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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-04
(45)【発行日】2024-10-15
(54)【発明の名称】半導体装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/336 20060101AFI20241007BHJP
H01L 29/78 20060101ALI20241007BHJP
H01L 29/06 20060101ALI20241007BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 658J
H01L29/78 652M
H01L29/78 652P
H01L29/78 652K
H01L29/78 653C
H01L29/06 301V
H01L29/06 301F
H01L29/78 652G
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2020205605
(22)【出願日】2020-12-11
(65)【公開番号】P2022092731
(43)【公開日】2022-06-23
【審査請求日】2023-03-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(73)【特許権者】
【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】小林 勇介
(72)【発明者】
【氏名】牛流 章弘
(72)【発明者】
【氏名】下條 亮平
(72)【発明者】
【氏名】雁木 比呂
(72)【発明者】
【氏名】井口 智明
(72)【発明者】
【氏名】馬場 祥太郎
(72)【発明者】
【氏名】西脇 達也
(72)【発明者】
【氏名】可知 剛
【審査官】恩田 和彦
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０７４１８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０６４７１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１０２４９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１５２３５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２２９７０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１５３７８４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３３６
Ｈ０１Ｌ ２９／７８
Ｈ０１Ｌ ２９／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電極と、第２電極であって、前記第１電極から前記第２電極への方向は、第１方向に沿う、前記第２電極と、
第３電極であって、前記第３電極は、第３電極端部及び第３電極他端部を含み、前記第３電極端部は、前記第１方向において前記第１電極と前記第３電極他端部との間にある、前記第３電極と、
第１導電部材であって、前記第１導電部材は、第１導電部材端部及び第１導電部材他端部を含み、前記第１導電部材端部は、前記第１方向において前記第１電極と前記第１導電部材他端部との間にあり、前記第１導電部材端部の前記第１方向における位置は、前記第１電極の前記第１方向における位置と、前記第３電極端部の前記第１方向における位置との間にあり、前記第１導電部材は、前記第２電極及び前記第３電極の一方と電気的に接続された、または、前記第１導電部材は、前記一方と電気的に接続されることが可能である、前記第１導電部材と、
半導体部材であって、前記半導体部材は、第１導電形の第１半導体領域と、第２導電形の第２半導体領域と、前記第１導電形の第３半導体領域と、前記第１導電形の第４半導体領域と、を含み、
前記第１半導体領域は、第１部分領域及び第２部分領域を含み、
前記第１部分領域は、前記第１方向において、前記第１電極と前記第２電極との間にあり、
前記第２半導体領域は、前記第１方向において前記第１部分領域と前記第３半導体領域との間にあり、
前記第３半導体領域は、前記第２電極と電気的に接続され、
前記第３電極の一部から前記第２半導体領域への第２方向は、前記第１方向と交差し、
前記第３電極の別の一部から前記第１部分領域の一部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第２部分領域から前記第１導電部材への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第１導電部材から前記第１部分領域への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第４半導体領域は、前記第１方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間に設けられ、
前記第４半導体領域は、前記第１電極と電気的に接続され、
前記第４半導体領域における前記第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体領域における前記第１導電形のキャリア濃度よりも高く、
前記第１部分領域は、第１位置を含み、前記第１導電部材端部から前記第１位置への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第４半導体領域における欠陥密度は、前記第１位置における第１欠陥密度よりも高い、前記半導体部材と、
第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記半導体部材と前記第３電極との間、及び、前記半導体部材と前記第１導電部材との間にある、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記半導体部材は、第５半導体領域をさらに含み、
前記第５半導体領域における前記第１導電形のキャリア濃度は、前記第４半導体領域における前記第１導電形の前記キャリア濃度よりも高く、
前記第４半導体領域は、前記第５半導体領域と前記第１半導体領域との間にあり、
前記第５半導体領域における欠陥密度は、前記第４半導体領域における前記欠陥密度よりも低い、半導体装置。
【請求項2】
前記半導体部材における最高の欠陥密度が得られる前記第１方向における欠陥ピーク位置は、前記第４半導体領域にあり、
前記第４半導体領域と前記第１半導体領域との第２境界の前記第１方向における第２境界位置における欠陥密度は、前記第１欠陥密度の３．５倍以上であり、前記最高の欠陥密度の０．５倍以下である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
第１電極と、第２電極であって、前記第１電極から前記第２電極への方向は、第１方向に沿う、前記第２電極と、
第３電極であって、前記第３電極は、第３電極端部及び第３電極他端部を含み、前記第３電極端部は、前記第１方向において前記第１電極と前記第３電極他端部との間にある、前記第３電極と、
第１導電部材であって、前記第１導電部材は、第１導電部材端部及び第１導電部材他端部を含み、前記第１導電部材端部は、前記第１方向において前記第１電極と前記第１導電部材他端部との間にあり、前記第１導電部材端部の前記第１方向における位置は、前記第１電極の前記第１方向における位置と、前記第３電極端部の前記第１方向における位置との間にあり、前記第１導電部材は、前記第２電極及び前記第３電極の一方と電気的に接続された、または、前記第１導電部材は、前記一方と電気的に接続されることが可能である、前記第１導電部材と、
半導体部材であって、前記半導体部材は、第１導電形の第１半導体領域と、第２導電形の第２半導体領域と、前記第１導電形の第３半導体領域と、前記第１導電形の第４半導体領域と、を含み、
前記第１半導体領域は、第１部分領域及び第２部分領域を含み、
前記第１部分領域は、前記第１方向において、前記第１電極と前記第２電極との間にあり、
前記第２半導体領域は、前記第１方向において前記第１部分領域と前記第３半導体領域との間にあり、
前記第３半導体領域は、前記第２電極と電気的に接続され、
前記第３電極の一部から前記第２半導体領域への第２方向は、前記第１方向と交差し、
前記第３電極の別の一部から前記第１部分領域の一部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第２部分領域から前記第１導電部材への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第１導電部材から前記第１部分領域への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第４半導体領域は、前記第１方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間に設けられ、
前記第４半導体領域は、前記第１電極と電気的に接続され、
前記第４半導体領域における前記第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体領域における前記第１導電形のキャリア濃度よりも高く、
前記第１部分領域は、第１位置を含み、前記第１導電部材端部から前記第１位置への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第４半導体領域における欠陥密度は、前記第１位置における第１欠陥密度よりも高い、前記半導体部材と、
第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記半導体部材と前記第３電極との間、及び、前記半導体部材と前記第１導電部材との間にある、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記半導体部材における最高の欠陥密度が得られる前記第１方向における欠陥ピーク位置は、前記第４半導体領域にあり、
前記第４半導体領域と前記第１半導体領域との第２境界の前記第１方向における第２境界位置における欠陥密度は、前記第１欠陥密度の３．５倍以上であり、前記最高の欠陥密度の０．５倍以下である、半導体装置。
【請求項4】
前記第１部分領域は、第３位置をさらに含み、前記第３電極端部から前記第３位置への方向は、前記第２方向に沿い、前記第３位置における第３欠陥密度は、前記第１欠陥密度以下である、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第４半導体領域は、水素、ヘリウム、アルゴン及びカーボンよりなる群から選択された少なくとも１つ第１元素を含み、前記第１位置は前記第１元素を含まない、または、前記第１位置における前記第１元素の濃度は、前記第４半導体領域おける前記第１元素の濃度よりも低い、請求項１記載の半導体装置。
【請求項6】
前記半導体部材における最高の前記第１元素の濃度が得られる前記第１方向における第１元素ピーク位置は、前記第４半導体領域にある、請求項５記載の半導体装置。
【請求項7】
前記第４半導体領域と前記第５半導体領域との第１境界の前記第１方向における第１境界位置と、前記第１元素ピーク位置と、の間の前記第１方向に沿う距離は、０．１μｍ以上４μｍ以下である、請求項６記載の半導体装置。
【請求項8】
第１電極と、第２電極であって、前記第１電極から前記第２電極への方向は、第１方向に沿う、前記第２電極と、
第３電極であって、前記第３電極は、第３電極端部及び第３電極他端部を含み、前記第３電極端部は、前記第１方向において前記第１電極と前記第３電極他端部との間にある、前記第３電極と、
第１導電部材であって、前記第１導電部材は、第１導電部材端部及び第１導電部材他端部を含み、前記第１導電部材端部は、前記第１方向において前記第１電極と前記第１導電部材他端部との間にあり、前記第１導電部材端部の前記第１方向における位置は、前記第１電極の前記第１方向における位置と、前記第３電極端部の前記第１方向における位置との間にあり、前記第１導電部材は、前記第２電極及び前記第３電極の一方と電気的に接続された、または、前記第１導電部材は、前記一方と電気的に接続されることが可能である、前記第１導電部材と、
半導体部材であって、前記半導体部材は、第１導電形の第１半導体領域と、第２導電形の第２半導体領域と、前記第１導電形の第３半導体領域と、前記第１導電形の第４半導体領域と、を含み、
前記第１半導体領域は、第１部分領域及び第２部分領域を含み、
前記第１部分領域は、前記第１方向において、前記第１電極と前記第２電極との間にあり、
前記第２半導体領域は、前記第１方向において前記第１部分領域と前記第３半導体領域との間にあり、
前記第３半導体領域は、前記第２電極と電気的に接続され、
前記第３電極の一部から前記第２半導体領域への第２方向は、前記第１方向と交差し、
前記第３電極の別の一部から前記第１部分領域の一部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第２部分領域から前記第１導電部材への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第１導電部材から前記第１部分領域への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第４半導体領域は、前記第１方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間に設けられ、
前記第４半導体領域は、前記第１電極と電気的に接続され、
前記第４半導体領域における前記第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体領域における前記第１導電形のキャリア濃度よりも高く、
前記第１部分領域は、第１位置を含み、前記第１導電部材端部から前記第１位置への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第４半導体領域における欠陥密度は、前記第１位置における第１欠陥密度よりも高い、前記半導体部材と、
第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記半導体部材と前記第３電極との間、及び、前記半導体部材と前記第１導電部材との間にある、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記第４半導体領域は、水素、ヘリウム、アルゴン及びカーボンよりなる群から選択された少なくとも１つ第１元素を含み、
前記第１位置は前記第１元素を含まない、または、前記第１位置における前記第１元素の濃度は、前記第４半導体領域おける前記第１元素の濃度よりも低く、
前記半導体部材は、第５半導体領域をさらに含み、
前記第５半導体領域における前記第１導電形のキャリア濃度は、前記第４半導体領域における前記第１導電形の前記キャリア濃度よりも高く、
前記第４半導体領域は、前記第５半導体領域と前記第１半導体領域との間にあり、
前記第５半導体領域における前記第１元素の濃度は、前記第４半導体領域における前記第１元素の濃度よりも低い、半導体装置。
【請求項9】
前記第４半導体領域と前記第１半導体領域との第２境界の前記第１方向における第２境界位置における前記第１元素の濃度は、前記第１位置における前記第１元素の濃度の４０倍以上であり、前記最高の前記第１元素の前記濃度の０．１倍以下である、請求項６または７に記載の半導体装置。
【請求項10】
第１電極と、第２電極であって、前記第１電極から前記第２電極への方向は、第１方向に沿う、前記第２電極と、
第３電極であって、前記第３電極は、第３電極端部及び第３電極他端部を含み、前記第３電極端部は、前記第１方向において前記第１電極と前記第３電極他端部との間にある、前記第３電極と、
第１導電部材であって、前記第１導電部材は、第１導電部材端部及び第１導電部材他端部を含み、前記第１導電部材端部は、前記第１方向において前記第１電極と前記第１導電部材他端部との間にあり、前記第１導電部材端部の前記第１方向における位置は、前記第１電極の前記第１方向における位置と、前記第３電極端部の前記第１方向における位置との間にあり、前記第１導電部材は、前記第２電極及び前記第３電極の一方と電気的に接続された、または、前記第１導電部材は、前記一方と電気的に接続されることが可能である、前記第１導電部材と、
半導体部材であって、前記半導体部材は、第１導電形の第１半導体領域と、第２導電形の第２半導体領域と、前記第１導電形の第３半導体領域と、前記第１導電形の第４半導体領域と、を含み、
前記第１半導体領域は、第１部分領域及び第２部分領域を含み、
前記第１部分領域は、前記第１方向において、前記第１電極と前記第２電極との間にあり、
前記第２半導体領域は、前記第１方向において前記第１部分領域と前記第３半導体領域との間にあり、
前記第３半導体領域は、前記第２電極と電気的に接続され、
前記第３電極の一部から前記第２半導体領域への第２方向は、前記第１方向と交差し、
前記第３電極の別の一部から前記第１部分領域の一部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第２部分領域から前記第１導電部材への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第１導電部材から前記第１部分領域への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第４半導体領域は、前記第１方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間に設けられ、
前記第４半導体領域は、前記第１電極と電気的に接続され、
前記第４半導体領域における前記第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体領域における前記第１導電形のキャリア濃度よりも高く、
前記第１部分領域は、第１位置を含み、前記第１導電部材端部から前記第１位置への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第４半導体領域における欠陥密度は、前記第１位置における第１欠陥密度よりも高い、前記半導体部材と、
第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記半導体部材と前記第３電極との間、及び、前記半導体部材と前記第１導電部材との間にある、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記第４半導体領域は、水素、ヘリウム、アルゴン及びカーボンよりなる群から選択された少なくとも１つ第１元素を含み、
前記第１位置は前記第１元素を含まない、または、前記第１位置における前記第１元素の濃度は、前記第４半導体領域おける前記第１元素の濃度よりも低く、
前記半導体部材における最高の前記第１元素の濃度が得られる前記第１方向における第１元素ピーク位置は、前記第４半導体領域にあり、
前記第４半導体領域と前記第１半導体領域との第２境界の前記第１方向における第２境界位置における前記第１元素の濃度は、前記第１位置における前記第１元素の濃度の４０倍以上であり、前記最高の前記第１元素の前記濃度の０．１倍以下である、半導体装置。
【請求項11】
前記第１部分領域は、第３位置をさらに含み、前記第３電極端部から前記第３位置への方向は、前記第２方向に沿い、前記第３位置における前記第１元素の濃度は、前記第１位置における前記第１元素の前記濃度以下である、請求項５～１０のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項12】
前記第３電極の前記第２方向における位置は、前記第１導電部材の前記第２方向における位置と、前記第１部分領域の前記第２方向における位置と、の間にある、請求項１～１１のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項13】
前記第３電極の前記第１方向における位置は、前記第１電極の前記第１方向における位置と、前記第２電極の前記第１方向に位置との間にある、請求項１～１２のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項14】
前記半導体部材は、前記第２半導体領域と前記第２電極との間に設けられ、前記第２導電形の第６半導体領域をさらに含み、前記第６半導体領域における前記第２導電形のキャリア濃度は、前記第２半導体領域における前記第２導電形のキャリア濃度よりも高い、請求項１～１３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【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】
例えば、トランジスタなどの半導体装置において、特性の向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６２２１４３６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、特性を向上できる半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の実施形態によれば、半導体装置は、第１電極、第２電極、第３電極、第１導電部材及び第１絶縁部材を含む。にある。前記第１電極から前記第２電極への方向は、第１方向に沿う。前記第３電極は、第３電極端部及び第３電極他端部を含む。前記第３電極端部は、前記第１方向において前記第１電極と前記第３電極他端部との間にある。前記第１導電部材は、第１導電部材端部及び第１導電部材他端部を含む。前記第１導電部材端部は、前記第１方向において前記第１電極と前記第１導電部材他端部との間にある。前記第１導電部材端部の前記第１方向における位置は、前記第１電極の前記第１方向における位置と、前記第３電極端部の前記第１方向における位置との間にある。前記第１導電部材は、前記第２電極及び前記第３電極の一方と電気的に接続された、または、前記第１導電部材は、前記一方と電気的に接続されることが可能である。前記半導体部材は、第１導電形の第１半導体領域と、第２導電形の第２半導体領域と、前記第１導電形の第３半導体領域と、前記第１導電形の第４半導体領域と、を含む。前記第１半導体領域は、第１部分領域及び第２部分領域を含む。前記第１部分領域は、前記第１方向において、前記第１電極と前記第２電極との間にある。前記第２半導体領域は、前記第１方向において前記第１部分領域と前記第３半導体領域との間にある。前記第３半導体領域は、前記第２電極と電気的に接続される。前記第３電極の一部から前記第２半導体領域への第２方向は、前記第１方向と交差する。前記第３電極の別の一部から前記第１部分領域の一部への方向は、前記第２方向に沿う。前記第２部分領域から前記第１導電部材への方向は、前記第１方向に沿う。前記第１導電部材から前記第１部分領域への方向は、前記第２方向に沿う。前記第４半導体領域は、前記第１方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間に設けられる。前記第４半導体領域は、前記第１電極と電気的に接続される。前記第４半導体領域における前記第１導電形のキャリア濃度は、前記第１半導体領域における前記第１導電形のキャリア濃度よりも高い。前記第１部分領域は、第１位置を含む。前記第１導電部材端部から前記第１位置への方向は、前記第２方向に沿う。前記第４半導体領域における欠陥密度は、前記第１位置における第１欠陥密度よりも高い。前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記半導体部材と前記第３電極との間、及び、前記半導体部材と前記第１導電部材との間にある。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下に、本発明の各実施の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、各部分の厚さと幅との関係、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、既出の図に関して前述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。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、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、既出の図に関して前述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。
【0008】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１に示すように、実施形態に係る半導体装置１１０は、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１導電部材６１、半導体部材１０及び第１絶縁部材４１を含む。
図１は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１に示すように、実施形態に係る半導体装置１１０は、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１導電部材６１、半導体部材１０及び第１絶縁部材４１を含む。
【0009】
第１電極５１から第２電極５２への方向は、第１方向に沿う。第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【0010】
第３電極５３の第１方向（Ｚ軸方向）における位置は、第１電極５１の第１方向における位置と、第２電極５２の第１方向に位置との間にある。第３電極５３は、第３電極端部５３ａ及び第３電極他端部５３ｂを含む。第３電極端部５３ａ及び第３電極他端部５３ｂは、Ｚ軸方向における端部である。第３電極端部５３ａは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１電極５１と第３電極他端部５３ｂとの間にある。第３電極端部５３ａは、第３電極５３の、第１電極５１側の端部である。第３電極端部５３ａは、例えば、下端部である。
【0011】
第１導電部材６１は、第１導電部材端部６１ａ及び第１導電部材他端部６１ｂを含む。第１導電部材端部６１ａ及び第１導電部材他端部６１ｂは、Ｚ軸方向における端部である。第１導電部材端部６１ａは、第１方向において、第１電極５１と第１導電部材他端部６１ｂとの間にある。第１導電部材端部６１ａは、例えば、下端部である。第１導電部材端部６１ａの第１方向における位置は、第１電極５１の第１方向における位置と、第３電極端部５３ａの第１方向に位置との間にある。第１導電部材端部６１ａと第１電極５１との間のＺ軸方向に沿う距離は、第３電極端部５３ａと第１電極５１との間のＺ軸方向に沿う距離よりも短い。
【0012】
第１導電部材６１は、第２電極５２及び第３電極５３の一方と電気的に接続される。または、第１導電部材６１は、第２電極５２及び第３電極５３の一方と電気的に接続されることが可能である。半導体装置１１０においては、第１導電部材６１は、第２電極５２と電気的に接続される。
【0013】
例えば、図１に示すように、例えば、第１導電部材６１は、接続部材６１Ｃ、接続部材５２ＬＬ及び接続部材５２Ｃを介して、第２電極５２と電気的に接続される。これらの接続部材は、図１に例示する断面とは異なる位置に設けられて良い。例えば、端子５２Ｔが接続部材５２Ｃを介して、第２電極５２と接続されても良い。端子６１Ｔが、接続部材６１Ｃを介して第１導電部材６１と電気的に接続されても良い。接続部材５２ＬＬにより、端子６１Ｔが端子５２Ｔと電気的に接続されても良い。接続部材５２ＬＬは、半導体装置１１０とは別に設けられても良い。
【0014】
半導体部材１０は、例えば、第１電極５１と第２電極５２との間にある。半導体部材１０は、例えば、シリコンなどの半導体を含む。
【0015】
半導体部材１０は、第１導電形の第１半導体領域１１と、第２導電形の第２半導体領域１２と、第１導電形の第３半導体領域１３と、第１導電形の第４半導体領域１４と、を含む。図１に示すように、半導体部材１０は、第５半導体領域１５をさらに含んでも良い。図１に示すように、半導体部材１０は、第６半導体領域１６をさらに含んでも良い。
【0016】
例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。実施形態において、第１導電形がｐ形で第２導電形がｎ形でも良い。以下の例では、第１導電形がｎ形であり、第２導電形がｐ形である。
【0017】
第１半導体領域１１は、第１部分領域１１ａ及び第２部分領域１１ｂを含む。例えば、第１部分領域１１ａは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１電極５１と第２電極５２との間にある。
【0018】
第２半導体領域１２は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１部分領域１１ａと第３半導体領域１３との間にある。例えば、第１電極５１と第２電極５２との間に第１部分領域１１ａ、第２半導体領域１２及び第３半導体領域１３がある。第３半導体領域１３は、第２電極５２と電気的に接続される。
【0019】
第３電極５３の一部から第２半導体領域１２への第２方向は、第１方向と交差する。第２方向は、例えば、Ｘ軸方向である。
【0020】
第３電極５３の別の一部から第１部分領域１１ａの一部への方向は、第２方向（例えばＸ軸方向）に沿う。
【0021】
第１半導体領域１１の第２部分領域１１ｂから第１導電部材６１への方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。第１導電部材６１から第１部分領域１１ａへの方向は、第２方向（例えばＸ軸方向）に沿う。
【0022】
第４半導体領域１４は、第１方向（Ｚ軸方向）において第１電極５１と第１半導体領域１１との間に設けられる。第４半導体領域１４は、第１電極５１と電気的に接続される。第５半導体領域１５が設けられる場合、第５半導体領域１５は、第１電極５１と第４半導体領域１４との間にある。第５半導体領域１５は、例えば、第１導電形である。第５半導体領域１５は、例えば半導体基板でも良い。
【0023】
第４半導体領域１４における第１導電形のキャリア濃度は、第１半導体領域１１における第１導電形のキャリア濃度よりも高い。第１半導体領域１１は、例えばｎ領域またはｎ－領域である。第４半導体領域１４は、例えば、ｎ＋領域である。
【0024】
第５半導体領域１５における第１導電形のキャリア濃度は、第１半導体領域１１における第１導電形のキャリア濃度よりも高い。第５半導体領域１５における第１導電形のキャリア濃度は、第４半導体領域１４における第１導電形のキャリア濃度よりも高い。第５半導体領域１５は、例えばｎ＋領域またはｎ＋＋領域である。第４半導体領域１４及び第５半導体領域１５が設けられることで、第１電極５１の電気的な接続の抵抗を低くできる。例えば、低いオン抵抗が得られる。
【0025】
第３半導体領域１３における第１導電形のキャリア濃度は、第１半導体領域１１における第１導電形のキャリア濃度よりも高い。第３半導体領域１３は、例えばｎ＋領域である。
【0026】
第６半導体領域１６が設けられる場合、第６半導体領域１６は、例えば、第２半導体領域１２と第２電極５２との間に設けられる。第６半導体領域１６は、第２導電形（例えばｐ形）である。第６半導体領域１６における第２導電形のキャリア濃度は、第２半導体領域１２における第２導電形のキャリア濃度よりも高い。例えば、第２半導体領域１２は、ｐ領域である。第６半導体領域１６は、ｐ＋領域である。第６半導体領域１６が設けられることで、第２電極５２の電気的な接続の抵抗を低くできる。例えば、低いオン抵抗が得られる。
【0027】
第１絶縁部材４１の少なくとも一部は、半導体部材１０と第３電極５３との間、及び、半導体部材１０と第１導電部材６１との間にある。例えば、第１絶縁部材４１は、第１絶縁領域４１ａ及び第２絶縁領域４１ｂを含む。第１絶縁領域４１ａは、例えば、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第３電極５３と第２半導体領域１２との間にある。第２絶縁領域４１ｂは、第１導電部材６１と半導体部材１０との間にある。
【0028】
例えば、第１電極５１と第２電極５２との間に流れる電流は、第３電極５３の電位により制御できる。第３電極５３の電位は、例えば、第２電極５２の電位を基準にした電位である。第１電極５１は、例えば、ドレイン電極として機能する。第２電極５２は、例えば、ソース電極として機能する。第３電極５３は、例えば、ゲート電極として機能する。第１絶縁領域４１ａは、例えば、ゲート絶縁膜として機能する。第１導電部材６１は、例えば、フィールドプレートとして機能する。半導体装置１１０は、例えば、トランジスタである。
【0029】
実施形態において、第４半導体領域１４は、欠陥を含む。欠陥は、半導体部材１０（例えばシリコン）の結晶における欠陥である。欠陥は、例えば、半導体部材１０に、ヘリウム及び水素よりなる群から選択された少なくとも１つを含む元素を導入することで形成できる。元素の導入は、半導体部材１０の上面から、または、下面から行われても良い。
【0030】
例えば、第４半導体領域１４における欠陥密度は、第１部分領域１１ａにおける欠陥密度よりも高い。第４半導体領域１４における欠陥密度が高いことにより、例えば、損失を低減できる。例えば、順方向動作時における第１半導体領域１１の第１電極５１側の領域へのキャリアの注入が抑制できる。例えば、逆回復電荷Ｑｒｒを低減できる。これにより、逆回復損失が低減できる。第１部分領域１１ａにおける欠陥密度が低いことで、例えば、オフリーク電流が抑制できる。実施形態によれば、例えば、オフリークを抑制しつつ損失を低減できる。実施形態によれば、特性が向上可能な半導体装置を提供できる。
【0031】
図１に示すように、第１部分領域１１ａは、第１位置ｐ１を含む。第１導電部材端部６１ａから第１位置ｐ１への方向は、第２方向に沿う。例えば、第１位置ｐ１における欠陥密度は、第４半導体領域１４における欠陥密度よりも低い。
【0032】
以下、欠陥密度の例について説明する。
図２（ａ）～図２（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
これらの図の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。図２（ａ）の縦軸は、半導体部材１０における第１導電形の不純物濃度Ｃ１である。図２（ｂ）の縦軸は、半導体部材１０における第２導電形の不純物濃度Ｃ２である。例えば、不純物濃度Ｃ１と不純物濃度Ｃ２との差の大小が、キャリア濃度の高低に対応する。以下、説明を簡単にするために、第１半導体領域１１、第４半導体領域１４及び第５半導体領域１５において、第１導電形のキャリア濃度が、第１導電形の不純物濃度Ｃ１に実質的に対応する場合について説明する。図２（ｃ）の縦軸は、欠陥密度ＤＤｘである。図２（ａ）～図２（ｃ）の縦軸は対数表示である。
図２（ａ）～図２（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
これらの図の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。図２（ａ）の縦軸は、半導体部材１０における第１導電形の不純物濃度Ｃ１である。図２（ｂ）の縦軸は、半導体部材１０における第２導電形の不純物濃度Ｃ２である。例えば、不純物濃度Ｃ１と不純物濃度Ｃ２との差の大小が、キャリア濃度の高低に対応する。以下、説明を簡単にするために、第１半導体領域１１、第４半導体領域１４及び第５半導体領域１５において、第１導電形のキャリア濃度が、第１導電形の不純物濃度Ｃ１に実質的に対応する場合について説明する。図２（ｃ）の縦軸は、欠陥密度ＤＤｘである。図２（ａ）～図２（ｃ）の縦軸は対数表示である。
【0033】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第３半導体領域１３において、第１導電形のキャリア濃度が高い。第２半導体領域１２において、第２導電形のキャリア濃度が高い。第１半導体領域１１において、第１導電形のキャリア濃度が低い。第４半導体領域１４において、第１導電形のキャリア濃度が、第１半導体領域１１における第１導電形のキャリア濃度から上昇する。第５半導体領域１５において、第１導電形のキャリア濃度が高い。例えば、第５半導体領域１５における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１５）は、実質的に一定である。第４半導体領域１４における第１導電形のキャリア濃度は、例えば、第５半導体領域１５における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１５）よりも低い。
【0034】
第４半導体領域１４と第５半導体領域１５との間の境界（第１境界）の第１方向（Ｚ軸方向）における位置を第１境界位置ｐｂ１とする。便宜的に、第１境界位置ｐｂ１における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度）は、第５半導体領域１５における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１５）の５１％とする。
【0035】
第４半導体領域１４と第１半導体領域１１との間の境界（第２境界）の第１方向（Ｚ軸方向）における位置を第２境界位置ｐｂ２とする。第２境界位置ｐｂ２において、第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１）は、第１半導体領域１１における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１）の１０１％とする。図１に示すように、第４半導体領域１４における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１）は、第２境界位置ｐｂ２から第１境界位置ｐｂ１に向けて上昇する。
【0036】
図２（ａ）に示すように、第４半導体領域１４は、第２位置ｐ２を含んでも良い。第２位置ｐ２における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１）は、第５半導体領域１５における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１５）の１０％である。
【0037】
図２（ｃ）に示すように、欠陥密度ＤＤｘは、第４半導体領域１４において高い。欠陥密度ＤＤｘは、第５半導体領域１５の少なくとも一部において高くても良い。欠陥密度ＤＤｘは、第４半導体領域１４から、第２半導体領域１２への向きにおいて、第１半導体領域１１（第１部分領域１１ａ）で減少する。例えば、半導体部材１０における欠陥密度ＤＤｘは、第４半導体領域１４または第５半導体領域１５において最高となる。
【0038】
上記の第１位置ｐ１における欠陥密度ＤＤｘを第１欠陥密度ＤＤ１とする。第４半導体領域１４における欠陥密度ＤＤｘは、第１欠陥密度ＤＤ１よりも高い。このような欠陥密度ＤＤｘのプロファイルにより、例えば、逆回復電荷Ｑｒｒを低減できる。例えば、オフリーク電流を抑制できる。例えば、オフリークを抑制しつつ損失を低減できる。例えば、欠陥により、電荷のライフタイムが短くなることがこのような現象に繋がると考えられる。
【0039】
例えば、図２（ｃ）に示すように、半導体部材１０における最高の欠陥密度ＤＤｋが得られる第１方向（Ｚ軸方向）における位置を欠陥ピーク位置ｐＤｋとする。欠陥ピーク位置ｐＤｋは、第４半導体領域１４または第５半導体領域１５にある。後述するように、欠陥ピーク位置ｐＤｋは、第４半導体領域１４にあることがより好ましい。
【0040】
１つの例において、第１境界位置ｐｂ１における欠陥密度ＤＤｂ１は、第１欠陥密度ＤＤ１よりも高い。第２境界位置ｐｂ２における欠陥密度ＤＤｂ２は、第１欠陥密度ＤＤ１よりも高い。第２位置ｐ２における第２欠陥密度ＤＤ２は、第１欠陥密度ＤＤ１よりも高い。
【0041】
実施形態において、第１位置ｐ１における第１欠陥密度ＤＤ１が低いことにより、例えば、オフリーク電流Ｉｄｓｓを小さくできる。
【0042】
第１導電部材６１（例えば、フィールドプレート）が設けられない第１参考例がある。第１参考例においては、ハードリカバリが生じ、これにより、大きなサージ電圧が生じる。第１参考例において、第１電極５１に近い側の領域（例えば、第４半導体領域１４）における欠陥密度ＤＤｘを高くすると、サージ電圧が高くなる。このため、第１参考例においては、第１電極５１に近い側の領域（例えば、第４半導体領域１４）における欠陥密度ＤＤｘを第１位置ｐ１など欠陥密度（例えば第１欠陥密度ＤＤ１）よりも低くする構成が採用される。
【0043】
これに対して、実施形態においては、第１導電部材６１が設けられる。このような構成においては、例えば、内蔵スナバ効果により、ハードリカバリが生じ難く、サージ電圧が抑制される。このような特殊な構造において、第１電極５１に近い側の領域（例えば、第４半導体領域１４または第５半導体領域１５）において欠陥密度ＤＤｘを高くしても、サージ電圧の上昇が抑えられる。実施形態においては、欠陥密度ＤＤｘの高低に関して、第１参考例とは逆の構成が設けられることにより、逆回復電荷Ｑｒｒを低減できる。
【0044】
以下、欠陥密度と特性との関係のシミュレーション結果の例について説明する。
図３は、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
図３の横軸は、第１境界位置ｐｂ１における欠陥密度ＤＤｂ１の、第１位置ｐ１における第１欠陥密度ＤＤ１に対する比ＲＲ１である。横軸は、対数表示である。縦軸は逆回復電荷Ｑｒｒである。図３には、第１位置ｐ１における第１欠陥密度ＤＤ１が、２．７×１０１３／ｃｍ３の場合の例と、２．７×１０１４／ｃｍ３の場合の例と、９．０×１０１４／ｃｍ３の場合の例と、が示されている。
図３は、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
図３の横軸は、第１境界位置ｐｂ１における欠陥密度ＤＤｂ１の、第１位置ｐ１における第１欠陥密度ＤＤ１に対する比ＲＲ１である。横軸は、対数表示である。縦軸は逆回復電荷Ｑｒｒである。図３には、第１位置ｐ１における第１欠陥密度ＤＤ１が、２．７×１０１３／ｃｍ３の場合の例と、２．７×１０１４／ｃｍ３の場合の例と、９．０×１０１４／ｃｍ３の場合の例と、が示されている。
【0045】
図３に示すように、比ＲＲ１が高くなると逆回復電荷Ｑｒｒが減少する。これは、比ＲＲ１が高くなると第１半導体領域１１の第１電極５１側の領域に注入されたキャリアのライフタイムが短くなることが原因であると考えられる。
【0046】
第１欠陥密度ＤＤ１が２．７×１０１３／ｃｍ３の場合の例と、２．７×１０１４／ｃｍ３の場合の例と、９．０×１０１４／ｃｍ３の場合の例と、を比較すると、第１欠陥密度ＤＤ１が低いときに、比ＲＲ１が高いことによる逆回復電荷Ｑｒｒの減少の効果が顕著に発揮される。このため、第１欠陥密度ＤＤ１は低い方が好ましい。
【0047】
一方、第１欠陥密度ＤＤ１が高いと、オフリーク電流Ｉｄｓｓが大きくなりやすい。このため、実施形態においては、第１欠陥密度ＤＤ１は、９．０×１０１４／ｃｍ３以下であることが好ましい。これにより、小さいオフリークが得られる。そして、逆回復電荷Ｑｒｒの減少についての大きな効果が得られる。
【0048】
上記のように、実施形態においては、第１電極５１に近い側の領域（例えば、第４半導体領域１４または第５半導体領域１５）における欠陥密度ＤＤｘを第１位置ｐ１の第１欠陥密度ＤＤ１よりも高くすることで、小さい逆回復電荷Ｑｒｒが得られる。
【0049】
既に説明したように、欠陥ピーク位置ｐＤｋにおいて、半導体部材１０における最高の欠陥密度ＤＤｋが得られる（図２（ｃ）参照）。以下、欠陥ピーク位置ｐＤｋの例について説明する。
【0050】
図４は、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
図４は、欠陥ピーク位置ｐＤｋを第１方向（Ｚ軸方向）に沿って変化させたときの特性のシミュレーション結果の例を示している。図４の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺにおける欠陥ピーク位置ｐＤｋである。縦軸は、逆回復電荷Ｑｒｒである。図４には、第１半導体領域１１（第１部分領域１１ａ)、第４半導体領域１４及び第５半導体領域１５が示されている。図４には、半導体部材１０における最高の欠陥密度ＤＤｋが、５．８×１０１５／ｃｍ３の場合、２．９×１０１５／ｃｍ３の場合、及び、１．４５×１０１５／ｃｍ３の場合が示されている。
図４は、欠陥ピーク位置ｐＤｋを第１方向（Ｚ軸方向）に沿って変化させたときの特性のシミュレーション結果の例を示している。図４の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺにおける欠陥ピーク位置ｐＤｋである。縦軸は、逆回復電荷Ｑｒｒである。図４には、第１半導体領域１１（第１部分領域１１ａ)、第４半導体領域１４及び第５半導体領域１５が示されている。図４には、半導体部材１０における最高の欠陥密度ＤＤｋが、５．８×１０１５／ｃｍ３の場合、２．９×１０１５／ｃｍ３の場合、及び、１．４５×１０１５／ｃｍ３の場合が示されている。
【0051】
図４に示すように、いずれの欠陥密度ＤＤｋの場合も、欠陥ピーク位置ｐＤｋが第４半導体領域１４内にあるときに、逆回復電荷Ｑｒｒは最小となる。逆回復電荷Ｑｒｒが最小となるＺ軸方向における位置と、第１境界位置ｐｂ１と、の間の距離は、０．１μｍ以上である。逆回復電荷Ｑｒｒが最小となるＺ軸方向における位置と、第１境界位置ｐｂ１と、の間の距離は、４μｍ以下でも良い。このような位置に欠陥ピーク位置ｐＤｋがあることで、より小さい逆回復電荷Ｑｒｒが得られる。
【0052】
第４半導体領域１４における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１）は、第５半導体領域１５における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１５）よりも低い。キャリア濃度（不純物濃度Ｃ１）がある程度低い領域で欠陥密度ＤＤｘを最高にすることで、より効果的にライフタイムを短くできると考えられる。これにより、逆回復電荷Ｑｒｒをより効果的に低減できる。
【0053】
例えば、実施形態において、第４半導体領域１４と第５半導体領域１５との第１境界の第１方向（Ｚ軸方向）における第１境界位置ｐｂ１と、欠陥ピーク位置ｐＤｋと、の間の第１方向に沿う距離ｄ１(図２（ｃ）参照）は、０．１μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。
【0054】
例えば、第５半導体領域１５における欠陥密度ＤＤは、第４半導体領域１４における欠陥密度ＤＤよりも低い。
【0055】
図４に示すように、欠陥ピーク位置ｐＤｋが第５半導体領域１５にある場合でも、逆回復電荷Ｑｒｒを低くできる。実施形態においては、欠陥ピーク位置ｐＤｋは、第４半導体領域１４、第５半導体領域１５、または、それらの境界（第１境界）にあっても良い。
【0056】
実施形態において、半導体部材１０における欠陥は、半導体部材１０に水素などを導入することで形成できる。欠陥ピーク位置ｐＤｋは、水素などの導入の際の条件を変更することで、制御できる。水素などの導入の際の条件の変更により、欠陥密度ＤＤｘのプロファイルが制御されても良い。
【0057】
図２（ａ）に示すように、第４半導体領域１４は、第２位置ｐ２を含んでも良い。第２位置ｐ２における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１）は、第５半導体領域１５における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１５）の１０％である。実施形態において、第２位置ｐ２における第２欠陥密度ＤＤ２（図２（ｃ）参照）は、例えば、第１欠陥密度ＤＤ１の３．５倍以上である。第２欠陥密度ＤＤ２は、例えば、最高の欠陥密度ＤＤｋの０．５倍以下である。
【0058】
第４半導体領域１４と第１半導体領域１１との第２境界の第１方向における第２境界位置ｐｂ２（図２（ｃ）参照）における欠陥密度ＤＤｂ２は、例えば、第１欠陥密度ＤＤ１の２．４倍以上である。欠陥密度ＤＤｂ２は、例えば、最高の欠陥密度ＤＤｋの０．３倍以下である。
【0059】
図１に示すように、第１部分領域１１ａは、第３位置ｐ３をさらに含む。第３電極端部５３ａから第３位置ｐ３への方向は、第２方向（Ｘ軸方向）に沿う。図２（ａ）に示すように、第３位置ｐ３における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１）は、第１位置ｐ１における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１）と実質的に同じでよい。
【0060】
図２（ｃ）に示すように、第３位置ｐ３における欠陥密度を第３欠陥密度ＤＤ３とする。第３欠陥密度ＤＤ３は、第１欠陥密度ＤＤ１以下である。第３欠陥密度ＤＤ３は、第１欠陥密度ＤＤ１よりも低くても良い。低い欠陥密度ＤＤｘにより、オフリーク電流Ｉｄｓｓをより抑制できる。
【0061】
実施形態において、欠陥は、例えば、水素、ヘリウム、アルゴン及びカーボンよりなる群から選択された少なくとも１つの第１元素を導入することで形成できる。この場合、第１元素の濃度は、欠陥密度ＤＤｘに対応しても良い。
【0062】
以下、第１元素（水素など）の濃度の例について説明する。
図５（ａ）～図５（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
これらの図の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。図５（ａ）の縦軸は、半導体部材１０における第１導電形の不純物濃度Ｃ１である。図５（ｂ）の縦軸は、半導体部材１０における第２導電形の不純物濃度Ｃ２である。例えば、不純物濃度Ｃ１と不純物濃度Ｃ２との差の大小が、キャリア濃度の高低に対応する。図５（ｃ）の縦軸は、第１元素（例えば水素など）の濃度ＨＣｘである。図５（ａ）～図５（ｃ）の縦軸は対数表示である。
図５（ａ）～図５（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
これらの図の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。図５（ａ）の縦軸は、半導体部材１０における第１導電形の不純物濃度Ｃ１である。図５（ｂ）の縦軸は、半導体部材１０における第２導電形の不純物濃度Ｃ２である。例えば、不純物濃度Ｃ１と不純物濃度Ｃ２との差の大小が、キャリア濃度の高低に対応する。図５（ｃ）の縦軸は、第１元素（例えば水素など）の濃度ＨＣｘである。図５（ａ）～図５（ｃ）の縦軸は対数表示である。
【0063】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図２（ａ）及び図２（ｂ）と同様である。図５（ｃ）に示すように、第１元素の濃度ＨＣｘは、第４半導体領域１４で最高となる。第１元素の濃度ＨＣｘは、第５半導体領域１５で最高となっても良い。第１元素の濃度ＨＣｘは、第４半導体領域１４から、第２半導体領域１２への向きにおいて、第１半導体領域１１（第１部分領域１１ａ）で減少する。
【0064】
第４半導体領域１４は、水素、ヘリウム、アルゴン及びカーボンよりなる群から選択された少なくとも１つ第１元素を含む。第１位置ｐ１は第１元素を含まない。または、第１位置ｐ１における第１元素の濃度ＨＣ１は、第４半導体領域１４おける第１元素の濃度ＨＣｘよりも低い。第１元素が欠陥となり、例えば、逆回復電荷Ｑｒｒを低減できる。
【0065】
図５（ｃ）に示すように、半導体部材１０における最高の第１元素の濃度ＨＣｋが得られる第１方向（Ｚ軸方向）における第１元素ピーク位置ｐＣｋは、第４半導体領域１４、第５半導体領域１５、または、それらの第１境界にあっても良い。図５（ｃ）の例では、第１元素ピーク位置ｐＣｋは、第４半導体領域１４にある。
【0066】
図５（ｃ）に示すように、第４半導体領域１４と第５半導体領域１５との第１境界の第１方向（Ｚ軸方向）における第１境界位置ｐｂ１における、第１元素の濃度ＨＣｂ１は、第１位置ｐ１における第１元素の濃度ＨＣ１よりも高い。
【0067】
図５（ｃ）に示すように、第１元素ピーク位置ｐＣｋと、の間の第１方向に沿う距離を距離ｄ２とする。図４に関して説明したように、距離ｄ２は、０．１μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。より効果的に逆回復電荷Ｑｒｒを低減できる。
【0068】
例えば、第５半導体領域１５における第１元素の濃度は、第４半導体領域における第１元素の濃度よりも低い。
【0069】
図５（ａ）に示すように、第４半導体領域１４は、第２位置ｐ２を含む。第２位置ｐ２における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１）は、第５半導体領域１５における第１導電形のキャリア濃度（不純物濃度Ｃ１５）の１０％である。図５（ｃ）に示すように、第２位置ｐ２における第１元素の濃度を濃度ＨＣ２とする。濃度ＨＣ２は、例えば、第１位置ｐ１における第１元素の濃度ＨＣ１の４０倍以上である。濃度ＨＣ２は、例えば、最高の第１元素の濃度ＨＣｋの０．１倍以下である。
【0070】
図５（ｂ）に示すように、第４半導体領域１４と第１半導体領域１１との第２境界の第１方向（Ｚ軸方向）における境界を第２境界位置ｐｂ２とする。図５（ｃ）に示すように、第２境界位置ｐｂ２における第１元素の濃度を濃度ＨＣｂ２とする。濃度ＨＣｂ２は、例えば、第１元素の濃度ＨＣ１の８倍以上である。濃度ＨＣｂ２は、例えば、最高の第１元素の濃度ＨＣｋの０．０２倍以下である。
【0071】
図１に示すように、第１部分領域１１ａは、第３位置ｐ３をさらに含む。第３電極端部５３ａから第３位置ｐ３への方向は、第２方向（Ｘ軸方向）に沿う。図５（ｃ）に示すように、第３位置ｐ３における第１元素の濃度を濃度ＨＣ３とする。濃度ＨＣ３は、第１位置ｐ１における第１元素の濃度ＨＣ１以下である。濃度ＨＣ３が低いことで、例えば、オフリーク電流Ｉｄｓｓを小さくできる。
【0072】
図６は、第１実施形態に係る半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
図６は、上記の第１元素が水素である場合の第１元素の濃度ＨＣｘのプロファイルを例示している、図６の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。縦軸は、第１元素（水素）の濃度ＨＣｘである。
図６は、上記の第１元素が水素である場合の第１元素の濃度ＨＣｘのプロファイルを例示している、図６の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。縦軸は、第１元素（水素）の濃度ＨＣｘである。
【0073】
図６に示すように、第１位置ｐ１における第１元素（水素）の濃度ＨＣｘは、第４半導体領域１４における第１元素（水素）の濃度ＨＣｘよりも低い。第１元素（水素）の濃度ＨＣｘは、第１元素ピーク位置ｐＣｋで最高となる。第１元素ピーク位置ｐＣｋは、第４半導体領域１４にある。
【0074】
この例では、第１元素ピーク位置ｐＣｋと第１境界位置ｐｂ１との間のＺ軸方向に沿う距離ｄ２は、約０．１８μｍである。この例では、第２位置ｐ２と第１境界位置ｐｂ１との間のＺ軸方向に沿う距離は、約０．５μｍである。第２境界位置ｐｂ２と第１境界位置ｐｂ１との間のＺ軸方向に沿う距離ｄ２は、約０．１８μｍである。この例では、第１位置ｐ１と第１境界位置ｐｂ１との間のＺ軸方向に沿う距離は、約２．０５μｍである。
【0075】
図７は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図７に示すように、実施形態に係る半導体装置１１１においては、第１導電部材６１は、Ｚ軸方向において、第３電極５３から離れている。第１導電部材６１は、第２電極５２及と電気的に接続される。または、第１導電部材６１は、第２電極５２と電気的に接続されることが可能である。例えば、第１導電部材６１は、接続部材６１Ｃ、接続部材５２ＬＬ及び接続部材５２Ｃを介して、第２電極５２と電気的に接続される。これらの接続部材は、図１に例示する断面とは異なる位置に設けられて良い。例えば、接続部材５２ＬＬにより、端子６１Ｔが端子５２Ｔと電気的に接続されても良い。接続部材５２ＬＬは、半導体装置１１０とは別に設けられても良い。半導体装置１１１においても、第４半導体領域１４における欠陥密度ＤＤｘは、第１欠陥密度ＤＤ１よりも高い。例えば、第４半導体領域１４における第１元素の濃度ＨＣｘは、第１位置ｐ１における第１元素の濃度ＨＣ１よりも高い。
図７に示すように、実施形態に係る半導体装置１１１においては、第１導電部材６１は、Ｚ軸方向において、第３電極５３から離れている。第１導電部材６１は、第２電極５２及と電気的に接続される。または、第１導電部材６１は、第２電極５２と電気的に接続されることが可能である。例えば、第１導電部材６１は、接続部材６１Ｃ、接続部材５２ＬＬ及び接続部材５２Ｃを介して、第２電極５２と電気的に接続される。これらの接続部材は、図１に例示する断面とは異なる位置に設けられて良い。例えば、接続部材５２ＬＬにより、端子６１Ｔが端子５２Ｔと電気的に接続されても良い。接続部材５２ＬＬは、半導体装置１１０とは別に設けられても良い。半導体装置１１１においても、第４半導体領域１４における欠陥密度ＤＤｘは、第１欠陥密度ＤＤ１よりも高い。例えば、第４半導体領域１４における第１元素の濃度ＨＣｘは、第１位置ｐ１における第１元素の濃度ＨＣ１よりも高い。
【0076】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図８に示すように、実施形態に係る半導体装置１１２も、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１導電部材６１、半導体部材１０及び第１絶縁部材４１を含む。半導体装置１１２においては、第１導電部材６１は、第３電極５３と電気的に接続される。または、第１導電部材６１は、第３電極５３と電気的に接続されることが可能である。半導体装置１１２におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０の構成と同様でよい。
図８は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図８に示すように、実施形態に係る半導体装置１１２も、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１導電部材６１、半導体部材１０及び第１絶縁部材４１を含む。半導体装置１１２においては、第１導電部材６１は、第３電極５３と電気的に接続される。または、第１導電部材６１は、第３電極５３と電気的に接続されることが可能である。半導体装置１１２におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０の構成と同様でよい。
【0077】
図８に示すように、例えば、第１導電部材６１は、接続部材６１Ｃ、接続部材５２ＬＬ及び接続部材５３Ｃを介して、第３電極５３と電気的に接続される。これらの接続部材は、図８に例示する断面とは異なる位置に設けられて良い。例えば、端子５３Ｔが接続部材５３Ｃを介して、第３電極５３と接続されても良い。端子６１Ｔが、接続部材６１Ｃを介して第１導電部材６１と電気的に接続されても良い。接続部材５２ＬＬにより、端子６１Ｔが端子５３Ｔと電気的に接続されても良い。接続部材５２ＬＬは、半導体装置１１２とは別に設けられても良い。
【0078】
半導体装置１１２においても、第４半導体領域１４における欠陥密度ＤＤｘは、第１欠陥密度ＤＤ１よりも高い。例えば、逆回復電荷Ｑｒｒを低減できる。例えば、オフリーク電流が抑制できる。例えば、オフリークを抑制しつつ損失を低減できる。
【0079】
水素などの第１元素の導入により欠陥が形成されても良い。この場合、半導体装置１１２において、例えば、第１位置ｐ１は第１元素を含まない。または、第１位置ｐ１における第１元素の濃度ＨＣ１は、第４半導体領域１４おける第１元素の濃度ＨＣｘよりも低い。これにより、例えば、オフリークを抑制しつつ損失を低減できる。
【0080】
図９は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図９に示すように、実施形態に係る半導体装置１１３の例のように、第１導電部材６１は、第３電極５３と連続しても良い。半導体装置１１３においても、第４半導体領域１４における欠陥密度ＤＤｘは、第１欠陥密度ＤＤ１よりも高い。例えば、第４半導体領域１４における第１元素の濃度ＨＣｘは、第１位置ｐ１における第１元素の濃度ＨＣ１よりも高い。
図９に示すように、実施形態に係る半導体装置１１３の例のように、第１導電部材６１は、第３電極５３と連続しても良い。半導体装置１１３においても、第４半導体領域１４における欠陥密度ＤＤｘは、第１欠陥密度ＤＤ１よりも高い。例えば、第４半導体領域１４における第１元素の濃度ＨＣｘは、第１位置ｐ１における第１元素の濃度ＨＣ１よりも高い。
【0081】
半導体装置１１２及び１１３において、欠陥ピーク位置ｐＤｋ及び第１元素ピーク位置ｐＣｋが適用されても良い。例えば、第４半導体領域１４と第５半導体領域１５との第１境界の第１方向（Ｚ軸方向）における第１境界位置ｐｂ１と、欠陥ピーク位置ｐＤｋと、の間の第１方向に沿う距離ｄ１(図２（ｃ）参照）は、０．１μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。例えば、第１境界位置ｐｂ１と、第１元素ピーク位置ｐＣｋと、の間の第１方向に沿う距離を距離ｄ２とする。図４に関して説明したように、距離ｄ２（図５（ｃ）参照）は、０．１μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。
【0082】
上記の実施形態において、第１半導体領域１１における第１導電形のキャリア濃度は、例えば、１．０ｘ１０１５ｃｍ－３以上１．０ｘ１０１７ｃｍ－３以下であることが好ましい。第２半導体領域１２における第２導電形のキャリア濃度は、例えば、１．０ｘ１０１６ｃｍ－３以上１．０ｘ１０１８ｃｍ－３以下であることが好ましい。第３半導体領域１３における第１導電形のキャリア濃度は、例えば、３．０ｘ１０１８ｃｍ－３以上３．０ｘ１０２０ｃｍ－３以下であることが好ましい。第４半導体領域１４における第１導電形のキャリア濃度は、例えば、１．０ｘ１０１７ｃｍ－３以上３．０ｘ１０２０ｃｍ－３以下であることが好ましい。第５半導体領域１５における第１導電形のキャリア濃度は、例えば、１．０ｘ１０１９ｃｍ－３以上３．０ｘ１０２０ｃｍ－３以下であることが好ましい。第６半導体領域１６における第２導電形のキャリア濃度は、例えば、１．０ｘ１０１８ｃｍ－３以上３．０ｘ１０２０ｃｍ－３以下であることが好ましい。
【0083】
上記の実施形態において、例えば、第３半導体領域１３における第１導電形の不純物濃度は、第１半導体領域１１における第１導電形の不純物濃度よりも高い。例えば、第４半導体領域１４における第１導電形の不純物濃度は、第１半導体領域１１における第１導電形の不純物濃度よりも高い。例えば、第５半導体領域１５における第１導電形の不純物濃度は、第４半導体領域１４における第１導電形の不純物濃度よりも高い。例えば、第６半導体領域１６における第２導電形の不純物濃度は、第２半導体領域１２における第２導電形の不純物濃度よりも高い。
【0084】
第１半導体領域１１における第１導電形の不純物濃度は、例えば、１．０ｘ１０１５ｃｍ－３以上１．０ｘ１０１７ｃｍ－３以下であることが好ましい。第２半導体領域１２における第２導電形の不純物濃度は、例えば、１．０ｘ１０１６ｃｍ－３以上１．０ｘ１０１８ｃｍ－３以下であることが好ましい。第３半導体領域１３における第１導電形の不純物濃度は、例えば、３．０ｘ１０１８ｃｍ－３以上３．０ｘ１０２０ｃｍ－３以下であることが好ましい。第４半導体領域１４における第１導電形の不純物濃度は、例えば、１．０ｘ１０１７ｃｍ－３以上３．０ｘ１０２０ｃｍ－３以下であることが好ましい。第５半導体領域１５における第１導電形の不純物濃度は、例えば、１．０ｘ１０１９ｃｍ－３以上３．０ｘ１０２０ｃｍ－３以下であることが好ましい。第６半導体領域１６における第２導電形の不純物濃度は、例えば、１．０ｘ１０１８ｃｍ－３以上３．０ｘ１０２０ｃｍ－３以下であることが好ましい。
【0085】
実施形態において、半導体領域の形状などに関する情報は、例えば、電子顕微鏡観察などにより得られる。半導体領域における欠陥密度ＤＤｘに関する情報は、例えば、Ｄｅｅｐ Ｌｅｖｅｌ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＤＬＴＳ）、カソードルミネッセンス、フォトルミネッセンス、または、透過電子顕微鏡などにより得られる。半導体領域における不純物の濃度に関する情報は、例えば、ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）、または、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）などにより得られる。半導体領域におけるキャリア濃度に関する情報は、例えば、ＳＣＭ（Scanning Capacitance Microscopy）などにより得られる。
【0086】
実施形態によれば、特性を向上できる半導体装置を提供できる。
【0087】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体装置に含まれる、半導体部材、半導体領域、導電部材、電極及び絶縁部材などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【0088】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【0089】
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【0090】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【0091】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、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。
【符号の説明】
【0092】
１０…半導体部材、 １１～１６…第１～第６半導体領域、 １１ａ、１１ｂ…第１、第２部分領域、 ４１…第１絶縁部材、 ４１ａ、４１ｂ…第１、第２絶縁領域、 ５１～５３…第１～第３電極、 ５２Ｃ…接続部材、 ５２ＬＬ…接続部材、 ５２Ｔ…端子、 ５３Ｃ…接続部材、 ５３Ｔ…端子、 ５３ａ…第３電極端部、 ５３ｂ…第３電極他端部、 ６１…第１導電部材、 ６１Ｃ…接続部材、 ６１Ｔ…端子、 ６１ａ…第１導電部材端部、 ６１ｂ…第１導電部材他端部、 １１０～１１３…半導体装置、 Ｃ１、Ｃ１５、Ｃ２…不純物濃度、 ＤＤ１～ＤＤ３…第１～第３欠陥密度、 ＤＤｂ１、ＤＤｂ２、ＤＤｋ、ＤＤｘ…欠陥密度、 ＨＣ１～ＨＣ３…濃度、 ＨＣｂ１、ＨＣｂ２、ＨＣｋ、ＨＣｘ…濃度、 Ｑｒｒ…逆回復電荷、 ＲＲ１…比、 ｄ１、ｄ２…距離、 ｐ１～ｐ３…第１～第３位置、 ｐＣｋ…第１元素ピーク位置、 ｐＤｋ…欠陥ピーク位置、 ｐＺ…位置、 ｐｂ１、ｐｂ２…第１、第２境界位置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】