JP6092680B2 - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
図10は、従来の半導体装置800の断面図である。図11は、従来の半導体装置800の問題点を説明するために示す図である。図11(a)は従来の半導体装置800の要部断面図であり、図11(b)はその等価回路図である。
従来の半導体装置800は、トレンチゲートパワーMOSFETであって、図10に示すように、n+型の低抵抗半導体層812、低抵抗半導体層812上に位置するn−型のドリフト層814、ドリフト層814上に位置するp型のボディ層816、ボディ層816を開口しドリフト層814に達して形成してなるトレンチ818、ボディ層816内に配置されるとともに少なくとも一部をトレンチ818の内周面に露出させて形成してなる第1導電型のソース領域824、トレンチ818の内周面に形成してなるゲート絶縁層820、ゲート絶縁層820の内周面に形成してなるゲート電極層822、ゲート電極層822と絶縁されるとともにソース領域824と接して形成してなるソース電極層830を有する。なお、符号826はp+型のボディコンタクト領域を示し、符号828は層間絶縁層を示し、符号832はドレイン電極層を示し、符号840はMOSFET部を示す。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a
A
上記のように構成された従来の半導体装置800においては、誘導性負荷でのスイッチング動作オフ時に生じるサージ電圧が半導体装置800の耐圧を超えた場合に、アバランシェブレークダウンを起こし、生成した少数キャリアがボディ層816を経由してソース電極830に流れ込む(図11(b)中「Iav1」参照。)。このとき、ソース領域824とボディ層816との間に電位差VBEが発生し、ソース領域824とボディ層816とドリフト層814とからなる寄生バイポーラトランジスタがターンオンし、当該寄生バイポーラトランジスタで増幅された過大電流(図11(b)中「Iav2」参照。)がドリフト層814からソース領域824に流れて、当該過大電流による発熱で素子破壊に至る。近年では、セルの微細化が進み、抵抗成分RBが大きくなってきていることから、寄生バイポーラトランジスタがターンオンし易くなり、上記の問題がより深刻になってきている。
In the
従来、上記した問題を解決するために、MOSFET部と、当該MOSFET部においてよりも低い電圧でアバランシェブレークダウンを起こす保護ダイオード部とを同一の半導体基板に備える半導体装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。図12は、従来の半導体装置900の断面図である。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to solve the above-described problem, a semiconductor device is known that includes a MOSFET portion and a protective diode portion that causes avalanche breakdown at a lower voltage than that in the MOSFET portion on the same semiconductor substrate (for example, (See Patent Document 1). FIG. 12 is a cross-sectional view of a
従来の半導体装置900は、図12に示すように、MOSFET部940と、MOSFET部940においてよりも低い電圧でアバランシェブレークダウンを起こす保護ダイオード部950とを同一の半導体基板910に備える。そして、保護ダイオード部950においては、ボディ層916からドリフト層914の深い位置まで達する深いp型拡散領域934が形成されている。
As shown in FIG. 12, the
従来のトレンチゲートパワーMOSFET900によれば、保護ダイオード部950においては、MOSFET部940においてよりもドリフト層914の厚さが薄くなることから、MOSFET部940においてよりも低い電圧でアバランシェブレークダウンを起こすようになる。その結果、従来のトレンチゲートパワーMOSFET900によれば、誘導性負荷でのスイッチング動作オフ時にMOSFET部940でアバランシェブレークダウンを起こさなくなり、アバランシェ耐量を大きくすることが可能となる。
According to the conventional trench
しかしながら、従来のトレンチゲートパワーMOSFET900を炭化珪素半導体装置に適用するのは困難である。これは、炭化珪素半導体装置においては、イオン注入等によりp型不純物を深い位置まで導入するのが困難であるからである。なお、上記した事情は、p型とn型とを逆にした半導体装置においても同様に存在する。
However, it is difficult to apply conventional trench
そこで、本発明は、上記した問題を解決することを目的とするもので、MOSFET部と、当該MOSFET部においてよりも低い電圧でアバランシェブレークダウンを起こす保護ダイオード部とを同一の炭化珪素半導体基板に備えるトレンチゲートパワーMOSFETを提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention aims to solve the above-described problems. A MOSFET portion and a protection diode portion that causes avalanche breakdown at a lower voltage than that in the MOSFET portion are formed on the same silicon carbide semiconductor substrate. A trench gate power MOSFET is provided.
[1]本発明の半導体装置は、MOSFET部と、当該MOSFET部においてよりも低い電圧でアバランシェブレークダウンを起こす保護ダイオード部とを同一の炭化珪素半導体基板に備える半導体装置であって、前記MOSFET部は、第1導電型の低抵抗半導体層、前記低抵抗半導体層上に位置し前記低抵抗半導体層よりも低濃度の第1導電型不純物を含有する第1導電型のドリフト層、前記ドリフト層上に位置し前記第1導電型とは反対の第2導電型のボディ層、前記ボディ層を開口し前記ドリフト層に達して形成してなるトレンチ、前記ボディ層内に配置されるとともに少なくとも一部を前記トレンチの内周面に露出させて形成してなる第1導電型のソース領域、前記トレンチの内周面に形成してなるゲート絶縁層、前記ゲート絶縁層の内周面に形成してなるゲート電極層、前記ゲート電極層と絶縁されるとともに前記ソース領域と接して形成してなるソース電極層、及び、隣接する前記トレンチに挟まれた領域において前記ボディ層から前記ドリフト層に向けて張り出すようにして形成された第2導電型の第1張り出し領域を有し、前記保護ダイオード部は、第1導電型の低抵抗半導体層、前記低抵抗半導体層上に位置し前記低抵抗半導体層よりも低濃度の第1導電型不純物を含有する第1導電型のドリフト層、前記ドリフト層上に位置し前記第1導電型とは反対の第2導電型のボディ層、及び、前記ボディ層から前記ドリフト層に向けて張り出すようにして形成された複数の第2導電型の第2張り出し領域を有し、隣接する前記第2張り出し領域の間隔L2は、隣接する第1張り出し領域の間隔L1よりも広いことを特徴とする。 [1] A semiconductor device of the present invention is a semiconductor device comprising a MOSFET part and a protective diode part that causes avalanche breakdown at a lower voltage than that in the MOSFET part on the same silicon carbide semiconductor substrate. Is a first conductivity type low resistance semiconductor layer, a first conductivity type drift layer located on the low resistance semiconductor layer and containing a first conductivity type impurity at a lower concentration than the low resistance semiconductor layer, the drift layer A body layer of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, a trench formed by opening the body layer and reaching the drift layer, and disposed in the body layer and at least one A source region of a first conductivity type formed by exposing a portion to the inner peripheral surface of the trench, a gate insulating layer formed on the inner peripheral surface of the trench, and the gate insulation A gate electrode layer formed on an inner peripheral surface of the layer; a source electrode layer formed in contact with the source region while being insulated from the gate electrode layer; and a region sandwiched between adjacent trenches A first conductive region of a second conductivity type formed so as to project from the body layer toward the drift layer; and the protection diode portion includes a first resistance type low-resistance semiconductor layer and the low-resistance semiconductor A drift layer of a first conductivity type located on the layer and containing a first conductivity type impurity at a lower concentration than the low-resistance semiconductor layer; a second conductivity located on the drift layer and opposite to the first conductivity type A body layer of the mold, and a plurality of second conductive type second projecting regions formed so as to project from the body layer toward the drift layer, and an interval L2 between the adjacent second projecting regions Is adjacent And wherein the wider than the distance L1 of the first extending region that.
[2]本発明の半導体装置においては、前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域の最深部は、前記トレンチの最深部よりも深い位置にあることが好ましい。 [2] In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the deepest portion of the first overhang region and the deepest portion of the second overhang region are located deeper than the deepest portion of the trench.
[3]本発明の半導体装置においては、前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域の最深部は、前記トレンチの最深部よりも0.5μm〜4.5μmの範囲内にある値だけ深い位置にあることが好ましい。 [3] In the semiconductor device of the present invention, the deepest portion of the first overhang region and the deepest portion of the second overhang region are only in a range of 0.5 μm to 4.5 μm from the deepest portion of the trench. It is preferable that it exists in a deep position.
[4]本発明の半導体装置においては、前記間隔L2は、前記間隔L1の1.05倍〜3.0倍の範囲内にあることが好ましい。 [4] In the semiconductor device of the present invention, the interval L2 is preferably in the range of 1.05 to 3.0 times the interval L1.
[5]本発明の半導体装置においては、前記第2張り出し領域は、前記第1張り出し領域と同一工程で形成されてなることが好ましい。 [5] In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the second overhang region is formed in the same process as the first overhang region.
[6]本発明の半導体装置の製造方法は、本発明の半導体装置を製造するための半導体装置の製造方法であって、前記第1導電型の低抵抗半導体層及び当該低抵抗半導体層上に位置し前記低抵抗半導体層よりも低濃度の第1導電型不純物を含有する第1導電型のドリフト層を備える炭化珪素半導体基板を準備する炭化珪素半導体基板準備工程と、前記ドリフト層の表面における前記第1張り出し領域に対応する領域及び前記第2張り出し領域に対応する領域にイオン打ち込み法により第2導電型不純物を導入するとともに、当該第2導電型不純物の活性化アニール処理を行って前記第1張り出し領域及び前記第2張り出し領域を形成する張り出し領域形成工程と、前記ドリフト層の表面上に前記第2導電型のボディ層をエピタキシャル成長法により形成するボディ層形成工程と、前記ボディ層の表面における前記ソース領域となる領域に第1導電型不純物をイオン打ち込み法によって導入するとともに、当該第1導電型不純物の活性化アニール処理を行って前記ソース領域を形成するソース領域形成工程と、前記ボディ層を開口し前記ドリフト層に達するように前記トレンチを形成するトレンチ形成工程と、前記トレンチの内周面に前記ゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、前記ゲート絶縁層の内周面に前記ゲート電極層を形成するゲート電極層形成工程と、前記ゲート電極層を覆うように層間絶縁層を形成する層間絶縁層形成工程と、前記ボディ層及び前記層間絶縁層を覆うように前記ソース電極層を形成するソース電極層形成工程とを含むことを特徴とする。 [6] A manufacturing method of a semiconductor device of the present invention is a manufacturing method of a semiconductor device for manufacturing a semiconductor device of the present invention, on the first resistance type low-resistance semiconductor layer and the low-resistance semiconductor layer. A silicon carbide semiconductor substrate preparing step of preparing a silicon carbide semiconductor substrate provided with a drift layer of a first conductivity type that is located and contains a first conductivity type impurity at a lower concentration than the low resistance semiconductor layer; and on the surface of the drift layer The second conductivity type impurity is introduced into the region corresponding to the first overhang region and the region corresponding to the second overhang region by an ion implantation method, and activation annealing of the second conductivity type impurity is performed to perform the first annealing. An overhang region forming step of forming one overhang region and the second overhang region, and an epitaxial growth method for forming the second conductivity type body layer on the surface of the drift layer A body layer forming step to be formed, a first conductivity type impurity is introduced into the region to be the source region on the surface of the body layer by an ion implantation method, and an activation annealing process of the first conductivity type impurity is performed. A source region forming step for forming the source region; a trench forming step for opening the body layer to reach the drift layer; and a gate for forming the gate insulating layer on an inner peripheral surface of the trench. An insulating layer forming step, a gate electrode layer forming step of forming the gate electrode layer on an inner peripheral surface of the gate insulating layer, an interlayer insulating layer forming step of forming an interlayer insulating layer so as to cover the gate electrode layer, A source electrode layer forming step of forming the source electrode layer so as to cover the body layer and the interlayer insulating layer.
[7]本発明の第2の半導体装置の製造方法は、本発明の半導体装置を製造するための半導体装置の製造方法であって、前記第1導電型の低抵抗半導体層及び当該低抵抗半導体層上に位置し前記低抵抗半導体層よりも低濃度の第1導電型不純物を含有する第1導電型のドリフト層を備える炭化珪素半導体基板を準備する炭化珪素半導体基板準備工程と、前記ドリフト層の表面における前記第1張り出し領域に対応する領域及び前記第2張り出し領域に対応する領域に第2トレンチを形成するとともに、エピタキシャル成長法により前記第2トレンチを第2導電型の半導体材料で埋めることにより前記第1張り出し領域及び前記第2張り出し領域を形成する張り出し領域形成工程と、前記ドリフト層の表面上に前記第2導電型のボディ層をエピタキシャル成長法により形成するボディ層形成工程と、前記ボディ層の表面における前記ソース領域となる領域に第1導電型不純物をイオン打ち込み法によって導入するとともに、当該第1導電型不純物の活性化アニール処理を行って前記ソース領域を形成するソース領域形成工程と、前記ボディ層を開口し前記ドリフト層に達するように前記トレンチを形成するトレンチ形成工程と、前記トレンチの内周面に前記ゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、前記ゲート絶縁層の内周面に前記ゲート電極層を形成するゲート電極層形成工程と、前記ゲート電極層を覆うように層間絶縁層を形成する層間絶縁層形成工程と、前記ボディ層及び前記層間絶縁層を覆うように前記ソース電極層を形成するソース電極層形成工程とを含むことを特徴とする。 [7] A second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, wherein the first conductive type low-resistance semiconductor layer and the low-resistance semiconductor are manufactured. A silicon carbide semiconductor substrate preparing step of preparing a silicon carbide semiconductor substrate provided with a drift layer of a first conductivity type that is located on a layer and contains a first conductivity type impurity having a lower concentration than the low resistance semiconductor layer; and the drift layer Forming a second trench in a region corresponding to the first overhanging region and a region corresponding to the second overhanging region on the surface of the substrate, and filling the second trench with a second conductivity type semiconductor material by an epitaxial growth method. An overhang region forming step of forming the first overhang region and the second overhang region; and epidoping the body layer of the second conductivity type on the surface of the drift layer. A body layer forming step formed by a chiral growth method, a first conductivity type impurity is introduced into the region to be the source region on the surface of the body layer by an ion implantation method, and an activation annealing treatment of the first conductivity type impurity A source region forming step of forming the source region, a trench forming step of opening the body layer to reach the drift layer, and forming the gate insulating layer on the inner peripheral surface of the trench Forming a gate insulating layer; forming a gate electrode layer on the inner peripheral surface of the gate insulating layer; and forming an interlayer insulating layer so as to cover the gate electrode layer And a source electrode layer forming step of forming the source electrode layer so as to cover the body layer and the interlayer insulating layer. And butterflies.
[8]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記張り出し領域形成工程において、前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域の最深部が前記トレンチの最深部よりも深くなるように、前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域を形成することが好ましい。 [8] In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the overhang region forming step, the deepest portion of the first overhang region and the deepest portion of the second overhang region are deeper than the deepest portion of the trench. It is preferable to form the deepest portion of the first overhang region and the second overhang region.
[9]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記張り出し領域形成工程においては、前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域の最深部が前記トレンチの最深部よりも0.5μm〜4.5μmの範囲内にある値だけ深くなるように、前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域を形成することが好ましい。 [9] In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the overhang region forming step, the deepest portion of the first overhang region and the deepest portion of the second overhang region are 0.5 μm to the deepest portion of the trench. It is preferable that the deepest portion of the first overhang region and the second overhang region be formed so as to be deeper by a value within a range of 4.5 μm.
[10]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記張り出し領域形成工程においては、前記間隔L2が前記間隔L1の1.05倍〜3.0倍の範囲内になるように、前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域を形成することが好ましい。 [10] In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the overhang region forming step, the first interval is set so that the interval L2 is in the range of 1.05 to 3.0 times the interval L1. It is preferable to form the deepest portion of the overhang region and the second overhang region.
本発明の半導体装置によれば、後述する図1及び図2に示すように、保護ダイオード部における第2張り出し領域の間隔L2が、MOSFET部における第1張り出し領域の間隔L1よりも広いことから、保護ダイオード部においてはMOSFET部においてよりもドリフト層側へ空乏層が伸び難くなり(すなわち耐圧が低くなり)、MOSFET部においてよりも低い電圧でアバランシェブレークダウンを起こすようになる。その結果、本発明の半導体装置によれば、誘導性負荷でのスイッチング動作オフ時にMOSFET部でアバランシェブレークダウンを起こすことがなくなり、アバランシェ耐量を大きくすることが可能となる。 According to the semiconductor device of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2 to be described later, the distance L2 between the second overhang regions in the protection diode portion is wider than the interval L1 between the first overhang regions in the MOSFET portion. In the protective diode portion, the depletion layer is less likely to extend to the drift layer side than in the MOSFET portion (that is, the breakdown voltage is lowered), and avalanche breakdown occurs at a lower voltage than in the MOSFET portion. As a result, according to the semiconductor device of the present invention, the avalanche breakdown is not caused in the MOSFET portion when the switching operation with the inductive load is turned off, and the avalanche resistance can be increased.
また、本発明の半導体装置によれば、第2導電型不純物を従来よりも浅い位置まで導入すればよいことから、MOSFET部と、当該MOSFET部においてよりも低い電圧でアバランシェブレークダウンを起こす保護ダイオード部とを同一の炭化珪素半導体基板に備える本発明の半導体装置を容易に実現することが可能となる。 In addition, according to the semiconductor device of the present invention, since the second conductivity type impurity only needs to be introduced to a position shallower than the conventional one, the MOSFET portion and the protection diode that causes avalanche breakdown at a lower voltage than the MOSFET portion. It is possible to easily realize the semiconductor device of the present invention provided with the same part on the same silicon carbide semiconductor substrate.
また、本発明の半導体装置によれば、隣接するトレンチに挟まれた領域においてボディ層からドリフト層に向けて張り出すようにして形成された第1張り出し領域を有することから、ゲート絶縁層への電界ストレスが緩和され、耐圧を高くすることができるという効果も得られる。 In addition, according to the semiconductor device of the present invention, since the first extension region formed so as to extend from the body layer toward the drift layer in the region sandwiched between adjacent trenches, Electric field stress is relieved, and the effect that the breakdown voltage can be increased is also obtained.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、上記のように優れた本発明の半導体装置を製造することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the excellent semiconductor device of the present invention can be manufactured as described above.
以下、本発明の半導体装置について、図に示す実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, a semiconductor device of the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
[実施形態1]
1.実施形態1に係る半導体装置
図1は、実施形態1に係る半導体装置100の断面図である。
実施形態1に係る半導体装置100は、図1に示すように、MOSFET部40と、当該MOSFET部40においてよりも低い電圧でアバランシェブレークダウンを起こす保護ダイオード部50とを同一の炭化珪素半導体基板110に備える半導体装置100である。半導体装置100は耐圧1200VのパワーMOSFETである。
[Embodiment 1]
1. Semiconductor Device According to First Embodiment FIG. 1 is a cross-sectional view of a
As shown in FIG. 1, the
MOSFET部40は、n+型の低抵抗半導体層112、低抵抗半導体層112上に位置するn−型のドリフト層114、ドリフト層114上に位置するp型のボディ層116、ボディ層116を開口しドリフト層114に達して形成してなるトレンチ118、ボディ層116内に配置されるとともに少なくとも一部をトレンチ118の内周面に露出させて形成してなるn+型のソース領域124、トレンチ118の内周面に形成してなるゲート絶縁層120、ゲート絶縁層120の内周面に形成してなるゲート電極層122、ゲート電極層122と絶縁されるとともにソース領域124と接して形成してなるソース電極層130、及び、隣接するトレンチ118に挟まれた領域においてボディ層116からドリフト層114に向けて張り出すようにして形成されたp型の第1張り出し領域134を有する。なお、符号126はp+型のボディコンタクト領域を示し、符号128は層間絶縁層を示し、符号132はドレイン電極層を示す。
The
保護ダイオード部50は、n+型の低抵抗半導体層112、低抵抗半導体層112上に位置するn−型のドリフト層114、ドリフト層114上に位置するp型のボディ層116、及び、ボディ層116からドリフト層114に向けて張り出すようにして形成された複数のp型の第2張り出し領域134aを有する。
The
低抵抗半導体層112の厚さは例えば50μm〜500μm(例えば350μm)であり、低抵抗半導体層112の不純物濃度は1×1018cm−3〜1×1020cm−3(例えば5×1018cm−3)である。ドリフト層114の厚さは6.0μm〜50μm(例えば15μm)であり、ドリフト層114の不純物濃度は1×1014cm−3〜1×1017cm−3(例えば7×1015cm−3)である。ボディ層116の厚さは例えば1.0μm〜3.0μm(例えば2.0μm)であり、ボディ層116の不純物濃度は1×1016cm−3〜2×1018cm−3(例えば2×1017cm−3)である。
The thickness of the low
トレンチ118の深さは1.5μm〜5.0μm(例えば3.0μm)であり、トレンチ118のピッチは3.0μm〜15μm(例えば5.0μm)である。
ゲート絶縁層120は、例えばCVD法により形成された二酸化珪素膜からなり、ゲート絶縁層120の厚さは20nm〜200nm(例えば100nm)である。
ゲート電極層122は低抵抗のポリシリコンからなる。
The depth of the
The
The
ソース領域124の深さは0.2μm〜1.0μm(例えば0.5μm)であり、ソース領域124の不純物濃度は1×1018cm−3〜1×1020cm−3(例えば2×1019cm−3)である。
ボディコンタクト領域126の深さは0.2μm〜2.0μm(例えば0.5μm)であり、ボディコンタクト領域126の不純物濃度は1×1018cm−3〜1×1020cm−3(例えば2×1019cm−3)である。
層間絶縁層128は、例えばCVD法により形成された二酸化珪素膜からなり、層間絶縁層128の厚さは0.5μm〜3.0μm(例えば1.0μm)である。
The depth of the
The depth of the
The interlayer insulating
ソース電極層130は例えば下から順にNi、Ti、Alが積層された積層膜からなり、ソース電極層130の厚さは1.0μm〜10μm(例えば3.0μm)である。
ドレイン電極層132は下から順にNi、Ti、Agが積層された積層膜からなり、ドレイン電極層132の厚さは0.2μm〜1.5μm(例えば1.0μm)である。
The
The
このように構成された実施形態1に係る半導体装置100においては、隣接する第2張り出し領域134aの間隔L2は、隣接する第1張り出し領域134の間隔L1よりも広い。間隔L2は、間隔L1の1.05倍〜3.0倍の範囲内(例えば1.3倍)にある。具体的には、間隔L1は5.0μmであり、間隔L2は6.5μmである。第2張り出し領域134aは、第1張り出し領域134と同一工程で形成されてなる。
In the
第1張り出し領域134の最深部及び第2張り出し領域134aの最深部は、トレンチ118の最深部よりも深い位置にある。第1張り出し領域134の最深部及び第2張り出し領域134aの最深部は、トレンチ118の最深部よりも0.5μm〜4.5μmの範囲内にある値(例えば3.0μm)だけ深い位置にある。なお、トレンチ118の最深部は、ボディ層116の底面よりも0.2μm〜2.5μmの範囲内にある値(例えば0.5μm)だけ深い位置にある。第1張り出し領域134及び第2張り出し領域134aの不純物濃度は1×1016cm−3〜2×1018cm−3(例えば2×1017cm−3)である。
The deepest portion of the
2.実施形態1に係る半導体装置の効果
図2は、実施形態1に係る半導体装置100の作用効果を説明するために示す図である。図2(a)は実施形態1に係る半導体装置100に逆バイアス電圧が印加されたときに空乏層が拡がる様子を示す図であり、図2(b)は比較例に係る半導体装置100aに逆バイアス電圧が印加されたときに空乏層が拡がる様子を示す図である。比較例に係る半導体装置100aにおいては、「保護ダイオード部50における隣接する第2張り出し領域134aの間隔L2」を「MOSFET部40における、隣接する第1張り出し領域134の間隔L1」と同じ値としたものである。
2. Effect of Semiconductor Device According to First Embodiment FIG. 2 is a diagram for explaining the function and effect of the
上記のように構成された実施形態1に係る半導体装置100によれば、比較例に係る半導体装置100aの場合と違って、図2に示すように、保護ダイオード部50における第2張り出し領域134aの間隔L2が、MOSFET部40における第1張り出し領域134の間隔L1よりも広いことから、保護ダイオード部50においては、MOSFET部40においてよりもドリフト層114側へ空乏層が伸び難くなり(すなわち耐圧が低くなり)、MOSFET部40においてよりも低い電圧でアバランシェブレークダウンを起こすようになる。その結果、本発明の半導体装置100によれば、誘導性負荷でのスイッチング動作オフ時にMOSFET部40でアバランシェブレークダウンを起こすことがなくなり、アバランシェ耐量を大きくすることが可能となる。
According to the
また、実施形態1に係る半導体装置100によれば、p型不純物を従来よりも浅い位置まで導入すればよいことから、MOSFET部40と、当該MOSFET部40においてよりも低い電圧でアバランシェブレークダウンを起こす保護ダイオード部50とを同一の炭化珪素半導体基板110に備える実施形態1に係る半導体装置を容易に実現することが可能となる。
In addition, according to the
また、実施形態1に係る半導体装置100によれば、隣接するトレンチ118に挟まれた領域においてボディ層118からドリフト層114に向けて張り出すようにして形成された第1張り出し領域134を有することから、ゲート絶縁層120への電界ストレスが緩和され、耐圧を高くすることができる。
Further, the
また、実施形態1に係る半導体装置100によれば、第1張り出し領域134の最深部及び第2張り出し領域134aの最深部が、トレンチ118の最深部よりも深い位置にあることから、ゲート絶縁層への電界ストレスが緩和され、耐圧を高くすることができる。
Further, according to the
また、実施形態1に係る半導体装置100によれば、間隔L2が間隔L1の1.05倍以上であることから、保護ダイオード部50の耐圧をMOSFET部40の耐圧よりも確実に(平均値で数十V以上)低くすることができる。一方、間隔L2が間隔L1の4.5倍以下であることから、保護ダイオード部の面積を大きくし過ぎることもない。
In addition, according to the
また、実施形態1に係る半導体装置100よれば、第2張り出し領域134aが第1張り出し領域134と同一工程で形成されてなることから、第1張り出し領域134及び第2張り出し領域134aを形成することで全体としての製造工程を複雑にすることもない。
Further, according to the
3.実施形態1に係る半導体装置の製造方法
実施形態1に係る半導体装置100は、以下に示す製造工程を有する製造方法(実施形態1に係る半導体装置の製造方法)により製造することができる。図3〜図8は、実施形態1に係る半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。図3〜図8は各工程である。
3. Manufacturing method of semiconductor device according to embodiment 1
The
(1)炭化珪素半導体基板準備工程
低抵抗半導体層112を構成する4H−炭化珪素半導体基板上に、ドリフト層114を構成する炭化珪素半導体層をエピタキシャル成長法により成膜させた炭化珪素半導体基板109を準備する(図3(a)参照。)。低抵抗半導体層112の厚さは例えば50μm〜500μm(例えば350μm)とし、低抵抗半導体層112の不純物濃度は1×1018cm−3〜1×1020cm−3(例えば5×1018cm−3)とする。ドリフト層114の厚さは6.0μm〜50μm(例えば15μm)とし、ドリフト層114の不純物濃度は1×1014cm−3〜1×1017cm−3(例えば7×1015cm−3)とする。
(1) Silicon carbide semiconductor substrate preparation step Silicon
(2)張り出し領域形成工程
その後、第1張り出し領域134に対応する領域及び第2張り出し領域134aに対応する領域に開口を有するマスクM1を形成し、当該マスクM1を介してイオン打ち込み法によりドリフト層114の表面にp型不純物(例えばアルミニウムイオン)を注入することにより、ドリフト層114の表面における第1張り出し領域134に対応する領域及び第2張り出し領域134aに対応する領域にp型不純物を導入する(図3(b)参照。)。その後、マスクM1を除去した後、当該p型不純物の活性化アニール処理を行って第1張り出し領域134及び第2張り出し領域134aを形成する。第1張り出し領域134及び第2張り出し領域134aの不純物濃度はボディ層116と接する部位において1×1016cm−3〜2×1018cm−3(例えば2×1017cm−3)とする。また、隣接する第1張り出し領域134の間隔L2は例えば5.0μmとし、隣接する第2張り出し領域の間隔L2は例えば6.5μmとする。
(2) Overhang region forming step Thereafter, a mask M1 having an opening in a region corresponding to the
活性化アニール処理は、例えば、炭化珪素半導体基板の表裏面をグラファイト膜で覆った後Arガス雰囲気中で1650℃〜1800℃の範囲内にある温度にて行う。なお、本工程のp型不純物の活性化アニール処理は、ともに後述するソース領域及びボディコンタクト領域形成工程におけるn型不純物及びp型不純物の活性化アニール処理と同じ工程で行ってもよい。 For example, the activation annealing treatment is performed at a temperature in the range of 1650 ° C. to 1800 ° C. in an Ar gas atmosphere after the front and back surfaces of the silicon carbide semiconductor substrate are covered with a graphite film. Note that the activation annealing treatment of the p-type impurity in this step may be performed in the same step as the activation annealing treatment of the n-type impurity and the p-type impurity in the source region and body contact region forming step described later.
(3)ボディ層形成工程
その後、ドリフト層114の表面上にp型のボディ層116をエピタキシャル成長法により形成する(図4(a)参照。)。ボディ層116の厚さは例えば1.0μm〜3.0μm(例えば2.0μm)とし、ボディ層116の不純物濃度は1×1016cm−3〜2×1018cm−3(例えば2×1017cm−3)とする。これにより、炭化珪素半導体基板109が炭化珪素半導体基板110となる。
(3) Body Layer Formation Step Thereafter, a p-
(4)ソース領域及びボディコンタクト領域形成工程
その後、ソース領域124に対応する領域に開口を有するマスクM2を形成し、当該マスクM2を介してイオン打ち込み法によりボディ層116の表面にn型不純物(例えばリンイオン)を注入することにより、ボディ層116の表面におけるソース領域124となる領域にn型不純物を導入する(図4(b)参照。)。
(4) Source region and body contact region formation step Thereafter, a mask M2 having an opening in a region corresponding to the
その後、マスクM2を除去した後、ボディコンタクト領域126に対応する領域に開口を有するマスクM3を形成し、当該マスクM3を介してイオン打ち込み法によりボディ層116の表面にp型不純物(例えばアルミニウムイオン)を注入することにより、ボディ層116の表面におけるボディコンタクト領域126となる領域にp型不純物を導入する(図5(a)参照。)。
Thereafter, after removing the mask M2, a mask M3 having an opening in a region corresponding to the
その後、マスクM3を除去した後、n型不純物及びp型不純物の活性化アニール処理を行ってソース領域124及びってボディコンタクト領域126を形成する。活性化アニール処理は、例えば、炭化珪素半導体基板の表裏面をグラファイト膜で覆った後Arガス雰囲気中で1650℃〜1800℃の範囲内にある温度にて行う。
Thereafter, after removing the mask M3, activation annealing of n-type impurities and p-type impurities is performed to form the
ソース領域124の深さは0.2μm〜1.0μm(例えば0.5μm)とし、ソース領域124の不純物濃度は1×1018cm−3〜1×1020cm−3(例えば2×1019cm−3)とする。ボディコンタクト領域126の深さは0.2μm〜2.0μm(例えば0.5μm)とし、ボディコンタクト領域126の不純物濃度は1×1018cm−3〜1×1020cm−3(例えば2×1019cm−3)とする。
The depth of the
(5)トレンチ形成工程
その後、トレンチ118に対応する領域に開口を有するマスクM4を形成し、当該マスクM4を用いて異方性ドライエッチング法によりボディ層116を開口しドリフト層114に達するようにトレンチ118を形成する(図5(b)参照。)。トレンチ118の深さは1.5μm〜5.0μm(例えば3.0μm)とし、トレンチ118のピッチは3.0μm〜15μm(例えば5.0μm)とする。
(5) Trench formation step Thereafter, a mask M4 having an opening in a region corresponding to the
(6)ゲート絶縁層形成工程
その後、マスクM4を除去した後、例えばCVD法により、トレンチ118の内周面及びボディ層116の表面に二酸化珪素膜を形成する。この二酸化珪素膜のうちトレンチ118の内周面に位置するものがゲート絶縁層120となる(図6(a)参照。)。ゲート絶縁層120の厚さは20nm〜200nm(例えば100nm)とする。
(6) Gate Insulating Layer Formation Step Thereafter, after removing the mask M4, a silicon dioxide film is formed on the inner peripheral surface of the
(7)ゲート電極層形成工程
その後、CVD法により、ゲート絶縁層120の内周面及びボディ層116の上面に形成された二酸化珪素膜の上面に低抵抗のポリシリコン膜を堆積し(図6(b)参照。)、その後、所定のドライエッチング法によりポリシリコン膜のエッチバックをすることにより、ゲート絶縁層120の内周面にゲート電極層122を形成する(図7(a)参照。)。
(7) Gate Electrode Layer Formation Step Thereafter, a low resistance polysilicon film is deposited on the upper surface of the silicon dioxide film formed on the inner peripheral surface of the
(8)層間絶縁層形成工程
その後、例えばCVD法等により、ゲート電極層120の上面及びボディ層116の上面に形成された二酸化珪素膜の上面に、二酸化珪素膜を堆積するとともに、ゲート電極層122を覆う所定領域にマスクM5を形成する。その後、所定のドライエッチング法により二酸化珪素膜をエッチングすることにより、ゲート電極層122を覆う所定領域に層間絶縁層128を形成する(図7(b)及び図8(a)参照。)。層間絶縁層128の厚さは0.5μm〜3.0μm(例えば1.0μm)とする。
(8) Interlayer Insulating Layer Forming Step Thereafter, a silicon dioxide film is deposited on the upper surface of the silicon dioxide film formed on the upper surface of the
(9)ソース電極層及びドレイン電極層形成工程
その後、マスクM5を除去した後、ソース領域124、ボディコンタクト領域126及び層間絶縁層128を覆うように例えばNi層及びTi層を順次形成した後1000℃の熱処理を行ってソース電極層130の下層を形成する。その後、低抵抗半導体層112の表面に例えばNi及びTi層を順次形成した後1000℃の熱処理を行ってドレイン電極層132の下層を形成する。その後、ソース電極層130の下層上にAl層を形成することによりソース電極層130を形成する。また、ドレイン層132の下層上にTi層、Ni層及びAg層を順次形成することによりドレイン電極層132を形成する(図8(b)参照。)。ソース電極層130の厚さは1.0μm〜10μm(例えば3.0μm)とし、ドレイン電極層132の厚さは0.2μm〜1.5μm(例えば1.0μm)とする。
(9) Source electrode layer and drain electrode layer formation step Then, after removing the mask M5, for example, a Ni layer and a Ti layer are sequentially formed so as to cover the
以上の工程を実施することにより、実施形態1に係る半導体装置100を製造することができる。
By performing the above steps, the
[実施形態2]
実施形態2に係る半導体装置の製造方法は、基本的には実施形態1に係る半導体装置の製造方法と同様の工程を含むが、張り出し領域形成工程の内容が実施形態1に係る半導体装置の製造方法の場合とは異なる。そこで、張り出し領域形成工程を中心として実施形態2に係る半導体装置の製造方法を説明する。
[Embodiment 2]
The manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment basically includes the same steps as the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment, but the content of the overhang region forming step is the manufacturing of the semiconductor device according to the first embodiment. It is different from the method. Therefore, a manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment will be described focusing on the overhang region forming step.
図9は、実施形態2に係る半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。
実施形態2に係る半導体装置の製造方法においては、張り出し領域形成工程を以下のようにして行う。
FIG. 9 is a view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment.
In the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment, the overhang region forming step is performed as follows.
まず、実施形態1に係る半導体装置の製造方法の場合と同様に、炭化珪素半導体基板110を準備する。
First, a silicon
その後、第1張り出し領域134に対応する領域及び第2張り出し領域134aに対応する領域に開口を有するマスクM6を形成し、当該マスクM6を用いてドリフト層114の表面をエッチングすることにより、ドリフト層114の表面における第1張り出し領域に対応する領域及び前記第2張り出し領域に対応する領域に第2トレンチを形成する(図9(a)参照。)。その後、マスク6を除去した後、エピタキシャル成長法により第2トレンチをp型半導体材料で埋めることにより第1張り出し領域134及び第2張り出し領域134aを形成する(図9(b)参照。)。
Thereafter, a mask M6 having an opening in a region corresponding to the
その後、実施形態1に係る半導体装置の製造方法の場合と同様に、ボディ層形成工程、ソース領域形成工程、ボディコンタクト領域形成工程、トレンチ形成工程、ゲート絶縁層形成工程、ゲート電極層形成工程、層間絶縁層形成工程並びにソース電極層及びドレイン電極層形成工程を実施することにより、実施形態1に係る半導体装置100と同様の構造を有する半導体装置(図示せず。)を製造することができる。
Thereafter, as in the case of the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, a body layer forming step, a source region forming step, a body contact region forming step, a trench forming step, a gate insulating layer forming step, a gate electrode layer forming step, By performing the interlayer insulating layer forming step and the source electrode layer and drain electrode layer forming step, a semiconductor device (not shown) having the same structure as that of the
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on said embodiment, this invention is not limited to said embodiment. The present invention can be implemented in various modes without departing from the spirit thereof, and for example, the following modifications are possible.
(1)上記各実施形態においては、n型を第1導電型としp型を第2導電型として本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、p型を第1導電型としn型を第2導電型としても本発明を適用可能である。 (1) In each of the above embodiments, the present invention has been described with the n-type as the first conductivity type and the p-type as the second conductivity type, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied when the p-type is the first conductivity type and the n-type is the second conductivity type.
40,940…MOSFET部、50,950…保護ダイオード部、100,800,900…半導体装置、110…炭化珪素半導体基板、112,812,912…低抵抗半導体層、114,814,914…ドリフト層、116,816,916…ボディ層、118,818,918…トレンチ、120,820,920…ゲート絶縁層、122,822,922…ゲート電極層、124,824,924…ソース領域、126,926,926…ボディコンタクト領域、128,828,928…層間絶縁層、130,830,930…ソース電極層、132,832,932…ドレイン電極層、134…第1張り出し領域、134a…第2張り出し領域、810,910…半導体基板、L1…隣接する第1張り出し領域134の間隔、L2…隣接する第2張り出し領域134aの間隔、M1,M2,M3,M4,M5,M6…マスク
40,940 ... MOSFET portion, 50,950 ... protective diode portion, 100,800,900 ... semiconductor device, 110 ... silicon carbide semiconductor substrate, 112,812,912 ... low resistance semiconductor layer, 114,814,914 ...
Claims (10)
前記MOSFET部は、第1導電型の低抵抗半導体層、前記低抵抗半導体層上に位置し前記低抵抗半導体層よりも低濃度の第1導電型不純物を含有する第1導電型のドリフト層、前記ドリフト層上に位置し前記第1導電型とは反対の第2導電型のボディ層、前記ボディ層を開口し前記ドリフト層に達して形成してなるトレンチ、前記ボディ層内に配置されるとともに少なくとも一部を前記トレンチの内周面に露出させて形成してなる第1導電型のソース領域、前記トレンチの内周面に形成してなるゲート絶縁層、前記ゲート絶縁層の内周面に形成してなるゲート電極層、前記ゲート電極層と絶縁されるとともに前記ソース領域と接して形成してなるソース電極層、及び、隣接する前記トレンチに挟まれた領域において前記ボディ層から前記ドリフト層に向けて張り出すようにして形成された第2導電型の第1張り出し領域を有し、
前記保護ダイオード部は、第1導電型の低抵抗半導体層、前記低抵抗半導体層上に位置し前記低抵抗半導体層よりも低濃度の第1導電型不純物を含有する第1導電型のドリフト層、前記ドリフト層上に位置し前記第1導電型とは反対の第2導電型のボディ層、及び、前記ボディ層から前記ドリフト層に向けて張り出すようにして形成された複数の第2導電型の第2張り出し領域を有し、
隣接する前記第2張り出し領域の間隔L2は、隣接する第1張り出し領域の間隔L1よりも広いことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising a MOSFET part and a protective diode part that causes avalanche breakdown at a lower voltage than that in the MOSFET part on the same silicon carbide semiconductor substrate,
The MOSFET section includes a first conductivity type low resistance semiconductor layer, a first conductivity type drift layer located on the low resistance semiconductor layer and containing a first conductivity type impurity having a lower concentration than the low resistance semiconductor layer, A body layer of a second conductivity type opposite to the first conductivity type located on the drift layer, a trench formed by opening the body layer and reaching the drift layer, and disposed in the body layer And a first conductivity type source region formed by exposing at least a part of the inner peripheral surface of the trench, a gate insulating layer formed on the inner peripheral surface of the trench, and an inner peripheral surface of the gate insulating layer A gate electrode layer formed between the body layer and the source electrode layer that is insulated from the gate electrode layer and is in contact with the source region, and a region sandwiched between the adjacent trenches. Has a first extending region of the second conductivity type formed so as to protrude toward the shift layer,
The protection diode unit includes a first conductivity type low resistance semiconductor layer, a first conductivity type drift layer located on the low resistance semiconductor layer and containing a first conductivity type impurity having a lower concentration than the low resistance semiconductor layer. A body layer of a second conductivity type located on the drift layer and opposite to the first conductivity type, and a plurality of second conductors formed so as to protrude from the body layer toward the drift layer Having a second overhang region of the mold,
2. A semiconductor device according to claim 1, wherein an interval L2 between the adjacent second extending regions is wider than an interval L1 between the adjacent first extending regions.
前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域の最深部は、前記トレンチの最深部よりも深い位置にあることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The deepest portion of the first overhang region and the deepest portion of the second overhang region are located deeper than the deepest portion of the trench.
前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域の最深部は、前記トレンチの最深部よりも0.5μm〜4.5μmの範囲内にある値だけ深い位置にあることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
The deepest portion of the first overhang region and the deepest portion of the second overhang region are deeper than the deepest portion of the trench by a value within a range of 0.5 μm to 4.5 μm. .
前記間隔L2は、前記間隔L1の1.05倍〜3.0倍の範囲内にあることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The interval L2 is in the range of 1.05 to 3.0 times the interval L1.
前記第2張り出し領域は、前記第1張り出し領域と同一工程で形成されてなることを特徴とする半導体装置。 In the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second overhang region is formed in the same process as the first overhang region.
前記第1導電型の低抵抗半導体層及び当該低抵抗半導体層上に位置し前記低抵抗半導体層よりも低濃度の第1導電型不純物を含有する第1導電型のドリフト層を備える炭化珪素半導体基板を準備する炭化珪素半導体基板準備工程と、
前記ドリフト層の表面における前記第1張り出し領域に対応する領域及び前記第2張り出し領域に対応する領域にイオン打ち込み法により第2導電型不純物を導入するとともに、当該第2導電型不純物の活性化アニール処理を行って前記第1張り出し領域及び前記第2張り出し領域を形成する張り出し領域形成工程と、
前記ドリフト層の表面上に前記第2導電型のボディ層をエピタキシャル成長法により形成するボディ層形成工程と、
前記ボディ層の表面における前記ソース領域となる領域に第1導電型の不純物をイオン打ち込み法によって導入するとともに、当該第1導電型不純物の活性化アニール処理を行って前記ソース領域を形成するソース領域形成工程と、
前記ボディ層を開口し前記ドリフト層に達するように前記トレンチを形成するトレンチ形成工程と、
前記トレンチの内周面に前記ゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、
前記ゲート絶縁層の内周面に前記ゲート電極層を形成するゲート電極層形成工程と、
前記ゲート電極層を覆うように層間絶縁層を形成する層間絶縁層形成工程と、
前記ボディ層及び前記層間絶縁層を覆うように前記ソース電極層を形成するソース電極層形成工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A manufacturing method of a semiconductor device for manufacturing the semiconductor device according to claim 1,
A silicon carbide semiconductor comprising a first conductivity type low-resistance semiconductor layer and a first conductivity type drift layer located on the low-resistance semiconductor layer and containing a first conductivity-type impurity at a concentration lower than that of the low-resistance semiconductor layer A silicon carbide semiconductor substrate preparation step of preparing a substrate;
A second conductivity type impurity is introduced into the region corresponding to the first overhang region and the region corresponding to the second overhang region on the surface of the drift layer by ion implantation, and activation annealing of the second conductivity type impurity is performed. An overhang region forming step of performing processing to form the first overhang region and the second overhang region;
Forming a body layer of the second conductivity type on the surface of the drift layer by an epitaxial growth method;
A source region for forming the source region by introducing a first conductivity type impurity into the region to be the source region on the surface of the body layer by ion implantation, and performing an activation annealing treatment of the first conductivity type impurity Forming process;
Forming a trench so as to open the body layer and reach the drift layer;
A gate insulating layer forming step of forming the gate insulating layer on the inner peripheral surface of the trench;
A gate electrode layer forming step of forming the gate electrode layer on an inner peripheral surface of the gate insulating layer;
An interlayer insulating layer forming step of forming an interlayer insulating layer so as to cover the gate electrode layer;
And a source electrode layer forming step of forming the source electrode layer so as to cover the body layer and the interlayer insulating layer.
前記第1導電型の低抵抗半導体層及び当該低抵抗半導体層上に位置し前記低抵抗半導体層よりも低濃度の第1導電型不純物を含有する第1導電型のドリフト層を備える炭化珪素半導体基板を準備する炭化珪素半導体基板準備工程と、
前記ドリフト層の表面における前記第1張り出し領域に対応する領域及び前記第2張り出し領域に対応する領域に第2トレンチを形成するとともに、エピタキシャル成長法により前記第2トレンチを第2導電型の半導体材料で埋めることにより前記第1張り出し領域及び前記第2張り出し領域を形成する張り出し領域形成工程と、
前記ドリフト層の表面上に前記第2導電型のボディ層をエピタキシャル成長法により形成するボディ層形成工程と、
前記ボディ層の表面における前記ソース領域となる領域に第1導電型の不純物をイオン打ち込み法によって導入するとともに、当該第1導電型不純物の活性化アニール処理を行って前記ソース領域を形成するソース領域形成工程と、
前記ボディ層を開口し前記ドリフト層に達するように前記トレンチを形成するトレンチ形成工程と、
前記トレンチの内周面に前記ゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、
前記ゲート絶縁層の内周面に前記ゲート電極層を形成するゲート電極層形成工程と、
前記ゲート電極層を覆うように層間絶縁層を形成する層間絶縁層形成工程と、
前記ボディ層及び前記層間絶縁層を覆うように前記ソース電極層を形成するソース電極層形成工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A manufacturing method of a semiconductor device for manufacturing the semiconductor device according to claim 1,
A silicon carbide semiconductor comprising a first conductivity type low-resistance semiconductor layer and a first conductivity type drift layer located on the low-resistance semiconductor layer and containing a first conductivity-type impurity at a concentration lower than that of the low-resistance semiconductor layer A silicon carbide semiconductor substrate preparation step of preparing a substrate;
A second trench is formed in a region corresponding to the first projecting region and a region corresponding to the second projecting region on the surface of the drift layer, and the second trench is made of a second conductivity type semiconductor material by an epitaxial growth method. A projecting region forming step of forming the first projecting region and the second projecting region by filling;
Forming a body layer of the second conductivity type on the surface of the drift layer by an epitaxial growth method;
A source region for forming the source region by introducing a first conductivity type impurity into the region to be the source region on the surface of the body layer by ion implantation, and performing an activation annealing treatment of the first conductivity type impurity Forming process;
Forming a trench so as to open the body layer and reach the drift layer;
A gate insulating layer forming step of forming the gate insulating layer on the inner peripheral surface of the trench;
A gate electrode layer forming step of forming the gate electrode layer on an inner peripheral surface of the gate insulating layer;
An interlayer insulating layer forming step of forming an interlayer insulating layer so as to cover the gate electrode layer;
And a source electrode layer forming step of forming the source electrode layer so as to cover the body layer and the interlayer insulating layer.
前記張り出し領域形成工程においては、前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域の最深部が前記トレンチの最深部よりも深くなるように、前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 7,
In the overhang region forming step, the deepest portion and the second overhang region of the first overhang region so that the deepest portion of the first overhang region and the deepest portion of the second overhang region are deeper than the deepest portion of the trench. Forming a semiconductor device.
前記張り出し領域形成工程においては、前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域の最深部が前記トレンチの最深部よりも0.5μm〜3.0μmの範囲内にある値だけ深くなるように、前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 8,
In the overhang region forming step, the deepest portion of the first overhang region and the deepest portion of the second overhang region are deeper than the deepest portion of the trench by a value within a range of 0.5 μm to 3.0 μm. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a deepest portion of the first overhang region and a second overhang region.
前記張り出し領域形成工程においては、前記間隔L2が前記間隔L1の1.05倍〜3.0倍の範囲内になるように、前記第1張り出し領域の最深部及び第2張り出し領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 6-9,
In the overhang region forming step, the deepest portion of the first overhang region and the second overhang region are formed so that the interval L2 is within a range of 1.05 to 3.0 times the interval L1. A method of manufacturing a semiconductor device.
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