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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】P2024141950
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】炭化珪素半導体装置及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 29/78 20060101AFI20241003BHJP
H01L 29/12 20060101ALI20241003BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20241003BHJP
H01L 29/739 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 652D
H01L29/78 652T
H01L29/78 653C
H01L29/78 652J
H01L29/78 652B
H01L29/78 658A
H01L29/78 655A
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023053842
(22)【出願日】2023-03-29
(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】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(72)【発明者】
【氏名】大瀬 直之
(57)【要約】
【課題】主領域が主電極にシリサイド層を介さずにオーミック接触できると共に、リーク不良を抑制できる炭化珪素半導体装置を提供する。
【解決手段】第１導電型のドリフト層２と、ドリフト層２の上面側に設けられた第２導電型のベース領域６ａ，６ｂと、ベース領域６ａ，６ｂの上面側に設けられ、３Ｃ構造を含む炭化珪素からなる第１導電型のソースコンタクト領域７１ａ，７１ｂと、ゲートトレンチ１０の内側にゲート絶縁膜１１を介して設けられたゲート電極１２と、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの内側に設けられ、ソースコンタクト領域７１ａ，７１ｂの側面に接する主電極（１４，１５，１６）と、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面に接し、４Ｈ構造の炭化珪素からなる第２導電型のベースコンタクト領域５ａ，５ｂとを備え、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面は、ソースコンタクト領域７１ａ，７１ｂの下面よりも深い。
【選択図】図１
【解決手段】第１導電型のドリフト層２と、ドリフト層２の上面側に設けられた第２導電型のベース領域６ａ，６ｂと、ベース領域６ａ，６ｂの上面側に設けられ、３Ｃ構造を含む炭化珪素からなる第１導電型のソースコンタクト領域７１ａ，７１ｂと、ゲートトレンチ１０の内側にゲート絶縁膜１１を介して設けられたゲート電極１２と、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの内側に設けられ、ソースコンタクト領域７１ａ，７１ｂの側面に接する主電極（１４，１５，１６）と、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面に接し、４Ｈ構造の炭化珪素からなる第２導電型のベースコンタクト領域５ａ，５ｂとを備え、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面は、ソースコンタクト領域７１ａ，７１ｂの下面よりも深い。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭化珪素からなる第１導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層の上面側に設けられ、炭化珪素からなる第２導電型のベース領域と、
前記ベース領域の上面側に設けられ、３Ｃ構造を含む炭化珪素からなる第１導電型のソースコンタクト領域と、
前記ソースコンタクト領域及び前記ベース領域を貫通するゲートトレンチの内側に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲートトレンチの内側に前記ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記ゲートトレンチから離間して設けられたコンタクトトレンチの内側に設けられ、前記ソースコンタクト領域の少なくとも側面に接する主電極と、
前記コンタクトトレンチの下面に接し、４Ｈ構造の炭化珪素からなり、前記ベース領域よりも高不純物濃度の第２導電型のベースコンタクト領域と、
を備え、
前記コンタクトトレンチの下面は、前記ソースコンタクト領域の下面よりも深い
炭化珪素半導体装置。
前記ドリフト層の上面側に設けられ、炭化珪素からなる第２導電型のベース領域と、
前記ベース領域の上面側に設けられ、３Ｃ構造を含む炭化珪素からなる第１導電型のソースコンタクト領域と、
前記ソースコンタクト領域及び前記ベース領域を貫通するゲートトレンチの内側に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲートトレンチの内側に前記ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記ゲートトレンチから離間して設けられたコンタクトトレンチの内側に設けられ、前記ソースコンタクト領域の少なくとも側面に接する主電極と、
前記コンタクトトレンチの下面に接し、４Ｈ構造の炭化珪素からなり、前記ベース領域よりも高不純物濃度の第２導電型のベースコンタクト領域と、
を備え、
前記コンタクトトレンチの下面は、前記ソースコンタクト領域の下面よりも深い
炭化珪素半導体装置。
【請求項2】
前記主電極が、前記ソースコンタクト領域の上面及び側面と接する
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項3】
前記主電極が、前記ソースコンタクト領域の側面と接し、前記ソースコンタクト領域の上面と接しない
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項4】
前記ソースコンタクト領域の下面に接して設けられ、４Ｈ構造の炭化珪素からなる第１導電型のソース拡張領域を更に備える
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項5】
前記コンタクトトレンチの下面は、前記ソース拡張領域の下面よりも浅く、
前記コンタクトトレンチの側面は、前記ソース拡張領域に接する
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
前記コンタクトトレンチの側面は、前記ソース拡張領域に接する
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項6】
前記ソース拡張領域の不純物濃度が、前記ソースコンタクト領域の不純物濃度よりも低い
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項7】
前記ソース拡張領域の不純物濃度が、前記ソースコンタクト領域の不純物濃度と同一である
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項8】
前記ゲート電極の上面が、前記ソースコンタクト領域の下面より深い位置にある
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項9】
前記ベースコンタクト領域の下面が、前記ベース領域の下面と一致するか、又は前記ベース領域の下面より浅い位置にある
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項10】
前記主電極は、前記ベースコンタクト領域の上面に接するシリサイド層を含む
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項11】
前記ソースコンタクト領域に含まれる３Ｃ構造の割合は１０％以上、１００％以下である
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項12】
前記ソースコンタクト領域は、不純物として燐又は砒素を含む
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項13】
前記ソースコンタクト領域の不純物濃度は、１×１０２０／ｃｍ３以上、１×１０２２／ｃｍ３以下である
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項14】
前記ソース拡張領域の不純物濃度は、１×１０１６／ｃｍ３以上、１×１０２０／ｃｍ３以下である
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項15】
前記ソース拡張領域は、不純物として窒素又は燐を含む
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項16】
前記ベースコンタクト領域の不純物濃度は、１×１０１９／ｃｍ３以上、１×１０２１／ｃｍ３以下である
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項17】
前記ベースコンタクト領域は、不純物としてアルミニウムを含む
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項18】
炭化珪素からなる第１導電型のドリフト層の上面側に、炭化珪素からなる第２導電型のベース領域を形成する工程と、
前記ベース領域の上面側に、３Ｃ構造を含む炭化珪素からなる第１導電型のソースコンタクト領域を形成する工程と、
前記ソースコンタクト領域及び前記ベース領域を貫通するゲートトレンチを形成する工程と、
前記ゲートトレンチの内側にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記ゲートトレンチから離間して、前記ソースコンタクト領域を貫通するコンタクトトレンチを形成する工程と、
前記コンタクトトレンチの内側に、前記ソースコンタクト領域の少なくとも側面に接する主電極を形成する工程と、
前記コンタクトトレンチの下面に接し、４Ｈ構造の炭化珪素からなり、前記ベース領域よりも高不純物濃度の第２導電型のベースコンタクト領域を形成する工程と、
を含み、
前記コンタクトトレンチの下面を、前記ソースコンタクト領域の下面よりも深く形成する
炭化珪素半導体装置の製造方法。
前記ベース領域の上面側に、３Ｃ構造を含む炭化珪素からなる第１導電型のソースコンタクト領域を形成する工程と、
前記ソースコンタクト領域及び前記ベース領域を貫通するゲートトレンチを形成する工程と、
前記ゲートトレンチの内側にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記ゲートトレンチから離間して、前記ソースコンタクト領域を貫通するコンタクトトレンチを形成する工程と、
前記コンタクトトレンチの内側に、前記ソースコンタクト領域の少なくとも側面に接する主電極を形成する工程と、
前記コンタクトトレンチの下面に接し、４Ｈ構造の炭化珪素からなり、前記ベース領域よりも高不純物濃度の第２導電型のベースコンタクト領域を形成する工程と、
を含み、
前記コンタクトトレンチの下面を、前記ソースコンタクト領域の下面よりも深く形成する
炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項19】
前記コンタクトトレンチを形成する工程は、前記ベースコンタクト領域を形成するためのイオン注入時と共通のマスクを用いて、前記ソースコンタクト領域の一部を選択的に除去することを含む
請求項１８に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
請求項１８に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項20】
前記ゲート電極の上面に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、
を更に含み、
前記コンタクトトレンチを形成する工程は、前記コンタクトホールが形成された前記層間絶縁膜をマスクとして用いて、前記ソースコンタクト領域の一部を選択的に除去することを含む
請求項１８に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、
を更に含み、
前記コンタクトトレンチを形成する工程は、前記コンタクトホールが形成された前記層間絶縁膜をマスクとして用いて、前記ソースコンタクト領域の一部を選択的に除去することを含む
請求項１８に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、炭化珪素半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、六方晶単結晶の炭化珪素基板にリンをイオン注入することでアモルファス層を形成し、熱処理することでアモルファス層を立方晶単結晶のｎ型炭化珪素に再結晶化させ、ｎ型炭化珪素の上面にニッケルを蒸着することで電極を形成する半導体装置が開示されている。
【0003】
特許文献２には、４Ｈ－ＳｉＣからなるｎ＋型ＳｉＣの第１主面上に形成させたｎ－型エピタキシャル成長層内において、ｎ＋型ソース領域と、ｎ＋型ソース領域内に形成されたｎ＋型３Ｃ－ＳｉＣ領域及びｐ＋型電位固定領域とを有し、ｎ＋型３Ｃ－ＳｉＣ領域及びｐ＋型電位固定領域と接してバリアメタル膜が形成され、バリアメタル膜上にソース配線用電極が形成される半導体装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９－４９１９８号公報
【特許文献2】国際公開第２０１７／０４２９６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
トレンチゲート型の炭化珪素半導体装置において、ソース電極（主電極）とオーミック接触するためにソース領域（主領域）を３Ｃ－ＳｉＣで構成することが検討されている。この場合、ｎ型不純物のイオン注入によりｎ＋型のソース領域を全面に形成した後に、マスクを用いたｐ型不純物のイオン注入によりソース領域の一部の導電型を反転させて（打ち返して）ｐ＋型のベースコンタクト領域を形成することが製造上合理的である。しかし、ソース領域の打ち返した部分において多くのダメージが発生し、リーク不良が発生する場合がある。
【0006】
本開示は、上記課題を鑑み、トレンチゲート型の炭化珪素半導体装置において、主領域が主電極にシリサイド層を介さずにオーミック接触することができると共に、リーク不良を抑制することができる炭化珪素半導体装置及びその製造方法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】
【0007】
上記目的を達成するために、本開示の一態様は、炭化珪素からなる第１導電型のドリフト層と、ドリフト層の上面側に設けられ、炭化珪素からなる第２導電型のベース領域と、ベース領域の上面側に設けられ、３Ｃ構造を含む炭化珪素からなる第１導電型のソースコンタクト領域と、ソースコンタクト領域及びベース領域を貫通するゲートトレンチの内側に設けられたゲート絶縁膜と、ゲートトレンチの内側にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、ゲートトレンチから離間して設けられたコンタクトトレンチの内側に設けられ、ソースコンタクト領域の少なくとも側面に接する主電極と、コンタクトトレンチの下面に接し、４Ｈ構造の炭化珪素からなり、ベース領域よりも高不純物濃度の第２導電型のベースコンタクト領域と、を備え、コンタクトトレンチの下面は、ソースコンタクト領域の下面よりも深い炭化珪素半導体装置であることを要旨とする。
【0008】
本開示の他の態様は、炭化珪素からなる第１導電型のドリフト層の上面側に、炭化珪素からなる第２導電型のベース領域を形成する工程と、ベース領域の上面側に、３Ｃ構造を含む炭化珪素からなる第１導電型のソースコンタクト領域を形成する工程と、ソースコンタクト領域及びベース領域を貫通するゲートトレンチを形成する工程と、ゲートトレンチの内側にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、ゲートトレンチから離間して、ソースコンタクト領域を貫通するコンタクトトレンチを形成する工程と、コンタクトトレンチの内側に、ソースコンタクト領域の少なくとも側面に接する主電極を形成する工程と、コンタクトトレンチの下面に接し、４Ｈ構造の炭化珪素からなり、ベース領域よりも高不純物濃度の第２導電型のベースコンタクト領域を形成する工程と、を含み、コンタクトトレンチの下面を、ソースコンタクト領域の下面よりも深く形成する炭化珪素半導体装置の製造方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、トレンチゲート型の炭化珪素半導体装置において、主領域が主電極にシリサイド層を介さずにオーミック接触することができると共に、リーク不良を抑制することができる炭化珪素半導体装置及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の一例を示す概略断面図である。
【図3】第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略断面図である。
【図13】比較例に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図14】第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の一例を示す概略断面図である。
【図16】第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略断面図である。
【図20】第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置の一例を示す概略断面図である。
【図21】第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置の一例を示す概略断面図である。
【図22】第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、本開示の第１～第５実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は実際のものとは異なる場合がある。また、図面相互間においても寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。また、以下に示す第１～第５実施形態は、本開示の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本開示の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。
【0012】
本明細書において、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のソース領域は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のエミッタ領域として選択可能な「一方の主領域（第１主領域）」である。また、ＭＯＳ制御静電誘導サイリスタ（ＳＩサイリスタ）等のサイリスタにおいては、「一方の主領域」はカソード領域として選択可能である。ＭＯＳＦＥＴのドレイン領域は、ＩＧＢＴにおいてはコレクタ領域を、サイリスタにおいてはアノード領域として選択可能な半導体装置の「他方の主領域（第２主領域）」である。本明細書において単に「主領域」と言うときは、当業者の技術常識から妥当な第１主領域又は第２主領域のいずれかを意味する。
【0013】
また、以下の説明における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本開示の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を９０°回転して観察すれば上下は左右に変換して読まれ、１８０°回転して観察すれば上下は反転して読まれることは勿論である。また、「上面」は「おもて面」と読み替えてもよく、「下面」は「裏面」と読み替えてもよい。
【0014】
また、以下の説明では、第１導電型がｎ型、第２導電型がｐ型の場合について例示的に説明する。しかし、導電型を逆の関係に選択して、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としても構わない。またｎやｐに付す＋や－は、＋及び－が付記されていない半導体領域に比して、それぞれ相対的に不純物濃度が高い又は低い半導体領域であることを意味する。ただし同じｎとｎとが付された半導体領域であっても、それぞれの半導体領域の不純物濃度が厳密に同じであることを意味するものではない。
【0015】
また、炭化珪素（ＳｉＣ）結晶には結晶多形が存在し、主なものは立方晶の３Ｃ、及び六方晶の４Ｈ、６Ｈである。室温における禁制帯幅は、３Ｃ構造のＳｉＣ（３Ｃ－ＳｉＣ）では２．２３ｅＶ、４Ｈ構造のＳｉＣ（４Ｈ－ＳｉＣ）では３．２６ｅＶ、６Ｈ構造のＳｉＣ（６Ｈ－ＳｉＣ）では３．０２ｅＶの値が報告されている。以下の説明では、４Ｈ－ＳｉＣ及び３Ｃ－ＳｉＣを主に用いる場合を例示する。
【0016】
（第１実施形態）
＜炭化珪素半導体装置の構造＞
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置は、図１に示すように、活性素子として、縦型のスイッチング素子であるトレンチゲート型の縦型ＭＯＳＦＥＴを含む場合を例示する。なお、図１では、１つのトレンチ（ゲートトレンチ）１０に埋め込まれた絶縁ゲート型電極構造（１１，１２）を含む単位セルを例示するが、実際には、この単位セルが周期的に多数配列されている。
＜炭化珪素半導体装置の構造＞
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置は、図１に示すように、活性素子として、縦型のスイッチング素子であるトレンチゲート型の縦型ＭＯＳＦＥＴを含む場合を例示する。なお、図１では、１つのトレンチ（ゲートトレンチ）１０に埋め込まれた絶縁ゲート型電極構造（１１，１２）を含む単位セルを例示するが、実際には、この単位セルが周期的に多数配列されている。
【0017】
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置は、第１導電型（ｎ－型）のドリフト層２を備える。ドリフト層２は、例えば、４Ｈ－ＳｉＣ等のＳｉＣからなるエピタキシャル成長層で構成されている。ドリフト層２の不純物濃度は、例えば１×１０１５ｃｍ－３以上、５×１０１６ｃｍ－３以下程度である。ドリフト層２の厚さは、例えば１μｍ以上、１００μｍ以下程度である。ドリフト層２の不純物濃度及び厚さは、耐圧仕様等に応じて適宜調整可能である。
【0018】
ドリフト層２の上面側には第２導電型（ｐ型）のベース領域６ａ，６ｂが設けられている。ベース領域６ａ，６ｂの下面は、ドリフト層２の上面に接している。ベース領域６ａ，６ｂは、例えば、ドリフト層２にｐ型不純物をイオン注入して形成された４Ｈ－ＳｉＣ等のＳｉＣからなる半導体領域である。ベース領域６ａ，６ｂは、４Ｈ－ＳｉＣ等のＳｉＣからなるエピタキシャル成長層であってよい。ベース領域６ａ，６ｂの不純物濃度は、例えば１×１０１６ｃｍ－３以上、１×１０１８ｃｍ－３以下程度である。
【0019】
ドリフト層２とベース領域６ａ，６ｂとの間には、ドリフト層２よりも高不純物濃度の第１導電型（ｎ型）の電流拡散層（ＣＳＬ）が設けられていてもよい。電流拡散層を設ける場合には、ドリフト層２の上面が電流拡散層の下面に接し、電流拡散層の上面がベース領域６ａ，６ｂの下面に接してよい。
【0020】
ベース領域６ａ，６ｂの上面側には、ドリフト層２よりも高不純物濃度の第１導電型（ｎ＋型）の第１主領域（ソース領域）７ａ，７ｂが選択的に設けられている。ソース領域７ａ，７ｂは、例えば、ドリフト層２にｎ型不純物をイオン注入して形成されたＳｉＣからなる半導体領域である。
【0021】
ソース領域７ａは、ベース領域６ａの上面側に設けられた３Ｃ構造を含むｎ＋型のソース拡張領域（第１領域）７１ａと、ソース拡張領域７１ａの上面側に設けられた４Ｈ構造からなるｎ＋型のソースコンタクト領域（第２領域）７２ａを含む。ソース領域７ｂは、ベース領域６ｂの上面側に設けられた３Ｃ構造を含むｎ＋型のソース拡張領域（第１領域）７１ｂと、ソース拡張領域７１ｂの上面側に設けられた４Ｈ構造からなるｎ＋型のソースコンタクト領域（第２領域）７２ｂを含む。ソース領域７ａ，７ｂの詳細については後述する。
【0022】
ソース領域７ａ，７ｂの上面からソース領域７ａ，７ｂの上面の法線方向（深さ方向）に向かって、ソース領域７ａ，７ｂ及びベース領域６ａ，６ｂを貫通するゲートトレンチ１０が設けられている。ゲートトレンチ１０の下面はドリフト層２に達する。ゲートトレンチ１０の幅は例えば１μｍ以下程度である。ゲートトレンチ１０の左側の側面には、ソース領域７ａ及びベース領域６ａが接している。ゲートトレンチ１０の右側の側面には、ソース領域７ｂ及びベース領域６ｂが接している。図１の断面では、ゲートトレンチ１０の下面と側面が角部をなす場合を例示するが、ゲートトレンチ１０の下面は曲面であってもよい。
【0023】
ゲートトレンチ１０の下面及び両側の側面に沿ってゲート絶縁膜１１が設けられている。ゲートトレンチ１０の内側にはゲート絶縁膜１１を介してゲート電極１２が埋め込まれている。ゲート絶縁膜１１及びゲート電極１２により、トレンチゲート型の絶縁ゲート型電極構造（１１，１２）が構成されている。
【0024】
ゲート絶縁膜１１としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、酸窒化珪素（ＳｉＯＮ）膜、ストロンチウム酸化物（ＳｒＯ）膜、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）膜、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）膜、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）膜、イットリウム酸化物（Ｙ２Ｏ３）膜、ハフニウム酸化物（ＨｆＯ２）膜、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ２）膜、タンタル酸化物（Ｔａ２Ｏ５）膜、ビスマス酸化物（Ｂｉ２Ｏ３）膜のいずれか１つの単層膜或いはこれらの複数を積層した複合膜等が採用可能である。ゲート電極１２の材料としては、例えばｐ型不純物又はｎ型不純物を高不純物濃度に添加したポリシリコン層（ドープドポリシリコン層）や、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）又はニッケル（Ｎｉ）等の高融点金属が使用可能である。
【0025】
ドリフト層２の内部で、且つゲートトレンチ１０の下方には、第２導電型（ｐ＋型）のゲート保護領域４ｂが設けられている。ゲート保護領域４ｂの上面はゲートトレンチ１０の下面に接している。ゲート保護領域４ｂの上面はゲートトレンチ１０の下面に接しなくともよい。ゲート保護領域４ｂは、例えば、ドリフト層２にｐ型不純物をイオン注入して形成された４Ｈ－ＳｉＣ等のＳｉＣからなる半導体領域である。ゲート保護領域４ｂの不純物濃度は、例えば１×１０１７ｃｍ－３以上、１×１０１９ｃｍ－３以下程度である。ゲート保護領域４ｂは、ベース領域６ａに電気的に接続されていてよい。
【0026】
ドリフト層２の内部には、ゲート保護領域４ｂから離間して、第２導電型（ｐ＋型）の埋込領域４ａ，４ｃが設けられている。埋込領域４ａ，４ｃは、ゲート保護領域４ｂと略同じ深さに設けられている。埋込領域４ａ，４ｃは、例えば、ドリフト層２にｐ型不純物をイオン注入して形成された４Ｈ－ＳｉＣ等のＳｉＣからなる半導体領域である。埋込領域４ａ，４ｃの不純物濃度は、例えば１×１０１７ｃｍ－３以上、１×１０１９ｃｍ－３以下程度である。なお、図１の紙面の手前側又は奥行側において、埋込領域４ａ，４ｃとゲート保護領域４ｂとを接続するｐ＋型の半導体領域が選択的に設けられていてよい。
【0027】
ドリフト層２の上部で、且つ埋込領域４ａ，４ｃの上面側には、ベース領域６ａ，６ｂよりも高不純物濃度の第２導電型（ｐ＋型）のベースコンタクト領域５ａ，５ｂが設けられている。ベースコンタクト領域５ａ，５ｂは、例えば、ドリフト層２にｐ型不純物をイオン注入した４Ｈ－ＳｉＣ等のＳｉＣからなる半導体領域である。ベースコンタクト領域５ａ，５ｂの不純物濃度は、例えば１×１０１８ｃｍ－３以上、１×１０２１ｃｍ－３以下程度である。ベースコンタクト領域５ａ，５ｂの下面は、ベース領域６ａ，６ｂの下面と同程度の深さであるが、ベース領域６ａ，６ｂの下面よりも浅くてもよく、或いは深くてもよい。
【0028】
ベースコンタクト領域５ａの下面は、埋込領域４ａの上面に接している。ベースコンタクト領域５ａの側面は、ベース領域６ａ及びソース拡張領域７１ａに接しているが、ソースコンタクト領域７２ａには接していない。ベースコンタクト領域５ｂの下面は、埋込領域４ｃの上面に接している。ベースコンタクト領域５ｂの側面は、ベース領域６ｂ及びソース拡張領域７１ｂに接しているが、ソースコンタクト領域７２ｂには接していない。ベースコンタクト領域５ａの下面がベース領域６ａの下面より浅い場合、ベースコンタクト領域５ａの下面はベース領域６ａの上面と接し、埋込領域４ａの上面はベース領域６ａの下面と接する。
【0029】
図１では図示を省略しているが、図１の左右方向にはゲートトレンチ１０が複数配列されている。隣り合うゲートトレンチ１０の間に、隣り合うゲートトレンチ１０のそれぞれから離間して、ゲートトレンチ１０とは異なるトレンチ（コンタクトトレンチ）８ａ，８ｂが設けられている。コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの深さは、ゲートトレンチ１０の深さよりも浅い。コンタクトトレンチ８ａの下面は、ソースコンタクト領域７２ａの下面よりも深く、ソース拡張領域７１ａの下面よりも浅い。コンタクトトレンチ８ａの下面は、ベースコンタクト領域５ａの上面に接している。コンタクトトレンチ８ａの側面は、ソース拡張領域７１ａ及びソースコンタクト領域７２ａの側面に接している。
【0030】
コンタクトトレンチ８ｂの下面は、ソースコンタクト領域７２ｂの下面よりも深く、ソース拡張領域７１ｂの下面よりも浅い。コンタクトトレンチ８ｂの下面は、ベースコンタクト領域５ｂの上面に接している。コンタクトトレンチ８ｂの側面は、ソース拡張領域７１ｂ及びソースコンタクト領域７２ｂの側面に接している。
【0031】
ゲート電極１２の上面側には層間絶縁膜１３が設けられている。層間絶縁膜１３は、例えば硼素（Ｂ）及び燐（Ｐ）を添加したシリコン酸化膜（ＢＰＳＧ膜）、燐（Ｐ）を添加したシリコン酸化膜（ＰＳＧ膜）、「ＮＳＧ」と称される燐（Ｐ）や硼素（Ｂ）を含まないノンドープのシリコン酸化膜、硼素（Ｂ）を添加したシリコン酸化膜（ＢＳＧ膜）、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）等の単層膜や、これらの積層膜で構成されている。層間絶縁膜１３には、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂの上面の一部及びコンタクトトレンチ８ａ，８ｂを露出するようにコンタクトホール１３ａ，１３ｂが設けられている。
【0032】
層間絶縁膜１３のコンタクトホール１３ａ，１３ｂに露出したコンタクトトレンチ８ａ，８ｂを埋め込み、更に層間絶縁膜１３の上面及びコンタクトホール１３ａ，１３ｂに露出したソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂの上面の一部を覆うように第１主電極（ソース電極）（１４，１５，１６）が設けられている。ソース電極（１４，１５，１６）は、バリアメタル層１４、ソース配線層１５及びシリサイド層１６を備える。
【0033】
シリサイド層１６は、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面に露出したベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上面に選択的に設けられ、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上面と低抵抗でオーミック接触している。シリサイド層１６は、ニッケルシリサイド（ＮｉＳｉｘ）等のシリサイドで構成されている。なお、ソース電極（１４，１５，１６）は、シリサイド層１６を備えずに、バリアメタル層１４及びソース配線層１５のみで構成されていてもよい。その場合、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上面は、バリアメタル層１４に接していてもよい。
【0034】
バリアメタル層１４は、層間絶縁膜１３と、層間絶縁膜１３のコンタクトホール１３ａ，１３ｂの側面と、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの側面に露出したソース拡張領域７１ａ，７１ｂ及びソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂと、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面に露出したシリサイド層１６とを覆うように設けられている。バリアメタル層１４は、ソース拡張領域７１ａ，７１ｂ及びソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂに直接的に接している。バリアメタル層１４は、３Ｃ構造を含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂと低抵抗でオーミック接触しているが、４Ｈ構造からなるソース拡張領域７１ａ，７１ｂとはオーミック接触していない。バリアメタル層１４は、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン（Ｔｉ）、又はＴｉを下層としたＴｉＮ／Ｔｉの積層構造等の金属で構成されている。
【0035】
ソース配線層１５は、バリアメタル層１４を覆うように設けられている。ソース配線層１５は、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂ及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂに電気的に接続されている。ソース配線層１５は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム－シリコン（Ａｌ－Ｓｉ）、アルミニウム－銅（Ａｌ－Ｃｕ）、銅（Ｃｕ）等の金属又は合金で構成されている。ソース配線層１５は、ゲート電極１２に電気的に接続されるゲート配線層（図示省略）と分離して設けられている。
【0036】
ドリフト層２の下面側には、ドリフト層２よりも高不純物濃度の第１導電型（ｎ＋型）の第２主領域（ドレイン領域）１が設けられている。ドレイン領域１は、例えば４Ｈ－ＳｉＣ等のＳｉＣからなる半導体基板（ＳｉＣ基板）で構成されている。ドレイン領域１の不純物濃度は、例えば１×１０１８ｃｍ－３以上、３×１０２０ｃｍ－３以下程度である。ドレイン領域１の厚さは、例えば３０μｍ以上、５００μｍ以下程度である。なお、ドリフト層２とドレイン領域１との間には、ドリフト層２よりも高不純物濃度で、且つドレイン領域１よりも低不純物濃度のｎ型のバッファ層である、転位変換層や再結合促進層が設けられていてもよい。
【0037】
ドレイン領域１の下面側には、第２主電極（ドレイン電極）１７が設けられている。ドレイン電極１７としては、例えば金（Ａｕ）からなる単層膜や、ドレイン領域１側からチタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ａｕの順で積層された金属膜が使用可能であり、更にその最下層にモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属膜を積層してもよい。また、ドレイン領域１とドレイン電極１７との間にオーミック接触のためのニッケルシリサイド（ＮｉＳｉｘ）膜等のドレインコンタクト層が設けられてもよい。
【0038】
図１に示したゲートトレンチ１０は、図１の紙面の手前側から奥行側の水平方向において、ストライプ状に延伸する平面パターンを有する。なお、ゲートトレンチ１０は、ストライプ状に延伸する平面パターンに特に限定されず、例えばドット状や格子状の平面パターンを有していてもよい。ソース拡張領域７１ａ，７１ｂ、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂ及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂは、ゲートトレンチ１０に平行にストライプ状に延伸する平面パターンを有する。
【0039】
図２は、図１に示した第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の破線の領域Ａを拡大した概略断面図である。図２を参照して、ソース拡張領域７１ａ及びソースコンタクト領域７２ａの構成と、ソース拡張領域７１ａ、ソースコンタクト領域７２ａ、ベースコンタクト領域５ａ及び絶縁ゲート型電極構造（１１，１２）の位置関係について説明する。
【0040】
ソース拡張領域７１ａのソースコンタクト領域７２ａの上面からの深さｄ１は、例えば１５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下程度である。ソース拡張領域７１ａの幅ｗ１は、例えば４００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下程度である。ソース拡張領域７１ａの右側の側面は、ゲート絶縁膜１１に直接的に接し、ゲート絶縁膜１１を介してゲート電極１２に対向する。ソース拡張領域７１ａの左側の側面は、ベースコンタクト領域５ａ、コンタクトトレンチ８ａの側面、シリサイド層１６及びバリアメタル層１４に接している。コンタクトトレンチ８ａのソースコンタクト領域７２ａの上面からの深さｄ３は、例えば４０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下程度である。
【0041】
ソース拡張領域７１ａは、ソースコンタクト領域７２ａよりも結晶欠陥が少なく、且つ、ソースコンタクト領域７２ａの結晶欠陥を引き継がない領域である。ソース拡張領域７１ａは４Ｈ－ＳｉＣからなる。すなわち、ソース拡張領域７１ａは、４Ｈ－ＳｉＣ（４Ｈ構造）で主に構成されており、３Ｃ－ＳｉＣは略含まない領域である。ソース拡張領域７１ａに含まれる４Ｈ－ＳｉＣの割合は、例えば９０％以上、１００％以下程度である。ソース拡張領域７１ａには、４Ｈ－ＳｉＣ以外に、アモルファス構造、３Ｃ－ＳｉＣ等が僅かに含まれていてもよい。ソース拡張領域７１ａの不純物濃度は、例えば１×１０１６ｃｍ－３以上、１×１０２０ｃｍ－３以下程度である。ソース拡張領域７１ａは、ｎ型不純物として例えば窒素（Ｎ）又は燐（Ｐ）を含む。ソース拡張領域７１ａは、ｎ型不純物として砒素（Ａｓ）を含んでいてもよい。
【0042】
ソースコンタクト領域７２ａの上面から下面までの深さ（ソースコンタクト領域７２ａの厚さ）ｄ２は、例えば３０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下程度である。ソースコンタクト領域７２ａの幅ｗ１は、ソース拡張領域７１ａの幅ｗ１と略一致し、例えば４００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下程度である。
【0043】
ソースコンタクト領域７２ａの右側の側面は、ゲート絶縁膜１１に直接的に接し、ゲート絶縁膜１１を介して層間絶縁膜１３に対向するが、ゲート電極１２には対向しない。ソースコンタクト領域７２ａの左側の側面は、コンタクトトレンチ８ａの側面及びバリアメタル層１４に接している。ソースコンタクト領域７２ａの左側の側面に連続する上面の一部は、層間絶縁膜１３のコンタクトホール１３ａに露出し、バリアメタル層１４に接している。
【0044】
ソースコンタクト領域７２ａは、３Ｃ－ＳｉＣ（３Ｃ構造）を含む領域である。ソースコンタクト領域７２ａに含まれる３Ｃ－ＳｉＣの割合は、ソース拡張領域７１ａに含まれる３Ｃ－ＳｉＣの割合よりも高く、例えば１０％以上、１００％以下程度である。ソースコンタクト領域７２ａは、３Ｃ－ＳｉＣと４Ｈ－ＳｉＣとの混晶であってよい。ソースコンタクト領域７２ａには、３Ｃ－ＳｉＣ以外に、アモルファス構造、４Ｈ－ＳｉＣ等が含まれていてもよい。３Ｃ－ＳｉＣは４Ｈ－ＳｉＣに比べて禁制帯幅が狭いため、ソースコンタクト領域７２ａが３Ｃ－ＳｉＣを含むことにより、シリサイド層１６を介さずに、ソース電極（１４，１５，１６）のバリアメタル層１４に低抵抗でオーミック接触することができる。良好なオーミック接触を実現するため、ソースコンタクト領域７２ａに含まれる３Ｃ－ＳｉＣの割合は１０％以上であることが好ましい。
【0045】
ソースコンタクト領域７２ａの不純物濃度は、ソース拡張領域７１ａの不純物濃度よりも高いか、或いはソース拡張領域７１ａの不純物濃度と略同一である。ソースコンタクト領域７２ａの不純物濃度は、例えば１×１０２０ｃｍ－３以上、１×１０２２ｃｍ－３以下程度である。ソースコンタクト領域７２ａは、ｎ型不純物として例えば燐（Ｐ）又は砒素（Ａｓ）を含む。ソースコンタクト領域７２ａは、ｎ型不純物として例えば窒素（Ｎ）を含んでいてもよい。ソースコンタクト領域７２ａは、ｎ型不純物として、Ｐ、Ａｓ、Ｎのうちの複数種を含んでいてもよい。ソースコンタクト領域７２ａは、アルゴン（Ａｒ）又はヘリウム（Ｈｅ）等の不活性元素を含んでいてもよい。
【0046】
ソース拡張領域７１ａ及びソースコンタクト領域７２ａの結晶構造の作り分けは、ソース拡張領域７１ａ及びソースコンタクト領域７２ａ毎に、イオン注入する元素、イオン注入時の温度、ドーズ量（不純物濃度）、及び活性化温度等を変更することで実現可能である。３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａの形成方法としては、例えば、４Ｈ－ＳｉＣに対して、室温で高濃度（高ドーズ量）のｎ型不純物又は不活性元素のイオン注入を行うことにより、イオン注入のダメージを利用して４Ｈ－ＳｉＣを崩してアモルファス構造を形成する。その後、活性化アニールを行うことにより、アモルファス構造が再結晶化する際に３Ｃ－ＳｉＣとなることで、３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａを形成することができる。
【0047】
一方、４Ｈ－ＳｉＣのソース拡張領域７１ａの形成方法としては、４Ｈ－ＳｉＣに対して、室温又は高温（例えば２００°以上、６００℃以下程度）で、４Ｈ－ＳｉＣの構造を崩さない程度の濃度（ドーズ量）でｎ型不純物のイオン注入を行うことにより、４Ｈ－ＳｉＣを維持してソース拡張領域７１ａを形成することができる。
【0048】
ソース拡張領域７１ａ及びソースコンタクト領域７２ａの結晶構造の測定方法（観察方法）としては、例えば、電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）及び後方散乱電子回折（ＥＢＳＤ）により、表面の結晶構造の面積比を測定可能である。一例として、イオン注入する元素、ドーズ量（不純物濃度）及び活性化温度を同一の条件として、イオン注入時の温度を５００℃及び室温（２５℃）の２種類で変えてそれぞれ作製した試料をＦＥ－ＳＥＭ及びＥＢＳＤで観察した。その結果、５００℃の試料では表面における４Ｈ－ＳｉＣの割合が１００％であった。一方、室温の試料では、表面における４Ｈ－ＳｉＣの割合が８６％であり、３Ｃ－ＳｉＣの割合が１４％であった。
【0049】
４Ｈ－ＳｉＣのベースコンタクト領域５ａの形成方法は、４Ｈ－ＳｉＣのソース拡張領域７１ａの形成方法と同様である。４Ｈ－ＳｉＣのベースコンタクト領域５ａの形成方法は、４Ｈ－ＳｉＣに対して、室温又は高温（例えば２００℃以上、６００℃以下程度）で、４Ｈ－ＳｉＣの構造を崩さない程度の濃度（ドーズ量）でｐ型不純物のイオン注入を行うことにより、４Ｈ－ＳｉＣを維持してベースコンタクト領域５ａを形成することができる。ベースコンタクト領域５ａは、ｐ型不純物として、例えばアルミニウム（Ａｌ）又はボロン（Ｂ）を含む。
【0050】
図２に示すように、ゲート電極１２のゲート絶縁膜１１と接する端部の位置の上面は、ソースコンタクト領域７２ａのゲート絶縁膜１１と接する位置の下面よりも深く、且つ、ソース拡張領域７１ａのゲート絶縁膜１１と接する位置の下面よりも浅い位置にある。ゲート電極１２のゲート絶縁膜１１と接する位置の上面は、ゲート電極１２の最上面であってよい。例えば、ゲート電極１２の上面全体として下側に凸の曲面である場合には、ゲート電極１２の中央部の上面は、ゲート電極１２の端部の上面よりも深い位置にあってもよい。
【0051】
ゲート電極１２とソース拡張領域７１ａは、ゲート絶縁膜１１を介して互いに対向する。ゲート電極１２とソースコンタクト領域７２ａは、ゲート絶縁膜１１を介して互いに対向しない。ゲート電極１２のソースコンタクト領域７２ａの上面からの落ち込み量ｄ０は、例えば１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下程度である。ゲート電極１２の落ち込み量ｄ０及びゲート電極１２のゲート絶縁膜１１と接する位置の上面の位置は、例えばゲート電極１２のエッチング条件を調整することにより制御可能である。
【0052】
なお、ゲート電極１２のゲート絶縁膜１１と接する端部の位置の上面は、ソースコンタクト領域７２ａのゲート絶縁膜１１と接する位置の下面よりも浅くてもよい。
【0053】
図１に示したソース領域７ｂのソース拡張領域７１ｂ及びソースコンタクト領域７２ｂは、ソース領域７ａのソース拡張領域７１ａ及びソースコンタクト領域７２ａとそれぞれ同様の構成であるので、重複した説明を省略する。また、ソース拡張領域７１ｂ、ソースコンタクト領域７２ｂ、ベースコンタクト領域５ｂ及び絶縁ゲート型電極構造（１１，１２）の位置関係は、図２に示したソース領域７ａのソース拡張領域７１ａ、ソースコンタクト領域７２ａ、ベースコンタクト領域５ａ及び絶縁ゲート型電極構造（１１，１２）の位置関係と同様であるので、重複した説明を省略する。
【0054】
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の動作時は、ソース電極（１４，１５，１６）をアース電位として、ドレイン電極１７に正電圧を印加し、ゲート電極１２に閾値以上の正電圧を印加すると、ベース領域６ａ，６ｂのゲートトレンチ１０の側面側に反転層（チャネル）が形成されてオン状態となる。オン状態では、ドレイン電極１７からドレイン領域１、ドリフト層２、ベース領域６ａ，６ｂの反転層及びソース領域７ａ，７ｂを経由してソース電極（１４，１５，１６）へ電流が流れる。一方、ゲート電極１２に印加される電圧が閾値未満の場合、ベース領域６ａ，６ｂに反転層が形成されないため、オフ状態となり、ドレイン電極１７からソース電極（１４，１５，１６）へ電流が流れない。
【0055】
第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置によれば、ソース領域７ａ，７ｂの３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂがシリサイド層１６を介さずにソース電極（１４，１５，１６）と低抵抗でオーミック接触することができる。よって、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂのコンタクト接合面にはシリサイド層１６が不要となるため、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂのコンタクト接合面におけるシリサイド層１６の剥離を抑制することができる。更に、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂの側面及び上面の一部がソース電極（１４，１５，１６）とオーミック接触するため、コンタクト抵抗を下げることができる。
【0056】
更に、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置によれば、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面をソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂの下面よりも深くすることにより、３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂと、４Ｈ－ＳｉＣのベースコンタクト領域５ａ，５ｂを接しないようにしている。よって、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂを設けずに、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂとベースコンタクト領域５ａ，５ｂが互いに接する場合と比較して、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂにソース拡張領域７１ａ，７１ｂを形成するためのイオン注入によるダメージが無く、リーク不良を抑制することができる。
【0057】
更に、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置によれば、４Ｈ－ＳｉＣのソース拡張領域７１ａ，７１ｂと４Ｈ－ＳｉＣのベースコンタクト領域５ａ，５ｂとで構成されるｐｎ接合部が４Ｈ－ＳｉＣ同士であるため、結晶欠陥が多く残存する３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂと４Ｈ－ＳｉＣのベースコンタクト領域５ａ，５ｂとでｐｎ接合を構成する場合と比較して、ｐｎ接合部のリーク電流を防止することができる。
【0058】
更に、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置によれば、ゲート電極１２の上面を、ソースコンタクト領域７２ａの下面よりも深くし、且つソース拡張領域７１ａの下面よりも浅くする。これにより、ソース領域７ａのうちの相対的に結晶欠陥が少なく、表面の凹凸も少ないソース拡張領域７１ａがゲート絶縁膜１１を介してゲート電極１２と対向し、ソース領域７ａのうちの相対的に結晶欠陥が多く、表面の凹凸も多いソースコンタクト領域７２ａがゲート絶縁膜１１を介してゲート電極１２と対向しない。よって、ソース領域７ａとゲート電極１２との間のリーク電流の発生を抑制可能となる。
【0059】
＜炭化珪素半導体装置の製造方法＞
次に、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明する。なお、以下に述べる炭化珪素半導体装置の製造方法は一例であり、特許請求の範囲に記載した趣旨の範囲であれば、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。
次に、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一例を説明する。なお、以下に述べる炭化珪素半導体装置の製造方法は一例であり、特許請求の範囲に記載した趣旨の範囲であれば、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。
【0060】
まず、窒素（Ｎ）等のｎ型不純物が添加されたｎ＋型の４Ｈ－ＳｉＣ等のＳｉＣからなる半導体基板（ＳｉＣ基板）１（図３参照）を用意する。ＳｉＣ基板１の上面は、例えば｛０００１｝面から３度～８度のオフ角を有する。次に、図３に示すように、ＳｉＣ基板１の上面に、Ｎ等のｎ型不純物が添加され、ＳｉＣ基板１よりも低不純物濃度のｎ－型の４Ｈ－ＳｉＣ等のＳｉＣからなるドリフト層２をエピタキシャル成長させる。
【0061】
次に、化学気相成長（ＣＶＤ）技術等により、ドリフト層２の上面に酸化膜を堆積する。酸化膜の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術等を用いて酸化膜をパターニングする。パターニングされた酸化膜をイオン注入用マスクとして用いて、アルミニウム（Ａｌ）等のｐ型不純物を選択的にイオン注入する。なお、酸化膜の代わりに、フォトレジスト膜をイオン注入用マスクとして用いてもよい。その後、イオン注入用マスクとして用いた酸化膜を除去する。この結果、図４に示すように、ドリフト層２の内部にｐ＋型の埋込領域４ａ，４ｃ及びｐ＋型のゲート保護領域４ｂが選択的に形成される。
【0062】
なお、図３に示したドリフト層２の途中部分（下部）までエピタキシャル成長させ、イオン注入によりｐ＋型の埋込領域４ａ，４ｃ及びｐ＋型のゲート保護領域４ｂを形成し、ドリフト層２の残りの部分（上部）をエピタキシャル成長させることで、図４に示した構造としてもよい。
【0063】
次に、ベース領域６を形成するために、埋込領域４ａ，４ｃ及びゲート保護領域４ｂを形成するときのイオン注入よりも低い加速電圧で、アルミニウム（Ａｌ）等のｐ型不純物を全面にイオン注入する。また、ソース拡張領域７１を形成するために、ベース領域６を形成するときのイオン注入よりも低い加速電圧で、窒素（Ｎ）等のｎ型不純物を全面にイオン注入する。この結果、図５に示すように、埋込領域４ａ，４ｃ及びゲート保護領域４ｂの上面側に、４Ｈ－ＳｉＣからなるｐ型のベース領域６が形成される。また、ベース領域６の上面側に、４Ｈ－ＳｉＣからなるｎ＋型のソース拡張領域７１が形成される。
【0064】
ソース拡張領域７１のイオン注入の際、後述するソースコンタクト領域７２を形成するためのイオン注入と比較して低ダメージとするため、ｎ型不純物として、原子数が相対的に小さい燐（Ｐ）（元素番号１５）が好ましく、原子数が相対的により小さい窒素（Ｎ）（元素番号７）がより好ましい。なお、Ｐ又はＮ以外にも、原子数が相対的に大きい砒素（Ａｓ）（元素番号３３）を注入してもよい。イオン注入時の温度は、後述するソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂのイオン注入よりも高く、例えば２００℃以上、６００℃以下程度に設定する。イオン注入時のドーズ量は、ソース拡張領域７１の不純物濃度が例えば１×１０１６ｃｍ－３以上、１×１０２０ｃｍ－３以下程度となるように設定される。イオン注入時のドーズ量は、例えば２×１０１５ｃｍ－２未満程度に設定される。
【0065】
次に、図６に示すように、ソースコンタクト領域７２を形成するために、ソース拡張領域７１を形成するときのイオン注入よりも低い加速電圧で、窒素（Ｎ）等のｎ型不純物を全面にイオン注入する。この結果、ソース拡張領域７１の上面側（上部）の一部に、ｎ＋型のソースコンタクト領域７２が選択的に形成される。
【0066】
ソースコンタクト領域７２のイオン注入の際、ソース拡張領域７１の上面側の４Ｈ－ＳｉＣの構造を崩してアモルファス構造を形成する。図６ではｎ型不純物としてＮを例示したが、前述したソース拡張領域７１のイオン注入と比較して高ダメージとするため、ｎ型不純物としては、原子数が相対的により大きい燐（Ｐ）が好ましく、原子数が相対的により大きい砒素（Ａｓ）がより好ましい。ソースコンタクト領域７２のイオン注入では、前述したソース拡張領域７１のイオン注入と同じ不純物を注入してもよく、異なる不純物を注入してもよい。イオン注入時の温度は、前述したソース拡張領域７１のイオン注入時の温度よりも低く、例えば２０℃以上、１５０℃以下程度に設定する。イオン注入時のドーズ量は、前述したソース拡張領域７１のイオン注入により注入される不純物との合計として、ソースコンタクト領域７２の不純物濃度が例えば１×１０２０ｃｍ－３以上、１×１０２２ｃｍ－３以下程度となるように設定する。イオン注入時のドーズ量は、前述したソース拡張領域７１のイオン注入時のドーズ量と合わせた総ドーズ量が、例えば２×１０１５ｃｍ－２以上程度に設定される。
【0067】
ソースコンタクト領域７２のイオン注入時には、ｎ型不純物の代わりに、アルゴン（Ａｒ）又はヘリウム（Ｈｅ）等の不活性元素をイオン注入してもよい。不活性元素のイオン注入時のドーズ量は、前述したソース拡張領域７１のイオン注入時のドーズ量と合わせた総ドーズ量が、例えば２×１０１５ｃｍ－２以上程度に設定される。不活性元素をイオン注入する場合、ｎ型不純物のイオン注入はソース拡張領域７１を形成するときのイオン注入のみとなるため、ソース拡張領域７１及びソースコンタクト領域７２の不純物濃度は互いに略同一となる。ソースコンタクト領域７２を形成するためのイオン注入の後、イオン注入用マスクとして用いた酸化膜２０を除去する。
【0068】
次に、ＣＶＤ技術等により、ベース領域６の上面に酸化膜２１（図７参照）を堆積する。酸化膜２１の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術等を用いて酸化膜２１をパターニングする。パターニングされた酸化膜２１をエッチングマスクとして用いて、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングにより、図７に示すように、埋込領域４ａ，４ｃの上方に位置するソースコンタクト領域７２及びソース拡張領域７１の一部を選択的に除去する。この結果、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂが形成される。コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面は、ソースコンタクト領域７２の下面より深く掘り込まれる。コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面にはソース拡張領域７１が露出する。コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの側面にはソース拡張領域７１及びソースコンタクト領域７２が露出する。コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面は、ソース拡張領域７１の下面より深く掘り込んでもよい。
【0069】
次に、エッチング用マスクとして用いた酸化膜２１を引き続きイオン注入用マスクとして用いて、図８に示すように、アルミニウム（Ａｌ）やボロン（Ｂ）等のｐ型不純物を選択的にイオン注入することにより、ソース拡張領域７１の一部の導電型をｎ型からｐ型へ反転させる（打ち返す）。この結果、埋込領域４ａ，４ｃの上面側に、４Ｈ－ＳｉＣのｐ＋型のベースコンタクト領域５ａ，５ｂが選択的に形成される。ベースコンタクト領域５ａ，５ｂの側面は、ソースコンタクト領域７２には接しておらず、ソース拡張領域７１及びベース領域６に接している。なお、酸化膜２１の代わりに、フォトレジスト膜をエッチング及びイオン注入の兼用マスクとして用いてもよい。その後、兼用マスクとして用いた酸化膜２１を除去する。
【0070】
なお、埋込領域４ａ，４ｃ及びゲート保護領域４ｂを形成するためのイオン注入、ベース領域６を形成するためのイオン注入、ソース拡張領域７１を形成するためのイオン注入、ソースコンタクト領域７２を形成するためのイオン注入、並びにベースコンタクト領域５ａ，５ｂを形成するためのイオン注入の順番はこれに限定されず、順番を入れ替えてもよい。
【0071】
また、図７及び図８に示した手順を逆にしてもよい。即ち、図７に示したドライエッチングよりも前に、図８に示したベースコンタクト領域５ａ，５ｂを形成するためのイオン注入を先に行う（後述する図１３に示した構造と同様となる）。その後、図７に示したドライエッチングを行うことにより、図８に示した構造としてもよい。
【0072】
次に、アニール炉等を用いて、例えば１６００℃以上、１９００℃以下程度で活性化アニール（熱処理）を行うことにより、埋込領域４ａ，４ｃ、ゲート保護領域４ｂ、ソース拡張領域７１、ソースコンタクト領域７２及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂ等にそれぞれイオン注入されたｐ型不純物又はｎ型不純物を一斉に活性化させる。このとき、ソースコンタクト領域７２のアモルファス構造が再結晶化し、３Ｃ－ＳｉＣとなることで、３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２が形成される。
【0073】
なお、ここではすべてのイオン注入工程の後に一括して１回の活性化アニールを行う場合を例示するが、各イオン注入工程後に個別に複数回の活性化アニールを行ってもよい。また、活性化アニールの前に、カーボン（Ｃ）からなるキャップ膜を成膜し、キャップ膜で被覆した状態で活性化アニールを行い、活性化アニールの後にキャップ膜を除去してもよい。
【0074】
次に、ＣＶＤ技術等により、ソースコンタクト領域７２及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上面に酸化膜２２（図９参照）を堆積する。酸化膜２２の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術等を用いて酸化膜２２をパターニングする。パターニングされた酸化膜２２をエッチング用マスクとして用いて、ＲＩＥ等のドライエッチング技術により、図９に示すように、ソースコンタクト領域７２の上面から深さ方向にソースコンタクト領域７２、ソース拡張領域７１、ベース領域６及びゲート保護領域４ｂの一部を選択的に除去することにより、ゲートトレンチ１０を掘り込む。
【0075】
ゲートトレンチ１０により、ソース拡張領域７１は２つのソース拡張領域７１ａ，７１ｂに分割され、ソースコンタクト領域７２は２つのソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂに分割され、ベース領域６は２つのベース領域６ａ，６ｂに分割される。ソース拡張領域７１ａ及びソースコンタクト領域７２ａによりソース領域７ａが形成され、ソース拡張領域７１ｂ及びソースコンタクト領域７２ｂによりソース領域７ｂが形成される。その後、エッチング用マスクとして用いた酸化膜２２を除去する。なお、酸化膜２２の代わりに、フォトレジスト膜をエッチング用マスクとして用いてもよい。
【0076】
次に、ＣＶＤ技術、高温酸化（ＨＴＯ）法又は熱酸化法等により、ゲートトレンチ１０の下面及び側面、並びにソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂ及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上面に、ゲート絶縁膜１１（図１０参照）を形成する。ゲート絶縁膜１１の形成時には、例えば９００℃以上、１３５０℃以下程度で熱処理（ＰＤＡ：Post Deposition Annealing）を行う。
【0077】
次に、ＣＶＤ技術等により、ゲートトレンチ１０の内側を埋め込むように、燐（Ｐ）やボロン（Ｂ）等の不純物を高濃度で添加したポリシリコン層（ドープドポリシリコン層）を堆積する。その後、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチングにより、ポリシリコン層の一部及びゲート絶縁膜１１の一部を選択的に除去する。この結果、図１０に示すように、ゲート絶縁膜１１及びゲート電極１２からなる絶縁ゲート型電極構造（１１，１２）が形成される。このとき、ゲート電極１２のゲート絶縁膜１１と接する位置の上面が、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂの下面よりも深く、且つソース拡張領域７１ａ，７１ｂの下面よりも浅くなるように、ゲート電極１２の落ち込み量を調整してよい。
【0078】
次に、ＣＶＤ技術等により、絶縁ゲート型電極構造（１１，１２）の上面に層間絶縁膜１３（図１１参照）を堆積する。フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術等により、層間絶縁膜１３の一部を選択的に除去し、図１１に示すように、層間絶縁膜１３にソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂの上面の一部及びコンタクトトレンチ８ａ，８ｂを露出するコンタクトホール１３ａ，１３ｂを開口する。その後、層間絶縁膜１３を平坦化するための熱処理（リフロー）を行ってもよい。
【0079】
次に、スパッタリング技術又は蒸着法等と熱処理によりシリサイド層１６（図１２参照）を形成し、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、シリサイド層１６の一部を選択的に除去する。この結果、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面に露出するベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上面にシリサイド層１６が選択的に形成される。シリサイド層１６は、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂと低抵抗でオーミック接触する。
【0080】
次に、スパッタリング技術又は蒸着法等により、図１２に示すように、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂを埋め込み、且つ、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂ及び層間絶縁膜１３の上面を覆うように、バリアメタル層１４及びソース配線層１５を順次形成する。この結果、バリアメタル層１４、ソース配線層１５及びシリサイド層１６からなるソース電極（１４，１５，１６）が形成される。バリアメタル層１４は、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂの上面の一部及び側面と低抵抗でオーミック接触する。
【0081】
なお、コンタクトホール１３ａ，１３ｂで、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂ及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂのそれぞれとソース電極（１４，１５，１６）の接続を行っているが、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂ及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂが個別のコンタクトホールによってソース電極（１４，１５，１６）と接続するようにしてもよい。
【0082】
次に、必要に応じて、研削又は化学機械研磨（ＣＭＰ）等により、ＳｉＣ基板１を下面側から薄化して厚さを調整することにより、ドレイン領域１とする。次に、スパッタリング法又は蒸着法等により、ドレイン領域１の下面の全面に金（Ａｕ）等からなるドレイン電極１７（図１参照）を形成する。このようにして、図１に示した炭化珪素半導体装置が完成する。
【0083】
ここで、比較例に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明する。比較例に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、製造上合理的に、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂに要求されるコンタクト抵抗を満たすための不純物濃度と、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂに要求されるコンタクト抵抗を満たすための不純物濃度の差を利用し、ソースコンタクト領域７２を形成する手順の後に、ｎ型領域の一部の導電型をｐ型に反転させて（打ち返して）ベースコンタクト領域５ａ，５ｂを形成する。
【0084】
具体的には、比較例に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、図６に示したソースコンタクト領域７２を形成する手順の後に、ソースコンタクト領域７２の上面に酸化膜２１を（図１３参照）堆積し、酸化膜２１をパターニングする。次に、図１３に示すように、パターニングされた酸化膜２１をイオン注入用マスクとして用いて、アルミニウム（Ａｌ）等のｐ型不純物を選択的にイオン注入することにより、ソース拡張領域７１及びソースコンタクト領域７２の一部の導電型をｎ型からｐ型に反転させる（打ち返す）。この結果、埋込領域４ａ，４ｃの上面側にｐ＋型のベースコンタクト領域５ａ，５ｂが選択的に形成される。
【0085】
しかし、比較例に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、図１３の破線で示した領域Ａ１，Ａ２であるソースコンタクト領域７２の打ち返した部分においてリーク不良が発生する場合がある。これは、ソースコンタクト領域７２を形成するためのイオン注入と、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂを形成するためのイオン注入により多くのダメージが発生し、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上部が３Ｃ－ＳｉＣとなり、リーク源となると推定される。
【0086】
これに対して、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、図７に示すように、ソース拡張領域７１及びソースコンタクト領域７２の一部を選択的に除去することにより、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂを形成する。そして、図８に示すように、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面にｐ型不純物をイオン注入することにより、ソースコンタクト領域７２を打ち返すことなく、ソース拡張領域７１の一部を打ち返してベースコンタクト領域５ａ，５ｂを形成することができる。よって、ソースコンタクト領域７２を形成するときのイオン注入と、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂを形成するときのイオン注入とで重なる領域が存在せず、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂの結晶構造は崩れずに４Ｈ－ＳｉＣとなるため、リーク不良を抑制することができる。
【0087】
また、図８に示したｐ型不純物のイオン注入を先に行い、図７に示したコンタクトトレンチ８ａ，８ｂの形成を後に行う場合には、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの形成時に、ｐ型不純物のイオン注入により多くのダメージが入ったベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上部を削り取ることができる。よって、残存したベースコンタクト領域５ａ，５ｂの結晶構造は４Ｈ－ＳｉＣとなるため、リーク不良を抑制することができる。
【0088】
更に、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂを形成するときのエッチングマスクと、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂを形成するためのイオン注入用マスクを酸化膜２１で共通化することができる。よって、合わせ精度を考慮しなくてよく、ソースコンタクト領域７２を形成するときのイオン注入と、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂを形成するときのイオン注入とで重なる領域が形成されることを確実に防止することができる。更に、ソースコンタクト領域７２を形成するときのイオン注入と、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂを形成するときのイオン注入とで重なる領域を形成しないようにソースコンタクト領域７２とベースコンタクト領域５ａ，５ｂを個別のマスクを用いて形成する場合と比較して、工数及び製造コストの増大を抑制することができる。
【0089】
（第２実施形態）
＜炭化珪素半導体装置の構造＞
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置は、図１４に示すように、層間絶縁膜１３のコンタクトホール１３ａ，１３ｂの側面と、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの側面が連続するように設けられている点が、図１に示した第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置と異なる。ベースコンタクト領域５ａ，５ｂは、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの幅よりも狭い。ソース拡張領域７１ａ，７１ｂのコンタクトトレンチ８ａ，８ｂに接する側の側面の下部には段差部７１ｘ，７１ｙが設けられている。
＜炭化珪素半導体装置の構造＞
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置は、図１４に示すように、層間絶縁膜１３のコンタクトホール１３ａ，１３ｂの側面と、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの側面が連続するように設けられている点が、図１に示した第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置と異なる。ベースコンタクト領域５ａ，５ｂは、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの幅よりも狭い。ソース拡張領域７１ａ，７１ｂのコンタクトトレンチ８ａ，８ｂに接する側の側面の下部には段差部７１ｘ，７１ｙが設けられている。
【0090】
図１５は、図１４に示した破線の領域Ａを拡大した概略断面図である。ソース拡張領域７１ａの左側の側面の下部には段差部７１ｘが設けられている。段差部７１ｘの幅ｗ２は、例えば１０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下程度である。段差部７１ｘの側面はベースコンタクト領域５ａに接している。段差部７１ｘの上面は、トレンチコンタクト８ａの下面及びシリサイド層１６に接している。シリサイド層１６がベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上面のみならず、ソース拡張領域７１ａの段差部７１ｘにも設けられることにより、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂのオーミック接触面積のばらつきを抑制することができる。
【0091】
ソース拡張領域７１ａの段差部７１ｘのよりも上部の左側の側面は、トレンチコンタクト８ａの側面、シリサイド層１６及びバリアメタル層１４に接している。ソースコンタクト領域７２ａの左側の側面は、トレンチコンタクト８ａの側面及びバリアメタル層１４に接している。ソースコンタクト領域７２ａの上面は、バリアメタル層１４に接しておらず、ゲート絶縁膜１１及び層間絶縁膜１３により覆われている。
【0092】
図１４に示したソース領域７ｂのソース拡張領域７１ｂ及びソースコンタクト領域７２ｂは、ソース領域７ａのソース拡張領域７１ａ及びソースコンタクト領域７２ａとそれぞれ同様の構成であるので、重複した説明を省略する。
【0093】
また、ソース領域７ｂのソース拡張領域７１ｂ及びソースコンタクト領域７２ｂと、ベースコンタクト領域５ｂ、ゲート絶縁膜１１及びゲート電極１２との位置関係は、図１５に示したソース領域７ａのソース拡張領域７１ａ及びソースコンタクト領域７２ａと、ベースコンタクト領域５ａ、ゲート絶縁膜１１及びゲート電極１２との位置関係と同様であるので、重複した説明を省略する。第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の他の構成は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【0094】
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置によれば、ソース領域７ａ，７ｂの３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂがシリサイド層１６を介さずにソース電極（１４，１５，１６）と低抵抗でオーミック接触することができる。よって、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂのコンタクト接合面にはシリサイド層１６が不要となるため、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂのコンタクト接合面におけるシリサイド層１６の剥離を抑制することができる。更に、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂの側面のみでソース電極（１４，１５，１６）とオーミック接触するため、単位セルの横方向の微細化が容易となる。
【0095】
更に、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置によれば、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面をソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂの下面よりも深くすることにより、３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂと、４Ｈ－ＳｉＣのベースコンタクト領域５ａ，５ｂを接しないようにしている。よって、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂを設けずに、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂとベースコンタクト領域５ａ，５ｂが互いに接する場合と比較して、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂにソース拡張領域７１ａ，７１ｂを形成するためのイオン注入によるダメージが無く、リーク不良を抑制することができる。
【0096】
更に、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置によれば、４Ｈ－ＳｉＣのソース拡張領域７１ａ，７１ｂと４Ｈ－ＳｉＣのベースコンタクト領域５ａ，５ｂとで構成されるｐｎ接合部が４Ｈ－ＳｉＣ同士であるため、結晶欠陥が多く残存する３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂと４Ｈ－ＳｉＣのベースコンタクト領域５ａ，５ｂとでｐｎ接合を構成する場合と比較して、ｐｎ接合部のリーク電流を防止することができる。
【0097】
更に、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置によれば、ゲート電極１２の上面を、ソースコンタクト領域７２ａの下面よりも深くし、且つソース拡張領域７１ａの下面よりも浅くする。これにより、ソース領域７ａのうちの相対的に結晶欠陥が少なく、表面の凹凸も少ないソース拡張領域７１ａがゲート絶縁膜１１を介してゲート電極１２と対向し、ソース領域７ａのうちの相対的に結晶欠陥が多く、表面の凹凸も多いソースコンタクト領域７２ａがゲート絶縁膜１１を介してゲート電極１２と対向しない。よって、ソース領域７ａとゲート電極１２との間のリーク電流の発生を抑制可能となる。
【0098】
＜炭化珪素半導体装置の製造方法＞
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、図６に示したソースコンタクト領域７２を形成する手順までは、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法と同様である。
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、図６に示したソースコンタクト領域７２を形成する手順までは、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法と同様である。
【0099】
次に、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂを形成せずに、図１３に示すように、ベース領域６の上面に酸化膜２１をパターニングし、パターニングされた酸化膜２１をイオン注入用マスクとして用いて、アルミニウム（Ａｌ）等のｐ型不純物を選択的にイオン注入することにより、ソース拡張領域７１及びソースコンタクト領域７２の一部の導電型をｎ型からｐ型に反転させる（打ち返す）。この結果、埋込領域４ａ，４ｃの上面側にｐ＋型のベースコンタクト領域５ａ，５ｂが選択的に形成される。図１３の破線で示した領域Ａ１，Ａ２であるソースコンタクト領域７２の打ち返した部分には多くのダメージが発生している。
【0100】
次に、アニール炉等を用いて、例えば１６００℃以上、１９００℃以下程度で活性化アニール（熱処理）を行うことにより、埋込領域４ａ，４ｃ、ゲート保護領域４ｂ、ソース拡張領域７１、ソースコンタクト領域７２及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂ等にそれぞれイオン注入されたｐ型不純物又はｎ型不純物を一斉に活性化させる。このとき、ソースコンタクト領域７２のアモルファス構造が再結晶化し、３Ｃ－ＳｉＣとなることで、３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２が形成される。また、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上部のソースコンタクト領域７２の打ち返した部分も３Ｃ－ＳｉＣとなる。
【0101】
次に、ＣＶＤ技術等により、ソースコンタクト領域７２及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上面に酸化膜２２（図１６参照）を堆積する。酸化膜２２の上面にフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術等を用いて酸化膜２２をパターニングする。パターニングされた酸化膜２２をエッチング用マスクとして用いて、ＲＩＥ等のドライエッチング技術により、図１６に示すように、ソースコンタクト領域７２の上面から深さ方向にソースコンタクト領域７２、ソース拡張領域７１、ベース領域６及びゲート保護領域４ｂの一部を選択的に除去することにより、ゲートトレンチ１０を掘り込む。なお、酸化膜２２の代わりに、フォトレジスト膜をエッチング用マスクとして用いてもよい。その後、エッチング用マスクとして用いた酸化膜２２を除去する。
【0102】
次に、ＣＶＤ技術、高温酸化（ＨＴＯ）法又は熱酸化法等により、ゲートトレンチ１０の下面及び側面、並びにソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂ及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上面に、ゲート絶縁膜１１（図１７参照）を形成する。
【0103】
次に、ＣＶＤ技術等により、ゲート絶縁膜１１を介してゲートトレンチ１０の内側を埋め込むように、燐（Ｐ）やボロン（Ｂ）等の不純物を高濃度で添加したポリシリコン層（ドープドポリシリコン層）を堆積する。その後、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチングにより、ポリシリコン層の一部及びゲート絶縁膜１１の一部を選択的に除去する。この結果、図１７に示すように、ゲート絶縁膜１１及びゲート電極１２からなる絶縁ゲート型電極構造（１１，１２）が形成される。
【0104】
次に、ＣＶＤ技術等により、絶縁ゲート型電極構造（１１，１２）、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂ及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上面に層間絶縁膜１３（図１８参照）を堆積する。フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術等により、層間絶縁膜１３の一部を選択的に除去する。この結果、図１８に示すように、層間絶縁膜１３にソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂの上面の一部及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上面を露出するコンタクトホール１３ａ，１３ｂが開口される。
【0105】
次に、層間絶縁膜１３をエッチングマスクとして用いて、ＲＩＥ等のドライエッチングにより、図１９に示すように、埋込領域４ａ，４ｃの上方に位置するソースコンタクト領域７２、ソース拡張領域７１及びベースコンタクト領域５ａ，５ｂの一部を選択的に除去する。この結果、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂの幅よりも広い幅のコンタクトトレンチ８ａ，８ｂが自己整合的に形成される。また、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上部の３Ｃ－ＳｉＣの部分が削り取られ、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂの４Ｈ－ＳｉＣの部分が残存する。
【0106】
コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面は、ソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂの下面より深く形成されている。ソース拡張領域７１ａ，７１ｂには段差部７１ｘ，７１ｙが形成される。コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面には、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂ及びソース拡張領域７１ａ，７１ｂの段差部７１ｘ，７１ｙが露出する。コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの側面には、ソース拡張領域７１ａ，７１ｂ及びソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂが露出する。その後、層間絶縁膜１３を平坦化するための熱処理（リフロー）を行ってもよい。
【0107】
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の他の手順は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【0108】
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、図１３に示すように、ソース拡張領域７１及びソースコンタクト領域７２を打ち返してベースコンタクト領域５ａ，５ｂを形成した後、図１９に示すように、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂのソースコンタクト領域７２を打ち返した３Ｃ－ＳｉＣの部分を選択的に削り取ることにより、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂを形成する。よって、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂは４Ｈ－ＳｉＣの部分のみが残存しているため、リーク不良を抑制することができる。
【0109】
更に、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、層間絶縁膜１３をエッチングマスクとして用いて、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂを自己整合的に形成することができる。よって、合わせ精度を考慮しなくてよく、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂのソースコンタクト領域７２を打ち返した３Ｃ－ＳｉＣの部分を確実に削り取ることができる。更に、ソースコンタクト領域７２を形成するときのイオン注入と、ベースコンタクト領域５ａ，５ｂを形成するときのイオン注入とで重なる領域を形成しないようにソースコンタクト領域７２とベースコンタクト領域５ａ，５ｂを個別のマスクを用いて形成する場合と比較して、工数及び製造コストの増大を抑制することができる。
【0110】
（第３実施形態）
図２０は、第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置の断面であって、図２に示した第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の断面に対応する位置の断面を示す。第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置は、図２０に示すように、コンタクトトレンチ８ａの下面が、ソース拡張領域７１ａの下面よりも深い点が、図２に示した第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置と異なる。コンタクトトレンチ８ａのソースコンタクト領域７２ａの上面からの深さｄ３が、ソース拡張領域７１ａのソースコンタクト領域７２ａの上面からの深さｄ１よりも深い。ベース領域６ａの左側の側面の一部が、コンタクトトレンチ８ａの側面、シリサイド層１６及びバリアメタル層１４に接している。
図２０は、第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置の断面であって、図２に示した第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の断面に対応する位置の断面を示す。第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置は、図２０に示すように、コンタクトトレンチ８ａの下面が、ソース拡張領域７１ａの下面よりも深い点が、図２に示した第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置と異なる。コンタクトトレンチ８ａのソースコンタクト領域７２ａの上面からの深さｄ３が、ソース拡張領域７１ａのソースコンタクト領域７２ａの上面からの深さｄ１よりも深い。ベース領域６ａの左側の側面の一部が、コンタクトトレンチ８ａの側面、シリサイド層１６及びバリアメタル層１４に接している。
【0111】
図示を省略するが、他方のコンタクトトレンチ８ｂ（図１参照）の下面も、ソース拡張領域７１ｂ（図１参照）の下面よりも深い。第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置の他の構成は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【0112】
第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置によれば、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面が、ソース拡張領域７１ａ，７１ｂの下面よりも深い場合でも、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置と同様に、３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂがソース電極（１４，１５，１６）にシリサイド層１６を介さずにオーミック接触することができると共に、４Ｈ－ＳｉＣのベースコンタクト領域５ａ，５ｂが３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂと接しないため、リーク不良を抑制することができる。
【0113】
（第４実施形態）
図２１は、第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置の断面であって、図１５に示した第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の断面に対応する位置の断面を示す。第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置は、図２１に示すように、コンタクトトレンチ８ａの下部において、シリサイド層１６がベースコンタクト領域５ａの上面のみに選択的に設けられ、ソース拡張領域７１ａの段差部７１ｘの上面には設けられていない点が、図１５に示した第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置と異なる。
図２１は、第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置の断面であって、図１５に示した第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の断面に対応する位置の断面を示す。第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置は、図２１に示すように、コンタクトトレンチ８ａの下部において、シリサイド層１６がベースコンタクト領域５ａの上面のみに選択的に設けられ、ソース拡張領域７１ａの段差部７１ｘの上面には設けられていない点が、図１５に示した第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置と異なる。
【0114】
図示を省略するが、他方のコンタクトトレンチ８ｂ（図１４参照）の下部においても、シリサイド層１６がベースコンタクト領域５ｂの上面のみに選択的に設けられ、ソース拡張領域７１ｂの段差部７１ｙの上面には設けられていない。第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置の他の構成は、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【0115】
第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置によれば、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置と同様に、３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂがソース電極（１４，１５，１６）にシリサイド層１６を介さずにオーミック接触することができると共に、４Ｈ－ＳｉＣのベースコンタクト領域５ａ，５ｂが３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂと接しないため、リーク不良を抑制することができる。
【0116】
更に、第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置によれば、シリサイド層１６がベースコンタクト領域５ａ，５ｂの上面のみに選択的に設けられ、ソース拡張領域７１ａの段差部７１ｘ，７１ｙの上面には設けられていないことにより、段差部７１ｘ，７１ｙの上面におけるシリサイド層１６の剥離を抑制することができる。
【0117】
（第５実施形態）
第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置は、図２２に示すように、４Ｈ－ＳｉＣのｎ＋型のソース拡張領域７１ａ，７１ｂが薄く形成されている点が、図１に示した第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置と異なる。第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置の他の構成は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置は、図２２に示すように、４Ｈ－ＳｉＣのｎ＋型のソース拡張領域７１ａ，７１ｂが薄く形成されている点が、図１に示した第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置と異なる。第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置の他の構成は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【0118】
第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、図５に示した手順において、ベース領域６の上面側にソース拡張領域７１のためのイオン注入を行わない。そして、図６に示した手順において、窒素（Ｎ）等のｎ型不純物を選択的にイオン注入することにより、ベース領域６の上面側にｎ＋型のソースコンタクト領域７２を選択的に形成する。イオン注入では深い側に必ず濃度勾配が発生するので、ソースコンタクト領域７２の深い側に接して自然と濃度の低い部分ができる。濃度の低い部分は熱処理後に４Ｈ－ＳｉＣ構造になるので、この４Ｈ－ＳｉＣの部分をソース拡張領域７１として用いる。第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の他の手順は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【0119】
第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置によれば、ｎ＋型のソース拡張領域７１ａ，７１ｂが薄く形成されている場合でも、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置と同様に、３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂがソース電極（１４，１５，１６）にシリサイド層１６を介さずにオーミック接触することができると共に、４Ｈ－ＳｉＣのベースコンタクト領域５ａ，５ｂが３Ｃ－ＳｉＣを含むソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂと接しないため、リーク不良を抑制することができる。
【0120】
（その他の実施形態）
上記のように、本開示の第１～第５実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本開示を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
上記のように、本開示の第１～第５実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本開示を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【0121】
例えば、第１～第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置としてＭＯＳＦＥＴを例示したが、ｎ＋型のドレイン領域１の代わりにｐ＋型のコレクタ領域を設けた構成の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）にも適用可能である。また、ＩＧＢＴ単体以外にも、逆導通型ＩＧＢＴ（ＲＣ－ＩＧＢＴ）や、逆阻止絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＲＢ－ＩＧＢＴ）にも適用可能である。
【0122】
また、第１～第５実施形態が開示する構成を、矛盾の生じない範囲で適宜組み合わせることができる。例えば、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置において、第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置のように、コンタクトトレンチ８ａ，８ｂの下面を、ソース拡張領域７１ａ，７１ｂの下面よりも深く形成してもよい。
【0123】
また、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置において、第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置のように、ｎ＋型のソース領域７ａ，７ｂが、ｎ＋型のソース拡張領域７１ａ，７１ｂを含まずに、ｎ＋型のソースコンタクト領域７２ａ，７２ｂのみで構成されていてもよい。
【0124】
このように、本開示はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本開示の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【0125】
１…ドレイン領域（ＳｉＣ基板）
２…ドリフト層
４ａ，４ｃ…埋込領域
４ｂ…ゲート保護領域
５ａ，５ｂ…ベースコンタクト領域
６，６ａ，６ｂ…ベース領域
７ａ，７ｂ…ソース領域
８ａ，８ｂ…コンタクトトレンチ
１０…ゲートトレンチ
１１…ゲート絶縁膜
１２…ゲート電極
１３…層間絶縁膜
１３ａ，１３ｂ…コンタクトホール
１４…バリアメタル層
１５…ソース配線層
１６…シリサイド層
１７…ドレイン電極
２０，２１，２２…酸化膜
７１，７１ａ，７１ｂ…ソース拡張領域
７１ｘ，７１ｙ…段差部
７２，７２ａ，７２ｂ…ソースコンタクト領域
２…ドリフト層
４ａ，４ｃ…埋込領域
４ｂ…ゲート保護領域
５ａ，５ｂ…ベースコンタクト領域
６，６ａ，６ｂ…ベース領域
７ａ，７ｂ…ソース領域
８ａ，８ｂ…コンタクトトレンチ
１０…ゲートトレンチ
１１…ゲート絶縁膜
１２…ゲート電極
１３…層間絶縁膜
１３ａ，１３ｂ…コンタクトホール
１４…バリアメタル層
１５…ソース配線層
１６…シリサイド層
１７…ドレイン電極
２０，２１，２２…酸化膜
７１，７１ａ，７１ｂ…ソース拡張領域
７１ｘ，７１ｙ…段差部
７２，７２ａ，７２ｂ…ソースコンタクト領域
【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】