特許 7570168 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-10

(45)【発行日】2024-10-21

(54)【発明の名称】炭化珪素半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/06 20060101AFI20241011BHJP

   H01L 29/78 20060101ALI20241011BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20241011BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20241011BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 652P

H01L29/78 652T

H01L29/78 652J

H01L29/78 653A

H01L29/78 658A

H01L29/06 301G

H01L29/06 301V

H01L29/06 301D

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019110870

(22)【出願日】2019-06-14

(65)【公開番号】P2020205295

(43)【公開日】2020-12-24

【審査請求日】2022-06-14

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２６年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 「ＳＩＰ（戦略的イノベーション創造プログラム）／次世代パワーエレクトロニクス／ＳｉＣに関する拠点型共通基盤技術開発／ＳｉＣ次世代パワーエレクトロニクスの統合的研究開発」 委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003889

【氏名又は名称】弁理士法人酒井総合特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松永 慎一郎

(72)【発明者】

【氏名】木内 祐治

(72)【発明者】

【氏名】小山 皓洋

(72)【発明者】

【氏名】米澤 喜幸

【審査官】恩田 和彦

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５３０７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７０８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３９４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２９４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０５６７０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－２１６１８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２９／０６

Ｈ０１Ｌ ２９／１２

Ｈ０１Ｌ ２９／７８

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭化珪素からなる第１導電型炭化珪素層と、
前記第１導電型炭化珪素層の表面から所定深さに達する、第２導電型ドーパントを所定ドーズ量で含む第２導電型領域と、を備え、
前記第２導電型ドーパントはアルミニウムであり、
前記第２導電型領域の第２導電型ドーパント濃度分布は、前記第１導電型炭化珪素層の前記表面から０．１８μｍ以上０．３５μｍ未満の範囲内の異なる複数の深さ位置で異なる高さのドーパント濃度の頂点を示すガウス分布であり、前記第１導電型炭化珪素層の前記表面から０．１８μｍ未満に前記頂点を示さず、
前記第２導電型領域の、前記第１導電型炭化珪素層の前記表面から０．１μｍ以下の部分に存在する前記第２導電型ドーパントのドーズ量は、前記第２導電型領域の中の前記第２導電型ドーパントの総ドーズ量の１０％未満であり、
前記第１導電型炭化珪素層の前記表面は（０００１）面であることを特徴とする炭化珪素半導体装置。

【請求項2】

前記第２導電型領域の第２導電型ドーパント濃度の最大値は、１×１０¹⁷／ｃｍ³以上であることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項3】

前記第１導電型炭化珪素層の第１導電型ドーパント濃度は、１×１０¹⁶／ｃｍ³以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項4】

前記第１導電型炭化珪素層の第１導電型ドーパント濃度は、４×１０¹⁴／ｃｍ³以下であることを特徴とする請求項３に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項5】

半導体基板に設けられた、素子の主電流が流れる活性領域と、
前記半導体基板に設けられ、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、
前記半導体基板を構成し、前記終端領域において前記半導体基板のおもて面を前記表面で形成する前記第１導電型炭化珪素層と、
前記終端領域において、前記第１導電型炭化珪素層に設けられた、外側に配置されるほど第２導電型ドーパント濃度を低くした複数の前記第２導電型領域を隣接して配置した耐圧構造と、
を備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つ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】

この発明は、炭化珪素半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

炭化珪素（ＳｉＣ）では、アルミニウム（Ａｌ）等のｐ型不純物の熱拡散が起きにくい。このため、ＳｉＣからなる半導体基板（以下、ＳｉＣ基板とする）にｐ型不純物のイオン注入により形成するｐ型領域を、ＳｉＣ基板のイオン注入面から所定深さまでのドーパント（アクセプタ）濃度を一定に保った、いわゆるＢＯＸ（矩形）型のドーパント濃度分布にするために、異なる加速電圧で複数段（複数回）に分けてｐ型不純物をイオン注入することが知られている。

【0003】

複数段のイオン注入の加速電圧をそれぞれ変えることで、各イオン注入で形成されるドーピング濃度分布においてドーピング濃度が最大値（ピーク濃度）を示す深さ位置（イオン注入面からの平均距離：飛程）をそれぞれ変えることができる。イオン注入の飛程は加速電圧に基づいておおよそ予測可能であり、かつイオン注入の加速電圧は精密に制御可能であることから、ｐ型領域を設計通りのドーパント濃度分布に制御可能である。

【0004】

耐圧構造を構成するｐ型領域を形成する方法として、不純物をアルミニウムとし、加速電圧を３５０ｋｅＶとした１段階のイオン注入によりｐ型領域を形成することで、イオン注入した不純物を活性化させるための活性化アニールで生じたダメージ層を除去するエッチング量のマージンを大きくして、当該ｐ型領域中のｐ型不純物を所定ドーズ量に維持する方法が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

【0005】

下記特許文献１では、ダメージ層を除去するエッチング量のマージンを大きくするために、深さ方向の不純物濃度がピーク（以下、ピーク濃度（最大値）とする）となる深さ位置（以下、ピーク深さとする）をＳｉＣ基板のイオン注入面から０．３５μｍより深い位置にし、かつ、ＳｉＣ基板のイオン注入面の表面領域の不純物濃度のピーク濃度の１／１０以下となるように、上記条件の１段階のイオン注入によりｐ型領域を形成している。

【0006】

また、耐圧構造を構成するｐ型領域を形成する別の方法として、加速電圧の異なる複数段のイオン注入により、深さ方向に隣接する高濃度領域および低濃度領域を１組とする複数組のｐ型領域を形成する方法が提案されている（例えば、下記特許文献２参照。）。これら高濃度領域および低濃度領域は、それぞれ、ピーク濃度と、当該ピーク濃度のピーク深さから深い方向へ向かうにしたがって不純物濃度が低くなるテールと、を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１２－１２９４９２号公報

【文献】国際公開第２０１２／０５６７０５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

炭化珪素半導体装置の実際の製造工程では、ＳｉＣにイオン注入しただけでは不純物は活性化されないため、不純物のイオン注入後、不純物をドーパント（ドナーまたはアクセプタ）として活性化させるための高温度の活性化アニール（熱処理）を行う。従来よりＳｉＣ中の不純物はほぼ移動しないと言われているが、特定の条件（不純物種、結晶面方位、ドーピング量）では、活性化アニール時にＳｉＣ中の不純物の移動量が従来知られているよりも大きくなることが発明者の鋭意研究により判明した。

【0009】

この問題は、ＳｉＣにイオン注入される不純物の総ドーズ量が少なくなるほど、不純物のイオン注入を行うエピタキシャル層のドーパント濃度が低いほど、また、イオン注入する不純物がアルミニウムである場合や、イオン注入面がＳｉＣの（０００１）面、いわゆるＳｉ面である場合に、顕著にあらわれることが確認されている。具体的には、これらＳｉＣ中の不純物の移動量が大きくなる条件で形成される構造として、例えば、炭化珪素半導体装置のエッジ終端領域に配置される接合終端拡張（ＪＴＥ：Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）構造が挙げられる。

【0010】

また、ＳｉＣ中の不純物の移動量が大きくなることで、活性化アニール後にＳｉＣ中に残る不純物のドーズ量がイオン注入した不純物のドーズ量よりも少なくなることが判明した。この現象がＪＴＥ構造で起きた場合は、設計通りの耐圧が得られない。また、ＪＴＥを構成するｐ型領域中の不純物のドーズ量の減少による耐圧低下分を見越して、設計上の耐圧が所望の耐圧以上となるように、ＳｉＣ基板（半導体チップ）の面積に対するエッジ終端領域の占有面積を広くした場合、１枚の半導体ウエハから得られるチップ数が減少するため、１チップあたりの作製（製造）コストが上昇する。

【0011】

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、活性化アニール前後での不純物のドーズ量の減少を抑制することが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】

【0012】

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、炭化珪素からなる第１導電型炭化珪素層と、第２導電型領域と、を備え、次の特徴を有する。前記第２導電型領域は、前記第１導電型炭化珪素層の表面から所定深さに達する。前記第２導電型領域は、第２導電型ドーパントを所定ドーズ量で含む。前記第２導電型ドーパントはアルミニウムである。

【0013】

前記第２導電型領域の第２導電型ドーパント濃度分布は、前記第１導電型炭化珪素層の前記表面から０．１８μｍ以上０．３５μｍ未満の範囲内の異なる複数の深さ位置で異なる高さのドーパント濃度の頂点を示すガウス分布であり、前記第１導電型炭化珪素層の前記表面から０．１８μｍ未満に前記頂点を示さない。前記第２導電型領域の、前記第１導電型炭化珪素層の前記表面から０．１μｍ以下の部分に存在する前記第２導電型ドーパントのドーズ量は、前記第２導電型領域の中の前記第２導電型ドーパントの総ドーズ量の１０％未満である。前記第１導電型炭化珪素層の前記表面は（０００１）面である。

【0014】

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、上述した発明において、前記第２導電型領域の第２導電型ドーパント濃度の最大値は、１×１０¹⁷／ｃｍ³以上であることを特徴とする。

【0015】

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、上述した発明において、前記第１導電型炭化珪素層の第１導電型ドーパント濃度は、１×１０¹⁶／ｃｍ³以下であることを特徴とする。さらに、また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、上述した発明において、前記第１導電型炭化珪素層の第１導電型ドーパント濃度は、４×１０ ¹⁴ ／ｃｍ ³ 以下であることを特徴とする。

【0017】

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、上述した発明において、半導体基板に、素子の主電流が流れる活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、が設けられている。前記第１導電型炭化珪素層は、前記半導体基板を構成し、前記終端領域において前記半導体基板のおもて面を前記表面で形成する。前記終端領域において、前記第１導電型炭化珪素層に、外側に配置されるほど第２導電型ドーパント濃度を低くした複数の前記第２導電型領域を隣接して配置した耐圧構造が設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明にかかる炭化珪素半導体装置によれば、イオン注入後に行う活性化アニール時に第２導電型領域中の第２導電型ドーパントが半導体基板から外部へ拡散されることを抑制することができるため、活性化アニール前後での第２導電型領域中の不純物のドーズ量の減少を抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置を半導体基板のおもて面側から見たレイアウトを示す平面図である。

【図2】図１の切断線Ａ－Ａ’における断面構造を示す断面図である。

【図3】図１のＪＴＥ構造を構成するｐ型領域を形成するためにイオン注入されるｐ型不純物のドーピング濃度分布の一例を示す特性図である。

【図4】図３の総ドーピング濃度分布を形成するためのイオン注入条件の一例を示す図表である。

【図5】実施例のｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量と耐圧との関係を示す特性図である。

【図6】従来例のｐ型領域のドーパント濃度分布を示す特性図である。

【図7】ＢＯＸ型のドーパント濃度分布を有するｐ型領域を形成するための一般的なイオン注入条件の一例を示す図表である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、ｎまたはｐを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ｎやｐに付す＋および－は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度および低不純物濃度であることを意味する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、ミラー指数の表記において、“－”はその直後の指数につくバーを意味しており、指数の前に“－”を付けることで負の指数を表している。

【0021】

（概要）
本発明者は、ｐ型領域を、ＳｉＣ基板のイオン注入面から所定深さまでのドーパント（アクセプタ）濃度を一定に保ったＢＯＸ（矩形）型のドーパント濃度分布にしなくても、活性化アニール時に当該ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量の減少を抑制して、当該ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量を設計範囲内に維持することで、炭化珪素半導体装置の設計条件からの特性変動（例えば耐圧低下）を抑制することができることを見出した。本発明は、後述する実験１，２による知見と理論考察に基づいてなされたものである。

【0022】

（実施の形態）
実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法によって作製（製造）される炭化珪素半導体装置の構造の一例について説明する。図１は、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置を半導体基板のおもて面側から見たレイアウトを示す平面図である。図２は、図１の切断線Ａ－Ａ’における断面構造を示す断面図である。図２には、活性領域１０に配置された複数の単位セル（素子の構成単位）のうちの最も外側（チップ端部側）の単位セルからチップ端部までを示す。

【0023】

図３は、図１のＪＴＥ構造を構成するｐ型領域を形成するためにイオン注入されるｐ型不純物のドーピング濃度分布の一例を示す特性図である。図４は、図３の総ドーピング濃度分布６０を形成するためのイオン注入条件の一例を示す図表である。図３には、イオン注入ごとのｐ型不純物の活性化アニール前のドーピング濃度分布６１，６２およびその総ドーピング濃度分布６０をシミュレーションした結果を示す。図３の横軸はＳｉＣ基板４０のおもて面（イオン注入面）からの深さであり、縦軸はドーピング濃度である。

【0024】

図１，２に示す実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置５０は、炭化珪素（ＳｉＣ）からなる半導体基板（ＳｉＣ基板（半導体チップ））４０に、所定の素子構造を有する半導体素子が配置された活性領域１０と、所定の耐圧構造が配置されたエッジ終端領域２０と、を備える。活性領域１０は、縦型ＭＯＳＦＥＴがオン状態のときに主電流が流れる領域である。活性領域１０は、例えば略矩形状の平面形状を有する。活性領域１０の周囲は、エッジ終端領域２０に囲まれている。

【0025】

エッジ終端領域２０は、活性領域１０とＳｉＣ基板４０の側面（チップ端部）との間の領域であり、ＳｉＣ基板４０のおもて面側の電界を緩和して耐圧を保持する。耐圧とは、半導体装置が誤動作や破壊を起こさない限界の電圧である。エッジ終端領域２０には、接合終端拡張（ＪＴＥ）構造３０や、フィールドリミッティングリング（ＦＬＲ：Ｆｉｅｌｄ Ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｒｉｎｇ）等の耐圧構造が配置される。ここでは、エッジ終端領域２０にＪＴＥ構造３０が配置された場合を例に説明する。

【0026】

活性領域１０には、配置された所定の素子構造を有する半導体素子として、例えばトレンチゲート構造の縦型ＭＯＳＦＥＴが配置されている。トレンチゲート構造は、ＳｉＣ基板４０のおもて面から所定深さに達するトレンチ７の内部にゲート絶縁膜８を介してゲート電極９が埋め込まれた構造を有する。隣り合うトレンチ７間（メサ領域）には、縦型ＭＯＳＦＥＴのｐ型ベース領域４、ｎ⁺型ソース領域５およびｐ⁺⁺型コンタクト領域６がそれぞれ選択的に設けられている。

【0027】

ＳｉＣ基板４０は、例えば、炭化珪素からなるｎ⁺型出発基板４１上にｎ^-型ドリフト領域２、ｎ型電流拡散領域３およびｐ型ベース領域４となる各炭化珪素層４２，４３を順にエピタキシャル成長させてなる。ｎ^-型炭化珪素層（第１導電型炭化珪素層）４２のドーパント（ドナー）濃度は、例えば、１×１０¹⁶／ｃｍ³以下程度であり、耐圧を２０ｋＶ以上とするには、好ましくは１×１０¹⁴／ｃｍ³以上４×１０¹⁴／ｃｍ³以下程度である。ＳｉＣ基板４０のおもて面（ｎ^-型炭化珪素層４２側の表面）の結晶面方位は、例えば（０００１）面、いわゆるＳｉ面であることが好ましい。その理由は、上述した課題が顕著にあらわれるため、本発明の効果が大きく得られるからである。

【0028】

トレンチ７は、深さ方向に、ＳｉＣ基板４０のおもて面からｐ型炭化珪素層４３を貫通してｎ^-型炭化珪素層４２に達する。深さ方向とは、ＳｉＣ基板４０のおもて面から裏面（ｎ⁺型出発基板４１側の面）へ向かう方向である。ｎ⁺型出発基板４１は、ｎ⁺型ドレイン領域１として機能する。ｐ型ベース領域４は、活性領域１０において、ＳｉＣ基板４０のおもて面側に設けられている。ｐ型ベース領域４は、活性領域１０から外側へ後述する段差２１まで延在している。

【0029】

ｎ⁺型ソース領域５およびｐ⁺⁺型コンタクト領域６は、ＳｉＣ基板４０のおもて面とｐ型ベース領域４との間に、ｐ型ベース領域４に接して設けられている。ｎ⁺型ソース領域５およびｐ⁺⁺型コンタクト領域６は、ＳｉＣ基板４０のおもて面の、後述する段差２１よりも活性領域１０側の部分（以下、第１面とする）４０ａに露出されている。ｎ⁺型ソース領域５は、ｐ⁺⁺型コンタクト領域６よりもトレンチ７側に配置され、トレンチ７の側壁のゲート絶縁膜８を介してゲート電極９に対向する。

【0030】

ｎ^-型ドリフト領域２は、ｐ型ベース領域４よりもＳｉＣ基板４０の裏面側に設けられている。ｎ^-型ドリフト領域２とｐ型ベース領域４との間に、ｎ^-型ドリフト領域２およびｐ型ベース領域４に接してｎ型電流拡散領域３が設けられている。ｎ型電流拡散領域３は、キャリアの広がり抵抗を低減させる、いわゆる電流拡散層（ＣＳＬ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）である。ｎ型電流拡散領域３は、メサ領域に配置され、例えばトレンチ７に隣接する。

【0031】

ｎ型電流拡散領域３の内部には、第１～３ｐ⁺型領域１１～１３がそれぞれ選択的に設けられている。第１ｐ⁺型領域１１は、深さ方向に、トレンチ７の底面に対向する。第１ｐ⁺型領域１１は、ｐ型ベース領域４とｎ型電流拡散領域３との界面よりも深い位置に、ｐ型ベース領域４と離れて配置されている。最も外側の第１ｐ⁺型領域１１（以下、最外周の第１ｐ⁺型領域１１ａとする）は、後述する段差２１よりも外側まで延在し、ＳｉＣ基板４０のおもて面の後述する第２面４０ｂに露出されている。

【0032】

第２ｐ⁺型領域１２は、メサ領域に、第１ｐ⁺型領域１１およびトレンチ７から離れて設けられている。第２ｐ⁺型領域１２は、ｐ型ベース領域４に接する。第３ｐ⁺型領域１３は、最外周の第１ｐ⁺型領域１１ａとｐ型ベース領域４との間に配置され、最外周の第１ｐ⁺型領域１１ａおよびｐ型ベース領域４に接する。第３ｐ⁺型領域１３は、最も外側のトレンチ７ａから後述する段差２１まで延在している。第１，２ｐ⁺型領域１１，１２は、トレンチ７の底面のゲート絶縁膜８への電界集中を緩和する機能を有する。

【0033】

層間絶縁膜１４は、ゲート電極９を覆うように、活性領域１０においてＳｉＣ基板４０のおもて面全面に設けられている。ソース電極１５は、層間絶縁膜１４に開口されたコンタクトホールを介してｎ⁺型ソース領域５およびｐ⁺⁺型コンタクト領域６に接し、これらの領域に電気的に接続されている。ソース電極１５は、後述するフィールド酸化膜２２上に延在していてもよい。ＳｉＣ基板４０の裏面（ｎ⁺型出発基板４１の裏面）には、ドレイン電極１６が設けられている。

【0034】

エッジ終端領域２０に、例えば、エッジ終端領域２０の全域にわたってｐ型炭化珪素層４３が除去されることで、ＳｉＣ基板４０のおもて面を、第１面（活性領域１０の部分）４０ａよりもエッジ終端領域２０の部分（以下、第２面とする）４０ｂで低くした（ドレイン側に凹ませた）段差２１が形成されていてもよい。段差２１が形成されていることで、ＳｉＣ基板４０のおもて面の、段差２１よりも外側の第２面４０ｂにはｎ^-型炭化珪素層４２が露出されている。

【0035】

ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂの、活性領域１０側には、最外周の第１ｐ⁺型領域１１ａが露出されている。ＳｉＣ基板４０のおもて面のうち、第１面４０ａと第２面４０ｂとの間の部分（段差２１のメサエッジ：以下、第３面とする）４０ｃには、ｐ型ベース領域４および第３ｐ⁺型領域１３が露出されている。ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２，３面４０ｂ，４０ｃに露出とは、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２，３面４０ｂ，４０ｃの表面領域に配置され、フィールド酸化膜２２に接することである。

【0036】

また、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂの表面領域には、最外周の第１ｐ⁺型領域１１ａよりも外側に、第１ｐ⁺型領域１１ａに隣接してＪＴＥ構造３０が設けられている。ＪＴＥ構造３０は、外側に配置されるほどドーパント（アクセプタ）濃度を低くした複数のｐ型領域（ここでは２つ。以下、活性領域１０側から第１，２ＪＴＥ領域（第２導電型領域）３１，３２とする）を隣接して配置した耐圧構造である。第１，２ＪＴＥ領域３１，３２のｐ型ドーパント濃度は、ｎ^-型炭化珪素層４２（ｎ^-型ドリフト領域）のｎ^-型ドーパント濃度よりも高い。第１，２ＪＴＥ領域３１，３２のｐ型ドーパント濃度は、最外周の第１ｐ⁺型領域１１ａのｐ⁺型ドーパント濃度よりも低い。

【0037】

第１ＪＴＥ領域３１は、最外周の第１ｐ⁺型領域１１ａの外側に隣接している。第２ＪＴＥ領域３２は、第１ＪＴＥ領域３１の外側に隣接している。第１，２ＪＴＥ領域３１，３２とｎ^-型ドリフト領域２とのｐｎ接合で、エッジ終端領域２０での所定耐圧が確保される。ＪＴＥ構造３０を構成する複数のｐ型領域（第１，２ＪＴＥ領域３１，３２）は、それぞれ、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂからｎ^-型炭化珪素層４２へのｐ型不純物のイオン注入により形成される。

【0038】

ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域は、ＳｉＣ基板４０のおもて面の後述する第２面４０ｂからｎ^-型炭化珪素層４２に、１段もしくは異なる加速電圧で複数段（複数回）に分けてｐ型不純物をイオン注入した後に、当該イオン注入したｐ型不純物をドーパント（アクセプタ）として活性化させる活性化アニールを行うことで形成される。ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域を形成するためのイオン注入に用いるｐ型不純物は、例えばアルミニウム（Ａｌ）である。図３には、ｐ型不純物の活性化アニール前のドーピング濃度分布６１，６２およびその総ドーピング濃度分布６０を示す。

【0039】

ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域を形成するためにイオン注入されたｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布６０は、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから０．１μｍを超える部分６０ｂでドーピング濃度が最大値（ピーク濃度）を示す。複数段のイオン注入でｐ型領域を形成する場合、ｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布６０に、ピーク濃度となる箇所が複数（図３では２つ）存在していてもよい。複数段のイオン注入でｐ型領域を形成した場合の総ドーピング濃度分布６０においてピーク濃度となる箇所は、複数段のイオン注入のうちの１つ以上のイオン注入それぞれの飛程の深さ位置である。

【0040】

また、ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域を形成するためにイオン注入されたｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布６０は、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから０．１μｍ以下の深さの部分６０ａにおいては、ドーピング濃度の最も浅いピーク深さから第２面４０ｂへ向かうにしたがってドーピング濃度が低くなる勾配を有する。ｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布６０は、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから０．１μｍを超える部分６０ｂにおいては、ガウス分布（図３）となっていてもよいし、ＢＯＸ型（不図示）となっていてもよい。

【0041】

ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域を形成するにあたって、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから、活性化アニール時に生じるＳｉＣ基板４０中でのｐ型不純物の移動量（おおよそ０．１８μｍ）以上の深さ位置でかつ０．３５μｍ未満の深さ位置を飛程として、１段もしくは異なる加速電圧で複数段に分けてｐ型不純物をイオン注入することで、上述したｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布６０を有する１つのｐ型領域が形成される。

【0042】

ｐ型不純物としてアルミニウムをイオン注入してｐ型領域を形成するにあたって、イオン注入の飛程をイオン注入面から０．３５μｍ以上とすると、ｐ型不純物の活性化アニール前のドーピング濃度分布６１，６２のピーク深さが深くなりすぎて、深さ方向の分布幅が広がってしまう。一方、本実施の形態のように、イオン注入の飛程がイオン注入面から０．３５μｍ未満の深さ位置となるように加速電圧を２５０ｋｅＶ以下程度とすることで、ｐ型不純物の活性化アニール前のドーピング濃度分布６１，６２を、深さ方向の分布幅の拡がりを抑えながら、ピーク濃度が高い状態に保つことができる。

【0043】

具体的には、ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域を形成するにあたって、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから０．１８μｍ以上０．３５μｍ未満の深さ位置を飛程として、加速電圧の異なる複数段のイオン注入を行う。これに加えて、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから０．１８μｍ未満を飛程として、ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域を形成するイオン注入を行わない。例えば、ドーパントをアルミニウムとする場合、イオン注入の加速電圧を１５０ｋｅＶ以上に限定し、イオン注入を１５０ｋｅＶ未満の加速電圧では行わないことで、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから０．１８μｍ以上の深さ位置を飛程としたイオン注入を実現可能である。

【0044】

すなわち、例えば、後述する従来例のｐ型領域１００の形成方法（以下、従来方法とする）におけるイオン注入条件（図６，７参照）のうち、少なくともＳｉＣ基板のおもて面から０．１８μｍ未満の深さ位置を飛程とする４，５段目（８０ｋｅＶ，３０ｋｅＶ）のイオン注入を省略し、かつ０．３５μｍ以上の深さ位置を飛程とする１段目（３５０ｋｅＶ）のイオン注入を省略して、２，３段目のイオン注入のみを行えばよい。図３には、図４の１段，２段のイオン注入ごとのｐ型不純物の活性化アニール前のドーピング濃度分布６１，６２およびその総ドーピング濃度分布６０をシミュレーションした結果を示している。

【0045】

ここで１つのｐ型領域を形成するための各段のイオン注入ごとのｐ型不純物の活性化アニール前のドーピング濃度分布６１，６２のピーク濃度が１×１０¹⁷／ｃｍ³以上となるように、かつこれらのドーピング濃度分布６１，６２を積算した総ドーピング濃度分布６０のドーズ量が従来方法のｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布１１０のドーズ量と略同じとなるように、各段のイオン注入ごとのドーズ量を調整する。これにより、本実施の形態において、従来方法のイオン注入条件よりもイオン注入の段数が少なくても、エッジ終端領域２０の耐圧を、従来例のｐ型領域１００中のｐ型不純物の総ドーズ量の設計値に基づいて決定される設計上の耐圧と同程度にすることができ、かつ従来例の実際の耐圧よりも高くすることができる。その理由は、次の通りである。

【0046】

従来例では、後述するように活性化アニールによりｐ型領域１００中のｐ型不純物の総ドーズ量が減少する。このため、従来例のエッジ終端領域の耐圧は、ｐ型領域１００を形成するためにイオン注入したｐ型不純物の総ドーズ量の設計値に基づいて決定される設計上の耐圧よりも低くなる。一方、実施の形態においては、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから０．１８μｍ未満の深さ位置を飛程とする４，５段のイオン注入を行わないことで、活性化アニール時、ＳｉＣ基板４０中を移動するｐ型不純物はＳｉＣ基板４０中で止まり、ＳｉＣ基板４０の外部へはほぼ移動しない。これによって、従来方法と比べて、活性化アニール時に生じるｐ型領域中のｐ型不純物の総ドーズ量の減少を抑制することができるからである。

【0047】

具体的には、活性化アニール後のｐ型領域の、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから０．１μｍ以下の深さの部分６０ａ中に存在するｐ型ドーパント（活性化されたｐ型不純物）のドーズ量は、当該ｐ型領域を形成するためにｎ^-型炭化珪素層４２にイオン注入されたｐ型不純物（活性化されていないｐ型不純物）の総ドーズ量の１０％未満である。このため、活性化アニール後のｐ型領域の、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから０．１μｍを超える部分６０ｂ中に存在するｐ型ドーパントの総ドーズ量を、活性化アニール前のｐ型領域中のｐ型不純物の総ドーズ量の９０％以上に維持することができる。これにより、イオン注入したｐ型不純物の総ドーズ量の設計値に基づいて決定される設計上の耐圧を実現することができる。

【0048】

より具体的には、活性化アニール後のｐ型領域中のｐ型不純物の総ドーズ量は、例えば５×１０¹²／ｃｍ²以上７×１０¹²／ｃｍ²以下程度であることが好ましい（図５に矢印Ｂで示す範囲）。このため、ｐ型不純物の総ドーズ量が上記範囲内もしくは上記範囲内よりも若干多くなるように、ｐ型不純物を複数段に分けてイオン注入する。本実施の形態においては、上述したように活性化アニール時にｐ型不純物がＳｉＣ基板４０の外部へほぼ移動しないため、活性化アニール後のｐ型領域中のｐ型不純物の総ドーズ量は、イオン注入したｐ型不純物の総ドーズ量とほぼ同じである。したがって、イオン注入したｐ型不純物の総ドーズ量と、ｐ型不純物をイオン注入するｎ^-型炭化珪素層４２のｎ型ドーパント濃度と、に基づいて得られる耐圧の最大値に近い耐圧を実現することができる。

【0049】

図示省略するが、その後の活性化アニールにより、ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域のドーパント濃度分布は、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから所定深さまでの間において、ｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布６０と異なるドーパント濃度分布となる。ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域のドーパント濃度分布は、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから０．１μｍ以下の深さの部分において、従来例の同部分１０１ａよりも低いドーピング濃度を有する。また、ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域のドーパント濃度分布は、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから０．１８μｍ以上０．３５μｍ未満の深さ位置をピーク深さとし、かつｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布６０よりも高いピーク濃度を有する。

【0050】

ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域のドーパント濃度分布が活性化アニール前後で異なる理由は、活性化アニールにより、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから浅い深さ位置に存在するｐ型不純物が深い方向へ移動して所定深さ付近に到達し、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂから深い位置に存在するｐ型不純物が浅い方向へ移動して同様に当該所定深さ付近に到達することで、当該所定深さのｐ型不純物が多くなり、当該所定深さでピーク濃度となるからであると推測される。

【0051】

ＳｉＣ基板４０中のｐ型不純物が活性化アニールにより移動して到達する上記所定深さを決定する条件は、イオン注入されたｐ型不純物の総ドーズ量、ｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布６０のピーク濃度およびピーク深さである。具体的には、例えば、ＪＴＥ構造３０を構成する所定のｐ型ドーパント濃度のｐ型領域を形成する場合、ＳｉＣ基板４０中のｐ型不純物が活性化アニールにより移動して到達する上記所定深さを決定する条件は、活性化アニール前に行う各段のイオン注入で生じるピーク深さから±０．１８μｍ程度の広がりで拡散させた濃度分布の重ね合わせとなる。

【0052】

また、図２中、ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂの表面領域には、ＳｉＣ基板４０の側面（すなわちチップ端部）に露出されるように、ＪＴＥ構造３０と離れて、ｎ⁺型ストッパ領域３３が選択的に設けられている。ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２面４０ｂの、ＪＴＥ構造３０およびｎ⁺型ストッパ領域３３が露出された部分以外の部分には、ｎ^-型ドリフト領域２が露出されている。ＳｉＣ基板４０のおもて面の第２，３面４０ｂ，４０ｃはフィールド酸化膜２２に覆われている。

【0053】

以上、説明したように、実施の形態によれば、ＳｉＣ基板の内部に１つのｐ型領域を形成するにあたって、ＳｉＣ基板のイオン注入面から０．１８μｍ以上０．３５μｍ未満の深さ位置を飛程としてｐ型不純物をイオン注入することで、その後の活性化アニール時にｐ型領域中のｐ型不純物がＳｉＣ基板から外部へ拡散されることを抑制することができる。ＳｉＣ基板へのｐ型不純物のイオン注入は、ＳｉＣ基板のイオン注入面から上記深さ位置の範囲内を飛程とすればよく、１段もしくは異なる加速電圧で複数段に分けて行うことができる。このため、設計条件ごとに各イオン注入の加速電圧およびドーズ量を調整することにより、ｐ型領域中のｐ型不純物の総ドーズ量を制御して設計範囲内に維持しやすい。

【0054】

このようにｐ型領域中のｐ型不純物の総ドーズ量を制御しやすいことで、プロセスマージンや設計マージンを必要以上に確保する必要がない。このため、例えば、１つ以上のｐ型領域によって構成されるＪＴＥ構造の各ｐ型領域をそれぞれ設計通りの寸法で形成してエッジ終端領域を最小の長さ（幅）にするとともに、当該ＪＴＥ構造の各ｐ型領域をそれぞれ設計範囲内の総ドーズ量で形成してエッジ終端領域の耐圧を設計通りに設定することができる。このため、設計値からの耐圧変動や耐圧低下を抑制することができ、信頼性を向上させることができる。また、耐圧低下分を見越してエッジ終端領域の長さを広くする必要がないため、１チップあたりの作製コストを低減させることができる。

【0055】

（実験１）
次に、ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量とエッジ終端領域２０の耐圧との関係について検証した。図５は、実施例のｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量と耐圧との関係を示す特性図である。図５の横軸は上述した実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置（以下、実施例とする）のＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量の設計値であり、縦軸は実施例のエッジ終端領域２０の耐圧である。

【0056】

実施例のＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量（以下、単に「ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量」とする）およびｎ^-型炭化珪素層４２のｎ型ドーパント濃度を種々変更して、エッジ終端領域２０の耐圧をシミュレーションした結果を図５に示す。図５には、ｎ^-型炭化珪素層４２のｎ型ドーパント濃度ごとに、ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量とエッジ終端領域２０の耐圧との関係を示す。

【0057】

図５に示す結果から、ｐ型領域中のｐ型不純物の所定ドーズ量（図５では６×１０¹²／ｃｍ²付近）で、エッジ終端領域２０の耐圧が最大値（最大耐圧値）となることが確認された。また、ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量が上記所定ドーズ量よりも高くなるほど、または、ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量が上記所定ドーズ量よりも低くなるほど、エッジ終端領域２０の耐圧が低くなることが確認された。また、ｎ^-型炭化珪素層４２のドーパント濃度を低くするほど、エッジ終端領域２０の耐圧が高くなることが確認された。

【0058】

これらの結果から、ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量と、ｎ^-型炭化珪素層４２のドーパント濃度と、を制御することで、エッジ終端領域２０の耐圧を制御可能であることがわかる。上述したように、実施の形態においては、活性化アニール前後でのｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量の低下を抑制することができることで、ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量を設計通りに制御して設計範囲内に維持しやすいため、エッジ終端領域２０の耐圧を設計通りに設定可能である。

【0059】

この実験１では、ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量とエッジ終端領域２０の耐圧との関係について、ｎ^-型炭化珪素層４２のｎ型ドーパント濃度が４×１０¹⁴／ｃｍ³以下の試料を用いて検証している。ｎ^-型炭化珪素層４２のｎ型ドーパント濃度が実験１の試料と異なる場合、エッジ終端領域２０の最大耐圧値は変化するが、上記実験１で検証したエッジ終端領域２０の耐圧の、ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量依存性（図５）は、ｎ^-型炭化珪素層４２のｎ型ドーパント濃度が１×１０¹⁶／ｃｍ³以下である場合も同様に得られる。その理由は、次の通りである。

【0060】

ｎ^-型炭化珪素層４２のｎ型ドーパント濃度ごとに、上記実験１の試料と同様にｐ型領域中のｐ型不純物に最適なドーズ量（以下、最適ドーズ量とする）が存在する。この最適ドーズ量とは、エッジ終端領域２０が最大耐圧値を示すときの、ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量である。そして、ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量が最適ドーズ量未満である場合、低い印加電圧でＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域の全域に空乏領域が拡がりきってしまい、エッジ終端領域２０の耐圧が低下する。すなわち、ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量が最適ドーズ量よりも低くなるほど、エッジ終端領域２０の耐圧が低くなる。

【0061】

一方、ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量が最適ドーズ量を超える場合、ＪＴＥ構造３０を構成するｐ型領域に空乏領域が拡がりにくく、その拡がりが狭くなることで、半導体基板とのおもて面に平行な方向（横方向）の電界強度が高くなりすぎて、エッジ終端領域２０の耐圧が低下する。すなわち、ｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量が最適ドーズ量よりも高くなるほど、エッジ終端領域２０の耐圧が低くなる。このように、ｐ型領域中のｐ型不純物の最適ドーズ量を基準にして、上記実験１で検証したエッジ終端領域２０の耐圧とｐ型領域中のｐ型不純物のドーズ量との関係と同じ結果となるからである。

【0062】

（実験２）
次に、活性化アニールによるＳｉＣ中のｐ型不純物の移動量について検証した。図６は、従来例のｐ型領域のドーパント濃度分布を示す特性図である。ｐ型領域１００で構成された一般的なＪＴＥ構造を備えた従来の炭化珪素半導体装置（以下、従来例とする）を作製した。従来例のｐ型領域１００は、複数段のイオン注入および活性化アニールにより、ＢＯＸ型のドーパント濃度分布となるように形成した。従来例の、活性化アニール後のｐ型領域１００のドーパント濃度分布１０１以外の構成は、上述した実施例と同様である。

【0063】

この従来例の活性化アニール後のｐ型領域１００のドーパント濃度分布１０１を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により測定した結果を図６に示す。従来例のｐ型領域１００を形成するためのイオン注入は、ｐ型不純物（ドーパント）をアルミニウムとし、イオン注入面をＳｉＣ基板のＳｉ面とし、イオン注入段数を５段とした。従来例のｐ型領域１００を形成するためｐ型不純物の複数段のイオン注入条件（加速電圧およびドーズ量）の一例を図７に示す。

【0064】

図７は、ＢＯＸ型のドーパント濃度分布を有するｐ型領域を形成するための一般的なイオン注入条件の一例を示す図表である。図７の１段～５段のイオン注入ごとのｐ型不純物の活性化アニール前のドーピング濃度分布１１１～１１５およびその総ドーピング濃度分布１１０をシミュレーションした結果を、活性化アニール後のｐ型領域１００のドーパント濃度分布１０１に重ねて図６に示す。図６の横軸はＳｉＣ基板のイオン注入面からの深さであり、縦軸は濃度である。

【0065】

図６に示すように、加速電圧の異なる１段～５段のイオン注入により、それぞれ、ＳｉＣ基板のイオン注入面（深さ＝０μｍ）から異なる深さ位置にピーク濃度を有するｐ型不純物のドーピング濃度分布１１１～１１５が形成された。これらのｐ型不純物の活性化アニール前のドーピング濃度分布１１１～１１５を積算した総ドーピング濃度分布１１０は、最も深いドーピング濃度分布１１１と、最も浅いドーピング濃度分布１１５と、の間（イオン注入面から０．５μｍ程度の深さ位置までの間）でドーパント濃度がほぼ均一なＢＯＸ型になることが確認された。

【0066】

図示省略するが、ｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布は、ＳＩＭＳにより測定した場合においても、図６のシミュレーションによる総ドーピング濃度分布１１０とほぼ同じＢＯＸ型になることが確認されている。このようにｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布１１０がＢＯＸ型になるようにｐ型不純物を多段階にイオン注入したとしても、その後の活性化アニールにより、従来例の活性化アニール後のｐ型領域１００のドーパント濃度分布１０１がＢＯＸ型を維持しないことが確認された。

【0067】

具体的には、従来例の活性化アニール後のｐ型領域１００のドーパント濃度分布１０１は、ＳｉＣ基板のイオン注入面付近から０．１μｍ以下の深さまでの部分１０１ａで、ドーパント濃度の最小値がほぼ一定に保たれた平坦な濃度分布になることが確認された。ＳＩＭＳの特性上、ＳｉＣ基板の最表面は汚染による影響を含む部分であり、実際のドーパント濃度を反映していないため無視をする。また、従来例のｐ型領域１００のドーパント濃度は、ＳｉＣ基板のイオン注入面付近から０．１μｍ以下の深さまでの部分１０１ａで、ｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布１１０よりも大幅に低くなることが確認された。

【0068】

また、従来例の活性化アニール後のｐ型領域１００のドーパント濃度分布１０１は、ＳｉＣ基板のイオン注入面から０．１μｍを超える部分１０１ｂでピーク濃度を示し、当該ピーク濃度の深さ位置（ピーク深さ）１０１ｄを頂点とするガウス分布となることが確認された。すなわち、従来例の活性化アニール後のｐ型領域１００のドーパント濃度分布１０１は、ＢＯＸ型にならない。なお、従来例の活性化アニール後のｐ型領域１００のドーパント濃度分布１０１のピーク深さ１０１ｄは０．２７μｍ程度であった。また、従来例の活性化アニール後のｐ型領域１００のドーパント濃度分布１０１のピーク深さ１０１ｄでのピーク濃度は、ｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布１１０よりも高くなることが確認された。

【0069】

その理由は、ｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布１１０がＢＯＸ型となるようにｐ型不純物を複数段にイオン注入したとしても、その後の活性化アニールにより、ＳｉＣ基板のイオン注入面から浅い深さ位置に存在するｐ型不純物が深い方向へ移動して所定深さの範囲１０１ｃに到達し、ＳｉＣ基板のイオン注入面から深い位置に存在するｐ型不純物が浅い方向へ移動して同様に所定深さの範囲１０１ｃに到達することで、当該所定深さの範囲１０１ｃのｐ型不純物が多くなり、当該所定深さの範囲１０１ｃ内のピーク深さ１０１ｄでピーク濃度となるからであると推測される。

【0070】

また、従来例のｐ型領域１００中のｐ型不純物のドーズ量は、活性化アニール後に大幅に少なくなることが確認された。その理由は、活性化アニールにより、ＳｉＣ基板のイオン注入面から浅い深さ位置に存在するｐ型不純物がＳｉＣ基板のイオン注入面から外部へと移動し、ＳｉＣ基板のイオン注入面上のフィールド酸化膜等の絶縁膜中に拡散されてしまうためと推測される。従来例のｐ型領域１００中のｐ型不純物のドーズ量が少なくなることで、従来例のエッジ終端領域の耐圧が設計値よりも低くなることが確認された。

【0071】

なお、図６中において、従来例の活性化アニール後のｐ型領域１００のドーパント濃度分布１０１にピーク濃度となる箇所が２つ存在するように見えるのは、ＳＩＭＳによる検出結果の揺れである。実際には、従来例の活性化アニール後のｐ型領域１００のドーパント濃度分布１０１は、１つのピーク深さ１０１ｄでピーク濃度を示している。図６において従来例の活性化アニール後のｐ型領域１００のドーパント濃度分布１０１の実際のピーク深さ１０１ｄは、２つ存在するピーク濃度のうちでドーパント濃度が最も高いピーク濃度（一方のピーク濃度よりもＳｉＣ基板のイオン注入面から深い側のピーク濃度）を示している箇所である。

【0072】

以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、ＳｉＣ基板の内部に１つのｐ型領域を形成するにあたって、複数段に分けて行うすべてのイオン注入の飛程がＳｉＣ基板のイオン注入面から０．１８μｍ以上０．３５μｍ未満の深さに位置していればよく、イオン注入の段数は設計条件に合わせて種々変更可能である。

【産業上の利用可能性】

【0073】

以上のように、本発明にかかる炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法は、電力変換装置や種々の産業用機械などの電源装置などに使用されるパワー半導体装置に有用である。

【符号の説明】

【0074】

１ ｎ⁺型ドレイン領域
２ ｎ^-型ドリフト領域
３ ｎ型電流拡散領域
４ ｐ型ベース領域
５ ｎ⁺型ソース領域
６ ｐ⁺⁺型コンタクト領域
７，７ａ トレンチ
８ ゲート絶縁膜
９ ゲート電極
１０ 活性領域
１１，１１ａ，１２，１３ ｐ⁺型領域
１４ 層間絶縁膜
１５ ソース電極
１６ ドレイン電極
２０ エッジ終端領域
２１ ＳｉＣ基板のおもて面の段差
２２ フィールド酸化膜
３０ ＪＴＥ構造
３１，３２ ＪＴＥ構造を構成するｐ型領域（第１，２ＪＴＥ領域）
３３ ｎ⁺型ストッパ領域
４０ ＳｉＣ基板
４０ａ～４０ｃ ＳｉＣ基板のおもて面の第１～３面
４１ ｎ⁺型出発基板
４２ ｎ^-型炭化珪素層
４３ ｐ型炭化珪素層
５０ 炭化珪素半導体装置
６０ ｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布
６０ａ，６０ｂ ｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布の一部分
６１，６２ イオン注入ごとのｐ型不純物の活性化アニール前のドーピング濃度分布
１００ 従来例のｐ型領域
１０１ 従来例の活性化アニール後のｐ型領域の、ＳＩＭＳ分析で測定されたドーパント濃度分布
１０１ａ 従来例の活性化アニール後のｐ型領域のドーパント濃度分布の、ＳｉＣ基板のイオン注入面付近から０．１μｍ以下の深さまでの部分
１０１ｂ 従来例の活性化アニール後のｐ型領域のドーパント濃度分布の、ＳｉＣ基板のイオン注入面から０．１μｍを超える部分
１０１ｃ 従来例の活性化アニール後のｐ型領域のドーパント濃度分布のピーク濃度の深さ位置の範囲
１０１ｄ 従来例の活性化アニール後のｐ型領域のドーパント濃度分布のピーク深さ
１１０ 従来例のｐ型不純物の活性化アニール前の総ドーピング濃度分布
１１１～１１５ 従来例の、イオン注入ごとのｐ型不純物の活性化アニール前のドーピング濃度分布

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】