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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】P2024135356
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】半導体装置
(51)【国際特許分類】
H01L 29/861 20060101AFI20240927BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20240927BHJP
H01L 21/329 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
H01L29/91 D
H01L29/78 301B
H01L29/91 F
H01L29/91 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023045991
(22)【出願日】2023-03-22
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317011920
【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110004026
【氏名又は名称】弁理士法人ｉＸ
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 拓馬
【テーマコード（参考）】
5F140
【Ｆターム（参考）】
5F140AA29
5F140AB06
5F140BA02
5F140BA20
5F140BB13
5F140BB15
5F140BC06
5F140BC12
(57)【要約】
【課題】安定した特性を有する半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態は、炭化ケイ素を含む半導体装置である。半導体装置は、半導体基板と、第１半導体層と、第２半導体層と、第３半導体層と、第４半導体層と、を備える。第１～第３半導体層は、第１導電形である、第４半導体層は、第２導電形である。第２半導体層のキャリア濃度は、第１半導体層のキャリア濃度と同じか低い。第２半導体層のキャリア濃度は、第３半導体層のキャリア濃度と同じか高い。第２半導体層の点欠陥密度は、第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、第３半導体層の点欠陥密度よりも高い。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態は、炭化ケイ素を含む半導体装置である。半導体装置は、半導体基板と、第１半導体層と、第２半導体層と、第３半導体層と、第４半導体層と、を備える。第１～第３半導体層は、第１導電形である、第４半導体層は、第２導電形である。第２半導体層のキャリア濃度は、第１半導体層のキャリア濃度と同じか低い。第２半導体層のキャリア濃度は、第３半導体層のキャリア濃度と同じか高い。第２半導体層の点欠陥密度は、第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、第３半導体層の点欠陥密度よりも高い。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１面と前記第１面の反対側に位置する第２面とを有し、炭化ケイ素を含む第１導電形の半導体基板と、
前記第１面上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第２半導体層と、
前記第２半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第３半導体層と、
前記第３半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第２導電形の第４半導体層と、
を備え、
前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第３半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記第２半導体層の点欠陥密度は、前記第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、前記第３半導体層の点欠陥密度よりも高い半導体装置。
前記第１面上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第２半導体層と、
前記第２半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第３半導体層と、
前記第３半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第２導電形の第４半導体層と、
を備え、
前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第３半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記第２半導体層の点欠陥密度は、前記第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、前記第３半導体層の点欠陥密度よりも高い半導体装置。
【請求項2】
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第５半導体層をさらに備え、
前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第５半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記第２半導体層の点欠陥密度は、前記第５半導体層の点欠陥密度よりも高い請求項１記載の半導体装置。
前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第５半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記第２半導体層の点欠陥密度は、前記第５半導体層の点欠陥密度よりも高い請求項１記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第２半導体層は、前記第１半導体層上に設けられた第１層と、前記第１層上に設けられた第２層と、を含み、
前記第１層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記第２層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、かつ、前記第３半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記第１層の点欠陥密度および前記第２層の点欠陥密度は、前記第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、
前記第３半導体層の点欠陥密度よりも高い請求項１記載の半導体装置。
前記第１層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記第２層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、かつ、前記第３半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記第１層の点欠陥密度および前記第２層の点欠陥密度は、前記第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、
前記第３半導体層の点欠陥密度よりも高い請求項１記載の半導体装置。
【請求項4】
第１面と前記第１面の反対側に位置する第２面とを有し、炭化ケイ素を含む第１導電形の半導体基板と、
前記第１面上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の複数の第１半導体領域と、
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第６半導体層と、
前記第６半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第２導電形の第４半導体層と、
を備え、
前記第１面は、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向を含む平面に平行であり、
前記複数の第１半導体領域は、前記第１方向に沿ってそれぞれ伸びており、前記第２方向に沿って間隔をあけて設けられ、
炭化ケイ素の｛０００１｝面は、炭化ケイ素の｛１－１００｝面に直交する［１－１００］軸を中心にして、前記第１面との間で、第１角度を形成しており、
前記第２方向は、［１－１００］軸の延びる方向と平行であり、
前記複数の第１半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記複数の第１半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第６半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記複数の第１半導体領域の点欠陥密度は、第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、前記第６半導体層の点欠陥密度よりも高い半導体装置。
前記第１面上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の複数の第１半導体領域と、
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第６半導体層と、
前記第６半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第２導電形の第４半導体層と、
を備え、
前記第１面は、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向を含む平面に平行であり、
前記複数の第１半導体領域は、前記第１方向に沿ってそれぞれ伸びており、前記第２方向に沿って間隔をあけて設けられ、
炭化ケイ素の｛０００１｝面は、炭化ケイ素の｛１－１００｝面に直交する［１－１００］軸を中心にして、前記第１面との間で、第１角度を形成しており、
前記第２方向は、［１－１００］軸の延びる方向と平行であり、
前記複数の第１半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記複数の第１半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第６半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記複数の第１半導体領域の点欠陥密度は、第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、前記第６半導体層の点欠陥密度よりも高い半導体装置。
【請求項5】
前記第６半導体層は、前記第１半導体層上に設けられるとともに、前記第１半導体層と前記複数の第１半導体領域のそれぞれとの間に設けられた請求項４記載の半導体装置。
【請求項6】
前記第１半導体層は、前記複数の第１半導体領域のうちの隣り合う２つの第１半導体領域の間に設けられた請求項４記載の半導体装置。
【請求項7】
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の複数の第２半導体領域をさらに備え、
前記複数の第２半導体領域は、前記第２方向に沿ってそれぞれ延びており、前記第１方向に沿って間隔をあけて設けられ、
前記第６半導体層は、前記第１半導体層上で、前記複数の第１半導体領域のうちの２つの第１半導体領域および前記複数の第２半導体領域のうちの２つの第２半導体領域に囲まれ、
前記複数の第２半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記複数の第２半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第６半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記複数の第２半導体領域の点欠陥密度は、第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、
前記第６半導体層の点欠陥密度よりも高い請求項４記載の半導体装置。
前記複数の第２半導体領域は、前記第２方向に沿ってそれぞれ延びており、前記第１方向に沿って間隔をあけて設けられ、
前記第６半導体層は、前記第１半導体層上で、前記複数の第１半導体領域のうちの２つの第１半導体領域および前記複数の第２半導体領域のうちの２つの第２半導体領域に囲まれ、
前記複数の第２半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記複数の第２半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第６半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記複数の第２半導体領域の点欠陥密度は、第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、
前記第６半導体層の点欠陥密度よりも高い請求項４記載の半導体装置。
【請求項8】
前記複数の第１半導体領域のうち隣り合う２つの第１半導体領域の間の距離は、前記複数の第１半導体領域の厚さおよび前記第１角度にもとづいて設定された請求項４記載の半導体装置。
【請求項9】
前記第２半導体層の第１導電形のキャリアは、第１元素を含み、
前記第１元素は、第１元素は、Ｎ、Ｐ、ＡｌおよびＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む請求項１記載の半導体装置。
前記第１元素は、第１元素は、Ｎ、Ｐ、ＡｌおよびＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む請求項１記載の半導体装置。
【請求項10】
前記第２半導体層は、第２元素を含み、
前記第２元素は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、ＡｕおよびＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つを含む請求項１記載の半導体装置。
前記第２元素は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、ＡｕおよびＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つを含む請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
たとえば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む基板を用いた半導体装置がある。半導体装置において、安定した特性を有することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－３８５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の実施形態は、安定した特性を有する半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態に係る半導体装置は、第１面と前記第１面の反対側に位置する第２面とを有し、炭化ケイ素を含む第１導電形の半導体基板と、前記第１面上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第１半導体層と、前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第２半導体層と、前記第２半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第３半導体層と、前記第３半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第２導電形の第４半導体層と、を備える。前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低い。前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第３半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高い。前記第２半導体層の点欠陥密度は、第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、前記第３半導体層の点欠陥密度よりも高い。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第１の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
【図2】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図3】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図4】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図5】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の変形例の一部を例示する模式的な断面図である。
【図6】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の変形例の一部を例示する模式的な断面図である。
【図7】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の他の変形例の一部を例示する模式的な断面図である。
【図8】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の他の変形例の一部を例示する模式的な断面図である。
【図9】第１の実施形態に係る半導体装置の動作を説明するための模式的な断面図である。
【図10】比較例の半導体装置の動作を説明するための模式的な断面図である。
【図11】第１の実施形態の変形例に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
【図12】第１の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図13】第１の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図14】第１の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の変形例の一部を例示する模式的な断面図である。
【図15】第１の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の変形例の一部を例示する模式的な断面図である。
【図16】第１の実施形態の他の変形例に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
【図17】第１の実施形態の他の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図18】第１の実施形態の他の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図19】第１の実施形態の他の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図20】第２の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
【図23】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図24】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図25】第２の実施形態に係る半導体装置の動作を説明する模式的な断面図である。
【図27】比較例に係る半導体装置の動作を説明する模式的な断面図である。
【図29】第２の実施形態の変形例に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
【図31】第２の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図32】第２の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図33】第２の実施形態の他の変形例に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
【図35】第２の実施形態の他の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図36】第２の実施形態の他の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
【図37】第３の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
【図39】第３の実施形態に係る半導体装置の動作を説明するための模式的な断面図である。
【図41】比較例に係る半導体装置の動作を説明するための模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
以下の説明および図面において、ｎ＋、ｎ－、ｐ＋およびｐと表記される場合には、これらは、各不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわち、「＋」が付されている表記は、「＋」および「－」のいずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に高く、「－」が付されている表記は、いずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に低いことを示す。これらの表記は、それぞれの領域にｐ形不純物とｎ形不純物の両方が含まれている場合には、それらの不純物が補償しあった後の正味の不純物濃度の相対的な高低を表す。キャリア濃度は、実効的な不純物濃度とみなすものとする。
以下で説明する各実施形態について、各半導体領域のｐ形とｎ形を反転させて各実施形態を実施してもよい。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
以下の説明および図面において、ｎ＋、ｎ－、ｐ＋およびｐと表記される場合には、これらは、各不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわち、「＋」が付されている表記は、「＋」および「－」のいずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に高く、「－」が付されている表記は、いずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に低いことを示す。これらの表記は、それぞれの領域にｐ形不純物とｎ形不純物の両方が含まれている場合には、それらの不純物が補償しあった後の正味の不純物濃度の相対的な高低を表す。キャリア濃度は、実効的な不純物濃度とみなすものとする。
以下で説明する各実施形態について、各半導体領域のｐ形とｎ形を反転させて各実施形態を実施してもよい。
【0008】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１は、半導体基板１０と、第１半導体層２０と、第２半導体層３０と、第３半導体層４０と、を備える。半導体装置１は、第４半導体層５０と、第１電極６２と、第２電極６４と、をさらに備える。
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１は、半導体基板１０と、第１半導体層２０と、第２半導体層３０と、第３半導体層４０と、を備える。半導体装置１は、第４半導体層５０と、第１電極６２と、第２電極６４と、をさらに備える。
【0009】
第１半導体層２０は、半導体基板１０上に設けられている。第２半導体層３０は、第１半導体層２０上に設けられている。第３半導体層４０は、第２半導体層３０上に設けられている。第４半導体層５０は、第３半導体層４０上に設けられている。第１電極６２は、半導体基板１０の第１半導体層２０が配置された面とは反対側の面に設けられている。第２電極６４は、第４半導体層５０の第３半導体層４０が配置された面とは反対側の面に設けられている。
【0010】
半導体基板１０、第１半導体層２０、第２半導体層３０、第３半導体層４０および第４半導体層５０は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む。
【0011】
半導体基板１０、第１半導体層２０、第２半導体層３０および第３半導体層４０は、第１導電形である。第４半導体層５０は、第２導電形である。たとえば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。
【0012】
第１半導体層２０の不純物濃度は、第３半導体層４０の不純物濃度よりも高い。第２半導体層３０の不純物濃度は、第３半導体層４０の不純物濃度と同じか高い。第２半導体層３０の不純物濃度は、第１半導体層２０の不純物濃度と同じか低い。半導体装置１は、たとえば、ＰｉＮダイオードである。
【0013】
半導体基板１０は、第１面１１ａと第２面１１ｂとを有する。第２面１１ｂは、第１面１１ａの反対側の面である。第１面１１ａには、第１半導体層２０が設けられ、第２面１１ｂには、第１電極６２が設けられている。半導体基板１０は、たとえば、ＳｉＣバルク単結晶基板である。
【0014】
以下では、ＸＹＺの３次元直交座標系を用いて説明をすることがある。ＸＹ平面は、第１面１１ａまたは第２面１１ｂに平行な平面である。Ｚ軸は、ＸＹ平面に直交する。図９に関連して説明するように、Ｘ軸は、半導体基板１０の｛１１－２０｝面に直交する［１１－２０］軸に対して傾いている。［１１－２０］軸は、Ｘ軸に対して、オフ角θｏｆｆだけ傾いている。角度の定義は、基準軸に対して、反時計回りを正とする。Ｙ軸は、半導体基板１０の｛１－１００｝面に直交する［１－１００］軸に平行である。Ｚ軸は、半導体基板１０の｛０００１｝面に直交する［０００１］軸に対して傾いている。［０００１］軸は、Ｚ軸に対して、オフ角θｏｆｆだけ傾いている。つまり、｛０００１｝面は、ＸＹ平面に対して、Ｙ軸または［１－１００］軸を中心にして、オフ角θｏｆｆだけ傾いている。なお、図９に示すように、結晶軸についての座標軸をＸＹＺ座標軸と併記する場合がある。この場合には、Ｙ軸と重なる［１－１００］軸をＹ軸の下に表示するものとする。図１０、図２０、図２５、図２７、図３９および図４１について、同様とする。上述したように、［１－１００］軸は、Ｙ軸に平行で、正負の方向が反対である。
【0015】
第１半導体層２０は、たとえば、ＳｉＣと、不純物として窒素（Ｎ）と、を含む。たとえば、Ｎに代えてリン（Ｐ）を含んでもよいし、ＮおよびＰの両方を含んでもよい。たとえば、第１半導体層２０におけるＮの不純物濃度は、１０－１９［ｃｍ－３］よりも低い。第１半導体層２０は、不純物濃度を適切に設定することによって、再結合中心となる点欠陥を形成し、第４半導体層５０から注入される少数キャリアの再結合時間を短縮し、少数キャリアの侵入を抑制することによって、再結合エネルギーの発生量を抑制する。また、第１半導体層２０は、半導体基板１０で発生した基底面転位（Basal Plane Dislocation、ＢＰＤ）を貫通刃状転位（Threading Edge Dislocation、ＴＥＤ）に変換する。第１半導体層２０は、ＢＰＤをＴＥＤに変換することによって、ＢＰＤがシングルショックレー型積層欠陥（Single Shockley Stacking Fault、１ＳＳＦ）へ拡張することを抑制する。
【0016】
第２半導体層３０は、不純物として第１元素を含む。第１元素は、Ｎ、Ｐ、アルミニウム（Ａｌ）およびホウ素（Ｂ）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２半導体層３０は、第１元素に代えて、第２元素を含んでもよい。第２元素は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、カルシウム（Ｃａ）、バナジウム（Ｖ）、金（Ａｕ）および白金（Ｐｔ）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２半導体層３０は、第１元素とともに第２元素を含んでもよい。
【0017】
第１半導体層２０および第２半導体層３０は、半導体基板１０および第３半導体層４０の点欠陥密度よりも高い点欠陥密度を有する。第２半導体層３０は、第１半導体層２０の点欠陥密度と同じか高い点欠陥密度を有する。
【0018】
第２半導体層３０は、半導体基板１０、第１半導体層２０および第３半導体層４０の点欠陥密度よりも高い点欠陥密度を有することによって、第４半導体層５０から注入された少数キャリアの再結合を促進し、少数キャリアのライフタイムを短縮して、少数キャリアの再結合による再結合エネルギーの生成を抑制する。第２半導体層３０は、再結合エネルギーの生成を抑制することによって、ＢＰＤが１ＳＳＦに拡張することを防止する。
【0019】
第３半導体層４０は、半導体装置１がダイオードの順方向動作をする場合には、第１導電形の多数キャリアが走行して順電流を流す。第３半導体層４０は、半導体装置１がダイオードとして逆方向阻止動作をする場合には、空乏層を形成して、アノード電極である第２電極６４とカソード電極である第１電極６２との間で所望の耐電圧を実現する。
【0020】
第４半導体層５０は、第３半導体層４０と接合されてｐｎ接合を実現する。第４半導体層５０は、半導体装置１がダイオードの順方向動作をする場合には、第２導電形の多数キャリアが走行して順電流を流す。第４半導体層５０は、半導体装置１がダイオードとして逆方向阻止動作をする場合には、第３半導体層４０とともに、アノード電極である第２電極６４とカソード電極である第１電極６２との間で所望の耐電圧を実現する。
【0021】
第１電極６２は、半導体基板１０とオーミック接続され、半導体装置１の一方の主電極として機能する。第２電極６４は、第４半導体層５０とオーミック接続され、半導体装置１の他方の主電極として機能する。半導体装置１がダイオードの場合には、第１電極６２はカソード電極であり、第２電極６４はアノード電極である。
【0022】
本実施形態に係る半導体装置１の製造方法について説明する。
図２～図４は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
図２～図４では、図１のＡ部に対応する部分の断面を示す。本実施形態において、半導体装置の断面を示す場合には、その他の図面であっても、特に断らない限り、図１のＡ部に対応する部分であるものとする。
図２に示すように、準備された半導体基板１０上に第１半導体層２０が形成される。第１半導体層２０は、エピタキシャル成長により形成される。
図２～図４は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
図２～図４では、図１のＡ部に対応する部分の断面を示す。本実施形態において、半導体装置の断面を示す場合には、その他の図面であっても、特に断らない限り、図１のＡ部に対応する部分であるものとする。
図２に示すように、準備された半導体基板１０上に第１半導体層２０が形成される。第１半導体層２０は、エピタキシャル成長により形成される。
【0023】
図３に示すように、第１半導体層２０上に第２半導体層３０が形成される。第２半導体層３０は、エピタキシャル成長により形成される。第２半導体層３０をエピタキシャル成長させる際に、第１元素（Ｎ、Ｐ、Ａｌ、Ｂ）をドープすることによって、オージェ再結合のための再結合中心を形成する。第２半導体層３０をエピタキシャル成長により形成した後に、第２元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ）を熱拡散により第２半導体層３０に導入してもよい。第１元素に代えて、第２元素を導入した場合には、第２元素は、第２半導体層３０の不純物濃度を上げずに、再結合中心となる点欠陥を形成するので好適である。
【0024】
図４に示すように、第２半導体層３０上に第３半導体層４０が形成される。第３半導体層４０は、エピタキシャル成長により形成される。
【0025】
以降、第３半導体層４０上に第４半導体層５０が形成され、第１電極６２および第２電極６４が形成されて、半導体装置１が形成される。
【0026】
図５および図６は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の変形例の一部を例示する模式的な断面図である。
図５に示すように、図２に関連して説明したように、準備された半導体基板１０上に第１半導体層２０が形成され、第１半導体層２０上にエピタキシャル成長により、中間半導体層１４０が形成される。たとえば、中間半導体層１４０の不純物濃度は、図１に示した第３半導体層４０と同じである。つまり、中間半導体層１４０の不純物濃度は、第１半導体層２０の不純物濃度よりも低い。たとえば、中間半導体層１４０は、たとえば第３半導体層４０の形成条件と同じ条件で形成される。
図５に示すように、図２に関連して説明したように、準備された半導体基板１０上に第１半導体層２０が形成され、第１半導体層２０上にエピタキシャル成長により、中間半導体層１４０が形成される。たとえば、中間半導体層１４０の不純物濃度は、図１に示した第３半導体層４０と同じである。つまり、中間半導体層１４０の不純物濃度は、第１半導体層２０の不純物濃度よりも低い。たとえば、中間半導体層１４０は、たとえば第３半導体層４０の形成条件と同じ条件で形成される。
【0027】
図６に示すように、第１半導体層２０上に第２半導体層３０を形成する。第２半導体層３０は、図５に示した中間半導体層１４０に第３元素をイオン注入することにより形成される。第３元素は、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。イオン注入によって中間半導体層１４０に導入するＨは、プロトンとして導入される。イオン注入エネルギーは、中間半導体層１４０の厚さに応じて設定される。第３元素は、以降の通常の熱プロセスを経ることによって脱離される。そのため、中間半導体層１４０に第３元素をイオン注入することによって、不純物密度を高めることなく、高い密度の点欠陥を有する第２半導体層３０を形成することができる。
【0028】
中間半導体層１４０へのイオン注入は、第３元素に代えて、第２元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ）としてもよい。これらの元素は、中間半導体層１４０の禁制帯で深い準位を形成して再結合中心として機能し、不純物密度を高めることなく、高い密度の点欠陥を有する第２半導体層３０を形成することができる。
【0029】
図７および図８は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の他の変形例の一部を例示する模式的な断面図である。
図７に示すように、準備された半導体基板１０上に、中間半導体層１２０をエピタキシャル成長により形成する。この場合の中間半導体層１２０は、図２に関連して説明した第１半導体層２０よりも厚くなるように形成される。中間半導体層１２０は、第１半導体層２０の厚さに第２半導体層３０の厚さを加算した厚さを有する。
図７に示すように、準備された半導体基板１０上に、中間半導体層１２０をエピタキシャル成長により形成する。この場合の中間半導体層１２０は、図２に関連して説明した第１半導体層２０よりも厚くなるように形成される。中間半導体層１２０は、第１半導体層２０の厚さに第２半導体層３０の厚さを加算した厚さを有する。
【0030】
図８に示すように、中間半導体層１２０に第３元素をイオン注入して、第２半導体層３０を形成する。イオン注入エネルギーを調整することによって、第１半導体層２０上に第２半導体層３０を形成することができる。第２半導体層３０へのイオン注入は、第３元素に代えて第２元素としてもよい。いずれの場合であっても、第２半導体層３０の不純物密度は、第１半導体層２０の不純物密度よりも高めることなく、第１半導体層２０の点欠陥密度よりも高い点欠陥密度を有する第２半導体層３０を形成することができる。
【0031】
本実施形態に係る半導体装置１の動作および効果について説明する。
図９は、第１の実施形態に係る半導体装置の動作を説明するための模式的な断面図である。
図９には、ＸＹＺ座標系とともに、ＳｉＣの結晶軸が示されている。［１１－２０］軸は、Ｙ軸および［１－１００］軸を中心に、Ｘ軸に対して、オフ角θｏｆｆだけ正方向に傾いている。［０００１］軸は、Ｙ軸および［１－１００］軸を中心に、Ｚ軸に対して、オフ角θｏｆｆだけ傾いている。つまり、半導体基板１０、第１半導体層２０、第２半導体層３０および第３半導体層４０を形成するＳｉＣの｛０００１｝面は、Ｙ軸および［１－１００］軸を中心に、ＸＹ平面に対して、オフ角θｏｆｆだけ傾いている。オフ角θｏｆｆは、たとえば、４°程度である。
図９は、第１の実施形態に係る半導体装置の動作を説明するための模式的な断面図である。
図９には、ＸＹＺ座標系とともに、ＳｉＣの結晶軸が示されている。［１１－２０］軸は、Ｙ軸および［１－１００］軸を中心に、Ｘ軸に対して、オフ角θｏｆｆだけ正方向に傾いている。［０００１］軸は、Ｙ軸および［１－１００］軸を中心に、Ｚ軸に対して、オフ角θｏｆｆだけ傾いている。つまり、半導体基板１０、第１半導体層２０、第２半導体層３０および第３半導体層４０を形成するＳｉＣの｛０００１｝面は、Ｙ軸および［１－１００］軸を中心に、ＸＹ平面に対して、オフ角θｏｆｆだけ傾いている。オフ角θｏｆｆは、たとえば、４°程度である。
【0032】
図９に示すように、図１に示した第４半導体層５０から注入された少数キャリアである正孔ｈ＋は、第３半導体層４０を介して、第２半導体層３０に注入される。第２半導体層３０では、高密度に形成された点欠陥が少数キャリアの再結合中心として機能し、正孔ｈ＋と電子ｅ－とを短いライフタイムで再結合し、消滅させる。そのため、第２半導体層３０では、少数キャリアの再結合エネルギーを得たＢＰＤが１ＳＳＦに拡張することが防止される。
【0033】
たとえば、半導体基板１０中のＢＰＤである転位Ｂ１は、ＳｉＣの｛０００１｝面に沿って形成され得る。つまり、転位Ｂ１は、ＸＹ平面に対して、オフ角θｏｆｆの傾きで形成される。転位Ｂ１が第１半導体層２０に達すると、第１半導体層２０において、ＴＥＤである転位Ｔ１に変換される。
【0034】
転位Ｔ１は、［０００１］軸方向に沿って形成される。第３半導体層４０を走行する正孔ｈ＋は、Ｚ軸方向にほぼ沿って走行する。Ｚ軸と［０００１］軸とは、４°程度のオフ角θｏｆｆであるため、転位Ｔ１は、正孔ｈ＋の走行を阻害しない。そのため、第１半導体層２０で転位Ｂ１が転位Ｔ１に変換されることによって、半導体装置１の導通時の抵抗を増大させることがない。
【0035】
第３半導体層４０を経た少数キャリアは、第２半導体層３０の再結合中心で迅速に再結合されるので、半導体基板１０に形成された転位Ｂ１に再結合エネルギーを供給することはほとんどない。ごく一部の少数キャリアが第２半導体層３０を通過しても、第１半導体層２０の再結合中心で迅速に再結合されるので、転位Ｂ１が１ＳＳＦに拡張することは防止される。
【0036】
図１０は、比較例に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図１０の比較例に係る半導体装置では、第１半導体層２０上に図９に示した第２半導体層３０が設けられておらず、第１半導体層２０上に直接、第３半導体層４０が設けられている。
図１０の比較例に係る半導体装置では、第１半導体層２０上に図９に示した第２半導体層３０が設けられておらず、第１半導体層２０上に直接、第３半導体層４０が設けられている。
【0037】
図１０に示すように、比較例の半導体装置では、第２半導体層３０で転位Ｔ１に変換されなかった転位Ｂ１は、正孔ｈ＋と電子ｅ－との再結合エネルギーを得て、１ＳＳＦである欠陥Ｓ１に拡張される。欠陥Ｓ１は、再結合エネルギーが供給される限り、［１１－２０］軸に沿ってＺ軸の正方向に向かって第３半導体層４０内で拡張される。欠陥Ｓ１は、キャリアの走行を阻害するので、半導体装置１の順方向電流に対する順方向電圧が大きくなり、損失の増大につながり得る。
【0038】
従来、ＢＰＤが正孔と電子との再結合による再結合エネルギーを得て、１ＳＳＦに拡張される現象が知られている。正孔と電子との再結合を促進させ、ＢＰＤから１ＳＳＦへ拡張されることを抑止するために、高濃度窒素を導入した再結合促進バッファ層を設けることが行われている（たとえば、特許文献１等）。このような技術では、再結合促進バッファ層に導入する窒素濃度を上げることによって、点欠陥密度が向上し、正孔と電子との再結合が促進される。一方で、窒素濃度を１０－１９［ｃｍ－３］を超えて導入すると、再結合促進バッファ層に隣接する低濃度のドリフト層のエピタキシャル結晶の品質に悪影響を及ぼすことが知られている。
【0039】
本実施形態に係る半導体装置１は、再結合促進バッファ層に対応する第１半導体層２０の不純物濃度よりも低い不純物濃度を有し、第１半導体層２０の点欠陥密度よりも高い点欠陥密度を有する第２半導体層３０を備えている。低濃度のドリフト層に対応する第３半導体層４０は、第２半導体層３０を介して、第１半導体層２０および半導体基板１０に接続される。
【0040】
第２半導体層３０は、不純物濃度は、第１半導体層２０と同じか低く、点欠陥密度は、第１半導体層２０と同じか高い。そのため、低い不純物濃度によって、第３半導体層４０の結晶品質への影響が及ぶことを抑制しつつ、高い点欠陥密度によって、正孔と電子との再結合を促進して、再結合エネルギーがＢＰＤに及ぶことを防止する。そのため、第２半導体層３０を設けることによって、ＢＰＤが１ＳＳＦに拡張することを抑制することが可能になる。ＢＰＤが１ＳＳＦに拡張した場合であっても、第２半導体層３０は、第３半導体層４０と第１半導体層２０との間に位置することによって、第１半導体層２０でＢＰＤから拡張された１ＳＳＦに再結合エネルギーを供給しない。そのため、第２半導体層２０よりも上方へ１ＳＳＦがさらに拡張することを防止することができる。
【0041】
第２半導体層３０の点欠陥の形成には、第２半導体層３０に第１元素（Ｎ、Ｐ、Ａｌ、Ｂ）を導入して形成するほか、第２元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ）を導入することによって実現される。第２元素は、再結合中心として機能する一方で、不純物としては機能しないので、第２半導体層３０は、第１半導体層２０の不純物濃度よりも低い不純物濃度で、第１半導体層２０の点欠陥密度よりも高い点欠陥密度を実現することができる。
【0042】
第２半導体層３０の点欠陥の形成には、上述のほか、第３元素（Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）を導入することによっても実現される。第３元素は、第２半導体層３０に導入された後、半導体装置１の通常の加熱プロセスを経ることによって、第３元素自体は消失する。そのため、第３元素は、点欠陥を形成する一方で、不純物としては機能しないので、第２半導体層３０は、低い不純物濃度で高い点欠陥密度を実現することができる。
【0043】
（変形例１）
図１１は、第１の実施形態の変形例に係る半導体装置１ａを例示する模式的な断面図である。
図１１に示すように、半導体装置１ａは、第５半導体層４２をさらに備える点で、図１に示した半導体装置１と相違する。他の点では、半導体装置１と同じであり同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１１は、第１の実施形態の変形例に係る半導体装置１ａを例示する模式的な断面図である。
図１１に示すように、半導体装置１ａは、第５半導体層４２をさらに備える点で、図１に示した半導体装置１と相違する。他の点では、半導体装置１と同じであり同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0044】
第５半導体層４２は、第１半導体層２０と第２半導体層３０との間に設けられている。第５半導体層４２の第１導電形の不純物濃度は、第３半導体層４０の不純物濃度とほぼ同じである。第５半導体層４２の点欠陥密度は、第３半導体層４０の点欠陥密度とほぼ同じである。つまり、第２半導体層３０の不純物濃度は、第５半導体層４２の不純物濃度とほぼ同じか、高い。第２半導体層３０の点欠陥密度は、第５半導体層４２の点欠陥密度よりも高い。第２半導体層３０の点欠陥密度は、好ましくは、第１半導体層２０の点欠陥密度と同じか高い。
【0045】
図１２および図１３は、第１の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
上述の図２に示したように、準備された半導体基板１０上にエピタキシャル成長により第１半導体層２０が形成される。図１２に示すように、第５半導体層４２は、第１半導体層２０上にエピタキシャル成長により形成される。たとえば、第５半導体層４２は、第３半導体層４０の不純物濃度とほぼ等しくなるように形成される。たとえば、第５半導体層４２は、第３半導体層４０と同一の条件で形成される。
上述の図２に示したように、準備された半導体基板１０上にエピタキシャル成長により第１半導体層２０が形成される。図１２に示すように、第５半導体層４２は、第１半導体層２０上にエピタキシャル成長により形成される。たとえば、第５半導体層４２は、第３半導体層４０の不純物濃度とほぼ等しくなるように形成される。たとえば、第５半導体層４２は、第３半導体層４０と同一の条件で形成される。
【0046】
図１３に示すように、第５半導体層４２上に第２半導体層３０が形成される。第２半導体層３０は、エピタキシャル成長により形成される。図３に関連して説明したように、第２半導体層３０の形成では、第１元素（Ｎ、Ｐ、Ａｌ、Ｂ）がドープされる。さらに、第２元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ）を熱拡散することによって、再結合中心として点欠陥を形成するようにしてもよい。
【0047】
その後、第２半導体層３０上に、第３半導体層４０、第４半導体層５０および第１電極６２が形成され、半導体基板１０に第２電極６４が形成されて、半導体装置１ａが形成される。
【0048】
図１４および図１５は、第１の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の変形例の一部を例示する模式的な断面図である。
図１４に示すように、中間半導体層４２ａが第１半導体層２０上にエピタキシャル成長により形成される。たとえば、中間半導体層４２ａの形成条件は、第３半導体層４０の形成条件と同じである。形成する中間半導体層４２ａは、第５半導体層４２の厚さと第２半導体層３０の厚さとを加算した厚さを有する。
図１４に示すように、中間半導体層４２ａが第１半導体層２０上にエピタキシャル成長により形成される。たとえば、中間半導体層４２ａの形成条件は、第３半導体層４０の形成条件と同じである。形成する中間半導体層４２ａは、第５半導体層４２の厚さと第２半導体層３０の厚さとを加算した厚さを有する。
【0049】
図１５に示すように、図１４に示した中間半導体層４２ａにイオン注入により、第２半導体層３０を形成する。図６に関連して説明したように、第２半導体層３０の形成には、第３元素（Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）を中間半導体層４２ａに注入することによって形成する。第３元素の導入によって、第２半導体層３０に再結合中心として点欠陥を形成する。第３元素に代えて、第２元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ）をイオン注入してもよい。
【0050】
その後、第２半導体層３０上に、第３半導体層４０、第４半導体層５０および第１電極６２が形成され、半導体基板１０に第２電極６４が形成されて、半導体装置１ａが形成される。
【0051】
（変形例２）
図１６は、第１の実施形態の他の変形例に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図１６に示すように、本変形例に係る半導体装置１ｂは、図１に示した第２半導体層３０に代えて、第２半導体層１３０を備える。半導体装置１ｂの他の構成要素は、半導体装置１の場合と同じであり、同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１６は、第１の実施形態の他の変形例に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図１６に示すように、本変形例に係る半導体装置１ｂは、図１に示した第２半導体層３０に代えて、第２半導体層１３０を備える。半導体装置１ｂの他の構成要素は、半導体装置１の場合と同じであり、同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0052】
第２半導体層１３０は、第１半導体層２０上に設けられている。第２半導体層１３０上には、第３半導体層４０が設けられている。第２半導体層１３０は、第１層３２と第２層３４とを含む。第１層３２は、第１半導体層２０上に設けられている。第２層３４は、第１層３２上に設けられている。第３半導体層４０は、第２層３４上に設けられている。
【0053】
第１層３２および第２層３４は、いずれも第１導電形である。第１層３２の不純物濃度は、第２層３４の不純物濃度と同じか高い。第１層３２の不純物濃度は、第１半導体層２０の不純物濃度と同じか高い。第２層３４の不純物濃度は、第３半導体層４０の不純物濃度と同じか高い。第２層３４の不純物濃度は、第１半導体層２０の不純物濃度と同じか低い。
【0054】
第１層３２の点欠陥密度および第２層３４の点欠陥密度は、ほぼ同じであり、第１半導体層２０の点欠陥密度と同じか高い。
【0055】
本変形例に係る半導体装置１ｂの製造方法について説明する。
図１７～図１９は、第１の実施形態の他の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
図１７に示すように、準備された半導体基板１０上に、第１中間半導体層２０ａが形成される。第１中間半導体層２０ａは、第１半導体層２０の厚さに、第２半導体層３０の第１層３２の厚さを加算した厚さを有するように形成される。
図１７～図１９は、第１の実施形態の他の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
図１７に示すように、準備された半導体基板１０上に、第１中間半導体層２０ａが形成される。第１中間半導体層２０ａは、第１半導体層２０の厚さに、第２半導体層３０の第１層３２の厚さを加算した厚さを有するように形成される。
【0056】
図１８に示すように、第１中間半導体層２０ａ上に、第２中間半導体層４４がエピタキシャル成長により形成される。
【0057】
図１９に示すように、イオン注入により、第３元素（プロトン、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）を第１中間半導体層２０ａおよび第２中間半導体層４４に導入する。イオン注入時のエネルギーは、第１中間半導体層２０ａおよび第２中間半導体層４４の厚さのうち、第２半導体層３０の厚さに対応するように設定される。
【0058】
その後、第２半導体層３０上に、第３半導体層４０、第４半導体層５０および第１電極６２が形成され、半導体基板１０に第２電極６４が形成されて、半導体装置１ａが形成される。
【0059】
このようにして、変形例に係る半導体装置１ａ、１ｂは形成される。変形例に係る半導体装置１ａ、１ｂは、図１に示した半導体装置１と同様の効果を奏する。
【0060】
（第２の実施形態）
図２０は、第２の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図２１は、図２０のＢ－Ｂ線における模式的な断面図である。
図２０および図２１に示すように、本実施形態に係る半導体装置２０１は、半導体基板１０と、第１半導体層２０と、複数の第１半導体領域２３０と、第６半導体層２４０と、を備える。半導体装置２０１は、複数の第１半導体領域２３０および第６半導体層２４０が図１に示した半導体装置１と相違し、他の点では、半導体装置１と同じである。同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
図２０は、第２の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図２１は、図２０のＢ－Ｂ線における模式的な断面図である。
図２０および図２１に示すように、本実施形態に係る半導体装置２０１は、半導体基板１０と、第１半導体層２０と、複数の第１半導体領域２３０と、第６半導体層２４０と、を備える。半導体装置２０１は、複数の第１半導体領域２３０および第６半導体層２４０が図１に示した半導体装置１と相違し、他の点では、半導体装置１と同じである。同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【0061】
複数の第１半導体領域２３０は、第１半導体層２０上に設けられている。複数の第１半導体領域２３０は、第１半導体層２０上で、Ｙ軸方向に向かってそれぞれ延びている。複数の第１半導体領域２３０は、Ｘ軸方向に離れて配置されている。この例では、複数の第１半導体領域２３０のそれぞれは、Ｘ軸方向にほぼ等間隔で配置されている。
【0062】
図１に関連して説明したように、ＸＹ平面は、半導体基板１０の第１面１１ａまたは第２面１１ｂに平行であり、半導体基板１０の［１１－２０］軸は、Ｙ軸を中心にＸ軸に対して、オフ角θｏｆｆだけ傾いている。半導体基板１０の［０００１］軸は、Ｙ軸を中心にＺ軸に対してオフ角θｏｆｆだけ傾いている。Ｙ軸は、半導体基板１０の｛１－１００｝面に直交する［１－１００］軸と平行である。つまり、複数の第１半導体領域２３０は、半導体基板１０の［１－１００］軸に沿ってそれぞれ延びている。複数の第１半導体領域２３０のそれぞれは、半導体基板１０の［１１－２０］軸に対して、ほぼ等間隔で離れて配置されている。
【0063】
第６半導体層２４０は、第１半導体層２０上に設けられている。第６半導体層２４０は、複数の第１半導体領域２３０のうちの隣り合う２つの第１半導体領域２３０の間にも設けられている。第６半導体層２４０は、複数の第１半導体領域２３０上にもそれぞれ設けられている。
【0064】
半導体基板１０、第１半導体層２０、複数の第１半導体領域２３０および第６半導体層２４０は、第１導電形の不純物を含む。第１導電形は、たとえばｎ形である。
【0065】
第１半導体領域２３０は、図１に示した半導体装置１の第２半導体層３０と同様に、ＳｉＣと、不純物としての第１元素と、を含む。第１元素は、Ｎ、Ｐ、ＡｌおよびＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。また、第１半導体領域２３０は、半導体装置１と同様に、第１元素に代えて、あるいは第１元素とともに第２元素を含んでもよい。第２元素は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、ＡｕおよびＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【0066】
複数の第１半導体領域２３０の不純物濃度は、第１半導体層２０の不純物濃度と同じか低い。複数の第１半導体領域２３０の不純物濃度は、第６半導体層２４０の不純物濃度と同じか高い。
【0067】
複数の第１半導体領域２３０の点欠陥密度は、第１半導体層２０の点欠陥密度と同じか高い。複数の第１半導体領域２３０の点欠陥密度および第１半導体層２０の点欠陥密度は、半導体基板１０の点欠陥密度および第６半導体層２４０の点欠陥密度のいずれよりも高い。
【0068】
図２２は、図２０のＣ部の模式的な拡大図である。
図２２には、距離Ｗ１、Ｗ２および厚さｈ１の相互の関係が示されている。
距離Ｗ１は、複数の第１半導体領域２３０のうちの隣り合う２つの第１半導体領域２３０の間のＸ軸方向における距離を表している。距離Ｗ１は、複数の第１半導体領域２３０のそれぞれの第１半導体領域２３０の幅を表している。厚さｈ１は、複数の第１半導体領域２３０のそれぞれの第１半導体領域２３０の厚さを表している。
図２２には、距離Ｗ１、Ｗ２および厚さｈ１の相互の関係が示されている。
距離Ｗ１は、複数の第１半導体領域２３０のうちの隣り合う２つの第１半導体領域２３０の間のＸ軸方向における距離を表している。距離Ｗ１は、複数の第１半導体領域２３０のそれぞれの第１半導体領域２３０の幅を表している。厚さｈ１は、複数の第１半導体領域２３０のそれぞれの第１半導体領域２３０の厚さを表している。
【0069】
図２２では、距離Ｗ１は、隣り合う２つの第１半導体領域２３０の下端２３０Ｂの間、または、上端２３０Ｔの間の距離である。
【0070】
ＢＰＤの１ＳＳＦへの拡張を阻止する観点からは、Ｗ１は小さく、Ｗ２は大きい方が好ましい。図１に関連して説明した半導体装置１は、Ｗ１＝０の場合の例である。第１半導体領域２３０では、点欠陥による再結合中心を有するので、正孔と電子との再結合を促進する。その一方で、第１半導体領域２３０は、電流の経路に配置され、第１半導体領域２３０の不純物濃度等によっては、抵抗値が高くなるため、Ｗ２を小さくすることが好ましい。
【0071】
１ＳＳＦは、オフ角θｏｆｆでＸＹ平面から傾いたＳｉＣの｛０００１｝面に沿って拡大する。そのため、１ＳＳＦの拡大を第１半導体領域２３０で抑止する観点から、Ｗ１、Ｗ２およびｈ１の間の関係は、オフ角θｏｆｆにもとづいて、設定されることが好ましい。
【0072】
Ｗ１およびｈ１の関係は、角度θ１を用いて示すことができる。Ｗ１は、以下の式（１）で表すことができる。
【0073】
Ｗ１＝ｈ／ｔａｎ（θ１） （１）
【0074】
式（１）のθ１とオフ角θｏｆｆとの関係は、たとえば、以下の式（２）で設定される。
【0075】
２θｏｆｆ≧θ１≧０．５θｏｆｆ （２）
【0076】
式（２）において、θｏｆｆの係数は、第１半導体領域２３０の形成時の製造ばらつき等によって適切に設定される。
【0077】
本実施形態に係る半導体装置２０１の製造方法について説明する。
図２３および図２４は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
図２に示したように、準備された半導体基板１０上にエピタキシャル成長により第１半導体層２０が形成される。図２３に示すように、中間半導体層２４０ａは、第１半導体層２０上に形成される。中間半導体層２４０ａは、たとえば図２０に示した第６半導体層２４０と同じ条件で形成される。中間半導体層２４０ａを形成した後、中間半導体層２４０ａ上にマスクＭ１が形成される。マスクＭ１では、第１半導体領域２３０を形成する位置に開口ＡＰが設けられる。マスクＭ１を介して、第２元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ）または第３元素（Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）をイオン注入により中間半導体層２４０ａに導入する。
図２３および図２４は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
図２に示したように、準備された半導体基板１０上にエピタキシャル成長により第１半導体層２０が形成される。図２３に示すように、中間半導体層２４０ａは、第１半導体層２０上に形成される。中間半導体層２４０ａは、たとえば図２０に示した第６半導体層２４０と同じ条件で形成される。中間半導体層２４０ａを形成した後、中間半導体層２４０ａ上にマスクＭ１が形成される。マスクＭ１では、第１半導体領域２３０を形成する位置に開口ＡＰが設けられる。マスクＭ１を介して、第２元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ）または第３元素（Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）をイオン注入により中間半導体層２４０ａに導入する。
【0078】
図２４に示すように、マスクＭ１を除去する。マスクＭ１が設けられた箇所には、中間半導体層２４０ｂが形成され、マスクＭ１の開口ＡＰが設けられた箇所には、第１半導体領域２３０が形成される。
【0079】
その後、第１半導体領域２３０および中間半導体層２４０ａ上にさらにエピタキシャル成長により半導体層を形成し、図２０に示した第６半導体層２４０を形成する。
【0080】
本実施形態に係る半導体装置２０１の動作および効果について説明する。
図２５は、第２の実施形態に係る半導体装置の動作を説明する模式的な断面図である。
図２６は、図２５のＤ－Ｄ線における模式的な断面図である。
図２５には、ＸＹＺ座標系とともに、ＳｉＣの結晶軸が示されている。［１１－２０］軸、［１－１００］軸および［０００１］軸の関係は、図９に関連して説明した場合と同じである。後述する図２７、図２８および図３９～図４２についても同様である。
図２６は、［０００１］軸に沿って見た場合の断面図として示されている。
図２５は、第２の実施形態に係る半導体装置の動作を説明する模式的な断面図である。
図２６は、図２５のＤ－Ｄ線における模式的な断面図である。
図２５には、ＸＹＺ座標系とともに、ＳｉＣの結晶軸が示されている。［１１－２０］軸、［１－１００］軸および［０００１］軸の関係は、図９に関連して説明した場合と同じである。後述する図２７、図２８および図３９～図４２についても同様である。
図２６は、［０００１］軸に沿って見た場合の断面図として示されている。
【0081】
図２５および図２６に示すように、本実施形態に係る半導体装置２０１では、第６半導体層２４０は、第１半導体層２０上に設けられている部分がある。この部分では、第１半導体層や半導体基板１０に生じたＢＰＤは、少数キャリアの再結合エネルギーを得て、１ＳＳＦである欠陥Ｓ１に拡張し得る。欠陥Ｓ１は、Ｙ軸を中心にＸＹ平面に対して、オフ角θｏｆｆで上方に拡張する。
【0082】
図２６に示すように、１ＳＳＦは、ＢＰＤを起点としてＳｉＣの｛０００１｝面に平行な平面上を三角形の形状で拡張する。本実施形態に係る半導体装置２０１では、１ＳＳＦに拡張された欠陥Ｓ１の起点が第６半導体層２４０中であり、第６半導体層２４０には、再結合中心となる点欠陥が少なく、また、第６半導体層２４０では、少数キャリアは、継続的に注入され、少数キャリアの再結合も継続される。そのため、欠陥Ｓ１は、再結合エネルギーを得て、隣接する２つの第１半導体領域２３０間の第６半導体層２４０内を拡張する。
【0083】
第１半導体領域２３０には、第１元素、第２元素または第３元素によって、形成された再結合中心として機能する点欠陥が高密度で形成されている。そのため、第１半導体領域２３０では、少数キャリアのライフタイムは短縮され、少数キャリアの侵入が抑制されることによって、生成される再結合エネルギーが減少する。欠陥Ｓ１が第１半導体領域２３０に到達すると、欠陥Ｓ１は再結合エネルギーの供給を受けることができないので、拡張が停止する。
【0084】
このようにして、導通損失の少ない半導体装置２０１が実現される。
【0085】
図２７は、比較例に係る半導体装置の動作を説明する模式的な断面図である。
図２８は、図２７のＥ－Ｅ線における模式的な断面図である。
図２７および図２８に示すように、比較例に係る半導体装置では、第１半導体領域２３０が設けられておらず、第１半導体層２０上に、第６半導体層２４０ｃが設けられている。
図２８は、図２７のＥ－Ｅ線における模式的な断面図である。
図２７および図２８に示すように、比較例に係る半導体装置では、第１半導体領域２３０が設けられておらず、第１半導体層２０上に、第６半導体層２４０ｃが設けられている。
【0086】
比較例の半導体装置では、第６半導体層２４０ｃに供給された少数キャリアは、第６半導体層２４０ｃで再結合し、１ＳＳＦである欠陥Ｓ２に再結合エネルギーを供給し続ける。欠陥Ｓ２は、再結合エネルギーの供給を受ける限り、三角形の外周形状を有する面状に広がり続ける。面状の欠陥Ｓ２は、第６半導体層２４０のＳｉＣの｛０００１｝面に沿って広がるので、欠陥Ｓ２は、電流経路にほぼ直交して形成される。そのため、半導体装置の電流の導通が阻害され、動作電圧が増大する。
【0087】
このように、本実施形態に係る半導体装置２０１では、第１半導体領域２３０によって、１ＳＳＦの拡張を停止させ、半導体装置２０１の導通時の損失の増大を防止することができる。
【0088】
半導体装置では、ｐｎ接合の順方向の導通は、少数キャリアの走行によって実現される。第１半導体領域２３０は、高密度の再結合中心を提供するので、少数キャリアの走行を阻害し得る。そのため、間隔をあけて複数の第１半導体領域２３０を配置することによって、ＢＰＤを起点とする１ＳＳＦへの拡張を制限する。このようにすることによって、少数キャリアの走行を確保しつつ、１ＳＳＦの形成を阻害し、導通損失の少ない半導体装置を安定して実現することができる。
【0089】
図２２に示したように、複数の第１半導体領域２３０の配置間隔および厚さを適切に設定することによって、確実に１ＳＳＦの拡張を防止できる半導体装置２０１を実現することができる。
【0090】
（変形例１）
図２９は、第２の実施形態の変形例に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図２９に示すように、本変形例に係る半導体装置２０１ａでは、複数の第１半導体領域２３０ａおよび第６半導体層２４０ｄの構成が図２０に示した半導体装置２０１と相違する。他の点では、本変形例に係る半導体装置２０１ａは、半導体装置２０１の場合と同じであり、同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
図２９は、第２の実施形態の変形例に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図２９に示すように、本変形例に係る半導体装置２０１ａでは、複数の第１半導体領域２３０ａおよび第６半導体層２４０ｄの構成が図２０に示した半導体装置２０１と相違する。他の点では、本変形例に係る半導体装置２０１ａは、半導体装置２０１の場合と同じであり、同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【0091】
複数の第１半導体領域２３０ａは、第１半導体層２０上に設けられている。図２０および図２１に示した半導体装置２０１の複数の第１半導体領域２３０の場合と同様に、複数の第１半導体領域２３０ａは、Ｙ軸に沿ってそれぞれ延びている。また、半導体装置２０１の複数の第１半導体領域２３０の場合と同様に、複数の第１半導体領域２３０ａは、Ｘ軸方向に互いに離れて配置されている。
【0092】
第６半導体層２４０ｄは、第１半導体層２０上に設けられている。第６半導体層２４０ｄは、第１半導体層２０と複数の第１半導体領域２３０ａのそれぞれとの間に設けられている。半導体装置２０１の第６半導体層２４０の場合と同様に、第６半導体層２４０ｄは、隣り合う第１半導体領域２３０ａの間に設けられている。半導体装置２０１の第６半導体層２４０の場合と同様に、第６半導体層２４０ｄは、複数の第１半導体領域２３０ａ上に設けられている。
【0093】
複数の第１半導体領域２３０ａのそれぞれは、不純物として第１元素（Ｎ、Ｐ、Ａｌ、Ｂ）または第２元素を含む。複数の第１半導体領域２３０ａの不純物濃度は、第１半導体層２０の不純物濃度と同じか低い。複数の第１半導体領域２３０ａの不純物濃度は、第６半導体層２４０ｄの不純物濃度と同じか高い。
【0094】
複数の第１半導体領域２３０ａの点欠陥密度は、第１半導体層２０の点欠陥密度と同じか高い。複数の第１半導体領域２３０ａの点欠陥密度および第１半導体層２０の点欠陥密度は、半導体基板１０の点欠陥密度および第６半導体層２４０ｄの点欠陥密度のいずれよりも高い。
【0095】
図３０は、図２９のＦ部の模式的な拡大図である。
図３０には、図２２に示した場合と同様に隣り合う２つの第１半導体領域２３０ａに関して、距離Ｗ１、Ｗ２および厚さｈ１の相互の関係が示されている。図３０において、厚さｈ２は、第１半導体層２０と第１半導体領域２３０ａの下端２３０ａＢとの間の第６半導体層２４０ｄの厚さを示している。なお、距離Ｗ１は、図２２に示した例と同様に、隣り合う２つの第１半導体領域２３０の下端２３０ａＢの間、または、上端２３０ａＴの間の距離である。
図３０には、図２２に示した場合と同様に隣り合う２つの第１半導体領域２３０ａに関して、距離Ｗ１、Ｗ２および厚さｈ１の相互の関係が示されている。図３０において、厚さｈ２は、第１半導体層２０と第１半導体領域２３０ａの下端２３０ａＢとの間の第６半導体層２４０ｄの厚さを示している。なお、距離Ｗ１は、図２２に示した例と同様に、隣り合う２つの第１半導体領域２３０の下端２３０ａＢの間、または、上端２３０ａＴの間の距離である。
【0096】
１ＳＳＦは、オフ角θｏｆｆでＸＹ平面から傾いたＳｉＣの｛０００１｝面に沿って拡大する。そのため、１ＳＳＦの拡大を第１半導体領域２３０ａで抑止する観点から、Ｗ１、Ｗ２およびｈ１の間の関係は、オフ角θｏｆｆにもとづいて、設定されることが好ましい。図３０から明らかなように、この例の場合も図２２に示した例におけるＷ１およびｈ１の関係を角度θ２を用いて表すことができる。Ｗ１は、以下の式（３）で表され、角度θ２の範囲は、製造時のばらつき等を考慮して式（４）で設定することが可能である。
【0097】
Ｗ１＝ｈ／ｔａｎ（θ２） （３）
２θｏｆｆ≧θ２≧０．５θｏｆｆ （４）
２θｏｆｆ≧θ２≧０．５θｏｆｆ （４）
【0098】
本変形例に係る半導体装置２０１ａの製造方法について説明する。
図３１および図３２は、第２の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
図２に示したように、準備された半導体基板１０上にエピタキシャル成長により第１半導体層２０が形成される。図３１に示すように、中間半導体層２４０ｅは、第１半導体層２０上に形成される。中間半導体層２４０ｅは、たとえば図２０に示した第６半導体層２４０と同じ条件で形成される。中間半導体層２４０ｅを形成した後、中間半導体層２４０ｅ上にマスクＭ２が形成される。マスクＭ２では、第１半導体領域２３０ａを形成する位置に開口ＡＰが設けられる。マスクＭ２を介して、第２元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ）または第３元素（Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）をイオン注入により中間半導体層２４０ａに導入する。イオン注入エネルギーは、第１半導体領域２３０ａの底部２３０ａＢと第１半導体層２０との間の厚さｈ２となるように設定される。
図３１および図３２は、第２の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
図２に示したように、準備された半導体基板１０上にエピタキシャル成長により第１半導体層２０が形成される。図３１に示すように、中間半導体層２４０ｅは、第１半導体層２０上に形成される。中間半導体層２４０ｅは、たとえば図２０に示した第６半導体層２４０と同じ条件で形成される。中間半導体層２４０ｅを形成した後、中間半導体層２４０ｅ上にマスクＭ２が形成される。マスクＭ２では、第１半導体領域２３０ａを形成する位置に開口ＡＰが設けられる。マスクＭ２を介して、第２元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ）または第３元素（Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）をイオン注入により中間半導体層２４０ａに導入する。イオン注入エネルギーは、第１半導体領域２３０ａの底部２３０ａＢと第１半導体層２０との間の厚さｈ２となるように設定される。
【0099】
図３２に示すように、マスクＭ１を除去する。マスクＭ１が設けられた箇所には、中間半導体層２４０ｆが形成され、マスクＭ２の開口ＡＰが設けられた箇所には、第１半導体領域２３０ａが形成される。
【0100】
その後、第１半導体領域２３０ａおよび中間半導体層２４０ｆ上にさらにエピタキシャル成長により半導体層を形成し、図２９に示した第６半導体層２４０ｄを形成する。
【0101】
（変形例２）
図３３は、第２の実施形態の他の変形例に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図３３に示すように、本変形に係る半導体装置２０１ｂでは、第１半導体層２２０、複数の第１半導体領域２３０ｂおよび第６半導体層２４０ｇの構成が図２０に示した半導体装置２０１と相違する。他の点では、本変形例に係る半導体装置２０１ｂは、半導体装置２０１の場合と同じであり、同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
図３３は、第２の実施形態の他の変形例に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図３３に示すように、本変形に係る半導体装置２０１ｂでは、第１半導体層２２０、複数の第１半導体領域２３０ｂおよび第６半導体層２４０ｇの構成が図２０に示した半導体装置２０１と相違する。他の点では、本変形例に係る半導体装置２０１ｂは、半導体装置２０１の場合と同じであり、同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【0102】
第１半導体層２２０は、半導体基板１０上に設けられている。第１半導体層２２０上には、複数の第１半導体領域２３０ｂが設けられている。第１半導体層２２０は、隣り合う第１半導体領域２３０ｂの間にも設けられている。
【0103】
図２０および図２１に示した半導体装置２０１の複数の第１半導体領域２３０の場合と同様に、複数の第１半導体領域２３０ｂは、Ｙ軸に沿ってそれぞれ延びている。また、半導体装置２０１の複数の第１半導体領域２３０の場合と同様に、複数の第１半導体領域２３０ｂは、Ｘ軸方向に互いに離れて配置されている。
【0104】
第６半導体層２４０ｇは、第１半導体層２２０上に設けられている。半導体装置２０１の第６半導体層２４０の場合と同様に、第６半導体層２４０ｇは、隣り合う第１半導体領域２３０ｂの間に設けられている。半導体装置２０１の第６半導体層２４０の場合と同様に、第６半導体層２４０ｇは、複数の第１半導体領域２３０ｂ上に設けられている。
【0105】
第１半導体層２２０の不純物濃度は、図２０に示した半導体装置２０１の第１半導体層２０の不純物濃度と同じである。つまり、第１半導体層２２０の不純物濃度は、第６半導体層２４０ｇの不純物濃度よりも高い。
【0106】
複数の第１半導体領域２３０ｂのそれぞれは、不純物として第１元素（Ｎ、Ｐ、Ａｌ、Ｂ）または第２元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ）を含む。複数の第１半導体領域２３０ｂの不純物濃度は、第１半導体層２２０の不純物濃度と同じか低い。複数の第１半導体領域２３０ｂの不純物濃度は、第６半導体層２４０ｇの不純物濃度と同じか高い。
【0107】
複数の第１半導体領域２３０ｂの点欠陥密度は、第１半導体層２２０の点欠陥密度と同じか高い。複数の第１半導体領域２３０ｂの点欠陥密度および第１半導体層２２０の点欠陥密度は、半導体基板１０の点欠陥密度および第６半導体層２４０ｇの点欠陥密度のいずれよりも高い。
図３４は、図２３のＧ部の模式的な拡大図である。
図３４には、図２２に示した場合と同様に隣り合う２つの第１半導体領域２３０ｂに関して、距離Ｗ１、Ｗ２および厚さｈ１の相互の関係が示されている。図３４において、厚さｈ１は、第１半導体領域２３０ｂの上端２３０ｂＴから第１半導体領域２３０ｂの底部２３０ｂＢ１から第１半導体領域２３０ｂの側面における第１半導体層２２０との境界線２３０ｂＢまでの長さである。厚さｈ３は、第１半導体領域２３０ｂの底部２３０ｂＢ１から第１半導体領域２３０ｂの側面における第１半導体層２２０との境界線２３０ｂＢまでの長さである。
図３４は、図２３のＧ部の模式的な拡大図である。
図３４には、図２２に示した場合と同様に隣り合う２つの第１半導体領域２３０ｂに関して、距離Ｗ１、Ｗ２および厚さｈ１の相互の関係が示されている。図３４において、厚さｈ１は、第１半導体領域２３０ｂの上端２３０ｂＴから第１半導体領域２３０ｂの底部２３０ｂＢ１から第１半導体領域２３０ｂの側面における第１半導体層２２０との境界線２３０ｂＢまでの長さである。厚さｈ３は、第１半導体領域２３０ｂの底部２３０ｂＢ１から第１半導体領域２３０ｂの側面における第１半導体層２２０との境界線２３０ｂＢまでの長さである。
【0108】
図２０に示した半導体装置２０１の場合と同様に、１ＳＳＦの拡大を第１半導体領域２３０ｂで抑止する観点から、Ｗ１、Ｗ２およびｈ１の間の関係は、オフ角θｏｆｆにもとづいて、設定されることが好ましい。図３４から明らかなように、この例の場合も図２２に示した例におけるＷ１およびｈ１の関係を角度θ３を用いて表すことができる。Ｗ１は、以下の式（５）で表され、角度θ２の範囲は、製造時のばらつき等を考慮して式（６）で設定することが可能である。
【0109】
Ｗ１＝ｈ／ｔａｎ（θ３） （５）
２θｏｆｆ≧θ３≧０．５θｏｆｆ （６）
２θｏｆｆ≧θ３≧０．５θｏｆｆ （６）
【0110】
本変形例に係る半導体装置２０１ｂの製造方法について説明する。
図３５および図３６は、第２の実施形態の他の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
図３５に示すように、準備された半導体基板１０上にエピタキシャル成長により第１半導体層２２０ａが形成される。中間半導体層２４０ｈは、第１半導体層２２０ａ上に形成される。中間半導体層２４０ｈは、たとえば図２０に示した第６半導体層と同じ条件で形成される。中間半導体層２４０ｈを形成した後、中間半導体層２４０ｈ上にマスクＭ３が形成される。マスクＭ３では、第１半導体領域２３０ｂを形成する位置に開口ＡＰが設けられる。マスクＭ３を介して、第２元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ）または第３元素（Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）をイオン注入により中間半導体層２４０ｈに導入する。この際、イオン注入エネルギーは、中間半導体層２４０ｈの厚さよりも厚さｈ３だけ深くなるように設定される。
図３５および図３６は、第２の実施形態の他の変形例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する模式的な断面図である。
図３５に示すように、準備された半導体基板１０上にエピタキシャル成長により第１半導体層２２０ａが形成される。中間半導体層２４０ｈは、第１半導体層２２０ａ上に形成される。中間半導体層２４０ｈは、たとえば図２０に示した第６半導体層と同じ条件で形成される。中間半導体層２４０ｈを形成した後、中間半導体層２４０ｈ上にマスクＭ３が形成される。マスクＭ３では、第１半導体領域２３０ｂを形成する位置に開口ＡＰが設けられる。マスクＭ３を介して、第２元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ）または第３元素（Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）をイオン注入により中間半導体層２４０ｈに導入する。この際、イオン注入エネルギーは、中間半導体層２４０ｈの厚さよりも厚さｈ３だけ深くなるように設定される。
【0111】
図３６に示すように、マスクＭ３を除去する。マスクＭ３が設けられた箇所には、中間半導体層２４０ｋが形成され、マスクＭ３の開口ＡＰが設けられた箇所には、第１半導体領域２３０ｂが形成される。第１半導体領域２３０ｂは、中間半導体層２４０ｋ内に形成される。第１半導体領域２３０ｂは、中間半導体層２４０ｋを突き抜けて、第１半導体領域２３０ｂの一部は、第１半導体層２２０ｂ内にも形成される。
【0112】
その後、第１半導体領域２３０ｂおよび中間半導体層２４０ｋ上にさらにエピタキシャル成長により半導体層を形成し、図３３に示した第６半導体層２４０ｇを形成する。
【0113】
このようにして、変形例に係る半導体装置２０１ａ、２０１ｂは形成される。変形例に係る半導体装置２０１ａ、２０１ｂは、図２０に示した半導体装置２０１と同様の効果を奏する。
【0114】
（第３の実施形態）
図３７は、第３の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図３８は、図３７のＨ－Ｈ線における模式的な断面図である。
図３７および図３８に示すように、本実施形態に係る半導体装置３０１は、半導体基板１０と、第１半導体層２０と、複数の第１半導体領域３３０ａと、複数の第２半導体領域３３０ｂと、第６半導体層３４０と、を備える。半導体装置３０１は、複数の第１半導体領域３３０ａ、複数の第２半導体領域３３０ｂおよび第６半導体層３４０の構成が図２０に示した半導体装置２０１と相違し、他の点では、半導体装置２０１と同じである。同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
図３７は、第３の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図３８は、図３７のＨ－Ｈ線における模式的な断面図である。
図３７および図３８に示すように、本実施形態に係る半導体装置３０１は、半導体基板１０と、第１半導体層２０と、複数の第１半導体領域３３０ａと、複数の第２半導体領域３３０ｂと、第６半導体層３４０と、を備える。半導体装置３０１は、複数の第１半導体領域３３０ａ、複数の第２半導体領域３３０ｂおよび第６半導体層３４０の構成が図２０に示した半導体装置２０１と相違し、他の点では、半導体装置２０１と同じである。同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【0115】
複数の第１半導体領域３３０ａは、第１半導体層２０上に設けられている。複数の第１半導体領域３３０ａは、第１半導体層２０上で、Ｙ軸方向に向かってそれぞれ延びている。複数の第１半導体領域３３０ａは、Ｘ軸方向に離れて配置されている。この例では、複数の第１半導体領域３３０ａのそれぞれは、Ｘ軸方向にほぼ等間隔で配置されている。
【0116】
複数の第２半導体領域３３０ｂは、第１半導体層２０上に設けられている。複数の第２半導体領域３３０ｂは、第１半導体層２０上で、Ｘ軸方向に向かってそれぞれ延びている。複数の第２半導体領域３３０ｂは、Ｙ軸方向に離れて配置されている。この例では、複数の第２半導体領域３３０ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向にほぼ等間隔で配置されている。つまり、第１半導体領域３３０ａおよび第２半導体領域３３０ｂは、ＸＹ平面上で交差するように配置され、格子形状を形成している。
【0117】
図１に関連して説明したように、ＸＹ平面は、半導体基板１０の第１面１１ａまたは第２面１１ｂに平行であり、半導体基板１０の［１１－２０］軸は、Ｙ軸を中心にＸ軸に対して、オフ角θｏｆｆだけ傾いている。半導体基板１０の［０００１］軸は、Ｙ軸を中心にＺ軸に対してオフ角θｏｆｆだけ傾いている。Ｙ軸は、半導体基板１０の｛１－１００｝面に直交する［１－１００］軸と平行である。つまり、複数の第１半導体領域３３０ａは、半導体基板１０の［１－１００］軸に沿ってそれぞれ延びている。複数の第１半導体領域３３０ａのそれぞれは、半導体基板１０の［１１－２０］軸に対して、ほぼ等間隔で離れて配置されている。また、複数の第２半導体領域３３０ｂは、半導体基板１０の［１１－２０］軸に沿ってそれぞれ延びている。複数の第２半導体領域３３０ｂのそれぞれは、半導体基板１０の［１－１００］軸に対して、ほぼ等間隔で離れて配置されている。
【0118】
第６半導体層３４０は、第１半導体層２０上に設けられている。第６半導体層３４０は、第１半導体層２０上で、隣り合って対向する２つの第１半導体領域３３０ａおよび隣り合って対向する２つの第２半導体領域３３０ｂに囲まれた部分にも設けられている。第６半導体層３４０は、複数の第１半導体領域３３０ａ上にそれぞれ設けられ、複数の第２半導体領域３３０ｂ上にそれぞれ設けられている。
【0119】
半導体基板１０、第１半導体層２０、複数の第１半導体領域３３０ａ、複数の第２半導体領域３３０ｂおよび第６半導体層３４０は、第１導電形の不純物を含む。第１導電形は、たとえばｎ形である。
【0120】
第１半導体領域３３０ａおよび第２半導体領域３３０ｂは、図１に示した半導体装置１の第２半導体層３０と同様に、ＳｉＣと、不純物としての第１元素と、を含む。第１元素は、Ｎ、Ｐ、ＡｌおよびＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。また、第２半導体領域３３０ｂは、半導体装置１と同様に、第１元素に代えて、あるいは第１元素とともに第２元素を含んでもよい。第２元素は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、ＡｕおよびＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【0121】
複数の第１半導体領域３３０ａおよび複数の第２半導体領域３３０ｂの不純物濃度は同じである。第１半導体領域３３０ａおよび第２半導体領域３３０ｂの不純物濃度は、第１半導体層２０の不純物濃度と同じか低い。第１半導体領域３３０ａおよび第２半導体領域３３０ｂの不純物濃度は、第６半導体層３４０の不純物濃度と同じか高い。
【0122】
複数の第１半導体領域３３０ａおよび複数の第２半導体領域３３０ｂの点欠陥密度は同じである。第１半導体領域３３０ａおよび第２半導体領域３３０ｂの点欠陥密度は、第１半導体層２０の点欠陥密度と同じか高い。第１半導体領域３３０ａの点欠陥密度、第２半導体領域３３０ｂの点欠陥密度および第１半導体層２０の点欠陥密度は、半導体基板１０の点欠陥密度および第６半導体層３４０の点欠陥密度のいずれよりも高い。
【0123】
隣り合う第１半導体領域３３０ａの間の距離および第１半導体領域３３０ａの厚さの関係については、１ＳＳＦの拡張を防止する観点から、図２２に示した例と同様とすることができる。
【0124】
本実施形態に係る半導体装置３０１は、図２０に示した半導体装置２０１と同様に製造することができる。すなわち、図２３に示したマスクＭ１の開口ＡＰを、格子状に交差する第１半導体領域３３０ａおよび第２半導体領域３３０ｂに対応する位置とすることによって、第１半導体領域３３０ａおよび第２半導体領域３３０ｂを形成することができる。
【0125】
本実施形態に係る半導体装置３０１の動作について説明する。
図３９は、第３の実施形態に係る半導体装置の動作を説明する模式的な断面図である。
図４０は、図３９のＩ－Ｉ線における模式的な断面図である。
図３９および図４０に示すように、本実施形態に係る半導体装置３０１では、第６半導体層３４０は、第１半導体層２０上に設けられている部分がある。この部分では、第１半導体層や半導体基板１０に生じたＢＰＤは、少数キャリアの再結合エネルギーを得て、１ＳＳＦである欠陥Ｓ３に拡張し得る。欠陥Ｓ３は、Ｙ軸を中心にＸＹ平面に対して、オフ角θｏｆｆで上方に拡張する。
図３９は、第３の実施形態に係る半導体装置の動作を説明する模式的な断面図である。
図４０は、図３９のＩ－Ｉ線における模式的な断面図である。
図３９および図４０に示すように、本実施形態に係る半導体装置３０１では、第６半導体層３４０は、第１半導体層２０上に設けられている部分がある。この部分では、第１半導体層や半導体基板１０に生じたＢＰＤは、少数キャリアの再結合エネルギーを得て、１ＳＳＦである欠陥Ｓ３に拡張し得る。欠陥Ｓ３は、Ｙ軸を中心にＸＹ平面に対して、オフ角θｏｆｆで上方に拡張する。
【0126】
１ＳＳＦは、図２６および図２８に示した三角形状に拡張する態様のほか、帯（Bar）状に拡張する態様が知られている。帯状の欠陥Ｓ３は、ＳｉＣの｛０００１｝面を［１－１００］軸方向および［１１００］軸方向の両方に向かって拡張する。そのため、図２０に示した半導体装置２０１の半導体領域２３０では、［１１－２０］軸方向の拡張を防止できても、［１－１００］軸方向および［１１００］軸方向の１ＳＳＦの拡張を防止できない可能性がある。本実施形態に係る半導体装置３０１では、第１半導体領域３３０ａと第２半導体領域３３０ｂとを交差させ、帯状欠陥の拡張を第１半導体領域３３０ａおよび第２半導体領域３３０ｂで防止する。
【0127】
図４１は、比較例に係る半導体装置の動作を説明する模式的な断面図である。
図４２は、図４１のＪ－Ｊ線における模式的な断面図である。
図４１および図４２の比較例の半導体装置の構成は、図２７および図２８に示した半導体装置の構成と同じである。すなわち、図４１および図４２に示すように、比較例に係る半導体装置では、第１半導体領域３３０ａおよび第２半導体領域３３０ｂが設けられておらず、第１半導体層２０上に、第６半導体層２４０ｃが設けられている。
図４２は、図４１のＪ－Ｊ線における模式的な断面図である。
図４１および図４２の比較例の半導体装置の構成は、図２７および図２８に示した半導体装置の構成と同じである。すなわち、図４１および図４２に示すように、比較例に係る半導体装置では、第１半導体領域３３０ａおよび第２半導体領域３３０ｂが設けられておらず、第１半導体層２０上に、第６半導体層２４０ｃが設けられている。
【0128】
比較例の半導体装置では、第６半導体層２４０ｃに供給された少数キャリアは、第６半導体層２４０ｃで再結合し、１ＳＳＦである欠陥Ｓ４に再結合エネルギーを供給し続ける。欠陥Ｓ４は、再結合エネルギーの供給を受ける限り、三角形の外周形状を有する面状に第３半導体層４０内を広がり続け、第４半導体層５０との界面まで達し得る。面状の欠陥Ｓ４、第６半導体層２４０ｃのＳｉＣの｛０００１｝面に沿って広がるので、欠陥Ｓ４は、電流経路にほぼ直交して形成される。そのため、半導体装置の導通が阻害され、動作電圧が増大する。
【0129】
このように、本実施形態に係る半導体装置３０１では、格子状に交差する第１半導体領域３３０ａおよび第２半導体領域３３０ｂによって、いかなる態様の１ＳＳＦでもその拡張を停止させ、半導体装置３０１の導通時の損失の増大を防止することができる。
【0130】
【0131】
上述した各実施形態および各変形例においては、半導体装置は、主としてＰｉＮダイオードであるものとして説明した。第１導電形で低不純物濃度の半導体層に第２導電形の半導体層が接合されたＰｉＮ構造を有する半導体装置であればＰｉＮダイオードに限らない。たとえば、各実施形態および各変形例の半導体装置として、ＤＭＯＳ構造のＭＯＳＦＥＴを適用してもよい。
【0132】
このようにして、安定した特性を有する半導体装置を実現することができる。
【0133】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【0134】
実施形態は、以下の態様を含む。
【0135】
（付記１）
第１面と前記第１面の反対側に位置する第２面とを有し、炭化ケイ素を含む第１導電形の半導体基板と、
前記第１面上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第２半導体層と、
前記第２半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第３半導体層と、
前記第３半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第２導電形の第４半導体層と、
を備え、
前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第３半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記第２半導体層の点欠陥密度は、前記第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、前記第３半導体層の点欠陥密度よりも高い半導体装置。
第１面と前記第１面の反対側に位置する第２面とを有し、炭化ケイ素を含む第１導電形の半導体基板と、
前記第１面上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第２半導体層と、
前記第２半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第３半導体層と、
前記第３半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第２導電形の第４半導体層と、
を備え、
前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第３半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記第２半導体層の点欠陥密度は、前記第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、前記第３半導体層の点欠陥密度よりも高い半導体装置。
【0136】
（付記２）
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第５半導体層をさらに備え、
前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第５半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記第２半導体層の点欠陥密度は、前記第５半導体層の点欠陥密度よりも高い付記１記載の半導体装置。
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第５半導体層をさらに備え、
前記第２半導体層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第５半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記第２半導体層の点欠陥密度は、前記第５半導体層の点欠陥密度よりも高い付記１記載の半導体装置。
【0137】
（付記３）
前記第２半導体層は、前記第１半導体層上に設けられた第１層と、前記第１層上に設けられた第２層と、を含み、
前記第１層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記第２層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、かつ、前記第３半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記第１層の点欠陥密度および前記第２層の点欠陥密度は、前記第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、
前記第３半導体層の点欠陥密度よりも高い付記１または２に記載の半導体装置。
前記第２半導体層は、前記第１半導体層上に設けられた第１層と、前記第１層上に設けられた第２層と、を含み、
前記第１層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記第２層の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、かつ、前記第３半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記第１層の点欠陥密度および前記第２層の点欠陥密度は、前記第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、
前記第３半導体層の点欠陥密度よりも高い付記１または２に記載の半導体装置。
【0138】
（付記４）
第１面と前記第１面の反対側に位置する第２面とを有し、炭化ケイ素を含む第１導電形の半導体基板と、
前記第１面上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の複数の第１半導体領域と、
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第６半導体層と、
前記第６半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第２導電形の第４半導体層と、
を備え、
前記第１面は、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向を含む平面に平行であり、
前記複数の第１半導体領域は、前記第１方向に沿ってそれぞれ伸びており、前記第２方向に沿って間隔をあけて設けられ、
炭化ケイ素の｛０００１｝面は、炭化ケイ素の｛１－１００｝面に直交する［１－１００］軸を中心にして、前記第１面との間で、第１角度を形成しており、
前記第２方向は、［１－１００］軸の延びる方向と平行であり、
前記複数の第１半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記複数の第１半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第６半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記複数の第１半導体領域の点欠陥密度は、第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、前記第６半導体層の点欠陥密度よりも高い半導体装置。
第１面と前記第１面の反対側に位置する第２面とを有し、炭化ケイ素を含む第１導電形の半導体基板と、
前記第１面上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の複数の第１半導体領域と、
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の第６半導体層と、
前記第６半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第２導電形の第４半導体層と、
を備え、
前記第１面は、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向を含む平面に平行であり、
前記複数の第１半導体領域は、前記第１方向に沿ってそれぞれ伸びており、前記第２方向に沿って間隔をあけて設けられ、
炭化ケイ素の｛０００１｝面は、炭化ケイ素の｛１－１００｝面に直交する［１－１００］軸を中心にして、前記第１面との間で、第１角度を形成しており、
前記第２方向は、［１－１００］軸の延びる方向と平行であり、
前記複数の第１半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記複数の第１半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第６半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記複数の第１半導体領域の点欠陥密度は、第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、前記第６半導体層の点欠陥密度よりも高い半導体装置。
【0139】
（付記５）
前記第６半導体層は、前記第１半導体層上に設けられるとともに、前記第１半導体層と前記複数の第１半導体領域のそれぞれとの間に設けられた付記４記載の半導体装置。
前記第６半導体層は、前記第１半導体層上に設けられるとともに、前記第１半導体層と前記複数の第１半導体領域のそれぞれとの間に設けられた付記４記載の半導体装置。
【0140】
（付記６）
前記第１半導体層は、前記複数の第１半導体領域のうちの隣り合う２つの第１半導体領域の間に設けられた付記４または５に記載の半導体装置。
前記第１半導体層は、前記複数の第１半導体領域のうちの隣り合う２つの第１半導体領域の間に設けられた付記４または５に記載の半導体装置。
【0141】
（付記７）
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の複数の第２半導体領域をさらに備え、
前記複数の第２半導体領域は、前記第２方向に沿ってそれぞれ延びており、前記第１方向に沿って間隔をあけて設けられ、
前記第６半導体層は、前記第１半導体層上で、前記複数の第１半導体領域のうちの２つの第１半導体領域および前記複数の第２半導体領域のうちの２つの第２半導体領域に囲まれ、
前記複数の第２半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記複数の第２半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第６半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記複数の第２半導体領域の点欠陥密度は、第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、
前記第６半導体層の点欠陥密度よりも高い付記４記載の半導体装置。
前記第１半導体層上に設けられ、炭化ケイ素を含む第１導電形の複数の第２半導体領域をさらに備え、
前記複数の第２半導体領域は、前記第２方向に沿ってそれぞれ延びており、前記第１方向に沿って間隔をあけて設けられ、
前記第６半導体層は、前記第１半導体層上で、前記複数の第１半導体領域のうちの２つの第１半導体領域および前記複数の第２半導体領域のうちの２つの第２半導体領域に囲まれ、
前記複数の第２半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか低く、
前記複数の第２半導体領域の第１導電形のキャリア濃度は、前記第６半導体層の第１導電形のキャリア濃度と同じか高く、
前記複数の第２半導体領域の点欠陥密度は、第１半導体層の点欠陥密度と同じか高く、かつ、
前記第６半導体層の点欠陥密度よりも高い付記４記載の半導体装置。
【0142】
（付記８）
前記複数の第１半導体領域のうち隣り合う２つの第１半導体領域の間の距離は、前記複数の第１半導体領域の厚さおよび前記第１角度にもとづいて設定された付記４～７のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記複数の第１半導体領域のうち隣り合う２つの第１半導体領域の間の距離は、前記複数の第１半導体領域の厚さおよび前記第１角度にもとづいて設定された付記４～７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0143】
（付記９）
前記第２半導体層の第１導電形のキャリアは、第１元素を含み、
前記第１元素は、第１元素は、Ｎ、Ｐ、ＡｌおよびＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む付記１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第２半導体層の第１導電形のキャリアは、第１元素を含み、
前記第１元素は、第１元素は、Ｎ、Ｐ、ＡｌおよびＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む付記１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0144】
（付記１０）
前記第２半導体層は、第２元素を含み、
前記第２元素は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、ＡｕおよびＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つを含む付記１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第２半導体層は、第２元素を含み、
前記第２元素は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｖ、ＡｕおよびＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つを含む付記１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【符号の説明】
【0145】
１、１ａ、１ｂ、２０１、２０１ａ、２０１ｂ、３０１…半導体装置、
１０…半導体基板、
２０、２２０、２２０ａ…第１半導体層、
３０、１３０…第２半導体層、
３２…第１層、
３４…第２層、
４０…第３半導体層、
４２…第５半導体層、
５０…第４半導体層、
６２…第１電極、
６４…第２電極、
２３０、２３０ａ、２３０ｂ、３３０ａ…第１半導体領域、
２４０、２４０ｄ、２４０ｇ、３４０…第６半導体層、
３３０ｂ…第２半導体領域
１０…半導体基板、
２０、２２０、２２０ａ…第１半導体層、
３０、１３０…第２半導体層、
３２…第１層、
３４…第２層、
４０…第３半導体層、
４２…第５半導体層、
５０…第４半導体層、
６２…第１電極、
６４…第２電極、
２３０、２３０ａ、２３０ｂ、３３０ａ…第１半導体領域、
２４０、２４０ｄ、２４０ｇ、３４０…第６半導体層、
３３０ｂ…第２半導体領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】