特許 7652193 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】2025-03-18

(45)【発行日】2025-03-27

(54)【発明の名称】炭化珪素半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H10D 30/66 20250101AFI20250319BHJP

   H10D 8/50 20250101ALI20250319BHJP

   H10D 8/60 20250101ALI20250319BHJP

   H10D 30/01 20250101ALI20250319BHJP

   H10D 62/10 20250101ALI20250319BHJP

   H10D 64/64 20250101ALI20250319BHJP

   H10D 84/80 20250101ALI20250319BHJP

   H10D 84/83 20250101ALI20250319BHJP

【ＦＩ】

H10D30/66 103B

H10D8/50 C

H10D8/50 F

H10D8/60 D

H10D8/60 F

H10D8/60 M

H10D30/01 301C

H10D30/01 301E

H10D30/66 101F

H10D30/66 101H

H10D30/66 101T

H10D30/66 102G

H10D30/66 102S

H10D30/66 103Q

H10D30/66 201A

H10D62/10 101G

H10D62/10 101V

H10D64/64 Z

H10D84/80 101A

H10D84/80 203A

H10D84/80 203D

H10D84/83 E

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022561313

(86)(22)【出願日】2021-09-27

(86)【国際出願番号】 JP2021035306

(87)【国際公開番号】W WO2022102262

(87)【国際公開日】2022-05-19

【審査請求日】2024-03-21

(31)【優先権主張番号】P 2020187492

(32)【優先日】2020-11-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】内田 光亮

【審査官】上田 智志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１７０７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－６８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１２４３７８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｄ ８／５０、８／６０、

３０／０１、３０／６６、

６２／１０、

６４／６４、

８４／８０、８４／８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項7】

前記第２ショットキーバリアダイオードの立ち上がり電圧は、前記第２埋込領域と前記第１半導体領域との間のｐｎ接合を含むダイオードの立ち上がり電圧よりも低い請求項３から請求項６のいずれか１項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。

【0002】

本出願は、２０２０年１１月１０日出願の日本出願第２０２０－１８７４９２号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

【背景技術】

【0003】

炭化珪素半導体装置の一つとして、素子領域にトランジスタが設けられ、ガードリング領域にショットキーバリアダイオードが設けられた炭化珪素半導体装置が開示されている（たとえば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】日本国特開２０１４－１７０７７８号公報

【発明の概要】

【0005】

本開示の炭化珪素半導体装置は、第１主面と、前記第１主面と反対側の第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、前記第１主面に垂直な方向から平面視したときに、複数のトランジスタを含む素子領域と、前記素子領域を囲み、第１ショットキーバリアダイオードを含む終端領域と、を有し、前記炭化珪素基板は、前記第２主面をなし、第１導電型を有する第１半導体領域と、前記第１主面と前記第２主面との間に位置する第１面と、前記第１面に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有する第２半導体領域と、を有し、前記第２半導体領域は、前記終端領域に設けられ、第１開口が形成された第１埋込領域を有し、前記第１ショットキーバリアダイオードは、前記第１主面に設けられ、前記第１主面に垂直な方向から平面視したときに、前記第１開口と重なる第１ショットキー電極を有する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、実施形態に係るＭＯＳＦＥＴのレイアウトの概要を示す図である。

【図2】図２は、図１中の領域Ａを拡大して示す図である。

【図3】図３は、図１中の領域Ｂを拡大して示す図である。

【図4】図４は、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5】図５は、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6】図６は、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7】図７は、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8】図８は、素子領域内の第１面の構成を示す図である。

【図9】図９は、終端領域内の第１面の構成を示す図である。

【図10】図１０は、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11】図１１は、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12】図１２は、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13】図１３は、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14】図１４は、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15】図１５は、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16】図１６は、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17】図１７は、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18】図１８は、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19】図１９は、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20】図２０は、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１１）である。

【図21】図２１は、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１２）である。

【図22】図２２は、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１３）である。

【図23】図２３は、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１４）である。

【図24】図２４は、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１５）である。

【図25】図２５は、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１６）である。

【図26】図２６は、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１７）である。

【図27】図２７は、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１８）である。

【図28】図２８は、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１９）である。

【図29】図２９は、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２０）である。

【図30】図３０は、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２１）である。

【図31】図３１は、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２２）である。

【図32】図３２は、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２３）である。

【図33】図３３は、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２４）である。

【図34】図３４は、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２５）である。

【図35】図３５は、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２６）である。

【図36】図３６は、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２７）である。

【図37】図３７は、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２８）である。

【図38】図３８は、センス構造を含む炭化珪素半導体装置の例を示す断面図である。

【図39】図３９は、センス構造を含む炭化珪素半導体装置の他の例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

［本開示が解決しようとする課題］
従来の炭化珪素半導体装置では、ショットキーバリアダイオードが動作する前に、炭化珪素半導体装置中に寄生しているｐｎ接合を含むダイオードが動作して特性が低下するおそれがある。

【0008】

本開示は、ｐｎ接合ダイオードの動作に伴う特性の低下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。

【0009】

［本開示の効果］
本開示によれば、ｐｎ接合ダイオードの動作に伴う特性の低下を抑制できる。

【0010】

実施するための形態について、以下に説明する。

【0011】

［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、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。

【0012】

〔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主面と反対側の第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、前記第１主面に垂直な方向から平面視したときに、複数のトランジスタを含む素子領域と、前記素子領域を囲み、第１ショットキーバリアダイオードを含む終端領域と、を有し、前記炭化珪素基板は、前記第２主面をなし、第１導電型を有する第１半導体領域と、前記第１主面と前記第２主面との間に位置する第１面と、前記第１面に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有する第２半導体領域と、を有し、前記第２半導体領域は、前記終端領域に設けられ、第１開口が形成された第１埋込領域を有し、前記第１ショットキーバリアダイオードは、前記第１主面に設けられ、前記第１主面に垂直な方向から平面視したときに、前記第１開口と重なる第１ショットキー電極を有する。

【0013】

第１主面に垂直な方向から平面視したときに、第１埋込領域に形成された第１開口と重なるように第１ショットキー電極が設けられている。このため、第１ショットキーバリアダイオードが動作すると、電流が第１開口を通じて流れる。第１開口が形成されていない場合、電流は第１埋込領域を迂回するように流れるのに対し、第１開口が形成されていることで電流経路を短縮できる。そして、電流経路の抵抗の低減により第１ショットキーバリアダイオードを立ち上がりやすくできる。従って、炭化珪素半導体装置中に寄生しているｐｎ接合を含むダイオードよりも早期に第１ショットキーバリアダイオードを動作させ、ｐｎ接合ダイオードの動作に伴う特性の低下を抑制できる。

【0014】

〔２〕 〔１〕において、前記第１開口は、矩形状の平面形状を有し、前記第２半導体領域は、前記素子領域に設けられた複数の電界緩和領域を有し、前記第１主面に垂直な方向から平面視したときに、隣り合う前記電界緩和領域の間の距離は、前記第１開口の最も短い辺の長さよりも大きくてもよい。この場合、第１埋込領域における電界集中を緩和し、終端領域の耐圧の低下を抑制できる。

【0015】

〔３〕 〔１〕又は〔２〕において、前記素子領域は、複数の前記トランジスタが配列した活性領域と、前記活性領域の周囲に設けられ、複数の第２ショットキーバリアダイオードを含む非活性領域と、を有し、前記第２半導体領域は、前記非活性領域に設けられ、第２開口が形成された第２埋込領域を有し、前記第２ショットキーバリアダイオードは、前記第１主面に設けられ、前記第１主面に垂直な方向から平面視したときに、前記第２開口と重なる第２ショットキー電極を有してもよい。この場合、非活性領域内におけるｐｎ接合ダイオードの動作に伴う特性の低下を抑制できる。

【0016】

〔４〕 〔３〕において、複数の前記トランジスタのゲート電極が接続されたゲートパッドを前記第１主面の上方に有し、複数の前記第２ショットキーバリアダイオードが、前記第１主面に垂直な方向から平面視したときに、前記ゲートパッドに沿って配置されていてもよい。この場合、ゲートパッドの下方の第２埋込領域を含むｐｎ接合ダイオードの動作に伴う特性の低下を抑制できる。

【0017】

〔５〕 〔３〕又は〔４〕において、複数の前記トランジスタのゲート電極が接続されたゲートランナーを前記第１主面の上方に有し、複数の前記第２ショットキーバリアダイオードが、前記第１主面に垂直な方向から平面視したときに、前記ゲートランナーに沿って配置されていてもよい。この場合、ゲートランナーの下方の第２埋込領域を含むｐｎ接合ダイオードの動作に伴う特性の低下を抑制できる。

【0018】

〔６〕 〔３〕～〔５〕において、前記非活性領域に設けられたセンス構造を有し、複数の前記第２ショットキーバリアダイオードが、前記第１主面に垂直な方向から平面視したときに、前記センス構造に沿って配置されていてもよい。この場合、センス構造の下方の第２埋込領域を含むｐｎ接合ダイオードの動作に伴う特性の低下を抑制できる。

【0019】

〔７〕 〔３〕～〔６〕において、前記第２ショットキーバリアダイオードの立ち上がり電圧は、前記第２埋込領域と前記第１半導体領域との間のｐｎ接合を含むダイオードの立ち上がり電圧よりも低くてもよい。この場合、ｐｎ接合を含むダイオードの動作に伴う特性の低下をより抑制するためである。

【0020】

［本開示の実施形態］
本開示の実施形態は、いわゆる縦型のＭＯＳＦＥＴ（炭化珪素半導体装置）に関する。図１は、実施形態に係るＭＯＳＦＥＴのレイアウトの概要を示す図である。図２は、図１中の領域Ａを拡大して示す図である。図３は、図１中の領域Ｂを拡大して示す図である。

【0021】

まず、本実施形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００におけるレイアウトの概要について説明する。図１に示されるように、ＭＯＳＦＥＴ１００は、Ｘ方向に平行な２辺と、Ｙ方向に平行な２辺とを備えた長方形状の平面形状を有する。ＭＯＳＦＥＴ１００は、素子領域１２０と、終端領域１１０とを備える。終端領域１１０は、平面視で素子領域１２０を囲む。

【0022】

素子領域１２０内に、ゲートパッド８４と、ゲートパッド８４に接続されたゲートランナー８５とが設けられている。ゲートパッド８４及びゲートランナー８５は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の電気抵抗の低い金属から構成されている。ゲートパッド８４は外部からゲート電圧が印加されるように構成されている。

【0023】

ゲートパッド８４は、Ｘ方向に平行な１辺の近傍でＸ方向の中央に配置されている。ゲートランナー８５は、例えば３本設けられており、そのうちの１本はゲートパッド８４から、素子領域１２０と終端領域１１０との境界近傍まで－Ｙ方向に延びる。他の１本はゲートパッド８４から＋Ｘ方向に延び、素子領域１２０と終端領域１１０との境界近傍で－Ｙ方向に曲がり、素子領域１２０と終端領域１１０との境界近傍まで－Ｙ方向に延びる。他の１本はゲートパッド８４から－Ｘ方向に延び、素子領域１２０と終端領域１１０との境界近傍で－Ｙ方向に曲がり、素子領域１２０と終端領域１１０との境界近傍まで－Ｙ方向に延びる。

【0024】

詳細は後述するが、素子領域１２０内に、ゲートランナー８５に接続されたゲート電極８２を備える複数のトランジスタ２１（図３及び図４参照）が設けられている。また、終端領域１１０内に、トランジスタ２１に接続された複数の第１ショットキーバリアダイオード２２（図７参照）が設けられ、素子領域１２０内に、トランジスタ２１に接続された複数の第２ショットキーバリアダイオード２３（図５参照）が設けられている。

【0025】

図１及び図２に示されるように、終端領域１１０内に、第１ショットキーバリアダイオード２２のショットキー電極１１１が設けられている。ショットキー電極１１１は、第１主面１に垂直なＺ方向から平面視したときにＭＯＳＦＥＴ１００の外縁に沿って並ぶように配置されている。ショットキー電極１１１は第１ショットキー電極の一例である。

【0026】

図１及び図３に示されるように、素子領域１２０は、トランジスタ２１が配列した活性領域１２０Ａと、第２ショットキーバリアダイオード２３を含む非活性領域１２０Ｂとを有する。非活性領域１２０Ｂ内に、ゲートパッド８４と、ゲートランナー８５と、第２ショットキーバリアダイオード２３とが設けられている。第２ショットキーバリアダイオード２３はショットキー電極１２１を有する。ショットキー電極１２１は、Ｚ方向から平面視したときにゲートパッド８４及びゲートランナー８５に沿って並ぶように配置されている。ショットキー電極１２１は、ゲートパッド８４を断続的に囲んでいてもよい。ショットキー電極１２１は、ゲートパッド８４の全周を囲む必要はなく、例えば平面形状が矩形状のゲートパッド８４の３辺に沿って並ぶように配置されていてもよい。ショットキー電極１２１は第２ショットキー電極の一例である。

【0027】

ショットキー電極１１１及び１２１は、Ｔｉの仕事関数である４．３３ｅＶより小さい仕事関数を有する金属から作られていることが好ましい。ショットキー電極１１１及び１２１は、炭化珪素の電気親和力に相当する３．７ｅＶよりも大きな仕事関数を有する金属から作られていることが好ましい。ショットキー電極１１１及び１２１は、高温での安定性の観点で、１０００℃以上の融点を有することが好ましい。ショットキー電極１１１及び１２１に含まれる原子の電気陰性度は、炭化珪素に含まれる原子の電気陰性度、すなわちＳｉ及びＣの各々の電気陰性度よりも小さい電気陰性度を有することが好ましい。上記のような条件を満たす金属としては、例えば、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｎ、Ｎｂ及びＶがある。ショットキー電極１１１及び１２１は、これらの金属元素のいずれかの単体から作られていてもよく、あるいはこれらの金属元素のうち２つ以上を含む合金から作られていてもよい。

【0028】

次に、本実施形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００の断面の詳細について説明する。図４～図７は、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４は、図３中のIV-IV線に沿った断面図に相当する。図５は、図３中のV-V線に沿った断面図に相当する。図６は、図３中のVI-VI線に沿った断面図に相当する。図７は、図２中のVII-VII線に沿った断面図に相当する。図８は、素子領域内の第１面の構成を示す図である。図９は、終端領域内の第１面の構成を示す図である。

【0029】

図４～図７に示されるように、本実施形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００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、ショットキー電極１１１と、ショットキー電極１２１とを主に有している。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。炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第１主面１と反対側の第２主面２とを有する。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及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）などのｎ型不純物を含みｎ型（第１導電型）を有する。

【0030】

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。

【0031】

図３及び図４に示されるように、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、コンタクト領域１８とを主に有する。

【0032】

ドリフト領域１１は、例えば窒素またはリン（Ｐ）などのドナーが添加されていることでｎ型を有する。ドリフト領域１１は、第１領域１１Ａと、第２領域１１Ｂとを有する。第１領域１１Ａと第２領域１１Ｂとの間に第１面１１Ｃがある。第２領域１１Ｂは第１領域１１Ａ上に設けられている。ドリフト領域１１へのドナーの添加は、イオン注入によってではなく、ドリフト領域１１のエピタキシャル成長時の不純物添加によって行われていることが好ましい。ドリフト領域１１のドナー濃度は、炭化珪素単結晶基板５０のドナー濃度よりも低いことが好ましい。第１領域１１Ａ及び第２領域１１Ｂのドナー濃度は、好ましくは１×１０^１５ｃｍ^－３以上５×１０^１６ｃｍ^－３以下であり、例えば８×１０^{１ ５}ｃｍ^－３程度である。第１領域１１Ａと第２領域１１Ｂとの間でドナー濃度が相違していてもよい。ドリフト領域１１は第１半導体領域の一例である。

【0033】

ボディ領域１２はドリフト領域１１上に設けられている。ボディ領域１２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）などのアクセプタが添加されていることでｐ型（第２導電型）を有する。ボディ領域１２のアクセプタ濃度は、例えば１×１０^１８ｃｍ^－３程度である。

【0034】

ソース領域１３は、ボディ領域１２によってドリフト領域１１から隔てられるようにボディ領域１２上に設けられている。ソース領域１３は、例えば窒素またはリンなどのドナーが添加されていることでｎ型を有する。ソース領域１３は、第１主面１を構成している。ソース領域１３のドナー濃度は、例えば１×１０^１９ｃｍ^－３程度である。

【0035】

コンタクト領域１８は、例えばアルミニウムなどのアクセプタが添加されていることでｐ型を有する。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のアクセプタ濃度は、例えば１×１０^１８ｃｍ^－３以上１×１０^２０ｃｍ^－３以下である。

【0036】

活性領域１２０Ａ内において、第１主面１には、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、例えば第１主面１に平行なＸ方向に延びており、複数のゲートトレンチ５が、第１主面１に平行で、Ｘ方向に直交するＹ方向に並んでいる。ゲートトレンチ５は、ドリフト領域１１からなる底面４を有する。ゲートトレンチ５は、コンタクト領域１８、ソース領域１３及びボディ領域１２を貫通して底面４に連なる側面３を有する。底面４は、例えば第２主面２と平行な平面である。底面４を含む平面に対する側面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。

【0037】

電界緩和領域１６は、例えばＡｌなどの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、第１領域１１Ａの表面に設けられており、第１面１１Ｃを構成する。電界緩和領域１６は、Ｚ方向から平面視したときにＹ方向で隣り合うゲートトレンチ５の間に設けられている。電界緩和領域１６のアクセプタ濃度は、例えば５×１０^１７ｃｍ^{－ ３}以上５×１０^１８ｃｍ^－３以下である。電界緩和領域１６は第２半導体領域の一部である。

【0038】

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及び底面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と接する。ゲート絶縁膜８１は、側面３においてコンタクト領域１８、ソース領域１３、ボディ領域１２及びドリフト領域１１の各々と接している。ゲート絶縁膜８１は、第１主面１においてソース領域１３と接していてもよい。

【0039】

ゲート電極８２は、ゲート絶縁膜８１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は非活性領域１２０Ｂ内まで延び、ゲートパッド８４又はゲートランナー８５に接続される。

【0040】

層間絶縁膜８３は、ゲート電極８２及びゲート絶縁膜８１に接して設けられている。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とを電気的に絶縁している。

【0041】

層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１には、Ｙ方向に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、Ｙ方向で隣り合うコンタクトホール９０の間にゲートトレンチ５が位置するように設けられている。コンタクトホール９０は、Ｘ方向に延びる。コンタクトホール９０を通じて、ソース領域１３及びコンタクト領域１８が層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１から露出している。

【0042】

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及びコンタクト領域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、Ａｌと、Ｓｉ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及びコンタクト領域１８とオーミック接合している。ソース配線６２は、例えばＡｌを含む材料から構成されている。

【0043】

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ＮｉＳｉを含む材料から構成されている。ドレイン電極７０がＴｉと、Ａｌと、Ｓｉ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。

【0044】

図３、図５及び図６に示されるように、非活性領域１２０Ｂ内において、ショットキー電極１２１は、Ｚ方向から平面視したときにＹ方向で隣り合うゲート電極８２の間に設けられている。ショットキー電極１２１はＸ方向で活性領域１２０Ａとゲートパッド８４又はゲートランナー８５との間に配置されている。

【0045】

層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１に、ショットキー電極１２１用のコンタクトホール１２２が形成されている。また、Ｚ方向から平面視したときにコンタクトホール１２２と重なるように、コンタクト領域１８に開口１８Ｘが形成され、ボディ領域１２に開口１２Ｘが形成されている。コンタクトホール１２２を通じて、第２領域１１Ｂが層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１から露出している。コンタクトホール１２２内にショットキー電極１２１が設けられ、ショットキー電極１２１は第２領域１１Ｂにショットキー接合している。ショットキー電極１２１はソース配線６２に接続される。

【0046】

図５及び図８に示されるように、非活性領域１２０Ｂ内において、電界緩和領域１６に開口１６Ｘが形成されている。開口１６Ｘは、例えば矩形状の平面形状を有する。開口１６Ｘに第１領域１１Ａが露出している。Ｚ方向から平面視したときに、隣り合う電界緩和領域１６の間の距離Ｌ１は、開口１６Ｘの最も短い辺の長さＬ３よりも大きくてもよい。図５及び図６に示されるように、ボディ領域１２と電界緩和領域１６との間に、例えばＡｌなどのｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する接続領域１７が設けられていてもよい。この場合、Ｚ方向から平面視したときにコンタクトホール１２２と重なるように、接続領域１７に開口１７Ｘが形成されている。ショットキー電極１２１の直下において、第２領域１１Ｂと第１領域１１Ａとが第１面１１Ｃにて直接接している。電界緩和領域１６の非活性領域１２０Ｂ内の部分は第２埋込領域の一例であり、第２半導体領域の一部である。また、開口１６Ｘは第２開口の一例である。

【0047】

層間絶縁膜８３に、ゲートパッド８４用のコンタクトホール１２３が形成されている。ゲートパッド８４はコンタクトホール１２３を通じて一部のゲート電極８２に接続されている。また、層間絶縁膜８３に、ゲートランナー８５用のコンタクトホール（図示せず）が形成されており、ゲートランナー８５はこのコンタクトホールを通じて一部のゲート電極８２に接続されている。各ゲート電極８２は、少なくともゲートパッド８４又はゲートランナー８５のいずれかに接続されている。

【0048】

図２、図７及び図９に示されるように、終端領域１１０内において、層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１に、ショットキー電極１１１用のコンタクトホール１１２が形成されている。コンタクトホール１１２を通じて、第２領域１１Ｂが層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１から露出している。コンタクトホール１１２内にショットキー電極１１１が設けられ、ショットキー電極１１１は第２領域１１Ｂにショットキー接合している。ショットキー電極１１１はソース配線６２に接続される。

【0049】

終端領域１１０では、第１領域１１Ａの表面に、埋込領域１５０と、埋込接合終端拡張（junction termination extension：ＪＴＥ）領域１５１と、埋込ガードリング領域１５２とが設けられている。埋込領域１５０、埋込ＪＴＥ領域１５１及び埋込ガードリング領域１５２は、例えばＡｌなどのｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。埋込領域１５０のアクセプタ濃度は、例えば５×１０^１７ｃｍ^－３以上５×１０^１８ｃｍ^－３以下である。埋込ＪＴＥ領域１５１のアクセプタ濃度は、例えば５×１０^１６ｃｍ^－３以上１×１０^１８ｃｍ^－３以下である。埋込ガードリング領域１５２のアクセプタ濃度は、例えば５×１０^１６ｃｍ^－３以上１×１０^１８ｃｍ^－３以下である。埋込領域１５０は第１埋込領域の一例であり、第２半導体領域の一部である。

【0050】

Ｚ方向から平面視したときにコンタクトホール１１２と重なるように、埋込領域１５０に開口１５０Ｘが形成されている。Ｚ方向から平面視したときに、隣り合う電界緩和領域１６の間の距離Ｌ１は、開口１５０Ｘの最も短い辺の長さＬ２よりも大きくてもよい。開口１５０Ｘに第１領域１１Ａが露出している。埋込領域１５０は電界緩和領域１６に電気的に接続される。埋込ＪＴＥ領域１５１は埋込領域１５０の外側に設けられ、埋込領域１５０に接し、埋込領域１５０に電気的に接続される。埋込ガードリング領域１５２は埋込ＪＴＥ領域１５１の外側に、埋込ＪＴＥ領域１５１から離れて設けられている。開口１５０Ｘは第１開口の一例である。

【0051】

第２領域１１Ｂの表面に、ジャンクション領域１６０と、ＪＴＥ領域１６１と、ガードリング領域１６２とが設けられている。ジャンクション領域１６０、ＪＴＥ領域１６１及びガードリング領域１６２は、例えばＡｌなどのｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。ジャンクション領域１６０のアクセプタ濃度は、例えば５×１０^１６ｃｍ^－３以上１×１０^１８ｃｍ^－３以下であり、ＪＴＥ領域１６１のアクセプタ濃度は、例えば５×１０^１６ｃｍ^－３以上１×１０^１８ｃｍ^－３以下である。ガードリング領域１６２のアクセプタ濃度は、例えば５×１０^１６ｃｍ^－３以上１×１０^１８ｃｍ^－３以下である。

【0052】

Ｚ方向から平面視したときにコンタクトホール１１２と重なるように、ジャンクション領域１６０に開口１６０Ｘが形成されている。開口１６０Ｘに第２領域１１Ｂが露出している。ジャンクション領域１６０はコンタクト領域１８に電気的に接続される。ＪＴＥ領域１６１はジャンクション領域１６０の外側に設けられ、ジャンクション領域１６０に接し、ジャンクション領域１６０に電気的に接続される。ガードリング領域１６２はＪＴＥ領域１６１の外側に、ＪＴＥ領域１６１から離れて設けられている。

【0053】

なお、上記各不純物領域におけるアクセプタの濃度及びドナーの濃度は、例えば走査型静電容量顕微鏡（scanning capacitance microscope：ＳＣＭ）を用いた測定又は二次イ
オン質量分析（secondary ion mass spectrometry：ＳＩＭＳ）等により測定できる。

【0054】

次に、実施形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００の製造方法について説明する。図１０～図３７は、実施形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００の製造方法を示す断面図である。図１０、図１３、図１６、図１９、図２２、図２３、図２６、図２９、図３２及び図３５は、図４に示す断面の変化を示す。図１１、図１４、図１７、図２０、図２４、図２７、図３０、図３３及び図３６は、図５に示す断面の変化を示す。図１２、図１５、図１８、図２１、図２５、図２８、図３１、図３４及び図３７は、図７に示す断面の変化を示す。

【0055】

まず、図１０、図１１及び図１２に示されるように、炭化珪素単結晶基板５０上にドリフト領域１１の第１領域１１Ａがエピタキシャル成長により形成される。このエピタキシャル成長は、例えば原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ_４）とプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）との混合ガスを用い、キャリアガスとして例えば水素ガス（Ｈ_２）を用いた化学気相成長（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）法により行うことができる。また、このときドナーとし
て例えば窒素（Ｎ）やリン（Ｐ）を導入することが好ましい。

【0056】

次に、図１３、図１４及び図１５に示されるように、第１領域１１Ａの上面に、電界緩和領域１６と、埋込領域１５０と、埋込ＪＴＥ領域１５１と、埋込ガードリング領域１５２とが形成される。具体的には、第１領域１１Ａの上面にイオン注入が行われる。電界緩和領域１６と、埋込領域１５０と、埋込ＪＴＥ領域１５１と、埋込ガードリング領域１５２と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（Ａｌ）などのアクセプタがイオン注入される。

【0057】

次に、図１６、図１７及び図１８に示されるように、第１領域１１Ａの上に第２領域１１Ｂがエピタキシャル成長により形成される。このエピタキシャル成長は、例えば原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ_４）とプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）との混合ガスを用い、キャリアガスとして例えば水素ガス（Ｈ_２）を用いたＣＶＤ法により行うことができる。また、このときドナーとして例えば窒素（Ｎ）やリン（Ｐ）を導入することが好ましい。

【0058】

次に、図１９、図２０及び図２１に示されるように、接続領域１７と、ボディ領域１２と、ソース領域１３と、コンタクト領域１８と、ジャンクション領域１６０と、ＪＴＥ領域１６１と、ガードリング領域１６２とが形成される。具体的には、ドリフト領域１１の上面にイオン注入が行われる。接続領域１７、ボディ領域１２、コンタクト領域１８、ジャンクション領域１６０、ＪＴＥ領域１６１、ガードリング領域１６２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（Ａｌ）などのアクセプタがイオン注入される。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（Ｐ）などのドナーがイオン注入される。これにより、ドリフト領域１１、ボディ領域１２及びソース領域１３等を有する炭化珪素基板１０が形成される。なお、イオン注入に代わり、不純物の添加をともなうにエピタキシャル成長が用いられてもよい。

【0059】

次に、イオン注入により添加された不純物を活性化するための活性化熱処理が行われる。この熱処理の温度は、好ましくは１５００℃以上１９００℃以下であり、例えば１７００℃程度である。熱処理の時間は、例えば３０分程度である。熱処理の雰囲気は、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、例えばＡｒ雰囲気である。以上のように炭化珪素基板１０が準備される。

【0060】

次に、図２２に示されるように、炭化珪素基板１０にゲートトレンチ５が形成される。例えば、第１主面１上に、ゲートトレンチ５が形成される位置上に開口を有するマスク層（図示せず）が形成される。マスク層を用いて、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の一部とがエッチングにより除去される。エッチングの方法としては、例えば反応性イオンエッチング、特に誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。具体的には、例えば反応ガスとして六フッ化硫黄（ＳＦ_６）またはＳＦ_６と酸素（Ｏ_２）との混合ガスを用いた誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。エッチングにより、ゲートトレンチ５が形成されるべき領域に、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（図示せず）が形成される。

【0061】

次に、凹部において熱エッチングが行われる。熱エッチングは、第１主面１上にマスク層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）原子及びフッ素（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）、ＳＦ_６または四フッ化炭素（ＣＦ_４）を含む。例えば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を、例えば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、例えば窒素ガス、アルゴンガスまたはヘリウムガスなどを用いることができる。

【0062】

上記熱エッチングにより、炭化珪素基板１０の第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、側面３と、底面４とにより規定される。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とにより構成される。底面４は、ドリフト領域１１の第２領域１１Ｂにより構成される。次に、マスク層が第１主面１から除去される。

【0063】

次に、図２３、図２４及び図２５に示されるように、ゲート絶縁膜８１が形成される。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、第２領域１１Ｂと、ジャンクション領域１６０と、ＪＴＥ領域１６１と、ガードリング領域１６２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が、酸素を含む雰囲気中において、例えば１３００℃以上１４００℃以下の温度で加熱される。これにより、第１主面１と、側面３及び底面４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及び底面４が若干移動したものとする。

【0064】

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）が行われてもよい。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。

【0065】

次に、図２６、図２７及び図２８に示されるように、ゲート電極８２が形成される。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。

【0066】

次に、図２９、図３０及び図３１に示されるように、層間絶縁膜８３が形成される。具体的には、ゲート電極８２を覆い、かつゲート絶縁膜８１と接するように層間絶縁膜８３が形成される。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の一部は、ゲートトレンチ５の内部に形成されてもよい。

【0067】

次に、図３２に示されるように、層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１のエッチングが行われることで、層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１にコンタクトホール９０が形成される。この結果、ソース領域１３及びコンタクト領域１８が層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１から露出する。

【0068】

次に、第１主面１においてソース領域１３及びコンタクト領域１８に接するコンタクト電極６１用の金属膜（図示せず）が形成される。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Ｎｉを含む材料から構成される。次に、第２主面２において炭化珪素単結晶基板５０に接するドレイン電極７０用の金属膜（図示せず）が形成される。ドレイン電極７０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。ドレイン電極７０用の金属膜は、例えばＮｉを含む材料から構成される。

【0069】

次に、合金化アニールが実施される。コンタクト電極６１用の金属膜及びドレイン電極７０用の金属膜が、例えば９００℃以上１１００℃以下の温度で５分程度保持される。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及びドレイン電極７０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。これにより、ソース領域１３及びコンタクト領域１８とオーミック接合するコンタクト電極６１と、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とが形成される。コンタクト電極６１が、Ｔｉと、Ａｌと、Ｓｉとを含む材料から構成されてもよい。ドレイン電極７０が、Ｔｉと、Ａｌと、Ｓｉとを含む材料から構成されてもよい。

【0070】

次に、図３３及び図３４に示されるように、層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１のエッチングが行われることで、層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１にコンタクトホール１１２及び１２２が形成される。この結果、第２領域１１Ｂが層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１から露出する。

【0071】

次に、第１主面１において第２領域１１Ｂに接するショットキー電極１１１及び１２１が形成される。ショットキー電極１１１及び１２１は、例えばスパッタリング法により形成される。ショットキー電極１１１及び１２１は、例えばＨｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｎ、Ｎｂ及びＶを含む材料から構成される。

【0072】

次に、図３５、図３６及び図３７に示されるように、層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１のエッチングが行われることで、層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１にコンタクトホール１２３が形成される。この結果、ゲート電極８２が層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１から露出する。次に、ソース配線６２と、ゲートパッド８４と、ゲートランナー８５とが形成される。ソース配線６２、ゲートパッド８４及びゲートランナー８５は、例えばスパッタリング法による成膜及びＲＩＥにより形成される。ソース配線６２、ゲートパッド８４及びゲートランナー８５は、例えばアルミニウムを含む材料から構成される。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。

【0073】

このようにして、実施形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００が完成する。

【0074】

本実施形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００では、Ｚ方向から平面視したときに、埋込領域１５０に形成された開口１５０Ｘと重なるようにショットキー電極１１１が設けられている。このため、第１ショットキーバリアダイオード２２が動作すると、電流が開口１５０Ｘを通じてドレイン電極７０に向けて流れる。開口１５０Ｘが形成されていない場合、電流は埋込領域１５０を迂回するように流れるのに対し、開口１５０Ｘが形成されていることで電流経路を短縮できる。そして、電流経路の抵抗の低減により第１ショットキーバリアダイオード２２を立ち上がりやすくできる。従って、ＭＯＳＦＥＴ１００中に寄生しているｐｎ接合を含むダイオードよりも早期に第１ショットキーバリアダイオード２２を動作させ、ｐｎ接合ダイオードの動作に伴う特性の低下を抑制できる。

【0075】

Ｚ方向から平面視したときに、活性領域１２０Ａ内で隣り合う電界緩和領域１６の間の距離Ｌ１が開口１５０Ｘの最も短い辺の長さＬ２よりも大きいことで、埋込領域１５０における電界集中を緩和し、終端領域１１０の耐圧の低下を抑制できる。

【0076】

非活性領域１２０Ｂ内に第２ショットキーバリアダイオード２３が設けられ、Ｚ方向から平面視したときに、電界緩和領域１６に形成された開口１６Ｘと重なるように第２ショットキーバリアダイオード２３のショットキー電極１２１が設けられている。このため、非活性領域１２０Ｂ内におけるｐｎ接合ダイオードの動作に伴う特性の低下を抑制できる。

【0077】

複数の第２ショットキーバリアダイオード２３が、Ｚ方向から平面視したときに、ゲートパッド８４に沿って配置されていることで、ゲートパッド８４の下方の電界緩和領域１６を含むｐｎ接合ダイオードの動作に伴う特性の低下を抑制できる。また、複数の第２ショットキーバリアダイオード２３が、Ｚ方向から平面視したときに、ゲートランナー８５に沿って配置されていることで、ゲートランナー８５の下方の電界緩和領域１６を含むｐｎ接合ダイオードの動作に伴う特性の低下を抑制できる。

【0078】

第２ショットキーバリアダイオード２３の立ち上がり電圧は、電界緩和領域１６の非活性領域１２０Ｂ内の部分とドリフト領域１１との間のｐｎ接合を含むダイオードの立ち上がり電圧よりも低いことが好ましい。ｐｎ接合を含むダイオードの動作に伴う特性の低下をより抑制するためである。

【0079】

なお、非活性領域１２０Ｂ内にセンス構造が設けられていてもよく、この場合、複数の第２ショットキーバリアダイオード２３が、Ｚ方向から平面視したときに、センス構造に沿って配置されていてもよい。図３８は、センス構造を含む炭化珪素半導体装置の例を示す断面図である。図３９は、センス構造を含む炭化珪素半導体装置の他の例を示す断面図である。

【0080】

図３８に示す例では、センス構造２４に沿って第２ショットキーバリアダイオード２３が配置されている。センス構造２４は、第２領域１１Ｂの表面に形成されたｎ型領域３１を含む。ｎ型領域３１は、例えば窒素またはリンなどのドナーが添加されていることでｎ型を有する。ｎ型領域３１は、第１主面１を構成している。ｎ型領域３１のドナー濃度は、例えば１×１０^１８ｃｍ^－３以上１×１０^２０ｃｍ^－３以下である。層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１に、ｎ型領域３１を露出するコンタクトホール１２４及び１２５が形成されている。センス構造２４は、コンタクトホール１２４を通じてｎ型領域３１にオーミック接合する端子８６と、コンタクトホール１２５を通じてｎ型領域３１にオーミック接合する端子８７とを有する。このセンス構造２４では、温度に応じて変化するｎ型領域３１の電気抵抗を端子８６及び８７を通じて測定することで炭化珪素半導体装置の温度を測定できる。

【0081】

図３９に示す例では、センス構造２５に沿って第２ショットキーバリアダイオード２３が配置されている。センス構造２５は、第２領域１１Ｂの表面に形成されたｐ型領域３２と、ｎ型領域３３とを含む。ｐ型領域３２は、例えばアルミニウムなどのアクセプタが添加されていることでｐ型を有する。ｐ型領域３２は、第１主面１を構成している。ｐ型領域３２のアクセプタ濃度は、例えば１×１０^１８ｃｍ^－３以上１×１０^２０ｃｍ^－３以下である。ｎ型領域３３は、例えば窒素またはリンなどのドナーが添加されていることでｎ型を有する。ｎ型領域３３は、第１主面１を構成している。ｎ型領域３３のドナー濃度は、例えば１×１０^１８ｃｍ^－３以上１×１０^２０ｃｍ^－３以下である。層間絶縁膜８３及びゲート絶縁膜８１に、ｐ型領域３２を露出するコンタクトホール１２６と、ｎ型領域３３を露出するコンタクトホール１２７とが形成されている。センス構造２５は、コンタクトホール１２６を通じてｐ型領域３２にオーミック接合する端子８８と、コンタクトホール１２７を通じてｎ型領域３３にオーミック接合する端子８９とを有する。このセンス構造２５では、温度に応じて変化するｐ型領域３２とｎ型領域３３とを含むダイオードの電気抵抗を端子８８及び８９を通じて測定することで炭化珪素半導体装置の温度を測定できる。

【0082】

複数の第２ショットキーバリアダイオード２３が、Ｚ方向から平面視したときに、センス構造２４及び２５に沿って配置されていることで、センス構造２４及び２５の下方の電界緩和領域１６を含むｐｎ接合ダイオードの動作に伴う特性の低下を抑制できる。

【0083】

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、請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0084】

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（第１半導体領域の一例）
１１Ａ 第１領域
１１Ｂ 第２領域
１１Ｃ 第１面
１２ ボディ領域
１２Ｘ、１６Ｘ、１７Ｘ、１８Ｘ、１５０Ｘ、１６０Ｘ 開口
１３ ソース領域
１６ 電界緩和領域（第２半導体領域の一部）
１７ 接続領域
１８ コンタクト領域
２１ トランジスタ
２２ 第１ショットキーバリアダイオード
２３ 第２ショットキーバリアダイオード
２４、２５ センス構造
３１、３３ ｎ型領域
３２ ｐ型領域
４０ 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 ゲートパッド
８５ ゲートランナー
８６、８７、８８、８９ 端子
９０ コンタクトホール
１００ ＭＯＳＦＥＴ
１１０ 終端領域
１１１ ショットキー電極
１１２ コンタクトホール
１２０ 素子領域
１２０Ａ 活性領域
１２０Ｂ 非活性領域
１２１ ショットキー電極
１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７ コンタクトホール
１５０ 埋込領域（第２半導体領域の一部）
１５１ 埋込ＪＴＥ領域
１５２ 埋込ガードリング領域
１６０ ジャンクション領域
１６１ ＪＴＥ領域
１６２ ガードリング領域
Ａ、Ｂ 領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】