特開 2024-47312 炭化珪素半導体装置

(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】P2024047312

(43)【公開日】2024-04-05

(54)【発明の名称】炭化珪素半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/78 20060101AFI20240329BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20240329BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20240329BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 652F

H01L29/78 652T

H01L29/78 653A

H01L29/78 652K

H01L29/78 652H

H01L29/78 652D

H01L29/78 652M

H01L29/78 658E

H01L29/78 658A

H01L29/78 658G

H01L29/78 658F

H01L29/78 652C

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022152860

(22)【出願日】2022-09-26

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 雄

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ドレインリークを抑制する炭化珪素半導体装置を提供する。
【解決手段】炭化珪素半導体装置１００において、炭化珪素基板１０は、第１導電型を有するドリフト領域１１と、ドリフト領域１１上に設けられ第１導電型とは異なる第２導電型を有するボディ領域１２と、ボディ領域１２上に設けられ、第２導電型を有するコンタクト領域１８と、を有する。さらに、第１主面１には、ゲートトレンチ５が設けられており、ドリフト領域１１は、側面３に露出し、かつ、ボディ領域１２に接する第１領域１１Ａと、第１領域１１Ａ及びボディ領域１２に接する第２領域１１Ｂと、を有する。第１領域１１Ａは、側面３と第２領域１１Ｂとの間にあり、第２領域１１Ｂにおける第１導電型の不純物の第２実効濃度は、第１領域１１Ａにおける第１導電型の不純物の第１実効濃度よりも低く、第１主面１に垂直な平面視で、コンタクト領域１８と第２領域１１Ｂとが重なる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面と、前記第１主面とは反対の第２主面とを有する炭化珪素基板を備え、
前記炭化珪素基板は、
第１導電型を有するドリフト領域と、
前記ドリフト領域上に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有するボディ領域と、
前記ドリフト領域から隔てられるように前記ボディ領域上に設けられ、前記第１導電型を有するソース領域と、
前記ボディ領域上に設けられ、前記第２導電型を有するコンタクト領域と、
を有し、
前記第１主面には、前記ソース領域および前記ボディ領域を貫通して前記ドリフト領域に至る側面と、前記側面と連なる底面とにより規定されたゲートトレンチが設けられており、
前記ソース領域および前記コンタクト領域に接続されたソース電極を有し、
前記ドリフト領域は、
前記側面に露出し、かつ前記ボディ領域に接する第１領域と、
前記第１領域および前記ボディ領域に接する第２領域と、
を有し、
前記第１領域は、前記側面と前記第２領域との間にあり、
前記第２領域における前記第１導電型の不純物の第２実効濃度は、前記第１領域における前記第１導電型の不純物の第１実効濃度よりも低く、
前記第１主面に垂直な平面視で、前記コンタクト領域と前記第２領域とが重なる、炭化珪素半導体装置。

【請求項2】

前記炭化珪素基板は、前記底面と前記第２主面との間に設けられ、前記第２導電型を有する電界緩和領域を有する、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項3】

前記ドリフト領域は、前記第１領域および前記第２領域と前記第２主面との間の第３領域を有する、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項4】

前記炭化珪素基板は、前記第２領域と、前記ボディ領域または前記コンタクト領域とに接し、前記第２導電型を有する保護領域を有し、
前記第２領域は、前記第１領域と前記保護領域との間にあり、
前記保護領域における前記第２導電型の不純物の第４実効濃度は、前記コンタクト領域における第３実効濃度よりも低く、
前記第１主面に垂直な平面視で、前記コンタクト領域と前記保護領域とが重なる、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項5】

前記炭化珪素基板は、
前記底面と前記第２主面との間に設けられ、前記第２導電型を有する電界緩和領域と、
前記第２領域および前記ボディ領域に接し、前記第２導電型を有する保護領域と、
を有し、
前記ドリフト領域は、前記第１領域および前記第２領域と前記第２主面との間の第３領域を有し、
前記第３領域の一部は、前記電界緩和領域と前記保護領域との間にあり、
前記保護領域における前記第２導電型の不純物の第４実効濃度は、前記コンタクト領域における第３実効濃度よりも低く、
前記第１主面に垂直な平面視で、前記コンタクト領域と前記保護領域とが重なる、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項6】

前記ゲートトレンチおよび前記電界緩和領域は、第１仮想直線に沿って延び、
前記電界緩和領域は、
前記第１仮想直線に垂直な第２仮想直線に沿って第１寸法を有する第４領域と、
前記第１仮想直線に沿って前記第４領域につながり、前記第２仮想直線に沿って前記第１寸法よりも小さい第２寸法を有する第５領域と、
を有し、
前記第１主面に垂直な平面視で、前記第２仮想直線に沿って前記保護領域と前記第５領域とが並ぶ、請求項５に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項7】

複数の前記コンタクト領域が、前記第１仮想直線に沿って断続的に配置され、
複数の前記第４領域および複数の前記第５領域が前記第１仮想直線に沿って交互に配置されている、請求項６に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項8】

前記保護領域の下面は、前記電界緩和領域の上面よりも前記第２主面に近い、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項9】

前記第１実効濃度は前記第２実効濃度の２倍以上である、請求項１、請求項２、請求項５、請求項６または請求項７に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項10】

第１主面と、前記第１主面とは反対の第２主面とを有する炭化珪素基板を備え、
前記炭化珪素基板は、
第１導電型を有するドリフト領域と、
前記ドリフト領域上に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有するボディ領域と、
前記ドリフト領域から隔てられるように前記ボディ領域上に設けられ、前記第１導電型を有するソース領域と、
前記ボディ領域上に設けられ、前記第２導電型を有するコンタクト領域と、
を有し、
前記第１主面には、前記ソース領域および前記ボディ領域を貫通して前記ドリフト領域に至る側面と、前記側面と連なる底面とにより規定されたゲートトレンチが設けられており、
前記ソース領域および前記コンタクト領域に接続されたソース電極を有し、
前記炭化珪素基板は、前記コンタクト領域と前記第２主面との間に設けられ、前記第２導電型を有する保護領域を有し、
前記保護領域における前記第２導電型の不純物の第４実効濃度は、前記コンタクト領域における第３実効濃度よりも低い、炭化珪素半導体装置。

【請求項11】

前記ドリフト領域は、
前記側面に露出し、かつ前記ボディ領域に接する第１領域と、
前記第１領域および前記保護領域と前記第２主面との間の第３領域と、
を有し、
前記第１領域における前記第１導電型の不純物の第１実効濃度は、前記第３領域における前記第１導電型の不純物の第５実効濃度よりも高い、請求項１０に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項12】

前記ゲートトレンチの前記側面は、｛０－３３－８｝面を含む、請求項１、請求項２、請求項５、請求項６、請求項７、請求項１０または請求項１１に記載の炭化珪素半導体装置。

【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に関する。

【背景技術】

【0002】

炭化珪素半導体装置の一つとして、主面に形成されたゲートトレンチの下方に電界シールド領域が設けられたトレンチ型ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が開示されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１５／０１５８０８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、炭化珪素半導体装置に対してドレインリークの更なる抑制が望まれている。

【0005】

本開示は、ドレインリークを抑制できる炭化珪素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】

【0006】

本開示の炭化珪素半導体装置は、第１主面と、前記第１主面とは反対の第２主面とを有する炭化珪素基板を備え、前記炭化珪素基板は、第１導電型を有するドリフト領域と、前記ドリフト領域上に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有するボディ領域と、前記ドリフト領域から隔てられるように前記ボディ領域上に設けられ、前記第１導電型を有するソース領域と、前記ボディ領域上に設けられ、前記第２導電型を有するコンタクト領域と、を有し、前記第１主面には、前記ソース領域および前記ボディ領域を貫通して前記ドリフト領域に至る側面と、前記側面と連なる底面とにより規定されたゲートトレンチが設けられており、前記ソース領域および前記コンタクト領域に接続されたソース電極を有し、前記ドリフト領域は、前記側面に露出し、かつ前記ボディ領域に接する第１領域と、前記第１領域および前記ボディ領域に接する第２領域と、を有し、前記第１領域は、前記側面と前記第２領域との間にあり、前記第２領域における前記第１導電型の不純物の第２実効濃度は、前記第１領域における前記第１導電型の不純物の第１実効濃度よりも低く、前記第１主面に垂直な平面視で、前記コンタクト領域と前記第２領域とが重なる。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、ドレインリークを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置における層間絶縁膜および第１主面の構成を示す図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図（その１）である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図（その２）である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図（その３）である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図（その４）である。

【図6】図６は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。

【図7】図７は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。

【図8】図８は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。

【図9】図９は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図（その４）である。

【図10】図１０は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図（その５）である。

【図11】図１１は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図（その６）である。

【図12】図１２は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図（その７）である。

【図13】図１３は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図（その８）である。

【図14】図１４は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図（その９）である。

【図15】図１５は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図（その１０）である。

【図16】図１６は、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置を示す断面図（その１）である。

【図17】図１７は、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置を示す断面図（その２）である。

【図18】図１８は、第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置における電界緩和領域の上面を含む平面の構成を示す図である。

【図19】図１９は、第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置を示す断面図である。

【図20】図２０は、第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置を示す断面図である。

【図21】図２１は、第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施するための形態について、以下に説明する。

【0010】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、"－"（バー）を数字の上に付すことによって表現されるが、本開示では数字の前に負の符号を付している。また、以下の説明では、ＸＹＺ直交座標系を用いるが、当該座標系は、説明のために定めるものであって、半導体装置の姿勢について限定するものではない。また、ＸＹ面視を平面視といい、任意の点からみて、＋Ｚ方向を上方、上側または上ということがあり、－Ｚ方向を下方、下側または下ということがある。

【0011】

〔１〕 本開示の一態様に係る炭化珪素半導体装置は、第１主面と、前記第１主面とは反対の第２主面とを有する炭化珪素基板を備え、前記炭化珪素基板は、第１導電型を有するドリフト領域と、前記ドリフト領域上に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有するボディ領域と、前記ドリフト領域から隔てられるように前記ボディ領域上に設けられ、前記第１導電型を有するソース領域と、前記ボディ領域上に設けられ、前記第２導電型を有するコンタクト領域と、を有し、前記第１主面には、前記ソース領域および前記ボディ領域を貫通して前記ドリフト領域に至る側面と、前記側面と連なる底面とにより規定されたゲートトレンチが設けられており、前記ソース領域および前記コンタクト領域に接続されたソース電極を有し、前記ドリフト領域は、前記側面に露出し、かつ前記ボディ領域に接する第１領域と、前記第１領域および前記ボディ領域に接する第２領域と、を有し、前記第１領域は、前記側面と前記第２領域との間にあり、前記第２領域における前記第１導電型の不純物の第２実効濃度は、前記第１領域における前記第１導電型の不純物の第１実効濃度よりも低く、前記第１主面に垂直な平面視で、前記コンタクト領域と前記第２領域とが重なる。

【0012】

ドリフト領域が第１領域および第２領域を有し、第１主面に垂直な平面視でコンタクト領域と第２領域とが重なり、第２実効濃度が第１実効濃度よりも低い。このため、第２実効濃度が第１実効濃度と等しい場合と比較して、コンタクト領域と第２主面との間のｐｎ接合界面の近傍において空乏層が広がりやすく、電界集中を緩和できる。従って、電界集中に起因するドレインリークを抑制できる。

【0013】

〔２〕 〔１〕において、前記炭化珪素基板は、前記底面と前記第２主面との間に設けられ、前記第２導電型を有する電界緩和領域を有してもよい。この場合、ゲートトレンチの近傍での電界集中を緩和できる。

【0014】

〔３〕 〔１〕または〔２〕において、ドリフト領域は、前記第１領域および前記第２領域と前記第２主面との間の第３領域を有してもよい。第３領域が電流経路の一部として機能する。

【0015】

〔４〕 〔１〕から〔３〕のいずれかにおいて、前記炭化珪素基板は、前記第２領域と、前記ボディ領域または前記コンタクト領域とに接し、前記第２導電型を有する保護領域を有し、前記第２領域は、前記第１領域と前記保護領域との間にあり、前記保護領域における前記第２導電型の不純物の第４実効濃度は、前記コンタクト領域における第３実効濃度よりも低く、前記第１主面に垂直な平面視で、前記コンタクト領域と前記保護領域とが重なってもよい。この場合、コンタクト領域と第２主面との間のｐｎ接合界面の近傍において空乏層が更に広がりやすく、電界集中を更に緩和できる。従って、ドレインリークを更に抑制できる。

【0016】

〔５〕 〔１〕において、前記炭化珪素基板は、前記底面と前記第２主面との間に設けられ、前記第２導電型を有する電界緩和領域と、前記第２領域および前記ボディ領域に接し、前記第２導電型を有する保護領域と、を有し、前記ドリフト領域は、前記第１領域および前記第２領域と前記第２主面との間の第３領域を有し、前記第３領域の一部は、前記電界緩和領域と前記保護領域との間にあり、前記保護領域における前記第２導電型の不純物の第４実効濃度は、前記コンタクト領域における第３実効濃度よりも低く、前記第１主面に垂直な平面視で、前記コンタクト領域と前記保護領域とが重なってもよい。この場合、コンタクト領域と第２主面との間のｐｎ接合界面の近傍において空乏層が更に広がりやすく、電界集中を更に緩和できる。従って、ドレインリークを更に抑制できる。

【0017】

〔６〕 〔５〕において、前記ゲートトレンチおよび前記電界緩和領域は、第１仮想直線に沿って延び、前記電界緩和領域は、前記第１仮想直線に垂直な第２仮想直線に沿って第１寸法を有する第４領域と、前記第１仮想直線に沿って前記第４領域につながり、前記第２仮想直線に沿って前記第１寸法よりも小さい第２寸法を有する第５領域と、を有し、前記第１主面に垂直な平面視で、前記第２仮想直線に沿って前記保護領域と前記第５領域とが並んでもよい。この場合、保護領域と電界緩和領域との間の距離が大きく、第３領域内の電流経路の電気抵抗を低減できる。

【0018】

〔７〕 〔６〕において、複数の前記コンタクト領域が、前記第１仮想直線に沿って断続的に配置され、複数の前記第４領域および複数の前記第５領域が前記第１仮想直線に沿って交互に配置されていてもよい。この場合、電流経路の偏在を抑制しやすい。

【0019】

〔８〕 〔５〕から〔７〕のいずれかにおいて、前記保護領域の下面は、前記電界緩和領域の上面よりも前記第２主面に近くてもよい。この場合、電界集中を更に緩和しやすく、ドレインリークを更に抑制しやすい。

【0020】

〔９〕 〔１〕から〔８〕のいずれかにおいて、前記第１実効濃度は前記第２実効濃度の２倍以上であってもよい。この場合、電界集中をより緩和しやすく、ドレインリークをより抑制しやすい。

【0021】

〔１０〕 本開示の他の一態様に係る炭化珪素半導体装置は、第１主面と、前記第１主面とは反対の第２主面とを有する炭化珪素基板を備え、前記炭化珪素基板は、第１導電型を有するドリフト領域と、前記ドリフト領域上に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有するボディ領域と、前記ドリフト領域から隔てられるように前記ボディ領域上に設けられ、前記第１導電型を有するソース領域と、前記ボディ領域上に設けられ、前記第２導電型を有するコンタクト領域と、を有し、前記第１主面には、前記ソース領域および前記ボディ領域を貫通して前記ドリフト領域に至る側面と、前記側面と連なる底面とにより規定されたゲートトレンチが設けられており、前記ソース領域および前記コンタクト領域に接続されたソース電極を有し、前記炭化珪素基板は、前記コンタクト領域と前記第２主面との間に設けられ、前記第２導電型を有する保護領域を有し、前記保護領域における前記第２導電型の不純物の第４実効濃度は、前記コンタクト領域における第３実効濃度よりも低い。

【0022】

第１主面に垂直な平面視でコンタクト領域と保護領域とが重なり、第４実効濃度が第３実効濃度よりも低い。このため、コンタクト領域と第２主面との間のｐｎ接合界面の近傍において空乏層が広がりやすく、電界集中を緩和できる。従って、電界集中に起因するドレインリークを抑制できる。

【0023】

〔１１〕 〔１０〕において、前記ドリフト領域は、前記側面に露出し、かつ前記ボディ領域に接する第１領域と、前記第１領域および前記保護領域と前記第２主面との間の第３領域と、を有し、前記第１領域における前記第１導電型の不純物の第１実効濃度は、前記第３領域における前記第１導電型の不純物の第５実効濃度よりも高くてもよい。この場合、電界集中を更に緩和しやすく、ドレインリークを更に抑制しやすい。

【0024】

〔１２〕 〔１〕から〔１１〕のいずれかにおいて、前記ゲートトレンチの前記側面は、｛０－３３－８｝面を含んでもよい。側面が｛０－３３－８｝面を含むことで、ゲートトレンチの側面において良好な移動度が得られ、チャネル抵抗を低減できる。

【0025】

［本開示の実施形態］
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。第１実施形態は、炭化珪素を用いたいわゆる縦型のＭＯＳ型電界効果トランジスタ（field effect transistor：ＦＥＴ）に関し、このＭＯＳ型ＦＥＴは炭化珪素半導体装置の一例である。図１は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置における層間絶縁膜および第１主面の構成を示す図である。図２から図５は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。図２は、図１中のII-II線に沿った断面図に相当する。図３は、図１中のIII-III線に沿った断面図に相当する。図４は、図１中のIV-IV線に沿った断面図に相当する。図５は、図１中のV-V線に沿った断面図に相当する。

【0026】

図１から図５に示されるように、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置１００は、炭化珪素基板１０と、ゲート絶縁膜８１と、ゲート電極８２と、層間絶縁膜８３と、ソース電極６０と、ドレイン電極７０と、バリアメタル膜８４とを主に有している。

【0027】

炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第１主面１とは反対の第２主面２とを有する。第１主面１および第２主面２はＸＹ平面に平行であり、第１主面１は第２主面２からみて＋Ｚ方向にある。炭化珪素基板１０は、炭化珪素単結晶基板５０と、炭化珪素単結晶基板５０上にある炭化珪素エピタキシャル層４０とを含む。炭化珪素エピタキシャル層４０は第１主面１を構成し、炭化珪素単結晶基板５０は第２主面２を構成する。炭化珪素単結晶基板５０および炭化珪素エピタキシャル層４０は、例えばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素から構成されている。炭化珪素単結晶基板５０は、例えば窒素（Ｎ）等のｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型（第１導電型）を有する。

【0028】

第１主面１は、｛０００１｝面または｛０００１｝面がオフ方向に８°以下のオフ角だけ傾斜した面である。好ましくは、第１主面１は、（０００－１）面または（０００－１）面がオフ方向に８°以下のオフ角だけ傾斜した面である。オフ方向は、例えば＜１１－２０＞方向であってもよいし、＜１－１００＞方向であってもよい。オフ角は、例えば１°以上であってもよいし、２°以上であってもよい。オフ角は、６°以下であってもよいし、４°以下であってもよい。

【0029】

炭化珪素エピタキシャル層４０は、ドリフト領域１１と、ボディ領域１２と、ソース領域１３と、電界緩和領域１６と、接続領域１７と、コンタクト領域１８とを主に有する。

【0030】

ドリフト領域１１は、窒素またはリン（Ｐ）等のｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を有する。ドリフト領域１１は炭化珪素単結晶基板５０の上に設けられている。ドリフト領域１１は、第１領域１１Ａと、第２領域１１Ｂと、第３領域１１Ｃとを主に有している。

【0031】

ボディ領域１２は、アルミニウム（Ａｌ）等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。ボディ領域１２はドリフト領域１１の上に設けられている。

【0032】

ソース領域１３は、窒素またはリン等のｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を有する。ソース領域１３はボディ領域１２の上に設けられている。ソース領域１３は、ボディ領域１２によってドリフト領域１１から隔てられている。ソース領域１３は第１主面１を構成する。

【0033】

コンタクト領域１８は、アルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。コンタクト領域１８は、ソース領域１３を貫通し、ボディ領域１２に接する。コンタクト領域１８は第１主面１を構成する。コンタクト領域１８は、ソース領域１３を貫通し、ボディ領域１２に接する。コンタクト領域１８は、第６領域１８Ａと、第７領域１８Ｂとを主に有している。

【0034】

第１主面１に、側面３と底面４とにより規定される複数のゲートトレンチ５が設けられている。ゲートトレンチ５は、例えばＹ軸に沿って延びる。Ｙ軸に沿って複数のゲートトレンチ５が一定の間隔で配置されている。また、Ｘ軸に沿って複数のゲートトレンチ５が一定の間隔で配置されている。複数のゲートトレンチ５がアレイ状に設けられていてもよい。側面３は、ソース領域１３と、ボディ領域１２と、ドリフト領域１１の一部とを貫通し、ドリフト領域１１に至る。底面４は側面３と連なる。底面４はドリフト領域１１に位置する。例えば、底面４は第１主面１および第２主面２と平行である。Ｙ軸に垂直な断面視で、底面４を含む仮想平面Ｐ１に対する側面３の角度θ１は、例えば４５°以上６５°以下である。角度θ１は、例えば５０°以上であってもよい。角度θ１は、例えば６０°以下であってもよい。側面３は、好ましくは｛０－３３－８｝面を有する。｛０－３３－８｝面は、優れた移動度が得られる結晶面である。本開示では、Ｙ軸に平行な第１仮想直線Ｌ１およびＸ軸に平行な第２仮想直線Ｌ２を用いて各部位の位置関係を説明することがある。

【0035】

電界緩和領域１６は、アルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。電界緩和領域１６は、ゲートトレンチ５の底面４と第２主面２との間にある。電界緩和領域１６の上端面は、例えばゲートトレンチ５の底面４と第２主面２との間にある。電界緩和領域１６の上端面の一部は、ボディ領域１２の下端面の一部に対向する。電界緩和領域１６は、ゲートトレンチ５と同様に、Ｙ軸に沿って延びる。第１主面１に垂直な平面視で、電界緩和領域１６はゲートトレンチ５と重なる。第１主面１に垂直な平面視で、Ｙ軸に沿って電界緩和領域１６が複数のゲートトレンチ５と重なっていてもよい。また、Ｘ軸に沿って複数の電界緩和領域１６が一定の間隔で配置されている。複数の電界緩和領域１６がストライプ状に設けられていてもよい。

【0036】

コンタクト領域１８の第６領域１８Ａは、Ｘ軸に沿って隣り合うゲートトレンチ５の間にある。Ｘ軸に沿って隣り合う２つのゲートトレンチ５の間において、第６領域１８Ａとソース領域１３とがＹ軸に沿って交互に設けられていてもよい。例えば、第６領域１８Ａがゲートトレンチ５の長手方向の端部の近傍にあり、ソース領域１３がゲートトレンチ５の長手方向の中央部の近傍にあってもよい。第６領域１８ＡはＸ軸に沿ってゲートトレンチ５の両側に設けられている。

【0037】

コンタクト領域１８の第７領域１８Ｂは、第１主面１に垂直な平面視で、Ｙ軸に沿って隣り合うゲートトレンチ５の間にある。第７領域１８Ｂは、Ｘ軸に沿って第６領域１８Ａにつながる。第６領域１８Ａと第７領域１８ＢとがＸ軸に沿って交互に設けられている。例えば、第６領域１８ＡのＹ軸に沿った第３寸法Ｗ３は、第７領域１８ＢのＹ軸に沿った第４寸法Ｗ４よりも大きい。

【0038】

接続領域１７は、アルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。接続領域１７は、コンタクト領域１８と電界緩和領域１６とを電気的に接続する。接続領域１７は、第１主面１に垂直な平面視で、Ｙ軸に沿って隣り合うゲートトレンチ５の間にある。接続領域１７は、第１主面１に垂直な平面視で、第６領域１８Ａの一部と第７領域１８Ｂとに重なる。接続領域１７は電界緩和領域１６に接する。接続領域１７は少なくともボディ領域１２または第７領域１８Ｂの一方に接する。接続領域１７がボディ領域１２および第７領域１８Ｂの各々に接してもよい。接続領域１７は、電界緩和領域１６とコンタクト領域１８との間にある。

【0039】

ドリフト領域１１の第１領域１１Ａは側面３に露出し、かつボディ領域１２に接する。ドリフト領域１１の第２領域１１Ｂは第１領域１１Ａおよびボディ領域１２に接する。第１主面１に垂直な平面視で、コンタクト領域１８と第２領域１１Ｂとが重なる。第１領域１１Ａは、側面３と第２領域１１Ｂとの間にある。第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂの厚さは、例えば０．１μｍ以上０．５μｍ以下である。ドリフト領域１１の第３領域１１Ｃは炭化珪素単結晶基板５０に接してもよい。第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂは、第３領域１１Ｃとボディ領域１２との間にある。第１領域１１Ａの下端面および第２領域１１Ｂの下端面が、第３領域１１Ｃの上端面に接する。第３領域１１Ｃが側面３に露出してもよい。第３領域１１Ｃが底面４に露出してもよい。底面４と第２主面２との間において、第３領域１１Ｃが電界緩和領域１６を囲んでいてもよい。底面４と電界緩和領域１６の上端面との間に第３領域１１Ｃの一部があってもよい。電界緩和領域１６の下端面と第２主面２との間に第３領域１１Ｃの他の一部があってもよい。Ｘ軸に沿って隣り合う電界緩和領域１６の間に第３領域１１Ｃの更に他の一部があってもよい。

【0040】

ゲート絶縁膜８１は、例えば酸化膜である。ゲート絶縁膜８１は、例えば二酸化珪素を含む材料により構成されている。ゲート絶縁膜８１は、側面３および底面４に接する。ゲート絶縁膜８１は、底面４においてドリフト領域１１に接する。ゲート絶縁膜８１は、底面４において第３領域１１Ｃに接する。ゲート絶縁膜８１は、側面３においてソース領域１３、ボディ領域１２およびドリフト領域１１と接する。ゲート絶縁膜８１は、側面３において第１領域１１Ａおよび第３領域１１Ｃに接する。ゲート絶縁膜８１は第２領域１１Ｂから離れている。ゲート絶縁膜８１は、第１主面１においてソース領域１３に接していてもよい。

【0041】

ゲート電極８２は、ゲート絶縁膜８１の上に設けられている。ゲート電極８２は、例えば導電性不純物を含むポリシリコン（ポリＳｉ）から構成されている。ゲート電極８２は、ゲートトレンチ５の内部に配置されている。ゲート電極８２は、側面３および底面４に対向する。ゲート電極８２の一部が第１主面１に対向してもよい。ゲート電極８２は、ゲートトレンチ５と同様に、Ｙ軸に沿って延びる。第１主面１に垂直な平面視で、ゲート電極８２が複数のゲートトレンチ５と重なってもよい。

【0042】

層間絶縁膜８３はゲート電極８２を覆う。層間絶縁膜８３はゲート電極８２およびゲート絶縁膜８１に接する。層間絶縁膜８３は、例えば酸化膜である。層間絶縁膜８３は、例えば二酸化珪素を含む材料から構成されている。層間絶縁膜８３は、ゲート電極８２とソース電極６０とを互いに電気的に絶縁している。層間絶縁膜８３の一部は、ゲートトレンチ５の内部に設けられていてもよい。層間絶縁膜８３の上面は、曲率が連続的に変化する曲面であってもよい。層間絶縁膜８３の上面は、ゲートトレンチ５の上方において＋Ｚ方向に凸となる曲面であってもよい。

【0043】

層間絶縁膜８３およびゲート絶縁膜８１には、Ｘ軸に沿って一定の間隔でコンタクトホール９０が形成されている。コンタクトホール９０は、Ｘ軸に沿って隣り合うコンタクトホール９０の間にゲートトレンチ５が位置するように配置されている。コンタクトホール９０はＹ軸に沿って延びる。コンタクトホール９０を通じて、ソース領域１３および第６領域１８Ａが層間絶縁膜８３およびゲート絶縁膜８１から露出している。第７領域１８Ｂは層間絶縁膜８３により覆われていてよい。

【0044】

バリアメタル膜８４は、層間絶縁膜８３の上面と、ゲート絶縁膜８１の側面とを覆う。バリアメタル膜８４は、層間絶縁膜８３およびゲート絶縁膜８１の各々と接している。バリアメタル膜８４は、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）を含む材料から構成されている。

【0045】

ソース電極６０は第１主面１に接する。ソース電極６０は、コンタクトホール９０内に設けられたコンタクト電極６１と、ソース配線６２とを有する。コンタクト電極６１は、第１主面１において、ソース領域１３およびコンタクト領域１８に接している。コンタクト電極６１は、例えばニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ）を含む材料から構成されている。コンタクト電極６１が、チタン（Ｔｉ）と、アルミニウムと、シリコンとを含む材料から構成されていてもよい。コンタクト電極６１は、ソース領域１３およびコンタクト領域１８とオーミック接合している。ソース配線６２は、バリアメタル膜８４の上面および側面と、コンタクト電極６１の上面とを覆う。ソース配線６２は、バリアメタル膜８４およびコンタクト電極６１の各々と接している。ソース配線６２は、例えばアルミニウムを含む材料から構成されている。

【0046】

ドレイン電極７０は第２主面２に接する。ドレイン電極７０は、第２主面２において炭化珪素単結晶基板５０と接している。ドレイン電極７０は、ドリフト領域１１と電気的に接続されている。ドレイン電極７０は、例えばニッケルシリサイドを含む材料から構成されている。ドレイン電極７０がチタンと、アルミニウムと、シリコンとを含む材料から構成されていてもよい。ドレイン電極７０は、炭化珪素単結晶基板５０とオーミック接合している。

【0047】

炭化珪素単結晶基板５０とドリフト領域１１との間に、窒素等のｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を有するバッファ層が設けられていてもよい。また、ソース電極６０の一部を覆うパッシベーション膜が設けられていてもよい。

【0048】

ドリフト領域１１に関し、第２領域１１Ｂにおけるｎ型不純物の第２実効濃度は、第１領域１１Ａにおけるｎ型不純物の第１実効濃度よりも低い。第１実効濃度は第２実効濃度の、好ましくは２倍以上であり、より好ましくは３倍以上であり、更に好ましくは５倍以上である。例えば、第２実効濃度は１×１０^１６ｃｍ^－３以上５×１０^１６ｃｍ^－３以下であり、第１実効濃度は１×１０^１７ｃｍ^－３以上１×１０^１８ｃｍ^－３以下である。第３領域１１Ｃにおけるｎ型不純物の第５実効濃度は、第１実効濃度よりも低くてもよく、第２実効濃度と同程度であってもよい。第１領域１１Ａは電流拡散領域とよばれることがある。

【0049】

コンタクト領域１８におけるｐ型不純物の第３実効濃度は、ボディ領域１２におけるｐ型不純物の実効濃度よりも高くてもよい。例えば、第３実効濃度は、例えば１×１０^１８ｃｍ^－３以上１×１０^２０ｃｍ^－３以下であり、ボディ領域１２におけるｐ型不純物の実効濃度は５×１０^１７ｃｍ^－３以上１×１０^１８ｃｍ^－３以下である。

【0050】

ソース領域１３におけるｎ型不純物の実効濃度は、ボディ領域１２におけるｐ型不純物の実効濃度よりも高くてもよい。ソース領域１３におけるｎ型不純物の実効濃度は、例えば１×１０^１９ｃｍ^－３程度である。また、電界緩和領域１６におけるｐ型不純物の実効濃度および接続領域１７におけるｐ型不純物の実効濃度は、例えば５×１０^１７ｃｍ^－３以上５×１０^１８ｃｍ^－３以下である。

【0051】

本開示において、第１導電型の不純物の実効濃度とは、第１導電型の不純物の濃度から第２導電型の不純物の濃度を減じて得られる濃度であり、第２導電型の不純物の実効濃度とは、第２導電型の不純物の濃度から第１導電型の不純物の濃度を減じて得られる濃度である。実効濃度は、例えば走査型静電容量顕微鏡（scanning capacitance microscope：ＳＣＭ）を用いて測定できる。

【0052】

次に、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置１００の製造方法について説明する。図６から図１５は、第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置１００の製造方法を示す断面図である。図６から図１５は、図３に示す断面の変化を示す。

【0053】

まず、図６に示されるように、炭化珪素単結晶基板５０を準備する。次に、炭化珪素単結晶基板５０の上に炭化珪素エピタキシャル層４１を形成する。例えば、炭化珪素単結晶基板５０は、窒素等のｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を有する。例えば、炭化珪素エピタキシャル層４１は窒素等のｎ型不純物を添加したエピタキシャル成長により形成できる。

【0054】

次に、図７に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層４１へのイオン注入を行い、電界緩和領域１６を形成する。電界緩和領域１６を形成するためのイオン注入においては、例えばアルミニウム等のｐ型不純物をイオン注入する。

【0055】

次に、図８に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層４１の上に炭化珪素エピタキシャル層４２を形成する。例えば、炭化珪素エピタキシャル層４２は窒素等のｎ型不純物を添加したエピタキシャル成長により形成できる。

【0056】

次に、図９に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層４２へのイオン注入を行い、ドリフト領域１１の第１領域１１Ａ、ボディ領域１２、ソース領域１３、接続領域１７（図４および図５参照）およびコンタクト領域１８を形成する。炭化珪素エピタキシャル層４２の第１領域１１Ａと同じ深さで第１領域１１Ａが形成されていない部分が第２領域１１Ｂとなり、炭化珪素エピタキシャル層４２の残部および炭化珪素エピタキシャル層４１が第３領域１１Ｃとなる。ボディ領域１２、接続領域１７またはコンタクト領域１８を形成するためのイオン注入においては、例えばアルミニウム等のｐ型不純物をイオン注入する。第１領域１１Ａまたはソース領域１３を形成するためのイオン注入においては、例えばリン等のｎ型不純物をイオン注入する。このようにして、第１主面１と、第２主面２とを有する炭化珪素基板１０が得られる。

【0057】

次に、図１０に示されるように、ソース領域１３、ボディ領域１２およびドリフト領域１１に複数のゲートトレンチ５を形成する。ゲートトレンチ５は、次のようにして形成できる。

【0058】

まず、ゲートトレンチ５を形成しようとする領域上に開口を有するマスク（図示せず）を形成する。次に、マスクを用いて、ソース領域１３の一部と、ボディ領域１２の一部と、ドリフト領域１１の一部とをエッチングにより除去する。エッチングは、例えば反応性イオンエッチング（reactive ion etching：ＲＩＥ）である。エッチングにより、ゲートトレンチ５を形成しようとする領域に、第１主面１に対してほぼ垂直な側部と、側部と連続的に設けられ、かつ第１主面１とほぼ平行な底部とを有する凹部が形成される。

【0059】

次に、凹部において熱エッチングを行う。熱エッチングは、第１主面１上にマスクが形成された状態で、例えば、少なくとも１種類以上のハロゲン原子を有する反応性ガスを含む雰囲気中での加熱によって行い得る。少なくとも１種類以上のハロゲン原子は、塩素（Ｃｌ）原子およびフッ素（Ｆ）原子の少なくともいずれかを含む。当該雰囲気は、例えば、塩素（Ｃｌ_２）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）または四フッ化炭素（ＣＦ_４）を含む。例えば、塩素ガスと酸素（Ｏ_２）ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を８００℃以上９００℃以下として、熱エッチングが行われる。なお、反応ガスは、上述した塩素ガスと酸素ガスとに加えて、キャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、例えば窒素（Ｎ_２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガスまたはヘリウム（Ｈｅ）ガス等を用いることができる。

【0060】

上記熱エッチングにより、第１主面１にゲートトレンチ５が形成される。ゲートトレンチ５は、ドリフト領域１１からなる底面４と、ソース領域１３およびボディ領域１２を貫通して底面４に連なる側面３とを有する。熱エッチング後に、マスクを第１主面１から除去する。

【0061】

次に、図１１に示されるように、ゲート絶縁膜８１を形成する。例えば炭化珪素基板１０を熱酸化することにより、ソース領域１３と、ボディ領域１２と、ドリフト領域１１と、コンタクト領域１８とに接するゲート絶縁膜８１が形成される。具体的には、炭化珪素基板１０を、酸素を含む雰囲気中において、例えば１３００℃以上１４００℃以下の温度で加熱する。これにより、第１主面１と、側面３と、底面４とに接するゲート絶縁膜８１が形成される。なお、ゲート絶縁膜８１が熱酸化により形成された場合、厳密には、炭化珪素基板１０の一部がゲート絶縁膜８１に取り込まれる。このため、以降の処理では、熱酸化後のゲート絶縁膜８１と炭化珪素基板１０との間の界面に第１主面１、側面３および底面４が若干移動したものとする。

【0062】

次に、一酸化窒素（ＮＯ）ガス雰囲気中において炭化珪素基板１０に対して熱処理（ＮＯアニール）を行ってもよい。ＮＯアニールにおいて、炭化珪素基板１０が、例えば１１００℃以上１４００℃以下の条件下で１時間程度保持される。これにより、ゲート絶縁膜８１とボディ領域１２との界面領域に窒素原子が導入される。その結果、界面領域における界面準位の形成が抑制されることで、チャネル移動度を向上させることができる。

【0063】

次に、図１２に示されるように、ゲート電極８２を形成する。ゲート電極８２は、ゲート絶縁膜８１上に形成される。ゲート電極８２は、例えば減圧ＣＶＤ（Low Pressure - Chemical Vapor Deposition：ＬＰ－ＣＶＤ）法により形成される。ゲート電極８２は、ソース領域１３と、ボディ領域１２と、ドリフト領域１１との各々に対面するように形成される。

【0064】

次に、図１３に示されるように、ゲート電極８２を覆い、かつゲート絶縁膜８１と接する層間絶縁膜８３を形成する。層間絶縁膜８３は、例えば、ＣＶＤ法により形成される。層間絶縁膜８３は、例えば二酸化珪素を含む材料から構成される。層間絶縁膜８３の一部がゲートトレンチ５の内部に形成されてもよい。次に、層間絶縁膜８３およびゲート絶縁膜８１のエッチングを行うことで、層間絶縁膜８３およびゲート絶縁膜８１にコンタクトホール９０を形成する。この結果、ソース領域１３およびコンタクト領域１８の第６領域１８Ａが層間絶縁膜８３およびゲート絶縁膜８１から露出する。

【0065】

次に、図１４に示されるように、層間絶縁膜８３の上面および側面と、ゲート絶縁膜８１の側面とを覆うバリアメタル膜８４を形成する。バリアメタル膜８４は、例えばスパッタリング法による成膜およびＲＩＥにより形成される。バリアメタル膜８４は、例えば窒化チタンを含む材料から構成される。次に、第１主面１においてソース領域１３およびコンタクト領域１８に接するコンタクト電極６１用の金属膜（図示せず）を形成する。コンタクト電極６１用の金属膜は、例えばスパッタリング法により形成される。コンタクト電極６１用の金属膜は、例えばニッケルを含む材料から構成される。次に、合金化アニールを行う。コンタクト電極６１用の金属膜が、例えば９００℃以上１１００℃以下の温度で５分間程度保持される。これにより、コンタクト電極６１用の金属膜の少なくとも一部が、炭化珪素基板１０が含む珪素と反応してシリサイド化する。この結果、ソース領域１３および第６領域１８Ａとオーミック接合するコンタクト電極６１が形成される。コンタクト電極６１が、チタンと、アルミニウムと、シリコンとを含む材料から構成されてもよい。

【0066】

次に、図１５に示されるように、ソース配線６２を形成する。具体的には、コンタクト電極６１およびバリアメタル膜８４を覆うソース配線６２が形成される。ソース配線６２は、例えばスパッタリング法により形成される。ソース配線６２は、例えばアルミニウムまたは銅を含む材料から構成される。ソース配線６２がアルミニウムおよび銅を含む材料から構成されてもよい。例えば、ソース配線６２は、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜である。このようにして、コンタクト電極６１とソース配線６２とを有するソース電極６０が形成される。次に、第２主面２において炭化珪素単結晶基板５０とオーミック接合するドレイン電極７０を形成する。

【0067】

ソース配線６２を覆うパッシベーション膜を形成し、パッシベーション膜に、ソース配線６２の一部が露出する開口部を形成してもよい。パッシベーション膜は、例えばポリイミドを含む材料から構成される。パッシベーション膜は、例えば塗布法により形成される。パッシベーション膜をプラズマＣＶＤ法により形成してもよい。ポリイミドが感光性を備える場合、露光および現像により開口部を形成できる。

【0068】

このようにして、炭化珪素半導体装置１００を製造できる。

【0069】

第１実施形態に係る炭化珪素半導体装置１００では、ドリフト領域１１が第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂを有し、第１主面１に垂直な平面視でコンタクト領域１８と第２領域１１Ｂとが重なり、第２実効濃度が第１実効濃度よりも低い。このため、第２実効濃度が第１実効濃度と等しい場合と比較して、コンタクト領域１８と第２主面２との間のｐｎ接合界面の近傍において空乏層が広がりやすく、電界集中を緩和できる。従って、電界集中に起因するドレインリークを抑制できる。特に、第１実効濃度が第２実効濃度の２倍以上であることで、逆の見方をすると、第２実効濃度が第１実効濃度の１／２以下であることで、電界集中をより緩和しやすく、ドレインリークをより抑制しやすい。

【0070】

また、ゲートトレンチ５の底面４と第２主面２との間に電界緩和領域１６が設けられているため、ゲートトレンチ５の近傍での電界集中を緩和できる。

【0071】

炭化珪素半導体装置１００では、オン時に、ソース電極６０とドレイン電極７０との間では、主として、ソース領域１３、ボディ領域１２、第１領域１１Ａ、第３領域１１Ｃ、炭化珪素単結晶基板５０の順で電子が移動する。つまり、第３領域１１Ｃが電流経路の一部として機能する。

【0072】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、主として、コンタクト領域１８の第６領域１８Ａと第２主面２との間に保護領域が設けられている点で第１実施形態と相違する。図１６および図１７は、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置を示す断面図である。図１６は、図１中のIII-III線に沿った断面図に相当する。図１７は、図１中のV-V線に沿った断面図に相当する。

【0073】

図１６および図１７に示されるように、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置２００では、炭化珪素基板１０が、第２領域１１Ｂに接する保護領域１４を有する。保護領域１４は、ボディ領域１２またはコンタクト領域１８に接する。保護領域１４は、第２領域１１Ｂおよび第３領域１１Ｃにも接する。第２領域１１Ｂは、第１領域１１Ａと保護領域１４との間にある。保護領域１４の厚さは、例えば０．１μｍ以上０．５μｍ以下である。第１主面に垂直な平面視で、コンタクト領域１８と保護領域１４とが重なる。保護領域１４は、例えば第１主面に垂直な平面視で第６領域１８Ａと重なる。保護領域１４は、第１主面１に垂直な平面視で、Ｘ軸に沿って隣り合うゲートトレンチ５の間にある。第３領域１１Ｃの一部が電界緩和領域１６と保護領域１４との間にある。

【0074】

保護領域１４は、アルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。保護領域１４におけるｐ型不純物の第４実効濃度は、コンタクト領域１８における第３実効濃度よりも低い。第４実効濃度は、例えば１×１０^１６ｃｍ^－３以上１×１０^１７ｃｍ^－３以下である。

【0075】

第２実施形態の他の構成は第１実施形態と同じである。

【0076】

第２実施形態によっても第１実施形態と同じ効果が得られる。また、第２実施形態では、保護領域１４におけるｐ型不純物の第４実効濃度がコンタクト領域１８におけるｐ型不純物の第３実効濃度よりも低い。このため、コンタクト領域１８と第２主面２との間のｐｎ接合界面の近傍において空乏層が更に広がりやすく、電界集中を更に緩和できる。従って、電界集中に起因するドレインリークを更に抑制できる。

【0077】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、主として、電界緩和領域１６の構成の点で第２実施形態と相違する。図１８は、第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置における電界緩和領域の上面を含む平面の構成を示す図である。図１９は、第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置を示す断面図である。図１９は、図１８中のXIX-XIX線に沿った断面図に相当する。

【0078】

図１８および図１９に示されるように、第３実施形態に係る炭化珪素半導体装置３００では、電界緩和領域１６が、第４領域１６Ａと、第５領域１６Ｂとを有する。第５領域１６Ｂは、第１仮想直線Ｌ１に沿って第４領域１６Ａにつながる。第１主面１に垂直な平面視で、第１仮想直線Ｌ１に垂直な第２仮想直線Ｌ２に沿って保護領域１４と第５領域１６Ｂとが並ぶ。第４領域１６Ａは、第２仮想直線Ｌ２に沿って第１寸法Ｗ１を有する。第５領域１６Ｂは、第２仮想直線Ｌ２に沿って第１寸法Ｗ１よりも小さい第２寸法Ｗ２を有する。複数のコンタクト領域１８が第１仮想直線Ｌ１に沿って断続的に配置され、複数の第４領域１６Ａおよび複数の第５領域１６Ｂが第１仮想直線Ｌ１に沿って交互に配置されている。

【0079】

第３実施形態の他の構成は第２実施形態と同じである。

【0080】

第３実施形態によっても第２実施形態と同じ効果が得られる。また、第３実施形態では、第１主面１に垂直な平面視で、第２仮想直線Ｌ２に沿って保護領域１４と第５領域１６Ｂとが並び、第５領域１６Ｂの第２寸法Ｗ２は第４領域１６Ａの第１寸法Ｗ１よりも小さい。このため、第２実施形態と比較して、保護領域１４と電界緩和領域１６との間の距離が大きい。従って、第３領域１１Ｃ内の電流経路の電気抵抗を低減できる。

【0081】

特に、複数のコンタクト領域１８が第１仮想直線Ｌ１に沿って断続的に配置され、複数の第４領域１６Ａおよび複数の第５領域１６Ｂが第１仮想直線Ｌ１に沿って交互に配置されていることで、電流経路の偏在を抑制しやすい。

【0082】

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態は、主として、保護領域１４の構成の点で第３実施形態と相違する。図２０は、第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置を示す断面図である。図２０は、図１８中のXIX-XIX線に沿った断面図に相当する。

【0083】

図２０に示されるように、第４実施形態に係る炭化珪素半導体装置４００では、保護領域１４の下面１４Ｙが電界緩和領域１６の上面１６Ｘよりも第２主面２に近い。つまり、第２仮想直線Ｌ２に沿って、保護領域１４の下面１４Ｙは、隣り合う２個の電界緩和領域１６の間にある。

【0084】

第４実施形態の他の構成は第３実施形態と同じである。

【0085】

第４実施形態によっても第３実施形態と同じ効果が得られる。また、第４実施形態では、保護領域１４の下面１４Ｙが電界緩和領域１６の上面１６Ｘよりも第２主面２に近いため、電界集中を更に緩和しやすく、電界集中に起因するドレインリークを更に抑制しやすい。

【0086】

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。第５実施形態は、主として、ドリフト領域１１の構成の点で第４実施形態と相違する。図２１は、第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置を示す断面図である。図２１は、図１８中のXIX-XIX線に沿った断面図に相当する。

【0087】

図２１に示されるように、第５実施形態に係る炭化珪素半導体装置５００では、ドリフト領域１１が、第１領域１１Ａおよび第３領域１１Ｃを含むが、第２領域１１Ｂを含まない。第１領域１１Ａは、第４実施形態において第２領域１１Ｂがある範囲まで広がっている。従って、保護領域１４は第１領域１１Ａおよび第３領域１１Ｃに接する。

【0088】

第５実施形態の他の構成は第４実施形態と同じである。

【0089】

第５実施形態によっても第４実施形態と同じ効果が得られる。

【0090】

第２実施形態、第３実施形態および第４実施形態においても、ドリフト領域１１が第２領域１１Ｂを含まなくてもよく、保護領域１４が第１領域１１Ａおよび第３領域１１Ｃに接していてもよい。

【0091】

以上、実施形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形および変更が可能である。

【符号の説明】

【0092】

１ 第１主面
２ 第２主面
３ 側面
４ 底面
５ ゲートトレンチ
１０ 炭化珪素基板
１１ ドリフト領域
１１Ａ 第１領域
１１Ｂ 第２領域
１１Ｃ 第３領域
１２ ボディ領域
１３ ソース領域
１４ 保護領域
１４Ｙ 下面
１６ 電界緩和領域
１６Ａ 第４領域
１６Ｂ 第５領域
１６Ｘ 上面
１７ 接続領域
１８ コンタクト領域
１８Ａ 第６領域
１８Ｂ 第７領域
４０、４１、４２ 炭化珪素エピタキシャル層
５０ 炭化珪素単結晶基板
６０ ソース電極
６１ コンタクト電極
６２ ソース配線
７０ ドレイン電極
８１ ゲート絶縁膜
８２ ゲート電極
８３ 層間絶縁膜
８４ バリアメタル膜
９０ コンタクトホール
１００、２００、３００、４００、５００ 炭化珪素半導体装置
Ｌ１ 第１仮想直線
Ｌ２ 第２仮想直線
Ｐ１ 仮想平面
Ｗ１ 第１寸法
Ｗ２ 第２寸法
Ｗ３ 第３寸法
Ｗ４ 第４寸法
θ１ 角度

【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】