JP6539026B2 - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same.
従来より、溝構造のダイオードとして、溝の底部全体に第2導電型領域を形成したものが知られている(特許文献1)。この構造により、特許文献1の半導体装置は、逆方向電圧印加時の耐圧を向上させることができ、また溝角部に集中する電界を第2導電型領域からの空乏層によって緩和することで逆漏れ電流を抑制することができる。
Conventionally, as a diode having a groove structure, one having a second conductivity type region formed on the entire bottom of the groove is known (Patent Document 1). With this structure, the semiconductor device of
しかしながら、特許文献1の構造では、溝の底部に第2導電型領域を形成しているため、低濃度の第1導電型半導体層に空乏層が形成され、第1導電型半導体層の不純物濃度が低いため、空乏層が広がることになる。このため、順方向電流を流す場合、空乏層の広がりにより電流経路が狭くなるという問題がある。
However, in the structure of
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、空乏層の広がりを抑制し、順方向電流を増加させることができる半導体装置及びその製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a semiconductor device capable of suppressing the spread of a depletion layer and increasing a forward current, and a method of manufacturing the same.
本発明の一態様に係る半導体装置は、第1導電型のドリフト領域と、ドリフト領域の主面から、半導体基体とドリフト領域との接合面に向かって形成された溝と、少なくとも溝の内部に埋め込まれ、ドリフト領域との間にダイオードを形成するアノード電極と、溝の底部を覆うようにアノード電極に接するように形成された第2導電型の電界緩和領域と、電界緩和領域とドリフト領域に接し、ドリフト領域よりも高濃度の第1導電型不純物を含む空乏層拡散防止領域とを有する。
A semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a drift region of a first conductivity type, a groove formed from a main surface of the drift region toward a junction surface between the semiconductor substrate and the drift region, and at least the inside of the groove. And an electric field relaxation region of the second conductivity type formed to be in contact with the anode electrode so as to cover the bottom of the groove, and an electric field relaxation region and a drift region. And a depletion layer diffusion preventing region including a first conductivity type impurity having a concentration higher than that of the drift region.
本発明によれば、空乏層の広がりを抑制し、順方向電流を増加させることができる。 According to the present invention, the spread of the depletion layer can be suppressed and the forward current can be increased.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。以下の説明において、記号+、−は導入される不純物密度が高密度か低密度かを意味している。なお、本実施形態では、N型を第1導電型とし、P型を第2導電型として説明するが、P型を第1導電型とし、N型を第2導電型としてもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same parts will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the following description, the symbols + and-indicate whether the introduced impurity density is high or low. In the present embodiment, the N type is described as the first conductivity type, and the P type is described as the second conductivity type. However, the P type may be the first conductivity type and the N type may be the second conductivity type.
[第1の実施形態]
[半導体装置の構成]
図1を参照して、本発明の第1実施形態に係る半導体装置100の構成を説明する。N型高濃度(N+型)の炭化珪素基体である半導体基体1の主面に、N型低濃度(N−型)のSiC層であるドリフト領域2が形成されている。ドリフト領域2の主面(半導体基体1と接する主面とは反対側の主面)からドリフト領域2の内部へ向けて溝4が選択的に形成されている。また、溝4の角部は丸く形成されている。
First Embodiment
[Configuration of Semiconductor Device]
The configuration of the
溝4を埋め込むように、また隣り合う溝4同士を接続するように、アノード電極9が形成されている。アノード電極9の材料は、ドリフト領域2とヘテロ接合を作る多結晶シリコンにP型の不純物を添加した材料か、またはドリフト領域2とショットキ接合を作る金属材料が望ましい。
An
溝4の底部を覆うようにP型の電界緩和領域7が形成されている。換言すれば、電界緩和領域7は、溝4の底部でアノード電極9と接するように形成されている。この電界緩和領域7を覆うようにドリフト領域2より高濃度のN型不純物を含む空乏層拡散防止領域6が形成されている。換言すれば、空乏層拡散防止領域6は、電界緩和領域7とドリフト領域2が接しないように、電界緩和領域7とドリフト領域2との間に形成され、溝4に接するように形成されている。
A P-type electric
半導体基体1の主面に対向する裏面には半導体基体1とオーミック接合を形成するカソード電極10が形成されている。
A
[半導体装置の動作]
次に、図1に示す半導体装置100の基本的な動作について、図2(a)及び図2(b)を参照して説明する。
[Operation of semiconductor device]
Next, the basic operation of the
まず、図2(a)を参照して、半導体装置100の逆方向電圧特性について説明する。
アノード電極9を基準としてカソード電極10に正の電圧を印加すると、ドリフト領域2とアノード電極9の間の障壁に阻まれ、アノード電極9側の電子はカソード電極10側に移動しないため通常電流は流れない。しかし、電界集中が起こる箇所から逆漏れ電流がカソード電極10からアノード電極9へ流れる。溝構造のダイオードの場合、溝4の角部に電界が集中し逆漏れ電流が流れるが、第1実施形態の構造では溝4の底部を覆うように形成された電界緩和領域7から空乏層11が広がり、溝4の角部の電界が緩和される。これにより、溝4の角部からの逆漏れ電流が抑制される。
First, reverse voltage characteristics of the
When a positive voltage is applied to the
続いて、図2(b)を参照して、半導体装置100の順方向電圧特性について説明する。
アノード電極9を基準としてカソード電極10に負の電圧を印加するとドリフト領域2側の電子がアノード電極9側に移動し、アノード電極9からカソード電極10へ順方向電流13が流れる。この時、溝4の底部のPN接合によるバンド曲りに起因した電界緩和領域7からの空乏層12が残った状態となるが、空乏層拡散防止領域6が空乏層12の拡散を抑制するため、大きな順方向電流13を流すことができる。
Subsequently, referring to FIG. 2B, forward voltage characteristics of the
When a negative voltage is applied to the
次に、図3(a)及び図3(b)を参照して、空乏層拡散防止領域6を形成した場合と形成しない場合における電流電圧特性のシミュレーション結果を説明する。図3(a)及び図3(b)において、横軸は電圧(V)を示し、縦軸は電流(A/cm^2)を示す。また、実線は空乏層拡散防止領域6を形成した場合のシミュレーション結果を示し、点線は空乏層拡散防止領域6を形成しない場合のシミュレーション結果を示す。なお、図3(a)及び図3(b)に示すシミュレーション結果は、SYNOPSYS社のデバイスシミュレーション装置T−CADによる計算結果を図示したものである。
Next, with reference to FIGS. 3A and 3B, simulation results of current-voltage characteristics in the case where the depletion layer
図3(a)及び図3(b)から明らかなように、空乏層拡散防止領域6を形成することにより、逆方向電流を抑制したまま、順方向電流が増加していることがわかる。
As apparent from FIGS. 3 (a) and 3 (b), it can be seen that, by forming the depletion layer
次に、図4(a)及び図4(b)を参照して、空乏層拡散防止領域6を形成した場合と形成しない場合における順方向電圧3Vを印加した際の空乏層14の分布について説明する。図4(a)に示すように空乏層拡散防止領域6を形成しない場合は、電界緩和領域7から空乏層14が広がり、順方向電流が流れる経路が狭くなることがわかる。一方、図4(b)に示すように空乏層拡散防止領域6が形成されている場合は、空乏層拡散防止領域6によって空乏層14の広がりが抑制され、順方向電流が流れる経路が広くなることがわかる。
Next, with reference to FIGS. 4A and 4B, the distribution of the
[半導体装置の製造方法]
次に、第1実施形態の半導体装置100の製造方法について、図5A〜図5Gを参照して説明する。
[Method of Manufacturing Semiconductor Device]
Next, a method of manufacturing the
まず、図5Aに示すように、N+型の炭化珪素基体である半導体基体1の主面に、N型低濃度の炭化珪素エピタキシャル層からなるドリフト領域2を形成する。
First, as shown in FIG. 5A, a
次に、図5Bに示すように、ドリフト領域2の主面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜をパターニングして、溝4を形成する箇所の上方の絶縁膜が選択的に除去された絶縁膜マスク3(ハードマスク)を形成する。絶縁膜のパターニングには、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いることができる。絶縁膜上でパターニングされたフォトレジスト膜をマスクにして、絶縁膜をエッチングする。エッチング方法としては、反応性イオンエッチングなどのドライエッチングを用いることができる。絶縁膜をパターニングした後、フォトレジスト膜を酸素プラズマや硫酸などを用いて除去する。なお、絶縁膜はフッ酸に対してエッチングされない、シリコン窒化膜のような絶縁膜が望ましい。
Next, as shown in FIG. 5B, an insulating film is formed on the main surface of
次に、図5Cに示すように、絶縁膜マスク3をマスクとしてドライエッチングを行い、ドリフト領域2の主面に溝4を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, dry etching is performed using the insulating
次に、溝4の角部に酸化犠牲膜(図示せず)を形成し、この酸化犠牲膜をエッチングする。このように酸化犠牲膜の形成とエッチングを繰り返すことにより、図5Dに示すように、角部が丸くなった溝4を形成する。すなわち、溝4の角部の曲率半径は犠牲酸化前よりも長くなる。
Next, an oxide sacrificial film (not shown) is formed at the corners of the
次に、絶縁膜マスク3をマスクとしてドリフト領域2の材料よりもN型不純物濃度を高くしたN型不純物のイオン注入を行い、空乏層拡散防止領域6を形成する。続いて、ドリフト領域2にP型不純物のイオン注入を行い、電界緩和領域7を形成する。このようにして、図5Eに示すように、電界緩和領域7及び空乏層拡散防止領域6が形成される。なお、電界緩和領域7のP型不純物としては、アルミニウム(Al)やボロン(B)などを用いることができる。
Next, using the insulating
次に、溝4の側面に酸化犠牲膜(図示せず)を形成し、この酸化犠牲膜をエッチングする。このように酸化犠牲膜の形成とエッチングを繰り返すことにより、図5Fに示すように、溝4の側面に露出した電界緩和領域7及び空乏層拡散防止領域6は選択的に除去され、溝4の底部のみに電界緩和領域7及び空乏層拡散防止領域6が残る。
Next, an oxide sacrificial film (not shown) is formed on the side surface of the
次に、図5Gに示すように、溝4の全体を埋め込んで、ドリフト領域2上にアノード電極9を形成する。また、半導体基体1の主面と対抗する裏面にカソード電極10を形成する。以上により、図1に示す半導体装置100が完成する。
Next, as shown in FIG. 5G, the
[第1実施形態の効果]
以上説明したように、第1実施形態によれば、溝4の底部においてアノード電極9に接するように電界緩和領域7が形成される。また、電界緩和領域7を覆うように空乏層拡散防止領域6が形成される。これにより、第1実施形態に係る半導体装置100は、電界緩和領域7の形成によって逆方向耐圧を向上させ、かつ、空乏層拡散防止領域6によって空乏層の広がりを抑制することにより、順方向電流を増加させることができる。
[Effect of First Embodiment]
As described above, according to the first embodiment, the electric
また、第1実施形態によれば、アノード電極9は、溝4を埋め込むように形成され、さらに隣り合う溝4同士を接続するように形成される。これにより、隣り合う溝4で挟まれたドリフト領域2との間にもダイオードが形成される。これにより、順方向電流を増加させることができる。
Further, according to the first embodiment, the
また、第1実施形態によれば、空乏層拡散防止領域6は、電界緩和領域7とドリフト領域2との間に形成され、溝4に接するように形成される。すなわち、電界緩和領域7は、ドリフト領域2と直接接しない領域に形成される。これにより、半導体装置100は、空乏層の広がりを抑制することにより、順方向電流を増加させることができる。
Further, according to the first embodiment, the depletion layer
また、第1実施形態によれば、アノード電極9は、ドリフト領域2とは異なる種類の材料で形成される。これにより、アノード電極9とドリフト領域2がヘテロ接合してユニポーラ型ダイオードが形成される。ユニポーラ型ダイオードは、バイポーラ型ダイオードと比べて逆回復電荷を抑制できるため、低損失な半導体装置を提供することができる。
Further, according to the first embodiment, the
なお、アノード電極9をドリフト領域2とバンドギャップが異なる半導体材料(例えば、シリコン)で形成してもよい。これにより、アノード電極9とドリフト領域2がヘテロ接合してユニポーラ型ダイオードが形成される。ユニポーラ型ダイオードは、バイポーラ型ダイオードと比べて逆回復電荷を抑制できるため、低損失な半導体装置を提供することができる。
The
また、第1実施形態に係る半導体装置100の製造方法では、ドリフト領域2の主面に絶縁膜を堆積し、溝4の形成部分に開口を有するレジストをマスクにして絶縁膜をエッチングしてハードマスクを作製し、ハードマスクの開口から表出するドリフト領域2を選択的にエッチングして溝4を形成する。そして、N型不純物とP型不純物を連続して溝4に注入して空乏層拡散防止領域6及び電界緩和領域7を形成し、溝4の側面に犠牲酸化膜を選択的に形成し、この犠牲酸化膜をエッチングする。これにより、溝4の底部に空乏層拡散防止領域6及び電界緩和領域7を形成することができ、上述した第1実施形態に係る半導体装置100を製造することができる。
Further, in the method of manufacturing the
また、第1実施形態に係る半導体装置100の製造方法によれば、溝4を形成した後に溝4の側面に犠牲酸化膜を形成し、犠牲酸化膜をエッチングする。これにより、溝4の角部の曲率半径を犠牲酸化前より大きくすることができる。これにより、図2(a)に示すように溝4の底部から角部までを覆うように電界緩和領域7を形成することができ、この電界緩和領域7から空乏層11が広がり、溝4の角部の電界が緩和される。これにより、溝4の角部からの逆漏れ電流が抑制される。
Further, according to the method of manufacturing the
第1実施形態では、空乏層拡散防止領域6は、電界緩和領域7を覆うように形成されている。このため空乏層拡散防止領域6は、溝4に接することになる。しかし、空乏層拡散防止領域6を形成する領域はこれに限定されない。例えば、電界緩和領域7を覆うように空乏層拡散防止領域6を形成し、かつ、溝4に接しない領域に形成することができる。このように空乏層拡散防止領域6を形成しても、空乏層の広がりを抑制でき、順方向電流を増加させることができる。
In the first embodiment, the depletion layer
第1実施形態では、図1に示すように、溝4の底部に電界緩和領域7及び空乏層拡散防止領域6を形成したが、電界緩和領域7及び空乏層拡散防止領域6を形成する領域はこれに限定されない。例えば、図6に示すように、溝4の角部に電界緩和領域7及び空乏層拡散防止領域6を形成してもよい。この構造により、溝4の底部の中央部には電界緩和領域7が無いため、溝4の底部の中央部はドリフト領域2に接することになる。これにより、半導体装置100は、溝4の底部の中央部を通して順方向電流を流すことができる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the electric
なお、第1実施形態では、アノード電極9は1種類の電極として説明したが、これに限らず、2種類の電極から形成するようにしてもよい。例えば、図7に示すように、溝4を埋め込むように形成されたアノード電極9aと、隣り合う溝4で挟まれたドリフト領域2に接するアノード電極9bの2種類の電極から形成するようにしてもよい。この際、アノード電極9aの材料には、ドリフト領域2との間に高いエネルギー障壁を作るP型の多結晶シリコンを用い、アノード電極9bの材料には、ドリフト領域2との間に低いエネルギー障壁を作るN型の多結晶シリコンを用いることができる。
In the first embodiment, the
このように構成することにより、逆方向電圧印加時には、エネルギー障壁の高いアノード電極9aから空乏層が溝4の角部からもう一方の角部まで広がり、逆漏れ電流を抑制することができる。また、電界緩和領域7から広がる空乏層により、溝4の角部に集中する電界をさらに緩和することができる。また、順方向電圧印加時には、エネルギー障壁の低いアノード電極9bを通って順方向電流を多く流すことができる。
With this configuration, when a reverse voltage is applied, the depletion layer spreads from the corner of the
[第2の実施形態]
次に、図8を参照して、本発明の第2実施形態に係る半導体装置200について説明する。第2実施形態が第1実施形態と異なるのは、半導体装置200がトランジスタ及びダイオードを有することである。第1実施形態と重複する構成については符号を引用してその説明は省略することとし、以下、相違点を中心として説明を行う。
Second Embodiment
Next, a
[半導体装置の構成]
図8を参照して、第2実施形態に係る半導体装置200の構成を説明する。N型高濃度の炭化珪素基体である半導体基体1の主面に、N型低濃度のSiC層であるドリフト領域2が形成されている。
[Configuration of Semiconductor Device]
The configuration of the
ドリフト領域2の内部に、P型のウェル領域20が形成されている。ウェル領域20は、ドリフト領域2の主面を含む、ドリフト領域2の上部の領域に形成されている。ウェル領域20の内部に、N+型のソース領域21が形成されている。ソース領域21は、ウェル領域20の主面を含む、ウェル領域20の上部の領域に形成されている。
Inside the
ソース領域21及びウェル領域20を貫通してドリフト領域2に至る溝22の側面に、ゲート絶縁膜23を介してゲート電極24が埋め込まれている。ゲート電極24は、ゲート絶縁膜23を介して、溝22の側面に表出するソース領域21及びウェル領域20及びドリフト領域2に隣接する。ゲート絶縁膜23は、ゲート電極24の底面と溝22の底面の間、及びゲート電極24の内外側面のうちの外側の側面と溝22の側面との間をそれぞれ離間している。ゲート電極24は、層間絶縁膜25により被覆されている。層間絶縁膜25は、ゲート電極24の内側の側面及び上面を被覆している。
A
層間絶縁膜25を介してゲート電極24により囲まれたコンタクトホール26の内部に、P型のアノード領域27が埋め込まれている。層間絶縁膜25は、ゲート電極24の内側の側面とアノード領域27との側面との間を離間している。アノード領域27の底面は、ドリフト領域2と接合してダイオードを形成する。
A P-
ゲート電極24の底面にゲート絶縁膜23を介して、電界緩和領域29が形成されている。電界緩和領域29を覆うように空乏層拡散防止領域28が形成されている。ゲート絶縁膜23は、ゲート電極24の底面と電界緩和領域29及び空乏層拡散防止領域28の上面との間を離間している。電界緩和領域29及び空乏層拡散防止領域28は、溝22の角部に接している。
An electric
ソース領域21、層間絶縁膜25及びアノード領域27の上に、ソース電極31が形成されている。ソース電極31は、ウェル領域20、ソース領域21、及びアノード領域27に電気的に低抵抗で接続、つまりオーミック接続している。ゲート電極24とソース電極31は、層間絶縁膜25により絶縁されている。半導体基体1の裏面には、ドレイン電極30がオーミック接続されている。
A
すなわち、図8に示す半導体装置200は、半導体基体1の表面上に形成されたドリフト領域2と、ドリフト領域2内に形成されたウェル領域20と、ウェル領域20内に形成されたソース領域21と、ウェル領域20に形成された溝22と、ゲート絶縁膜23を介して溝22内に形成したゲート電極24とを含むトランジスタを有している。更に、半導体装置200は、ドリフト領域2をカソード領域とし、カソード領域と接触するP型のアノード領域27を含むダイオードを有している。
Specifically,
[半導体装置の動作]
次に、図8に示す半導体装置200の基本的な動作について説明する。半導体装置200は、ソース電極31の電位を基準として、ドレイン電極30に所定の正の電位を印加した状態でゲート電極24の電位を制御することで、トランジスタとして機能する。すなわち、ゲート電極24とソース電極31間の電圧を所定の閾値電圧以上にすると、ゲート電極24の側面にゲート絶縁膜23を介して隣接するウェル領域20の側面(チャネル部)に反転層が形成される。これにより、トランジスタはオン状態となり、ドレイン電極30からソース電極31へ電流が流れる。
[Operation of semiconductor device]
Next, the basic operation of the
一方、ゲート電極24とソース電極31間の電圧を所定の閾値電圧以下にすると、反転層が消滅して、トランジスタはオフ状態となり、電流が遮断される。この際、ドレインとソースの間には、数百〜数千ボルトの高電圧が印加される。
On the other hand, when the voltage between the
ソース電極31の電位を基準として、ドレイン電極30に所定の負の電位を印加した場合には、ウェル領域20及びアノード領域27をアノードとし、ドリフト領域2をカソードとするダイオードに電流が流れる。このとき、電界緩和領域29から広がる空乏層が空乏層拡散防止領域28によって抑制されるため、ダイオードに流れる電流を増加させることができる。
When a predetermined negative potential is applied to the
[半導体装置の効果]
以上説明したように、第2実施形態によれば、溝22の内部にゲート電極24と共にアノード領域27が形成され、溝22の底面においてダイオードが形成される。導通時には、空乏層拡散防止領域28が電界緩和領域29から広がる空乏層を抑制する。これにより、半導体装置200は、ダイオードに流れる電流を増加させることができる。
[Effect of semiconductor device]
As described above, according to the second embodiment, the
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 While the embodiments of the present invention have been described above, it should not be understood that the statements and drawings that form a part of this disclosure limit the present invention. Various alternative embodiments, examples and operation techniques will be apparent to those skilled in the art from this disclosure.
1 半導体基体
2 ドリフト領域
3 絶縁膜マスク
4 溝
6 空乏層拡散防止領域
7 電界緩和領域
9 アノード電極
10 カソード電極
11、12、14 空乏層
20 ウェル領域
21 ソース領域
22 溝
23 ゲート絶縁膜
24 ゲート電極
25 層間絶縁膜
26 コンタクトホール
27 アノード領域
28 空乏層拡散防止領域
29 電界緩和領域
30 ドレイン電極
31 ソース電極
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記半導体基体の主面に形成された第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域の主面から、前記半導体基体と前記ドリフト領域との接合面に向かって形成された溝と、
少なくとも溝の内部に埋め込まれ、前記ドリフト領域との間にダイオードを形成するアノード電極と、
前記溝の底部を覆うように前記アノード電極に接するように形成された第2導電型の電界緩和領域と、
前記電界緩和領域と前記ドリフト領域に接し、前記ドリフト領域よりも高濃度の第1導電型不純物を含む空乏層拡散防止領域と、
を有することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate,
A drift region of a first conductivity type formed on the main surface of the semiconductor substrate;
A groove formed from the main surface of the drift region toward the junction surface between the semiconductor substrate and the drift region;
An anode electrode embedded at least in the interior of the groove and forming a diode with the drift region;
An electric field relaxation region of a second conductivity type formed to be in contact with the anode electrode so as to cover the bottom of the groove;
A depletion layer diffusion preventing region in contact with the electric field relaxation region and the drift region and containing a first conductivity type impurity having a concentration higher than that of the drift region;
The semiconductor device characterized by having.
前記電界緩和領域は、前記ドリフト領域と接しないことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 The depletion layer diffusion preventing region is formed between the electric field relaxation region and the drift region.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the electric field relaxation region is not in contact with the drift region.
前記第1アノード電極が前記ドリフト領域との間に作るエネルギー障壁の高さは、前記第2アノード電極が前記ドリフト領域との間に作るエネルギー障壁の高さより高いことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置。 The anode electrode is formed of two types of electrodes, a first anode electrode formed to be embedded in the groove and a second anode electrode in contact with the drift region sandwiched by the adjacent grooves.
The height of the energy barrier that the first anode electrode makes with the drift region is higher than the height of the energy barrier that the second anode electrode makes with the drift region. The semiconductor device according to any one of 7.
前記半導体基体の主面に形成された第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域の主面から、前記半導体基体と前記ドリフト領域との接合面に向かって形成された溝と、
前記溝に接し、前記ドリフト領域に形成された第2導電型のウェル領域と、
前記ドリフト領域の主面に接し、前記ウェル領域に形成された第1導電型のソース領域と、
前記溝の側面にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を被覆する層間絶縁膜と、
前記ウェル領域及び前記ソース領域に接続されたソース電極と、
前記ゲート電極に囲まれた内部に埋め込まれ、前記ドリフト領域との間にダイオードを形成するアノード領域と、
前記ゲート電極の底面に前記ゲート絶縁膜を介して形成された第2導電型の電界緩和領域と、
前記電界緩和領域と前記ドリフト領域に接し、前記ドリフト領域よりも高濃度の第1導電型不純物を含む空乏層拡散防止領域と、
前記半導体基体の主面に対向する裏面とオーミック接続されたドレイン電極と
を有することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate,
A drift region of a first conductivity type formed on the main surface of the semiconductor substrate;
A groove formed from the main surface of the drift region toward the junction surface between the semiconductor substrate and the drift region;
A well region of the second conductivity type formed in the drift region and in contact with the groove;
A source region of the first conductivity type formed in the well region in contact with the main surface of the drift region;
A gate electrode formed on a side surface of the groove via a gate insulating film;
An interlayer insulating film covering the gate electrode;
A source electrode connected to the well region and the source region;
An anode region embedded in the interior surrounded by the gate electrode and forming a diode with the drift region;
An electric field relaxation region of a second conductivity type formed on the bottom surface of the gate electrode via the gate insulating film;
A depletion layer diffusion preventing region in contact with the electric field relaxation region and the drift region and containing a first conductivity type impurity having a concentration higher than that of the drift region;
A semiconductor device comprising: a drain electrode in ohmic contact with a back surface opposite to the main surface of the semiconductor substrate.
前記ドリフト領域の主面に絶縁膜を堆積し、前記溝の形成部分に開口を有するレジストをマスクにして前記絶縁膜をエッチングしてハードマスクを作製する第1の工程と、
前記ハードマスクの前記開口から表出する前記ドリフト領域を選択的にエッチングして前記溝を形成する第2の工程と、
前記第2の工程の後に、第1導電型不純物と第2導電型不純物を連続して前記溝に注入して前記空乏層拡散防止領域及び前記電界緩和領域を形成する第3の工程と、
前記溝の側面に第1犠牲酸化膜を選択的に形成し、前記第1犠牲酸化膜をエッチングする第4の工程と
と備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 8, wherein
A first step of depositing an insulating film on the main surface of the drift region and etching the insulating film using a resist having an opening in a portion where the groove is formed as a mask;
A second step of selectively etching the drift region exposed from the opening of the hard mask to form the groove;
After the second step, a third step of continuously implanting the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity into the groove to form the depletion layer diffusion preventing region and the electric field relaxation region;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first sacrificial oxide film selectively on side surfaces of the trench; and etching the first sacrificial oxide film.
前記半導体基体の主面に形成された第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域の主面から、前記半導体基体と前記ドリフト領域との接合面に向かって形成された溝と、
少なくとも溝の内部に埋め込まれ、前記ドリフト領域との間にダイオードを形成するアノード電極と、
前記溝の底部の少なくとも端部を覆うように、前記アノード電極に接するように形成された第2導電型の電界緩和領域と、
前記電界緩和領域並びに前記ドリフト領域に接し、前記ドリフト領域よりも高濃度の第1導電型不純物を含む空乏層拡散防止領域と、を有することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate,
A drift region of a first conductivity type formed on the main surface of the semiconductor substrate;
A groove formed from the main surface of the drift region toward the junction surface between the semiconductor substrate and the drift region;
An anode electrode embedded at least in the interior of the groove and forming a diode with the drift region;
An electric field relaxation region of a second conductivity type formed to be in contact with the anode electrode so as to cover at least an end of a bottom of the groove;
A semiconductor device comprising: the electric field relaxation region and a depletion layer diffusion preventing region in contact with the drift region and containing a first conductivity type impurity having a concentration higher than that of the drift region.
前記電界緩和領域は、前記ドリフト領域と接しないことを特徴とする請求項12または13に記載の半導体装置。 The depletion layer diffusion preventing region is formed between the electric field relaxation region and the drift region.
The semiconductor device according to claim 12, wherein the electric field relaxation region is not in contact with the drift region.
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