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(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】P2024010217
(43)【公開日】2024-01-23
(54)【発明の名称】半導体装置および半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 29/78 20060101AFI20240116BHJP
H01L 29/12 20060101ALI20240116BHJP
H01L 29/739 20060101ALI20240116BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 652D
H01L29/78 652T
H01L29/78 652F
H01L29/78 652S
H01L29/78 652M
H01L29/78 652L
H01L29/78 652J
H01L29/78 655B
H01L29/78 653A
H01L29/78 652B
H01L29/78 657D
【審査請求】有
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023191365
(22)【出願日】2023-11-09
(62)【分割の表示】P 2022515241の分割
【原出願日】2021-03-08
(31)【優先権主張番号】P 2020073309
(32)【優先日】2020-04-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】原田 祐一
(72)【発明者】
【氏名】野口 晴司
(72)【発明者】
【氏名】小宮山 典宏
(72)【発明者】
【氏名】伊倉 巧裕
(72)【発明者】
【氏名】桜井 洋輔
(57)【要約】 （修正有）
【課題】エミッタ領域からのキャリアの注入を抑制して破壊耐量を向上させるトレンチコンタクト部を備える半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置１００は、半導体基板１０に設けられた第１導電型のドリフト領域１８と、その上方に設けられた第２導電型のベース領域１４と、その上方に設けられた第１導電型のエミッタ領域１２と、半導体基板のおもて面２１側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部３０、４０と、複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において、半導体基板のおもて面側に設けられたトレンチコンタクト部２７と、その下方に設けられ、ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト層１９と、を備え、トレンチコンタクト部の下端がエミッタ領域の下端よりも深く、トレンチコンタクト部の側壁において、エミッタ領域とコンタクト層とが接触している。
【選択図】図１Ｂ
【解決手段】半導体装置１００は、半導体基板１０に設けられた第１導電型のドリフト領域１８と、その上方に設けられた第２導電型のベース領域１４と、その上方に設けられた第１導電型のエミッタ領域１２と、半導体基板のおもて面２１側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部３０、４０と、複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において、半導体基板のおもて面側に設けられたトレンチコンタクト部２７と、その下方に設けられ、ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト層１９と、を備え、トレンチコンタクト部の下端がエミッタ領域の下端よりも深く、トレンチコンタクト部の側壁において、エミッタ領域とコンタクト層とが接触している。
【選択図】図１Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、
前記ベース領域の上方に設けられた第１導電型のエミッタ領域と、
前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において、前記半導体基板のおもて面側に設けられたトレンチコンタクト部と、
前記トレンチコンタクト部の下方に設けられ、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト層と
を備え、
前記トレンチコンタクト部の下端が前記エミッタ領域の下端よりも深く、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記半導体基板のおもて面に前記エミッタ領域が露出しており、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記エミッタ領域と前記コンタクト層とが接触しており、
前記配列方向において、前記トレンチコンタクト部の側壁底部から前記コンタクト層の外周面までの最大距離は、前記コンタクト層と前記複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離よりも大きい
半導体装置。
前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、
前記ベース領域の上方に設けられた第１導電型のエミッタ領域と、
前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において、前記半導体基板のおもて面側に設けられたトレンチコンタクト部と、
前記トレンチコンタクト部の下方に設けられ、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト層と
を備え、
前記トレンチコンタクト部の下端が前記エミッタ領域の下端よりも深く、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記半導体基板のおもて面に前記エミッタ領域が露出しており、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記エミッタ領域と前記コンタクト層とが接触しており、
前記配列方向において、前記トレンチコンタクト部の側壁底部から前記コンタクト層の外周面までの最大距離は、前記コンタクト層と前記複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離よりも大きい
半導体装置。
【請求項2】
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、
前記ベース領域の上方に設けられた第１導電型のエミッタ領域と、
前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において、前記半導体基板のおもて面側に設けられたトレンチコンタクト部と、
前記トレンチコンタクト部の下方に設けられ、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト層と
を備え、
前記トレンチコンタクト部の下端が前記エミッタ領域の下端よりも深く、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記半導体基板のおもて面に前記エミッタ領域が露出しており、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記エミッタ領域と前記コンタクト層とが接触しており、
前記トレンチコンタクト部は、前記複数のトレンチ部の延伸方向に延伸して設けられ、
前記トレンチコンタクト部の前記延伸方向における端部である終端部の側壁には、前記コンタクト層が設けられており、
前記終端部の側壁は、第２導電型の領域で覆われており、
前記半導体基板のおもて面において、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト領域を備え、
前記終端部の側壁は、前記コンタクト領域、前記ベース領域および前記コンタクト層で覆われている
半導体装置。
前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、
前記ベース領域の上方に設けられた第１導電型のエミッタ領域と、
前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において、前記半導体基板のおもて面側に設けられたトレンチコンタクト部と、
前記トレンチコンタクト部の下方に設けられ、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト層と
を備え、
前記トレンチコンタクト部の下端が前記エミッタ領域の下端よりも深く、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記半導体基板のおもて面に前記エミッタ領域が露出しており、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記エミッタ領域と前記コンタクト層とが接触しており、
前記トレンチコンタクト部は、前記複数のトレンチ部の延伸方向に延伸して設けられ、
前記トレンチコンタクト部の前記延伸方向における端部である終端部の側壁には、前記コンタクト層が設けられており、
前記終端部の側壁は、第２導電型の領域で覆われており、
前記半導体基板のおもて面において、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト領域を備え、
前記終端部の側壁は、前記コンタクト領域、前記ベース領域および前記コンタクト層で覆われている
半導体装置。
【請求項3】
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、
前記ベース領域の上方に設けられた第１導電型のエミッタ領域と、
前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において、前記半導体基板のおもて面側に設けられたトレンチコンタクト部と、
前記トレンチコンタクト部の下方に設けられ、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト層と
を備え、
前記トレンチコンタクト部の下端が前記エミッタ領域の下端よりも深く、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記半導体基板のおもて面に前記エミッタ領域が露出しており、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記エミッタ領域と前記コンタクト層とが接触しており、
前記コンタクト層は、
前記トレンチコンタクト部の側壁に接し、底面と離間するように設けられた第１コンタクト層と、
前記第１コンタクト層の下方において、前記トレンチコンタクト部の前記側壁および前記底面に接するように設けられた第２コンタクト層と
を有する半導体装置。
前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、
前記ベース領域の上方に設けられた第１導電型のエミッタ領域と、
前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において、前記半導体基板のおもて面側に設けられたトレンチコンタクト部と、
前記トレンチコンタクト部の下方に設けられ、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト層と
を備え、
前記トレンチコンタクト部の下端が前記エミッタ領域の下端よりも深く、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記半導体基板のおもて面に前記エミッタ領域が露出しており、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記エミッタ領域と前記コンタクト層とが接触しており、
前記コンタクト層は、
前記トレンチコンタクト部の側壁に接し、底面と離間するように設けられた第１コンタクト層と、
前記第１コンタクト層の下方において、前記トレンチコンタクト部の前記側壁および前記底面に接するように設けられた第２コンタクト層と
を有する半導体装置。
【請求項4】
前記エミッタ領域は、前記第１コンタクト層と接触している
請求項３に記載の半導体装置。
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記配列方向において、前記エミッタ領域の下端と前記ベース領域とが接する長さは、前記コンタクト層と前記複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離よりも大きい
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記配列方向において、前記トレンチコンタクト部の側壁底部から前記コンタクト層の外周面までの最大距離は、前記コンタクト層と前記複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離よりも大きい
請求項２から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項２から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記コンタクト層と前記複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離は、０．１μｍ以上である
請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記コンタクト層は、前記エミッタ領域の下端よりも前記半導体基板のおもて面側に延伸した延伸領域を有する
請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記トレンチコンタクト部は、略平面形状の底面を有する
請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記トレンチコンタクト部は、前記半導体基板の裏面側に窪んだ凹状の底面を有する
請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記コンタクト層は、
前記トレンチコンタクト部の側壁に設けられた第１コンタクト層と、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記第１コンタクト層の下方に設けられた第２コンタクト層と
を有する請求項１または２に記載の半導体装置。
前記トレンチコンタクト部の側壁に設けられた第１コンタクト層と、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記第１コンタクト層の下方に設けられた第２コンタクト層と
を有する請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項12】
前記第１コンタクト層と、前記複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離は、前記第２コンタクト層と、前記複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離よりも大きい
請求項３、４または１１のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項３、４または１１のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項13】
前記第１コンタクト層のドーピング濃度は、前記第２コンタクト層のドーピング濃度よりも低い
請求項３、４、１１または１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項３、４、１１または１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項14】
前記トレンチコンタクト部は、前記複数のトレンチ部の延伸方向に延伸して設けられ、
前記トレンチコンタクト部の前記延伸方向における端部である終端部の側壁には、前記コンタクト層が設けられている
請求項１、３または４のいずれか一項に記載の半導体装置。
前記トレンチコンタクト部の前記延伸方向における端部である終端部の側壁には、前記コンタクト層が設けられている
請求項１、３または４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項15】
前記終端部の側壁は、前記エミッタ領域および前記コンタクト層で覆われている
請求項２または１４に記載の半導体装置。
請求項２または１４に記載の半導体装置。
【請求項16】
前記終端部の側壁は、第２導電型の領域で覆われている
請求項１４に記載の半導体装置。
請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項17】
前記半導体基板のおもて面において、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト領域を備え、
前記終端部の側壁は、前記コンタクト領域、前記ベース領域および前記コンタクト層で覆われている
請求項１６に記載の半導体装置。
前記終端部の側壁は、前記コンタクト領域、前記ベース領域および前記コンタクト層で覆われている
請求項１６に記載の半導体装置。
【請求項18】
前記半導体基板のおもて面において、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト領域を備え、
前記終端部の側壁は、前記コンタクト領域および前記コンタクト層で覆われている
請求項２または１６に記載の半導体装置。
前記終端部の側壁は、前記コンタクト領域および前記コンタクト層で覆われている
請求項２または１６に記載の半導体装置。
【請求項19】
半導体基板に第１導電型のドリフト領域を設ける段階と、
前記ドリフト領域の上方に第２導電型のベース領域を設ける段階と、
前記ベース領域の上方に第１導電型のエミッタ領域を設ける段階と、
前記半導体基板のおもて面側において、複数のトレンチ部を予め定められた配列方向に配列して設ける段階と、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において、前記半導体基板のおもて面側にトレンチコンタクト部を設ける段階と、
前記トレンチコンタクト部の下方に、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト層を設ける段階と
を備え、
前記トレンチコンタクト部の下端が前記エミッタ領域の下端よりも深く、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記半導体基板のおもて面に前記エミッタ領域が露出しており、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記エミッタ領域と前記コンタクト層とが接触しており、
前記配列方向において、前記トレンチコンタクト部の側壁底部から前記コンタクト層の外周面までの最大距離は、前記コンタクト層と前記複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離よりも大きい
半導体装置の製造方法。
前記ドリフト領域の上方に第２導電型のベース領域を設ける段階と、
前記ベース領域の上方に第１導電型のエミッタ領域を設ける段階と、
前記半導体基板のおもて面側において、複数のトレンチ部を予め定められた配列方向に配列して設ける段階と、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において、前記半導体基板のおもて面側にトレンチコンタクト部を設ける段階と、
前記トレンチコンタクト部の下方に、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト層を設ける段階と
を備え、
前記トレンチコンタクト部の下端が前記エミッタ領域の下端よりも深く、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記半導体基板のおもて面に前記エミッタ領域が露出しており、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記エミッタ領域と前記コンタクト層とが接触しており、
前記配列方向において、前記トレンチコンタクト部の側壁底部から前記コンタクト層の外周面までの最大距離は、前記コンタクト層と前記複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離よりも大きい
半導体装置の製造方法。
【請求項20】
前記トレンチコンタクト部のコンタクトホールを設ける段階の後に、前記コンタクト層を形成するためにイオン注入する段階を備える
請求項１９に記載の半導体装置の製造方法。
請求項１９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項21】
前記半導体基板の上方に酸化膜マスクを形成する段階と、
前記酸化膜マスクをマスクとして前記コンタクト層を形成するためにイオン注入する段階と
を備える請求項１９または２０に記載の半導体装置の製造方法。
前記酸化膜マスクをマスクとして前記コンタクト層を形成するためにイオン注入する段階と
を備える請求項１９または２０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項22】
前記トレンチコンタクト部の側壁に第１コンタクト層を形成する段階と、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記第１コンタクト層の下方に第２コンタクト層を形成する段階と
を備え、
前記第１コンタクト層を形成するためのイオン注入の注入幅は、前記第２コンタクト層を形成するためのイオン注入の注入幅よりも小さい
請求項１９から２１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記第１コンタクト層の下方に第２コンタクト層を形成する段階と
を備え、
前記第１コンタクト層を形成するためのイオン注入の注入幅は、前記第２コンタクト層を形成するためのイオン注入の注入幅よりも小さい
請求項１９から２１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項23】
前記トレンチコンタクト部の側壁に第１コンタクト層を形成する段階と、
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記第１コンタクト層の下方に第２コンタクト層を形成する段階と
を備え、
前記第１コンタクト層のドーピング濃度は、前記第２コンタクト層のドーピング濃度よりも小さい
請求項１９から２１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
前記トレンチコンタクト部の側壁において、前記第１コンタクト層の下方に第２コンタクト層を形成する段階と
を備え、
前記第１コンタクト層のドーピング濃度は、前記第２コンタクト層のドーピング濃度よりも小さい
請求項１９から２１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項24】
前記ドリフト領域の前記半導体基板おもて面側に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が大きい第１導電型の蓄積領域を備える
請求項１から１８のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項１から１８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項25】
前記ドリフト領域の前記半導体基板おもて面側に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が大きい第１導電型の蓄積領域を形成する段階を備える
請求項１９から２３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
請求項１９から２３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、トレンチコンタクト部を備える半導体装置が知られている（例えば、特許文献１－３参照）。
特許文献１ 特開２０１４－１５８０１３号公報
特許文献２ 特開２０１３－０６５７２４号公報
特許文献３ 国際公開第２０１８／０５２０９９号公報
特許文献１ 特開２０１４－１５８０１３号公報
特許文献２ 特開２０１３－０６５７２４号公報
特許文献３ 国際公開第２０１８／０５２０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
トレンチコンタクト部を備える半導体装置の破壊耐量の改善が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の第１の態様においては、半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、ベース領域の上方に設けられた第１導電型のエミッタ領域と、半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において、半導体基板のおもて面側に設けられたトレンチコンタクト部と、トレンチコンタクト部の下方に設けられ、ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト層とを備え、トレンチコンタクト部の下端がエミッタ領域の下端よりも深く、トレンチコンタクト部の側壁において、エミッタ領域とコンタクト層とが接触している半導体装置を提供する。
【0005】
配列方向において、エミッタ領域の下端とベース領域とが接する長さは、コンタクト層と複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離よりも大きくてよい。
【0006】
配列方向において、トレンチコンタクト部の側壁底部からコンタクト層の外周面までの最大距離は、コンタクト層と複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離よりも大きくてよい。
【0007】
コンタクト層と複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離は、０．１μｍ以上であってよい。
【0008】
コンタクト層は、エミッタ領域の下端よりも半導体基板のおもて面側に延伸した延伸領域を有してよい。
【0009】
トレンチコンタクト部は、略平面形状の底面を有してよい。
【0010】
トレンチコンタクト部は、半導体基板の裏面側に窪んだ凹状の底面を有してよい。
【0011】
コンタクト層は、トレンチコンタクト部の側壁に設けられた第１コンタクト層と、トレンチコンタクト部の側壁において、第１コンタクト層の下方に設けられた第２コンタクト層とを有してよい。
【0012】
第１コンタクト層と、複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離は、第２コンタクト層と、複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離よりも大きくてよい。
【0013】
第１コンタクト層のドーピング濃度は、第２コンタクト層のドーピング濃度よりも低くてよい。
【0014】
トレンチコンタクト部は、複数のトレンチ部の延伸方向に延伸して設けられてよい。トレンチコンタクト部の延伸方向における端部である終端部の側壁には、コンタクト層が設けられてよい。
【0015】
終端部の側壁は、エミッタ領域およびコンタクト層で覆われていてよい。
【0016】
終端部の側壁は、第２導電型の領域で覆われていてよい。
【0017】
半導体基板のおもて面において、ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト領域を備えてよい。終端部の側壁は、コンタクト領域、ベース領域およびコンタクト層で覆われていてよい。
【0018】
半導体基板のおもて面において、ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト領域を備えてよい。終端部の側壁は、コンタクト領域およびコンタクト層で覆われていてよい。
【0019】
本発明の第２の態様においては、半導体基板に第１導電型のドリフト領域を設ける段階と、ドリフト領域の上方に第２導電型のベース領域を設ける段階と、ベース領域の上方に第１導電型のエミッタ領域を設ける段階と、半導体基板のおもて面側において、複数のトレンチ部を予め定められた配列方向に配列して設ける段階と、複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において、半導体基板のおもて面側にトレンチコンタクト部を設ける段階と、トレンチコンタクト部の下方に、ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト層を設ける段階とを備え、トレンチコンタクト部の下端がエミッタ領域の下端よりも深く、トレンチコンタクト部の側壁において、エミッタ領域とコンタクト層とが接触している半導体装置の製造方法を提供する。
【0020】
半導体装置の製造方法は、トレンチコンタクト部のコンタクトホールを設ける段階の後に、コンタクト層を形成するためにイオン注入する段階を備えてよい。
【0021】
半導体装置の製造方法は、半導体基板の上方に酸化膜マスクを形成する段階と、酸化膜マスクをマスクとしてコンタクト層を形成するためにイオン注入する段階とを備えてよい。
【0022】
半導体装置の製造方法は、トレンチコンタクト部の側壁に第１コンタクト層を形成する段階と、トレンチコンタクト部の側壁において、第１コンタクト層の下方に第２コンタクト層を形成する段階とを備えてよい。第１コンタクト層を形成するためのイオン注入の注入幅は、第２コンタクト層を形成するためのイオン注入の注入幅よりも小さくてよい。
【0023】
半導体装置の製造方法は、トレンチコンタクト部の側壁に第１コンタクト層を形成する段階と、トレンチコンタクト部の側壁において、第１コンタクト層の下方に第２コンタクト層を形成する段階とを備えてよい。第１コンタクト層のドーピング濃度は、第２コンタクト層のドーピング濃度よりも小さくてよい。
【0024】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1A】実施例に係る半導体装置１００の上面図の一例を示す。
【図1D】トレンチコンタクト部２７近傍の拡大図の一例を示す。
【図1E】トレンチコンタクト部２７の周辺のドーピング濃度分布の一例を示す。
【図1F】終端部２８の近傍を拡大した断面図の一例を示す。
【図2】トレンチコンタクト部２７近傍の拡大図の一例を示す。
【図3】終端部２８の近傍を拡大した断面図の一例を示す。
【図4A】実施例に係る半導体装置１００の上面図の一例を示す。
【図5】１段構成のコンタクト層１９の製造方法の一例を示す。
【図6】２段構成のコンタクト層１９の製造方法の一例を示す。
【図7】比較例に係る半導体装置５００の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0027】
本明細書においては、半導体基板の深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の２つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」、「おもて」、「裏」の方向は重力方向、または、半導体装置の実装時における基板等への取り付け方向に限定されない。
【0028】
本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。本明細書では、半導体基板の上面と平行な面をＸＹ面とし、半導体基板の深さ方向をＺ軸とする。なお、本明細書において、Ｚ軸方向に半導体基板を視た場合について平面視と称する。
【0029】
各実施例においては、第１導電型をＮ型、第２導電型をＰ型とした例を示しているが、第１導電型をＰ型、第２導電型をＮ型としてもよい。この場合、各実施例における基板、層、領域等の導電型は、それぞれ逆の極性となる。
【0030】
本明細書では、ｎまたはｐを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ｎやｐに付す＋および－は、それぞれ、それが付されていない層や領域よりも高ドーピング濃度および低ドーピング濃度であることを意味し、＋＋は＋よりも高ドーピング濃度、－－は－よりも低ドーピング濃度であることを意味する。
【0031】
本明細書においてドーピング濃度とは、ドナーまたはアクセプタ化したドーパントの濃度を指す。したがって、その単位は、／ｃｍ３である。本明細書において、ドナーおよびアクセプタの濃度差（すなわちネットドーピング濃度）をドーピング濃度とする場合がある。この場合、ドーピング濃度はＳＲ法で測定できる。また、ドナーおよびアクセプタの化学濃度をドーピング濃度としてもよい。この場合、ドーピング濃度はＳＩＭＳ法で測定できる。特に限定していなければ、ドーピング濃度として、上記のいずれを用いてもよい。特に限定していなければ、ドーピング領域におけるドーピング濃度分布のピーク値を、当該ドーピング領域におけるドーピング濃度としてよい。
【0032】
また、本明細書においてドーズ量とは、イオン注入を行う際に、ウェーハに注入される単位面積あたりのイオンの個数をいう。したがって、その単位は、／ｃｍ２である。なお、半導体領域のドーズ量は、その半導体領域の深さ方向にわたってドーピング濃度を積分した積分濃度とすることができる。その積分濃度の単位は、／ｃｍ２である。したがって、ドーズ量と積分濃度とを同じものとして扱ってよい。積分濃度は、半値幅までの積分値としてもよく、他の半導体領域のスペクトルと重なる場合には、他の半導体領域の影響を除いて導出してよい。
【0033】
よって、本明細書では、ドーピング濃度の高低をドーズ量の高低として読み替えることができる。即ち、一の領域のドーピング濃度が他の領域のドーピング濃度よりも高い場合、当該一の領域のドーズ量が他の領域のドーズ量よりも高いものと理解することができる。
【0034】
図１Ａは、実施例に係る半導体装置１００の上面図の一例を示す。本例の半導体装置１００は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０を備える半導体チップである。例えば、半導体装置１００は、逆導通ＩＧＢＴ（ＲＣ－ＩＧＢＴ：Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＩＧＢＴ）である。なお、半導体装置１００は、ＩＧＢＴであっても、ＭＯＳトランジスタであってもよい。
【0035】
トランジスタ部７０は、半導体基板１０の裏面側に設けられたコレクタ領域２２を半導体基板１０の上面に投影した領域である。コレクタ領域２２は、第２導電型を有する。本例のコレクタ領域２２は、一例としてＰ＋型である。トランジスタ部７０は、ＩＧＢＴ等のトランジスタを含む。トランジスタ部７０は、トランジスタ部７０とダイオード部８０の境界に位置する境界部９０を含む。
【0036】
ダイオード部８０は、半導体基板１０の裏面側に設けられたカソード領域８２を半導体基板１０の上面に投影した領域である。カソード領域８２は、第１導電型を有する。本例のカソード領域８２は、一例としてＮ＋型である。ダイオード部８０は、半導体基板１０の上面においてトランジスタ部７０と隣接して設けられた還流ダイオード（ＦＷＤ：Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌ Ｄｉｏｄｅ）等のダイオードを含む。
【0037】
図１Ａにおいては、半導体装置１００のエッジ側であるチップ端部周辺の領域を示しており、他の領域を省略している。例えば、本例の半導体装置１００のＹ軸方向の負側の領域には、エッジ終端構造部が設けられてよい。エッジ終端構造部は、半導体基板１０の上面側の電界集中を緩和する。エッジ終端構造部は、例えばガードリング、フィールドプレート、リサーフおよびこれらを組み合わせた構造を有する。なお、本例では、便宜上、Ｙ軸方向の負側のエッジについて説明するものの、半導体装置１００の他のエッジについても同様である。
【0038】
半導体基板１０は、シリコン基板であってよく、炭化シリコン基板であってよく、窒化ガリウム等の窒化物半導体基板等であってもよい。本例の半導体基板１０は、シリコン基板である。
【0039】
本例の半導体装置１００は、半導体基板１０のおもて面２１において、ゲートトレンチ部４０と、ダミートレンチ部３０と、エミッタ領域１２と、ベース領域１４と、コンタクト領域１５と、ウェル領域１７とを備える。おもて面２１については後述する。また、本例の半導体装置１００は、半導体基板１０のおもて面２１の上方に設けられたエミッタ電極５２およびゲート金属層５０を備える。
【0040】
エミッタ電極５２は、ゲートトレンチ部４０、ダミートレンチ部３０、エミッタ領域１２、ベース領域１４、コンタクト領域１５およびウェル領域１７の上方に設けられている。また、ゲート金属層５０は、ゲートトレンチ部４０およびウェル領域１７の上方に設けられている。
【0041】
エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、金属を含む材料で形成される。例えば、エミッタ電極５２の少なくとも一部の領域は、アルミニウム、アルミニウム‐シリコン合金、またはアルミニウム‐シリコン－銅合金で形成されてよい。ゲート金属層５０の少なくとも一部の領域は、アルミニウム、アルミニウム‐シリコン合金、またはアルミニウム‐シリコン－銅合金で形成されてよい。エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、アルミニウム等で形成された領域の下層にチタンやチタン化合物等で形成されたバリアメタルを有してよい。エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、互いに分離して設けられる。
【0042】
エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、層間絶縁膜３８を挟んで、半導体基板１０の上方に設けられる。層間絶縁膜３８は、図１Ａでは省略されている。層間絶縁膜３８には、コンタクトホール５４、コンタクトホール５５およびコンタクトホール５６が貫通して設けられている。
【0043】
コンタクトホール５５は、ゲート金属層５０とトランジスタ部７０内のゲート導電部とを接続する。コンタクトホール５５の内部には、タングステン等で形成されたプラグが形成されてもよい。
【0044】
コンタクトホール５６は、エミッタ電極５２とダミートレンチ部３０内のダミー導電部とを接続する。コンタクトホール５６の内部には、タングステン等で形成されたプラグが形成されてもよい。
【0045】
接続部２５は、エミッタ電極５２またはゲート金属層５０等のおもて面側電極と、半導体基板１０とを電気的に接続する。一例において、接続部２５は、ゲート金属層５０とゲート導電部との間に設けられる。接続部２５は、エミッタ電極５２とダミー導電部との間にも設けられている。接続部２５は、不純物がドープされたポリシリコン等の、導電性を有する材料である。ここでは、接続部２５は、Ｎ型の不純物がドープされたポリシリコン（Ｎ＋）である。接続部２５は、酸化膜等の絶縁膜等を介して、半導体基板１０のおもて面２１の上方に設けられる。
【0046】
ゲートトレンチ部４０は、予め定められた配列方向（本例ではＸ軸方向）に沿って予め定められた間隔で配列される。本例のゲートトレンチ部４０は、半導体基板１０のおもて面２１に平行であって配列方向と垂直な延伸方向（本例ではＹ軸方向）に沿って延伸する２つの延伸部分４１と、２つの延伸部分４１を接続する接続部分４３を有してよい。
【0047】
接続部分４３は、少なくとも一部が曲線状に形成されることが好ましい。ゲートトレンチ部４０の２つの延伸部分４１の端部を接続することで、延伸部分４１の端部における電界集中を緩和できる。ゲートトレンチ部４０の接続部分４３において、ゲート金属層５０がゲート導電部と接続されてよい。
【0048】
ダミートレンチ部３０は、エミッタ電極５２と電気的に接続されたトレンチ部である。ダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同様に、予め定められた配列方向（本例ではＸ軸方向）に沿って予め定められた間隔で配列される。本例のダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同様に、半導体基板１０のおもて面２１においてＵ字形状を有してよい。即ち、ダミートレンチ部３０は、延伸方向に沿って延伸する２つの延伸部分３１と、２つの延伸部分３１を接続する接続部分３３を有してよい。
【0049】
本例のトランジスタ部７０は、２つのゲートトレンチ部４０と３つのダミートレンチ部３０を繰り返し配列させた構造を有する。即ち、本例のトランジスタ部７０は、２：３の比率でゲートトレンチ部４０とダミートレンチ部３０を有している。例えば、トランジスタ部７０は、２本の延伸部分４１の間に１本の延伸部分３１を有する。また、トランジスタ部７０は、ゲートトレンチ部４０と隣接して、２本の延伸部分３１を有している。
【0050】
但し、ゲートトレンチ部４０とダミートレンチ部３０の比率は本例に限定されない。ゲートトレンチ部４０とダミートレンチ部３０の比率は、１：１であってもよく、２：４であってもよい。また、トランジスタ部７０においてダミートレンチ部３０を設けず、全てゲートトレンチ部４０としたいわゆるフルゲート構造としてもよい。
【0051】
ウェル領域１７は、後述するドリフト領域１８よりも半導体基板１０のおもて面２１側に設けられた第２導電型の領域である。ウェル領域１７は、半導体装置１００のエッジ側に設けられるウェル領域の一例である。ウェル領域１７は、一例としてＰ＋型である。ウェル領域１７は、ゲート金属層５０が設けられる側の活性領域の端部から、予め定められた範囲で形成される。ウェル領域１７の拡散深さは、ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の深さよりも深くてよい。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の、ゲート金属層５０側の一部の領域は、ウェル領域１７に形成される。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の延伸方向の端の底は、ウェル領域１７に覆われてよい。
【0052】
コンタクトホール５４は、トランジスタ部７０において、エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５の各領域の上方に形成される。また、コンタクトホール５４は、ダイオード部８０において、コンタクト領域１５の上方に設けられる。コンタクトホール５４は、境界部９０において、コンタクト領域１５の上方に設けられる。コンタクトホール５４は、ダイオード部８０において、ベース領域１４の上方に設けられる。いずれのコンタクトホール５４も、Ｙ軸方向両端に設けられたウェル領域１７の上方には設けられていない。このように、層間絶縁膜には、１又は複数のコンタクトホール５４が形成されている。１又は複数のコンタクトホール５４は、延伸方向に延伸して設けられてよい。
【0053】
トレンチコンタクト部２７は、エミッタ電極５２と半導体基板１０とを電気的に接続する。トレンチコンタクト部２７は、コンタクトホール５４に設けられている。トレンチコンタクト部２７は、延伸方向に延伸して設けられている。
【0054】
終端部２８は、トレンチコンタクト部２７における延伸方向の端部である。終端部２８は、メサ部７１において、おもて面２１にコンタクト領域１５が形成された領域に設けられる。終端部２８は、メサ部８１またはメサ部９１において、おもて面２１にコンタクト領域１５が形成された領域に設けられてもよい。
【0055】
境界部９０は、トランジスタ部７０に設けられ、ダイオード部８０と隣接する領域である。境界部９０は、コンタクト領域１５を有する。本例の境界部９０は、エミッタ領域１２を有さない。一例において、境界部９０のトレンチ部は、ダミートレンチ部３０である。本例の境界部９０は、Ｘ軸方向における両端がダミートレンチ部３０となるように配置されている。
【0056】
メサ部７１、メサ部９１およびメサ部８１は、半導体基板１０のおもて面２１と平行な面内において、トレンチ部に隣接して設けられたメサ部である。メサ部とは、隣り合う２つのトレンチ部に挟まれた半導体基板１０の部分であって、半導体基板１０のおもて面２１から、各トレンチ部の最も深い底部の深さまでの部分であってよい。各トレンチ部の延伸部分を１つのトレンチ部としてよい。即ち、２つの延伸部分に挟まれる領域をメサ部としてよい。
【0057】
メサ部７１は、トランジスタ部７０において、ダミートレンチ部３０またはゲートトレンチ部４０の少なくとも１つに隣接して設けられる。メサ部７１は、半導体基板１０のおもて面２１において、ウェル領域１７と、エミッタ領域１２と、ベース領域１４と、コンタクト領域１５とを有する。メサ部７１では、エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５が延伸方向において交互に設けられている。
【0058】
メサ部９１は、境界部９０に設けられている。メサ部９１は、半導体基板１０のおもて面２１において、コンタクト領域１５を有する。本例のメサ部９１は、Ｙ軸方向の負側において、ベース領域１４およびウェル領域１７を有する。
【0059】
メサ部８１は、ダイオード部８０において、隣り合うダミートレンチ部３０に挟まれた領域に設けられる。メサ部８１は、半導体基板１０のおもて面２１において、コンタクト領域１５を有する。本例のメサ部８１は、Ｙ軸方向の負側において、ベース領域１４およびウェル領域１７を有する。
【0060】
ベース領域１４は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０において、半導体基板１０のおもて面２１側に設けられた第２導電型の領域である。ベース領域１４は、一例としてＰ－型である。ベース領域１４は、半導体基板１０のおもて面２１において、メサ部７１およびメサ部９１のＹ軸方向における両端部に設けられてよい。なお、図１Ａは、当該ベース領域１４のＹ軸方向の一方の端部のみを示している。
【0061】
エミッタ領域１２は、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度の高い第１導電型の領域である。本例のエミッタ領域１２は、一例としてＮ＋型である。エミッタ領域１２のドーパントの一例はヒ素（Ａｓ）である。エミッタ領域１２は、メサ部７１のおもて面２１において、ゲートトレンチ部４０と接して設けられる。エミッタ領域１２は、メサ部７１を挟んだ２本のトレンチ部の一方から他方まで、Ｘ軸方向に延伸して設けられてよい。エミッタ領域１２は、コンタクトホール５４の下方にも設けられている。
【0062】
また、エミッタ領域１２は、ダミートレンチ部３０と接してもよいし、接しなくてもよい。本例のエミッタ領域１２は、ダミートレンチ部３０と接している。エミッタ領域１２は、メサ部８１およびメサ部９１には設けられなくてよい。
【0063】
コンタクト領域１５は、ベース領域１４よりもドーピング濃度の高い第２導電型の領域である。本例のコンタクト領域１５は、一例としてＰ＋型である。本例のコンタクト領域１５は、メサ部７１、メサ部８１およびメサ部９１のおもて面２１に設けられている。コンタクト領域１５は、メサ部７１、メサ部８１またはメサ部９１を挟んだ２本のトレンチ部の一方から他方まで、Ｘ軸方向に設けられてよい。コンタクト領域１５は、ゲートトレンチ部４０と接してもよいし、接しなくてもよい。また、コンタクト領域１５は、ダミートレンチ部３０と接してもよいし、接しなくてもよい。本例においては、コンタクト領域１５が、ダミートレンチ部３０およびゲートトレンチ部４０と接する。コンタクト領域１５は、コンタクトホール５４の下方にも設けられている。
【0064】
図１Ｂは、図１Ａにおけるａ－ａ'断面の一例を示す図である。ａ－ａ'断面は、トランジスタ部７０において、エミッタ領域１２を通過するＸＺ面である。本例の半導体装置１００は、ａ－ａ'断面において、半導体基板１０、層間絶縁膜３８、エミッタ電極５２およびコレクタ電極２４を有する。エミッタ電極５２は、半導体基板１０および層間絶縁膜３８の上方に形成される。
【0065】
ドリフト領域１８は、半導体基板１０に設けられた第１導電型の領域である。本例のドリフト領域１８は、一例としてＮ－型である。ドリフト領域１８は、半導体基板１０において他のドーピング領域が形成されずに残存した領域であってよい。即ち、ドリフト領域１８のドーピング濃度は半導体基板１０のドーピング濃度であってよい。
【0066】
バッファ領域２０は、ドリフト領域１８の下方に設けられた第１導電型の領域である。本例のバッファ領域２０は、一例としてＮ型である。バッファ領域２０のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度よりも高い。バッファ領域２０は、ベース領域１４の下面側から広がる空乏層が、第２導電型のコレクタ領域２２および第１導電型のカソード領域８２に到達することを防ぐフィールドストップ層として機能してよい。
【0067】
コレクタ領域２２は、トランジスタ部７０において、バッファ領域２０の下方に設けられる。カソード領域８２は、ダイオード部８０において、バッファ領域２０の下方に設けられる。コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界は、トランジスタ部７０とダイオード部８０との境界である。
【0068】
コレクタ電極２４は、半導体基板１０の裏面２３に形成される。コレクタ電極２４は、金属等の導電材料で形成される。
【0069】
ベース領域１４は、メサ部７１、メサ部９１およびメサ部８１において、ドリフト領域１８の上方に設けられる第２導電型の領域である。ベース領域１４は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられる。ベース領域１４は、ダミートレンチ部３０に接して設けられてよい。
【0070】
エミッタ領域１２は、ベース領域１４とおもて面２１との間に設けられる。本例のエミッタ領域１２は、メサ部７１に設けられており、メサ部８１およびメサ部９１には設けられていない。エミッタ領域１２は、ゲートトレンチ部４０と接して設けられる。エミッタ領域１２は、ダミートレンチ部３０と接してもよいし、接しなくてもよい。
【0071】
コンタクト領域１５は、メサ部８１およびメサ部９１において、ベース領域１４の上方に設けられる。コンタクト領域１５は、メサ部８１およびメサ部９１において、ダミートレンチ部３０に接して設けられる。他の断面において、コンタクト領域１５は、メサ部７１のおもて面２１に設けられてよい。
【0072】
トレンチコンタクト部２７は、コンタクトホール５４に充填された導電性の材料を有する。トレンチコンタクト部２７は、複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間に設けられる。トレンチコンタクト部２７は、おもて面２１側において、コンタクト層１９と接して設けられる。本例のトレンチコンタクト部２７は、おもて面２１からエミッタ領域１２を貫通して設けられる。トレンチコンタクト部２７は、エミッタ電極５２と同一の材料を有してよい。
【0073】
トレンチコンタクト部２７の下端は、エミッタ領域１２の下端よりも深い。トレンチコンタクト部２７を設けることにより、ベース領域１４の抵抗が低減し、少数キャリア（例えば、正孔）の引き抜きしやすくなる。これにより、少数キャリアに起因するラッチアップ耐量などの破壊耐量を向上することができる。
【0074】
トレンチコンタクト部２７は、略平面形状の底面を有する。トレンチコンタクト部２７の底面は、コンタクト層１９で覆われている。本例のトレンチコンタクト部２７は、側壁が傾斜したテーパ形状を有する。但し、トレンチコンタクト部２７の側壁は、おもて面２１に対して、略垂直に設けられてもよい。
【0075】
コンタクト層１９は、トレンチコンタクト部２７の下方に設けられる。コンタクト層１９は、ベース領域１４よりもドーピング濃度の高い第２導電型の領域である。本例のコンタクト層１９は、一例としてＰ＋型である。例えば、コンタクト層１９は、ボロン（Ｂ）またはフッ化ボロン（ＢＦ２）をイオン注入することにより形成される。コンタクト層１９は、コンタクト領域１５と同一のドーピング濃度であってよい。コンタクト層１９は、少数キャリアを引き抜くことにより、ラッチアップを抑制する。
【0076】
コンタクト層１９は、トレンチコンタクト部２７の側壁および底面に設けられる。本例のコンタクト層１９は、メサ部７１、メサ部８１およびメサ部９１のそれぞれに設けられている。コンタクト層１９は、Ｙ軸方向に延伸して設けられてよい。
【0077】
トレンチコンタクト部２７の側壁において、エミッタ領域１２とコンタクト層１９とが接触している。本例のトレンチコンタクト部２７の側壁は、エミッタ領域１２およびコンタクト層１９で覆われている。即ち、トレンチコンタクト部２７は、ベース領域１４と接触していない。
【0078】
本例では、エミッタ領域１２とコンタクト層１９とが接触していることにより、エミッタ領域１２からのキャリアの注入を抑制して、破壊耐量を向上することができる。また、半導体装置１００に大電流を流した場合であっても、コンタクト層１９によって少数キャリアの引き抜き効率を向上させ、ベース領域１４の電位を安定させることができる。
【0079】
蓄積領域１６は、ドリフト領域１８よりも半導体基板１０のおもて面２１側に設けられる第１導電型の領域である。本例の蓄積領域１６は、一例としてＮ＋型である。蓄積領域１６は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０に設けられる。但し、蓄積領域１６が設けられなくてもよい。
【0080】
また、蓄積領域１６は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられる。蓄積領域１６は、ダミートレンチ部３０に接してもよいし、接しなくてもよい。蓄積領域１６のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度よりも高い。蓄積領域１６のイオン注入のドーズ量は、１Ｅ１２ｃｍ－２以上、１Ｅ１３ｃｍ－２以下であってよい。また、蓄積領域１６のイオン注入ドーズ量は、３Ｅ１２ｃｍ－２以上、６Ｅ１２ｃｍ－２以下であってもよい。蓄積領域１６を設けることで、キャリア注入促進効果（ＩＥ効果）を高めて、トランジスタ部７０のオン電圧を低減できる。なお、Ｅは１０のべき乗を意味し、例えば１Ｅ１２ｃｍ－２は１×１０１２ｃｍ－２を意味する。
【0081】
１つ以上のゲートトレンチ部４０および１つ以上のダミートレンチ部３０は、おもて面２１に設けられる。各トレンチ部は、おもて面２１からドリフト領域１８まで設けられる。エミッタ領域１２、ベース領域１４、コンタクト領域１５および蓄積領域１６の少なくともいずれかが設けられる領域においては、各トレンチ部はこれらの領域も貫通して、ドリフト領域１８に到達する。トレンチ部がドーピング領域を貫通するとは、ドーピング領域を形成してからトレンチ部を形成する順序で製造したものに限定されない。トレンチ部を形成した後に、トレンチ部の間にドーピング領域を形成したものも、トレンチ部がドーピング領域を貫通しているものに含まれる。
【0082】
ゲートトレンチ部４０は、おもて面２１に形成されたゲートトレンチ、ゲート絶縁膜４２およびゲート導電部４４を有する。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁を覆って形成される。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁の半導体を酸化または窒化して形成してよい。ゲート導電部４４は、ゲートトレンチの内部においてゲート絶縁膜４２よりも内側に形成される。ゲート絶縁膜４２は、ゲート導電部４４と半導体基板１０とを絶縁する。ゲート導電部４４は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。ゲートトレンチ部４０は、おもて面２１において層間絶縁膜３８により覆われる。
【0083】
ゲート導電部４４は、半導体基板１０の深さ方向において、ゲート絶縁膜４２を挟んでメサ部７１側で隣接するベース領域１４と対向する領域を含む。ゲート導電部４４に所定の電圧が印加されると、ベース領域１４のうちゲートトレンチに接する界面の表層に、電子の反転層によるチャネルが形成される。
【0084】
ダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同一の構造を有してよい。ダミートレンチ部３０は、おもて面２１側に形成されたダミートレンチ、ダミー絶縁膜３２およびダミー導電部３４を有する。ダミー絶縁膜３２は、ダミートレンチの内壁を覆って形成される。ダミー導電部３４は、ダミートレンチの内部に形成され、且つ、ダミー絶縁膜３２よりも内側に形成される。ダミー絶縁膜３２は、ダミー導電部３４と半導体基板１０とを絶縁する。ダミートレンチ部３０は、おもて面２１において層間絶縁膜３８により覆われる。
【0085】
層間絶縁膜３８は、おもて面２１に設けられている。層間絶縁膜３８の上方には、エミッタ電極５２が設けられている。層間絶縁膜３８には、エミッタ電極５２と半導体基板１０とを電気的に接続するための１又は複数のコンタクトホール５４が設けられている。コンタクトホール５５およびコンタクトホール５６も同様に、層間絶縁膜３８を貫通して設けられてよい。
【0086】
【0087】
メサ部７１は、ｂ－ｂ'断面において、ベース領域１４と、コンタクト領域１５と、蓄積領域１６と、コンタクト層１９とを有する。メサ部９１は、ａ－ａ'断面の場合と同様に、ベース領域１４と、コンタクト領域１５と、蓄積領域１６と、コンタクト層１９とを有する。ｂ－ｂ'断面において、メサ部７１は、メサ部９１と同一の構造を有している。メサ部８１は、ａ－ａ'断面の場合と同様に、ベース領域１４と、コンタクト領域１５と、蓄積領域１６と、コンタクト層１９とを有する。
【0088】
図１Ｄは、トレンチコンタクト部２７近傍の拡大図の一例を示す。本例では、ダミートレンチ部３０とゲートトレンチ部４０との間のメサ部７１を用いて説明するが、メサ部８１またはメサ部９１も同様の構造であってよい。
【0089】
メサ幅ＷＭは、メサ部のＸ軸方向の幅である。メサ部７１、メサ部８１およびメサ部９１は、同一のメサ幅ＷＭを有してよい。本例のメサ幅ＷＭは、０．８μｍ以上、１．５μｍ以下である。
【0090】
長さＡは、配列方向において、エミッタ領域１２の下端とベース領域１４とが接する長さである。例えば、長さＡは、０．１μｍよりも大きく、０．３μｍよりも小さい。
【0091】
長さＢは、コンタクト層１９と複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離である。コンタクト層１９は、チャネルを形成するために、隣接するトレンチ部と離間して設けられる。例えば、長さＢは、０．１μｍ以上である。これにより、ゲート閾値電圧Ｖｔｈに対する影響を回避しつつ、破壊耐量を向上できる。
【0092】
長さＡは、長さＢよりも大きい。即ち、エミッタ領域１２の下面よりも、少数キャリアが通過するベース領域１４の幅の方が小さい。これにより、少数キャリアがエミッタ領域１２の近傍まで移動する前に、コンタクト層１９で少数キャリアを引き抜きやすくなる。
【0093】
延伸領域Ｅは、コンタクト層１９において、エミッタ領域１２の下端よりもおもて面２１側に延伸した領域である。延伸領域Ｅを設けることにより、エミッタ領域１２とコンタクト層１９を確実に接触させることができる。また、少数キャリアの引き抜き効率が向上するので、ラッチアップを抑制しやすくなる。
【0094】
長さＣは、コンタクト層１９の上端深さとエミッタ領域１２の下端深さとの差分である。即ち、長さＣは、延伸領域Ｅのエミッタ領域１２への延伸量を指す。長さＣが大きいほど、コンタクト層１９がエミッタ領域１２に延伸していることを示す。
【0095】
長さＤは、配列方向における、トレンチコンタクト部２７の側壁底部２９からコンタクト層１９の外周面までの最大距離である。本例の長さＤは、長さＢよりも大きい。即ち、コンタクト層１９は、トレンチコンタクト部２７の側壁底部２９よりもトレンチ部の近くまで延伸している。これにより、少数キャリアをコンタクト層１９に誘導しやすくなり、コンタクト層１９とトレンチ部の間を通過して、エミッタ領域１２に向かう少数キャリアの量を抑制することができる。
【0096】
トレンチコンタクト部２７は、裏面２３側に窪んだ凹状の底面を有する。本例のトレンチコンタクト部２７の凹状の底面は、側壁底部２９からトレンチコンタクト部２７の中心に向かって窪んでいる。トレンチコンタクト部２７の底面は、円弧状に窪んでもよい。トレンチコンタクト部２７の凹状の底面は、トレンチコンタクト部２７のコンタクトホール５４を形成するためのエッチングによって形成される。
【0097】
長さＬ１は、エミッタ領域１２の下端とトレンチコンタクト部２７の底面との差である。長さＬ１が大きいほど、トレンチコンタクト部２７がエミッタ領域１２から延伸して設けられることになり、少数キャリアを引き抜きやすくなる。本例の半導体装置１００は、コンタクト層１９をエミッタ領域１２と接触させているので、長さＬ１が大きくなった場合であっても、エミッタ領域１２からのキャリアの注入を抑制できる。
【0098】
長さＬ２は、おもて面２１からダミー導電部３４の上端またはゲート導電部４４の上端までの距離である。ダミー導電部３４またはゲート導電部４４が上端に窪みを有する場合、長さＬ２は、おもて面２１からダミー導電部３４またはゲート導電部４４の最上端までの距離であってよい。例えば、長さＬ２は、０．１μｍ以上、０．４μｍ以下である。
【0099】
深さＤ１２は、おもて面２１からエミッタ領域１２の下端までの深さである。例えば、深さＤ１２は、０．３μｍ以上、０．７μｍ以下である。深さＤ１２は、長さＬ２よりも大きくてよい。即ち、エミッタ領域１２は、おもて面２１から、ダミー導電部３４またはゲート導電部４４と対向する深さまで延伸して設けられている。
【0100】
深さＤ２７は、おもて面２１からトレンチコンタクト部２７の底面までの深さである。本例の深さＤ２７は、おもて面２１からトレンチコンタクト部２７の側壁の下端までの深さである。深さＤ２７は、深さＤ１２よりも大きい。例えば、深さＤ２７は、０．５μｍ以上、１．０μｍ以下である。
【0101】
図１Ｅは、トレンチコンタクト部２７の周辺のドーピング濃度分布の一例を示す。縦軸はドーピング濃度（ｃｍ－２）を示し、横軸はコンタクト層１９の上端から深さ方向への距離（μｍ）を示す。実線は、Ｚ－Ｚ'位置におけるドーピング濃度分布を示す。破線は、実線と同じ深さのエミッタ領域１２のドーピング濃度を示す。
【0102】
コンタクト層１９は、トレンチコンタクト部２７越しにイオン注入することにより形成される。コンタクト層１９は、１つのピークを有するが、複数のピークを有してもよい。コンタクト層１９のピーク位置は、エミッタ領域１２の下端よりも深い位置に形成されてよい。本例のコンタクト層１９のピークは、およそ１Ｅ２０ｃｍ－２である。
【0103】
なお、本例のドーピング濃度の分布は、あくまで一例である。本願明細書に開示された半導体装置１００を実現するために、ドーピング濃度のピークの大きさおよび深さ等が適宜変更されてよい。
【0104】
図１Ｆは、終端部２８の近傍を拡大した断面図の一例を示す。同図は、終端部２８を通過するＸＺ面を示している。
【0105】
トレンチコンタクト部２７の終端部２８の側壁は、第２導電型の領域で覆われている。本例のトレンチコンタクト部２７の終端部２８の側壁は、コンタクト領域１５およびコンタクト層１９で覆われている。このように、コンタクト層１９は、エミッタ領域１２に接触して設けられてもよいし、コンタクト領域１５に接触して設けられてもよい。
【0106】
長さＡ'は、配列方向において、コンタクト領域１５の下端とベース領域１４とが接する長さである。例えば、長さＡ'は、０．１μｍよりも大きく、０．３μｍよりも小さい。
【0107】
深さＤ１５は、おもて面２１からコンタクト領域１５の下端までの深さである。例えば、深さＤ１５は、０．３μｍ以上、０．７μｍ以下である。深さＤ１５は、長さＬ２よりも大きくてよい。また、深さＤ１５は、エミッタ領域１２の深さＤ１２と同一であっても、異なっていてもよい。
【0108】
図２は、トレンチコンタクト部２７近傍の拡大図の一例を示す。本例のコンタクト層１９は、コンタクト層１９ａおよびコンタクト層１９ｂの２段のコンタクト層を含む。コンタクト層１９ａは第１コンタクト層の一例であり、コンタクト層１９ｂは第２コンタクト層の一例である。
【0109】
コンタクト層１９ａは、トレンチコンタクト部２７の側壁に設けられている。コンタクト層１９ａは、エミッタ領域１２と接して設けられている。コンタクト層１９ａは、エミッタ領域１２の下端よりもおもて面２１に延伸した延伸領域Ｅを有する。トレンチコンタクト部２７がエミッタ領域１２から裏面２３側に突出して設けられている場合であっても、コンタクト層１９ａがエミッタ領域１２と接触する。そのため、少数キャリアの引き抜き効率を向上させてラッチアップを抑制できる。
【0110】
コンタクト層１９ｂは、トレンチコンタクト部２７の側壁において、コンタクト層１９ａの下方に設けられている。コンタクト層１９ｂは、トレンチコンタクト部２７の側壁において、コンタクト層１９ａと接して設けられている。即ち、トレンチコンタクト部２７の側壁は、エミッタ領域１２、コンタクト層１９ａおよびコンタクト層１９ｂで覆われている。
【0111】
コンタクト層１９ａのドーピング濃度は、コンタクト層１９ｂのドーピング濃度と同一であってよい。また、コンタクト層１９ａおよびコンタクト層１９ｂのドーピング濃度は、コンタクト領域１５のドーピング濃度と同一であってもよい。また、コンタクト層１９ａのドーピング濃度は、コンタクト層１９ｂのドーピング濃度よりも低くてよい。
【0112】
長さＢ１は、コンタクト層１９ａと複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離である。長さＢ２は、コンタクト層１９ｂと複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離である。長さＢ１は、長さＢ２よりも大きい。これにより、コンタクト層１９ｂは、少数キャリアを確実に引き抜くことができる。
【0113】
【0114】
終端部２８の側壁は、第２導電型の領域で覆われている。本例の終端部２８の側壁には、コンタクト層１９が設けられている。終端部２８の側壁は、ベース領域１４、コンタクト領域１５およびコンタクト層１９で覆われている。このように、おもて面２１にコンタクト領域１５が設けられている場合、コンタクト層１９がコンタクト領域１５と離間して設けられてもよい。
【0115】
図４Ａは、実施例に係る半導体装置１００の上面図の一例を示す。本例の半導体装置１００は、おもて面２１の終端部２８がエミッタ領域１２に設けられている点で、図１Ａの上面図と相違する。本例では、図１Ａの上面図と相違する点について特に説明する。
【0116】
ベース領域１４は、メサ部７１において、エミッタ領域１２と隣接して設けられている。エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５は、おもて面２１において、Ｙ軸方向に交互に設けられている。本例の終端部２８は、エミッタ領域１２が形成された領域に設けられている。
【0117】
図４Ｂは、図４Ａの終端部２８の近傍を拡大した断面図の一例を示す。同図は、終端部２８を通過するＸＺ面を示している。本例の半導体装置１００は、終端部２８のおもて面２１にエミッタ領域１２が設けられている点で、図１Ｆの断面図と相違する。本例では、図１Ｆの断面図と相違する点について特に説明する。
【0118】
トレンチコンタクト部２７の終端部２８の側壁は、エミッタ領域１２およびコンタクト層１９で覆われている。図４Ｂで示したように、コンタクト層１９がエミッタ領域１２と接して設けられている。
【0119】
図５は、１段構成のコンタクト層１９の製造方法の一例を示す。
【0120】
ステップＳ１００において、半導体基板１０にエミッタ領域１２およびベース領域１４を形成する。また、おもて面２１のエミッタ領域１２の上面には、層間絶縁膜３８が形成されている。
【0121】
ステップＳ１０２において、エミッタ領域１２を貫通してベース領域１４までエッチングすることによりコンタクトホール５４を形成する。ここで、層間絶縁膜３８をエッチングすることにより、半導体基板１０の上方に酸化膜マスクが形成される。
【0122】
ステップＳ１０４において、層間絶縁膜３８をマスクとして、コンタクト層１９を形成するためにイオン注入する。破線は、コンタクト層１９のドーパントが注入された領域を示す。
【0123】
ステップＳ１０６において、熱処理によって、コンタクト層１９が形成される。コンタクト層１９は、熱処理によってエミッタ領域１２に延伸して設けられてよい。これにより、トレンチコンタクト部２７の側壁において、エミッタ領域１２とコンタクト層１９とが接触する。
【0124】
なお、本例では、トレンチコンタクト部２７のコンタクトホール５４を設けた後に、コンタクト層１９を形成するためにイオン注入している。即ち、層間絶縁膜３８をマスクとして、コンタクト層１９のドーパントをイオン注入するので、トレンチコンタクト部２７に対するコンタクト層１９の位置合わせ精度が向上する。
【0125】
図６は、２段構成のコンタクト層１９の製造方法の一例を示す。
【0126】
ステップＳ２００において、コンタクト層１９ａを形成するためのドーパントが注入される。破線は、コンタクト層１９ａのドーパントが注入された領域を示す。
【0127】
ステップＳ２０２において、コンタクト層１９ａを熱処理によって活性化させる。コンタクト層１９ａを活性化するための熱処理は省略され、コンタクト層１９ｂとまとめて熱処理されてよい。
【0128】
ステップＳ２０４において、エミッタ領域１２を貫通してベース領域１４までエッチングすることによりコンタクトホール５４を形成する。コンタクトホール５４の側壁において、コンタクト層１９ａの一部が残る。
【0129】
ステップＳ２０６において、コンタクト層１９ｂを形成するためのドーパントをイオン注入して熱処理する。コンタクト層１９ｂは、コンタクト層１９ａの下方に形成される。破線は、コンタクト層１９ｂのドーパントが注入された領域を示す。
【0130】
コンタクト層１９ａを形成するためのイオン注入の注入幅は、コンタクト層１９ｂを形成するためのイオン注入の注入幅よりも小さくてよい。また、コンタクト層１９ａのドーピング濃度は、コンタクト層１９ｂのドーピング濃度よりも小さくてよい。これにより、コンタクト層１９ｂをコンタクト層１９ａよりも広範囲に形成することができる。
【0131】
【0132】
コンタクト層５１９は、トレンチコンタクト部５２７の側壁において、エミッタ領域５１２と離間している。そのため、半導体装置５００では、エミッタ領域５１２からのキャリアの注入の抑制が困難である。
【0133】
これに対して、半導体装置１００では、コンタクト層１９がエミッタ領域１２と接触しているので、エミッタ領域１２からのキャリアの注入を抑制して、破壊耐量を向上することができる。
【0134】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0135】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0136】
１０・・・半導体基板、１２・・・エミッタ領域、１４・・・ベース領域、１５・・・コンタクト領域、１６・・・蓄積領域、１７・・・ウェル領域、１８・・・ドリフト領域、１９・・・コンタクト層、２１・・・おもて面、２２・・・コレクタ領域、２３・・・裏面、２４・・・コレクタ電極、２５・・・接続部、２７・・・トレンチコンタクト部、２８・・・終端部、２９・・・側壁底部、３０・・・ダミートレンチ部、３１・・・延伸部分、３２・・・ダミー絶縁膜、３３・・・接続部分、３４・・・ダミー導電部、３８・・・層間絶縁膜、４０・・・ゲートトレンチ部、４１・・・延伸部分、４２・・・ゲート絶縁膜、４３・・・接続部分、４４・・・ゲート導電部、５０・・・ゲート金属層、５２・・・エミッタ電極、５４・・・コンタクトホール、５５・・・コンタクトホール、５６・・・コンタクトホール、７０・・・トランジスタ部、７１・・・メサ部、８０・・・ダイオード部、８１・・・メサ部、８２・・・カソード領域、９０・・・境界部、９１・・・メサ部、１００・・・半導体装置、５００・・・半導体装置、５１２・・・エミッタ領域、５１９・・・コンタクト層、５２７・・・トレンチコンタクト部
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-04
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、
前記半導体基板のおもて面に露出するように前記ベース領域の上方に設けられた、前記ドリフト領域よりも高ドーピング濃度である第１導電型の第１高濃度領域と、
前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において前記半導体基板のおもて面側に設けられた凹部と、前記凹部の内部に充填され、前記半導体基板を前記半導体基板のおもて面側の電極に接続する導電性材料とを有するトレンチコンタクト部と、
前記半導体基板のおもて面と離間して設けられ、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型の第２高濃度領域と、
を備え、
前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面よりも前記半導体基板のおもて面側に設けられた第１コンタクト層を有し、
前記第１コンタクト層は、前記凹部の側壁において前記第１高濃度領域と接する
半導体装置。
前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、
前記半導体基板のおもて面に露出するように前記ベース領域の上方に設けられた、前記ドリフト領域よりも高ドーピング濃度である第１導電型の第１高濃度領域と、
前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において前記半導体基板のおもて面側に設けられた凹部と、前記凹部の内部に充填され、前記半導体基板を前記半導体基板のおもて面側の電極に接続する導電性材料とを有するトレンチコンタクト部と、
前記半導体基板のおもて面と離間して設けられ、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型の第２高濃度領域と、
を備え、
前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面よりも前記半導体基板のおもて面側に設けられた第１コンタクト層を有し、
前記第１コンタクト層は、前記凹部の側壁において前記第１高濃度領域と接する
半導体装置。
【請求項2】
前記第１コンタクト層は、前記第１高濃度領域の下端から前記半導体基板のおもて面側に向かって延伸し、前記第１高濃度領域に接する延伸領域を含む
請求項１に記載の半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記半導体基板のおもて面に露出するように設けられた、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト領域を備え、
前記複数のトレンチ部は、予め定められた延伸方向に延伸して設けられ、
前記コンタクト領域は、前記導電性材料の前記延伸方向の端部である終端部に設けられている
請求項１または２に記載の半導体装置。
前記複数のトレンチ部は、予め定められた延伸方向に延伸して設けられ、
前記コンタクト領域は、前記導電性材料の前記延伸方向の端部である終端部に設けられている
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項4】
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、
前記半導体基板のおもて面に露出するように前記ベース領域の上方に設けられた、前記ドリフト領域よりも高ドーピング濃度である第１導電型の第１高濃度領域と、
前記半導体基板のおもて面に露出するように設けられた、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト領域と、
前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において前記半導体基板のおもて面側に設けられた凹部と、前記凹部の内部に充填され、前記半導体基板を前記半導体基板のおもて面側の電極に接続する導電性材料とを有するトレンチコンタクト部と、
前記半導体基板のおもて面とは離間して設けられた、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型の第２高濃度領域と、
を備え、
前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面とは離間して設けられた第１コンタクト層を有し、
前記第１コンタクト層は、前記凹部の側壁において前記第１高濃度領域と接し、
前記複数のトレンチ部は、予め定められた延伸方向に延伸して設けられ、
前記コンタクト領域は、前記導電性材料の前記延伸方向の端部である終端部に設けられている
半導体装置。
前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、
前記半導体基板のおもて面に露出するように前記ベース領域の上方に設けられた、前記ドリフト領域よりも高ドーピング濃度である第１導電型の第１高濃度領域と、
前記半導体基板のおもて面に露出するように設けられた、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト領域と、
前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において前記半導体基板のおもて面側に設けられた凹部と、前記凹部の内部に充填され、前記半導体基板を前記半導体基板のおもて面側の電極に接続する導電性材料とを有するトレンチコンタクト部と、
前記半導体基板のおもて面とは離間して設けられた、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型の第２高濃度領域と、
を備え、
前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面とは離間して設けられた第１コンタクト層を有し、
前記第１コンタクト層は、前記凹部の側壁において前記第１高濃度領域と接し、
前記複数のトレンチ部は、予め定められた延伸方向に延伸して設けられ、
前記コンタクト領域は、前記導電性材料の前記延伸方向の端部である終端部に設けられている
半導体装置。
【請求項5】
前記側壁は、前記終端部を通過する配列方向の断面において、前記コンタクト領域および前記第２高濃度領域に接している
請求項３または４に記載の半導体装置。
請求項３または４に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記側壁及び底面は、前記終端部を通過する配列方向の断面において、前記コンタクト領域、前記ベース領域および前記第２高濃度領域に覆われている
請求項５に記載の半導体装置。
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記側壁及び前記底面は、前記終端部を通過する配列方向の断面において、前記コンタクト領域および前記第２高濃度領域に覆われている
請求項５に記載の半導体装置。
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第２高濃度領域は、前記コンタクト領域よりも前記延伸方向に延伸して設けられている
請求項３から７のいずれか１項に記載の半導体装置。
請求項３から７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面に接する第２コンタクト層を有する
請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体装置。
請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記導電性材料は、前記半導体基板の裏面側に突出した凸状の底面を有する
請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体装置。
請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記半導体基板は、シリコン基板、炭化シリコン基板、または窒化物半導体基板のいずれかである
請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項12】
当該半導体装置は、ＩＧＢＴまたはＭＯＳトランジスタである
請求項１から１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
請求項１から１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項13】
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、前記半導体基板のおもて面に露出するように前記ベース領域の上方に設けられた、前記ドリフト領域よりも高ドーピング濃度である第１導電型の第１高濃度領域と、前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、を備える半導体装置の製造方法であって、
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において前記半導体基板のおもて面側をエッチングして凹部を設ける段階と、
前記半導体基板のおもて面とは離間して、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型の第２高濃度領域を設ける段階と、
を含み、
前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面よりも前記半導体基板のおもて面側に設けられた第１コンタクト層を有し、
前記第１コンタクト層は、前記凹部の側壁において前記第１高濃度領域と接する
半導体装置の製造方法。
前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において前記半導体基板のおもて面側をエッチングして凹部を設ける段階と、
前記半導体基板のおもて面とは離間して、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型の第２高濃度領域を設ける段階と、
を含み、
前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面よりも前記半導体基板のおもて面側に設けられた第１コンタクト層を有し、
前記第１コンタクト層は、前記凹部の側壁において前記第１高濃度領域と接する
半導体装置の製造方法。
【請求項14】
前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面に接する第２コンタクト層を有する
請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、トレンチコンタクト部を備える半導体装置が知られている（例えば、特許文献１－３参照）。
特許文献１ 特開２０１４－１５８０１３号公報
特許文献２ 特開２０１３－０６５７２４号公報
特許文献３ 国際公開第２０１８／０５２０９９号公報
特許文献１ 特開２０１４－１５８０１３号公報
特許文献２ 特開２０１３－０６５７２４号公報
特許文献３ 国際公開第２０１８／０５２０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
トレンチコンタクト部を備える半導体装置の破壊耐量の改善が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の第１の態様においては、半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、前記半導体基板のおもて面に露出するように前記ベース領域の上方に設けられた、前記ドリフト領域よりも高ドーピング濃度である第１導電型の第１高濃度領域と、前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において前記半導体基板のおもて面側に設けられた凹部と、前記凹部の内部に充填され、前記半導体基板を前記半導体基板のおもて面側の電極に接続する導電性材料とを有するトレンチコンタクト部と、前記半導体基板のおもて面と離間して設けられ、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型の第２高濃度領域と、を備え、前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面よりも前記半導体基板のおもて面側に設けられた第１コンタクト層を有し、前記第１コンタクト層は、前記凹部の側壁において前記第１高濃度領域と接する半導体装置を提供する。
【0005】
上記半導体装置において、前記第１コンタクト層は、前記第１高濃度領域の下端から前記半導体基板のおもて面側に向かって延伸し、前記第１高濃度領域に接する延伸領域を含んでよい。
【0006】
上記いずれかの半導体装置において、前記半導体基板のおもて面に露出するように設けられた、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト領域を備えてよい。
【0007】
上記いずれかの半導体装置において、前記複数のトレンチ部は、予め定められた延伸方向に延伸して設けられてよい。
【0008】
上記いずれかの半導体装置において、前記コンタクト領域は、前記導電性材料の前記延伸方向の端部である終端部に設けられてよい。
【0009】
本発明の第２の態様においては、半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、前記半導体基板のおもて面に露出するように前記ベース領域の上方に設けられた、前記ドリフト領域よりも高ドーピング濃度である第１導電型の第１高濃度領域と、前記半導体基板のおもて面に露出するように設けられた、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型のコンタクト領域と、前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において前記半導体基板のおもて面側に設けられた凹部と、前記凹部の内部に充填され、前記半導体基板を前記半導体基板のおもて面側の電極に接続する導電性材料とを有するトレンチコンタクト部と、前記半導体基板のおもて面とは離間して設けられた、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型の第２高濃度領域と、を備える半導体装置を提供する。
【0010】
上記いずれかの半導体装置において、前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面とは離間して設けられた第１コンタクト層を有してよい。前記第１コンタクト層は、前記凹部の側壁において前記第１高濃度領域と接してよい。前記複数のトレンチ部は、予め定められた延伸方向に延伸して設けられてよい。前記コンタクト領域は、前記導電性材料の前記延伸方向の端部である終端部に設けられてよい。
【0011】
上記いずれかの半導体装置において、前記側壁は、前記終端部を通過する配列方向の断面において、前記コンタクト領域および前記第２高濃度領域に接していてよい。
【0012】
上記いずれかの半導体装置において、前記側壁及び底面は、前記終端部を通過する配列方向の断面において、前記コンタクト領域、前記ベース領域および前記第２高濃度領域に覆われていてよい。
【0013】
上記いずれかの半導体装置において、前記側壁及び前記底面は、前記終端部を通過する配列方向の断面において、前記コンタクト領域および前記第２高濃度領域に覆われていてよい。
【0014】
上記いずれかの半導体装置において、前記第２高濃度領域は、前記コンタクト領域よりも前記延伸方向に延伸して設けられてよい。
【0015】
上記いずれかの半導体装置において、前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面に接する第２コンタクト層を有してよい。
【0016】
上記いずれかの半導体装置において、前記導電性材料は、前記半導体基板の裏面側に突出した凸状の底面を有してよい。
【0017】
上記いずれかの半導体装置において、前記半導体基板は、シリコン基板であってよい。
【0018】
上記いずれかの半導体装置において、前記半導体基板は、炭化シリコン基板であってよい。
【0019】
上記いずれかの半導体装置において、前記半導体基板は、窒化物半導体基板であってよい。
【0020】
上記いずれかの半導体装置において、当該半導体装置は、ＩＧＢＴであってよい。
【0021】
上記いずれかの半導体装置において、当該半導体装置は、ＭＯＳトランジスタであってよい。
【0022】
本発明の第３の態様においては、半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のベース領域と、前記半導体基板のおもて面に露出するように前記ベース領域の上方に設けられた、前記ドリフト領域よりも高ドーピング濃度である第１導電型の第１高濃度領域と、前記半導体基板のおもて面側において、予め定められた配列方向に配列された複数のトレンチ部と、を備える半導体装置の製造方法であって、前記複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間において前記半導体基板のおもて面側をエッチングして凹部を設ける段階と、前記半導体基板のおもて面とは離間して、前記ベース領域よりも高ドーピング濃度である第２導電型の第２高濃度領域を設ける段階と、含み、前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面よりも前記半導体基板のおもて面側に設けられた第１コンタクト層を有し、前記第１コンタクト層は、前記凹部の側壁において前記第１高濃度領域と接する半導体装置の製造方法を提供する。
【0023】
上記半導体装置の製造方法において、前記第２高濃度領域は、前記凹部の底面に接する第２コンタクト層を有してよい。
【0024】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1A】実施例に係る半導体装置１００の上面図の一例を示す。
【図1D】トレンチコンタクト部２７近傍の拡大図の一例を示す。
【図1E】トレンチコンタクト部２７の周辺のドーピング濃度分布の一例を示す。
【図1F】終端部２８の近傍を拡大した断面図の一例を示す。
【図2】トレンチコンタクト部２７近傍の拡大図の一例を示す。
【図3】終端部２８の近傍を拡大した断面図の一例を示す。
【図4A】実施例に係る半導体装置１００の上面図の一例を示す。
【図5】１段構成のコンタクト層１９の製造方法の一例を示す。
【図6】２段構成のコンタクト層１９の製造方法の一例を示す。
【図7】比較例に係る半導体装置５００の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0027】
本明細書においては、半導体基板の深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の２つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」、「おもて」、「裏」の方向は重力方向、または、半導体装置の実装時における基板等への取り付け方向に限定されない。
【0028】
本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。本明細書では、半導体基板の上面と平行な面をＸＹ面とし、半導体基板の深さ方向をＺ軸とする。なお、本明細書において、Ｚ軸方向に半導体基板を視た場合について平面視と称する。
【0029】
各実施例においては、第１導電型をＮ型、第２導電型をＰ型とした例を示しているが、第１導電型をＰ型、第２導電型をＮ型としてもよい。この場合、各実施例における基板、層、領域等の導電型は、それぞれ逆の極性となる。
【0030】
本明細書では、ｎまたはｐを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ｎやｐに付す＋および－は、それぞれ、それが付されていない層や領域よりも高ドーピング濃度および低ドーピング濃度であることを意味し、＋＋は＋よりも高ドーピング濃度、－－は－よりも低ドーピング濃度であることを意味する。
【0031】
本明細書においてドーピング濃度とは、ドナーまたはアクセプタ化したドーパントの濃度を指す。したがって、その単位は、／ｃｍ３である。本明細書において、ドナーおよびアクセプタの濃度差（すなわちネットドーピング濃度）をドーピング濃度とする場合がある。この場合、ドーピング濃度はＳＲ法で測定できる。また、ドナーおよびアクセプタの化学濃度をドーピング濃度としてもよい。この場合、ドーピング濃度はＳＩＭＳ法で測定できる。特に限定していなければ、ドーピング濃度として、上記のいずれを用いてもよい。特に限定していなければ、ドーピング領域におけるドーピング濃度分布のピーク値を、当該ドーピング領域におけるドーピング濃度としてよい。
【0032】
また、本明細書においてドーズ量とは、イオン注入を行う際に、ウェーハに注入される単位面積あたりのイオンの個数をいう。したがって、その単位は、／ｃｍ２である。なお、半導体領域のドーズ量は、その半導体領域の深さ方向にわたってドーピング濃度を積分した積分濃度とすることができる。その積分濃度の単位は、／ｃｍ２である。したがって、ドーズ量と積分濃度とを同じものとして扱ってよい。積分濃度は、半値幅までの積分値としてもよく、他の半導体領域のスペクトルと重なる場合には、他の半導体領域の影響を除いて導出してよい。
【0033】
よって、本明細書では、ドーピング濃度の高低をドーズ量の高低として読み替えることができる。即ち、一の領域のドーピング濃度が他の領域のドーピング濃度よりも高い場合、当該一の領域のドーズ量が他の領域のドーズ量よりも高いものと理解することができる。
【0034】
図１Ａは、実施例に係る半導体装置１００の上面図の一例を示す。本例の半導体装置１００は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０を備える半導体チップである。例えば、半導体装置１００は、逆導通ＩＧＢＴ（ＲＣ－ＩＧＢＴ：Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＩＧＢＴ）である。なお、半導体装置１００は、ＩＧＢＴであっても、ＭＯＳトランジスタであってもよい。
【0035】
トランジスタ部７０は、半導体基板１０の裏面側に設けられたコレクタ領域２２を半導体基板１０の上面に投影した領域である。コレクタ領域２２は、第２導電型を有する。本例のコレクタ領域２２は、一例としてＰ＋型である。トランジスタ部７０は、ＩＧＢＴ等のトランジスタを含む。トランジスタ部７０は、トランジスタ部７０とダイオード部８０の境界に位置する境界部９０を含む。
【0036】
ダイオード部８０は、半導体基板１０の裏面側に設けられたカソード領域８２を半導体基板１０の上面に投影した領域である。カソード領域８２は、第１導電型を有する。本例のカソード領域８２は、一例としてＮ＋型である。ダイオード部８０は、半導体基板１０の上面においてトランジスタ部７０と隣接して設けられた還流ダイオード（ＦＷＤ：Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌ Ｄｉｏｄｅ）等のダイオードを含む。
【0037】
図１Ａにおいては、半導体装置１００のエッジ側であるチップ端部周辺の領域を示しており、他の領域を省略している。例えば、本例の半導体装置１００のＹ軸方向の負側の領域には、エッジ終端構造部が設けられてよい。エッジ終端構造部は、半導体基板１０の上面側の電界集中を緩和する。エッジ終端構造部は、例えばガードリング、フィールドプレート、リサーフおよびこれらを組み合わせた構造を有する。なお、本例では、便宜上、Ｙ軸方向の負側のエッジについて説明するものの、半導体装置１００の他のエッジについても同様である。
【0038】
半導体基板１０は、シリコン基板であってよく、炭化シリコン基板であってよく、窒化ガリウム等の窒化物半導体基板等であってもよい。本例の半導体基板１０は、シリコン基板である。
【0039】
本例の半導体装置１００は、半導体基板１０のおもて面２１において、ゲートトレンチ部４０と、ダミートレンチ部３０と、エミッタ領域１２と、ベース領域１４と、コンタクト領域１５と、ウェル領域１７とを備える。おもて面２１については後述する。また、本例の半導体装置１００は、半導体基板１０のおもて面２１の上方に設けられたエミッタ電極５２およびゲート金属層５０を備える。
【0040】
エミッタ電極５２は、ゲートトレンチ部４０、ダミートレンチ部３０、エミッタ領域１２、ベース領域１４、コンタクト領域１５およびウェル領域１７の上方に設けられている。また、ゲート金属層５０は、ゲートトレンチ部４０およびウェル領域１７の上方に設けられている。
【0041】
エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、金属を含む材料で形成される。例えば、エミッタ電極５２の少なくとも一部の領域は、アルミニウム、アルミニウム‐シリコン合金、またはアルミニウム‐シリコン－銅合金で形成されてよい。ゲート金属層５０の少なくとも一部の領域は、アルミニウム、アルミニウム‐シリコン合金、またはアルミニウム‐シリコン－銅合金で形成されてよい。エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、アルミニウム等で形成された領域の下層にチタンやチタン化合物等で形成されたバリアメタルを有してよい。エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、互いに分離して設けられる。
【0042】
エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、層間絶縁膜３８を挟んで、半導体基板１０の上方に設けられる。層間絶縁膜３８は、図１Ａでは省略されている。層間絶縁膜３８には、コンタクトホール５４、コンタクトホール５５およびコンタクトホール５６が貫通して設けられている。
【0043】
コンタクトホール５５は、ゲート金属層５０とトランジスタ部７０内のゲート導電部とを接続する。コンタクトホール５５の内部には、タングステン等で形成されたプラグが形成されてもよい。
【0044】
コンタクトホール５６は、エミッタ電極５２とダミートレンチ部３０内のダミー導電部とを接続する。コンタクトホール５６の内部には、タングステン等で形成されたプラグが形成されてもよい。
【0045】
接続部２５は、エミッタ電極５２またはゲート金属層５０等のおもて面側電極と、半導体基板１０とを電気的に接続する。一例において、接続部２５は、ゲート金属層５０とゲート導電部との間に設けられる。接続部２５は、エミッタ電極５２とダミー導電部との間にも設けられている。接続部２５は、不純物がドープされたポリシリコン等の、導電性を有する材料である。ここでは、接続部２５は、Ｎ型の不純物がドープされたポリシリコン（Ｎ＋）である。接続部２５は、酸化膜等の絶縁膜等を介して、半導体基板１０のおもて面２１の上方に設けられる。
【0046】
ゲートトレンチ部４０は、予め定められた配列方向（本例ではＸ軸方向）に沿って予め定められた間隔で配列される。本例のゲートトレンチ部４０は、半導体基板１０のおもて面２１に平行であって配列方向と垂直な延伸方向（本例ではＹ軸方向）に沿って延伸する２つの延伸部分４１と、２つの延伸部分４１を接続する接続部分４３を有してよい。
【0047】
接続部分４３は、少なくとも一部が曲線状に形成されることが好ましい。ゲートトレンチ部４０の２つの延伸部分４１の端部を接続することで、延伸部分４１の端部における電界集中を緩和できる。ゲートトレンチ部４０の接続部分４３において、ゲート金属層５０がゲート導電部と接続されてよい。
【0048】
ダミートレンチ部３０は、エミッタ電極５２と電気的に接続されたトレンチ部である。ダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同様に、予め定められた配列方向（本例ではＸ軸方向）に沿って予め定められた間隔で配列される。本例のダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同様に、半導体基板１０のおもて面２１においてＵ字形状を有してよい。即ち、ダミートレンチ部３０は、延伸方向に沿って延伸する２つの延伸部分３１と、２つの延伸部分３１を接続する接続部分３３を有してよい。
【0049】
本例のトランジスタ部７０は、２つのゲートトレンチ部４０と３つのダミートレンチ部３０を繰り返し配列させた構造を有する。即ち、本例のトランジスタ部７０は、２：３の比率でゲートトレンチ部４０とダミートレンチ部３０を有している。例えば、トランジスタ部７０は、２本の延伸部分４１の間に１本の延伸部分３１を有する。また、トランジスタ部７０は、ゲートトレンチ部４０と隣接して、２本の延伸部分３１を有している。
【0050】
但し、ゲートトレンチ部４０とダミートレンチ部３０の比率は本例に限定されない。ゲートトレンチ部４０とダミートレンチ部３０の比率は、１：１であってもよく、２：４であってもよい。また、トランジスタ部７０においてダミートレンチ部３０を設けず、全てゲートトレンチ部４０としたいわゆるフルゲート構造としてもよい。
【0051】
ウェル領域１７は、後述するドリフト領域１８よりも半導体基板１０のおもて面２１側に設けられた第２導電型の領域である。ウェル領域１７は、半導体装置１００のエッジ側に設けられるウェル領域の一例である。ウェル領域１７は、一例としてＰ＋型である。ウェル領域１７は、ゲート金属層５０が設けられる側の活性領域の端部から、予め定められた範囲で形成される。ウェル領域１７の拡散深さは、ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の深さよりも深くてよい。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の、ゲート金属層５０側の一部の領域は、ウェル領域１７に形成される。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の延伸方向の端の底は、ウェル領域１７に覆われてよい。
【0052】
コンタクトホール５４は、トランジスタ部７０において、エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５の各領域の上方に形成される。また、コンタクトホール５４は、ダイオード部８０において、コンタクト領域１５の上方に設けられる。コンタクトホール５４は、境界部９０において、コンタクト領域１５の上方に設けられる。コンタクトホール５４は、ダイオード部８０において、ベース領域１４の上方に設けられる。いずれのコンタクトホール５４も、Ｙ軸方向両端に設けられたウェル領域１７の上方には設けられていない。このように、層間絶縁膜には、１又は複数のコンタクトホール５４が形成されている。１又は複数のコンタクトホール５４は、延伸方向に延伸して設けられてよい。
【0053】
トレンチコンタクト部２７は、エミッタ電極５２と半導体基板１０とを電気的に接続する。トレンチコンタクト部２７は、コンタクトホール５４に設けられている。トレンチコンタクト部２７は、延伸方向に延伸して設けられている。
【0054】
終端部２８は、トレンチコンタクト部２７における延伸方向の端部である。終端部２８は、メサ部７１において、おもて面２１にコンタクト領域１５が形成された領域に設けられる。終端部２８は、メサ部８１またはメサ部９１において、おもて面２１にコンタクト領域１５が形成された領域に設けられてもよい。
【0055】
境界部９０は、トランジスタ部７０に設けられ、ダイオード部８０と隣接する領域である。境界部９０は、コンタクト領域１５を有する。本例の境界部９０は、エミッタ領域１２を有さない。一例において、境界部９０のトレンチ部は、ダミートレンチ部３０である。本例の境界部９０は、Ｘ軸方向における両端がダミートレンチ部３０となるように配置されている。
【0056】
メサ部７１、メサ部９１およびメサ部８１は、半導体基板１０のおもて面２１と平行な面内において、トレンチ部に隣接して設けられたメサ部である。メサ部とは、隣り合う２つのトレンチ部に挟まれた半導体基板１０の部分であって、半導体基板１０のおもて面２１から、各トレンチ部の最も深い底部の深さまでの部分であってよい。各トレンチ部の延伸部分を１つのトレンチ部としてよい。即ち、２つの延伸部分に挟まれる領域をメサ部としてよい。
【0057】
メサ部７１は、トランジスタ部７０において、ダミートレンチ部３０またはゲートトレンチ部４０の少なくとも１つに隣接して設けられる。メサ部７１は、半導体基板１０のおもて面２１において、ウェル領域１７と、エミッタ領域１２と、ベース領域１４と、コンタクト領域１５とを有する。メサ部７１では、エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５が延伸方向において交互に設けられている。
【0058】
メサ部９１は、境界部９０に設けられている。メサ部９１は、半導体基板１０のおもて面２１において、コンタクト領域１５を有する。本例のメサ部９１は、Ｙ軸方向の負側において、ベース領域１４およびウェル領域１７を有する。
【0059】
メサ部８１は、ダイオード部８０において、隣り合うダミートレンチ部３０に挟まれた領域に設けられる。メサ部８１は、半導体基板１０のおもて面２１において、コンタクト領域１５を有する。本例のメサ部８１は、Ｙ軸方向の負側において、ベース領域１４およびウェル領域１７を有する。
【0060】
ベース領域１４は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０において、半導体基板１０のおもて面２１側に設けられた第２導電型の領域である。ベース領域１４は、一例としてＰ－型である。ベース領域１４は、半導体基板１０のおもて面２１において、メサ部７１およびメサ部９１のＹ軸方向における両端部に設けられてよい。なお、図１Ａは、当該ベース領域１４のＹ軸方向の一方の端部のみを示している。
【0061】
エミッタ領域１２は、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度の高い第１導電型の領域である。本例のエミッタ領域１２は、一例としてＮ＋型である。エミッタ領域１２のドーパントの一例はヒ素（Ａｓ）である。エミッタ領域１２は、メサ部７１のおもて面２１において、ゲートトレンチ部４０と接して設けられる。エミッタ領域１２は、メサ部７１を挟んだ２本のトレンチ部の一方から他方まで、Ｘ軸方向に延伸して設けられてよい。エミッタ領域１２は、コンタクトホール５４の下方にも設けられている。
【0062】
また、エミッタ領域１２は、ダミートレンチ部３０と接してもよいし、接しなくてもよい。本例のエミッタ領域１２は、ダミートレンチ部３０と接している。エミッタ領域１２は、メサ部８１およびメサ部９１には設けられなくてよい。
【0063】
コンタクト領域１５は、ベース領域１４よりもドーピング濃度の高い第２導電型の領域である。本例のコンタクト領域１５は、一例としてＰ＋型である。本例のコンタクト領域１５は、メサ部７１、メサ部８１およびメサ部９１のおもて面２１に設けられている。コンタクト領域１５は、メサ部７１、メサ部８１またはメサ部９１を挟んだ２本のトレンチ部の一方から他方まで、Ｘ軸方向に設けられてよい。コンタクト領域１５は、ゲートトレンチ部４０と接してもよいし、接しなくてもよい。また、コンタクト領域１５は、ダミートレンチ部３０と接してもよいし、接しなくてもよい。本例においては、コンタクト領域１５が、ダミートレンチ部３０およびゲートトレンチ部４０と接する。コンタクト領域１５は、コンタクトホール５４の下方にも設けられている。
【0064】
図１Ｂは、図１Ａにおけるａ－ａ'断面の一例を示す図である。ａ－ａ'断面は、トランジスタ部７０において、エミッタ領域１２を通過するＸＺ面である。本例の半導体装置１００は、ａ－ａ'断面において、半導体基板１０、層間絶縁膜３８、エミッタ電極５２およびコレクタ電極２４を有する。エミッタ電極５２は、半導体基板１０および層間絶縁膜３８の上方に形成される。
【0065】
ドリフト領域１８は、半導体基板１０に設けられた第１導電型の領域である。本例のドリフト領域１８は、一例としてＮ－型である。ドリフト領域１８は、半導体基板１０において他のドーピング領域が形成されずに残存した領域であってよい。即ち、ドリフト領域１８のドーピング濃度は半導体基板１０のドーピング濃度であってよい。
【0066】
バッファ領域２０は、ドリフト領域１８の下方に設けられた第１導電型の領域である。本例のバッファ領域２０は、一例としてＮ型である。バッファ領域２０のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度よりも高い。バッファ領域２０は、ベース領域１４の下面側から広がる空乏層が、第２導電型のコレクタ領域２２および第１導電型のカソード領域８２に到達することを防ぐフィールドストップ層として機能してよい。
【0067】
コレクタ領域２２は、トランジスタ部７０において、バッファ領域２０の下方に設けられる。カソード領域８２は、ダイオード部８０において、バッファ領域２０の下方に設けられる。コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界は、トランジスタ部７０とダイオード部８０との境界である。
【0068】
コレクタ電極２４は、半導体基板１０の裏面２３に形成される。コレクタ電極２４は、金属等の導電材料で形成される。
【0069】
ベース領域１４は、メサ部７１、メサ部９１およびメサ部８１において、ドリフト領域１８の上方に設けられる第２導電型の領域である。ベース領域１４は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられる。ベース領域１４は、ダミートレンチ部３０に接して設けられてよい。
【0070】
エミッタ領域１２は、ベース領域１４とおもて面２１との間に設けられる。本例のエミッタ領域１２は、メサ部７１に設けられており、メサ部８１およびメサ部９１には設けられていない。エミッタ領域１２は、ゲートトレンチ部４０と接して設けられる。エミッタ領域１２は、ダミートレンチ部３０と接してもよいし、接しなくてもよい。
【0071】
コンタクト領域１５は、メサ部８１およびメサ部９１において、ベース領域１４の上方に設けられる。コンタクト領域１５は、メサ部８１およびメサ部９１において、ダミートレンチ部３０に接して設けられる。他の断面において、コンタクト領域１５は、メサ部７１のおもて面２１に設けられてよい。
【0072】
トレンチコンタクト部２７は、コンタクトホール５４に充填された導電性の材料を有する。トレンチコンタクト部２７は、複数のトレンチ部のうち隣接する２つのトレンチ部の間に設けられる。トレンチコンタクト部２７は、おもて面２１側において、コンタクト層１９と接して設けられる。本例のトレンチコンタクト部２７は、おもて面２１からエミッタ領域１２を貫通して設けられる。トレンチコンタクト部２７は、エミッタ電極５２と同一の材料を有してよい。
【0073】
トレンチコンタクト部２７の下端は、エミッタ領域１２の下端よりも深い。トレンチコンタクト部２７を設けることにより、ベース領域１４の抵抗が低減し、少数キャリア（例えば、正孔）の引き抜きしやすくなる。これにより、少数キャリアに起因するラッチアップ耐量などの破壊耐量を向上することができる。
【0074】
トレンチコンタクト部２７は、略平面形状の底面を有する。トレンチコンタクト部２７の底面は、コンタクト層１９で覆われている。本例のトレンチコンタクト部２７は、側壁が傾斜したテーパ形状を有する。但し、トレンチコンタクト部２７の側壁は、おもて面２１に対して、略垂直に設けられてもよい。
【0075】
コンタクト層１９は、トレンチコンタクト部２７の下方に設けられる。コンタクト層１９は、ベース領域１４よりもドーピング濃度の高い第２導電型の領域である。本例のコンタクト層１９は、一例としてＰ＋型である。例えば、コンタクト層１９は、ボロン（Ｂ）またはフッ化ボロン（ＢＦ２）をイオン注入することにより形成される。コンタクト層１９は、コンタクト領域１５と同一のドーピング濃度であってよい。コンタクト層１９は、少数キャリアを引き抜くことにより、ラッチアップを抑制する。
【0076】
コンタクト層１９は、トレンチコンタクト部２７の側壁および底面に設けられる。本例のコンタクト層１９は、メサ部７１、メサ部８１およびメサ部９１のそれぞれに設けられている。コンタクト層１９は、Ｙ軸方向に延伸して設けられてよい。
【0077】
トレンチコンタクト部２７の側壁において、エミッタ領域１２とコンタクト層１９とが接触している。本例のトレンチコンタクト部２７の側壁は、エミッタ領域１２およびコンタクト層１９で覆われている。即ち、トレンチコンタクト部２７は、ベース領域１４と接触していない。
【0078】
本例では、エミッタ領域１２とコンタクト層１９とが接触していることにより、エミッタ領域１２からのキャリアの注入を抑制して、破壊耐量を向上することができる。また、半導体装置１００に大電流を流した場合であっても、コンタクト層１９によって少数キャリアの引き抜き効率を向上させ、ベース領域１４の電位を安定させることができる。
【0079】
蓄積領域１６は、ドリフト領域１８よりも半導体基板１０のおもて面２１側に設けられる第１導電型の領域である。本例の蓄積領域１６は、一例としてＮ＋型である。蓄積領域１６は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０に設けられる。但し、蓄積領域１６が設けられなくてもよい。
【0080】
また、蓄積領域１６は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられる。蓄積領域１６は、ダミートレンチ部３０に接してもよいし、接しなくてもよい。蓄積領域１６のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度よりも高い。蓄積領域１６のイオン注入のドーズ量は、１Ｅ１２ｃｍ－２以上、１Ｅ１３ｃｍ－２以下であってよい。また、蓄積領域１６のイオン注入ドーズ量は、３Ｅ１２ｃｍ－２以上、６Ｅ１２ｃｍ－２以下であってもよい。蓄積領域１６を設けることで、キャリア注入促進効果（ＩＥ効果）を高めて、トランジスタ部７０のオン電圧を低減できる。なお、Ｅは１０のべき乗を意味し、例えば１Ｅ１２ｃｍ－２は１×１０１２ｃｍ－２を意味する。
【0081】
１つ以上のゲートトレンチ部４０および１つ以上のダミートレンチ部３０は、おもて面２１に設けられる。各トレンチ部は、おもて面２１からドリフト領域１８まで設けられる。エミッタ領域１２、ベース領域１４、コンタクト領域１５および蓄積領域１６の少なくともいずれかが設けられる領域においては、各トレンチ部はこれらの領域も貫通して、ドリフト領域１８に到達する。トレンチ部がドーピング領域を貫通するとは、ドーピング領域を形成してからトレンチ部を形成する順序で製造したものに限定されない。トレンチ部を形成した後に、トレンチ部の間にドーピング領域を形成したものも、トレンチ部がドーピング領域を貫通しているものに含まれる。
【0082】
ゲートトレンチ部４０は、おもて面２１に形成されたゲートトレンチ、ゲート絶縁膜４２およびゲート導電部４４を有する。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁を覆って形成される。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁の半導体を酸化または窒化して形成してよい。ゲート導電部４４は、ゲートトレンチの内部においてゲート絶縁膜４２よりも内側に形成される。ゲート絶縁膜４２は、ゲート導電部４４と半導体基板１０とを絶縁する。ゲート導電部４４は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。ゲートトレンチ部４０は、おもて面２１において層間絶縁膜３８により覆われる。
【0083】
ゲート導電部４４は、半導体基板１０の深さ方向において、ゲート絶縁膜４２を挟んでメサ部７１側で隣接するベース領域１４と対向する領域を含む。ゲート導電部４４に所定の電圧が印加されると、ベース領域１４のうちゲートトレンチに接する界面の表層に、電子の反転層によるチャネルが形成される。
【0084】
ダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同一の構造を有してよい。ダミートレンチ部３０は、おもて面２１側に形成されたダミートレンチ、ダミー絶縁膜３２およびダミー導電部３４を有する。ダミー絶縁膜３２は、ダミートレンチの内壁を覆って形成される。ダミー導電部３４は、ダミートレンチの内部に形成され、且つ、ダミー絶縁膜３２よりも内側に形成される。ダミー絶縁膜３２は、ダミー導電部３４と半導体基板１０とを絶縁する。ダミートレンチ部３０は、おもて面２１において層間絶縁膜３８により覆われる。
【0085】
層間絶縁膜３８は、おもて面２１に設けられている。層間絶縁膜３８の上方には、エミッタ電極５２が設けられている。層間絶縁膜３８には、エミッタ電極５２と半導体基板１０とを電気的に接続するための１又は複数のコンタクトホール５４が設けられている。コンタクトホール５５およびコンタクトホール５６も同様に、層間絶縁膜３８を貫通して設けられてよい。
【0086】
【0087】
メサ部７１は、ｂ－ｂ'断面において、ベース領域１４と、コンタクト領域１５と、蓄積領域１６と、コンタクト層１９とを有する。メサ部９１は、ａ－ａ'断面の場合と同様に、ベース領域１４と、コンタクト領域１５と、蓄積領域１６と、コンタクト層１９とを有する。ｂ－ｂ'断面において、メサ部７１は、メサ部９１と同一の構造を有している。メサ部８１は、ａ－ａ'断面の場合と同様に、ベース領域１４と、コンタクト領域１５と、蓄積領域１６と、コンタクト層１９とを有する。
【0088】
図１Ｄは、トレンチコンタクト部２７近傍の拡大図の一例を示す。本例では、ダミートレンチ部３０とゲートトレンチ部４０との間のメサ部７１を用いて説明するが、メサ部８１またはメサ部９１も同様の構造であってよい。
【0089】
メサ幅ＷＭは、メサ部のＸ軸方向の幅である。メサ部７１、メサ部８１およびメサ部９１は、同一のメサ幅ＷＭを有してよい。本例のメサ幅ＷＭは、０．８μｍ以上、１．５μｍ以下である。
【0090】
長さＡは、配列方向において、エミッタ領域１２の下端とベース領域１４とが接する長さである。例えば、長さＡは、０．１μｍよりも大きく、０．３μｍよりも小さい。
【0091】
長さＢは、コンタクト層１９と複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離である。コンタクト層１９は、チャネルを形成するために、隣接するトレンチ部と離間して設けられる。例えば、長さＢは、０．１μｍ以上である。これにより、ゲート閾値電圧Ｖｔｈに対する影響を回避しつつ、破壊耐量を向上できる。
【0092】
長さＡは、長さＢよりも大きい。即ち、エミッタ領域１２の下面よりも、少数キャリアが通過するベース領域１４の幅の方が小さい。これにより、少数キャリアがエミッタ領域１２の近傍まで移動する前に、コンタクト層１９で少数キャリアを引き抜きやすくなる。
【0093】
延伸領域Ｅは、コンタクト層１９において、エミッタ領域１２の下端よりもおもて面２１側に延伸した領域である。延伸領域Ｅを設けることにより、エミッタ領域１２とコンタクト層１９を確実に接触させることができる。また、少数キャリアの引き抜き効率が向上するので、ラッチアップを抑制しやすくなる。
【0094】
長さＣは、コンタクト層１９の上端深さとエミッタ領域１２の下端深さとの差分である。即ち、長さＣは、延伸領域Ｅのエミッタ領域１２への延伸量を指す。長さＣが大きいほど、コンタクト層１９がエミッタ領域１２に延伸していることを示す。
【0095】
長さＤは、配列方向における、トレンチコンタクト部２７の側壁底部２９からコンタクト層１９の外周面までの最大距離である。本例の長さＤは、長さＢよりも大きい。即ち、コンタクト層１９は、トレンチコンタクト部２７の側壁底部２９よりもトレンチ部の近くまで延伸している。これにより、少数キャリアをコンタクト層１９に誘導しやすくなり、コンタクト層１９とトレンチ部の間を通過して、エミッタ領域１２に向かう少数キャリアの量を抑制することができる。
【0096】
トレンチコンタクト部２７は、裏面２３側に窪んだ凹状の底面を有する。本例のトレンチコンタクト部２７の凹状の底面は、側壁底部２９からトレンチコンタクト部２７の中心に向かって窪んでいる。トレンチコンタクト部２７の底面は、円弧状に窪んでもよい。トレンチコンタクト部２７の凹状の底面は、トレンチコンタクト部２７のコンタクトホール５４を形成するためのエッチングによって形成される。
【0097】
長さＬ１は、エミッタ領域１２の下端とトレンチコンタクト部２７の底面との差である。長さＬ１が大きいほど、トレンチコンタクト部２７がエミッタ領域１２から延伸して設けられることになり、少数キャリアを引き抜きやすくなる。本例の半導体装置１００は、コンタクト層１９をエミッタ領域１２と接触させているので、長さＬ１が大きくなった場合であっても、エミッタ領域１２からのキャリアの注入を抑制できる。
【0098】
長さＬ２は、おもて面２１からダミー導電部３４の上端またはゲート導電部４４の上端までの距離である。ダミー導電部３４またはゲート導電部４４が上端に窪みを有する場合、長さＬ２は、おもて面２１からダミー導電部３４またはゲート導電部４４の最上端までの距離であってよい。例えば、長さＬ２は、０．１μｍ以上、０．４μｍ以下である。
【0099】
深さＤ１２は、おもて面２１からエミッタ領域１２の下端までの深さである。例えば、深さＤ１２は、０．３μｍ以上、０．７μｍ以下である。深さＤ１２は、長さＬ２よりも大きくてよい。即ち、エミッタ領域１２は、おもて面２１から、ダミー導電部３４またはゲート導電部４４と対向する深さまで延伸して設けられている。
【0100】
深さＤ２７は、おもて面２１からトレンチコンタクト部２７の底面までの深さである。本例の深さＤ２７は、おもて面２１からトレンチコンタクト部２７の側壁の下端までの深さである。深さＤ２７は、深さＤ１２よりも大きい。例えば、深さＤ２７は、０．５μｍ以上、１．０μｍ以下である。
【0101】
図１Ｅは、トレンチコンタクト部２７の周辺のドーピング濃度分布の一例を示す。縦軸はドーピング濃度（ｃｍ－２）を示し、横軸はコンタクト層１９の上端から深さ方向への距離（μｍ）を示す。実線は、Ｚ－Ｚ'位置におけるドーピング濃度分布を示す。破線は、実線と同じ深さのエミッタ領域１２のドーピング濃度を示す。
【0102】
コンタクト層１９は、トレンチコンタクト部２７越しにイオン注入することにより形成される。コンタクト層１９は、１つのピークを有するが、複数のピークを有してもよい。コンタクト層１９のピーク位置は、エミッタ領域１２の下端よりも深い位置に形成されてよい。本例のコンタクト層１９のピークは、およそ１Ｅ２０ｃｍ－２である。
【0103】
なお、本例のドーピング濃度の分布は、あくまで一例である。本願明細書に開示された半導体装置１００を実現するために、ドーピング濃度のピークの大きさおよび深さ等が適宜変更されてよい。
【0104】
図１Ｆは、終端部２８の近傍を拡大した断面図の一例を示す。同図は、終端部２８を通過するＸＺ面を示している。
【0105】
トレンチコンタクト部２７の終端部２８の側壁は、第２導電型の領域で覆われている。本例のトレンチコンタクト部２７の終端部２８の側壁は、コンタクト領域１５およびコンタクト層１９で覆われている。このように、コンタクト層１９は、エミッタ領域１２に接触して設けられてもよいし、コンタクト領域１５に接触して設けられてもよい。
【0106】
長さＡ'は、配列方向において、コンタクト領域１５の下端とベース領域１４とが接する長さである。例えば、長さＡ'は、０．１μｍよりも大きく、０．３μｍよりも小さい。
【0107】
深さＤ１５は、おもて面２１からコンタクト領域１５の下端までの深さである。例えば、深さＤ１５は、０．３μｍ以上、０．７μｍ以下である。深さＤ１５は、長さＬ２よりも大きくてよい。また、深さＤ１５は、エミッタ領域１２の深さＤ１２と同一であっても、異なっていてもよい。
【0108】
図２は、トレンチコンタクト部２７近傍の拡大図の一例を示す。本例のコンタクト層１９は、コンタクト層１９ａおよびコンタクト層１９ｂの２段のコンタクト層を含む。コンタクト層１９ａは第１コンタクト層の一例であり、コンタクト層１９ｂは第２コンタクト層の一例である。
【0109】
コンタクト層１９ａは、トレンチコンタクト部２７の側壁に設けられている。コンタクト層１９ａは、エミッタ領域１２と接して設けられている。コンタクト層１９ａは、エミッタ領域１２の下端よりもおもて面２１に延伸した延伸領域Ｅを有する。トレンチコンタクト部２７がエミッタ領域１２から裏面２３側に突出して設けられている場合であっても、コンタクト層１９ａがエミッタ領域１２と接触する。そのため、少数キャリアの引き抜き効率を向上させてラッチアップを抑制できる。
【0110】
コンタクト層１９ｂは、トレンチコンタクト部２７の側壁において、コンタクト層１９ａの下方に設けられている。コンタクト層１９ｂは、トレンチコンタクト部２７の側壁において、コンタクト層１９ａと接して設けられている。即ち、トレンチコンタクト部２７の側壁は、エミッタ領域１２、コンタクト層１９ａおよびコンタクト層１９ｂで覆われている。
【0111】
コンタクト層１９ａのドーピング濃度は、コンタクト層１９ｂのドーピング濃度と同一であってよい。また、コンタクト層１９ａおよびコンタクト層１９ｂのドーピング濃度は、コンタクト領域１５のドーピング濃度と同一であってもよい。また、コンタクト層１９ａのドーピング濃度は、コンタクト層１９ｂのドーピング濃度よりも低くてよい。
【0112】
長さＢ１は、コンタクト層１９ａと複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離である。長さＢ２は、コンタクト層１９ｂと複数のトレンチ部のうち隣接するトレンチ部との最短距離である。長さＢ１は、長さＢ２よりも大きい。これにより、コンタクト層１９ｂは、少数キャリアを確実に引き抜くことができる。
【0113】
【0114】
終端部２８の側壁は、第２導電型の領域で覆われている。本例の終端部２８の側壁には、コンタクト層１９が設けられている。終端部２８の側壁は、ベース領域１４、コンタクト領域１５およびコンタクト層１９で覆われている。このように、おもて面２１にコンタクト領域１５が設けられている場合、コンタクト層１９がコンタクト領域１５と離間して設けられてもよい。
【0115】
図４Ａは、実施例に係る半導体装置１００の上面図の一例を示す。本例の半導体装置１００は、おもて面２１の終端部２８がエミッタ領域１２に設けられている点で、図１Ａの上面図と相違する。本例では、図１Ａの上面図と相違する点について特に説明する。
【0116】
ベース領域１４は、メサ部７１において、エミッタ領域１２と隣接して設けられている。エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５は、おもて面２１において、Ｙ軸方向に交互に設けられている。本例の終端部２８は、エミッタ領域１２が形成された領域に設けられている。
【0117】
図４Ｂは、図４Ａの終端部２８の近傍を拡大した断面図の一例を示す。同図は、終端部２８を通過するＸＺ面を示している。本例の半導体装置１００は、終端部２８のおもて面２１にエミッタ領域１２が設けられている点で、図１Ｆの断面図と相違する。本例では、図１Ｆの断面図と相違する点について特に説明する。
【0118】
トレンチコンタクト部２７の終端部２８の側壁は、エミッタ領域１２およびコンタクト層１９で覆われている。図４Ｂで示したように、コンタクト層１９がエミッタ領域１２と接して設けられている。
【0119】
図５は、１段構成のコンタクト層１９の製造方法の一例を示す。
【0120】
ステップＳ１００において、半導体基板１０にエミッタ領域１２およびベース領域１４を形成する。また、おもて面２１のエミッタ領域１２の上面には、層間絶縁膜３８が形成されている。
【0121】
ステップＳ１０２において、エミッタ領域１２を貫通してベース領域１４までエッチングすることによりコンタクトホール５４を形成する。ここで、層間絶縁膜３８をエッチングすることにより、半導体基板１０の上方に酸化膜マスクが形成される。
【0122】
ステップＳ１０４において、層間絶縁膜３８をマスクとして、コンタクト層１９を形成するためにイオン注入する。破線は、コンタクト層１９のドーパントが注入された領域を示す。
【0123】
ステップＳ１０６において、熱処理によって、コンタクト層１９が形成される。コンタクト層１９は、熱処理によってエミッタ領域１２に延伸して設けられてよい。これにより、トレンチコンタクト部２７の側壁において、エミッタ領域１２とコンタクト層１９とが接触する。
【0124】
なお、本例では、トレンチコンタクト部２７のコンタクトホール５４を設けた後に、コンタクト層１９を形成するためにイオン注入している。即ち、層間絶縁膜３８をマスクとして、コンタクト層１９のドーパントをイオン注入するので、トレンチコンタクト部２７に対するコンタクト層１９の位置合わせ精度が向上する。
【0125】
図６は、２段構成のコンタクト層１９の製造方法の一例を示す。
【0126】
ステップＳ２００において、コンタクト層１９ａを形成するためのドーパントが注入される。破線は、コンタクト層１９ａのドーパントが注入された領域を示す。
【0127】
ステップＳ２０２において、コンタクト層１９ａを熱処理によって活性化させる。コンタクト層１９ａを活性化するための熱処理は省略され、コンタクト層１９ｂとまとめて熱処理されてよい。
【0128】
ステップＳ２０４において、エミッタ領域１２を貫通してベース領域１４までエッチングすることによりコンタクトホール５４を形成する。コンタクトホール５４の側壁において、コンタクト層１９ａの一部が残る。
【0129】
ステップＳ２０６において、コンタクト層１９ｂを形成するためのドーパントをイオン注入して熱処理する。コンタクト層１９ｂは、コンタクト層１９ａの下方に形成される。破線は、コンタクト層１９ｂのドーパントが注入された領域を示す。
【0130】
コンタクト層１９ａを形成するためのイオン注入の注入幅は、コンタクト層１９ｂを形成するためのイオン注入の注入幅よりも小さくてよい。また、コンタクト層１９ａのドーピング濃度は、コンタクト層１９ｂのドーピング濃度よりも小さくてよい。これにより、コンタクト層１９ｂをコンタクト層１９ａよりも広範囲に形成することができる。
【0131】
【0132】
コンタクト層５１９は、トレンチコンタクト部５２７の側壁において、エミッタ領域５１２と離間している。そのため、半導体装置５００では、エミッタ領域５１２からのキャリアの注入の抑制が困難である。
【0133】
これに対して、半導体装置１００では、コンタクト層１９がエミッタ領域１２と接触しているので、エミッタ領域１２からのキャリアの注入を抑制して、破壊耐量を向上することができる。
【0134】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0135】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0136】
１０・・・半導体基板、１２・・・エミッタ領域、１４・・・ベース領域、１５・・・コンタクト領域、１６・・・蓄積領域、１７・・・ウェル領域、１８・・・ドリフト領域、１９・・・コンタクト層、２１・・・おもて面、２２・・・コレクタ領域、２３・・・裏面、２４・・・コレクタ電極、２５・・・接続部、２７・・・トレンチコンタクト部、２８・・・終端部、２９・・・側壁底部、３０・・・ダミートレンチ部、３１・・・延伸部分、３２・・・ダミー絶縁膜、３３・・・接続部分、３４・・・ダミー導電部、３８・・・層間絶縁膜、４０・・・ゲートトレンチ部、４１・・・延伸部分、４２・・・ゲート絶縁膜、４３・・・接続部分、４４・・・ゲート導電部、５０・・・ゲート金属層、５２・・・エミッタ電極、５４・・・コンタクトホール、５５・・・コンタクトホール、５６・・・コンタクトホール、７０・・・トランジスタ部、７１・・・メサ部、８０・・・ダイオード部、８１・・・メサ部、８２・・・カソード領域、９０・・・境界部、９１・・・メサ部、１００・・・半導体装置、５００・・・半導体装置、５１２・・・エミッタ領域、５１９・・・コンタクト層、５２７・・・トレンチコンタクト部