JP5514726B2 - Junction type semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、接合型半導体装置およびその製造方法に関し、特に、主電極間に流れる主電流と制御電極に流れる制御電流との間の再結合を抑制し、電流増幅率を高めるのに適した接合型半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a junction type semiconductor device and a manufacturing method thereof, and in particular, a junction suitable for suppressing recombination between a main current flowing between main electrodes and a control current flowing through a control electrode and increasing a current amplification factor. The present invention relates to a type semiconductor device and a method for manufacturing the same.

炭化珪素(シリコン・カーバイド(Silicon Carbide)、以下では「SiC」と記す。)は、広く半導体装置に応用されているシリコンと比べて、バンドギャップエネルギーが大きいという特性を有する。そのためSiCを利用した半導体装置は、高電圧、大電力、高温動作の条件に適しており、パワーデバイスなどへの適用が期待されている。現在、研究開発されているSiCパワーデバイスの構造は、主に、「MOS型」と「接合型」の2つの型に分類されている。   Silicon carbide (Silicon Carbide, hereinafter referred to as “SiC”) has a characteristic that it has a larger band gap energy than silicon that is widely applied to semiconductor devices. Therefore, a semiconductor device using SiC is suitable for high voltage, high power, and high temperature operation conditions, and is expected to be applied to power devices and the like. The structures of SiC power devices currently being researched and developed are mainly classified into two types, “MOS type” and “junction type”.

ここでは接合型SiCパワーデバイスの性能向上という観点で説明する。接合型SiCパワーデバイスには、静電誘導トランジスタ(Static Induction Transistor、以下では「SIT」と記す。)や接合型電界効果トランジスタ(Junction Field Effect Transistor、以下では「JFET」と記す。)、あるいはバイポーラ接合トランジスタ(Bipolar Junction Transistor、以下では「BJT」と記す。)などがある。なお以下において、SIT、JFET、BJTは、総称して、「接合型トランジスタ」と呼ぶこととする。   Here, it demonstrates from a viewpoint of the performance improvement of a junction type SiC power device. The junction type SiC power device includes a static induction transistor (hereinafter referred to as “SIT”), a junction field effect transistor (hereinafter referred to as “JFET”), or bipolar. There are junction transistors (Bipolar Junction Transistor, hereinafter referred to as “BJT”). In the following, SIT, JFET, and BJT are collectively referred to as “junction transistors”.

従来のSITの例としては、例えば特許文献1に開示された構造を有するものが知られている。特許文献1に開示されたSITは、ドレイン領域となるn型4H−SiC(0001)面基板上に、下側から、n型の第1の高抵抗層、p型のチャネルドープ層、n型の第2の高抵抗層、n型のソース領域の順序で積層された構造をしている。当該SITで、そのソース領域は、当該積層構造において上面からソース領域、および第2の高抵抗層の途中まで所定の平面パターン形状でエッチングされることにより、分離されて形成される。当該SITは、その上面に、所定のパターン形状に基づいて分離された複数のソース領域を有している。分離された複数のソース領域の間の領域には、その後にAlイオン注入の工程が実行され、p型のゲート領域が形成される。従って、分離された複数のソース領域の各々は、SITの平面形状で見てみると、その周囲をゲート領域で囲まれている。特許文献1に開示されるSITは、ソース領域とゲート領域との間において、当該SITにおけるSiC表面を表面再結合抑制半導体層で覆うようにした構造を有している。この表面再結合抑制半導体層は、ソース領域(n型のソース領域とn型の第2の高抵抗層)から流れ出る電子とゲート領域から流れ出る正孔との再結合を抑制する機能を有している。これにより、ソース領域からの電子とゲート領域からの正孔の再結合を抑え、接合型半導体層装置の電流増幅率の向上を達成している。As an example of a conventional SIT, for example, one having a structure disclosed in Patent Document 1 is known. The SIT disclosed in Patent Document 1 includes an n + type first high resistance layer, a p type channel doped layer, an n + type 4H-SiC (0001) surface substrate serving as a drain region from the bottom side. A- type second high resistance layer and an n + type source region are stacked in this order. In the SIT, the source region is separated and formed by etching in a predetermined planar pattern shape from the top surface to the source region and the middle of the second high resistance layer in the stacked structure. The SIT has a plurality of source regions separated on the upper surface based on a predetermined pattern shape. In the region between the plurality of separated source regions, an Al ion implantation process is subsequently performed to form a p-type gate region. Accordingly, each of the plurality of separated source regions is surrounded by the gate region when viewed in the planar shape of the SIT. The SIT disclosed in Patent Document 1 has a structure in which the SiC surface in the SIT is covered with a surface recombination suppressing semiconductor layer between the source region and the gate region. This surface recombination suppressing semiconductor layer has a function of suppressing recombination of electrons flowing out of the source region (n + type source region and n type second high resistance layer) and holes flowing out of the gate region. doing. As a result, recombination of electrons from the source region and holes from the gate region is suppressed, and an improvement in the current amplification factor of the junction type semiconductor layer device is achieved.

また、従来のBJTの例として例えば非特許文献1に記載された構造を有するものがある。BJTは、低抵抗のn型4H−SiC(0001)面8度オフ基板上に、下側から、n型高抵抗領域、p型ベース領域、n型エミッタ領域の順序に積層されて形成される。エミッタ領域は、多数の細長い形状の領域からなっている。エミッタ領域、ベース領域(ベースコンタクト領域)、コレクタ領域には外部に電気的接続を取るための電極が形成されている。Further, as an example of a conventional BJT, there is one having a structure described in Non-Patent Document 1, for example. The BJT is laminated on the low resistance n + type 4H-SiC (0001) plane 8 degree off substrate in the order of the n type high resistance region, the p type base region, and the n + type emitter region from below. It is formed. The emitter region is composed of a number of elongated regions. In the emitter region, the base region (base contact region), and the collector region, electrodes for external electrical connection are formed.

図13に非特許文献1に開示されたBJTの断面構造図を示す。図13に示すように、BJT500は、n型低抵抗層であるコレクタ領域501、n型高抵抗領域502、p型領域のベース領域503、n型低抵抗のエミッタ領域504、エミッタ領域を囲むように形成されたp型低抵抗領域のベースコンタクト領域505を備えている。コレクタ領域501とベース領域503(ベースコンタクト領域505)とエミッタ領域のそれぞれの外部には、電気的接続をとるためのコレクタ電極506、ベース電極507、エミッタ電極508が接合されている。さらにBJT500の電極以外の露出表面の全体は表面保護膜509で覆われている。   FIG. 13 shows a cross-sectional structure diagram of the BJT disclosed in Non-Patent Document 1. As shown in FIG. 13, the BJT 500 surrounds the collector region 501, which is an n-type low resistance layer, the n-type high resistance region 502, the base region 503 of the p-type region, the emitter region 504 of n-type low resistance, and the emitter region. The base contact region 505 of the p-type low resistance region is formed. A collector electrode 506, a base electrode 507, and an emitter electrode 508 for electrical connection are joined to the outside of the collector region 501, the base region 503 (base contact region 505), and the emitter region. Further, the entire exposed surface other than the electrodes of the BJT 500 is covered with a surface protective film 509.

特開2006−269681号公報JP 2006-269681 A

J. Zhang他著「High Power(500V-70A) and High Gain(44-47) 4H-SiC Bipolar Junction Transistors」Materials Science Forum Vols. 457-460 (2004) pp. 1149-1152.J. Zhang et al., “High Power (500V-70A) and High Gain (44-47) 4H-SiC Bipolar Junction Transistors” Materials Science Forum Vols. 457-460 (2004) pp. 1149-1152.

SITやBJT等の接合型トランジスタでは、ゲートあるいはベースと呼ばれる制御電極がpn接合で形成されている。ソースとドレインの間、あるいはエミッタとコレクタの間のような主電極の間に電流を流すためには、当該制御電極に電流を流す必要がある。主電極の間に流れる電流を「主電流Id」、制御電極に流れる電流を「制御電流Ig」とするとき、両電流の比(Id/Ig)は「電流増幅率」と呼ばれる。接合型トランジスタの開発では、電流増幅率の値を大きくすることが重要な課題となっている。   In a junction transistor such as SIT or BJT, a control electrode called a gate or a base is formed by a pn junction. In order to pass a current between main electrodes such as between a source and a drain or between an emitter and a collector, it is necessary to pass a current through the control electrode. When the current flowing between the main electrodes is “main current Id” and the current flowing through the control electrode is “control current Ig”, the ratio of both currents (Id / Ig) is called “current amplification factor”. In the development of junction transistors, increasing the value of the current amplification factor is an important issue.

上記電流増幅率を低下させる要因としては、制御電極から流れ込む正孔(制御電流Igのキャリア)と主電極間を流れる電子(主電流Idのキャリア)との再結合を挙げることができる。再結合電流の値は、電子密度、正孔密度、再結合準位密度に依存し、それぞれの密度が高いほど再結合電流も大きくなる。   As a factor for reducing the current amplification factor, recombination of holes flowing from the control electrode (carrier of the control current Ig) and electrons flowing between the main electrodes (carrier of the main current Id) can be mentioned. The value of the recombination current depends on the electron density, hole density, and recombination level density, and the higher the density, the larger the recombination current.

再結合が発生しやすい部位としてはSiC表面が知られている。SiC表面の再結合準位の密度を低減するために、SiC表面を酸化して保護膜を形成するプロセスで各種の工夫をなすことが提案されている。この点は特許文献1にも記載されている。さらに特許文献1では、再結合確率を下げるために、SiC表面に、濃度の低いp型領域からなる表面再結合抑制半導体層を設けるようにしている。このような表面再結合抑制半導体層を形成すると、SiC表面に電子に対する電位障壁が形成されるので、SiC表面での電子密度を下げることができる。さらに、濃度の低いp型領域でSiC表面に高抵抗層を形成することにより、正孔の密度も低く抑えることができる。かかる表面再結合抑制半導体層を形成することにより、接合型トランジスタのSiC表面に再結合準位が存在したとしても、再結合確率を低減することができ、接合型トランジスタの電流増幅率を大きくすることができる。   The SiC surface is known as a site where recombination is likely to occur. In order to reduce the density of recombination levels on the SiC surface, various proposals have been made in the process of forming a protective film by oxidizing the SiC surface. This point is also described in Patent Document 1. Further, in Patent Document 1, in order to reduce the recombination probability, a surface recombination suppressing semiconductor layer composed of a p-type region having a low concentration is provided on the SiC surface. When such a surface recombination-inhibiting semiconductor layer is formed, a potential barrier against electrons is formed on the SiC surface, so that the electron density on the SiC surface can be lowered. Furthermore, the hole density can be kept low by forming a high resistance layer on the SiC surface in a p-type region having a low concentration. By forming such a surface recombination suppressing semiconductor layer, even if a recombination level exists on the SiC surface of the junction transistor, the recombination probability can be reduced and the current amplification factor of the junction transistor is increased. be able to.

以上のように接合型トランジスタにおいて、SiC表面での再結合を抑制して電流増幅率を大きくする試みが多くなされている。しかしながら、SITのp型ゲート領域やBJTのp型ベースコンタクト領域でも電子と正孔の再結合確率が高いことが知られている。ところが、従来の接合型トランジスタの開発では、当該領域での再結合を抑制する試みは見当たらない。   As described above, in the junction transistor, many attempts have been made to increase the current amplification factor by suppressing recombination on the SiC surface. However, it is known that the recombination probability of electrons and holes is high also in the p-type gate region of SIT and the p-type base contact region of BJT. However, in the development of a conventional junction transistor, there is no attempt to suppress recombination in this region.

ここで上記の問題を、SITの構造例に基づいて現象的な面で説明する。典型的なSITの断面構造において、p型ゲート領域は、高エネルギかつ高濃度のAlイオン注入工程と、その後の活性化熱処理工程とによって形成される。高エネルギかつ高濃度のAlイオン注入によって結晶中に多くの欠陥が発生するため、活性化熱処理により結晶性の回復を図る。しかしながら、結晶性は完全に回復することはできず、p型ゲート領域近辺に欠陥が残ることになる。当該欠陥が、電子と正孔の再結合中心として働き、電流増幅率を低下させる原因となる。当該再結合を抑制するため、ゲート領域とソース領域の間の距離を大きくし、電子を遠ざける手法が考えられる。しかし、当該手法は、接合型トランジスタを微細化するという設計思想に反するため、電流増幅率の向上と微細化による電流密度の向上とが両立することができない。   Here, the above problem will be described in terms of phenomena based on a structural example of SIT. In a typical SIT cross-sectional structure, the p-type gate region is formed by a high energy and high concentration Al ion implantation step and a subsequent activation heat treatment step. Since many defects are generated in the crystal by high energy and high concentration Al ion implantation, the crystallinity is restored by activation heat treatment. However, crystallinity cannot be completely recovered, and defects remain in the vicinity of the p-type gate region. The defect acts as a recombination center of electrons and holes, and causes a decrease in current amplification factor. In order to suppress the recombination, a method of increasing the distance between the gate region and the source region and keeping the electrons away can be considered. However, since this method is contrary to the design concept of miniaturizing the junction transistor, it is impossible to achieve both improvement of the current amplification factor and improvement of the current density by miniaturization.

SITに関する上記の問題は、BJTでも同様に生じる問題である。   The above-mentioned problem relating to SIT is a problem that also occurs in BJT.

本発明の目的は、SITのゲート領域あるいはBJTのベース領域等の周囲領域での電子と正孔の再結合確率を低減し、主電極間に流れる主電流と制御電極に流れる制御電流との間の再結合を抑制し、電流増幅率を向上することができ、併せて微細化による電流密度の向上も実現することができる接合型半導体装置およびその製造方法を提供することにある。   The object of the present invention is to reduce the recombination probability of electrons and holes in the surrounding region such as the gate region of SIT or the base region of BJT, and between the main current flowing between the main electrodes and the control current flowing to the control electrode. It is an object of the present invention to provide a junction type semiconductor device and a method for manufacturing the same that can suppress recombination of the semiconductor layer, improve the current amplification factor, and improve the current density by miniaturization.

本発明に係る接合型半導体装置は、炭化珪素(SiC)の半導体結晶で作られた基板である第1の主電極用領域(一方の主電極に対応する第1領域)と、基板の1つの面の側に形成された第2の主電極用領域(他方の主電極に対応する第2領域)と、第1および第2の主電極用領域の間に形成された高抵抗層と、第2の主電極用領域の周囲に形成された制御電極用領域(制御電極に対応する領域)と、制御電極用領域の少なくとも側面を覆うように形成された再結合抑制領域と、を有することで特徴づけられる。   A junction type semiconductor device according to the present invention includes a first main electrode region (a first region corresponding to one main electrode) which is a substrate made of a silicon carbide (SiC) semiconductor crystal, and one of the substrates. A second main electrode region formed on the side of the surface (a second region corresponding to the other main electrode), a high resistance layer formed between the first and second main electrode regions, A control electrode region (a region corresponding to the control electrode) formed around the two main electrode regions, and a recombination suppression region formed so as to cover at least the side surface of the control electrode region. Characterized.

上記の接合型半導体装置において、SITまたはBJTに応じて、第1の主電極用領域はドレイン領域またはコレクタ領域であり、第2の主電極用領域はソース領域またはエミッタ領域であり、制御電極用領域はゲート領域またはベース領域である。ゲート領域等の制御電極用領域の少なくとも所定範囲の側面を覆うように再結合抑制領域を設けるようにしたため、当該接合型半導体装置の製造工程で生じる再結合準位が多数存在する領域に例えば電子等に対する電位障壁が設けられ、ソース領域等から流れ込む電子等を再結合抑制領域で遠ざけることができる。   In the above junction type semiconductor device, according to SIT or BJT, the first main electrode region is a drain region or a collector region, and the second main electrode region is a source region or an emitter region. The region is a gate region or a base region. Since the recombination suppression region is provided so as to cover at least a predetermined range of the side surface of the control electrode region such as the gate region, for example, an electron is present in a region where many recombination levels exist in the manufacturing process of the junction type semiconductor device. Is provided, and electrons flowing from the source region or the like can be kept away from the recombination suppression region.

上記の接合型半導体装置において、好ましくは、高抵抗層内に制御電極用領域に接触するチャネルドープ層を有し、再結合抑制領域はチャネルドープ層が形成された深さ位置まで形成される。   In the above junction type semiconductor device, preferably, the high resistance layer has a channel dope layer in contact with the control electrode region, and the recombination suppression region is formed to a depth position where the channel dope layer is formed.

さらに、再結合抑制領域を制御電極用領域の側面と底面を覆うように形成することもできる。   Furthermore, the recombination suppression region can be formed so as to cover the side surface and the bottom surface of the control electrode region.

上記の接合型半導体装置において、好ましくは、第1の主電極用領域は第1の導電型の低抵抗層からなるドレイン領域であり、第2の主電極用領域は第1の導電型の低抵抗層からなるソース領域であり、制御電極用領域は第2の導電型のゲート領域であり、再結合抑制領域はゲート領域と同じ第2の導電型を有し、再結合抑制領域の抵抗率はゲート領域の抵抗率よりも高いか、あるいは再結合抑制領域は高抵抗層と同じ第1の導電型を有し、再結合抑制領域の抵抗率は高抵抗層よりも高い。   In the above junction type semiconductor device, preferably, the first main electrode region is a drain region made of a first conductive type low resistance layer, and the second main electrode region is a first conductive type low resistance layer. A source region composed of a resistive layer, the control electrode region is a gate region of a second conductivity type, the recombination suppression region has the same second conductivity type as the gate region, and the resistivity of the recombination suppression region Is higher than the resistivity of the gate region, or the recombination suppression region has the same first conductivity type as the high resistance layer, and the resistivity of the recombination suppression region is higher than that of the high resistance layer.

上記の接合型半導体装置において、好ましくは、第1の主電極用領域は第2の導電型の低抵抗層からなるドレイン領域であり、第2の主電極用領域は第2の導電型の低抵抗層からなるソース領域であり、制御電極用領域は第1の導電型のゲート領域であり、再結合抑制領域はゲート領域と同じ第1の導電型を有し、再結合抑制領域の抵抗率はゲート領域の抵抗率よりも高いか、あるいは再結合抑制領域は高抵抗層と同じ第2の導電型を有し、再結合抑制領域の抵抗率は高抵抗層よりも高い。   In the above junction type semiconductor device, preferably, the first main electrode region is a drain region composed of a low resistance layer of the second conductivity type, and the second main electrode region is a second conductivity type of low resistance. A source region composed of a resistance layer, the control electrode region is a gate region of the first conductivity type, the recombination suppression region has the same first conductivity type as the gate region, and the resistivity of the recombination suppression region Is higher than the resistivity of the gate region, or the recombination suppression region has the same second conductivity type as the high resistance layer, and the resistivity of the recombination suppression region is higher than that of the high resistance layer.

上記の接合型半導体装置において、好ましくは、第1の主電極用領域は第1の導電型の低抵抗層からなるコレクタ領域であり、第2の主電極用領域は第1の導電型の低抵抗層からなるエミッタ領域であり、制御電極用領域は第2の導電型のベースコンタクト領域であり、再結合抑制領域はベースコンタクト領域と同じ第2の導電型を有し、再結合抑制領域の抵抗率はベースコンタクト領域の抵抗率よりも高いか、あるいは再結合抑制領域は高抵抗層と同じ第1の導電型を有し、再結合抑制領域の抵抗率は高抵抗層よりも高い。   In the above junction type semiconductor device, preferably, the first main electrode region is a collector region made of a first conductivity type low-resistance layer, and the second main electrode region is a first conductivity type low resistance layer. An emitter region composed of a resistance layer, the control electrode region is a second contact type base contact region, the recombination suppression region has the same second conductivity type as the base contact region, and the recombination suppression region The resistivity is higher than the resistivity of the base contact region, or the recombination suppression region has the same first conductivity type as the high resistance layer, and the recombination suppression region has a higher resistivity than the high resistance layer.

上記の接合型半導体装置において、好ましくは、第1の主電極用領域は第2の導電型の低抵抗層からなるコレクタ領域であり、第2の主電極用領域は第2の導電型の低抵抗層からなるエミッタ領域であり、制御電極用領域は第1の導電型のベースコンタクト領域であり、再結合抑制領域はベースコンタクト領域と同じ第1の導電型を有し、再結合抑制領域の抵抗率はベースコンタクト領域の抵抗率よりも高いか、あるいは再結合抑制領域は高抵抗層と同じ第2の導電型を有し、再結合抑制領域の抵抗率は高抵抗層よりも高い。   In the above junction type semiconductor device, preferably, the first main electrode region is a collector region made of a low resistance layer of the second conductivity type, and the second main electrode region is a low conductivity type of the second conductivity type. An emitter region composed of a resistive layer, the control electrode region is a base contact region of the first conductivity type, the recombination suppression region has the same first conductivity type as the base contact region, The resistivity is higher than the resistivity of the base contact region, or the recombination suppression region has the same second conductivity type as the high resistance layer, and the recombination suppression region has a higher resistivity than the high resistance layer.

本発明に係る接合型半導体装置の製造方法は、炭化珪素の半導体結晶で作られかつ第1の主電極用領域となる基板の上に高抵抗層を形成する第1の工程と、高抵抗層の上に第2の主電極用領域となる低抵抗層を形成する第2の工程と、高抵抗層の表面側の所定領域にイオン注入により制御電極用領域を形成する第3の工程と、制御電極用領域の少なくとも側面を覆うようにイオン注入により再結合抑制領域を形成する第4の工程と、を含むことを特徴とする。   A method for manufacturing a junction type semiconductor device according to the present invention includes a first step of forming a high resistance layer on a substrate made of a silicon carbide semiconductor crystal and serving as a first main electrode region, and a high resistance layer. A second step of forming a low-resistance layer serving as a second main electrode region on the first layer; a third step of forming a control electrode region by ion implantation in a predetermined region on the surface side of the high-resistance layer; And a fourth step of forming a recombination suppression region by ion implantation so as to cover at least the side surface of the control electrode region.

また本発明に係る接合型半導体装置の製造方法は、炭化珪素の半導体結晶で作られかつ第1の主電極用領域となる基板の上に高抵抗層を形成する第1の工程と、高抵抗層の上に第2の主電極用領域となる低抵抗層を形成する第2の工程と、高抵抗層の表面側の所定領域にイオン注入により再結合抑制領域を形成する第3の工程と、再結合抑制領域に、再結合抑制領域の表面側からイオン注入により制御電極用領域を形成する第4の工程と、を含むことを特徴とする。   A method for manufacturing a junction type semiconductor device according to the present invention includes a first step of forming a high resistance layer on a substrate made of a silicon carbide semiconductor crystal and serving as a first main electrode region, and a high resistance. A second step of forming a low resistance layer serving as a second main electrode region on the layer; and a third step of forming a recombination suppression region by ion implantation in a predetermined region on the surface side of the high resistance layer; The recombination suppression region includes a fourth step of forming a control electrode region by ion implantation from the surface side of the recombination suppression region.

上記の接合型半導体装置の製造方法において、好ましくは、再結合抑制領域を形成するためにイオン注入される不純物濃度は、制御電極用領域を形成するためにイオン注入される不純物濃度よりも低いことを特徴とする。   In the above method for manufacturing a junction type semiconductor device, preferably, the impurity concentration implanted to form the recombination suppression region is lower than the impurity concentration implanted to form the control electrode region. It is characterized by.

上記の接合型半導体装置の製造方法において、好ましくは、高抵抗層の中にチャネルドープ層を形成するための工程を設けたことを特徴とする。   In the manufacturing method of the junction type semiconductor device, preferably, a step for forming a channel dope layer in the high resistance layer is provided.

上記の接合型半導体装置の製造方法において、好ましくは、基板、高抵抗層、および低抵抗層は第1の導電型であり、制御電極用領域は第2の導電型であることを特徴とする。   In the method for manufacturing a junction semiconductor device, preferably, the substrate, the high resistance layer, and the low resistance layer are of a first conductivity type, and the control electrode region is of a second conductivity type. .

上記の接合型半導体装置の製造方法において、好ましくは、基板、高抵抗層、および低抵抗層は第2の導電型であり、制御電極用領域は第1の導電型であることを特徴とする。   In the method for manufacturing a junction semiconductor device, preferably, the substrate, the high resistance layer, and the low resistance layer are of the second conductivity type, and the control electrode region is of the first conductivity type. .

上記の接合型半導体装置の製造方法において、好ましくは、第1の主電極用領域、第2の主電極用領域、および制御電極用領域のそれぞれに、第1主電極、第2主電極、制御電極を形成する工程と、第2主電極と制御電極の上側に上層電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。   In the manufacturing method of the junction type semiconductor device, preferably, the first main electrode, the second main electrode, and the control are provided in each of the first main electrode region, the second main electrode region, and the control electrode region. A step of forming an electrode; and a step of forming an upper layer electrode on the upper side of the second main electrode and the control electrode.

本発明に係る接合型半導体装置によれば、SiC半導体デバイスのゲート領域またはベース領域に接して少なくともその側面を所定の範囲で覆う再結合抑制領域を設けるようにしたため、ゲート領域等とソース領域等との間の再結合を抑制することができ、電流増幅率を向上することができる。また接合型半導体装置において、微細化を行っても、主電流の電流密度の向上を実現することができる   According to the junction type semiconductor device according to the present invention, the recombination suppression region is provided in contact with the gate region or the base region of the SiC semiconductor device so as to cover at least a side surface of the SiC semiconductor device within a predetermined range. Can be suppressed, and the current amplification factor can be improved. Further, in the junction type semiconductor device, even if miniaturization is performed, the current density of the main current can be improved.

本発明に係る接合型半導体装置の製造方法によれば、SiC半導体デバイスのゲート領域またはベース領域に接して少なくともその側面を所定の範囲で覆うことができる再結合抑制領域を深さ方向に形成することができる工程を備えるようにしたため、上記のごときゲート・ソース間等の再結合を抑制することによって高い電流増幅率を有する接合型半導体装置を容易にかつ確実に製作することができる。   According to the method for manufacturing a junction type semiconductor device according to the present invention, the recombination suppression region that is in contact with the gate region or the base region of the SiC semiconductor device and can cover at least a side surface thereof in a predetermined range is formed in the depth direction. Therefore, the junction type semiconductor device having a high current amplification factor can be manufactured easily and reliably by suppressing the recombination between the gate and the source as described above.

本発明の第1実施例による接合型半導体装置(SIT)の部分縦断面図である。1 is a partial longitudinal sectional view of a junction type semiconductor device (SIT) according to a first embodiment of the present invention. 第1実施例による接合型半導体装置(SIT)の一部の平面図である。1 is a plan view of a part of a junction type semiconductor device (SIT) according to a first embodiment. 従来の接合型半導体装置(SIT)の動作の問題を説明する部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section explaining the problem of operation | movement of the conventional junction type semiconductor device (SIT). 第1実施例による接合型半導体装置(SIT)の動作を説明する部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section explaining operation | movement of the junction type semiconductor device (SIT) by 1st Example. 第1実施例による接合型半導体装置(SIT)の製造方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the manufacturing method of the junction type semiconductor device (SIT) by 1st Example. 第1実施例による接合型半導体装置(SIT)の製造方法の各工程に対応するデバイス構造を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the device structure corresponding to each process of the manufacturing method of the junction type semiconductor device (SIT) by 1st Example. 第1実施例による接合型半導体装置(SIT)の製造方法の各工程に対応するデバイス構造を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the device structure corresponding to each process of the manufacturing method of the junction type semiconductor device (SIT) by 1st Example. 第1実施例による接合型半導体装置(SIT)の製造方法における特徴的工程に対応するデバイス構造を説明するための部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view for demonstrating the device structure corresponding to the characteristic process in the manufacturing method of the junction type semiconductor device (SIT) by 1st Example. 第1実施例による接合型半導体装置(SIT)の製造方法における他の特徴的工程に対応するデバイス構造を説明するための部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view for demonstrating the device structure corresponding to the other characteristic process in the manufacturing method of the junction type semiconductor device (SIT) by 1st Example. 本発明の第2実施例による接合型半導体装置(SIT)の部分縦断面図である。It is a partial longitudinal cross-sectional view of the junction type semiconductor device (SIT) by 2nd Example of this invention. 本発明の第3実施例による接合型半導体装置(SIT)の部分縦断面図である。It is a partial longitudinal cross-sectional view of the junction type semiconductor device (SIT) by 3rd Example of this invention. 本発明の第4実施例による接合型半導体装置(BJT)の部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view of the junction type semiconductor device (BJT) by 4th Example of this invention. 本発明の第5実施例による接合型半導体装置(BJT)の部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view of the junction type semiconductor device (BJT) by 5th Example of this invention. 従来の接合型半導体装置(BJT)の構造を説明する部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section explaining the structure of the conventional junction type semiconductor device (BJT).

以下に、本発明の好適な幾つかの実施例について添付図面に基づいて説明する。   Several preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

<第1の実施例>
図1〜図8を参照して本発明の第1実施例による接合型半導体装置を説明する。図1は第1実施例による接合型半導体装置の単位構造を示す部分縦断面図であり、図2は当該接合型半導体装置の平面図である。図1は、図2におけるA−A線断面における少なくとも1つのソース電極を含む部分の縦断面図を示している。この接合型半導体装置はSIT(静電誘導トランジスタ)の例を示している。
<First embodiment>
A junction type semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a unit structure of a junction type semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a plan view of the junction type semiconductor device. FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a portion including at least one source electrode in the cross section taken along the line AA in FIG. This junction type semiconductor device shows an example of SIT (electrostatic induction transistor).

図2に示すように、SIT10は、そのデバイス上面の特定な単位領域に、並列に配列された例えば5本のソース電極19を備えている。   As shown in FIG. 2, the SIT 10 includes, for example, five source electrodes 19 arranged in parallel in a specific unit region on the upper surface of the device.

図1に示す縦断面構造において、SIT10は、SiC(炭化珪素)結晶を有する下側面部分に形成されたn型の低抵抗層(n層)からなるドレイン領域11と、当該SiC結晶を有する上側面部分に形成されたn型の低抵抗層(n層)からなるソース領域12を備えている。ドレイン領域11を形成する層が基板となっている。In the longitudinal cross-sectional structure shown in FIG. 1, the SIT 10 has a drain region 11 formed of an n-type low resistance layer (n + layer) formed on a lower surface portion having a SiC (silicon carbide) crystal, and the SiC crystal. A source region 12 made of an n-type low resistance layer (n + layer) formed on the upper side surface portion is provided. The layer forming the drain region 11 is a substrate.

図2に示すように、平面図の位置関係において、複数のソース電極19の各々の周囲には、当該ソース電極19を囲むようにゲート電極20が形成されている。この意味は、ソース電極19の下側に位置するソース領域12の周囲は、ゲート電極20の下側に位置するp型のゲート領域13によって囲まれているということである。ゲート領域13は所定の深い位置まで形成されている。さらに、SIT10において、上側のソース領域12と下側のドレイン領域11の間にはn型の高抵抗層(n層)14が形成される。また当該高抵抗層14の中には、上記のゲート領域13と接続されるように配置されたp型のチャネルドープ層15が形成されている。As shown in FIG. 2, a gate electrode 20 is formed around each of the plurality of source electrodes 19 so as to surround the source electrode 19 in the positional relationship of the plan view. This means that the source region 12 located below the source electrode 19 is surrounded by the p-type gate region 13 located below the gate electrode 20. The gate region 13 is formed up to a predetermined deep position. Further, in the SIT 10, an n-type high resistance layer (n layer) 14 is formed between the upper source region 12 and the lower drain region 11. Further, in the high resistance layer 14, a p-type channel dope layer 15 is formed so as to be connected to the gate region 13.

本実施例において、上記の「n型」は「第1の導電型」であり、上記の「p型」は「第2の導電型」であるとする。   In this embodiment, the “n-type” is a “first conductivity type”, and the “p-type” is a “second conductivity type”.

本実施例に係るSIT10では、さらに、ゲート領域13とn型の高抵抗層14との間の境界領域において、好ましくは、チャネルドープ層15を超える深さ位置までにp型の再結合抑制領域16を設けている。再結合抑制領域16の深さ方向の形成位置は、後述するように目的に応じて適宜に設定することができる。当該再結合抑制領域16は、ゲート領域13の側面の全周囲に設けられる。上記の再結合抑制領域16は、ゲート領域13よりも抵抗率の高いp半導体あるいは高抵抗層14よりも抵抗率の高いn半導体で形成されている。In the SIT 10 according to the present embodiment, a p-type recombination suppression region is preferably formed at a boundary region between the gate region 13 and the n-type high resistance layer 14, preferably up to a depth position exceeding the channel dope layer 15. 16 is provided. The formation position of the recombination suppression region 16 in the depth direction can be appropriately set according to the purpose as described later. The recombination suppression region 16 is provided all around the side surface of the gate region 13. The recombination suppression region 16 is formed of a p semiconductor having a higher resistivity than the gate region 13 or an n semiconductor having a higher resistivity than the high resistance layer 14.

上記のSIT10の構造において、図1に示すように、ドレイン領域11の下側表面にはドレイン電極18が接合され、ソース領域12の上側表面にはソース電極19が接合され、ゲート領域13の上側表面にはゲート電極20が接合されている。SIT10の上面において、ソース電極19とゲート電極20の間における露出表面は、表面保護膜17によって覆われ保護されている。   In the structure of the SIT 10, as shown in FIG. 1, the drain electrode 18 is joined to the lower surface of the drain region 11, the source electrode 19 is joined to the upper surface of the source region 12, and the upper side of the gate region 13. A gate electrode 20 is bonded to the surface. On the upper surface of the SIT 10, the exposed surface between the source electrode 19 and the gate electrode 20 is covered and protected by the surface protective film 17.

図2に示すように、ソース電極19およびゲート電極20の各々の上側には上層電極21が設けられている。図1において、上層電極21の図示は省略されている。   As shown in FIG. 2, an upper layer electrode 21 is provided above each of the source electrode 19 and the gate electrode 20. In FIG. 1, the upper layer electrode 21 is not shown.

上記SIT10において、主電流は、ソース領域12(またはソース電極19)からドレイン領域11(またはドレイン電極18)に流れる電子流である。主電流の通電(オン)と非通電(オフ)は、ゲート電極20に印加されるゲート電圧、すなわち、ゲート領域13とソース領域12の間に加えられる制御信号に基づいて制御される。ゲート・ソース間の印加電圧が0V以下であるときにはSIT10は主電流が流れず、オフ状態になる。ゲート・ソース間に一定以上の電圧が印加されると、SIT10は主電流が流れてオン状態に移行する。オン状態では、ゲート領域13とソース領域12の間に形成されているpn接合が順バイアスされて、ゲート領域13ソース領域12に制御電流である正孔電流が流れる。   In the SIT 10, the main current is an electron flow that flows from the source region 12 (or the source electrode 19) to the drain region 11 (or the drain electrode 18). Energization (ON) and non-energization (OFF) of the main current are controlled based on a gate voltage applied to the gate electrode 20, that is, a control signal applied between the gate region 13 and the source region 12. When the applied voltage between the gate and the source is 0 V or less, the main current does not flow through the SIT 10 and it is turned off. When a voltage of a certain level or higher is applied between the gate and the source, the main current flows through the SIT 10 and shifts to the on state. In the on state, the pn junction formed between the gate region 13 and the source region 12 is forward-biased, and a hole current that is a control current flows through the source region 12 in the gate region 13.

図3と図4を参照し、従来のSIT構造と本実施形態に係るSIT構造を対比しながら、SIT10の特徴的構造を説明する。   The characteristic structure of the SIT 10 will be described with reference to FIGS. 3 and 4 while comparing the conventional SIT structure with the SIT structure according to the present embodiment.

図3において、上記の図1で説明した要素と同一の要素には同一の符号を付している。従来の構造を有するSIT10Aでは、ゲート領域13の周辺に多数の再結合準位31aが存在する領域31が形成されている。SIT10Aのオン状態では、領域31において、ゲート領域13から流れ込む正孔32とソース領域12から流れ込む電子33とが共存する。そのため領域31では、電子33と正孔32との再結合が盛んに生じ、SIT10Aの動作に寄与しない無効なゲート電流が流れ、SIT10Aの電流増幅率を低下させる。図3において、I1が主電流である。   In FIG. 3, the same elements as those described in FIG. In the SIT 10A having the conventional structure, a region 31 having a large number of recombination levels 31a is formed around the gate region 13. In the on state of the SIT 10A, in the region 31, the holes 32 flowing from the gate region 13 and the electrons 33 flowing from the source region 12 coexist. Therefore, in the region 31, recombination of electrons 33 and holes 32 occurs actively, an invalid gate current that does not contribute to the operation of the SIT 10A flows, and the current amplification factor of the SIT 10A decreases. In FIG. 3, I1 is a main current.

従来構造を有するSIT10Aに対して、本実施例によるSIT10では、図4に示すように、ゲート領域13の側面周囲におけるn型高抵抗層14との境界部分に再結合抑制領域16が形成されている。当該再結合抑制領域16は、再結合準位31aが多数存在する領域31において、特にその主要部分に対してイオン注入を行うことなどにより形成される。   In contrast to the SIT 10A having the conventional structure, in the SIT 10 according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the recombination suppression region 16 is formed at the boundary with the n-type high resistance layer 14 around the side surface of the gate region 13. Yes. The recombination suppression region 16 is formed, for example, by performing ion implantation on the main portion of the region 31 where many recombination levels 31a exist.

再結合抑制領域16は、ゲート領域13と同じ導電型であり、ゲート領域13よりも高抵抗率のp半導体か、あるいは高抵抗層14と同じ導電型で高抵抗層14よりも高抵抗率のn半導体で形成されている。再結合抑制領域16が高抵抗になるように設計されているために、「p」であれば正孔、「n」であれば電子の密度が低くなっている。The recombination suppression region 16 has the same conductivity type as the gate region 13 and is a p - semiconductor having a higher resistivity than the gate region 13, or the same conductivity type as the high resistance layer 14 and a higher resistivity than the high resistance layer 14. N - semiconductor. Since the recombination suppression region 16 is designed to have a high resistance, the density of holes is low when “p ” and the density of electrons is low when “n ”.

さらに再結合抑制領域16と高抵抗層14の間あるいはゲート領域13と再結合抑制領域16の間にpn接合による電子あるいは正孔に対する電位障壁が形成されるために、電子あるいは正孔の再結合抑制領域16への侵入が抑制される。その結果、ソース領域12から流れ込む電子33は多数の再結合準位が存在する領域31で再結合電流として消費されることなく主電流I2としてドレイン領域11に流れ込む。このようにしてSIT10の電流増幅率が向上する。   Further, since a potential barrier against electrons or holes is formed between the recombination suppression region 16 and the high resistance layer 14 or between the gate region 13 and the recombination suppression region 16, electrons or holes are recombined. Intrusion into the suppression region 16 is suppressed. As a result, electrons 33 flowing from the source region 12 flow into the drain region 11 as the main current I2 without being consumed as a recombination current in the region 31 where a large number of recombination levels exist. In this way, the current amplification factor of the SIT 10 is improved.

再結合抑制領域16を形成する際にも、ゲート領域13を作る場合と同様に、Al等のイオン注入法を用いる。しかし、ゲート領域13を作るときのイオン注入に比較して注入濃度が極めて低く、イオン注入に要するエネルギも低い。そのため再結合抑制領域16を形成するためのイオン注入では再結合準位の密度を低く抑えることができる。   Also when forming the recombination suppression region 16, an ion implantation method of Al or the like is used as in the case of forming the gate region 13. However, the implantation concentration is extremely low compared to the ion implantation for forming the gate region 13, and the energy required for the ion implantation is also low. Therefore, in the ion implantation for forming the recombination suppression region 16, the density of recombination levels can be suppressed low.

次に、第1実施例によるSIT10の各高抵抗層等の不純物濃度および寸法について具体的な一例を説明する。   Next, a specific example of the impurity concentration and dimensions of each high resistance layer of the SIT 10 according to the first embodiment will be described.

SIT10は、例えば阻止電圧600Vを目標に設計されている。基板の部分には、(0001)面から8度オフさせた低抵抗のn型4H−SiC基板を使用している。SIT10において、当該基板部分がドレイン領域11となる。基板上の高抵抗層14は、ソース・ドレイン間に加わる高電圧を阻止するための層である。本実施例では、高抵抗層14は、600V以上の電圧を阻止するように、例えば、厚み10μm、不純物濃度1×1016cm−3に設定されている。The SIT 10 is designed with a target of a blocking voltage of 600V, for example. As the substrate portion, a low resistance n-type 4H—SiC substrate which is turned off by 8 degrees from the (0001) plane is used. In SIT 10, the substrate portion becomes the drain region 11. The high resistance layer 14 on the substrate is a layer for preventing a high voltage applied between the source and the drain. In the present embodiment, the high resistance layer 14 is set to have a thickness of 10 μm and an impurity concentration of 1 × 10 16 cm −3 , for example, so as to block a voltage of 600 V or higher.

高抵抗層14上のp型チャネルドープ層15は、ソース・ドレイン間に高電圧が印加されたときに、ゲート・ソース間電圧VGS=0Vにおいても、SIT10がオン動作しないように、その厚みと不純物濃度が設定されている。本実施例では、p型チャネルドープ層15は、厚み0.1〜0.5μm、不純物濃度4×1017〜2×1018cm−3とした。チャネルドープ層15上には、厚さ0.1〜0.4μm、不純物濃度5×1015cm−3〜5×1017cm−3の高抵抗層14を挟んで、厚さ0.5〜2.0μm、不純物濃度1〜5×1019cm−3の低抵抗のn型ソース領域12が設けられている。The p-type channel doped layer 15 on the high resistance layer 14 has a thickness so that the SIT 10 does not turn on even when a gate-source voltage V GS = 0 V when a high voltage is applied between the source and the drain. And impurity concentration is set. In this embodiment, the p-type channel dope layer 15 has a thickness of 0.1 to 0.5 μm and an impurity concentration of 4 × 10 17 to 2 × 10 18 cm −3 . On the channel dope layer 15, a thickness of 0.5 to 0.4 μm and a high resistance layer 14 having an impurity concentration of 5 × 10 15 cm −3 to 5 × 10 17 cm −3 are interposed. A low-resistance n-type source region 12 having 2.0 μm and an impurity concentration of 1 to 5 × 10 19 cm −3 is provided.

さらに、ソース領域12の周囲には、厚み1〜2μm、不純物濃度1×1018〜1×1019cm−3程度の低抵抗ゲート領域13が設けられている。図2に示すように、ソース領域12の平面形状は、細長い島状の形状である。1つのSIT10に複数のソース領域12を備えている。1つのソース領域12の寸法は、幅3〜10μm、長さ100〜1000μm程度である。ゲート領域13とソース領域12を含めた単位構造の周期は約10〜30μmである。Further, a low-resistance gate region 13 having a thickness of 1 to 2 μm and an impurity concentration of about 1 × 10 18 to 1 × 10 19 cm −3 is provided around the source region 12. As shown in FIG. 2, the planar shape of the source region 12 is an elongated island shape. One SIT 10 includes a plurality of source regions 12. The dimensions of one source region 12 are about 3 to 10 μm in width and about 100 to 1000 μm in length. The period of the unit structure including the gate region 13 and the source region 12 is about 10 to 30 μm.

次に、図5〜図8を参照してSIT10の製造方法を説明する。図5は、製造方法のフローチャートを示している。図6A及び図6Bは、各ステップで製作される半導体装置を示している。   Next, the manufacturing method of SIT10 is demonstrated with reference to FIGS. FIG. 5 shows a flowchart of the manufacturing method. 6A and 6B show a semiconductor device manufactured in each step.

SIT10の製造方法は、次のプロセス(1)〜(11)(ステップS11〜S21)から成っている。図5に示されるようにステップS11からステップS21に到る順序で実行される。   The manufacturing method of SIT10 consists of the following processes (1) to (11) (steps S11 to S21). As shown in FIG. 5, the process is executed in the order from step S11 to step S21.

(1)高抵抗層形成プロセス(ステップS11)
(2)チャネルドープ層形成プロセス(ステップS12)
(3)高抵抗層形成プロセス(ステップS13)
(4)低抵抗層形成プロセス(ステップS14)
(5)ソースエッチングプロセス(ステップS15)
(6)ゲート領域形成プロセス(ステップ16)
(7)再結合抑制領域形成プロセス(ステップS17)
(8)イオン注入層活性化プロセス(ステップS18)
(9)表面保護膜形成プロセス(ステップS19)
(10)電極形成プロセス(ステップS20)
(11)上層電極形成プロセス(ステップS21)
(1) High resistance layer forming process (step S11)
(2) Channel dope layer forming process (step S12)
(3) High resistance layer formation process (step S13)
(4) Low resistance layer formation process (step S14)
(5) Source etching process (step S15)
(6) Gate region formation process (step 16)
(7) Recombination suppression region formation process (step S17)
(8) Ion implantation layer activation process (step S18)
(9) Surface protective film formation process (step S19)
(10) Electrode formation process (step S20)
(11) Upper layer electrode formation process (step S21)

上記のステップS11〜S14を実施することによって図6Aの(a)に示される構造が形成される。   By performing the above steps S11 to S14, the structure shown in FIG. 6A (a) is formed.

高抵抗層形成プロセス(ステップS11)では、SiCで形成されたn型基板40の上に、エピタキシャル成長法により、厚さ10μmで、濃度1×1016cm−3の窒素を不純物としてドープした高抵抗層41を成長させる。基板40には「4H−SiC(0001)8°off」が用いられている。また基板40は、前述したn型低抵抗層のドレイン領域11となる。In the high resistance layer formation process (step S11), a high resistance in which nitrogen having a thickness of 10 μm and a concentration of 1 × 10 16 cm −3 is doped as an impurity on an n-type substrate 40 formed of SiC by an epitaxial growth method. Layer 41 is grown. As the substrate 40, “4H—SiC (0001) 8 ° off” is used. The substrate 40 becomes the drain region 11 of the n-type low resistance layer described above.

チャネルドープ層形成プロセス(ステップS12)では、n型高抵抗層41の上に、エピタキシャル成長法により、アルミニウム(Al)を不純物として4×1017〜2×1018cm−3の濃度で0.1〜0.5μmのp型のチャネルドープ層42を成長させる。In the channel dope layer forming process (step S12), 0.1 % in concentration of 4 × 10 17 to 2 × 10 18 cm −3 with aluminum (Al) as an impurity is formed on the n-type high resistance layer 41 by an epitaxial growth method. A p-type channel doped layer 42 of ~ 0.5 μm is grown.

高抵抗層形成プロセス(ステップS13)では、その後、チャネルドープ層42の上に、エピタキシャル成長法により、厚さ0.1〜0.4μmで濃度5×1015〜5×1017cm−3の窒素を不純物としてドープしたn型の高抵抗層43を成長させる。In the high resistance layer forming process (step S13), nitrogen having a thickness of 0.1 to 0.4 μm and a concentration of 5 × 10 15 to 5 × 10 17 cm −3 is formed on the channel dope layer 42 by an epitaxial growth method. An n-type high-resistance layer 43 doped with impurities is grown.

低抵抗層形成プロセス(ステップS14)では、n型の高抵抗層43の上に、エピタキシャル成長法により、厚さ0.5〜2.0μmで濃度1〜5×1019cm−3の窒素を不純物としてドープしたn型の低抵抗層44を成長させる。この低抵抗層44は、前述したソース領域12を形成する。In the low resistance layer forming process (step S14), nitrogen of 0.5 to 2.0 μm in thickness and 1 to 5 × 10 19 cm −3 is doped on the n-type high resistance layer 43 by an epitaxial growth method. An n-type low resistance layer 44 doped as follows is grown. The low resistance layer 44 forms the source region 12 described above.

次のソースエッチングプロセス(ステップS15)では、図6Aの(a)に示された構造において、その上面に、CVD法によりシリコン酸化膜51を堆積させ、フォトリソグラフィーを行い、その後にRIEによりシリコン酸化膜51をエッチングする。こうしてマスクが形成される。その後、このシリコン酸化膜51を用いて、RIEにより低抵抗層44のSiCエッチングを行い、ソース領域12を形成する。SiCエッチングのRIEにはSFガスなどが用いられる。その結果得られた構造を図6Aの(b)に示す。なおエッチング深さは例えば約0.5〜2.3μmである。In the next source etching process (step S15), in the structure shown in FIG. 6A (a), a silicon oxide film 51 is deposited on the upper surface by CVD, photolithography is performed, and then silicon oxide is oxidized by RIE. The film 51 is etched. Thus, a mask is formed. Thereafter, using this silicon oxide film 51, SiC etching of the low resistance layer 44 is performed by RIE, thereby forming the source region 12. SF 6 gas or the like is used for RIE of SiC etching. The resulting structure is shown in FIG. 6A (b). The etching depth is, for example, about 0.5 to 2.3 μm.

ゲート領域形成プロセス(ステップS16)では、図6Aの(c)に示すように、さらにゲート領域13を形成するための表面部分が露出するように、マスク52が形成される。マスク52は、CVD法によりシリコン酸化膜を堆積し、フォトリソグラフィーを行い、その後にRIEによりシリコン酸化膜をエッチングすることにより形成される。その後、イオン注入してゲート領域13を形成する。注入されるイオンはアルミニウム(Al)であり、注入の深さは例えば1〜2μmである。イオン注入量は1×1018〜1×1019cm−3であり、イオン注入に必要なエネルギは700KeV〜2MeV以上である。In the gate region formation process (step S16), as shown in FIG. 6A (c), the mask 52 is formed so that the surface portion for forming the gate region 13 is further exposed. The mask 52 is formed by depositing a silicon oxide film by a CVD method, performing photolithography, and then etching the silicon oxide film by RIE. Thereafter, the gate region 13 is formed by ion implantation. The ions to be implanted are aluminum (Al), and the depth of implantation is, for example, 1 to 2 μm. The amount of ion implantation is 1 × 10 18 to 1 × 10 19 cm −3 , and the energy required for ion implantation is 700 KeV to 2 MeV or more.

再結合抑制領域を形成するプロセス(S17)では、図6Aの(d)に示されるように、再結合抑制領域16を形成するためのマスクが形成される。このマスク形成では、ゲート領域形成用のマスク53(シリコン酸化膜)を利用する。図6Aの(c)で示したマスク52において、例えば、ウェットエッチング等の等方性エッチングを利用し、再結合抑制領域を形成するための部分のみを除去する。その後に、不純物(イオン種)としてアルミニウム(Al)のイオン注入を行う。注入する領域は、ゲート領域13よりも広く、かつゲート・ソース間距離よりも狭い範囲である。寸法的には、例えば、ゲート幅の両側の各々で0.5μmである。注入の深さは、例えば約0.4μm程度である。さらにゲート表面からゲート領域の最深の深さ程度まで再結合抑制領域16を形成する場合もある。イオン注入量は5×1015〜5×1017cm−3程度であり、n型高抵抗層41,43と同程度前後の値が望ましい。またイオン注入に必要なエネルギは一例として400KeV程度であるが、注入深さに応じて決定される。こうして再結合抑制領域16がゲート領域13の側面の全周囲に所要の深さで形成される。図2に示す平面形状を考慮すれば、ゲート領域13の側面の全周囲を覆うように再結合抑制領域16が形成される。In the process (S17) for forming the recombination suppression region, a mask for forming the recombination suppression region 16 is formed as shown in FIG. 6D (d). In this mask formation, a mask 53 (silicon oxide film) for forming a gate region is used. In the mask 52 shown in FIG. 6A (c), for example, isotropic etching such as wet etching is used to remove only the portion for forming the recombination suppression region. Thereafter, ion implantation of aluminum (Al) as an impurity (ion species) is performed. The region to be implanted is wider than the gate region 13 and narrower than the gate-source distance. In terms of dimensions, for example, it is 0.5 μm on each side of the gate width. The depth of implantation is, for example, about 0.4 μm. Furthermore, the recombination suppression region 16 may be formed from the gate surface to the deepest depth of the gate region. The ion implantation amount is about 5 × 10 15 to 5 × 10 17 cm −3 , and a value around the n type high resistance layers 41 and 43 is desirable. The energy required for ion implantation is, for example, about 400 KeV, but is determined according to the implantation depth. In this way, the recombination suppression region 16 is formed at a required depth all around the side surface of the gate region 13. In consideration of the planar shape shown in FIG. 2, the recombination suppression region 16 is formed so as to cover the entire periphery of the side surface of the gate region 13.

p型領域である再結合抑制領域16は、ゲートとしての機能は持たず、再結合準位が多数存在する領域の正孔および電子の密度を低減することが目的である。そのために、ゲート領域形成時のイオン注入と比較して、注入量・注入エネルギともに小さく設定されている。結果として、イオン注入による結晶の損傷を低く抑えることができ、製造プロセスによるSITのデバイス特性への悪影響を抑えることができる。   The recombination suppression region 16 which is a p-type region does not have a function as a gate, and is intended to reduce the density of holes and electrons in a region where a large number of recombination levels exist. Therefore, both the implantation amount and the implantation energy are set to be smaller than the ion implantation at the time of forming the gate region. As a result, damage to the crystal due to ion implantation can be kept low, and adverse effects on the device characteristics of the SIT due to the manufacturing process can be suppressed.

ゲート領域13と再結合抑制領域16を形成するプロセス(ステップS16,S17)に関して、概念的により詳しく要部を示すと、図7の(a)〜(c)のようになる。図7においては、ゲート領域13および再結合抑制領域16のみが示されており、ソース領域とチャネルドープ領域は省略されている。   Regarding the process of forming the gate region 13 and the recombination suppression region 16 (steps S16 and S17), the main parts are conceptually shown in more detail as shown in FIGS. In FIG. 7, only the gate region 13 and the recombination suppression region 16 are shown, and the source region and the channel dope region are omitted.

図7(a)はゲート領域13を形成するためにイオン(Al)61を注入するプロセスを示し、(b)はゲート領域13の側面周囲に再結合抑制領域を形成するためのマスク62を酸化膜ウェットエッチングにより形成するプロセスを示し、(c)は再結合抑制領域16を形成するためにイオン(Al)61を注入するプロセスを示している。FIG. 7A shows a process of implanting ions (Al + ) 61 to form the gate region 13, and FIG. 7B shows a mask 62 for forming a recombination suppression region around the side surface of the gate region 13. A process for forming the oxide film by wet etching is shown, and (c) shows a process for implanting ions (Al + ) 61 in order to form the recombination suppression region 16.

本プロセスでは、シリコン酸化膜などで形成されるマスク62を用いてゲート領域13を形成するためAlイオン61を選択的にSiC63中に注入したのち、マスク62は丁度再結合抑制領域16のSiC表面が露出するようにエッチングされる。エッチングにより新たに露出するSiC表面の幅は、例えば0.5μmである。そのエッチングされたあとのマスク62を利用して再結合抑制領域16を形成するために再びSiC63にAlイオンが注入される。図7(c)では再結合抑制領域16の深さをdで表している。このように再結合抑制領域16を形成するためのイオン注入マスク62の形成にはマスク合わせ工程を用いていないため、ゲート領域13と再結合抑制領域16の位置関係にズレが生じないセルフアライン工程となっている。   In this process, Al ions 61 are selectively implanted into the SiC 63 to form the gate region 13 using the mask 62 formed of a silicon oxide film or the like, and then the mask 62 is just the SiC surface of the recombination suppression region 16. Etching is performed so that is exposed. The width of the SiC surface newly exposed by etching is, for example, 0.5 μm. Al ions are again implanted into the SiC 63 in order to form the recombination suppression region 16 using the mask 62 after the etching. In FIG. 7C, the depth of the recombination suppression region 16 is represented by d. Since the mask alignment process is not used for forming the ion implantation mask 62 for forming the recombination suppression region 16 in this way, a self-alignment process in which the positional relationship between the gate region 13 and the recombination suppression region 16 does not occur. It has become.

ゲート領域13と再結合抑制領域16を形成する工程については、その他に、図8に示すような形成方法もある。なお図8においても、ゲート領域13および再結合抑制領域16のみが示されており、ソース領域とチャネルドープ領域は省略されている。   In addition to the process of forming the gate region 13 and the recombination suppression region 16, there is a formation method as shown in FIG. In FIG. 8, only the gate region 13 and the recombination suppression region 16 are shown, and the source region and the channel dope region are omitted.

図8に従って当該形成方法を説明する。この形成方法では、最初に再結合抑制領域を形成するためのイオン注入61を行えるようにマスク62を形成し、再結合抑制領域16を形成するためのイオン注入61を行う(図8(a))。その後、表面の全体にCVD法により酸化膜64を堆積する(図8(b))。表面に形成した酸化膜64を異方性エッチングによりエッチングし、ゲート領域を作る表面65を露出させる(図8(c))。当該表面65は、上記の再結合抑制領域16の上表面になっている。その後、露出した表面65に対してゲート領域13を形成するためのイオン注入61を行う(図8(d))。   The formation method will be described with reference to FIG. In this forming method, first, a mask 62 is formed so that ion implantation 61 for forming a recombination suppression region can be performed, and ion implantation 61 for forming the recombination suppression region 16 is performed (FIG. 8A). ). Thereafter, an oxide film 64 is deposited on the entire surface by CVD (FIG. 8B). The oxide film 64 formed on the surface is etched by anisotropic etching to expose the surface 65 that forms the gate region (FIG. 8C). The surface 65 is the upper surface of the recombination suppression region 16 described above. Thereafter, ion implantation 61 for forming the gate region 13 is performed on the exposed surface 65 (FIG. 8D).

以上によって、ゲート領域13が作られることになる。この場合にも、再結合抑制領域16は、ゲート領域13の側面周囲において、ゲート領域13の表面からの深さdで形成される。この方法もセルフアラインプロセスであり、ゲート領域13と再結合抑制領域16の間に位置のズレは生じない。なお、ゲート領域13と再結合抑制領域16の形成に関しては各々に対してフォト工程を用いてマスクを形成しても良い。特に、再結合抑制領域の幅を1μm以上程度に広くする場合にはこの方法が有効である。   As described above, the gate region 13 is formed. Also in this case, the recombination suppression region 16 is formed around the side surface of the gate region 13 with a depth d from the surface of the gate region 13. This method is also a self-alignment process, and no positional deviation occurs between the gate region 13 and the recombination suppression region 16. In addition, regarding the formation of the gate region 13 and the recombination suppression region 16, a mask may be formed for each using a photo process. This method is particularly effective when the width of the recombination suppression region is widened to about 1 μm or more.

次に、再結合抑制領域16の深さdと不純物濃度についてさらに詳しく説明する。   Next, the depth d and the impurity concentration of the recombination suppression region 16 will be described in more detail.

再結合抑制領域16は、可能な限り広い範囲に渡ってゲートを覆うことが望ましいため、この点からすると深さdはゲート領域の深さと同程度が望まれる。一方で、SiCでは再結合抑制領域16の形成手法としてはイオン注入法が用いられるが、深い部分にまでイオンを注入するためには高いエネルギが必要であり、高いエネルギでのイオン注入は新たな欠陥を生成することになる。そのため、新たな欠陥を生成しないという観点からは深さdは浅い方が望ましい。このように深さdを決定するに際しては、可能なかぎり広い範囲に渡って再結合抑制領域16を形成すること、および新たな欠陥の形成を最小限に留めることという相反する事象を考慮する必要がある。   Since it is desirable that the recombination suppression region 16 cover the gate as much as possible, the depth d is desired to be approximately the same as the depth of the gate region. On the other hand, in SiC, an ion implantation method is used as a method for forming the recombination suppression region 16, but high energy is required to implant ions into a deep portion, and ion implantation with high energy is a new method. A defect will be generated. Therefore, it is desirable that the depth d is shallow from the viewpoint of not generating new defects. In determining the depth d in this way, it is necessary to consider the conflicting phenomenon of forming the recombination suppression region 16 over as wide a range as possible and minimizing the formation of new defects. There is.

前述したように再結合の発生には、再結合準位密度、電子密度、正孔密度が影響を与える。デバイス中でこれらの密度がより高い部分に再結合抑制領域16を形成することが重要となる。図1のSIT構造のゲート周辺領域に限ると、SiC表面からチャネルドープ層15付近が電子密度と正孔密度の両方が高い領域である。   As described above, recombination level density, electron density, and hole density affect the occurrence of recombination. It is important to form the recombination suppression region 16 in the higher density portion of the device. When limited to the gate peripheral region of the SIT structure of FIG. 1, the region near the channel dope layer 15 from the SiC surface is a region where both the electron density and the hole density are high.

これらの点を踏まえると再結合抑制領域16の深さdは、最低でもチャネルドープ層に届いていることが望ましい。その場合の深さdは0.1〜0.3μm程度であり、イオン注入で形成しても低いエネルギで新たな欠陥の発生を最小限に留めることが可能である。また、深さdの上限は、最大でゲート領域13の深さと同程度であるが、この値は個別のデバイスのゲート領域13の深さとその深さの再結合抑制領域16を形成する際にイオン注入エネルギで生成される新たな欠陥密度との兼ね合いで決められる。   Considering these points, it is desirable that the depth d of the recombination suppression region 16 reaches the channel dope layer at least. In this case, the depth d is about 0.1 to 0.3 μm, and even if it is formed by ion implantation, it is possible to minimize the generation of new defects with low energy. The upper limit of the depth d is about the same as the depth of the gate region 13, but this value is determined when forming the depth of the gate region 13 of an individual device and the recombination suppression region 16 of that depth. This is determined in consideration of a new defect density generated by ion implantation energy.

再結合抑制領域16には、高抵抗層との間でpn接合を形成することにより再結合抑制領域16への電子の進入を抑制し、かつ正孔濃度が低いことが求められる。そのため、再結合抑制領域16の不純物濃度に関しては、高抵抗層と同程度かやや高い値が適切である。p - The recombination-inhibiting region 16, to suppress the electronic entry into the recombination-inhibiting region 16 by forming a pn junction with the high resistance layer, and it is required hole concentration is low. For this reason, the impurity concentration in the recombination suppression region 16 is appropriately the same as or slightly higher than that of the high resistance layer.

図1の第1実施例の場合には、高抵抗層14の不純物濃度が5×1015〜5×1017cm−3程度であるので、再結合抑制領域16の不純物濃度の適正値は5×1015〜5×1017cm−3あるいはこれよりもやや高い値となる。In the case of the first embodiment of FIG. 1, since the impurity concentration of the high resistance layer 14 is about 5 × 10 15 to 5 × 10 17 cm −3 , the appropriate value of the impurity concentration of the recombination suppression region 16 is 5 × 10 15 to 5 × 10 17 cm −3 or a slightly higher value than this.

再結合抑制領域16は高抵抗層14よりも抵抗率がさらに高いn領域で形成しても良い。その場合には再結合抑制領域16中の電子濃度が低くなり、さらにゲート領域13と再結合抑制領域16との間に形成されるpn接合の接合電位が正孔に対する電位障壁となり、正孔が領域31内に流れ込むことが抑制される。その結果、領域31での再結合が抑制される。n型の再結合抑制領域16を形成する場合には、注入不純物濃度は高抵抗層14と同程度かやや低い値が適切であり、高抵抗層14中のn型不純物濃度からイオン注入したp型不純物濃度を差し引いた値が再結合抑制領域の実質的な不純物濃度となる。図1の第1実施例の場合には、5×1015〜5×1017cm−3よりもやや低い値が不純物濃度の適正値となる。The recombination suppression region 16 may be formed of an n region having a higher resistivity than the high resistance layer 14. In that case, the electron concentration in the recombination suppression region 16 becomes low, and the junction potential of the pn junction formed between the gate region 13 and the recombination suppression region 16 becomes a potential barrier against holes, and The flow into the region 31 is suppressed. As a result, recombination in the region 31 is suppressed. When the n type recombination suppression region 16 is formed, the implanted impurity concentration is appropriately the same as or slightly lower than that of the high resistance layer 14, and ions are implanted from the n type impurity concentration in the high resistance layer 14. A value obtained by subtracting the p-type impurity concentration is a substantial impurity concentration in the recombination suppression region. In the case of the first embodiment of FIG. 1, a value slightly lower than 5 × 10 15 to 5 × 10 17 cm −3 is an appropriate value of the impurity concentration.

よって、再結合抑制領域16へのイオン注入量としては、高抵抗層14の不純物濃度と同程度前後の値が適切であると言える。   Therefore, it can be said that a value around the same as the impurity concentration of the high resistance layer 14 is appropriate as the ion implantation amount into the recombination suppression region 16.

イオン注入層を活性化するプロセス(ステップS18)では、イオン注入後に、注入イオンを半導体中で電気的に活性化すると共に、イオン注入で発生した結晶欠陥を消すための熱処理を行う(図6B(e))。この活性化の熱処理では、ゲート領域13の注入イオンと再結合抑制領域16の注入イオンの両方の活性化を同時に行っている。高周波熱処理炉などを用い、1700〜1800℃程度の高温下で約10分程度の熱処理を行う。雰囲気ガスには例えばアルゴンガス(Ar)を用いる。   In the process of activating the ion-implanted layer (step S18), after the ion implantation, the implanted ions are electrically activated in the semiconductor and a heat treatment is performed to eliminate crystal defects generated by the ion implantation (FIG. 6B ( e)). In this activation heat treatment, both the implanted ions in the gate region 13 and the implanted ions in the recombination suppression region 16 are activated at the same time. Heat treatment is performed for about 10 minutes at a high temperature of about 1700 to 1800 ° C. using a high-frequency heat treatment furnace or the like. For example, argon gas (Ar) is used as the atmospheric gas.

表面保護膜を形成するプロセス(ステップS19)では、図6B(f)で示すように、初めに、イオン注入工程と活性化工程で生じた表面層を取り除くために、熱酸化後に酸化膜を取り除く犠牲酸化を行う。酸化条件は、例えばドライ酸素中で1100℃、20時間などである。酸化膜の除去にはフッ化水素を用いる。犠牲酸化後に再び熱酸化を行い酸化膜54を形成する。熱酸化膜形成条件は、例えば、温度が1100℃、時間が5時間、雰囲気はウェットである。その後、SiC酸化膜界面の不純物準位を低減するための熱処理(POA:Post Oxidation Anneal)を行う。POAは、水素や酸化窒素(NO、NO)またはアルゴン雰囲気中で、800〜1300℃程度の高温下で、10〜30分程度、行う。POA後、CVD酸化膜やCVD窒化膜を形成する。In the process of forming the surface protective film (step S19), as shown in FIG. 6B (f), first, in order to remove the surface layer generated in the ion implantation step and the activation step, the oxide film is removed after the thermal oxidation. Perform sacrificial oxidation. The oxidation condition is, for example, 1100 ° C. for 20 hours in dry oxygen. Hydrogen fluoride is used to remove the oxide film. After the sacrificial oxidation, thermal oxidation is performed again to form an oxide film 54. The thermal oxide film formation conditions are, for example, a temperature of 1100 ° C., a time of 5 hours, and an atmosphere of wet. Thereafter, heat treatment (POA: Post Oxidation Anneal) is performed to reduce the impurity level at the interface of the SiC oxide film. POA is performed in a hydrogen, nitric oxide (NO, N 2 O) or argon atmosphere at a high temperature of about 800 to 1300 ° C. for about 10 to 30 minutes. After POA, a CVD oxide film or a CVD nitride film is formed.

電極を形成するプロセス(ステップS20)では、ソース領域12(低抵抗層44)、ゲート領域13、ドレイン領域11(基板40)の各々の表面にソース電極19、ゲート電極20、ドレイン電極18を形成する(図6B(g))。ソース電極19、ドレイン電極18にはニッケルやチタンを用い、ゲート電極20にはチタン/アルミニウム積層膜などを用いる。各電極18,19,20は、蒸着やスパッタリングなどで形成する。電極パターンの形成には、ドライエッチング、ウェットエッチング、リフトオフ法などが利用される。また電極18〜20を形成した後には、金属部分と半導体部分との間の接触抵抗を低減するために熱処理を行う。当該熱処理の条件は、温度条件が800〜1000℃、時間条件が10〜30分程度である。   In the process of forming electrodes (step S20), the source electrode 19, the gate electrode 20, and the drain electrode 18 are formed on the surfaces of the source region 12 (low resistance layer 44), the gate region 13, and the drain region 11 (substrate 40). (FIG. 6B (g)). The source electrode 19 and the drain electrode 18 are made of nickel or titanium, and the gate electrode 20 is made of a titanium / aluminum laminated film. Each electrode 18, 19, 20 is formed by vapor deposition or sputtering. For the formation of the electrode pattern, dry etching, wet etching, lift-off method or the like is used. In addition, after the electrodes 18 to 20 are formed, heat treatment is performed to reduce the contact resistance between the metal portion and the semiconductor portion. The heat treatment conditions are a temperature condition of 800 to 1000 ° C. and a time condition of about 10 to 30 minutes.

最後に上層電極形成プロセス(ステップS21)が実行される。この上層電極形成プロセス(ステップS21)では、分離されている複数のソース電極19を1つの電極に取り出すための上層配線56を形成する(図6B(h))。CVD法によりシリコン酸化膜などを層間膜55として形成した後、フォトリソグラフィーとエッチングによりソース電極19の部分のシリコン酸化膜などを取り除く。こうしてソース電極19を露出させた後に、上層電極56を堆積させる。上層電極56の材料には例えばアルミニウム(Al)を用いる。   Finally, an upper electrode formation process (step S21) is performed. In this upper layer electrode formation process (step S21), an upper layer wiring 56 for taking out the plurality of separated source electrodes 19 to one electrode is formed (FIG. 6B (h)). After a silicon oxide film or the like is formed as the interlayer film 55 by the CVD method, the silicon oxide film or the like in the portion of the source electrode 19 is removed by photolithography and etching. After the source electrode 19 is exposed in this way, the upper layer electrode 56 is deposited. For example, aluminum (Al) is used as the material of the upper layer electrode 56.

このようにして、図1と図2で示したSIT10が作製される。当該SIT10は、ノーマリオフ特性を有する高性能の接合型半導体装置である。   In this way, the SIT 10 shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured. The SIT 10 is a high-performance junction type semiconductor device having normally-off characteristics.

上記第1実施例において、ドレイン領域、ソース領域、高抵抗層、ゲート領域、再結合抑制領域等の第1および第2の導電型の組合せをすべて逆にして構成することもできる。この点については、以下に説明する実施例においても同様である。   In the first embodiment, the combinations of the first and second conductivity types such as the drain region, the source region, the high resistance layer, the gate region, and the recombination suppression region may be reversed. This also applies to the embodiments described below.

<第2実施例>
図9を参照して本発明による接合型半導体装置の第2実施例を説明する。第2実施例による接合型半導体装置も同様にまたSITである。図9において、図1で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。第2実施例によるSIT100では、ゲート領域13の側面に形成される再結合抑制領域71をチャネルドープ層15が形成された箇所よりも浅い位置に形成している点に特徴がある。その他の構成については第1実施例で説明した構成と同じである。
<Second embodiment>
A second embodiment of the junction type semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. The junction type semiconductor device according to the second embodiment is also SIT. 9, elements that are substantially the same as the elements described in FIG. The SIT 100 according to the second embodiment is characterized in that the recombination suppression region 71 formed on the side surface of the gate region 13 is formed at a position shallower than the portion where the channel dope layer 15 is formed. Other configurations are the same as those described in the first embodiment.

SIT100の構成によれば、次の利点を有する。再結合抑制領域71はイオン注入によって形成しているため、少量ではあるが、イオン注入時に損傷が生じる。この損傷は、その後の活性化熱処理によっても完全に消滅しない。これを改善するためには、イオン注入のためのエネルギを低く抑え、イオン注入時の損傷がより少なくかつより高品質の再結合抑制領域71を形成することが有効である。正孔と電子の再結合は、電流が集中しやすいチャネルドープ層15よりも浅い領域部分で激しく起きるため、当該領域部分のみに再結合抑制領域71を形成しただけでも十分に本発明の効果を達成することができる。第2実施例の構成は、特に、SIT100のデバイス構造上で上側に位置する第2の高抵抗層14の厚みが大きい場合などに有効である。   The configuration of the SIT 100 has the following advantages. Since the recombination suppression region 71 is formed by ion implantation, although it is a small amount, damage occurs during ion implantation. This damage is not completely eliminated by the subsequent activation heat treatment. In order to improve this, it is effective to reduce the energy for ion implantation and to form a recombination suppression region 71 with less damage and higher quality during ion implantation. The recombination of holes and electrons occurs violently in a region shallower than the channel dope layer 15 where current tends to concentrate. Therefore, even if the recombination suppression region 71 is formed only in the region, the effect of the present invention is sufficiently obtained. Can be achieved. The configuration of the second embodiment is particularly effective when the thickness of the second high resistance layer 14 located on the upper side of the device structure of the SIT 100 is large.

<第3実施例>
図10を参照して本発明による接合型半導体装置の第3実施例を説明する。第3実施例による接合型半導体装置はSITである。図10において、図1で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。第3実施例によるSIT200では、再結合抑制領域72は、ゲート領域13の側面と底面の部分、すなわちゲート領域13の他の部分との境界部を作る全領域を覆うように形成されている。その他の構成については第1実施例で説明した構成と同じである。
<Third embodiment>
A third embodiment of the junction type semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. The junction type semiconductor device according to the third embodiment is SIT. 10, elements that are substantially the same as those described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the SIT 200 according to the third embodiment, the recombination suppressing region 72 is formed so as to cover the entire region that forms the boundary portion between the side surface and the bottom surface portion of the gate region 13, that is, the other portion of the gate region 13. Other configurations are the same as those described in the first embodiment.

SIT200の構成によれば、ゲート領域形成時にイオン注入で発生した再結合準位のほとんどすべてを再結合抑制領域72によって覆うことができる。SIT200の製造方法は、図8に示した製造方法を応用することにより実現することができる。すなわち、図8に示された製造方法において、ゲート領域13の深さよりも再結合抑制領域16をより深かく形成することにより、図10に示した構造を有するSIT200を製造することできる。再結合抑制領域16を形成するイオン注入のための注入エネルギは高くなるが、再結合抑制領域16のイオン注入量はゲート領域13のイオン注入量よりも極めてすくないので、結晶での損傷を少なくすることができる。この第3の実施例の構成は、ゲート領域13の深さが浅い場合などにおいてより有効である。   According to the configuration of the SIT 200, almost all of the recombination levels generated by ion implantation at the time of forming the gate region can be covered by the recombination suppression region 72. The manufacturing method of the SIT 200 can be realized by applying the manufacturing method shown in FIG. That is, the SIT 200 having the structure shown in FIG. 10 can be manufactured by forming the recombination suppression region 16 deeper than the depth of the gate region 13 in the manufacturing method shown in FIG. Although the implantation energy for ion implantation for forming the recombination suppression region 16 is high, the ion implantation amount in the recombination suppression region 16 is much less than the ion implantation amount in the gate region 13, thereby reducing damage to the crystal. be able to. The configuration of the third embodiment is more effective when the gate region 13 is shallow.

<第4実施例>
図11を参照して、本発明による接合型半導体装置の第4実施例を説明する。第4実施例による接合型半導体装置はBJT(バイポーラ接合トランジスタ)の例を示している。図11において、BJT300は、コレクタ領域311、エミッタ領域312、ベースコンタクト領域313、上下の高抵抗層314、ベース領域315を備える。
<Fourth embodiment>
With reference to FIG. 11, a description will be given of a fourth embodiment of the junction type semiconductor device according to the present invention. The junction type semiconductor device according to the fourth embodiment shows an example of BJT (bipolar junction transistor). In FIG. 11, the BJT 300 includes a collector region 311, an emitter region 312, a base contact region 313, upper and lower high resistance layers 314, and a base region 315.

BJT300のベース領域315は、SITの前述のチャネルドープ層に対応している。さらにコレクタ領域311、エミッタ領域312、ベースコンタクト領域313のそれぞれには、コレクタ電極321、エミッタ電極322、ベース電極323が接合されている。   The base region 315 of the BJT 300 corresponds to the aforementioned channel dope layer of the SIT. Further, a collector electrode 321, an emitter electrode 322, and a base electrode 323 are joined to the collector region 311, the emitter region 312, and the base contact region 313, respectively.

BJT300において、主電流である電子は、エミッタ領域312からコレクタ領域311へ流れる。ベースコンタクト領域313は、前述したSIT10のゲート領域13に対応し、制御信号が供給される。BJT300のデバイス表面において、エミッタ電極322とベース電極323との間の露出表面には表面保護膜316が設けられている。本実施例によるBJT300においても、ベースコンタクト領域313の側面および底面の全周囲面は、再結合抑制領域317で覆われている。   In the BJT 300, electrons that are the main current flow from the emitter region 312 to the collector region 311. The base contact region 313 corresponds to the gate region 13 of the SIT 10 described above and is supplied with a control signal. A surface protective film 316 is provided on the exposed surface between the emitter electrode 322 and the base electrode 323 on the device surface of the BJT 300. Also in the BJT 300 according to the present embodiment, the entire peripheral surface of the side surface and the bottom surface of the base contact region 313 is covered with the recombination suppression region 317.

<第5実施例>
図12を参照して、本発明による接合型半導体装置の第5実施例を説明する。第5実施例による接合型半導体装置も第4実施例と同様にBJTの例を示している。図12において、図11で説明した要素と同一の要素には同一の符号を付し、説明を省略する。第5実施例によるBJT400は、ベースコンタクト領域313の側面の周囲であって、ベース領域315の上側の範囲で再結合抑制領域411が形成されている点に特徴がある。
<Fifth embodiment>
A fifth embodiment of the junction type semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. The junction type semiconductor device according to the fifth embodiment also shows an example of BJT as in the fourth embodiment. 12, the same elements as those described in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The BJT 400 according to the fifth embodiment is characterized in that the recombination suppression region 411 is formed in the range around the side surface of the base contact region 313 and above the base region 315.

以上説明したように、本発明は従来の接合型半導体装置と異なり、ゲート領域あるいはベースコンタクト領域の側面等に再結合抑制領域が設けられる。このため、例えば、ゲート領域から注入される少数キャリアとソース領域から注入される多数キャリアの再結合が抑制され、接合型半導体装置の電流増幅率を向上でき、オン電圧(抵抗)を小さくできる。   As described above, unlike the conventional junction type semiconductor device, the present invention is provided with the recombination suppression region on the side surface of the gate region or the base contact region. For this reason, for example, recombination of minority carriers injected from the gate region and majority carriers injected from the source region is suppressed, the current amplification factor of the junction semiconductor device can be improved, and the on-voltage (resistance) can be reduced.

各層の厚みやイオン注入エネルギー量等の本実施例で示した具体的な数値はあくまでも一例であり、本発明を実現する範囲で適宜に変更可能である。   Specific numerical values shown in this embodiment such as the thickness of each layer and the amount of ion implantation energy are merely examples, and can be appropriately changed within the scope of realizing the present invention.

本実施例においては、製造方法の工程の説明中のpとnの極性を逆にした逆極性タイプのものでも良い。さらに本実施例では、SiCの例について説明したが、本発明は再結合が問題となる他の半導体にも適用できる。   In this embodiment, a reverse polarity type in which the polarities of p and n in the description of the steps of the manufacturing method are reversed may be used. Furthermore, in the present embodiment, an example of SiC has been described, but the present invention can also be applied to other semiconductors in which recombination is a problem.

以上、各実施例で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、さらに数値および各構成の組成(材質)等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に示された技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。   The configurations, shapes, sizes, and arrangement relationships described in the above embodiments are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood and implemented. Further, numerical values and compositions (materials) of the respective components, etc. Is merely an example. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be modified in various forms without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.

本発明は、高性能の接合型半導体装置とそれを製造するために利用することができる。   The present invention can be used for manufacturing a high-performance junction type semiconductor device.

10 接合型半導体装置(SIT)
11 ドレイン領域
12 ソース領域
13 ゲート領域
14 高抵抗層
15 チャネルドープ層
16 再結合抑制領域
17 表面保護膜
18 ドレイン電極
19 ソース電極
20 ゲート電極
21 上層電極
40 基板
41,43 高抵抗層
42 チャネルドープ層
44 低抵抗層
100 接合型半導体装置(SIT)
200 接合型半導体装置(SIT)
300 接合型半導体装置(BJT)
400 接合型半導体装置(BJT)
10 Junction semiconductor devices (SIT)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Drain region 12 Source region 13 Gate region 14 High resistance layer 15 Channel dope layer 16 Recombination suppression region 17 Surface protective film 18 Drain electrode 19 Source electrode 20 Gate electrode 21 Upper layer electrode 40 Substrate 41, 43 High resistance layer 42 Channel dope layer 44 Low resistance layer 100 Junction type semiconductor device (SIT)
200 Junction semiconductor devices (SIT)
300 Junction semiconductor device (BJT)
400 Junction type semiconductor device (BJT)

Claims (13)

炭化珪素の半導体結晶で作られた基板である第1の導電型又は第2の導電型の一方の導電型の第1の主電極用領域と、
前記基板の1つの面の側に形成された前記一方の導電型の第2の主電極用領域と、
断面視において前記第1の主電極用領域と前記第2の主電極用領域との間に形成された前記一方の導電型の高抵抗層と、
平面視において前記第2の主電極用領域の周囲に形成された前記第1の導電型又は前記第2の導電型の他方の導電型の制御電極用領域と、
前記高抵抗層内に前記制御電極用領域に接触する前記他方の導電型のチャネルドープ層と、
前記制御電極用領域の少なくとも側面を覆うように形成され、且つ前記制御電極用領域からの正孔又は電子の一方と前記第1の主電極用領域及び前記第2の主電極用領域間を流れる前記正孔又は前記電子の他方との再結合を抑制する再結合抑制領域と、
を有し、
前記高抵抗層は、前記第2の主電極用領域よりも高い抵抗率を有し、
前記再結合抑制領域は、前記他方の導電型と同じ導電型でありかつ前記制御電極用領域よりも高い抵抗率を有するか、または前記一方の導電型と同じ導電型でありかつ前記高抵抗層よりも高い抵抗率を有し、
断面視において、前記制御電極用領域の前記側面は、前記チャネルドープ層より上に位置する前記高抵抗層と前記制御電極用領域との境界部分のすべてを含み、且つ前記再結合抑制領域は前記チャネルドープ層が形成された深さ位置まで形成されていることを特徴とする接合型半導体装置。
A first main electrode region of one conductivity type of the first conductivity type or the second conductivity type, which is a substrate made of a silicon carbide semiconductor crystal;
A second main electrode region of the one conductivity type formed on one surface side of the substrate;
The one conductive type high-resistance layer formed between the first main electrode region and the second main electrode region in a cross-sectional view;
A control electrode region of the other conductivity type of the first conductivity type or the second conductivity type formed around the second main electrode region in plan view;
A channel doped layer of the other conductivity type in contact with the control electrode region in the high resistance layer;
It is formed so as to cover at least the side surface of the control electrode region, and flows between one of holes or electrons from the control electrode region and the first main electrode region and the second main electrode region. A recombination suppression region that suppresses recombination with the other of the holes or the electrons;
Have
The high resistance layer has a higher resistivity than the second main electrode region,
The recombination suppression region has the same conductivity type as the other conductivity type and has a higher resistivity than the control electrode region, or the same conductivity type as the one conductivity type and the high resistance layer Has a higher resistivity,
In a cross-sectional view, the side surface of the control electrode region includes all of the boundary portion between the high resistance layer and the control electrode region located above the channel dope layer, and the recombination suppression region includes the recombination suppression region. A junction type semiconductor device, wherein the channel doped layer is formed to a depth position where it is formed.
断面視において、前記制御電極用領域の前記側面は、前記チャネルドープ層より下に位置する前記高抵抗層と前記制御電極用領域との境界部分をさらに含み、且つ前記再結合抑制領域は前記制御電極用領域が形成された深さ位置まで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の接合型半導体装置。   In a cross-sectional view, the side surface of the control electrode region further includes a boundary portion between the high resistance layer located below the channel dope layer and the control electrode region, and the recombination suppression region is the control The junction type semiconductor device according to claim 1, wherein the junction type semiconductor device is formed up to a depth position where the electrode region is formed. 前記再結合抑制領域は、前記制御電極用領域の前記側面と底面とを覆うように形成され、
断面視において、前記制御電極用領域の前記側面および前記底面は、前記チャネルドープ層より下に位置する前記高抵抗層と前記制御電極用領域との境界部分のすべてをさらに含み、且つ前記再結合抑制領域は前記制御電極用領域が形成された深さ位置まで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の接合型半導体装置。
The recombination suppression region is formed so as to cover the side surface and the bottom surface of the control electrode region,
In a cross-sectional view, the side surface and the bottom surface of the control electrode region further include all of a boundary portion between the high resistance layer located below the channel dope layer and the control electrode region, and the recombination The junction type semiconductor device according to claim 1, wherein the suppression region is formed to a depth position where the control electrode region is formed.
前記第1の主電極用領域は前記第1の導電型の前記高抵抗層よりも低い抵抗率を有する低抵抗層からなるドレイン領域であり、
前記第2の主電極用領域は前記第1の導電型の前記高抵抗層よりも低い抵抗率を有する低抵抗層からなるソース領域であり、
前記制御電極用領域は、前記第2の導電型のゲート領域であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の接合型半導体装置。
The first main electrode region is a drain region composed of a low resistance layer having a lower resistivity than the high resistance layer of the first conductivity type,
The second main electrode region is a source region composed of a low resistance layer having a lower resistivity than the high resistance layer of the first conductivity type,
4. The junction type semiconductor device according to claim 1, wherein the control electrode region is a gate region of the second conductivity type. 5.
前記第1の主電極用領域は、前記第2の導電型の前記高抵抗層よりも低い抵抗率を有する低抵抗層からなるドレイン領域であり、
前記第2の主電極用領域は、前記第2の導電型の前記高抵抗層よりも低い抵抗率を有する低抵抗層からなるソース領域であり、
前記制御電極用領域は、前記第1の導電型のゲート領域であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の接合型半導体装置。
The first main electrode region is a drain region made of a low resistance layer having a lower resistivity than the high conductivity layer of the second conductivity type,
The second main electrode region is a source region composed of a low resistance layer having a lower resistivity than the high conductivity layer of the second conductivity type,
4. The junction type semiconductor device according to claim 1, wherein the control electrode region is a gate region of the first conductivity type. 5.
炭化珪素の半導体結晶で作られた基板である第1の導電型又は第2の導電型の一方の導電型の第1の主電極用領域と、
前記基板の1つの面の側に形成された前記一方の導電型の第2の主電極用領域と、
断面視において前記第1の主電極用領域と前記第2の主電極用領域との間に形成された前記一方の導電型の高抵抗層と、
平面視において前記第2の主電極用領域の周囲に形成された前記第1の導電型又は前記第2の導電型の他方の導電型の制御電極用領域と、
前記高抵抗層内に前記制御電極用領域に接触する前記他方の導電型のベース層と、
前記制御電極用領域の少なくとも側面を覆うように形成され、且つ前記制御電極用領域からの正孔又は電子の一方と前記第1の主電極用領域及び前記第2の主電極用領域間を流れる前記正孔又は前記電子の他方との再結合を抑制する再結合抑制領域と、
を有し、
前記高抵抗層は、前記第2の主電極用領域よりも高い抵抗率を有し、
前記再結合抑制領域は、前記他方の導電型と同じ導電型でありかつ前記制御電極用領域よりも高い抵抗率を有するか、または前記一方の導電型と同じ導電型でありかつ前記高抵抗層よりも高い抵抗率を有し、
断面視において、前記制御電極用領域の前記側面は、前記ベース層より上に位置する前記高抵抗層と前記制御電極用領域との境界部分のすべてを含み、且つ前記再結合抑制領域は前記ベース層が形成された深さ位置まで形成され、
前記第1の主電極用領域は、前記第1の導電型の前記高抵抗層よりも低い抵抗率を有する低抵抗層からなるコレクタ領域であり、
前記第2の主電極用領域は、前記第1の導電型の前記高抵抗層よりも低い抵抗率を有する低抵抗層からなるエミッタ領域であり、
前記制御電極用領域は、前記第2の導電型のベースコンタクト領域であることを特徴とする合型半導体装置。
A first main electrode region of one conductivity type of the first conductivity type or the second conductivity type, which is a substrate made of a silicon carbide semiconductor crystal;
A second main electrode region of the one conductivity type formed on one surface side of the substrate;
The one conductive type high-resistance layer formed between the first main electrode region and the second main electrode region in a cross-sectional view;
A control electrode region of the other conductivity type of the first conductivity type or the second conductivity type formed around the second main electrode region in plan view;
The base layer of the other conductivity type in contact with the control electrode region in the high resistance layer;
It is formed so as to cover at least the side surface of the control electrode region, and flows between one of holes or electrons from the control electrode region and the first main electrode region and the second main electrode region. A recombination suppression region that suppresses recombination with the other of the holes or the electrons;
Have
The high resistance layer has a higher resistivity than the second main electrode region,
The recombination suppression region has the same conductivity type as the other conductivity type and has a higher resistivity than the control electrode region, or the same conductivity type as the one conductivity type and the high resistance layer Has a higher resistivity,
In a cross-sectional view, the side surface of the control electrode region includes all of the boundary portion between the high resistance layer located above the base layer and the control electrode region, and the recombination suppression region is the base. Formed to the depth position where the layer was formed,
The first main electrode region is a collector region composed of a low resistance layer having a lower resistivity than the high conductivity layer of the first conductivity type,
The second main electrode region is an emitter region composed of a low resistance layer having a lower resistivity than the high resistance layer of the first conductivity type,
Said region control electrode junction type semiconductor device, characterized in that the said base contact region of the second conductivity type.
炭化珪素の半導体結晶で作られた基板である第1の導電型又は第2の導電型の一方の導電型の第1の主電極用領域と、
前記基板の1つの面の側に形成された前記一方の導電型の第2の主電極用領域と、
断面視において前記第1の主電極用領域と前記第2の主電極用領域との間に形成された前記一方の導電型の高抵抗層と、
平面視において前記第2の主電極用領域の周囲に形成された前記第1の導電型又は前記第2の導電型の他方の導電型の制御電極用領域と、
前記高抵抗層内に前記制御電極用領域に接触する前記他方の導電型のベース層と、
前記制御電極用領域の少なくとも側面を覆うように形成され、且つ前記制御電極用領域からの正孔又は電子の一方と前記第1の主電極用領域及び前記第2の主電極用領域間を流れる前記正孔又は前記電子の他方との再結合を抑制する再結合抑制領域と、
を有し、
前記高抵抗層は、前記第2の主電極用領域よりも高い抵抗率を有し、
前記再結合抑制領域は、前記他方の導電型と同じ導電型でありかつ前記制御電極用領域よりも高い抵抗率を有するか、または前記一方の導電型と同じ導電型でありかつ前記高抵抗層よりも高い抵抗率を有し、
断面視において、前記制御電極用領域の前記側面は、前記ベース層より上に位置する前記高抵抗層と前記制御電極用領域との境界部分のすべてを含み、且つ前記再結合抑制領域は前記ベース層が形成された深さ位置まで形成され、
前記第1の主電極用領域は、前記第2の導電型の前記高抵抗層よりも低い抵抗率を有する低抵抗層からなるコレクタ領域であり、
前記第2の主電極用領域は、前記第2の導電型の前記高抵抗層よりも低い抵抗率を有する低抵抗層からなるエミッタ領域であり、
前記制御電極用領域は、前記第1の導電型のベースコンタクト領域であることを特徴とする合型半導体装置。
A first main electrode region of one conductivity type of the first conductivity type or the second conductivity type, which is a substrate made of a silicon carbide semiconductor crystal;
A second main electrode region of the one conductivity type formed on one surface side of the substrate;
The one conductive type high-resistance layer formed between the first main electrode region and the second main electrode region in a cross-sectional view;
A control electrode region of the other conductivity type of the first conductivity type or the second conductivity type formed around the second main electrode region in plan view;
The base layer of the other conductivity type in contact with the control electrode region in the high resistance layer;
It is formed so as to cover at least the side surface of the control electrode region, and flows between one of holes or electrons from the control electrode region and the first main electrode region and the second main electrode region. A recombination suppression region that suppresses recombination with the other of the holes or the electrons;
Have
The high resistance layer has a higher resistivity than the second main electrode region,
The recombination suppression region has the same conductivity type as the other conductivity type and has a higher resistivity than the control electrode region, or the same conductivity type as the one conductivity type and the high resistance layer Has a higher resistivity,
In a cross-sectional view, the side surface of the control electrode region includes all of the boundary portion between the high resistance layer located above the base layer and the control electrode region, and the recombination suppression region is the base. Formed to the depth position where the layer was formed,
The first main electrode region is a collector region made of a low resistance layer having a lower resistivity than the high conductivity layer of the second conductivity type,
The second main electrode region is an emitter region composed of a low resistance layer having a lower resistivity than the high conductivity layer of the second conductivity type,
Said region control electrode junction type semiconductor device, characterized in that the said base contact region of the first conductivity type.
炭化珪素の半導体結晶で作られかつ第1の導電型又は第2の導電型の一方の導電型の第1の主電極用領域となる基板の上に前記一方の導電型の高抵抗層を形成する第1の工程と、
前記高抵抗層の上に前記一方の導電型の第2の主電極用領域となる低抵抗層を形成する第2の工程と、
前記高抵抗層の表面側の所定領域にイオン注入により前記第1の導電型又は前記第2の導電型の他方の導電型の制御電極用領域を形成する第3の工程と、
前記制御電極用領域の少なくとも側面を覆うようにイオン注入により再結合抑制領域を形成する第4の工程と、
を含む接合型半導体装置の製造方法であって、
前記高抵抗層の中にチャネルドープ層又はベース層を形成するための工程を設け、
前記再結合抑制領域は、前記制御電極用領域からの正孔又は電子の一方と前記第1の主電極用領域及び前記第2の主電極用領域間を流れる前記正孔又は前記電子の他方との再結合を抑制し、
前記高抵抗層は、前記第2の主電極用領域よりも高い抵抗率を有し、
前記再結合抑制領域は、前記他方の導電型と同じ導電型でありかつ前記制御電極用領域よりも高い抵抗率を有するか、または前記一方の導電型と同じ導電型でありかつ前記高抵抗層よりも高い抵抗率を有し、
前記接合型半導体装置の断面視において、前記制御電極用領域の前記側面は、前記チャネルドープ層又は前記ベース層より上に位置する前記高抵抗層と前記制御電極用領域との境界部分のすべてを含み、且つ前記再結合抑制領域は前記チャネルドープ層又は前記ベース層が形成された深さ位置まで形成されていることを特徴とする接合型半導体装置の製造方法。
A high resistance layer of one conductivity type is formed on a substrate made of a semiconductor crystal of silicon carbide and serving as a first main electrode region of one conductivity type of the first conductivity type or the second conductivity type A first step of:
A second step of forming a low resistance layer to be the second main electrode region of the one conductivity type on the high resistance layer;
A third step of forming a control electrode region of the other conductivity type of the first conductivity type or the second conductivity type by ion implantation in a predetermined region on the surface side of the high resistance layer;
A fourth step of forming a recombination suppression region by ion implantation so as to cover at least a side surface of the control electrode region;
A method for manufacturing a junction type semiconductor device including:
Providing a step for forming a channel dope layer or a base layer in the high resistance layer;
The recombination suppression region includes one of holes or electrons from the control electrode region and the other of the holes or electrons flowing between the first main electrode region and the second main electrode region. Suppresses recombination of
The high resistance layer has a higher resistivity than the second main electrode region,
The recombination suppression region has the same conductivity type as the other conductivity type and has a higher resistivity than the control electrode region, or the same conductivity type as the one conductivity type and the high resistance layer Has a higher resistivity,
In the cross-sectional view of the junction type semiconductor device, the side surface of the control electrode region includes all of the boundary portion between the high resistance layer and the control electrode region located above the channel dope layer or the base layer. And the recombination suppression region is formed to a depth position where the channel dope layer or the base layer is formed.
前記再結合抑制領域を形成するためにイオン注入される不純物濃度は、前記制御電極用領域を形成するためにイオン注入される不純物濃度よりも低いことを特徴とする請求項8に記載の接合型半導体装置の製造方法。   9. The junction type according to claim 8, wherein an impurity concentration ion-implanted to form the recombination suppression region is lower than an impurity concentration ion-implanted to form the control electrode region. A method for manufacturing a semiconductor device. 前記第1の主電極用領域、前記第2の主電極用領域、および前記制御電極用領域のそれぞれに、第1主電極、第2主電極、制御電極を形成する工程と、
前記2主電極と前記制御電極の上側に上層電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項8に記載の接合型半導体装置の製造方法。
Forming a first main electrode, a second main electrode, and a control electrode in each of the first main electrode region, the second main electrode region, and the control electrode region;
Forming an upper layer electrode above the two main electrodes and the control electrode;
The method for manufacturing a junction type semiconductor device according to claim 8, wherein:
炭化珪素の半導体結晶で作られかつ第1の導電型又は第2の導電型の一方の導電型の第1の主電極用領域となる基板の上に前記一方の導電型の高抵抗層を形成する第1の工程と、
前記高抵抗層の上に前記一方の導電型の第2の主電極用領域となる低抵抗層を形成する第2の工程と、
前記高抵抗層の表面側の所定領域にイオン注入により再結合抑制領域を形成する第3の工程と、
前記再結合抑制領域に、前記再結合抑制領域の表面側からイオン注入により記第1の導電型又は前記第2の導電型の他方の導電型の制御電極用領域を形成する第4の工程と、
を含む接合型半導体装置の製造方法であって、
前記高抵抗層の中にチャネルドープ層又はベース層を形成するための工程を設け、
前記再結合抑制領域は、前記制御電極用領域からの正孔又は電子の一方と前記第1の主電極用領域及び前記第2の主電極用領域間を流れる前記正孔又は前記電子の他方との再結合を抑制し、
前記高抵抗層は、前記第2の主電極用領域よりも高い抵抗率を有し、
前記再結合抑制領域は、前記他方の導電型と同じ導電型でありかつ前記制御電極用領域よりも高い抵抗率を有するか、または前記一方の導電型と同じ導電型でありかつ前記高抵抗層よりも高い抵抗率を有し、
前記接合型半導体装置の断面視において、前記制御電極用領域の前記側面は、前記チャネルドープ層又は前記ベース層より上に位置する前記高抵抗層と前記制御電極用領域との境界部分のすべてを含み、且つ前記再結合抑制領域は前記チャネルドープ層又は前記ベース層が形成された深さ位置まで形成されていることを特徴とする接合型半導体装置の製造方法。
A high resistance layer of one conductivity type is formed on a substrate made of a semiconductor crystal of silicon carbide and serving as a first main electrode region of one conductivity type of the first conductivity type or the second conductivity type A first step of:
A second step of forming a low resistance layer to be the second main electrode region of the one conductivity type on the high resistance layer;
A third step of forming a recombination suppression region by ion implantation in a predetermined region on the surface side of the high resistance layer;
A fourth step of forming, in the recombination suppression region, a control electrode region of the other conductivity type of the first conductivity type or the second conductivity type by ion implantation from the surface side of the recombination suppression region; ,
A method for manufacturing a junction type semiconductor device including:
Providing a step for forming a channel dope layer or a base layer in the high resistance layer;
The recombination suppression region includes one of holes or electrons from the control electrode region and the other of the holes or electrons flowing between the first main electrode region and the second main electrode region. Suppresses recombination of
The high resistance layer has a higher resistivity than the second main electrode region,
The recombination suppression region has the same conductivity type as the other conductivity type and has a higher resistivity than the control electrode region, or the same conductivity type as the one conductivity type and the high resistance layer Has a higher resistivity,
In the cross-sectional view of the junction type semiconductor device, the side surface of the control electrode region includes all of the boundary portion between the high resistance layer and the control electrode region located above the channel dope layer or the base layer. And the recombination suppression region is formed to a depth position where the channel dope layer or the base layer is formed.
前記再結合抑制領域を形成するためにイオン注入される不純物濃度は、前記制御電極用領域を形成するためにイオン注入される不純物濃度よりも低いことを特徴とする請求項11に記載の接合型半導体装置の製造方法。   12. The junction type according to claim 11, wherein an impurity concentration ion-implanted to form the recombination suppression region is lower than an impurity concentration ion-implanted to form the control electrode region. A method for manufacturing a semiconductor device. 前記第1の主電極用領域、前記第2の主電極用領域、および前記制御電極用領域のそれぞれに、第1主電極、第2主電極、制御電極を形成する工程と、
前記2主電極と前記制御電極の上側に上層電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項11に記載の接合型半導体装置の製造方法。
Forming a first main electrode, a second main electrode, and a control electrode in each of the first main electrode region, the second main electrode region, and the control electrode region;
Forming an upper layer electrode above the two main electrodes and the control electrode;
The method of manufacturing a junction type semiconductor device according to claim 11, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5564890B2 (en) * 2008-12-16 2014-08-06 住友電気工業株式会社 Junction field effect transistor and manufacturing method thereof

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63503027A (en) * 1986-12-05 1988-11-02 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Method for manufacturing self-aligned semiconductor devices
JPS645063A (en) * 1987-06-29 1989-01-10 Toshiba Corp Hetero-junction bipolar transistor
JPH0697463A (en) * 1992-09-16 1994-04-08 Honda Motor Co Ltd Electrostatic induction type semiconductor device
JPH06232420A (en) * 1993-02-05 1994-08-19 Toyota Autom Loom Works Ltd Semiconductor device
JPH09129874A (en) * 1995-11-06 1997-05-16 Toyota Motor Corp Semiconductor device and its manufacture
JP2000133656A (en) * 1998-10-28 2000-05-12 Sony Corp Junction-type field effect transistor and manufacture thereof
JP2002329729A (en) * 2001-04-26 2002-11-15 Denso Corp Silicon carbide semiconductor device and its manufacturing method
JP2006269681A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Honda Motor Co Ltd Junction type semiconductor device and method of manufacturing junction type semiconductor device
JP2006351621A (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Honda Motor Co Ltd Bipolar semiconductor device and its manufacturing method
JP2009054931A (en) * 2007-08-29 2009-03-12 Hitachi Ltd Bipolar element and its manufacturing method

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63503027A (en) * 1986-12-05 1988-11-02 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Method for manufacturing self-aligned semiconductor devices
JPS645063A (en) * 1987-06-29 1989-01-10 Toshiba Corp Hetero-junction bipolar transistor
JPH0697463A (en) * 1992-09-16 1994-04-08 Honda Motor Co Ltd Electrostatic induction type semiconductor device
JPH06232420A (en) * 1993-02-05 1994-08-19 Toyota Autom Loom Works Ltd Semiconductor device
JPH09129874A (en) * 1995-11-06 1997-05-16 Toyota Motor Corp Semiconductor device and its manufacture
JP2000133656A (en) * 1998-10-28 2000-05-12 Sony Corp Junction-type field effect transistor and manufacture thereof
JP2002329729A (en) * 2001-04-26 2002-11-15 Denso Corp Silicon carbide semiconductor device and its manufacturing method
JP2006269681A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Honda Motor Co Ltd Junction type semiconductor device and method of manufacturing junction type semiconductor device
JP2006351621A (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Honda Motor Co Ltd Bipolar semiconductor device and its manufacturing method
JP2009054931A (en) * 2007-08-29 2009-03-12 Hitachi Ltd Bipolar element and its manufacturing method

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