特開 2022-117454 パワー適用例用のシリコンカーバイド垂直導通ＭＯＳＦＥＴ装置及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022117454

(43)【公開日】2022-08-10

(54)【発明の名称】パワー適用例用のシリコンカーバイド垂直導通ＭＯＳＦＥＴ装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/78 20060101AFI20220803BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20220803BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20220803BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 652B

H01L29/78 652T

H01L29/78 652D

H01L29/78 652F

H01L29/78 658A

H01L29/78 652M

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022006405

(22)【出願日】2022-01-19

(31)【優先権主張番号】102021000001895

(32)【優先日】2021-01-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(71)【出願人】

【識別番号】591002692

【氏名又は名称】エスティーマイクロエレクトロニクス エス．アール．エル．

【氏名又は名称原語表記】ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｓ．ｒ．ｌ．

(74)【代理人】

【識別番号】100076185

【弁理士】

【氏名又は名称】小橋 正明

(72)【発明者】

【氏名】マリオ ジウセッペ サッジーオ

(72)【発明者】

【氏名】アレッシア マリア フラッツェット

(72)【発明者】

【氏名】エドアルド ザネッティ

(72)【発明者】

【氏名】アルフィオ ガルネーラ

(57)【要約】      （修正有）

【課題】シリコンカーバイド垂直導通ＭＯＳＦＥＴ装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】垂直導通ＭＯＳＦＥＴ装置１００は、第１導電型で一つの面１０５Ａを有するシリコンカーバイドのボディ１０５と、ボディ内に延在する第２導電型のボディ領域１１５及びボディの面からボディ領域の内側へ向かって延在する第１導電型のソース領域１２０によって形成される。ソース領域は、第１部分１２０Ａと第２部分１２０Ｂとを有しており、第１部分は第１ドーピングレベルを有しており、且つ、メタリゼーション領域と直接電気的コンタクトをして延在しており、第２部分は第２ドーピングレベルを有しており、且つ、ソース領域の第１部分と直接電気的コンタクトをして延在している。第２ドーピングレベルは、第１ドーピングレベルよりも一層低い。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

垂直導通ＭＯＳＦＥＴ装置（１００；２００）において、
第１導電型と一つの面（１０５Ａ）とを有するシリコンカーバイドからなるボディ（１０５）、
該ボディの該面上に延在するメタリゼーション領域（１４０）、
該面に平行な第１方向（Ｙ）に沿って且つ該面に対して横断する第２方向（Ｚ）に沿って、該ボディの該面から該ボディ内に延在する第２導電型のボディ領域（１１５）、及び
該ボディの該面から該ボディ領域の内側に向かって延在している第１導電型のソース領域（１２０；２２０）、
を有しており、該ソース領域が第１部分（１２０Ａ；２２０Ａ）と第２部分（１２０Ｂ；２２０Ｂ）とを有しており、該第１部分が第１ドーピングレベルを有しており且つ該メタリゼーション領域と直接電気的コンタクトをして延在しており、該第２部分が第２ドーピングレベルを有しており且つ該ソース領域の該第１部分と直接電気的コンタクトをして延在しており、該第２ドーピングレベルが該第１ドーピングレベルよりも一層低いＭＯＳＦＥＴ装置。

【請求項2】

該ボディ領域がチャンネル部分（１２７）を有しており、該ソース領域の第２部分（１２０Ｂ；２２０Ｂ）が片側において、該第１方向（Ｙ）に沿って、該チャンネル部分の境界を画定している請求項１記載のＭＯＳＦＥＴ装置。

【請求項3】

該ソース領域の該第１部分（１２０Ａ；２２０Ａ）が第１深さ（ｄ_１）へ該第２方向（Ｚ）に沿って該ボディ（１０５）内を延在しており、且つ該ソース領域が該第２部分（１２０Ｂ；２２０Ｂ）が第２深さ（ｄ_２）へ該第２方向に沿って該ボディ内を延在しており、該第２深さが該第１深さよりも一層小さい請求項２記載のＭＯＳＦＥＴ装置。

【請求項4】

該ソース領域の該第２部分が片側において、該ソース領域の該第１部分と隣接する位置において該第１方向（Ｙ）に沿って延在している請求項１乃至３の内のいずれか１項記載のＭＯＳＦＥＴ装置。

【請求項5】

該ソース領域の該第１部分（１２０Ａ；２２０Ａ）が該メタリゼーション領域（１４０）とオーミックコンタクトしている請求項１乃至４の内のいずれか１項記載のＭＯＳＦＥＴ装置。

【請求項6】

絶縁ゲート領域（１２５）を有しており、該絶縁ゲート領域が該ボディ（１０５Ａ）の該面上、該ソース領域の該第２部分（１２０Ｂ；２２０Ｂ）上を延在している請求項１乃至５の内のいずれか１項記載のＭＯＳＦＥＴ装置。

【請求項7】

該絶縁ゲート領域が該ボディの該面上のコンタクト開口（１３８）を横方向に境界画定しており、該ソース領域の該第１部分（１２０Ａ；２２０Ａ）が該コンタクト開口の下側を延在している請求項６記載のＭＯＳＦＥＴ装置。

【請求項8】

該絶縁ゲート領域が、ゲート絶縁層（１２５Ａ）と、ゲート導電層（１２５Ｂ）と、パッシベーション層（１３５）とによって形成されており、該ゲート絶縁層は該ボディの該面（１０５Ａ）とコンタクトしており、該ゲート導電層は該ゲート絶縁層の直上にあり、及び該パッシベーション層がその頂部及び横方向において該ゲート絶縁層及び該ゲート導電層を被覆している請求項６又は７記載のＭＯＳＦＥＴ装置。

【請求項9】

更に、該第２導電型を有するボディコンタクト領域（１４５）を有しており、該ボディコンタクト領域は該第１方向（Ｙ）に沿って該ソース領域（１２０）の該第２部分（１２０Ｂ）と隣接しており、該ボディ領域と直接電気的コンタクトをして該第２方向（Ｚ）に沿って該ボディ領域（１１５）内に該ボディの該面から延在しており、及び該第１方向及び該第２方向を横断する第３方向（Ｘ）に沿って該ソース領域の該第１部分（１２０Ａ）と隣接する位置に延在している請求項１乃至７の内のいずれか１項記載のＭＯＳＦＥＴ装置。

【請求項10】

該メタリゼーション領域（１４０）が導電性コンタクト部分（２５０）を有しており、該導電性コンタクト部分が、該ボディ領域と及び該ソース領域（１２０）と直接電気的コンタクトをして該ボディ領域の内側へ向かって該ボディの該面から該ボディ内に延在している請求項１乃至８の内のいずれか１項記載のＭＯＳＦＥＴ装置。

【請求項11】

該メタリゼーション領域が該導電性コンタクト部分が、該ソース領域（２２０）の該第１部分（２２０Ａ）と直接電気的コンタクトをして且つ隣接する位置において該ソース領域を介して延在している請求項１０記載のＭＯＳＦＥＴ装置。

【請求項12】

第１導電型及び一つの面（１５０Ａ；２５５Ａ）を有しているシリコンカーバイドの作業ボディ（１５０；２５５）から垂直導通ＭＯＳＦＥＴ装置を製造する方法において、
第２導電型のボディ領域（１１５）であって該面に対して平行な第１方向（Ｙ）に沿って且つ該面を横断する第２方向（Ｚ）に沿って該作業ボディの該面から延在する前記ボディ領域を該作業ボディ内に形成し、
該第１導電型のソース領域（１２０；２２０）であって該作業ボディの該面から延在する前記ソース領域を該ボディ領域内に形成し、及び
該作業ボディの該面上にメタリゼーション領域（１４０）を形成する、
ことを包含しており、該ソース領域を形成することが該ソース領域の第１部分（１２０Ａ；２２０Ａ）を形成すること及び該ソース領域の第２部分（１２０Ｂ；２２０Ｂ）を形成することを包含しており、該第１部分が第１ドーピングレベルを有しており且つ該メタリゼーション領域と直接電気的コンタクトをして延在しており、該第２部分が第２ドーピングレベルを有しており且つ該ソース領域の該第１部分と直接電気的コンタクトをして延在しており、該第２ドーピングレベルが該第１ドーピングレベルよりも一層低い製造方法。

【請求項13】

該ソース領域の第１部分を形成することが、第１マスクを使用して第１ドーパントイオンを注入することを包含しており、且つ該ソース領域の第２部分を形成することが、第２マスクを使用して第２ドーパントイオンを注入することを包含している請求項１２記載の製造方法。

【請求項14】

該第１ドーパントイオンが第１最大注入エネルギを使用して注入され、及び該第２ドーパントイオンが第２最大注入エネルギを使用して注入されるものであって、該第２最大注入エネルギが該第１最大注入エネルギよりも一層低い請求項１３記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はパワー適用例用のシリコンカーバイド垂直導通ＭＯＳＦＥＴ装置及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

公知の如く、例えば１．１ｅＶより大きなワイドバンドギャップと、低オン状態抵抗と、高熱伝導度と、高動作周波数と、電荷キャリアの高飽和速度と、を有する半導体物資は、例えば６００Ｖ乃至１，３００Ｖの間の電圧において又は高温度等の特定の動作条件において動作する特にパワー適用例に対してのシリコン電子装置よりもより良い性能を有する例えばダイオード及びトランジスタ等の電子装置を得ることを可能とする。

【0003】

特に、上にリストした特性によって区別される例えば３Ｃ－ＳｉＣ、４Ｈ－ＳｉＣ、及び６Ｈ－ＳｉＣ等のポリタイプの内の一つでシリコンカーバイドウエハから開始してこの様な電子装置を得ることは既知である。

【0004】

例えば、図１は、第１軸Ｘと、第２軸Ｙと、第３軸Ｚとからなるカーテシアン座標系ＸＹＺにおいて、既知の垂直導通ＭＯＳＦＥＴ装置１を示している。

【0005】

ＭＯＳＦＥＴ装置１は、ここでは幾つかを示しているに過ぎないが、互いに同じであり、同一のダイに並置されており、且つソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとを共用している複数個の基本セルによって形成されている。

【0006】

ＭＯＳＦＥＴ装置１は、第１表面５Ａと第２表面５Ｂとを有するシリコンカーバイドからなるボディ５に形成されている。ボディ５は、ドレイン領域７と、複数個のボディ領域１０と、複数個のソース領域１５とを収容している。ここではＮ型であるドレイン領域７は、ボディ５の第１表面５Ａと第２表面５Ｂとの間に延在している。

【0007】

例えば金属又はシリサイド等の導電性物質からなるドレインコンタクト領域９がドレイン領域７と直接的に電気的コンタクトをしてボディ５の第２表面５Ｂ上に延在しており、且つＭＯＳＦＥＴ装置１のドレイン端子Ｄを形成している。ボディ領域１０はＰ型であり且つ第１表面５Ａからボディ５内を延在している。各ボディ領域１０は、１×１０^１７原子数／ｃｍ^３乃至１×１０^２０原子数／ｃｍ^３の間のドーピングレベルと、第３軸Ｚに沿って０．３μｍ乃至２μｍの間の深さと、第２軸Ｙに沿って幅Ｗ_１と、を有している。２つの隣接するボディ領域１０が、第２軸Ｙに沿って、ドレイン領域７の表面部分２２の境界を画定している。更に、ここでは図示していないが、ボディ領域１０は、例えば平面図においてストリップ又はリング形状で第１軸Ｘに沿って延在している。

【0008】

ソース領域１５の各々は、ボディ５の第１表面５Ａから夫々のボディ領域１０内に延在しており、Ｎ型であって、ドーピングレベルは１×１０^１８原子数／ｃｍ^３乃至１×１０^２０原子数／ｃｍ^３の間である。各ソース領域１５は、第２軸Ｙに沿って夫々のボディ領域１０の幅Ｗ_１よりも一層小さい幅Ｗ_２と、第３軸Ｚに沿って夫々のボディ領域１０の深さよりも一層小さい深さとを有している。各ソース領域１５及びドレイン領域７の各表面部分２２は、夫々のボディ領域１０においてチャンネル領域２５の境界を横方向に画定している。

【0009】

ＭＯＳＦＥＴ装置１は、更に、複数個の絶縁したゲート領域２０を有している。絶縁したゲート領域２０の各々は、ボディ５の第１表面５Ａとコンタクトしているゲート絶縁層２０Ａと、ゲート絶縁層２０Ａの直ぐ上にあるゲート導電層２０Ｂと、ゲート導電層２０Ｂを被覆しており且つゲート絶縁層２０Ａと共にゲート導電層２０Ｂを封止しているパッシベーション層２８と、を有している。詳細に説明すると、絶縁ゲート領域２０のゲート絶縁層２０Ａは、ドレイン領域７の夫々の表面部分２２上、夫々の表面部分２２に隣接する２つのチャンネル領域２５上、及び部分的に夫々のチャンネル領域２５に隣接する２つのソース領域１５上を延在している。絶縁ゲート領域２０のゲート導電層２０Ｂは、ここでは不図示の態様で、電気的に並列接続されてＭＯＳＦＥＴ装置１のゲート端子Ｇを形成している。

【0010】

ＭＯＳＦＥＴ装置１は、更に、複数個のボディコンタクト領域３０と正面メタリゼーション領域３３とを有している。ボディコンタクト領域３０は、Ｐ＋型であり、且つその各々は、ボディ５の第１表面５Ａから夫々のソース領域１５内に夫々のボディ領域１０とコンタクトして延在している。一般的に、現在のＭＯＳＦＥＴ装置においては、各ソース領域１５は１つを越えるボディコンタクト領域３０を収容し、それらは図１の第１軸Ｘに沿って或る距離で相互に配置されている。更に、図１において見られるように、隣接するソース領域１５のボディコンタクト領域３０はずらして配置されており、従って、第２軸Ｙに沿って、中央ソース領域１５の部分において見えるボディコンタクト領域３０は無い。

【0011】

例えば金属物質及び／又は金属シリサイドからなる正面メタリゼーション領域３３は、ＭＯＳＦＥＴ装置１のソース端子Ｓを形成しており且つソース領域１５及びボディコンタクト領域３０と直接電気的に接触してボディ５の第１表面５Ａ上を延在している。

【0012】

ＭＯＳＦＥＴ装置１の各基本セルは、夫々のスイッチオンスレッシュホールド電圧Ｖ_ｔｈを有している。使用において、ゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの間の電圧Ｖ_ＧＳがスレッシュホールド電圧Ｖ_ｔｈよりも一層大きい場合には、ＭＯＳＦＥＴ装置１はオン状態にあり、その場合に、夫々のチャンネル領域２５は導通状態にあり且つ動作電流が、明確性のために図１中において点線矢印で示してある導通経路１８に沿って、ソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間に流れることが可能である。

【0013】

例えばモーターの制御用の装置の場合等の特定の適用例において、特に、ＭＯＳＦＥＴ装置１の動作電圧が例えば４００Ｖと８５０Ｖ又はそれよりも一層高い電圧との間である高い値を取る可能性がある高パワー適用例において、ＭＯＳＦＥＴ装置１が高短絡回路耐久時間（ＳＣＷＴ）を有していることが望ましい。実際に、不所望の短絡回路の場合には、ＭＯＳＦＥＴ装置１のソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間の電圧Ｖ_ＤＳは、ＭＯＳＦＥＴ装置１がオン状態にある間に、例えば４００Ｖと８５０Ｖ又はそれより一層高い電圧との間の高い値を取る可能性がある。この状態においては、ＭＯＳＦＥＴ装置１は、設計段階において確立された動作電流よりも一層大きなＭＯＳＦＥＴ装置１自身の飽和電流Ｉ_ＳＡＴに対応する最大電流によって横断されることとなる。電圧Ｖ_ＤＳと飽和電流Ｉ_ＳＡＴとの積はＭＯＳＦＥＴ装置１内に高い熱散逸を発生させる場合がある。その熱散逸は、特に或る時間にわたって発生される場合には、ＭＯＳＦＥＴ装置１、特にボディ５、の一部を局所的に溶融させるような温度に上昇する場合があり、その結果ＭＯＳＦＥＴ装置１に対する損傷及び／又は破損を招来する危険性がある。

【0014】

従って、短絡回路耐久時間を増加させるために、ＭＯＳＦＥＴ装置１の飽和電流Ｉ_ＳＡＴの減少を追及することが知られている。例えば、ソース領域１５のドーピングレベルの減少によって、及び／又はソース領域１５と正面メタリゼーション領域３３との間のコンタクト面積の減少によって、及び／又はソース領域１５無しでの基本セルの形成によって、導通経路１８の抵抗を増加させることが知られている。しかしながら、この既知の解決手段は、欠点を有している。実際に、例えば、この様な解決手段は、通常の使用条件においても、即ち不所望の短絡回路が無い場合にも、導通経路１８のオン状態抵抗を著しく増加させ、従って動作電流の値を制限することとなる。その結果、このことはＭＯＳＦＥＴ装置１の性能に劣化をもたらすこととなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明の目的とするところは、従来技術の欠点を解消することである。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明によれば、特許請求の範囲に定義されるようなＭＯＳＦＥＴ装置及びその製造プロセスが提供される。本発明をより良く理解するために、添付の図面を参照して、純粋に非制限的例として、本発明の実施例について以下に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】既知のシリコンカーバイド垂直導通ＭＯＳＦＥＴ装置の断面図。

【図2】本発明の１実施例に基づくシリコンカーバイド垂直導通ＭＯＳＦＥＴ装置の断面図。

【図3】図２のＭＯＳＦＥＴ装置の平面図。

【図4】（Ａ）乃至（Ｃ）は、夫々、相次ぐ製造段階における図２及び３のＭＯＳＦＥＴ装置の各断面図。

【図5】本発明の異なる実施例に基づくシリコンカーバイド垂直導通ＭＯＳＦＥＴ装置の断面図。

【図6】図５のＭＯＳＦＥＴ装置の平面図。

【図7】（Ａ）乃至（Ｃ）は、夫々、相次ぐ製造段階における図５及び６のＭＯＳＦＥＴ装置の各断面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図２及び３は、第１軸Ｘと、第２軸Ｙと、第３軸Ｚとを有するカーテシアン座標系ＸＹＺにおける垂直導通ＭＯＳＦＥＴ装置１００を示している。ＭＯＳＦＥＴ装置１００は複数個の基本セルによって形成されており、該基本セルの内の幾つかを図２及び３中に示してあるに過ぎないが、これらの基本セルは互いに同一であり且つドレイン端子Ｄと、ゲート端子Ｇと、ソース端子Ｓとを共用するように同一のダイに配置されており、即ち、これらの基本セルは互いに電気的に並列接続されている。

【0019】

ＭＯＳＦＥＴ装置１００は、第１表面１０５Ａと第２表面１０５Ｂとを有している半導体物質からなるボディ１０５内に形成されている。ボディ１０５は、単一基板によって又は一つ又はそれ以上のエピタキシャル層が成長されている単一基板によって形成することが可能であり且つシリコンカーバイドのポリタイプの内の一つ、ここでは４Ｈ－ＳｉＣポリタイプ、から構成されている。ボディ１０５は、ドレイン領域１０７と、複数個のボディ領域１１５と、複数個のソース領域１２０とを収容している。

【0020】

この実施例においては、ボディ１０５は、複数個のボディコンタクト領域１４５も収容しており、該ボディコンタクト領域１４５はここではＰ型でありその各々はボディ１０５の第１表面１０５Ａから夫々のボディ領域１１５内をそれと直接電気的コンタクトをして延在している。ボディコンタクト領域１４５の各々は、例えば１×１０^１９原子数／ｃｍ^３と１×１０^２０原子数／ｃｍ^３との間のドーピングレベルを有している。ドレイン領域１０７は、ここではＮ型であり、ボディ１０５の第１及び第２表面１０５Ａ，１０５Ｂの間に延在している。

【0021】

例えば金属又はシリサイドの導電性物質からなるドレインコンタクト領域１０９は、ドレイン領域１０７と直接電気的コンタクトをして、特にオーミックコンタクトをして、ボディ１０５の第２表面１０５Ｂ上を延在している。ドレインコンタクト領域１０９はＭＯＳＦＥＴ装置１００のドレイン端子Ｄを形成している。

【0022】

ボディ領域１１５は、ここではＰ型であり、且つボディ１０５の第１表面１０５Ａから開始してボディ１０５内を延在しており、且つその各々はボディ深さｄ_ｂを有しており、該ボディ深さは、例えば、第３軸Ｚに沿って、０．３μｍと１．５μｍとの間、特に０．３μｍである。更に、ボディ領域１１５の各々は第２軸Ｙに沿って幅Ｗ_ｂを有している。２つの隣接するボディ領域１１５は、ドレイン領域１０７の表面部分１３０によって、第２軸Ｙに沿って分離されている。

【0023】

ソース領域１２０は、ここでは、Ｎ型であり、且つその各々はボディ１０５の第１表面１０５Ａから夫々のボディ領域１１５内に延在している。ソース領域１２０は高濃度部分１２０Ａと低濃度部分１２０Ｂとを有している。図２及び３において、高濃度部分１２０Ａ及び低濃度部分１２０Ｂは、明確性のために点線によって、互いに分離されている。

【0024】

ソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａは、各々、ボディ１０５の第１表面１０５Ａから夫々のボディ領域１１５内に延在している。ソース領域１２０の高濃度部分１２０Aの各々は第２軸Yに沿ってボディ領域１１５の幅Ｗ_ｂよりも一層小さい幅Ｗ_ｓ１と、ボディ深さｄ_ｂよりも一層小さい第３軸Ｚに沿っての深さｄ_１とを有している。例えば、ソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａの深さｄ_１は０．２μｍと０．８μｍとの間である。

【0025】

図３に見られるように、ソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａは２つの隣接するボディコンタクト領域１４５の間を第１軸Ｘに沿って延在している。更に、ソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａは、第２軸Ｙに沿って隣接する高濃度部分１２０Ａに関してずらして配置されており、従って、第２軸Ｙに沿って、ボディ領域１１５のボディコンタク領域１４５は隣接するソース領域１２０の夫々の高濃度部分１２０Ａと整合されている。ソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａは、例えば１×１０^１８原子数／ｃｍ^３乃至１×１０^２０原子数／ｃｍ^３の間のコンタクトドーピングレベルを有している。

【0026】

ソース領域１２０の低濃度部分１２０Ｂの各々はボディ１０５の第１表面１０５Ａから夫々のボディ領域１１５内に延在している。ソース領域１２０の低濃度部分１２０Ｂは、第２軸Ｙに沿って、夫々のソース領域１２０の各高濃度部分１２０Ａの及び各ボディコンタクト領域１４５の２つの側部上を延在している。特に、ソース領域１２０の低濃度部分１２０Ｂは、夫々のソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａ及びボディコンタクト領域１４５と直接電気的接続をして隣接する位置に配置されている。図３の平面図において、ソース領域１２０の低濃度部分１２０Ｂは、夫々のボディ領域１１５の長さにわたって、第１軸Ｘに沿って延在している。

【0027】

ソース領域１２０の低濃度部分１２０Ｂの各々は第２軸Ｙに沿って幅Ｗ_ｓ２を有しており、その各々は、第２軸Ｙに沿って、夫々のボディ領域１１５のチャンネル部分１２７の片側の境界を画定している。本実施例においては、ソース領域１２０の低濃度部分１２０Ｂの各々は第３軸Ｚに沿って深さｄ_２を有しており、それはボディ深さｄ_ｂ及びソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａの深さｄ_１よりも一層小さい。例えば、ソース領域１２０の低濃度部分１２０Ｂの深さｄ_２は０．１μｍ乃至０．５μｍの間である。低濃度部分１２０Ｂは高濃度部分１２０Ａのコンタクトドーピングレベルよりも一層低いチャンネルドーピングレベルを有している。例えば、そのチャンネルドーピングレベルは５×１０^１７原子数／ｃｍ^３乃至１×１０^１９原子数／ｃｍ^３の間である。

【0028】

ボディ１０５上平面図で図３に示した実施例において、ボディ領域１１５及びソース領域１２０は第１軸Ｘに沿ってストリップ形状に延在している。しかしながら、ボディ領域１１５及びソース領域１２０は、平面図において、異なる形状を有する場合があり、例えば、リング形状である場合があり又ボディ１０５において互いに別々に矩形又はその他の多角形を形成する場合がある。

【0029】

ＭＯＳＦＥＴ装置１００は、更に、複数個の絶縁ゲート領域１２５を有しており、それらは明確性のために図３においては透明的に示してある。

【0030】

再度図２を参照すると、絶縁ゲート領域１２５はボディ１０５の第１表面１０５A上を延在しており且つその各々は、ボディ１０５の第１表面１０５Aとコンタクトしている例えばシリコン酸化物からなるゲート絶縁層１２５Ａと、夫々のゲート絶縁層１２５Ａの直上にある例えばポリシリコンからなるゲート導電層１２５Ｂと、夫々のゲート絶縁層１２５Ａ及び夫々のゲート導電層１２５Ｂを上部及び横方向に被覆するパッシベーション層１３５とによって形成されている。

【0031】

絶縁ゲート領域１２５のゲート導電層１２５Ｂは、ＭＯＳＦＥＴ装置１００のゲート端子Ｇを形成するために、ここでは示していない態様で、電気的に並列接続されている。絶縁ゲート領域１２５の各々は、ドレイン領域１０７の夫々の表面部分１３０上、２つの隣接するボディ領域１１５の２つのチャンネル部分１２７上、及び２つの隣接するソース領域１２０の軽濃度部分１２０Ｂ上、を延在している。本実施例においては、絶縁ゲート領域１２５は、第１軸Ｘに沿って各々がストリップ形状に、及び第２軸Ｙに沿って或る相互の距離をもって延在して長尺状開口１３８を形成しており、該開口も第１軸Ｘに対して平行に配向されている。長尺状開口１３８は、ボディコンタクト領域１４５上及びソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａ上を延在している。

【0032】

ＭＯＳＦＥＴ装置１００は、更に、正面メタリゼーション領域１４０を有している。正面メタリゼーション領域１４０は、例えば金属物質（金属シリサイドからなる底部層を包含している場合がある）からなり、長尺状開口１３８内及び絶縁ゲート領域１２５のパッシベーション層１３５上を延在している。正面メタリゼーション領域１４０は、ソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａと及びボディコンタクト領域１４５と直接電気的コンタクト、特にオーミックコンタクト、している。正面メタリゼーション領域１４０は、それにより、ＭＯＳＦＥＴ装置１００のソース端子Ｓを形成している。ボディコンタクト領域１４５が、正面メタリゼーション領域１４０をしてソース領域１２０とボディ領域１１５とを短絡回路状態とさせている。

【0033】

使用において、オン状態において、各基本セルのソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間のＭＯＳＦＥＴ装置１００の導電経路は、直列して、夫々のソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａ及び低濃度部分１２０Ｂ、夫々のチャンネル部分１２７、及びドレイン領域１０７を包含している。ソース領域１２０の低濃度部分１２０Ｂは高濃度部分１２０Ａよりも一層低いドーピングレベルを有しているので、低濃度部分１２０Ｂは高濃度部分１２０Ａよりも一層高い電気抵抗を有している。同時に、ソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａのドーピングレベルは高いが、それは、正面メタリゼーション領域１４０との低抵抗電気的コンタクト、特にオーミックコンタクト、を保証するためである。

【0034】

その結果、ソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間の導電経路は、全体として、ＭＯＳＦＥＴ装置１００の飽和電流Ｉ_ＳＡＴを減少させるような電気抵抗を有している。従って、ＭＯＳＦＥＴ装置１００は、その動作電圧が例えば４００Ｖ乃至８５０Ｖ又はそれより一層高い電圧の間の値となる場合があるようなパワー適用例において使用された場合に、不所望な短絡回路条件に長い時間にわたり耐えることが可能であり、即ち、それは高い短絡回路耐久時間（ＳＣＷＴ）を有している。

【0035】

同時に、ソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａが正面メタリゼーション領域１４０と低抵抗コンタクトを形成するということは、ソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間の導電経路が通常動作条件において、即ち不所望の短絡回路が無い状態で、低いオン状態電気抵抗を維持することを可能とする。

【0036】

更に、ソース領域１２０の低濃度部分１２０Ｂは、ボディ１０５において、高濃度部分１２０Ａよりも一層低い深さに形成されている。その結果、図４（Ａ）－（Ｃ）を参照して以下に説明するように、低濃度部分１２０Ｂは低注入エネルギ、例えば１０ｋｅＶ乃至２００ｋｅＶの間のエネルギを有するドーパントイオンの注入ステップを介して形成することが可能である。この低注入エネルギは、ソース領域１２０の低濃度部分１２０Ｂを形成するドーパントイオンがボディ１０５内において経験する横方向散在を一層低いものとさせ、従って制御可能であり且つ設計段階において確立されたことに従ったドーパントイオンの濃度分布を得ることを確保する。従って、ソース領域１２０の低濃度部分１２０Bに関して第２軸Ｙに沿って隣接する位置における横方向に配置されたチャンネル部分１２７のドーピングレベルはソース領域１２０の低濃度部分１２０Ｂの形成ステップによって殆ど影響されることはない。

【0037】

このことはＭＯＳＦＥＴ装置１００のオン状態スレッシュホールド電圧Ｖ_ｔｈの処理変動を低いものとすることを可能とし、従って、該装置は高い信頼性を有している。更に、低注入エネルギは、チャンネル部分１２７が形成されるボディ１０５のシリコンカーバイド結晶格子の部分においての欠陥形成の蓋然性が低いことを示唆している。その結果、チャンネル部分１２７における電荷キャリアは高い移動度を有しており、従ってＭＯＳＦＥＴ装置１００の良好な性能を保証している。

【0038】

ＭＯＳＦＥＴ装置１００の製造ステップ、特にソース領域１２０の形成となる製造ステップについて以下に説明する。

【0039】

図４（Ａ）は、第１表面１５０Ａ及び第２表面１５０Ｂを有しており且つＮ型のドーピングを有しているシリコンカーバイドのウエハ１５０を示している。ドレイン領域１０７の表面部分１３０を横方向に境界画定しているボディ領域１１５が既にウエハ１５０内に形成されている。例えば既知のリソグラフィステップを使用して、ウエハ１５０の第１表面１５０Ａ上に第１ソースマスク１５５を形成する。第１ソースマスク１５５は、ソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａ及び低濃度部分１２０Ｂとボディコンタクト領域１４５とを形成することが意図されているウエハ１５０の部分を露出させるために互いに離隔されており例えば０．３μｍと１μｍとの間で０．３μｍより大きな厚さを各々が有している複数個の部分１６０を有している。

【0040】

特に、第１ソースマスク１５５の部分１６０は、例えばソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａを形成するために使用されるマスクの部分のものよりも一層小さな小さい厚さを有するように設計することが可能である。そのようにすることにより、精密な態様でその処理パラメータを制御することが可能となる。第１ソースマスク１５５を使用して、例えば１０ｋｅＶと２００ｋｅＶとの間で２００ｋｅＶよりも一層低い注入エネルギを有している例えば窒素又はリンのイオンのＮ型のドーパントイオンの第１注入（ここでは、第１矢印１６５で示してある）を実施する。

【0041】

該第１注入はボディ領域１１５内にドープ領域１６７を形成し、そこから開始してソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａ及び低濃度部分１２０Ｂがその後に形成される。この様に、ボディ領域１１５のチャンネル部分１２７が境界画定される。

【0042】

次に（図４（Ｂ））。例えば既知のリソグラフィステップを使用して、作業ウエハ１５０の表面１５０Ａ上に第２ソースマスク１７０を形成する。例えば、第２ソースマスク１７０は、ドープ領域１６７及びチャンネル部分１２７との良好な整合を可能とするために、第１ソースマスク１５５から形成することが可能である。

【0043】

第２ソースマスク１７０は、ソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａを形成することが意図される作業ウエハ１５０の部分を露出させるために互いに離隔されており例えば０．５μｍと１．５μｍとの間で０．５μｍよりも大きな第３軸Ｚに沿っての厚さを各々が有している複数個の部分１７５を有している。第２ソースマスク１７０を使用して、２０ｋｅＶと３００ｋｅＶとの間の注入エネルギを有している例えば窒素又はリンのイオンでのＮ型のドーパントイオンの第２注入（ここでは、第２矢印１８０で示してある）を実施する。

【0044】

該第２注入は、第２ソースマスク１７０の部分１７５によって露出されたままであるドープ領域１６７の部分のドーピングを増加させ、且つ第２ソースマスク１７０の部分１７５によって露出されたままであるボディ領域１１５の部分の一部のドーピングの型を逆にさせるようなものであり、従ってソース領域１２０の高濃度部分１２０Ａを形成する。

【0045】

次に（図４（Ｃ））、第２ソースマスク１７０を除去し、且つ例えば既知のリソグラフィステップを使用して、作業ウエハ１５０の表面１５０Ａ上にボディコンタクトマスク１８３を形成する。ボディコンタクトマスク１８３は、複数個の部分１８５を有しており、その内の一つが図４（Ｃ）中に示されており、それらの各々は第２ソースマスク１７０の部分１７５のものと同様の厚さを有している。ボディコンタクトマスク１８３の部分１８５は、ボディコンタクト領域１４５が形成されることが意図されている作業ウエハ１５０の部分を露出させるために互いに離隔されている。

【0046】

ボディコンタクトマスク１８３を使用して、特に２０ｋｅＶと３００ｋｅＶとの間で３００ｋｅＶよりも低く図４（Ｂ）のＮ型のドーパントイオンの第２注入のものと同様の注入エネルギを有しており例えばボロン又はアルミニウムのイオンであるＰ型のドーパントイオンの注入（ここでは、第３矢印１８７で示してある）を実施する。該第３注入は、ボディコンタクトマスク１８３によって露出されたままであるドープ領域１６７の部分の導電型を逆にさせるようなものであり、従ってボディコンタクト領域１４５を形成する。

【0047】

次いで、ボディコンタクトマスク１８３を除去し、且つ、ここでは図示していない既知の態様で、絶縁ゲート領域１２５を、ウエハ１５０の表面１５０Ａ、正面メタリゼーション領域１４０，及びドレインコンタクト領域１０９の上に形成する。更に、ウエハ１５０のその他の既知の製造ステップを実施し、例えばダイシング及び電気的接続を行い、それによりＭＯＳＦＥＴ装置１００を形成する。

【0048】

既に上述したように、ソース領域１２０の低濃度部分１２０Ｂが低注入エネルギを使用して形成されることが明らかである。このことは、チャンネル部分１２７のドーピングレベルに影響を与えること無しに、ドーパントイオンの横方向散在を減少させることを可能とする。その結果、本発明プロセスはチャンネル部分１２７の第２軸Yに沿っての幅に関して一層低い処理変動とすることを可能とする。

【0049】

図５及び６は、ここでは参照番号２００で示した本ＭＯＳＦＥＴ装置の異なる実施例を示している。ＭＯＳＦＥＴ装置２００は、図２及び３のＭＯＳＦＥＴ装置１００のものと同様の構造を有している。従って、共通の要素は同じ符号で示すこととして更なる説明は割愛する。

【0050】

ＭＯＳＦＥＴ装置２００は、ドレイン領域１０７とボディ領域１１５とを収容しているボディ１０５内に形成されている。ＭＯＳＦＥＴ装置２００も長尺状の開口１３８を形成する絶縁ゲート領域１２５とドレインコンタクト領域１０９とを有している。ソース領域２２０はボディ１０５の第１表面１０５Ａから夫々のボディ領域１１５内へ延在しており、且つその各々は夫々の高濃度部分２２０Ａと２つの夫々の低濃度部分２２０Ｂとを有している。この実施例においては、図６における平面図に見られるように、そこでは明確性のためにボディ領域１１５とソース領域２２０のみが示されており、ソース領域２２０の高濃度部分２２０Ａと低濃度部分２２０Ｂとの両方が夫々のボディ領域１１５内を中断無しで第１軸Ｘに沿って延在している。従って、ソース領域２２０の低濃度部分２２０Ｂは、直接それと電気的コンタクトをしてソース領域２２０の高濃度部分２２０Ａの２つの側部上を絶縁ゲート領域１２５下側で第１軸Ｘに沿って延在している。ここでも、ソース領域２２０の低濃度部分２２０Ｂの各々は片側において夫々のチャンネル部分１２７の境界を画定している。

【0051】

ＭＯＳＦＥＴ装置１００のソース領域１２０を参照して説明したことと同様に、高濃度部分２２０Ａの各々は低濃度部分２２０Ｂのドーピングレベルよりも一層高いドーピングレベルを有している。更に、ここでも、高濃度部分２２０Ａの各々は、低濃度部分２２０Ｂよりも第３軸に沿ってボディ１０５において一層大きな深さを有している。

【0052】

この実施例においては、第１メタリゼーション領域１４０（図５）は複数個の導電性コンタクト部分２５０を有している。導電性コンタクト部分２５０は、長尺状開口１３８において、ボディ１０５の第１表面１０５Ａから開始して、ボディ１０５内を延在している。詳細に説明すると、導電性コンタクト部分２５０の各々は、高濃度部分２２０Ａと及び夫々のボディ領域１１５と直接電気的コンタクトをして夫々のソース領域２２０の高濃度部分２２０Ａを介して延在している。特に、ここでは、導電性コンタクト領域２５０は夫々のボディ領域１１５を介しても部分的に延在している。従って、この実施例においては、ボディコンタクト領域１４５は不存在である。

【0053】

使用において、ＭＯＳＦＥＴ装置２００は、図２－３のＭＯＳＦＥＴ装置１００に関して、正面メタリゼーション領域１４０とボディ領域１１５との間において一層低いコンタクト抵抗を有している。この様に、ソース領域２２０とボディ領域１１５との間の不所望な電圧降下は減少され、従ってＭＯＳＦＥＴ装置２００の電気的性能を改善している。

【0054】

以下に説明するものは、ＭＯＳＦＥＴ装置２００の製造ステップである。ＭＯＳＦＥＴ装置２００を製造するプロセスは、図４（Ａ）－（Ｃ）を参照して説明したＭＯＳＦＥＴ装置１００を製造するプロセスと共通のステップを有しており、それらについての説明は割愛する。

【0055】

図７（Ａ）は、ここでは参照番号２５５で示した図４（Ｂ）のシリコンカーバイドウエハを示しており、それはＮ型のドーピングと第１表面２５５Ａ及び第２表面２５５Ｂとを有している。ドレイン領域１０７の表面部分１３０を横方向に境界を画定しているボディ領域１１５がウエハ２５５内に既に形成されている。更に、ソース領域２２０の高濃度部分２２０Ａ及び低濃度部分２２０Ｂが既にウエハ２５５内に形成されている。

【0056】

ウエハ２５５の第１表面２５５Ａ上に既知の態様で絶縁ゲート領域１２５を形成する。従って、長尺状の開口１３８も境界が確定されている。

【0057】

次に（図７（Ｂ））、長尺状開口１３８において複数個のトレンチ２８０をウエハ２５５内に形成し、そこでは正面メタリゼーション領域１４０の導電性コンタクト部分２５０が形成されることが意図されている。例えば、トレンチ２８０は、例えば、長尺状開口１３８に関して自己整合した態様で又は長尺状開口１３８の内側に、形成することが可能な長尺状開口１３８を形成したのと同じマスク又は専用のマスクを使用して、リソグラフィ及び選択的化学的エッチングの既知のプロセスを使用して形成することが可能である。トレンチ２８０は、ソース領域２２０の高濃度部分２２０Ａを介して且つボディ領域１１５を部分的に介して延在している。

【0058】

次に（図７（Ｃ））、トレンチ２８０を充填し且つ絶縁ゲート領域１２５を被覆するためにウエハ２５５の第１表面２５５Ａ上に正面メタリゼーション層２９０を付着させる。正面メタリゼーション層２９０は一つの金属層のみ又は金属層の積層体によって形成することが可能である。

【0059】

１実施例によれば、ウエハ２５５を既知の態様で一つ又はそれ以上の熱処理に露呈させる。従って、正面メタリゼーション層２９０は正面メタリゼーション領域１４０を形成し、特に、その導電性コンタクト部分２５０も形成される。

【0060】

次に、既知の態様で且つここでは不図示で、ウエハ２５５の第２表面２５５Ｂ上にドレインコンタクト領域１０９を形成する。更に、ウエア２５５のその他の等しく既知の製造ステップが続き、例えばダイシング及び電気的接続が行われ、ＭＯＳＦＥＴ装置２００を形成する。

【0061】

最後に、特許請求の範囲に記載したように本発明の範囲を逸脱すること無しに、ここに記載し且つ例示したＭＯＳＦＥＴ装置１００，２００及びそれらの製造方法に対して修正及び変形を行うことが可能であることが明らかである。例えば、ここに記載した種々の実施例を結合して更なる解決手段とすることが可能である。更に、ドレイン領域１０７，ソース領域１２０，２２０、及びボディ領域１１５の導電型は逆にすることが可能である。

【0062】

例えば、図４（Ａ）－（Ｃ）及び図７（Ａ）－（Ｃ）に示した製造プロセスは、ウエハ１５０，２５５のアニーリングステップを包含することが可能であり、そのことはドーパントイオンの活性化にとって及び注入によって発生される場合がある結晶格子欠陥の減少にとって有用である。

【0063】

例えば、ソース領域の高濃度部分及び低濃度部分はＮ型のドーパントイオンの一連の相次ぐ注入によって形成することが可能である。

【0064】

例えば、該ボディコンタクト領域の、及びソース領域の高濃度部分及び低濃度部分の、ボディ領域の形成の順番は修正することが可能である。

【0065】

又、トレンチ２８０は図７（Ａ）－（Ｃ）に例示したものと異なるステップで形成することが可能であり、例えば、絶縁ゲート領域１２５を形成する前に形成することが可能である。

【0066】

以上、本発明の好適実施例について詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種々の変形を行うことが可能であることは勿論である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】