四フッ化炭素(CF)を含む。例えば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を、例えば800℃以上900℃以下として、熱エッチングが行われる。なお、反応ガスは、上述した塩素ガスと酸素ガスとに加えて、キャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、例えば窒素ガス、アルゴンガス又はヘリウムガス等を用いることができる。
 上記熱エッチングにより、炭化珪素基板10の第1主面1にゲートトレンチ5が形成される。ゲートトレンチ5は、側面3と、底面4とにより規定される。側面3は、ソース領域13と、ボディ領域12と、電流拡散領域14と、ドリフト領域11とにより構成される。底面4は、電界緩和領域15により構成される。側面3と、底面4を含む平面との間の角度θ1は、例えば45°以上65°以下である。次に、マスク層が第1主面1から除去される。
 次に、図8に示されるように、ゲート絶縁膜81が形成される。例えば炭化珪素基板10を熱酸化することにより、ソース領域13と、ボディ領域12と、電流拡散領域14と、ドリフト領域11と、電界緩和領域15と、コンタクト領域16とに接するゲート絶縁膜81が形成される。具体的には、炭化珪素基板10が、酸素を含む雰囲気中において、例えば1300℃以上1400℃以下の温度で加熱される。これにより、第1主面1と、側面3及び底面4に接するゲート絶縁膜81が形成される。なお、ゲート絶縁膜81が熱酸化により形成された場合、厳密には、炭化珪素基板10の一部がゲート絶縁膜81に取り込まれる。このため、以降の処理では、熱酸化後のゲート絶縁膜81と炭化珪素基板10との間の界面に第1主面1、側面3及び底面4が若干移動したものとする。
 次に、一酸化窒素(NO)ガス雰囲気中において炭化珪素基板10に対して熱処理(NOアニール)が行われてもよい。NOアニールにおいて、炭化珪素基板10が、例えば1100℃以上1400℃以下の条件下で1時間程度保持される。これにより、ゲート絶縁膜81とボディ領域12との界面領域に窒素原子が導入される。その結果、界面領域における界面準位の形成が抑制されることで、チャネル移動度を向上させることができる。
 NOアニール後、雰囲気ガスとしてアルゴン(Ar)を用いるArアニールが行われてもよい。Arアニールの加熱温度は、例えば上記NOアニールの加熱温度以上である。Arアニールの時間は、例えば1時間程度である。これにより、ゲート絶縁膜81とボディ領域12との界面領域における界面準位の形成がさらに抑制される。なお、雰囲気ガスとして、Arガスに代えて窒素ガス等の他の不活性ガスが用いられてもよい。
 次に、図9に示されるように、ゲート電極82が形成される。ゲート電極82は、ゲート絶縁膜81上に形成される。ゲート電極82は、例えば減圧CVD(Low Pressure - Chemical Vapor Deposition:LP-CVD)法により形成される。ゲート電極82は、ソース領域13と、ボディ領域12と、電流拡散領域14と、ドリフト領域11との各々に対面するように形成される。
 次に、図10に示されるように、層間絶縁膜83が形成される。具体的には、ゲート電極82を覆い、かつゲート絶縁膜81と接するように層間絶縁膜83が形成される。層間絶縁膜83は、例えば、CVD法により形成される。層間絶縁膜83は、例えば二酸化珪素を含む材料から構成される。層間絶縁膜83の一部は、ゲートトレンチ5の内部に形成されてもよい。
 次に、図11に示されるように、層間絶縁膜83及びゲート絶縁膜81にコンタクトホール86が形成される。コンタクトホール86にコンタクト領域16が層間絶縁膜83及びゲート絶縁膜81から露出する。
 次に、図12に示されるように、バリアメタル膜84、コンタクト電極61及びドレイン電極70が形成される。例えば、層間絶縁膜83の上面及び側面と、ゲート絶縁膜81の側面とを覆うバリアメタル膜84が形成される。バリアメタル膜84は、例えば窒化チタンを含む材料から構成される。バリアメタル膜84は、例えばスパッタリング法による成膜及び反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)より形成される。次に、第1主面1においてコンタクト領域16に接するコンタクト電極61用の金属膜(図示せず)が形成される。コンタクト電極61用の金属膜は、例えばスパッタリング法により形成される。コンタクト電極61用の金属膜は、例えばニッケルを含む材料から構成される。次に、第2主面2において炭化珪素単結晶基板50に接するドレイン電極70用の金属膜(図示せず)が形成される。ドレイン電極70用の金属膜は、例えばスパッタリング法により形成される。ドレイン電極70用の金属膜は、例えばニッケルを含む材料から構成される。
 次に、合金化アニールが実施される。コンタクト電極61用の金属膜及びドレイン電極70用の金属膜が、例えば900℃以上1100℃以下の温度で5分程度保持される。これにより、コンタクト電極61用の金属膜の少なくとも一部及びドレイン電極70用の金属膜の少なくとも一部が、炭化珪素基板10が含む珪素と反応してシリサイド化する。これにより、コンタクト領域16とオーミック接合するコンタクト電極61と、炭化珪素単結晶基板50とオーミック接合するドレイン電極70とが形成される。コンタクト電極61が、チタンと、アルミニウムと、シリコンとを含む材料から構成されてもよい。ドレイン電極70が、チタンと、アルミニウムと、シリコンとを含む材料から構成されてもよい。
 次に、ソース配線62が形成される。具体的には、コンタクト電極61及びバリアメタル膜84を覆うソース配線62が形成される。ソース配線62は、例えばスパッタリング法による成膜及びRIEより形成される。ソース配線62は、例えばアルミニウムを含む材料から構成される。このようにして、コンタクト電極61とソース配線62とを有するソース電極60が形成される。
 次に、パッシベーション膜85が形成される。具体的には、ソース配線62を覆うパッシベーション膜85が形成される。パッシベーション膜85は、例えばポリイミドを含む材料から構成される。パッシベーション膜85は、例えば塗布法により形成される。次に、パッシベーション膜85に開口部87が形成される。
 このようにして、実施形態に係るMOSFET100が完成する。
 次に、本実施形態に係るMOSFETの作用効果について説明する。
 本実施形態に係るMOSFET100では、電界緩和領域15において、p型不純物の濃度が最大値である第1面15Aと、p型不純物の濃度が最大値の1/10である第2面15Bとの間の距離が1.0μm以上である。また、電界緩和領域15の第2主面2側のドリフト領域11との界面93の第1主面1からの距離D4が2.0μm以上である。このため、複数回のエピタキシャル層の形成を行わずとも、ソース領域13、ボディ領域12、ドリフト領域11及び電界緩和領域15を適切に形成できる。また、電界緩和領域15内でp型不純物の濃度は緩やかに変化するため、高い耐圧を得ながら、オン抵抗を抑制しながら、耐圧を向上し、短絡電流を抑制できる。短絡電流の抑制により、短絡耐量が向上する。また、短絡時に熱が発生したとしても、熱は第1主面1から離れた箇所で発生するため、ソース電極60への熱の影響を緩和でき、短絡耐量を向上できる。
 ここで、電界緩和領域15におけるp型不純物の濃度プロファイルが相違する参考例と比較した短絡電流の低減の効果について説明する。図13は、参考例での電界緩和領域15におけるp型不純物の濃度プロファイルの一例を示す図である。図13中の横軸は第1主面1からの距離を示し、縦軸はp型不純物の濃度を示す。図13には、実施形態での濃度プロファイルの一例も示す。
 図13に示されるように、参考例では、p型不純物の濃度の変化が急峻であり、第1面15Aと第2面15Bとの間の距離が1.0μm未満である。また、参考例では、電界緩和領域15の第2主面2側のドリフト領域11との界面93の第1主面1からの距離D4が2.0μm未満である。
 図14は、実施形態及び参考例におけるドレイン電圧とドレイン電流との関係を示す図である。図14中の横軸はドレイン電圧(ソース-ドレイン間電圧)を示し、縦軸はドレイン電流を示す。図14に示されるように、実施形態によれば、参考例と比較して、ドレイン電圧が20V以上のときのドレイン電圧の変化に対するドレイン電流の変化の割合が抑制される。このことは、実施形態により短絡電流が抑制されることを示す。
 また、本実施形態では、電界緩和領域15に含まれるp型不純物の総量は、電界緩和領域15に含まれるn型不純物の総量よりも多い。上記のように、電界緩和領域15は、n型を有するエピタキシャル層21へのp型不純物のイオン注入により形成できる。そして、電界緩和領域15のn型不純物の濃度及びp型不純物の濃度を調整することで、所望のオン抵抗、耐圧及び短絡耐量を得ることができる。
 本実施形態では、終端領域7の埋込JTE領域17において、p型不純物の濃度が最大値である第3面17Aと、p型不純物の濃度が最大値の1/10である第4面17Bとの間の距離が1.0μm以上である。このため、終端領域7の耐圧を活性領域6の耐圧より高くして、アバランシェ耐量を向上できる。
 埋込JTE領域17が電界緩和領域15に電気的に接続されている。このため、電界緩和領域15と埋込JTE領域17とを同電位に制御しやすい。
 第1主面1と底面4との間の距離は0.8μm未満であり、第1主面1と第1面15Aとの間の距離D2は0.8μm以上であることが好ましい。この場合、ボディ領域12と電界緩和領域15との間の領域、すなわち電流拡散領域14及び第1領域11Aでのオン抵抗を低減しやすい。
 第1主面1と第1面15Aとの間の距離D2は、例えば3.0μm以下であり、好ましくは2.0μm以下であり、より好ましくは1.5μm以下である。距離D2が小さいほど、第1主面1を通じたイオン注入により電界緩和領域15を形成しやすい。
 [変形例]
 次に、実施形態の変形例について説明する。変形例は、主にゲートトレンチの形状の点で実施形態と相違する。図15は、実施形態の変形例に係るMOSFET(炭化珪素半導体装置)の構成を示す断面図である。図15は、図1中のII-II線に沿った断面と同様の断面を示す。
 図15に示されるように、変形例に係るMOSFET200では、ゲートトレンチ5が垂直トレンチである。つまり、底面4を含む平面に対する側面3の角度θ1は、90°であってもよい。他の構成は実施形態と同様である。
 このような変形例によっても実施形態と同様の効果を得ることができる。
 上記実施形態及び参考例では、n型を第1導電型とし、かつp型を第2導電型して説明したが、p型を第1導電型とし、かつn型を第2導電型としてもよい。上記実施形態及び参考例では、炭化珪素半導体装置としてMOSFETを例に挙げて説明したが、炭化珪素半導体装置は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)等であってもよい。上記各不純物領域におけるp型不純物の実効濃度及びn型不純物の実効濃度は、例えば走査型静電容量顕微鏡(Scanning Capacitance Microscope:SCM)法又は二次イオン質量分析(Secondary Ion Mass Spectrometry:SIMS)法等により測定可能である。p型領域とn型領域との境界面(つまりpn接合界面)の位置は、例えばSCM法又はSIMS法等により特定できる。電流拡散領域中の多数キャリアの実効濃度の分布は、実効濃度を測定せずとも、例えば電流拡散領域とボディ領域とのpn接合により生成される空乏層の厚さの分布に基づいて特定できる。空乏層の厚さは、例えばSCM法又はSIMS法等により特定できる。
 なお、ゲートトレンチは、ハニカム状に伸長していてもよいし、アイランド状に点在していてもよい。
 以上、実施形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
 1 第1主面
 2 第2主面
 3 側面
 4 底面
 5 ゲートトレンチ
 6 活性領域
 7 終端領域
 10 炭化珪素基板
 11 ドリフト領域
 11A 第1領域
 11B 第2領域
 11C 第3領域
 12 ボディ領域
 13 ソース領域
 14 電流拡散領域
 15 電界緩和領域(第1電界緩和領域)
 15A 第1面
 15B 第2面
 16 コンタクト領域
 17 埋込JTE領域(第2電界緩和領域)
 17A 第3面
 17B 第4面
 18 表面JTE領域
 19 接続領域
 21 エピタキシャル層
 40 炭化珪素エピタキシャル層
 50 炭化珪素単結晶基板
 60 ソース電極
 61 コンタクト電極
 62 ソース配線
 70 ドレイン電極
 81 ゲート絶縁膜
 82 ゲート電極
 83 層間絶縁膜
 84 バリアメタル膜
 85 パッシベーション膜
 86 コンタクトホール
 87 開口部
 91 第1位置
 92 側端面
 93 界面
 100、200 MOSFET

Claims (8)

  1.  第1主面と、前記第1主面と反対側の第2主面とを有する炭化珪素基板を備え、
     前記炭化珪素基板は、
     第1導電型を有するドリフト領域と、
     前記ドリフト領域上に設けられ、前記第1導電型と異なる第2導電型を有するボディ領域と、
     前記ドリフト領域から隔てられるように前記ボディ領域上に設けられ、かつ前記第1導電型を有するソース領域と、
     を有し、
     前記第1主面には、前記ソース領域及び前記ボディ領域を貫通して前記ドリフト領域に至る側面と、前記側面と連なる底面とにより規定されるゲートトレンチが設けられており、
     前記炭化珪素基板は、前記底面と前記第2主面との間に設けられ、かつ前記第2導電型を有する第1電界緩和領域を更に有し、
     前記第1電界緩和領域は、前記第1主面に垂直な方向において、
     前記第2導電型の不純物の濃度が最大値である第1面と、
     前記第2導電型の不純物の濃度が前記最大値の1/10であり、前記第1面よりも前記第2主面側の第2面と、
     を有し、
     前記第1面と前記第2面との間の距離は1.0μm以上であり、
     前記第1電界緩和領域の前記第2主面側の前記ドリフト領域との界面の前記第1主面からの距離は2.0μm以上である炭化珪素半導体装置。
  2.  前記第1電界緩和領域は、更に前記第1導電型の不純物を含有し、
     前記第1電界緩和領域に含まれる前記第2導電型の不純物の総量は、前記第1電界緩和領域に含まれる前記第1導電型の不純物の総量よりも多い請求項1に記載の炭化珪素半導体装置。
  3.  前記第1主面と前記底面との間の距離は0.8μm未満であり、
     前記第1主面と前記第1面との間の距離は0.8μm以上である請求項1または請求項2に記載の炭化珪素半導体装置。
  4.  前記ボディ領域における前記第2導電型の不純物の実効濃度の最大値は、1.0×1018cm-3以上5.0×1018cm-3以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。
  5.  前記第1主面と前記第1面との間の距離は、3.0μm以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。
  6.  前記ボディ領域、前記ソース領域、前記第1電界緩和領域を含む活性領域と、
     前記活性領域の周囲に設けられ、かつ前記第2導電型を有する第2電界緩和領域を含む終端領域と、
     を有し、
     前記第2電界緩和領域は、前記第1主面に垂直な方向において、
     前記第2導電型の不純物の濃度が最大値である第3面と、
     前記第2導電型の不純物の濃度が前記最大値の1/10であり、前記第3面よりも前記第2主面側の第4面と、
     を有し、
     前記第3面と前記第4面との間の距離は1.0μm以上である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。
  7.  前記第2電界緩和領域は、前記第1電界緩和領域に電気的に接続されている請求項6に記載の炭化珪素半導体装置。
  8.  前記ゲートトレンチの前記側面は、{0-33-8}面を含む請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。
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