特許 7632998 トレンチ構造を含む半導体デバイス及び製作方法

(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】2025-02-10

(45)【発行日】2025-02-19

(54)【発明の名称】トレンチ構造を含む半導体デバイス及び製作方法

(51)【国際特許分類】

   H10D 30/66 20250101AFI20250212BHJP

   H10D 30/01 20250101ALI20250212BHJP

   H10D 12/00 20250101ALI20250212BHJP

   H10D 84/80 20250101ALI20250212BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 652B

H01L29/78 652T

H01L29/78 658H

H01L29/78 652J

H01L29/78 655A

H01L29/78 653A

H01L29/78 658J

H01L29/78 657D

H01L29/78 652M

H01L29/78 658A

H01L29/78 652K

【請求項の数】 18

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020037497

(22)【出願日】2020-03-05

(65)【公開番号】P2020145430

(43)【公開日】2020-09-10

【審査請求日】2022-12-16

(31)【優先権主張番号】10 2019 105 812.0

(32)【優先日】2019-03-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】501209070

【氏名又は名称】インフィネオン テクノロジーズ アーゲー

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＦＩＮＥＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】バスラー， トーマス

(72)【発明者】

【氏名】レーンデルツ， カスパー

(72)【発明者】

【氏名】シュルツェ， ハンス－ヨアヒム

【審査官】杉山 芳弘

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／１７２０７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０８２０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０２７５４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０７２９９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２９／７８

Ｈ０１Ｌ ２９／１２

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

Ｈ０１Ｌ ２９／７３９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体デバイス（１００）であって、
第１の導電型のソース領域（１０４）及び第２の導電型の本体領域（１０６）を含む炭化ケイ素半導体本体（１０２）と、
前記炭化ケイ素半導体本体（１０２）の横方向の第１の表面（１１０）から前記炭化ケイ素半導体本体（１０２）内へ、鉛直方向（ｙ）に沿って延びるトレンチ構造（１０８）であって、前記トレンチ構造（１０８）がゲート電極（１０８１）及びゲート誘電体（１０８２）を含む、トレンチ構造（１０８）と、
前記第１の表面（１１０）において前記ソース領域（１０４）に電気接続されたコンタクト（１１２）と、を備え、
前記ソース領域（１０４）が、前記第１の表面（１１０）のソース接触区域（１１３）において前記コンタクト（１１２）に直接隣接した第１のソース部分領域（１０４１）、第２のソース部分領域（１０４２）、及び第３のソース部分領域（１０４３）を含み、前記第２のソース部分領域（１０４２）が前記鉛直方向（ｙ）に沿って前記第１のソース部分領域（１０４１）と前記第３のソース部分領域（１０４３）との間に配置されており、
前記ソース領域（１０４）の前記鉛直方向（ｙ）に沿ったドーピング濃度プロファイル（ｃ）が、前記第２のソース部分領域（１０４２）内のドーピング濃度の最小、及び前記第３のソース部分領域（１０４３）内のドーピング濃度の最大を含み、
前記第２のソース部分領域（１０４２）及び前記第３のソース部分領域（１０４３）の各々が前記ソース接触区域（１１３）と重なり合っており、
前記ゲート電極（１０８１）が、前記第１のソース部分領域（１０４１）、前記第２のソース部分領域（１０４２）、及び前記第３のソース部分領域（１０４３）の各々に直接向かい合っている、半導体デバイス（１００）。

【請求項2】

前記ソース領域（１０４）の前記鉛直方向（ｙ）に沿った前記ドーピング濃度プロファイル（ｃ）が、前記第２のソース部分領域（１０４２）内におけるドーピング濃度の谷、及び前記第３のソース部分領域（１０４３）内におけるドーピング濃度のピークを含む、請求項１に記載の半導体デバイス（１００）。

【請求項3】

前記第２のソース部分領域（１０４２）の横方向の広がり（ｌｘ）が、ｉ）前記トレンチ構造の側壁への界面と、ｉｉ）前記本体領域へのｐｎ接合との間で規定され、
前記第２のソース部分領域（１０４２）のドーピング濃度プロファイル（ｃ）が前記横方向の広がり（ｌｘ）の少なくとも８０％に沿って一定である、請求項１又は２に記載の半導体デバイス（１００）。

【請求項4】

前記第２のソース部分領域（１０４２）内の前記ドーピング濃度の最小が、前記第３のソース部分領域（１０４３）内の前記ドーピング濃度の最大の少なくとも０．０１％～多くとも５０％の範囲内にある、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。

【請求項5】

前記第２のソース部分領域（１０４２）の鉛直方向の広がり（ｄ）が少なくとも３０ｎｍ～多くとも３００ｎｍの範囲内にある、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。

【請求項6】

前記第２のソース部分領域（１０４２）の少なくとも一部が前記第２の導電型のドーパントを含み、前記第２の導電型の前記ドーパントが前記第１の導電型のドーパントを少なくとも１０％～多くとも９９．９％の範囲で部分的に相殺する、請求項１～５のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。

【請求項7】

前記第２のソース部分領域（１０４２）内の格子欠陥をさらに含み、前記格子欠陥が前記第２のソース部分領域内の自由電荷キャリアの移動度を低減する、請求項１～６のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。

【請求項8】

前記第２のソース部分領域（１０４２）内の格子欠陥をさらに含み、前記格子欠陥が前記第２のソース部分領域内の実効ｎ型ドーピングレベルを低減する、請求項１～７のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。

【請求項9】

前記コンタクト（１１２）が、前記ソース領域（１０４）に直接隣接した正温度係数材料（１１２１）を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。

【請求項10】

半導体デバイス（２００）であって、
第１の導電型のソース領域（２０４）及び第２の導電型の本体領域（２０６）を含む炭化ケイ素半導体本体（２０２）と、
鉛直方向（ｙ）に沿って第１の表面（２１０）から前記炭化ケイ素半導体本体（２０２）内へ延びるトレンチ構造（２０８）であって、前記トレンチ構造（２０８）がゲート電極（２０８１）及びゲート誘電体（２０８２）を含み、前記トレンチ構造（２０８）がストライプ状であり、前記鉛直方向（ｙ）と垂直である長手方向（ｘ１）に沿って延びる、トレンチ構造（２０８）と、
を備え、
前記ソース領域（２０４）が、前記長手方向（ｘ１）に沿って交互に配置された第１のソース部分領域（２０４１）及び第２のソース部分領域（２０４２）を含み、
前記鉛直方向（ｙ）に沿った前記第１のソース部分領域（２０４１）のドーピング濃度プロファイルが、前記鉛直方向（ｙ）に沿った前記第２のソース部分領域（２０４２）のドーピング濃度プロファイルとは異なる、半導体デバイス（２００）。

【請求項11】

前記第１の導電型のドーピング量が、前記第１のソース部分領域（２０４１）内において、前記第２のソース部分領域（２０４２）内よりも大きい、請求項１０に記載の半導体デバイス（２００）。

【請求項12】

コンタクトと誘電体とをさらに備え、前記コンタクトが前記第１の表面（２１０）において前記ソース領域（２０４）に電気接続されており、前記コンタクトが前記第１の表面（２１０）において前記第１のソース部分領域（２０４１）の少なくとも一部に直接隣接しており、前記誘電体が前記第１の表面（２１０）において前記第２のソース部分領域（２０４２）の少なくとも一部に隣接している、請求項１０又は１１に記載の半導体デバイス（２００）。

【請求項13】

前記第２のソース部分領域（２０４２）と前記第１の表面（２１０）との間に配置された前記第２の導電型のドープ領域をさらに備える、請求項１０又は１１に記載の半導体デバイス（２００）。

【請求項14】

前記第１の導電型の電流広がり領域（１５８）と、
前記第１の導電型のドリフト領域（１６０）と、をさらに備え、
前記ドリフト領域（１６０）が、前記電流広がり領域（１５８）と前記第１の導電型の半導体基板との間、及び／又は前記電流広がり領域（１５８）と前記第１の導電型の接触領域（１６４）との間、及び／又は前記電流広がり領域とバッファ若しくはドレイン領域との間に配置されており、
前記電流広がり領域（１５８）のドーピング濃度が前記ドリフト領域（１６０）のドーピング濃度よりも大きい、請求項１～１３のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００、２００）。

【請求項15】

前記トレンチ構造（１０８、２０８）の少なくとも底部部分に直接隣接した前記第２の導電型の遮蔽領域（１６２）をさらに備える、請求項１～１４のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００、２００）。

【請求項16】

半導体デバイスを製作する方法であって、前記方法が、
炭化ケイ素半導体本体（１０２）内の第１の導電型のソース領域（１０４）及び第２の導電型の本体領域（１０６）を形成することと、
前記炭化ケイ素半導体本体（１０２）の横方向の第１の表面（１１０）から前記炭化ケイ素半導体本体（１０２）内へ、鉛直方向（ｙ）に沿って延びるトレンチ構造（１０８）を形成することであって、前記トレンチ構造（１０８）がゲート電極（１０８１）及びゲート誘電体（１０８２）を含む、トレンチ構造（１０８）を形成することと、
前記第１の表面（１１０）において前記ソース領域（１０４）に電気接続されたコンタクト（１１２）を形成することと、を含み、
前記ソース領域（１０４）が、前記第１の表面（１１０）のソース接触区域（１１３）において前記コンタクト（１１２）に直接隣接した第１のソース部分領域（１０４１）、第２のソース部分領域（１０４２）、及び第３のソース部分領域（１０４３）を含み、前記第２のソース部分領域（１０４２）が前記鉛直方向（ｙ）に沿って前記第１のソース部分領域（１０４１）と前記第３のソース部分領域（１０４３）との間に配置されており、
前記ソース領域（１０４）の前記鉛直方向（ｙ）に沿ったドーピング濃度プロファイル（ｃ）が、前記第２のソース部分領域（１０４２）内のドーピング濃度の最小、及び前記第３のソース部分領域（１０４３）内のドーピング濃度の最大を含み、
前記第２のソース部分領域（１０４２）及び前記第３のソース部分領域（１０４３）の各々が前記ソース接触区域（１１３）と重なり合っており、
前記ゲート電極（１０８１）が、前記第１のソース部分領域（１０４１）、前記第２のソース部分領域（１０４２）、及び前記第３のソース部分領域（１０４３）の各々に直接向かい合っている、方法。

【請求項17】

前記第１のソース部分領域（１０４１）、前記第２のソース部分領域（１０４２）、前記第３のソース部分領域（１０４３）が、同じ１つのイオン注入マスクを用いたイオン注入プロセスによって形成される、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

半導体デバイス（２００）を製作する方法であって、前記方法が、
炭化ケイ素半導体本体（２０２）内の第１の導電型のソース領域（２０４）及び第２の導電型の本体領域（２０６）を形成することと、
鉛直方向（ｙ）に沿って第１の表面（２１０）から前記炭化ケイ素半導体本体（２０２）内へ延びるトレンチ構造（２０８）を形成することであって、前記トレンチ構造（２０８）がゲート電極（２０８１）及びゲート誘電体（２０８２）を含む、トレンチ構造（２０８）を形成することと、を含み、
前記トレンチ構造（２０８）がストライプ状であり、前記鉛直方向（ｙ）と垂直である長手方向（ｘｌｏ）に沿って延び、
前記ソース領域（２０４）が、前記長手方向（ｘｌｏ）に沿って交互に配置された第１のソース部分領域（２０４１）及び第２のソース部分領域（２０４２）を含み、
鉛直方向（ｙ）に沿った前記第１のソース部分領域（２０４１）のドーピング濃度プロファイルが、前記鉛直方向（ｙ）に沿った前記第２のソース部分領域（２０４２）のドーピング濃度プロファイルとは異なる、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は半導体デバイスに関し、詳細には、炭化ケイ素（ＳｉＣ）半導体デバイス及びそのための製作方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電界効果トランジスタセルを含むＳｉＣ半導体デバイスの技術開発は、ソースとドレインとの間の阻止電圧能力Ｖ_ＤＳに悪影響を及ぼすことなく、単位面積当たりのオン状態抵抗Ｒ_{ＤＳ（ｏｎ）}を低減することを目指している。特定のデバイスパラメータを変更することによって１つのデバイス特性が改善され得るが、これは、別のデバイス特性の劣化を招き得る。一例として、単位面積当たりのオン状態抵抗Ｒ_{ＤＳ（ｏｎ）}は、例えば、ドリフトゾーンドーピング濃度を増大させることによって改善され得る。しかし、これは、ソースとドレインとの間の阻止電圧能力Ｖ_ＤＳの劣化を招き得る。それゆえ、デバイスパラメータが、技術開発の間に、目標デバイス仕様に鑑みて満たされるべき多数のトレードオフに基づいて設計される。

【0003】

炭化ケイ素に基づく半導体デバイスを改善することが必要とされている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示の一実施形態は、第１の導電型のソース領域及び第２の導電型の本体領域を含む炭化ケイ素半導体本体を含む半導体デバイスに関する。半導体デバイスは、鉛直方向に沿って第１の表面から炭化ケイ素半導体本体内へ延びるトレンチ構造であって、トレンチ構造がゲート電極及びゲート誘電体を含む、トレンチ構造をさらに含む。半導体デバイスは、第１の表面においてソース領域に電気接続されたコンタクトをさらに含む。ソース領域は、第１の表面のソース接触区域においてコンタクトに直接隣接した第１のソース部分領域、第２のソース部分領域、及び第３のソース部分領域を含む。第２のソース部分領域は鉛直方向に沿って第１のソース部分領域と第３のソース部分領域との間に配置されている。鉛直方向に沿ったソース領域のドーピング濃度プロファイルは、第２のソース部分領域内のドーピング濃度の最小、及び第３のソース部分領域内のドーピング濃度の最大を含む。第２のソース部分領域及び第３のソース部分領域の各々はソース接触区域と重なり合っている。

【0005】

本開示の別の実施形態は、第１の導電型のソース領域及び第２の導電型の本体領域を含む炭化ケイ素半導体本体を含む別の半導体デバイスに関する。半導体デバイスは、鉛直方向に沿って第１の表面から炭化ケイ素半導体本体内へ延びるトレンチ構造であって、トレンチ構造がゲート電極及びゲート誘電体を含む、トレンチ構造をさらに含む。トレンチ構造はストライプ状であり、鉛直方向と垂直である長手方向に沿って延びる。ソース領域は、長手方向に沿って交互に配置された第１のソース部分領域及び第２のソース部分領域を含む。鉛直方向に沿った第１のソース部分領域のドーピング濃度プロファイルは、鉛直方向に沿った第２のソース部分領域のドーピング濃度プロファイルとは異なる。

【0006】

本開示の一実施形態は、半導体デバイスを製作する方法に関する。本方法は、炭化ケイ素半導体本体内の第１の導電型のソース領域及び第２の導電型の本体領域を形成することを含む。本方法は、鉛直方向に沿って第１の表面から炭化ケイ素半導体本体内へ延びるトレンチ構造を形成することであって、トレンチ構造がゲート電極及びゲート誘電体を含む、形成することをさらに含む。本方法は、第１の表面においてソース領域に電気接続されたコンタクトを形成することをさらに含む。ソース領域は、第１の表面のソース接触区域においてコンタクトに直接隣接した第１のソース部分領域、第２のソース部分領域、及び第３のソース部分領域を含む。第２のソース部分領域は鉛直方向に沿って第１のソース部分領域と第３のソース部分領域との間に配置されている。鉛直方向に沿ったソース領域のドーピング濃度プロファイルは、第２のソース部分領域内のドーピング濃度の最小、及び第３のソース部分領域内のドーピング濃度の最大を含む。第２のソース部分領域及び第３のソース部分領域の各々はソース接触区域と重なり合っている。

【0007】

本開示の一実施形態は、半導体デバイスを製作する別の方法に関する。本方法は、炭化ケイ素半導体本体内の第１の導電型のソース領域及び第２の導電型の本体領域を形成することを含む。本方法は、鉛直方向に沿って第１の表面から炭化ケイ素半導体本体内へ延びるトレンチ構造を形成することであって、トレンチ構造がゲート電極及びゲート誘電体を含む、形成することをさらに含む。トレンチ構造はストライプ状であり、鉛直方向と垂直である長手方向に沿って延びる。ソース領域は、長手方向に沿って交互に配置された第１のソース部分領域及び第２のソース部分領域を含む。鉛直方向に沿った第１のソース部分領域のドーピング濃度プロファイルは、鉛直方向に沿った第２のソース部分領域のドーピング濃度プロファイルとは異なる。

【0008】

当業者は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見れば、追加の特徴及び利点を認識するであろう。

【0009】

添付の図面は、本実施形態のさらなる理解をもたらすために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、半導体デバイス、及び半導体デバイスを製作する方法の本実施形態を示し、明細書と共に、実施形態の原理を説明する役割を果たす。さらなる実施形態及び意図される利点は、以下の詳細な説明を参照することによって、より深く理解されるようになるため、容易に認識されるであろう。さらなる実施形態は以下の詳細な説明及び請求項において説明される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、ソース部分領域を含む炭化ケイ素半導体デバイスの一実施形態の断面図を示す。

【図2A】図２Ａは、図１に示される半導体デバイスの線ＡＡ’に沿った鉛直方向ドーピングプロファイルを示すための例示的なグラフである。

【図2B】図２Ｂは、図１に示される半導体デバイスの線ＡＡ’に沿った鉛直方向ドーピングプロファイルを示すための例示的なグラフである。

【図3】図３は、図１に示される半導体デバイスの線ＢＢ’に沿った横方向ドーピング濃度プロファイルを示すための例示的なグラフである。

【図4】図４は、ソース部分領域を含む炭化ケイ素半導体デバイスの実施形態の断面図を示す。

【図5】図５は、ソース部分領域を含む炭化ケイ素半導体デバイスの実施形態の断面図を示す。

【図6】図６は、ソース部分領域を含む炭化ケイ素半導体デバイスの一実施形態の概略平面図を示す。

【図7】図７は、図６に示される半導体デバイスの隣り合ったソース部分領域の異なる鉛直方向ドーピング濃度プロファイルを示すための例示的なグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下の詳細な説明では、説明の一部をなし、半導体デバイスが実施され得る特定の実施形態が例として示される添付の図面を参照する。本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてもよく、構造的変更又は論理的変更が行われてもよいことを理解されたい。例えば、一実施形態のために図示又は説明されている特徴は、なおさらなる実施形態を生み出すために、他の実施形態上で用いるか、又はそれらと併せて用いることができる。本開示はこのような変更及び変形を含むことが意図されている。例は特定の言葉を用いて説明されるが、その言葉は添付の請求項の範囲を限定するものと解釈すべきでない。図面は原寸に比例しておらず、単に図解を目的とするものにすぎない。対応する要素は、特に明記しない限り、異なる図面において同じ参照符号によって指定されている。

【0012】

用語「～を有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「～を包含する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「～を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び同様のものはオープンなものであり、用語は、述べられている構造、要素又は特徴の存在を指示するが、追加の要素又は特徴を除外しない。冠詞「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が別途明確に指示しない限り、複数形も単数形も含むことが意図される。２つの構成要素が互いに「隣接している（ａｄｊｏｉｎ）」場合には、それらは、少なくとも所々で互いに直接接触していてもよいし（すなわち、互いに直接隣接している）、又はごく短い距離だけ互いに分離していてもよい。短い距離は、多くとも１００ｎｍ、通例、多くとも２０ｎｍ又は多くとも１０ｎｍであり得る。

【0013】

用語「電気接続される（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」は、電気接続された要素の間の永久的な低抵抗接続、例えば、当該要素の間の直接的接触、又は金属及び／又は高濃度にドープされた半導体材料を介した低抵抗接続を記述する。用語「電気結合される（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）」は、信号及び／又は電力伝送のために適合された１つ以上の介在要素（単数又は複数）、例えば、第１の状態において低抵抗接続を、及び第２の状態において高抵抗電気減結合を一時的に提供するように制御可能である要素が、電気結合された要素の間にあってもよいことを含む。

【0014】

図は、ドーピング型「ｎ」又は「ｐ」の隣に「－」又は「＋」を指示することによって相対ドーピング濃度を示す。例えば、「ｎ－」は、「ｎ」ドーピング領域のドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を意味し、その一方で、「ｎ＋」ドーピング領域は、「ｎ」ドーピング領域よりも高いドーピング濃度を有する。同じ相対ドーピング濃度のドーピング領域は必ずしも同じ絶対ドーピング濃度を有するわけではない。例えば、２つの異なる「ｎ」ドーピング領域は、同じ、又は異なる絶対ドーピング濃度を有してもよい。同じ導電型のもので、異なるドーパント濃度を有する２つの直接隣接したドーピング領域は、２つのドーピング領域の間の境界面に沿ったユニポーラ接合、例えば、ｎ／ｎ＋又はｐ／ｐ＋接合を形成する。ユニポーラ接合において、ユニポーラ接合と直交するドーパント濃度プロファイルは、ドーパント濃度プロファイルが、凹状であることから凸状に、又はその逆に変化する、ステップ又は転換点を示し得る。

【0015】

物理寸法のために与えられる範囲は境界値を含む。例えば、ａ～ｂのパラメータｙのための範囲はａ≦ｙ≦ｂと解される。少なくともｃの値を有するパラメータｙはｃ≦ｙと解され、多くともｄの値を有するパラメータｙはｙ≦ｄと解される。

【0016】

ＩＧＦＥＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（絶縁ゲート型電界効果トランジスタ））は、ＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦＥＴ（金属酸化物半導体ＦＥＴ））を含む、並びにドープ半導体材料に基づくゲート電極を有し、及び／又は酸化物に基づかない若しくはそれのみに基づくとは限らないゲート誘電体を有する他のＦＥＴを含む、電圧制御デバイスである。

【0017】

一実施形態によれば、半導体デバイスは、第１の導電型のソース領域及び第２の導電型の本体領域を含む炭化ケイ素半導体本体を含み得る。半導体デバイスは、鉛直方向に沿って第１の表面から炭化ケイ素半導体本体内へ延びるトレンチ構造であって、トレンチ構造がゲート電極及びゲート誘電体を含み得る、トレンチ構造をさらに含み得る。半導体デバイスは、第１の表面においてソース領域に電気接続されたコンタクトをさらに含み得る。ソース領域は、第１の表面のソース接触区域においてコンタクトに直接隣接した第１のソース部分領域、第２のソース部分領域、及び第３のソース部分領域を含み得る。第２のソース部分領域は鉛直方向に沿って第１のソース部分領域と第３のソース部分領域との間に配置され得る。鉛直方向に沿ったソース領域のドーピング濃度プロファイルは、第２のソース部分領域内のドーピング濃度の最小、及び第３のソース部分領域内のドーピング濃度の最大を含み得る。第２のソース部分領域及び第３のソース部分領域の各々はソース接触区域と重なり合い得る。

【0018】

第３のソース部分領域内のドーピング濃度の最大は局所的最大であり得る。第２のソース部分領域内のドーピング濃度の最小は、局所的、特に、大域的最小であり得る。例えば、ソース領域のドーピング濃度プロファイルは第１のソース部分領域内の大域的最大を含み得る。実施形態によっては、第３のソース部分領域内の最大はソース領域のドーピング濃度プロファイルの２番目に高い最大であり得る。

【0019】

第３のソース部分領域内の最大及び／又は第２のソース部分領域内の最小があまり顕著でないということが起こり得る。これは、第３のソース部分領域内のドーピング濃度が第１のソース部分領域内のドーピング濃度と比べて比較的低い（例えば、多くとも６０％）場合、又は第３のソース部分領域内の最大が、例えば、異なるイオン注入ドーピングプロファイルの重なり合いのゆえに、第２のソース部分領域内の最小に近い場合に当てはまり得る。この場合には、第１のソース部分領域内及び第２のソース部分領域内のドーピング濃度の重なり合い、並びに第２のソース部分領域内及び第３のソース部分領域内のドーピング濃度の重なり合いのゆえに、ドーピング濃度プロファイルは、第３のソース部分領域内の最大及び第２のソース部分領域内の最小の区域内において肩状及び／又は扁平な曲線を示し得る。

【0020】

第１の導電型はｎ型であってもよく、第２の導電型はｐ型であってもよい。代替的に、第１の導電型はｐ型であってもよく、第２の導電型はｎ型であってもよい。

【0021】

炭化ケイ素（ＳｉＣ）半導体本体は炭化ケイ素の六方相、例えば、４Ｈ－ＳｉＣであり得る。炭化ケイ素半導体本体は、例えば、＜１１－２０＞又は＜１－１００＞方向において、オフ方向を有し得る。炭化ケイ素半導体本体の軸ずれ角度は、２°～８°の範囲内、通例、４°であり得る。炭化ケイ素半導体本体の第１の表面は炭化ケイ素半導体本体の主延在面であってもよく、横方向によって張られる。鉛直方向は第１の表面及び／又は横方向と垂直に延び得る。

【0022】

トレンチ構造は第１の表面に対して鉛直であってもよく、又は第１の表面までの距離の増大とともに先細になっていてもよい。例えば、鉛直方向に対するトレンチゲート構造のテーパ角度は、軸ずれ角度と等しくてもよいか、又は軸ずれ角度から±２度以下（例えば、±１度以下）だけ逸脱していてもよく、これにより、ＳｉＣメサの２つの反対の長手方向メサ側壁のうちの少なくとも第１のメサ側壁が、電荷キャリア移動度が高い結晶面、例えば、｛１１－２０｝結晶面内に形成されるようになっている。

【0023】

ゲート誘電体は、ゲート電極をトレンチ構造の少なくとも一方の側に沿って炭化ケイ素半導体本体から分離し得る。ゲート誘電体は、熱成長又は堆積酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、別の堆積誘電体材料、又はこれらの任意の組み合わせを含むか、又はこれらから成り得る。ゲート誘電体の厚さは、例えば、１．０Ｖ～８Ｖの範囲内、例えば、３．０Ｖ～７．０Ｖの範囲内の閾値電圧を有するトランジスタセルを得るように選択され得る。トレンチ構造はゲート電極及びゲート誘電体のみをもっぱら含み得るか、或いはゲート電極及びゲート誘電体に加えて、さらなる導電構造体及び／又は誘電体構造体を含み得る。ゲート電極及び任意の任意選択的な追加の補助電極は、例えば、電極材料、又は電極材料の組み合わせ、例えば、ドープ多結晶シリコンなどのドープ半導体材料（例えば、縮退ドープ半導体材料）、金属、又は金属化合物を含むか、又はこれらから成り得る。

【0024】

第１のソース部分領域は第２の部分領域に直接隣接し得、第２のソース部分領域は第３のソース部分領域に直接隣接し得る。換言すれば、第１のソース部分領域は第２のソース部分領域から鉛直方向距離を置いて離間配置されていなくてもよく、第２のソース部分領域は第３のソース部分領域から鉛直方向距離を置いて離間配置されていなくてもよい。第１～第３の部分領域の他に、ソース領域はまた、さらなるソース部分領域、例えば、第３のソース部分領域の底部側に直接隣接した第４のソース部分領域も含み得る。実施形態によっては、第２のソース部分領域内のドーピング濃度の最小は、第１のソース部分領域から第３のソース部分領域に向かって減少していく第１のドーピング濃度の裾、及び第３のソース部分領域から第１のソース部分領域に向かって減少していく第２のドーピング濃度の裾を合併させることによって形成され得る。それゆえ、第１～第３のソース領域は、鉛直方向に沿ったソース領域の鉛直方向ドーピング濃度プロファイルの区分であって、区分は鉛直方向に沿って互いに直接隣接している、区分によって規定され得る。実施形態によっては、第２のソース部分領域は、２つ以上のドーピング濃度の最小、及び１つ以上のドーピング濃度の最大を含み得る。第２のソース部分領域内のドーピング濃度の最大はいずれも、第１及び／又は第３のソース部分領域内のドーピング濃度の最大よりも小さいものであり得る。鉛直方向に沿ったドーピング濃度プロファイルは、ソース領域のバルク抵抗を調整することを可能にし得る。バルク抵抗は、電流フィラメントを打ち消すことを可能にし、実効的ゲート過電圧を低減し得る、短絡電流負荷の間における電圧降下をもたらすために調整され得る。ソース領域のバルク抵抗を調整する際には、例えば、ｉ）ソース領域のバルク抵抗を増大させることによる、短絡電流負荷の間における、電流フィラメントの打ち消し、及び／又は実効的ゲート過電圧の低減と、ｉｉ）ソース領域のバルク抵抗を減少させることによるデバイスのオン状態抵抗の減少との間のトレードオフも考慮され得る。

【0025】

実施形態によっては、第３のソース部分領域内のドーピング濃度の最大は、第１のソース部分領域内のドーピング濃度の最大よりも小さいものであり得る。第１の部分領域内のドーピング濃度の最大は、第１の表面に、又は第１の表面までわずかな鉛直方向距離を置いて位置し得る。わずかな鉛直方向距離は、例えば、５０ｎｍ未満、例えば、３０ｎｍ未満又は１０ｎｍ未満の鉛直方向距離であり得る。これにより、第１のソース部分領域とコンタクトとの間の電気接触抵抗が低減されるか、又は最小限に抑えられ得る。コンタクトは、例えば、導電材料、又は導電材料の組み合わせ、例えば、ドープ多結晶シリコンなどのドープ半導体材料（例えば、縮退ドープ半導体材料）、金属、又は金属化合物を含むか、又はこれらから成り得る。

【0026】

第２の（第３の）ソース部分領域がソース接触区域と重なり合っているとき、第１の表面への第２の（第３の）ソース部分領域の鉛直方向の投影がソース接触区域と少なくとも一部一致している。換言すれば、半導体デバイスの平面図において、第２の（第３の）ソース部分領域の区域、及びソース接触区域が少なくとも一部一致している。鉛直方向において、ソース接触区域は、例えば、第２及び／又は第３のソース部分領域の直接上方に位置付けられていてもよい。これはコンパクトなトランジスタセル設計を可能にする。ソース接触区域の外側では、誘電体が、例えば、第１のソース部分領域に直接隣接していてもよい。誘電体はまた、例えば、トレンチ構造の上部を覆っていてもよい。

【0027】

半導体デバイスの一実施形態によれば、ゲート電極は、第１のソース部分領域、第２のソース部分領域、及び第３のソース部分領域の各々に直接向かい合い得る。換言すれば、ゲート電極は、第１の主表面と平行な横方向に沿って第１のソース部分領域、第２の部分領域、及び第３のソース部分領域の各々に面している。それゆえ、ゲート電極の一部は、第１の主表面まで、第１～第３のソース部分領域の各々と同じ鉛直方向距離に配置されている。これは、例えば、ゲートパッドに対するゲート抵抗を低減するか、又は最小限に抑えることを可能にし得る。

【0028】

半導体デバイスの一実施形態によれば、鉛直方向に沿ったソース領域のドーピング濃度プロファイルは、第２のソース部分領域内のドーピング濃度の谷、及び第３のソース部分領域内のドーピング濃度のピークを含み得る。ドーピング濃度のピークは、例えば、第１の表面を通したドーパントのイオン注入プロセスによって生じ得る。第２のソース部分領域内のドーピングの谷は、例えば、第１のソース部分領域から第３のソース部分領域に向かって減少していく第１のドーピング濃度の裾、及び第３のソース部分領域から第１のソース部分領域に向かって減少していく第２のドーピング濃度の裾を合併させることによって生じ得る。ドーピングの裾を調整することによって、例えば、ソース領域のバルク抵抗が最適化され得る。

【0029】

半導体デバイスの一実施形態によれば、第２のソース部分領域の横方向の広がりは、ｉ）トレンチ構造の側壁への界面とｉｉ）本体領域へのｐｎ接合との間で規定され得る。第２のソース部分領域のドーピング濃度プロファイルは横方向の広がりの少なくとも８０％に沿って一定であり得る。換言すれば、第２のソース部分領域は、異なるドーピング濃度を有する複数の部分領域に分割されなくてもよい。それゆえ、第２のソース領域は、例えば、第１の表面上のマスクを要する１回以上のイオン注入プロセスを含む、単一のフォトリソグラフィプロセスによって形成され得る。これは、例えば、ソースのバルク抵抗の単純でコスト効率の良い調整を可能にし得る。

【0030】

半導体デバイスの一実施形態によれば、第２のソース部分領域内のドーピング濃度の最小は、第３のソース部分領域内のドーピング濃度の最大の少なくとも０．０１％～多くとも５０％、又は第３のソース部分領域内のドーピング濃度の最大の０．１％～多くとも５０％若しくは１％～多くとも３０％の範囲内であり得る。これにより、例えば、ソース領域のバルク抵抗が最適化され得る。

【0031】

半導体デバイスの一実施形態によれば、第２のソース部分領域の鉛直方向の広がりは、少なくとも３０ｎｍ～多くとも５００ｎｍ、又は少なくとも５０ｎｍ～多くとも２００ｎｍ、又は少なくとも８０ｎｍ～多くとも１５０ｎｍの範囲内であり得る。鉛直方向の広がりは、例えば、ソース領域の所望のバルク抵抗を設定するためのドーピング濃度に依存して調整され得る。

【0032】

半導体デバイスの一実施形態によれば、第２のソース部分領域の少なくとも一部は第２の導電型のドーパントを含み得、第２の導電型のドーパントは、第１の導電型のドーパントを、少なくとも１０％～多くとも９９．９％の範囲内、又は少なくとも１０％～多くとも９０％の範囲内、又は２０％～８０％の範囲内、又は３０％～７０％の範囲内で部分的に相殺し得る。ドーパントの部分的相殺は、ドナーがアクセプタに数で勝るか、又はその逆であることを意味する。部分的相殺は、ソース領域の所望のバルク抵抗を調整するためのさらなる自由度をもたらす。部分的相殺は、ドナー又はアクセプタの数を増大又は減少させるために用いられ得るだけでなく、電子及び正孔移動度もまた、相殺によって減少させられ得る。なぜなら、移動度はドナー及びアクセプタイオンの合計によって影響を受けるためである。一例として、ＳｉＣ中のｐ型ドーパント、例えば、アルミニウム（Ａｌ）及び／又はＧａ（Ｇａ）及び／又はホウ素（Ｂ）が、ＳｉＣ中のｎ型ドーパント、例えば、リン（Ｐ）及び／又は窒素（Ｎ）によって生じるｎ型ドーピングを部分的に相殺するために用いられてもよく、その逆が行われてもよい。

【0033】

一実施形態によれば、半導体デバイスは第２のソース部分領域内の格子欠陥を含み得、格子欠陥は自由電荷キャリアの移動度を低減し、さらに、第２のソース部分領域中のドナーの部分的相殺によって第２のソース部分領域内の実効ドーピング濃度を減少させることができる。このような移動度低減及び部分的カウンタードーピングのための例示的な注入粒子は、例えば、炭素空格子点を伴うＺ_１／２欠陥をもたらす、アルゴン（Ａｒ）、陽子、ヘリウム（Ｈｅ）である。格子欠陥の提供は、ソース領域の所望のバルク抵抗を調整するためのさらなる自由度をもたらし得る。

【0034】

一実施形態によれば、半導体デバイスは、第１の導電型のソース領域及び第２の導電型の本体領域を含む炭化ケイ素半導体本体を含み得る。半導体デバイスは、鉛直方向に沿って第１の表面から炭化ケイ素半導体本体内へ延びるトレンチ構造であって、トレンチ構造がゲート電極及びゲート誘電体を含み得る、トレンチ構造をさらに含み得る。トレンチ構造はストライプ状であり、鉛直方向と垂直である長手方向に沿って延び得る。ソース領域は、長手方向に沿って交互に配置された第１のソース部分領域及び第２のソース部分領域を含み得る。鉛直方向に沿った第１のソース部分領域のドーピング濃度プロファイルは、鉛直方向に沿った第２のソース部分領域のドーピング濃度プロファイルとは異なり得る。本実施形態は、長手方向に沿った第１及び第２のソース部分領域の横方向の広がり、鉛直方向に沿った第１及び第２のソース部分領域のドーピング濃度プロファイル、第１の表面において第１及び／又は第２のソース部分領域を電気接続するための接触方式のうちの１つ以上に依存して、ソース領域のバルク抵抗を調整することを可能にし得る。本実施形態は、上述された実施形態のうちの任意のものと組み合わせられ得る。換言すれば、第１及び第２の部分領域の各々は、上述の実施形態において説明されたとおりの鉛直方向に沿った少なくとも３つの部分領域に分割され得る。

【0035】

半導体デバイスの一実施形態によれば、第１の導電型のドーピング量は、第１のソース部分領域内において、第２のソース部分領域内よりも大きいものであり得る。ソース部分領域のドーピング量は、例えば、ソース部分領域の上部と底部との間の第１の導電型のドーパントの鉛直方向の積分に対応し得る。例によっては、量は、ソース部分領域を製作するために用いられた総イオン注入ドーズに対応し得る。ドーピング量は、単位面積当たりのドーパント数、例えば、ｃｍ^－２である。第１の導電型のドーパントは、第１の導電型の１種以上のドーパント種、例えば、リン（Ｐ）、及び窒素（Ｎ）、並びにｎ型ドーピングのための他の好適な元素又は複合体などのドーパント元素のうちの１種以上、或いはホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、及びアルミニウム（Ａｌ）、並びにｐ型ドーピングのための他の好適な元素又は複合体などのドーパント元素のうちの１種以上を含み得る。用語「ドーパント種」は、炭化ケイ素中の特定のドーパント元素、例えば、ｎ型ドーピングのためのＰ、又はｐ型ドーピングのためのＢを指す。例えば、ドーパントは、イオン注入を用いて、及び／又はエピタキシャル成長の間に炭化ケイ素半導体本体中に導入され得る。

【0036】

一実施形態によれば、半導体デバイスはコンタクトと誘電体とをさらに備え得、コンタクトは第１の表面においてソース領域に電気接続され得る。誘電体は空洞（すなわち、中空空間）によって少なくとも部分的に置換されてもよい。コンタクトは第１の表面において第１のソース部分領域の少なくとも一部に直接隣接し得、誘電体は第１の表面において第２のソース部分領域の少なくとも一部に隣接し得る。実施形態によっては、コンタクトは第１のソース部分領域と直接接触するのみであってもよく、第２のソース部分領域はコンタクトとの直接接触がなくてもよい。

【0037】

一実施形態によれば、半導体デバイスは、第２のソース部分領域と第１の表面との間に配置された第２の導電型のドープ領域をさらに備え得る。

【0038】

一実施形態によれば、半導体デバイスは、第１の導電型の電流広がり領域をさらに備え得る。半導体デバイスは第１の導電型のドリフト領域をさらに備え得、ドリフト領域は、電流広がり領域と第１の導電型の半導体基板との間、及び／又は電流広がり領域と第１の導電型の接触領域との間、及び／又は電流広がり領域とバッファ若しくはドレイン領域との間に配置され得る。電流広がり領域のドーピング濃度はドリフト領域のドーピング濃度よりも大きいものであり得る。ドリフト領域内の平均正味ドーパント濃度のための例示的な値は、１０^１５ｃｍ^－３～５×１０^１６ｃｍ^－３の範囲内であり得る。電流広がり領域内の平均正味ドーパント濃度は、例えば、例として、５～１０００倍の範囲、又は１０～５００倍の範囲、又は５０～２００倍の範囲でドリフト領域内の平均正味ドーパント濃度よりも大きいものであり得る。電流広がり領域の配置は、例えば、単位面積当たりのオン状態抵抗ＲＤＳ（ｏｎ）のさらなる低減を可能にし得る。

【0039】

一実施形態によれば、半導体デバイスは、トレンチ構造の少なくとも底部部分に直接隣接した第２の導電型の遮蔽領域をさらに備え得る。遮蔽領域は、例えば、半導体デバイスの逆電圧モードの間に生じる高い電界強度からゲート誘電体を保護し得る。遮蔽領域はまた、トレンチ構造の側壁にも隣接し得る。遮蔽領域及び本体領域は、例えば、反対の側壁からトレンチ構造に隣接し得る。本体領域はまた、トレンチ構造の反対の側壁からトレンチ構造に隣接し得、遮蔽領域は、例えば、トレンチ構造の底部においてトレンチ構造に隣接し得る。遮蔽領域内の最大ドーパント濃度は、本体領域内の最大ドーパント濃度よりも高いものであり得る。しかし、他の実施形態では、遮蔽領域内の最大ドーパント濃度は、本体領域内の最大ドーパント濃度よりも低いものであり得る。遮蔽領域内の鉛直方向ドーパント濃度プロファイルはトレンチゲート構造の下方の位置において局所的最大を有し得る。遮蔽領域の保護機能に加えて、遮蔽領域はまた、炭化ケイ素デバイスに、統合されたフライバックダイオード（「ボディダイオード」とも呼ばれる）機能性も提供し得る。

【0040】

半導体デバイスの一実施形態によれば、コンタクトは、ソース領域に直接隣接した正温度係数（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、ＰＴＣ）材料を含み得る。ＰＴＣ材料は、通例、スイッチング温度に達した時に抵抗率の少なくとも漸進的な増加、特に、急激な増加を有する導電材料である。抵抗率のジャンプが十分に高い場合には、抵抗率が電流を効果的に阻止し得、半導体デバイスのさらなる局所加熱が防止されるか、又は打ち消され得る。例示的なＰＴＣ材料は、導電性ポリマー複合材料及び／又はチタン酸バリウムである。

【0041】

一実施形態によれば、半導体デバイスを製作する方法は、炭化ケイ素半導体本体内の第１の導電型のソース領域及び第２の導電型の本体領域を形成することを含み得る。本方法は、鉛直方向に沿って第１の表面から炭化ケイ素半導体本体内へ延びるトレンチ構造を形成することであって、トレンチ構造がゲート電極及びゲート誘電体を含み得る、形成することをさらに含み得る。本方法は、第１の表面においてソース領域に電気接続されたコンタクトを形成することをさらに含み得、ソース領域は、第１の表面のソース接触区域においてコンタクトに直接隣接した第１のソース部分領域、第２のソース部分領域、及び第３のソース部分領域を含み得る。第２のソース部分領域は鉛直方向に沿って第１のソース部分領域と第３のソース部分領域との間に配置され得る。ソース領域の鉛直方向に沿ったドーピング濃度プロファイルは、第２のソース部分領域内のドーピング濃度の最小、及び第３のソース部分領域内のドーピング濃度の最大を含み得る。第２のソース部分領域及び第３のソース部分領域の各々はソース接触区域と重なり合い得る。

【0042】

半導体デバイスを製作する方法の一実施形態によれば、第１のソース部分領域、第２のソース部分領域、第３のソース部分領域は、同じ１つのイオン注入マスクを用いたイオン注入プロセスによって形成され得る。実施形態によっては、第１～第３のソース部分領域は、異なるイオン注入エネルギーを有する２回のイオン注入によって形成され得る。例えば、２回のイオン注入のうちの一方のドーピングピークは第３のソース部分領域内のドーピング濃度の最大を規定してもよく、２回のイオン注入のうちの他方のドーピング濃度のピークは第１のソース部分領域内のドーピング濃度の最大を規定してもよい。第２のソース部分領域内のドーピング濃度の最小は、例えば、２つのイオン注入プロファイルのドーピング濃度の裾の重なり合いによって規定されてもよい。また、２回を超えるイオン注入が、第１～第３のソース部分領域を形成するために用いられてもよい。

【0043】

一実施形態によれば、半導体デバイスを製作する方法は、炭化ケイ素半導体本体内の第１の導電型のソース領域及び第２の導電型の本体領域を形成することを含み得る。本方法は、鉛直方向に沿って第１の表面から炭化ケイ素半導体本体内へ延びるトレンチ構造を形成することであって、トレンチ構造がゲート電極及びゲート誘電体を含み得る、形成することをさらに含み得る。トレンチ構造はストライプ状であり、鉛直方向と垂直である長手方向に沿って延び得る。ソース領域は、長手方向に沿って交互に配置された第１のソース部分領域及び第２のソース部分領域を含み得る。鉛直方向に沿った第１のソース部分領域のドーピング濃度プロファイルは、鉛直方向に沿った第２のソース部分領域のドーピング濃度プロファイルとは異なり得る。

【0044】

方法は、上述の実施形態のうちの任意のもの、又は以下において図に関して説明される実施形態のうちの任意のものに関して説明されたとおりの半導体デバイスを製作するために適用され得る。本方法の少なくともいくつかの実施形態では、以下の特徴が（適用可能である場合には）、単独で、或いは組み合わせて適用される：
（ｉ）ソース領域、本体領域、電流広がり領域、及び遮蔽領域のうちの少なくとも１つを形成することは、少なくとも１回のマスクされた、又はマスクされないイオン注入プロセスを含み得る、
（ｉｉ）ソース領域を形成することは、異なるイオン注入エネルギー／イオン注入ドーズを有する２回以上のイオン注入プロセスを含み得、イオン注入プロセスは異なるイオン注入マスクに基づいて実施されてもよく、又は共通のイオン注入マスクに基づいて実施されてもよい、
（ｉｉｉ）ソース領域を形成することは、１回以上のイオン注入プロセスによって格子欠陥を第２のソース部分領域内に導入することを含み得る。

【0045】

本方法は以上及び以下において一連のステップ又はイベントとして説明されているが、このようなステップ又はイベントの説明される順序付けは限定的な意味で解釈されるべきではないことは理解されるであろう。むしろ、いくつかのステップは、以上及び以下において説明されるものの他に、異なる順序で、及び／又は他のステップ若しくはイベントと同時に行われてもよい。

【0046】

以上の実施形態に関して説明された機能上及び構造上の詳細は、図に示され、以下においてさらに説明される例示的な実施形態にも同様に当てはまるものとする。

【0047】

図１の概略断面図を参照すると、半導体デバイス１００の一実施形態が示されている。

【0048】

半導体デバイス１００は、ｎ^＋ドープソース領域１０４及びｐドープ本体領域１０６を含む炭化ケイ素半導体本体１０２を含む。トレンチ構造１０８が鉛直方向ｙに沿って第１の表面１１０から炭化ケイ素半導体本体１０２内へ延びる。トレンチ構造１０８はゲート電極１０８１及びゲート誘電体１０８２を含む。コンタクト１１２が第１の表面１１０においてソース領域１０４に電気接続されている。ソース領域１０４は、第１の表面１１０のソース接触区域１１３においてコンタクト１１２に直接隣接した第１のソース部分領域１０４１を含む。ソース領域１０４は第２のソース部分領域１０４２及び第３のソース部分領域１０４３をさらに含む。第２のソース部分領域１０４２は鉛直方向ｙに沿って第１のソース部分領域１０４１と第３のソース部分領域１０４３との間に配置されている。第２のソース部分領域１０４２及び第３のソース部分領域１０４３の各々はソース接触区域１１３と重なり合っている。トレンチ構造１０８は、例えば、ストライプ状であり、長手方向ｘ１に沿って延び得る。

【0049】

図１の線ＡＡ’に沿ったソース領域１０４のドーピング濃度ｃ１、ｃ２、ｃ３の例示的なプロファイルが図２Ａ～図２Ｂの概略図に示されている。

【0050】

図２Ａを参照すると、ソース領域１０４の鉛直方向ｙに沿ったドーピング濃度ｃ１、ｃ２は、第２のソース部分領域１０４２内のドーピング濃度の最小若しくは谷１５０、及び第３のソース部分領域１０４３内のドーピング濃度の最大若しくはピーク１５１を含む。最小１５０におけるドーピング濃度値が、例えば、ソース領域１０４の所望のバルク抵抗に対して調整され得る。

【0051】

図２Ｂに示されるドーピング濃度ｃ３のプロファイルを参照すると、第２のソース部分領域１０４２は１つを超えるドーピング濃度の最小１５０を有する。図２Ｂに示される例では、２つのドーピング濃度の最小及び１つのドーピング濃度の最大が第２のソース部分領域１０４２内に存在する。ドーピングの最小及びドーピングの最大の数はまた、図２Ｂに示されるのよりも大きくてもよい。

【0052】

本明細書において説明され、図示される実施形態では、複数のトレンチ構造１０８が均等に離間配置されていてもよく、等しい幅を有してもよく、規則的なストライプパターンを形成してもよく、トレンチ構造１０８の間の中心間距離は１μｍ～１０μｍ、例えば、２μｍ～５μｍの範囲内にあってもよい。長手方向ｘ１に沿ったトレンチ構造１０８の長さは最大数ミリメートル（例えば、少なくとも３００μｍ及び多くとも２ｍｍ）に及んでもよい。トレンチ構造１０８の鉛直延長は、０．３μｍ～５μｍの範囲内、例えば、０．５μｍ～２μｍの範囲内にあってもよい。底部において、トレンチ構造１０８は丸みを帯びていてもよい。

【0053】

他の実施形態（図には示されていない）では、トレンチ構造１０８は、円形、六角形、又は正方形形状のものであり得る。このとき、横方向の幅はトレンチ構造１０８の長さにおおよそ対応し得る。チャネル領域及び／又は本体領域が、トレンチ構造の１つを超える側壁、又はさらに、２つを超える側壁に隣接していてもよい。

【0054】

図３の概略図は、第２のソース部分領域１０４２の横方向の広がり（図１における例示的な線ＢＢ’参照）を規定する横方向ｘ２に沿ったドーピング濃度ｃ４のプロファイルを示す。第２のソース部分領域１０４２の横方向の広がりは、ｉ）トレンチ構造１０８の側壁への界面と、ｉｉ）本体領域１０６へのｐｎ接合１５４との間で規定される。第２のソース部分領域１０４のドーピング濃度ｃ４は横方向の広がりの少なくとも８０％に沿って一定である。

【0055】

半導体デバイス１００の別の実施形態が図４の概略断面図に示されている。

【0056】

半導体デバイス１００は誘電体１５６を含む。コンタクト１１２は第１の表面１１０において第１のソース部分領域１０４１の第１の部分に直接隣接しており、誘電体１５６は第１の表面１１０において第１のソース部分領域１０４１の第２の部分に隣接している。

【0057】

半導体デバイス１００はｎドープ電流広がり領域１５８をさらに含む。半導体デバイス１００はｎ^－ドープドリフト領域１６０をさらに含み、ドリフト領域１６０は、電流広がり領域１５８と半導体基板との間、及び／又は電流広がり領域１５８と接触領域１６４との間、及び／又は電流広がり領域とバッファ若しくは高濃度ドープドレイン接触領域との間に配置されている。電流広がり領域１５８のドーピング濃度はドリフト領域１６０のドーピング濃度よりも大きい。

【0058】

半導体デバイス１００は、トレンチ構造１０８の少なくとも底部部分に直接隣接したｐ^＋ドープ遮蔽領域１６２をさらに含む。遮蔽領域１６２はまた、ソース領域１０４が配置された側壁と反対側のトレンチ構造１０８の側壁にも隣接している。

【0059】

図５の概略断面図を参照すると、半導体デバイス１００の一実施形態のコンタクト１１２は、ソース領域１０４に直接隣接した正温度係数（ＰＴＣ）材料１１２１をさらに含む。

【0060】

図６の概略断面図を参照すると、半導体デバイス２００の一実施形態の上面図が示されている。

【0061】

半導体デバイス２００は、ｎ^＋ドープソース領域２０４及びｐドープ本体領域２０６を含む炭化ケイ素半導体本体２０２を含む。半導体デバイス２００はトレンチ構造２０８を含む。トレンチ構造２０８はゲート電極２０８１及びゲート誘電体２０８２を含む。トレンチ構造２０８はストライプ状であり、鉛直方向ｙと垂直である長手方向ｘ１に沿って延びる。鉛直方向ｙは、例えば、図６の描画面と垂直である方向である。ソース領域２０４は、長手方向ｘ１に沿って交互に配置された第１のソース部分領域２０４１及び第２のソース部分領域２０４２を含む。鉛直方向ｙに沿った第１のソース部分領域２０４１のドーピング濃度プロファイルは、鉛直方向ｙに沿った第２のソース部分領域２０４２のドーピング濃度プロファイルとは異なる。

【0062】

図７の概略グラフを参照すると、鉛直方向ｙに沿ったドーピング濃度プロファイルの例示的なプロファイルが示されている。ドーピング濃度ｃ５のプロファイルは第１及び第２のソース部分領域２０４１、２０４２のうちの一方を通して鉛直方向ｙに沿って取られており、ドーピング濃度ｃ６のプロファイルは第１及び第２のソース部分領域２０４１、２０４２のうちの他方を通して鉛直方向に沿って取られている。図７に示されるドーピング濃度ｃ５、ｃ６の例示的なプロファイルにおいて、第１の表面２１０に近い領域内では、濃度ｃ５は濃度ｃ６よりも大きい。鉛直方向ｙに沿った第１及び第２の部分領域２０４１、２０４２のドーピング濃度のプロファイルのうちの一方又は両方は、例えば、上述された実施形態に従って形成されてもよい。他の実施形態によれば、第１及び第２の部分領域２０４１、２０４２のドーピング濃度のプロファイルのうちの一方又は両方はまた、第１及び第２の部分領域２０４１、２０４２のドーピング濃度のプロファイルが互いに異なる限り、以上の実施形態において説明されたプロファイルとは異なってもよい。

【0063】

本明細書においては、特定の実施形態が図示され、説明されているが、種々の代替及び／又は同等の実装形態が、本発明の範囲から逸脱することなく、図示され、説明されている特定の実施形態と置き換えられ得ることが当業者によって理解されるであろう。本出願は、本明細書において説明されている特定の実施形態の任意の適応例又は変形例を包括することを意図されている。したがって、本発明は請求項及びそれらの均等物によってのみ限定されることが意図されている。

【符号の説明】

【0064】

１００ 半導体デバイス
１０２ 炭化ケイ素半導体本体
１０４ ソース領域
１０６ 本体領域
１０８ トレンチ構造
１１０ 第１の表面
１１２ コンタクト
１１３ ソース接触区域
１５０ ドーピング濃度の最小
１５１ ドーピング濃度の最大
１５４ ｐｎ接合
１５６ 誘電体
１５８ 電流広がり領域
１６０ ドリフト領域
１６２ 遮蔽領域
１６４ 接触領域
２００ 半導体デバイス
２０２ 炭化ケイ素半導体本体
２０４ ソース領域
２０６ 本体領域
２０８ トレンチ構造
２１０ 第１の表面
１０４１ 第１のソース部分領域
１０４２ 第２のソース部分領域
１０４３ 第３のソース部分領域
１０８１ ゲート電極
１０８２ ゲート誘電体
１１２１ 正温度係数材料
２０４１ 第１のソース部分領域
２０４２ 第２のソース部分領域
２０８１ ゲート電極
２０８２ ゲート誘電体

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】