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JP2015162579A - semiconductor device - Google Patents

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JP2015162579A
JP2015162579A JP2014036863A JP2014036863A JP2015162579A JP 2015162579 A JP2015162579 A JP 2015162579A JP 2014036863 A JP2014036863 A JP 2014036863A JP 2014036863 A JP2014036863 A JP 2014036863A JP 2015162579 A JP2015162579 A JP 2015162579A
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semiconductor device
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JP2014036863A
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Japanese (ja)
Inventor
増田 健良
Takeyoshi Masuda
健良 増田
和田 圭司
Keiji Wada
圭司 和田
健二 平塚
Kenji Hiratsuka
健二 平塚
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

【課題】半導体スイッチング素子および還流ダイオードを備えた半導体装置において、簡素な構成により、低損失および高耐圧の両立を実現する。【解決手段】半導体装置10は、第1の主電極(ドレイン)、第2の主電極(ソース)および第1の制御電極(ゲート)を有する電圧制御型の第1のトランジスタET1(MOSFET)と、第3の主電極(ドレイン)、第4の主電極(ソース)および第2の制御電極(ゲート)を有する電圧制御型の第2のトランジスタET2(JFET)とを備える。第1の主電極(ドレイン)と第3の主電極(ドレイン)とが電気的に接続され、かつ、第2の主電極(ソース)と第4の主電極(ソース)および第2の制御電極(ゲート)とが電気的に接続される。【選択図】図1[Problem] In a semiconductor device including a semiconductor switching element and a free wheel diode, a simple configuration is used to achieve both low loss and high breakdown voltage. [Solution] A semiconductor device 10 includes a voltage-controlled first transistor ET1 (MOSFET) having a first main electrode (drain), a second main electrode (source) and a first control electrode (gate), and a voltage-controlled second transistor ET2 (JFET) having a third main electrode (drain), a fourth main electrode (source) and a second control electrode (gate). The first main electrode (drain) and the third main electrode (drain) are electrically connected, and the second main electrode (source) and the fourth main electrode (source) and the second control electrode (gate) are electrically connected. [Selected Figure] FIG.

Description

この発明は、半導体スイッチング素子および還流ダイオードを備えた半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device including a semiconductor switching element and a free-wheeling diode.

近年、半導体装置を構成する材料にワイドバンドギャップ半導体を採用することが進められつつある。たとえば炭化珪素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)などのワイドバンドギャップ半導体が、パワー半導体素子の材料として注目されている。   In recent years, adoption of wide band gap semiconductors as materials constituting semiconductor devices is being promoted. For example, wide band gap semiconductors such as silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN) are attracting attention as materials for power semiconductor elements.

たとえば特許第5108996号公報(特許文献1)には、三相交流モータを駆動するインバータの各相アームのスイッチング手段をなすパワー半導体素子として、ワイドバンドギャップ半導体を材料とする金属絶縁膜半導体型電界効果トランジスタ(MISFET;Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)を採用した構成が開示されている。   For example, in Japanese Patent No. 5108996 (Patent Document 1), a metal insulating film semiconductor type electric field using a wide band gap semiconductor as a power semiconductor element that forms a switching means for each phase arm of an inverter that drives a three-phase AC motor. The structure which employ | adopted the effect transistor (MISFET; Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) is disclosed.

インバータには、ハイサイドスイッチ手段およびローサイドスイッチ手段の両方がオフとなったときに電流を還流させる経路を確保するために、各スイッチ手段に逆並列となるように還流ダイオードが設けられている。従来より、MISFET自体が構造上有する寄生ダイオード(以下、ボディダイオードとも呼ぶ)を、還流ダイオードとして用いる技術が採用されている。   The inverter is provided with a free-wheeling diode so as to be anti-parallel to each switch means in order to secure a path for returning current when both the high-side switch means and the low-side switch means are turned off. Conventionally, a technique has been adopted in which a parasitic diode (hereinafter also referred to as a body diode) that the MISFET itself has is structurally used as a free-wheeling diode.

上記の特許文献1では、各スイッチング手段を、MISFETが形成されたMISFET領域と、ショットキーバリアダイオード(以下、SBDとも呼ぶ)が形成されたダイオード領域とを有する半導体素子で構成することにより、MISFETのボディダイオードに代えて、SBDを還流ダイオードとして用いている。   In the above-mentioned Patent Document 1, each switching means is configured by a semiconductor element having a MISFET region in which a MISFET is formed and a diode region in which a Schottky barrier diode (hereinafter also referred to as SBD) is formed. Instead of the body diode, SBD is used as a free-wheeling diode.

また上記の特許文献1では、MISFETのnドリフト層とゲート絶縁膜との間に、pボディ領域に接するようにn型のチャネル層を形成し、このチャネル層からなるチャネルダイオードを介して、MISFETがオフのときに電流を還流させる経路を設けている。 Further, in Patent Document 1 described above, an n-type channel layer is formed between the n drift layer of the MISFET and the gate insulating film so as to be in contact with the p body region, and a channel diode composed of this channel layer is used, A path is provided for returning current when the MISFET is off.

特許第5108996号公報Japanese Patent No. 5108996

MISFETが有するボディダイオードを還流ダイオードとして用いた場合、少数キャリアの蓄積効果によるリカバリ電流が流れるため、ハイサイドスイッチ手段およびローサイドスイッチ手段間に短絡電流が流れるおそれがある。また、MISFETの材料にワイドバンドギャップ半導体を採用した場合、ボディダイオードの立上り電圧が約2.5Vと高いため、順方向の電圧降下が高くなり、導通損失を増大させるという問題がある。さらに炭化珪素固有の課題として、pn接合に順方向電流を流し続けることで炭化珪素の結晶劣化が進行し、それに伴い導通損失が増大するという問題がある。   When the body diode of the MISFET is used as the freewheeling diode, a recovery current flows due to the minority carrier accumulation effect, so that a short-circuit current may flow between the high-side switch means and the low-side switch means. Further, when a wide band gap semiconductor is used as the material of the MISFET, the rising voltage of the body diode is as high as about 2.5 V, so that there is a problem that the forward voltage drop is increased and the conduction loss is increased. Further, as a problem inherent to silicon carbide, there is a problem in that the crystal deterioration of silicon carbide progresses due to the forward current flowing through the pn junction, and the conduction loss increases accordingly.

一方、SBDは、ユニポーラ型のダイオードであるため、ボディダイオードのようなバイポーラ型のダイオードとは異なり、リカバリ電流がほとんど流れない。また、SBDは、ボディダイオードと比較して立上り電圧が低いため、順方向の電圧降下も低くなる。上記の特許文献1では、ボディダイオードに電流を流さないことにより、MISFETの結晶劣化が進行したり、ダイオードの持つ高い立上り電圧によって導通損失が大きくなることを防止している。   On the other hand, since the SBD is a unipolar diode, unlike a bipolar diode such as a body diode, a recovery current hardly flows. Further, since the rising voltage of SBD is lower than that of the body diode, the voltage drop in the forward direction is also reduced. In Patent Document 1 described above, by preventing current from flowing through the body diode, MISFET crystal deterioration is prevented from progressing, and conduction loss is prevented from increasing due to the high rising voltage of the diode.

しかしながら、SBDは、その立上り電圧がショットキー障壁のバリアハイトによって決まるため、バリアハイトを低くすれば立上り電圧を低くできる一方で、逆方向電圧を印加したときのリーク電流が増えてしまう。このため、SBDには、導通損失の低減と逆方向耐圧の向上との両立が難しいという課題がある。   However, since the rising voltage of SBD is determined by the barrier height of the Schottky barrier, if the barrier height is lowered, the rising voltage can be lowered, while the leakage current when a reverse voltage is applied increases. For this reason, the SBD has a problem that it is difficult to achieve both reduction in conduction loss and improvement in reverse breakdown voltage.

また、上記のように、MISFET領域にチャネルダイオードを形成する構成では、nドリフト層上にチャネル層をエピタキシャル成長によって形成する工程が必要となり、製造プロセスにおける工程の増加や複雑化を招くという問題がある。 In addition, as described above, in the configuration in which the channel diode is formed in the MISFET region, a step of forming the channel layer on the n drift layer by epitaxial growth is required, which increases the number of steps in the manufacturing process and complicates the problem. is there.

本発明の目的は、半導体スイッチング素子および還流ダイオードを備えた半導体装置において、簡素な構成により、低損失および高耐圧の両立を実現することである。   An object of the present invention is to realize both low loss and high breakdown voltage with a simple configuration in a semiconductor device including a semiconductor switching element and a free wheel diode.

本発明の一局面に係る半導体装置は、第1の主電極、第2の主電極および第1の制御電極を有する電圧制御型の第1のトランジスタと、第3の主電極、第4の主電極および第2の制御電極を有する電圧制御型の第2のトランジスタとを備える。第1の主電極と第3の主電極とが電気的に接続され、かつ、第2の主電極と第4の主電極および第2の制御電極とが電気的に接続される。   A semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a voltage-controlled first transistor having a first main electrode, a second main electrode, and a first control electrode, a third main electrode, and a fourth main electrode. And a voltage-controlled second transistor having an electrode and a second control electrode. The first main electrode and the third main electrode are electrically connected, and the second main electrode, the fourth main electrode, and the second control electrode are electrically connected.

この発明によれば、半導体スイッチング素子および還流ダイオードを備えた半導体装置において、簡素な構成により、低損失および高耐圧の両立を実現することができる。   According to the present invention, in a semiconductor device including a semiconductor switching element and a free-wheeling diode, both low loss and high breakdown voltage can be realized with a simple configuration.

この発明の実施の形態に係る半導体装置の等価回路図である。1 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. この発明の実施の形態に係る半導体装置によって構成されたインバータ回路の一例を示した回路図である。It is a circuit diagram showing an example of an inverter circuit constituted by a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 一般的な還流ダイオードを有する半導体装置の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a semiconductor device having a general free wheel diode. 図1に示したJFETおよび図3に示したBD,SBDの各々の電流電圧特性を示す図である。It is a figure which shows each current-voltage characteristic of JFET shown in FIG. 1, and BD and SBD shown in FIG. この発明の実施の形態1に係る半導体装置の構成例を概略的に示す部分断面図である。1 is a partial cross sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図5の半導体装置における電流経路を概略的に示す部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view schematically showing a current path in the semiconductor device of FIG. 5. 図5の半導体装置における電流経路を概略的に示す部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view schematically showing a current path in the semiconductor device of FIG. 5. この発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の第1工程を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing roughly the 1st process of the manufacturing method of the semiconductor device concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の第2工程を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows schematically the 2nd process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の第3工程を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows schematically the 3rd process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の第4工程を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows schematically the 4th process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の第5工程を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows schematically the 5th process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る半導体装置の構成例を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows roughly the structural example of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る半導体装置の構成例を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows roughly the structural example of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention.

[本願発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施の形態を列記して説明する。なお、「電気的に接続」とは、2つの要素の直接の接続によって、それら2つの要素の間の電気的伝導が生じる場合に限定されず、2つの要素の間の電気的伝導が、それら2つの要素の間に配置される別の要素を介在して生じる場合を含む。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described. “Electrically connected” is not limited to the case where electrical connection between the two elements is caused by the direct connection of the two elements. Including the case that occurs through another element arranged between two elements.

(1)本発明の実施の形態に係る半導体装置は、第1の主電極(ドレイン電極またはコレクタ電極)、第2の主電極(ソース電極またはエミッタ電極)および第1の制御電極(ゲート電極)を有する、電圧制御型の第1のトランジスタ(ET1)と、第3の主電極(ドレイン電極)、第4の主電極(ソース電極)および第2の制御電極(ゲート電極)を有する、電圧制御型の第2のトランジスタ(ET2)とを備える。第1の主電極(ドレイン電極またはコレクタ電極)と第3の主電極(ドレイン電極)とが電気的に接続され、かつ、第2の主電極(ソース電極またはエミッタ電極)と第4の主電極(ソース電極)および第2の制御電極(ゲート電極)とが電気的に接続される。   (1) A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a first main electrode (drain electrode or collector electrode), a second main electrode (source electrode or emitter electrode), and a first control electrode (gate electrode). A voltage-controlled first transistor (ET1) having a third main electrode (drain electrode), a fourth main electrode (source electrode), and a second control electrode (gate electrode) Type second transistor (ET2). The first main electrode (drain electrode or collector electrode) and the third main electrode (drain electrode) are electrically connected, and the second main electrode (source electrode or emitter electrode) and the fourth main electrode The (source electrode) and the second control electrode (gate electrode) are electrically connected.

この構成によれば、電圧制御型の第1のトランジスタに対して、一方の主電極と制御電極とが接続された電圧制御型の第2のトランジスタが並列に接続される。この第2のトランジスタは、第1のトランジスタがオフとなったときに電流を還流させるための還流ダイオードとして機能し得る。特に、半導体装置の材料にワイドバンドギャップ半導体を採用した場合には、還流ダイオードとして第1のトランジスタのボディダイオードまたはSBDを用いる構成と比較して、高い逆方向耐圧を維持しつつ、立上り電圧を容易に下げることができる。したがって、簡素な構成で、高耐圧および低損失を得ることができる。   According to this configuration, the voltage-controlled second transistor in which one main electrode and the control electrode are connected is connected in parallel to the voltage-controlled first transistor. This second transistor can function as a free-wheeling diode for refluxing current when the first transistor is turned off. In particular, when a wide band gap semiconductor is used as the material of the semiconductor device, the rising voltage is maintained while maintaining a high reverse breakdown voltage as compared with the configuration using the body diode or SBD of the first transistor as the freewheeling diode. Can be lowered easily. Therefore, high breakdown voltage and low loss can be obtained with a simple configuration.

(2)好ましくは、第1のトランジスタ(ET1)および第2のトランジスタ(ET2)は、ノーマリオフ型のトランジスタである。   (2) Preferably, the first transistor (ET1) and the second transistor (ET2) are normally-off transistors.

この構成によれば、第2の主電極に対して第1の主電極が高電位となった状態で第1のトランジスがオン状態のときには、第2のトランジスタをオフ状態とすることができる。また、第1のトランジスタがオフ状態において第2の主電極に対して第1の主電極が低電位となったときには、第2のトランジスタがオン状態となることにより、第2のトランジスタに還流電流を流すことができる。   According to this configuration, the second transistor can be turned off when the first transistor is on with the first main electrode at a higher potential than the second main electrode. In addition, when the first main electrode is at a low potential with respect to the second main electrode while the first transistor is in the off state, the second transistor is turned on, so that the second transistor has a return current. Can flow.

(3)好ましくは、第1のトランジスタ(ET1)は、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ(MOSFET;Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。第2のトランジスタ(ET2)は、接合型電界効果トランジスタ(JFET;;Junction Field Effect Transistor)である。   (3) Preferably, the first transistor (ET1) is a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET). The second transistor (ET2) is a junction field effect transistor (JFET).

この構成によれば、インバータ回路に用いられるスイッチング素子のようなパワー半導体素子にMOSFETを用いるとともに、還流ダイオードにJFETを用いることにより、MOSFETが有するボディダイオードまたはSBDを還流ダイオードとして用いる場合と比較して、高耐圧および低オン抵抗を有する還流ダイオードを実現できる。これにより、高い耐圧と低い損失とが得られる。   According to this configuration, a MOSFET is used as a power semiconductor element such as a switching element used in an inverter circuit, and a JFET is used as a freewheeling diode, so that the body diode or SBD of the MOSFET is used as a freewheeling diode. Thus, a free-wheeling diode having a high breakdown voltage and a low on-resistance can be realized. As a result, high breakdown voltage and low loss can be obtained.

(4)好ましくは、上記半導体装置は、第1の主面(P1)と、第1の主面(P1)に対して反対側に位置する第2の主面(P2)とを有する半導体層(90)を備える。半導体層(90)は、第1の導電型を有し、第1の主面(P1)を含むドリフト層(81)と、ドリフト層(81)に設けられ、第1の導電型と異なる第2の導電型を有し、かつ、第1のトランジスタ(ET1)のボディ領域をなす第1の領域(82)と、ドリフト層(81)から隔てられるように第1の領域(82)に設けられ、第1の導電型を有し、かつ、第1のトランジスタ(ET1)のソース領域をなす第2の領域(83)と、ドリフト層(81)において第1の領域(82)から離れて配置され、第2の導電型を有し、かつ、第2のトランジスタ(ET2)のゲート領域をなす第3の領域(85)とを含む。第3の領域(85)には、ドリフト層(81)を第2の主面(P2)に露出させる開口部が設けられる。上記半導体装置は、ドリフト層(81)と第2の領域(83)とをつなぐように第1の領域(82)上に設けられたゲート絶縁膜(91)と、ゲート絶縁膜(91)上に設けられ、第1の制御電極(ゲート電極)をなすゲート電極(92)と、第1の主面(P1)と電気的に接続され、第1の主電極(ドレイン電極またはコレクタ電極)および第3の主電極(ドレイン電極)をなす第1の電極(98)と、第2の領域(83)上に設けられ、第2の主電極(ソース電極またはエミッタ電極)をなす第2の電極(94)と、第3の領域(85)にオーミック接合されるとともに開口部を通じてドリフト層(81)にオーミック接合され、かつ、第4の主電極(ソース電極)および第2の制御電極(ゲート電極)をなす第3の電極(95)とをさらに備える。   (4) Preferably, the semiconductor device includes a first main surface (P1) and a second main surface (P2) located on the opposite side of the first main surface (P1). (90). The semiconductor layer (90) has a first conductivity type, is provided on the drift layer (81) including the first main surface (P1), and the drift layer (81), and is different from the first conductivity type. Provided in the first region (82) so as to be separated from the drift layer (81) and the first region (82) having the conductivity type of 2 and forming the body region of the first transistor (ET1). And the second region (83) having the first conductivity type and forming the source region of the first transistor (ET1), and being apart from the first region (82) in the drift layer (81) And a third region (85) having the second conductivity type and forming the gate region of the second transistor (ET2). The third region (85) is provided with an opening for exposing the drift layer (81) to the second main surface (P2). The semiconductor device includes a gate insulating film (91) provided on the first region (82) so as to connect the drift layer (81) and the second region (83), and the gate insulating film (91). A gate electrode (92) forming a first control electrode (gate electrode), electrically connected to the first main surface (P1), a first main electrode (drain electrode or collector electrode), and A first electrode (98) forming a third main electrode (drain electrode) and a second electrode provided on the second region (83) and forming a second main electrode (source electrode or emitter electrode) (94) and an ohmic junction to the third region (85) and an ohmic junction to the drift layer (81) through the opening, and a fourth main electrode (source electrode) and a second control electrode (gate) The third electrode (95) forming the electrode) To prepare for.

この構成によれば、第1のトランジスタ(MOSFET)と、還流ダイオードとして機能し得る第2のトランジスタ(JFET)とを1つの半導体チップに集積化することができる。これによれば、インバータ回路を、より小型かつ簡素な構成で実現することができるため、コスト面で優れたシステムを構築することが可能になる。   According to this configuration, the first transistor (MOSFET) and the second transistor (JFET) that can function as a free-wheeling diode can be integrated in one semiconductor chip. According to this, since the inverter circuit can be realized with a smaller and simpler configuration, it is possible to construct a system that is superior in cost.

(5)好ましくは、第2の主面(P2)には、第1の凹部(TR)が形成されている。第1の凹部(TR)の側壁面(SW)は、第2の主面(P2)から第2の領域(83)および第1の領域(82)を貫通してドリフト層(81)に至っている。第1の凹部(TR)の底面(BT)は、ドリフト層(81)に位置している。ゲート絶縁膜(91)は、第1の凹部(TR)の側壁面(SW)および底面(BT)を覆うように配置される。   (5) Preferably, the 1st recessed part (TR) is formed in the 2nd main surface (P2). The side wall surface (SW) of the first recess (TR) extends from the second main surface (P2) to the drift layer (81) through the second region (83) and the first region (82). Yes. The bottom surface (BT) of the first recess (TR) is located in the drift layer (81). The gate insulating film (91) is disposed so as to cover the side wall surface (SW) and the bottom surface (BT) of the first recess (TR).

この構成によれば、第1のトランジスタ(MOSFET)の微細化が可能となるため、第1のトランジスタのセルの集積度をさらに高めることができる。また、第1のトランジスタのチャネル密度を向上させることができるため、オン抵抗を低減することができる。   According to this configuration, since the first transistor (MOSFET) can be miniaturized, the cell integration degree of the first transistor can be further increased. In addition, since the channel density of the first transistor can be improved, on-resistance can be reduced.

(6)好ましくは、半導体層(90)は、ワイドバンドギャップ半導体から構成される。   (6) Preferably, the semiconductor layer (90) is composed of a wide band gap semiconductor.

この構成によれば、本発明の実施の形態に係る半導体装置を、ワイドバンドギャップ半導体を材料として構成することにより、高耐圧、低オン抵抗および高速動作を兼ね備えた半導体装置を小型かつ簡素な構成で実現することができる。   According to this configuration, the semiconductor device according to the embodiment of the present invention is configured using a wide band gap semiconductor as a material, so that the semiconductor device having high breakdown voltage, low on-resistance, and high-speed operation can be reduced in size and simple. Can be realized.

(7)好ましくは、半導体層(90)は、炭化珪素から構成される。第1の凹部(TR)の側壁面(SW)の面方位は(000−1)面から50度以上70度以下傾いている。   (7) Preferably, the semiconductor layer (90) is made of silicon carbide. The plane orientation of the side wall surface (SW) of the first recess (TR) is inclined from 50 degrees to 70 degrees from the (000-1) plane.

この構成によれば、第1のトランジスタ(MOSFET)において、チャネル抵抗を低減することができるため、さらにオン抵抗を低くすることができる。   According to this configuration, since the channel resistance can be reduced in the first transistor (MOSFET), the on-resistance can be further reduced.

(8)好ましくは、半導体層(90)は、半導体層(90)の厚さ方向において第1の領域(82)と対向するようにドリフト層(81)中に埋め込まれ、第2の導電型を有する第1の不純物領域(71T)をさらに含む。   (8) Preferably, the semiconductor layer (90) is embedded in the drift layer (81) so as to face the first region (82) in the thickness direction of the semiconductor layer (90), and has the second conductivity type. A first impurity region (71T) having

この構成によれば、第1の不純物領域によって、第1のトランジスタ(MOSFET)におけるゲート絶縁膜の絶縁破壊を抑制することができる。これにより、半導体装置により高い電圧印加することができる。すなわち耐圧を高めることができる。   According to this configuration, the first impurity region can suppress the dielectric breakdown of the gate insulating film in the first transistor (MOSFET). Thereby, a high voltage can be applied to the semiconductor device. That is, the breakdown voltage can be increased.

(9)好ましくは、半導体層(90)は、半導体層(90)の厚さ方向において第3の領域(85)と対向するようにドリフト層(81)中に埋め込まれ、第2の導電型を有する第2の不純物領域(71D)をさらに含む。   (9) Preferably, the semiconductor layer (90) is embedded in the drift layer (81) so as to face the third region (85) in the thickness direction of the semiconductor layer (90), and has the second conductivity type. A second impurity region (71D) having

この構成によれば、第2の不純物領域を第2のトランジスタ(JFET)のゲート領域に利用することができる。これにより、ノーマリオフ型のJFETを容易に実現することができる。   According to this configuration, the second impurity region can be used as the gate region of the second transistor (JFET). Thereby, a normally-off JFET can be easily realized.

(10)好ましくは、第2の主面(P2)には、第2の凹部(HX,HY)が形成されている。第2の凹部(HX,HY)の側壁面(SX,SY)は、第2の主面(P2)から第3の領域(85)を貫通してドリフト層(81)に至っている。第2の凹部(HX,HY)の底面(SX,SY)は、ドリフト層(81)に位置している。第3の電極(95)は、第2の凹部(HX,HY)の側壁面(SX,SY)および底面(BX,BY)を覆うように配置される。   (10) Preferably, a second recess (HX, HY) is formed on the second main surface (P2). The side wall surface (SX, SY) of the second recess (HX, HY) penetrates the third region (85) from the second main surface (P2) to the drift layer (81). The bottom surface (SX, SY) of the second recess (HX, HY) is located in the drift layer (81). The third electrode (95) is disposed so as to cover the side wall surface (SX, SY) and the bottom surface (BX, BY) of the second recess (HX, HY).

この構成によれば、半導体層にオーミック接合される第3の電極の面積を大きくすることができる。これにより、第3の電極を通じて、より多くのキャリアを注入および引き抜くことができる。   According to this configuration, the area of the third electrode that is in ohmic contact with the semiconductor layer can be increased. As a result, more carriers can be injected and withdrawn through the third electrode.

(11)好ましくは、半導体層(90)は、炭化珪素から構成される。第2の凹部(HX,HY)の側壁面(SX,SY)の面方位は(000−1)面から50度以上70度以下傾いている。   (11) Preferably, the semiconductor layer (90) is made of silicon carbide. The plane orientation of the side wall surface (SX, SY) of the second recess (HX, HY) is inclined by 50 degrees or more and 70 degrees or less from the (000-1) plane.

この構成によれば、第1のトランジスタ(MOSFET)に設けられる第1の凹部と、第2のトランジスタ(JFET)に設けられる第2の凹部とを共通の工程で形成することができる。したがって、半導体装置の製造しやすさを向上することができる。   According to this configuration, the first recess provided in the first transistor (MOSFET) and the second recess provided in the second transistor (JFET) can be formed in a common process. Therefore, the ease of manufacturing the semiconductor device can be improved.

[本願発明の実施形態の詳細]
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰返さない。また、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。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. In the crystallographic description in this specification, the individual orientation is indicated by [], the collective orientation is indicated by <>, the individual plane is indicated by (), and the collective plane is indicated by {}. In addition, a negative crystallographic index is usually expressed by adding a “-” (bar) above a number, but in this specification a negative sign is added before the number. Yes.

図1は、この発明の実施の形態に係る半導体装置10の等価回路図である。図1を参照して、半導体装置10は、第1のトランジスタET1と、第2のトランジスタET2とを備える。第1のトランジスタET1および第2のトランジスタET2はともに、制御電極(ゲート)に電圧を加えることによって一対の主電極間に電流が流れる、電圧制御型のトランジスタである。   FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor device 10 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the semiconductor device 10 includes a first transistor ET1 and a second transistor ET2. Both the first transistor ET1 and the second transistor ET2 are voltage control type transistors in which a current flows between a pair of main electrodes by applying a voltage to the control electrode (gate).

第1のトランジスタET1は、たとえばMOSFETとして実現される。第1のトランジスタET1であるMOSFETは、ドレイン電極(第1の主電極)と、ソース電極(第2の主電極)と、ゲート電極(第1の制御電極)とを有する。なお、第1のトランジスタET1は、MOSFET以外のMISFETであってもよい。第1のトランジスタET1は、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)またはJFETであってもよい。なお、第1のトランジスタET1をIGBTとした場合、第1の主電極はコレクタ電極であり、第2の主電極はエミッタ電極であり、第1の制御電極はゲート電極である。   The first transistor ET1 is realized as a MOSFET, for example. The MOSFET which is the first transistor ET1 has a drain electrode (first main electrode), a source electrode (second main electrode), and a gate electrode (first control electrode). Note that the first transistor ET1 may be a MISFET other than a MOSFET. The first transistor ET1 may be, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a JFET. When the first transistor ET1 is an IGBT, the first main electrode is a collector electrode, the second main electrode is an emitter electrode, and the first control electrode is a gate electrode.

第2のトランジスタET2は、たとえばJFETとして実現される。第2のトランジスタET2であるJFETは、ドレイン電極(第3の主電極)と、ソース電極(第4の主電極)と、ゲート電極(第2の制御電極)とを有する。   The second transistor ET2 is realized as a JFET, for example. The JFET, which is the second transistor ET2, has a drain electrode (third main electrode), a source electrode (fourth main electrode), and a gate electrode (second control electrode).

図1に示すように、MOSFETのドレイン電極(第1の主電極)と、JFETのドレイン電極(第3の主電極)とは電気的に接続される。MOSFETのソース電極(第2の主電極)と、JFETのソース電極(第4の主電極)とは電気的に接続される。JFETのソース電極はさらに、JFETのゲート電極(第2の制御電極)に電気的に接続される。すなわち、JFETは、ゲート電極およびソース電極間が接続された状態でMOSFETと並列に接続されている。   As shown in FIG. 1, the drain electrode (first main electrode) of the MOSFET and the drain electrode (third main electrode) of the JFET are electrically connected. The source electrode (second main electrode) of the MOSFET and the source electrode (fourth main electrode) of the JFET are electrically connected. The source electrode of the JFET is further electrically connected to the gate electrode (second control electrode) of the JFET. That is, the JFET is connected in parallel with the MOSFET with the gate electrode and the source electrode connected.

この実施の形態において、第1のトランジスタET1および第2のトランジスタET2はともに、ノーマリオフ型(エンハンスメント型ともいう)、すなわち閾値電圧がゼロよりも高く、ゲート電位およびソース電位が同電位のときにオフ状態となるトランジスタである。   In this embodiment, both the first transistor ET1 and the second transistor ET2 are normally off type (also called enhancement type), that is, off when the threshold voltage is higher than zero and the gate potential and the source potential are the same potential. It is a transistor that enters a state.

図2は、この発明の実施の形態に係る半導体装置10によって構成されたインバータ回路の一例を示した回路図である。図2を参照して、インバータ回路101は、たとえば単相インバータである。インバータ回路101は、正極端子5および負極端子6を介して、直流電源8の正極および負極にそれぞれ接続される。インバータ回路101は、直流電源8から供給される直流電力を単相交流に変換する。単相負荷9Aは、誘導性負荷であり、たとえば単相モータである。ただし単相負荷9Aの種類は特に限定されるものではない。   FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of an inverter circuit configured by semiconductor device 10 according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, inverter circuit 101 is, for example, a single-phase inverter. The inverter circuit 101 is connected to the positive electrode and the negative electrode of the DC power supply 8 via the positive electrode terminal 5 and the negative electrode terminal 6, respectively. The inverter circuit 101 converts DC power supplied from the DC power supply 8 into single-phase AC. Single phase load 9A is an inductive load, for example, a single phase motor. However, the type of the single-phase load 9A is not particularly limited.

インバータ回路101は、半導体装置10−1〜10−4を含む。半導体装置10−1〜10−4の各々の構成は、図1に示される構成と同じである。したがって半導体装置10−1〜10−4の各々を、この実施の形態に係る半導体装置10によって実現することができる。   Inverter circuit 101 includes semiconductor devices 10-1 to 10-4. Each configuration of the semiconductor devices 10-1 to 10-4 is the same as the configuration shown in FIG. Therefore, each of semiconductor devices 10-1 to 10-4 can be realized by semiconductor device 10 according to the present embodiment.

半導体装置10−1,10−2は、正極端子5および負極端子6の間に直列に接続される。同じく、半導体装置10−3,10−4は、正極端子5および負極端子6の間に直列に接続される。   Semiconductor devices 10-1 and 10-2 are connected in series between positive electrode terminal 5 and negative electrode terminal 6. Similarly, the semiconductor devices 10-3 and 10-4 are connected in series between the positive terminal 5 and the negative terminal 6.

なお、インバータ回路101は、三相インバータであってもよい。この場合、正極端子5および負極端子6の間に直列に接続される2つの半導体装置を、図2に示す構成に追加すればよい。   Inverter circuit 101 may be a three-phase inverter. In this case, two semiconductor devices connected in series between the positive electrode terminal 5 and the negative electrode terminal 6 may be added to the configuration shown in FIG.

インダクタンス成分を含む負荷、すなわち誘導性負荷をスイッチングする際に、サージ電流のような大電流が発生し得る。このサージ電流によりMOSFET(第1のトランジスタET1)が損傷する可能性がある。MOSFETの損傷を回避するために、還流ダイオードがMOSFETに逆並列に接続される。   When switching a load including an inductance component, that is, an inductive load, a large current such as a surge current can be generated. This surge current may damage the MOSFET (first transistor ET1). In order to avoid damage to the MOSFET, a freewheeling diode is connected in antiparallel to the MOSFET.

この実施の形態では、ノーマリオフ型のJFET(第2のトランジスタET2)は還流ダイオードとしての機能を有する。以下、MOSFETおよびJFETの各々において、ソース電極の電位を基準とするドレイン電極の電位をVDSとし、ソース電極の電位を基準とするゲート電極の電位をVGSと定義して、説明する。 In this embodiment, the normally-off JFET (second transistor ET2) has a function as a free-wheeling diode. Hereinafter, in each of the MOSFET and JFET, the potential of the drain electrode relative to the potential of the source electrode and V DS, a potential of the gate electrode relative to the potential of the source electrode is defined as V GS, it will be described.

DS≧0の状態(順バイアス状態)において、MOSFETのVGS>0となった場合、MOSFETはオン状態となり、ドレイン電極からソース電極に向かって電流が流れる。一方、JFETは、VGS=0であるためにオフ状態となり、ドレイン電極およびソース電極間が導通しない。 In the state of V DS ≧ 0 (forward bias state), when V GS > 0 of the MOSFET, the MOSFET is turned on and current flows from the drain electrode toward the source electrode. On the other hand, the JFET is turned off because V GS = 0, and the drain electrode and the source electrode are not conducted.

これに対して、VDS<0の状態(逆バイアス状態)では、MOSFETのVGS≦0となった場合、MOSFETはオフ状態となり、ドレイン電極およびソース電極間が導通しない。一方、JFETは、ゲート電極の電位がドレイン電極の電位よりも高くなることにより、ゲートおよびドレインのつくるpn接合に順電圧が印加された状態となる。ドレイン電極の電位を基準とするゲート電極の電位がJFETの閾値電圧以上となると、JFETはオン状態となり、ソース電極からドレイン電極に向かって電流が流れる。このようにしてJFETに形成される電流経路を通って還流電流が流れる。 On the other hand, in the state of V DS <0 (reverse bias state), when V GS ≦ 0 of the MOSFET, the MOSFET is turned off and the drain electrode and the source electrode are not conducted. On the other hand, in the JFET, when the potential of the gate electrode becomes higher than the potential of the drain electrode, a forward voltage is applied to the pn junction formed by the gate and the drain. When the potential of the gate electrode with respect to the potential of the drain electrode becomes equal to or higher than the threshold voltage of the JFET, the JFET is turned on and current flows from the source electrode toward the drain electrode. In this way, a reflux current flows through the current path formed in the JFET.

図3は、比較例として、一般的な還流ダイオードを有する半導体装置の等価回路図である。図3(a)に示す半導体装置は、還流ダイオードに、MOSFETに内在するボディダイオード(BD)を用いている。図3(b)に示す半導体装置は、還流ダイオードに、ショットキーバリアダイオード(SBD)を用いている。BDおよびSBDのいずれにおいても、MOSFETのソース電極に対してドレイン電極に負の電位が印加された状態(逆バイアスの状態)で、順電圧状態となって導通する。   FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor device having a general free-wheeling diode as a comparative example. The semiconductor device shown in FIG. 3A uses a body diode (BD) included in a MOSFET as a free wheel diode. In the semiconductor device shown in FIG. 3B, a Schottky barrier diode (SBD) is used as the freewheeling diode. In both the BD and the SBD, when a negative potential is applied to the drain electrode with respect to the source electrode of the MOSFET (reverse bias state), the BD and the SBD become conductive in a forward voltage state.

図4は、図1に示したJFETおよび図3に示したBD,SBDの各々の電流電圧特性を示す図である。図4の横軸は各素子におけるpn接合に印加される順電圧を示し、図4の縦軸は各素子に流れる電流(順電流)を示す。図中のk1はBDの特性を示し、k2はSBDの特性を示し、k3はJFETの特性を示す。   FIG. 4 is a diagram showing current-voltage characteristics of the JFET shown in FIG. 1 and the BD and SBD shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the forward voltage applied to the pn junction in each element, and the vertical axis in FIG. 4 indicates the current (forward current) flowing through each element. In the figure, k1 indicates the characteristics of the BD, k2 indicates the characteristics of the SBD, and k3 indicates the characteristics of the JFET.

図4を参照して、BDは、所定の閾値電圧(立上り電圧)を超えると導通状態となり、急激に電流が増加する特性を示す。BDの立上り電圧は半導体材料のバンドギャップの大きさに依存する。珪素を材料としたMOSFETの場合、BDの立上り電圧は約0.7Vである。一方、炭化珪素のようなワイドバンドギャップ半導体を材料としたMOSFETにおいては、珪素よりもバンドギャップが広いため、BDの立上り電圧が約2.5Vと高くなる。そのため、順方向の電圧降下が高くなり、導通損失を増大させてしまう。   Referring to FIG. 4, BD exhibits a characteristic that when it exceeds a predetermined threshold voltage (rising voltage), it becomes conductive and the current increases rapidly. The rising voltage of BD depends on the size of the band gap of the semiconductor material. In the case of a MOSFET made of silicon, the rising voltage of BD is about 0.7V. On the other hand, in a MOSFET made of a wide band gap semiconductor such as silicon carbide, since the band gap is wider than that of silicon, the rising voltage of BD is as high as about 2.5V. As a result, the voltage drop in the forward direction is increased and the conduction loss is increased.

また、炭化珪素からなるMOSFETの場合、BDを還流ダイオードとして用いると、BDによるバイポーラ動作によってMOSFETの結晶劣化が進行することにより、導通損失の増大を招く。   Further, in the case of a MOSFET made of silicon carbide, when BD is used as a free-wheeling diode, the crystal deterioration of the MOSFET proceeds due to the bipolar operation by BD, leading to an increase in conduction loss.

これに対して、SBDは、ユニポーラ型のダイオードであるため、上記のBDと比較して立上り電圧が約1Vと低く、順方向の電圧降下も低くなる。しかしながら、SBDの立上り電圧はショットキー障壁のバリアハイトによって決まるため、バリアハイトを低くすれば立上り電圧を低くできる一方で、逆電圧を印加したときのリーク電流が増えてしまう。このため、SBDでは、導通損失の低減と逆方向耐圧の向上との両立が難しいという課題がある。   On the other hand, since the SBD is a unipolar diode, the rising voltage is as low as about 1 V and the forward voltage drop is also low as compared with the BD. However, since the rising voltage of the SBD is determined by the barrier height of the Schottky barrier, lowering the barrier height can lower the rising voltage, while increasing the leakage current when a reverse voltage is applied. For this reason, in SBD, there is a problem that it is difficult to achieve both reduction of conduction loss and improvement of reverse breakdown voltage.

この実施の形態では、図4に示すように、ノーマリオフ型のJFETの閾値電圧をSBDの立上り電圧よりも低くなるよう設計することによって、還流ダイオードの立上り電圧を、より一層低減することができる。これにより、高い逆方向耐圧を維持しつつ、導通損失の低減可能な半導体装置を実現できる。   In this embodiment, as shown in FIG. 4, the rising voltage of the freewheeling diode can be further reduced by designing the threshold voltage of the normally-off JFET to be lower than the rising voltage of the SBD. Thereby, it is possible to realize a semiconductor device capable of reducing conduction loss while maintaining a high reverse breakdown voltage.

なお、この実施の形態に係る半導体装置10において、第1のトランジスタET1と第2のトランジスタET2とは、別々のチップあるいはディスクリート素子によって実現することができる。あるいは、第1のトランジスタET1と第2のトランジスタET2とを1つの半導体チップに集積化することも可能である。これによれば、インバータ回路を、より小型かつ簡素な構成で実現することができるため、コスト面で優れたシステムを構築することが可能になる。   In the semiconductor device 10 according to this embodiment, the first transistor ET1 and the second transistor ET2 can be realized by separate chips or discrete elements. Alternatively, the first transistor ET1 and the second transistor ET2 can be integrated on a single semiconductor chip. According to this, since the inverter circuit can be realized with a smaller and simpler configuration, it is possible to construct a system that is superior in cost.

以下、第1のトランジスタET1と第2のトランジスタET2とが1つの半導体チップに集積化された半導体装置の構成例について説明する。   Hereinafter, a configuration example of a semiconductor device in which the first transistor ET1 and the second transistor ET2 are integrated on one semiconductor chip will be described.

(実施の形態1)
図5は、この発明の実施の形態1に係る半導体装置10の構成例を概略的に示す部分断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 5 is a partial cross-sectional view schematically showing a configuration example of the semiconductor device 10 according to the first embodiment of the present invention.

図5を参照して、この発明の実施の形態1に係る半導体装置10は、ワイドバンドギャップ半導体により構成される。この実施の形態では、ワイドバンドギャップ半導体として炭化珪素が採用される。なお、ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素に限定されるものではない。他のワイドバンドギャップ半導体として、たとえば窒化ガリウム、ダイヤモンドなどが挙げられる。   Referring to FIG. 5, semiconductor device 10 according to the first embodiment of the present invention is formed of a wide band gap semiconductor. In this embodiment, silicon carbide is employed as the wide band gap semiconductor. The wide band gap semiconductor is not limited to silicon carbide. Examples of other wide band gap semiconductors include gallium nitride and diamond.

半導体装置10は、単結晶基板80と、エピタキシャル層(半導体層)90と、ゲート絶縁膜91と、ゲート電極92と、層間絶縁膜93と、ソース電極94(第2の電極)と、配線層97と、ドレイン電極98(第1の電極)と、オーミック電極95(第3の電極)とを有する。   The semiconductor device 10 includes a single crystal substrate 80, an epitaxial layer (semiconductor layer) 90, a gate insulating film 91, a gate electrode 92, an interlayer insulating film 93, a source electrode 94 (second electrode), and a wiring layer. 97, a drain electrode 98 (first electrode), and an ohmic electrode 95 (third electrode).

エピタキシャル層90は、素子領域IRを含む。なお、エピタキシャル層90は、素子領域IRを取り囲む終端領域OR(図13参照)をさらに含んでもよい。この場合、終端領域ORは、ガードリング領域73およびフィールドストップ領域69(図13参照)を有していてもよい。   Epitaxial layer 90 includes element region IR. The epitaxial layer 90 may further include a termination region OR (see FIG. 13) surrounding the element region IR. In this case, the termination region OR may have a guard ring region 73 and a field stop region 69 (see FIG. 13).

この実施の形態において、半導体装置10は、第1のトランジスタET1であるMOSFETと、第2のトランジスタET2であるJFETとを有する。MOSFETおよびJFETの各々は、ソース電極およびドレイン電極間に600V以上の電圧を印加可能に構成されていること、言い換えれば600V以上の耐圧を有することが好ましい。JFETは、後述するように、MOSFETに逆並列に接続された還流ダイオードとしての機能を有し得る。   In this embodiment, the semiconductor device 10 includes a MOSFET that is the first transistor ET1 and a JFET that is the second transistor ET2. Each of the MOSFET and the JFET is preferably configured to be able to apply a voltage of 600 V or higher between the source electrode and the drain electrode, in other words, has a breakdown voltage of 600 V or higher. The JFET can function as a free-wheeling diode connected in antiparallel to the MOSFET, as will be described later.

単結晶基板80は、n型(第1の導電型)の炭化珪素から形成されている。単結晶基板80は、好ましくは六方晶系の結晶構造を有し、より好ましくはポリタイプ4Hを有する。   Single crystal substrate 80 is made of n-type (first conductivity type) silicon carbide. Single crystal substrate 80 preferably has a hexagonal crystal structure, and more preferably has polytype 4H.

エピタキシャル層90は、単結晶基板80上にエピタキシャル成長された炭化珪素層である。エピタキシャル層90は、下面P1(第1の主面)と、下面P1に対して反対側に位置する上面P2(第2の主面)とを有する。エピタキシャル層90は、nドリフト層81(ドリフト層)と、pボディ領域82(第1の領域)と、nソース領域83(第2の領域)と、pコンタクト領域84と、埋込p領域71と、pゲート領域85(第3の領域)とを含む。 Epitaxial layer 90 is a silicon carbide layer epitaxially grown on single crystal substrate 80. Epitaxial layer 90 has a lower surface P1 (first main surface) and an upper surface P2 (second main surface) located on the opposite side to lower surface P1. The epitaxial layer 90 includes an n drift layer 81 (drift layer), a p body region 82 (first region), an n source region 83 (second region), a p + contact region 84, an embedded p + Region 71 and p + gate region 85 (third region).

ドリフト層81は、下層81Aおよび上層81Bを有する。下層81Aはエピタキシャル層90の下面P1を含む。上層81Bは、下層81A上に設けられている。下層81Aの、下面P1と反対の面側には、埋込p領域71が部分的に設けられている。上層81Bは、埋込p領域71を覆っている。 The n drift layer 81 has a lower layer 81A and an upper layer 81B. The lower layer 81A includes the lower surface P1 of the epitaxial layer 90. The upper layer 81B is provided on the lower layer 81A. A buried p + region 71 is partially provided on the surface of the lower layer 81A opposite to the lower surface P1. Upper layer 81B covers buried p + region 71.

ドリフト層81は、たとえば窒素などの不純物(ドナー)を含み、n型(第1の導電型)を有する。nドリフト層81の不純物濃度(ドナー濃度)は、好ましくは1×1015cm−3以上5×1016cm−3以下であり、たとえば8×1015cm−3である。下層81Aのドナー濃度は、上層81Bのドナー濃度と同様であってもよく、上層81Bのドナー濃度未満であってもよい。 N drift layer 81 includes an impurity (donor) such as nitrogen, for example, and has n type (first conductivity type). The impurity concentration (donor concentration) of the n drift layer 81 is preferably 1 × 10 15 cm −3 or more and 5 × 10 16 cm −3 or less, for example, 8 × 10 15 cm −3 . The donor concentration of the lower layer 81A may be the same as the donor concentration of the upper layer 81B, or may be lower than the donor concentration of the upper layer 81B.

pボディ領域82は、たとえばアルミニウムやホウ素などの不純物(アクセプタ)を含むp型(第2の導電型)領域である。pボディ領域82はnドリフト層81の上層81B上に設けられている。pボディ領域82の不純物濃度(アクセプタ濃度)は、好ましくは1×1017cm−3以上5×1018cm−3以下であり、たとえば1×1018cm−3である。pボディ領域82のアクセプタ濃度は、nドリフト層81のドナー濃度よりも高い。 P body region 82 is a p-type (second conductivity type) region containing an impurity (acceptor) such as aluminum or boron. P body region 82 is provided on upper layer 81 < / b> B of n drift layer 81. The impurity concentration (acceptor concentration) of p body region 82 is preferably 1 × 10 17 cm −3 or more and 5 × 10 18 cm −3 or less, for example, 1 × 10 18 cm −3 . The acceptor concentration of p body region 82 is higher than the donor concentration of n drift layer 81.

nソース領域83は、pボディ領域82によってnドリフト層81から隔てられるようにpボディ領域82に設けられている。nソース領域83は、たとえばリンなどの不純物(ドナー)を含むn型領域である。nソース領域83のドナー濃度は、pボディ領域82のアクセプタ濃度よりも高い。 N source region 83 is provided in p body region 82 so as to be separated from n drift layer 81 by p body region 82. N source region 83 is an n type region including an impurity (donor) such as phosphorus. The donor concentration in n source region 83 is higher than the acceptor concentration in p body region 82.

コンタクト領域84は、nソース領域83に囲まれて設けられていると共に、pボディ領域82につながっている。pコンタクト領域84のアクセプタ濃度は、pボディ領域82のアクセプタ濃度よりも高い。pコンタクト領域84のアクセプタ濃度は、たとえば1×1020cm−3程度である。pコンタクト領域84はnソース領域83とともに、エピタキシャル層90の上面P2をなしている。pコンタクト領域84と、nソース領域83と、pボディ領域82と、ドリフト層81により、第1のトランジスタET1であるMOSFETのセルが形成される。 The p + contact region 84 is provided surrounded by the n source region 83 and is connected to the p body region 82. The acceptor concentration of p + contact region 84 is higher than the acceptor concentration of p body region 82. The acceptor concentration of p + contact region 84 is, for example, about 1 × 10 20 cm −3 . The p + contact region 84 forms the upper surface P2 of the epitaxial layer 90 together with the n source region 83. The p + contact region 84, the n source region 83, the p body region 82, and the drift layer 81 form a MOSFET cell as the first transistor ET1.

上記のMOSFETのセルは周期的に配列される。「周期的」とは、複数のセルの配置が、ある特定の規則に従っていることを意味する。周期的な配列は、たとえば一定のピッチで複数のセルが配置されていることを含む。この実施の形態では、複数のセルは、六角形状を有するとともに、二次元状に規則的に配置されている。   The MOSFET cells are arranged periodically. “Periodic” means that the arrangement of a plurality of cells follows a certain rule. The periodic arrangement includes, for example, that a plurality of cells are arranged at a constant pitch. In this embodiment, the plurality of cells have a hexagonal shape and are regularly arranged in a two-dimensional shape.

エピタキシャル層90の上面P2にはトレンチTR(第1の凹部)が設けられている。トレンチTRは側壁面SWおよび底面BTを有する。側壁面SWはnソース領域83およびpボディ領域82を貫通して、nドリフト層81の上層81Bに至っている。側壁面SWはpボディ領域82上において、MOSFETのチャネル面を含む。側壁面SWはゲート絶縁膜91に覆われている。 A trench TR (first recess) is provided on the upper surface P2 of the epitaxial layer 90. Trench TR has side wall surface SW and bottom surface BT. Sidewall surface SW penetrates n source region 83 and p body region 82 and reaches upper layer 81B of n drift layer 81. Sidewall surface SW includes a channel surface of the MOSFET on p body region 82. Sidewall surface SW is covered with gate insulating film 91.

側壁面SWはエピタキシャル層90の上面P2に対して傾斜していることが好ましく、この場合、トレンチTRが底面BTに向かってテーパ状に狭まっている。側壁面SWの面方位は、{0001}面に対して50°以上70°以下傾斜していることが好ましく、(000−1)面に対して50°以上70°以下傾斜していることがより好ましい。好ましくは、側壁面SWは、特にpボディ領域82上の部分において、所定の結晶面(特殊面とも称する)を有する。「特殊面」とは、面方位{0−33−8}を有する第1の面を含む面である。より好ましくは、特殊面は、第1の面を微視的に含み、さらに、面方位{0−11−1}を有する第2の面を微視的に含む。さらに好ましくは、第1の面および第2の面は、面方位{0−11−2}を有する複合面を含む。また特殊面は、{000−1}面に対して、巨視的に62°±10°のオフ角を有する面である。なお、側壁面SWの向きは特に限定されるものではなく、たとえば、側壁面SWはエピタキシャル層90の上面P2に対して垂直であってもよい。   Side wall surface SW is preferably inclined with respect to upper surface P2 of epitaxial layer 90. In this case, trench TR is tapered toward bottom surface BT. The plane orientation of the side wall surface SW is preferably inclined by 50 ° or more and 70 ° or less with respect to the {0001} plane, and inclined by 50 ° or more and 70 ° or less with respect to the (000-1) plane. More preferred. Preferably, side wall surface SW has a predetermined crystal plane (also referred to as a special plane), particularly in a portion on p body region 82. A “special surface” is a surface including a first surface having a surface orientation {0-33-8}. More preferably, the special surface includes the first surface microscopically and further includes the second surface having the surface orientation {0-11-1} microscopically. More preferably, the first surface and the second surface include a composite surface having a plane orientation {0-11-2}. The special surface is a surface having an off angle of 62 ° ± 10 ° macroscopically with respect to the {000-1} surface. The direction of the side wall surface SW is not particularly limited. For example, the side wall surface SW may be perpendicular to the upper surface P2 of the epitaxial layer 90.

底面BTは、nドリフト層81の上層81B上に位置している。底面BTは、図中に示すようにエピタキシャル層90の上面P2とほぼ平行な平坦な形状を有してもよく、あるいはU字状またはV字状の形状を有してもよい。この実施の形態においてはトレンチTRは平面視において、ハニカム構造を有する網目を構成するように延びている。エピタキシャル層90の上面P2は、この網目によって囲まれた六角形状を有する。 Bottom surface BT is located on upper layer 81 < / b> B of n drift layer 81. The bottom surface BT may have a flat shape substantially parallel to the top surface P2 of the epitaxial layer 90 as shown in the drawing, or may have a U-shape or a V-shape. In this embodiment, trench TR extends to form a mesh having a honeycomb structure in a plan view. The upper surface P2 of the epitaxial layer 90 has a hexagonal shape surrounded by the mesh.

ゲート領域85は、たとえばアルミニウムやホウ素などの不純物(アクセプタ)を含むp型領域である。pゲート領域85はnドリフト層81の上層81B上に設けられている。pゲート領域85のアクセプタ濃度は、好ましくは1×1017cm−3以上5×1018cm−3以下であり、たとえば1×1018cm−3である。pゲート領域85のアクセプタ濃度は、nドリフト層81のドナー濃度よりも高い。 The p + gate region 85 is a p-type region containing an impurity (acceptor) such as aluminum or boron. The p + gate region 85 is provided on the upper layer 81 < / b> B of the n drift layer 81. The acceptor concentration of p + gate region 85 is preferably not less than 1 × 10 17 cm −3 and not more than 5 × 10 18 cm −3 , for example, 1 × 10 18 cm −3 . The acceptor concentration of p + gate region 85 is higher than the donor concentration of n drift layer 81.

エピタキシャル層90の上面P2にはトレンチHY(第2の凹部)がさらに設けられている。トレンチHYは側壁面SXおよび底面BYを有する。側壁面SXはpゲート領域85を貫通して、nドリフト層81の上層81Bに至っている。側壁面SXはnドリフト層81上において、JFETのチャネル領域を含む。 A trench HY (second recess) is further provided on the upper surface P2 of the epitaxial layer 90. Trench HY has side wall surface SX and bottom surface BY. Sidewall surface SX passes through p + gate region 85 and reaches upper layer 81B of n drift layer 81. Sidewall surface SX includes a channel region of JFET on n drift layer 81.

側壁面SXはエピタキシャル層90の上面P2に対して傾斜していることが好ましく、この場合、トレンチHYが底面BYに向かってテーパ状に狭まっている。側壁面SXの面方位は、{0001}面に対して50°以上70°以下傾斜していることが好ましく、(000−1)面に対して50°以上70°以下傾斜していることがより好ましい。好ましくは、側壁面SXは、特にnドリフト層81の上層81B上の部分において、特殊面を有する。なお側壁面SXの向きは特に限定されるものではなく、たとえば、側壁面SXはエピタキシャル層90の上面P2に対して垂直であってもよい。 Sidewall surface SX is preferably inclined with respect to upper surface P2 of epitaxial layer 90. In this case, trench HY is tapered toward bottom surface BY. The plane orientation of the side wall surface SX is preferably inclined by 50 ° or more and 70 ° or less with respect to the {0001} plane, and inclined by 50 ° or more and 70 ° or less with respect to the (000-1) plane. More preferred. Preferably, side wall surface SX has a special surface, particularly in a portion on upper layer 81B of n drift layer 81. The direction of the side wall surface SX is not particularly limited. For example, the side wall surface SX may be perpendicular to the upper surface P2 of the epitaxial layer 90.

底面BYはnドリフト層81の上層81B上に位置している。底面BYは、図中に示すようにエピタキシャル層90の上面P2とほぼ平行な平坦な形状を有してもよく、あるいはU字状またはV字状の形状を有してもよい。 Bottom surface BY is located on upper layer 81 < / b> B of n drift layer 81. The bottom surface BY may have a flat shape substantially parallel to the upper surface P2 of the epitaxial layer 90 as shown in the drawing, or may have a U shape or a V shape.

上記のように、トレンチTRは平面視において、ハニカム構造を有する網目を構成するように延びている。このトレンチTRの一部分がトレンチHYに置き換わっている。後述の半導体装置10の製造方法で説明するように、トレンチTRおよびトレンチHYは同じ工程で形成することができる。   As described above, trench TR extends so as to form a mesh having a honeycomb structure in a plan view. A part of this trench TR is replaced with a trench HY. The trench TR and the trench HY can be formed in the same process, as will be described in a method for manufacturing the semiconductor device 10 described later.

埋込p領域71は、たとえばアルミニウムやホウ素などの不純物(アクセプタ)を含むp型領域である。埋込p領域71は、nドリフト層81の内部に埋め込まれるように設けられている。埋込p領域71は、その上方に第1のトランジスタET1(MOSFET)が配置されている電界緩和領域71T(第1の不純物領域)と、その上方に第2のトランジスタET2(JFET)が配置されているpゲート領域71D(第2の不純物領域)とを有する。電界緩和領域71Tおよびpゲート領域71Dの各々の不純物濃度は、たとえば1×1018cm−3程度である。 Buried p + region 71 is a p-type region containing an impurity (acceptor) such as aluminum or boron. The buried p + region 71 is provided so as to be buried in the n drift layer 81. In the buried p + region 71, an electric field relaxation region 71T (first impurity region) in which the first transistor ET1 (MOSFET) is disposed above and a second transistor ET2 (JFET) in the upper portion are disposed. P + gate region 71D (second impurity region). The impurity concentration of each of electric field relaxation region 71T and p + gate region 71D is, for example, about 1 × 10 18 cm −3 .

電界緩和領域71Tは、上層81Bによってpボディ領域82から隔てられている。また電界緩和領域71TはトレンチTRの側壁面SWおよび底面BTの各々から離されている。好ましくは、埋込p領域71Tは、トレンチTRの底面BTよりもnドリフト層81の下面P1側に位置する。 Electric field relaxation region 71T is separated from p body region 82 by upper layer 81B. Electric field relaxation region 71T is separated from each of side wall surface SW and bottom surface BT of trench TR. Preferably, buried p + region 71T is located on the lower surface P1 side of n drift layer 81 with respect to bottom surface BT of trench TR.

この実施の形態では、電界緩和領域71Tによって、トレンチゲート型MOSFETにおいて特に生じやすいゲート絶縁膜91の絶縁破壊が抑制される。詳細には、MOSFETがオフ状態とされることでドレイン電極98およびソース電極94間の電圧が高まった際に、電界緩和領域71Tからnドリフト層81の下面P1へ延びる空乏層が形成される。よって、ドレイン電極98およびソース電極94間の電圧について、電界緩和領域71Tと下面P1との間の部分で負担される割合が高められる。言い換えれば、電界緩和領域71Tよりも浅い部分(図5における上方の部分)で負担される電圧が軽減される。これにより、電界緩和領域71Tよりも浅い部分での電界強度を小さくすることができる。言い換えれば、電界集中によって破壊が生じやすい部分での電界強度を小さくすることができる。この結果、破壊が生じることなくドレイン電極98およびソース電極94の間により高い電圧を印加することができる。つまり、MOSFETの耐圧がより高められる。 In this embodiment, the electric field relaxation region 71T suppresses the dielectric breakdown of the gate insulating film 91 that is particularly likely to occur in the trench gate type MOSFET. Specifically, a depletion layer extending from electric field relaxation region 71T to lower surface P1 of n drift layer 81 is formed when the voltage between drain electrode 98 and source electrode 94 is increased by turning off the MOSFET. . Therefore, the proportion of the voltage between the drain electrode 98 and the source electrode 94 that is borne by the portion between the electric field relaxation region 71T and the lower surface P1 is increased. In other words, the voltage applied to the portion shallower than the electric field relaxation region 71T (the upper portion in FIG. 5) is reduced. Thereby, the electric field strength in a portion shallower than the electric field relaxation region 71T can be reduced. In other words, it is possible to reduce the electric field strength in a portion where breakdown is likely to occur due to electric field concentration. As a result, a higher voltage can be applied between the drain electrode 98 and the source electrode 94 without destruction. That is, the breakdown voltage of the MOSFET is further increased.

なお、MOSFETはソース電極94およびドレイン電極98の間に600V以上の電圧を印加可能に構成されていることが好ましい。これにより、オン抵抗を低くしつつ、耐圧を600V以上とすることができる。   The MOSFET is preferably configured so that a voltage of 600 V or more can be applied between the source electrode 94 and the drain electrode 98. Thereby, the withstand voltage can be set to 600 V or more while the on-resistance is lowered.

ゲート領域71Dは、上層81Bによってpゲート領域85から隔てられている。またpゲート領域71DはトレンチHYの側壁面SXおよび底面BYの各々から離されている。好ましくは、pゲート領域71Dは、トレンチHYの底面BYよりもnドリフト層81の下面P1側に位置する。 The p + gate region 71D is separated from the p + gate region 85 by the upper layer 81B. The p + gate region 71D is separated from each of the side wall surface SX and the bottom surface BY of the trench HY. Preferably, p + gate region 71D is located on the lower surface P1 side of n drift layer 81 with respect to bottom surface BY of trench HY.

ゲート領域71Dは、pゲート領域85とともに、JFETのゲートを構成する。pゲート領域71Dは、オーミック電極95に電気的に接続されていることが好ましい。これにより、pゲート領域71Dの電位を、pゲート領域85の電位と同じ電位に設定することができる。pゲート領域71Dおよびpゲート領域85に閾値未満のゲート電位が印加されると、pゲート領域71Dとpゲート領域85とによって挟まされたnドリフト層81に空乏層が広がり、一対の主電極間(ドレイン−ソース間)を流れる主電流(ドレイン電流)が遮断される。一方、pゲート領域71Dおよびpゲート領域85に閾値以上のゲート電位が印加されると、空乏層が消滅し、pゲート領域71Dとpゲート領域85とによって挟まれたnドリフト層81を主電流が流れるようになる。このように、pゲート領域71Dとpゲート領域85とによって挟まれたnドリフト層81は、JFETのチャネルを構成する。 The p + gate region 71D constitutes the gate of the JFET together with the p + gate region 85. The p + gate region 71D is preferably electrically connected to the ohmic electrode 95. Thereby, the potential of the p + gate region 71D can be set to the same potential as the potential of the p + gate region 85. When the gate potential of less than the threshold value to the p + gate region 71D and the p + gate region 85 is applied, p + gate region 71D and the p + gate region 85 sandwiched between been n - depletion layer spreads in the drift layer 81, The main current (drain current) flowing between the pair of main electrodes (between the drain and source) is cut off. On the other hand, when the p + gate region 71D and the gate potential of the threshold value or more to the p + gate region 85 is applied, a depletion layer disappears, sandwiched between the p + gate region 71D and the p + gate region 85 n - drift The main current flows through the layer 81. Thus, the n drift layer 81 sandwiched between the p + gate region 71D and the p + gate region 85 constitutes a JFET channel.

この実施の形態では、JFETは、ノーマリオフ型(エンハンスメント型)、すなわち閾値電圧がゼロよりも高く、ゲート電位Vおよびソース電位Vが同電位のときにオフ状態となるように形成される。具体的には、ゲート電位Vおよびソース電位Vが同電位のときに、pゲート領域71Dおよびpゲート領域85の各々から延びる空乏層によってnドリフト層81が完全に空乏化するように、チャネル幅が決定される。チャネル幅とは、厚さ方向(図5の縦方向)におけるpゲート領域85とpゲート領域71Dとの間の距離(好ましくは最短距離)に相当する。チャネル幅は、pゲート領域71D、pゲート領域85およびnドリフト層81の不純物濃度、およびpn接合の拡散電位などに基づいて決定することができる。 In this embodiment, the JFET is normally off type (enhancement type), that is, formed so as to be turned off when the threshold voltage is higher than zero and the gate potential V G and the source potential V S are the same potential. Specifically, when gate potential V G and source potential V S are the same potential, n drift layer 81 is completely depleted by the depletion layer extending from each of p + gate region 71D and p + gate region 85. Thus, the channel width is determined. The channel width corresponds to the distance (preferably the shortest distance) between the p + gate region 85 and the p + gate region 71D in the thickness direction (vertical direction in FIG. 5). The channel width can be determined based on the impurity concentration of p + gate region 71D, p + gate region 85 and n drift layer 81, the diffusion potential of the pn junction, and the like.

ゲート絶縁膜91は、トレンチTRの側壁面SWおよび底面BTを覆っている。ゲート絶縁膜91は、nドリフト層81とnソース領域83とをつなぐようにpボディ領域82上に設けられている。言い換えると、ゲート絶縁膜91は、nソース領域83とnドリフト層81との間に位置するpボディ領域82の部分を覆うように配置される。ゲート電極92はゲート絶縁膜91上に設けられている。より具体的には、ゲート電極92はゲート絶縁膜91に接し、かつトレンチTRの内部に設けられている。層間絶縁膜93は、ゲート電極92およびゲート絶縁膜91に接して設けられ、ゲート電極92とソース電極94とを電気的に絶縁している。層間絶縁膜93はたとえば二酸化珪素(SiO)からなる。 Gate insulating film 91 covers sidewall surface SW and bottom surface BT of trench TR. Gate insulating film 91 is provided on p body region 82 so as to connect n drift layer 81 and n source region 83. In other words, the gate insulating film 91 is disposed so as to cover a portion of the p body region 82 located between the n source region 83 and the n drift layer 81. The gate electrode 92 is provided on the gate insulating film 91. More specifically, the gate electrode 92 is in contact with the gate insulating film 91 and is provided inside the trench TR. The interlayer insulating film 93 is provided in contact with the gate electrode 92 and the gate insulating film 91 and electrically insulates the gate electrode 92 and the source electrode 94 from each other. Interlayer insulating film 93 is made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ).

ソース電極94は、nソース領域83およびpコンタクト領域84の上に設けられており、nソース領域83およびpコンタクト領域84の各々に接している。ソース電極94はnソース領域83およびpコンタクト領域84の各々とオーミック接合可能な材料からなる。ソース電極94はたとえばニッケルである。ソース電極94はたとえばチタンおよびアルミニウムを含んでいてもよい。ソース電極94はたとえばニッケルおよびシリコンを含んでいてもよい。 The source electrode 94 is provided on the n source region 83 and p + contact region 84 is in contact with each of n source regions 83 and p + contact region 84. Source electrode 94 is made of a material capable of ohmic contact with each of n source region 83 and p + contact region 84. The source electrode 94 is nickel, for example. Source electrode 94 may include, for example, titanium and aluminum. Source electrode 94 may include, for example, nickel and silicon.

オーミック電極95は、トレンチHYの側壁面SXおよび底面BYを覆っている。なお、トレンチHYの内部の領域を埋めるように、オーミック電極95が形成されてもよい。オーミック電極95は、pゲート領域85およびnドリフト層81の各々に接することで、それらの領域に電気的に接続される。オーミック電極95は、pゲート領域85およびnドリフト層81の各々とオーミック接合可能な材料からなる。オーミック電極95はたとえばニッケルである。オーミック電極95はたとえばチタンおよびアルミニウムを含んでいてもよい。オーミック電極95はたとえばニッケルおよびシリコンを含んでいてもよい。オーミック電極95は、上記のソース電極94と同時に形成されてもよい。 The ohmic electrode 95 covers the side wall surface SX and the bottom surface BY of the trench HY. The ohmic electrode 95 may be formed so as to fill the region inside the trench HY. The ohmic electrode 95 is in electrical contact with each of the p + gate region 85 and the n drift layer 81 by being in contact therewith. The ohmic electrode 95 is made of a material capable of ohmic contact with each of the p + gate region 85 and the n drift layer 81. The ohmic electrode 95 is, for example, nickel. The ohmic electrode 95 may contain titanium and aluminum, for example. The ohmic electrode 95 may contain, for example, nickel and silicon. The ohmic electrode 95 may be formed simultaneously with the source electrode 94 described above.

この実施の形態によれば、pゲート領域85およびnドリフト層81の各々にオーミック接合されるオーミック電極95の面積を大きくすることができる。したがって、オーミック電極95を通じて多くのキャリアを注入および引き抜くことができる。 According to this embodiment, the area of the ohmic electrode 95 that is in ohmic contact with each of the p + gate region 85 and the n drift layer 81 can be increased. Therefore, many carriers can be injected and extracted through the ohmic electrode 95.

詳細には、MOSFETに順バイアス(VDS≧0)が印加される場合(図6参照)には、オーミック電極95によって、pゲート領域85から多くの正孔を引き抜くことができる。これにより、空乏層DL2(図6)を速やかに広げることができる。 Specifically, when a forward bias (V DS ≧ 0) is applied to the MOSFET (see FIG. 6), many holes can be extracted from the p + gate region 85 by the ohmic electrode 95. Thereby, the depletion layer DL2 (FIG. 6) can be quickly expanded.

一方、MOSFETに逆バイアス(VDS<0)が印加される場合(図7参照)には、多くのキャリア(電子)をオーミック電極95からnドリフト層81に注入することができる。これにより、空乏層DL2(図6)を速やかに解除することができる。 On the other hand, when a reverse bias (V DS <0) is applied to the MOSFET (see FIG. 7), many carriers (electrons) can be injected from the ohmic electrode 95 into the n drift layer 81. Thereby, the depletion layer DL2 (FIG. 6) can be quickly released.

配線層97は、ソース電極94およびオーミック電極95に接して配置される。配線層97は、たとえばアルミニウムからなる導電層であり、ソース電極94およびオーミック電極95の各々に電気的に接続される。これにより、オーミック電極95が、ソース電極94と電気的に接続される。なお、配線層97は、層間絶縁膜93によって、ゲート電極92から絶縁されている。   The wiring layer 97 is disposed in contact with the source electrode 94 and the ohmic electrode 95. Wiring layer 97 is a conductive layer made of aluminum, for example, and is electrically connected to each of source electrode 94 and ohmic electrode 95. Thereby, the ohmic electrode 95 is electrically connected to the source electrode 94. The wiring layer 97 is insulated from the gate electrode 92 by the interlayer insulating film 93.

図1に示す半導体装置10の構成において、第1のトランジスタET1であるMOSFETのドレイン電極(第1の主電極)は、図5に示すドレイン電極98によって実現される。MOSFETのソース電極(第2の主電極)はソース電極94によって実現される。MOSFETのゲート電極(第1の制御電極)はゲート電極92によって実現される。   In the configuration of the semiconductor device 10 shown in FIG. 1, the drain electrode (first main electrode) of the MOSFET which is the first transistor ET1 is realized by the drain electrode 98 shown in FIG. The source electrode (second main electrode) of the MOSFET is realized by the source electrode 94. The gate electrode (first control electrode) of the MOSFET is realized by the gate electrode 92.

一方、第2のトランジスタET2であるJFETのドレイン電極(第3の主電極)は、図5に示すドレイン電極98によって実現される。JFETのソース電極(第4の主電極)はオーミック電極95によって実現される。JFETのゲート電極は、pゲート領域85に電気的に接続されたオーミック電極95によって実現される。言い換えれば、JFETのソース電極およびゲート電極を共通のオーミック電極95によって実現することにより、ソース電極とゲート電極とが電気的に接続される。 On the other hand, the drain electrode (third main electrode) of the JFET, which is the second transistor ET2, is realized by the drain electrode 98 shown in FIG. The source electrode (fourth main electrode) of the JFET is realized by the ohmic electrode 95. The gate electrode of the JFET is realized by an ohmic electrode 95 that is electrically connected to the p + gate region 85. In other words, by realizing the source electrode and the gate electrode of the JFET with the common ohmic electrode 95, the source electrode and the gate electrode are electrically connected.

さらに、JFETのソース電極およびゲート電極(オーミック電極95)は配線層97を通じてMOSFETのソース電極(ソース電極94)に電気的に接続される。JFETのドレイン電極はドレイン電極98を通じてMOSFETのドレイン電極に電気的に接続される。   Further, the source electrode and the gate electrode (ohmic electrode 95) of the JFET are electrically connected to the source electrode (source electrode 94) of the MOSFET through the wiring layer 97. The drain electrode of the JFET is electrically connected to the drain electrode of the MOSFET through the drain electrode 98.

このようにして、第1のトランジスタET1であるMOSFETと第2のトランジスタET2であるJFETとが1つの半導体チップに集積化された、半導体装置10が実現される。以下では、この発明の実施の形態に係る半導体装置10の動作について説明する。   In this way, the semiconductor device 10 is realized in which the MOSFET as the first transistor ET1 and the JFET as the second transistor ET2 are integrated on one semiconductor chip. Hereinafter, the operation of the semiconductor device 10 according to the embodiment of the present invention will be described.

図6および図7は、半導体装置10における電流経路を概略的に示す部分断面図である。図6は第1のトランジスタET1がオン状態のときの電流経路を示し、図7は第1のトランジスタET1がオフ状態のときの電流経路を示す。   6 and 7 are partial cross-sectional views schematically showing current paths in the semiconductor device 10. FIG. 6 shows a current path when the first transistor ET1 is in an on state, and FIG. 7 shows a current path when the first transistor ET1 is in an off state.

図6を参照して、配線層97およびソース電極94を通じて、nソース領域83およびpコンタクト領域84にソース電位Vが与えられる。さらに、配線層97およびオーミック電極95を通じて、pゲート領域85およびnドリフト層81にソース電位Vが与えられる。ソース電位Vはたとえば接地電位である。 Referring to FIG. 6, source potential V S is applied to n source region 83 and p + contact region 84 through wiring layer 97 and source electrode 94. Further, source potential V S is applied to p + gate region 85 and n drift layer 81 through wiring layer 97 and ohmic electrode 95. The source potential V S is, for example, a ground potential.

電界緩和領域71Tには、電位Vが与えられる。電位Vは、ソース電位Vと同じ電位(接地電位)であってもよい。あるいは、電位Vは、浮遊電位(フローティング)またはソース電位Vとは独立に設定可能であってもよい。電位Vはたとえばソース電位Vよりも高く、ドレイン電位V以下であってもよい。 The electric field relaxation region 71T, is supplied with the potential V P. Potential V P may be the same potential as the source potential V S (ground potential). Alternatively, potential V P may be settable independently of the floating potential (floating) or the source potential V S. Potential V P is for example higher than the source potential V S, may be less than or equal to the drain potential V D.

第1のトランジスタET1(MOSFET)をオンするために、ドレイン電極98にドレイン電位Vが与えられるとともに、ゲート電極92にゲート電位Vが与えられる。ドレイン電位Vおよびゲート電位Vはともにソース電位Vよりも高い。図6の例では、V>V>Vであるとする。 In order to turn on the first transistor ET1 (MOSFET), a drain potential V D is applied to the drain electrode 98, and a gate potential V G is applied to the gate electrode 92. Drain potential V D and the gate potential V G is higher than both the source potential V S. In the example of FIG. 6, it is assumed that V D > V G > V S.

図6において矢印で示されるように、電流はドレイン電極98から、単結晶基板80、nドリフト層81、pボディ領域82に形成されたチャネルCHおよびnソース領域83を通り、ソース電極94へと流れる。 As indicated by arrows in FIG. 6, current flows from the drain electrode 98 to the source electrode 94 through the single crystal substrate 80, the n drift layer 81, the channel CH and the n source region 83 formed in the p body region 82. And flow.

なお、電界緩和領域71Tとnドリフト層81との間には逆電圧が印加されているため、電界緩和領域71Tおよびnドリフト層81の接合面から、電界緩領域71T側およびnドリフト層81側に空乏層DL1が広がる。電界緩和領域71Tに対して、電位Vよりも高く電位V以下の電位Vを与えることにより、電位Vと電位Vとの間の電位差(V−V)を、電位Vと電位Vとの間の電位差(V−V)よりも小さくできる。これにより、電位Vを電位Vと同じ電位とする場合と比較して、空乏層DL1が小さくなる。この結果、空乏層DL1によって電子の流れる経路が狭められるのが抑制されるため、MOSFETのオン抵抗を低減することができる。 Incidentally, the electric field relaxation region 71T and n - for reverse voltage is applied between the drift layer 81, the electric field alleviation region 71T and the n - from the junction surface of the drift layer 81, the electric field slow area 71T side and n - drift The depletion layer DL1 spreads on the layer 81 side. To the electric field relaxation region 71T, by applying a high potential V D following potential V P than the potential V S, the potential difference between the potential V D and potential V P a (V D -V P), the potential V It can be made smaller than the potential difference (V D −V S ) between D and the potential V S. Thus, as compared with a case where the potential V P at the same potential as the potential V S, a depletion layer DL1 is reduced. As a result, the depletion layer DL1 is prevented from narrowing the path through which electrons flow, so that the on-resistance of the MOSFET can be reduced.

第2のトランジスタET2(JFET)においては、ドレイン電極98にドレイン電位Vが与えられる。配線層97およびオーミック電極95を通じて、nドリフト層81およびpゲート領域85の各々にソース電位V(接地電位)が与えられる。pゲート領域71Dは配線層97に電気的に接続されていることにより、pゲート領域71Dにもソース電位V(接地電位)が与えられる。すなわち、V>V=Vとなっている。 In the second transistor ET2 (JFET), the drain potential V D is applied to the drain electrode 98. Source potential V S (ground potential) is applied to each of n drift layer 81 and p + gate region 85 through interconnection layer 97 and ohmic electrode 95. Since the p + gate region 71D is electrically connected to the wiring layer 97, the source potential V S (ground potential) is also applied to the p + gate region 71D. That is, a V D> V S = V G .

上記のように、JFETはノーマリオフ型のトランジスタである。よって、ゲート電位Vおよびソース電位Vが同電位(接地電位)のときには、図6に示すように、pゲート領域71Dおよびpゲート領域85の各々からnドリフト層81に向かって形成される空乏層DL2によってチャネルが完全に空乏化される。これにより、電流の流れる経路が遮断されるため、JFETはオフ状態となる。 As described above, the JFET is a normally-off transistor. Therefore, when the gate voltage V G and the source potential V S is the same potential (ground potential), as shown in FIG. 6, from each of the p + gate region 71D and the p + gate region 85 n - toward the drift layer 81 The channel is completely depleted by the formed depletion layer DL2. As a result, the current flow path is interrupted, and the JFET is turned off.

これに対して、図7を参照して、ゲート電極92にソース電位Vに対して負のゲート電位Vが与えられると、pボディ領域82に形成されたチャネルCHが消滅して電流がゼロとなることにより、MOSFETはオフ状態となる。ドレイン電位Vがソース電位Vよりも低い状態(VDS<0)となると、JFETにおいては、pゲート領域85,71Dとnドリフト層81間のpn接合に順電圧が印加されるため、空乏層DL2(図6)が消滅する。したがって、図7において矢印で示されるように、電流はオーミック電極95からnドリフト層81に形成されたチャネルおよび単結晶基板80を通り、ドレイン電極98へと流れる。 In contrast, with reference to FIG. 7, when a negative gate potential V G to the source potential V S to the gate electrode 92 is applied, current is extinguished channels CH formed in the p body region 82 By becoming zero, the MOSFET is turned off. When the drain potential V D becomes lower than the source potential V S (V DS <0), a forward voltage is applied to the pn junction between the p + gate regions 85 and 71D and the n drift layer 81 in the JFET. Therefore, the depletion layer DL2 (FIG. 6) disappears. Therefore, as indicated by arrows in FIG. 7, the current flows from the ohmic electrode 95 through the channel formed in the n drift layer 81 and the single crystal substrate 80 to the drain electrode 98.

図4に示したように、JFETの閾値電圧はゼロよりも高く、かつ、MOSFETのボディダイオードBDの立上り電圧よりも低い。このため、ボディダイオードBDが導通するよりも前にJFETがオン状態となり、JFETを経由して還流電流が流れる。このようにJFETが還流ダイオードとして機能することにより、導通損失を低減することができる。特に、炭化珪素のようなワイドバンドギャップ半導体を材料とする半導体装置において、この導通損失の低減の効果は顕著となる。   As shown in FIG. 4, the threshold voltage of the JFET is higher than zero and lower than the rising voltage of the body diode BD of the MOSFET. For this reason, the JFET is turned on before the body diode BD becomes conductive, and a reflux current flows through the JFET. As described above, the JFET functions as a free-wheeling diode, so that conduction loss can be reduced. In particular, in a semiconductor device made of a wide band gap semiconductor such as silicon carbide, the effect of reducing the conduction loss is significant.

次に、この発明の実施の形態1に係る半導体装置10(図5)の製造方法について、以下に説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device 10 (FIG. 5) according to the first embodiment of the present invention will be described below.

図8を参照して、nドリフト層81(図5)の一部となりかつエピタキシャル層90の下面P1をなす下層81Aが単結晶基板80上に形成される。具体的には、単結晶基板80上におけるエピタキシャル成長によって下層81Aが形成される。このエピタキシャル成長は、たとえば原料ガスとしてシラン(SiH)とプロパン(C)との混合ガスを用い、キャリアガスとしてたとえば水素ガス(H)を用いたCVD(Chemical Vapor Deposition)法により行なうことができる。この際、不純物として、たとえば窒素(N)やリン(P)を導入することが好ましい。 Referring to FIG. 8, lower layer 81 < / b> A that forms part of n drift layer 81 (FIG. 5) and forms lower surface P <b> 1 of epitaxial layer 90 is formed on single crystal substrate 80. Specifically, lower layer 81 </ b> A is formed by epitaxial growth on single crystal substrate 80. This epitaxial growth is performed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method using, for example, a mixed gas of silane (SiH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) as a source gas and using, for example, hydrogen gas (H 2 ) as a carrier gas. be able to. At this time, it is preferable to introduce, for example, nitrogen (N) or phosphorus (P) as impurities.

図8に示すように、下層81A上における、注入マスク(図示せず)を用いたアクセプタイオン(第2の導電型を付与するための不純物イオン)の注入により、埋込p領域71(電界緩和領域71Tおよびpゲート領域71D)が形成される。各不純物領域の形成の順番は任意である。 As shown in FIG. 8, by implantation of acceptor ions (impurity ions for imparting the second conductivity type) using an implantation mask (not shown) on the lower layer 81A, a buried p + region 71 (electric field) Relaxation region 71T and p + gate region 71D) are formed. The order of forming the impurity regions is arbitrary.

図9を参照して、埋込p領域71が形成された後に、下層81A上に上層81Bが形成される。この上層81Bの形成と、前述した下層81Aの形成とによって、nドリフト層81が形成される。埋込p領域71は、下面P1および上面P2の各々から離れてnドリフト層81中に埋め込まれる。上層81Bは、下層81Aの形成方法と同様の方法によって形成され得る。 Referring to FIG. 9, after buried p + region 71 is formed, upper layer 81B is formed on lower layer 81A. By the formation of the upper layer 81B and the formation of the lower layer 81A described above, the n drift layer 81 is formed. Buried p + region 71 is buried in n drift layer 81 apart from each of lower surface P1 and upper surface P2. The upper layer 81B can be formed by a method similar to the method for forming the lower layer 81A.

図9に示すように、nドリフト層81上にpボディ領域82、nソース領域83およびpゲート領域85が形成される。pボディ領域82上にpコンタクト領域84が形成される。これらの形成は、たとえばnドリフト層81上へのイオン注入により行ない得る。pボディ領域82、pコンタクト領域84およびpゲート領域85の形成するためのイオン注入においては、たとえばアルミニウム(Al)などの、p型を付与するための不純物がイオン注入される。またnソース領域83を形成するためのイオン注入においては、たとえばリン(P)などの、n型を付与するための不純物がイオン注入される。なおイオン注入の代わりに、不純物の添加を伴なうエピタキシャル成長が用いられてもよい。 As shown in FIG. 9, p body region 82, n source region 83, and p + gate region 85 are formed on n drift layer 81. A p + contact region 84 is formed on p body region 82. These formations can be performed, for example, by ion implantation onto the n drift layer 81. In ion implantation for forming p body region 82, p + contact region 84 and p + gate region 85, for example, an impurity for imparting p-type, such as aluminum (Al), is ion-implanted. In ion implantation for forming n source region 83, an impurity for imparting n-type, such as phosphorus (P), is implanted. Instead of ion implantation, epitaxial growth accompanied by addition of impurities may be used.

次に、不純物を活性化するための熱処理が行なわれる。この熱処理の温度は、好ましくは1500℃以上1900℃以下であり、たとえば1700℃程度である。熱処理の時間は、たとえば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、たとえばアルゴン(Ar)雰囲気である。   Next, a heat treatment for activating the impurities is performed. The temperature of this heat treatment is preferably 1500 ° C. or higher and 1900 ° C. or lower, for example about 1700 ° C. The heat treatment time is, for example, about 30 minutes. The atmosphere of the heat treatment is preferably an inert gas atmosphere, for example, an argon (Ar) atmosphere.

図10を参照して、エピタキシャル層90の上面P2上に、開口部を有するマスク層61が形成される。マスク層61として、たとえば酸化珪素膜などを用いることができる。開口部はトレンチTR,HYの位置に対応して形成される。   Referring to FIG. 10, mask layer 61 having an opening is formed on upper surface P <b> 2 of epitaxial layer 90. As mask layer 61, for example, a silicon oxide film or the like can be used. The opening is formed corresponding to the position of the trenches TR and HY.

マスク層61の開口部において、nソース領域83と、pボディ領域82と、pゲート領域85と、nドリフト層81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、たとえば反応性エッチング(RIE)、特に誘導結合プラズマ(ICP)RIEを用いることができる。具体的には、たとえば反応ガスとしてSFまたはSFと酸素(O)との混合ガスを用いたICP−RIEを用いることができる。このようなエッチングにより、トレンチTR,HYが形成されるべき領域に、厚さ方向にほぼ沿った側壁を有する凹部(図示せず)が形成される。 In the opening of mask layer 61, n source region 83, p body region 82, p + gate region 85, and part of n drift layer 81 are removed by etching. As an etching method, for example, reactive etching (RIE), particularly inductively coupled plasma (ICP) RIE can be used. Specifically, for example, ICP-RIE using SF 6 or a mixed gas of SF 6 and oxygen (O 2 ) as a reaction gas can be used. By such etching, a recess (not shown) having a side wall substantially along the thickness direction is formed in a region where the trenches TR and HY are to be formed.

次に、上記凹部において熱エッチングが行なわれる。熱エッチングは、たとえば、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ない得る。少なくとも1種類以上のハロゲン原子は、塩素(Cl)原子およびフッ素(F)原子の少なくともいずれかを含む。この雰囲気は、たとえば、Cl,BCl,SF,またはCHである。たとえば、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、たとえば700℃以上1000℃以下として、熱エッチングが行なわれる。 Next, thermal etching is performed in the recess. The thermal etching can be performed, for example, by heating in an atmosphere containing a reactive gas having at least one or more types of halogen atoms. The at least one or more types of halogen atom includes at least one of a chlorine (Cl) atom and a fluorine (F) atom. This atmosphere is, for example, Cl 2 , BCl 3 , SF 6 , or CH 4 . For example, thermal etching is performed using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas as a reaction gas and a heat treatment temperature of, for example, 700 ° C. or more and 1000 ° C. or less.

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、キャリアガスとを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、たとえば窒素(N)ガス、アルゴン(Ar)ガス、ヘリウム(He)ガスなどを用いることができる。そして、上述のように熱処理温度を700℃以上1000℃以下とした場合、炭化珪素のエッチング速度はたとえば約70μm/時になる。また、この場合に、酸化珪素から作られたマスク層61は、炭化珪素に対する選択比が極めて大きいので、炭化珪素のエッチング中に実質的にエッチングされない。 Note that the reaction gas may contain a carrier gas in addition to the above-described chlorine gas and oxygen gas. As the carrier gas, for example, nitrogen (N 2 ) gas, argon (Ar) gas, helium (He) gas, or the like can be used. When the heat treatment temperature is set to 700 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower as described above, the etching rate of silicon carbide is about 70 μm / hour, for example. Further, in this case, the mask layer 61 made of silicon oxide has a very high selection ratio with respect to silicon carbide, and therefore is not substantially etched during the etching of silicon carbide.

図10に示すように、上記の熱エッチングにより、エピタキシャル層90の上面P2にトレンチTR,HYが形成される。トレンチTR(第1の凹部)は、nソース領域83およびpボディ領域82を貫通してnドリフト層81に至る側壁面SWと、nドリフト層81に位置する底面BTとを有する。側壁面SWおよび底面BTの各々は電界緩和領域71Tから離れている。トレンチHY(第2の凹部)は、pゲート領域85を貫通してnドリフト層81に至る側壁面SXと、nドリフト層81に位置する底面BYとを有する。側壁面SXおよび底面BYの各々はpゲート領域71Dから離れている。好ましくは、トレンチTRの形成時、側壁面SW上、特にpボディ領域82上において、特殊面が自己形成される。また、トレンチHYの形成時、側壁面SX上、特にnドリフト層81上において、特殊面が自己形成される。次に、マスク層61がエッチングなどの任意の方法により除去される。 As shown in FIG. 10, trenches TR and HY are formed in the upper surface P2 of the epitaxial layer 90 by the above thermal etching. Trench TR (the first recess) is, n through the n source region 83 and p body region 82 - and a bottom BT positioned in the drift layer 81 - and the side wall surface SW reaching the drift layer 81, n. Each of side wall surface SW and bottom surface BT is separated from electric field relaxation region 71T. Trench HY (second recess) is, n through the p + gate region 85 - and a bottom BY located in the drift layer 81 - and the side wall surface SX reaching the drift layer 81, n. Side wall surface SX and bottom surface BY are each separated from p + gate region 71D. Preferably, when trench TR is formed, a special surface is self-formed on side wall surface SW, particularly on p body region 82. Further, when the trench HY is formed, a special surface is self-formed on the side wall surface SX, particularly on the n drift layer 81. Next, the mask layer 61 is removed by an arbitrary method such as etching.

図11に示すように、トレンチTRの側壁SWおよび底面BTと、トレンチHYの側壁SXおよび底面BYとの各々を覆う、ゲート絶縁膜91が形成される。ゲート絶縁膜91は、たとえば熱酸化により形成され得る。この後に、雰囲気ガスとして一酸化炭素(CO)ガスを用いるNOアニールが行なわれてもよい。温度プロファイルは、たとえば、温度1100℃以上1300℃以下、保持時間1時間程度の条件を有する。これにより、ゲート絶縁膜91とpボディ領域82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。なお、このような窒素原子の導入が可能であれば、NOガス以外のガスが雰囲気ガスとして用いられてもよい。このNOアニールの後にさらに、雰囲気ガスとしてアルゴン(Ar)を用いるArアニールが行われてもよい。Arアニールの加熱温度は、上記NOアニールの加熱温度よりも高く、ゲート絶縁膜91の融点よりも低いことが好ましい。この加熱温度が保持される時間は、たとえば1時間程度である。これにより、ゲート絶縁膜91とpボディ領域82との界面領域における界面準位の形成がさらに抑制される。なお、雰囲気ガスとして、Arガスに代えて窒素ガスなどの他の不活性ガスが用いられてもよい。   As shown in FIG. 11, gate insulating film 91 is formed to cover each of sidewall SW and bottom surface BT of trench TR and sidewall SX and bottom surface BY of trench HY. The gate insulating film 91 can be formed by thermal oxidation, for example. This may be followed by NO annealing using carbon monoxide (CO) gas as the atmospheric gas. The temperature profile has, for example, conditions of a temperature of 1100 ° C. to 1300 ° C. and a holding time of about 1 hour. Thereby, nitrogen atoms are introduced into the interface region between gate insulating film 91 and p body region 82. As a result, the formation of interface states in the interface region is suppressed, so that channel mobility can be improved. As long as such nitrogen atoms can be introduced, a gas other than NO gas may be used as the atmospheric gas. Ar annealing using argon (Ar) as an atmospheric gas may be further performed after the NO annealing. The heating temperature for Ar annealing is preferably higher than the heating temperature for NO annealing and lower than the melting point of the gate insulating film 91. The time during which this heating temperature is maintained is, for example, about 1 hour. Thereby, the formation of interface states in the interface region between gate insulating film 91 and p body region 82 is further suppressed. Note that other inert gas such as nitrogen gas may be used as the atmospheric gas instead of Ar gas.

次に、ゲート絶縁膜91上にゲート電極92が形成される。具体的には、トレンチTRの内部の領域をゲート絶縁膜91を介して埋めるように、ゲート絶縁膜91上にゲート電極92が形成される。ゲート電極92の形成方法は、たとえば、導体またはドープトポリシリコンの成膜とCMP(Chemical Mechanical Polishing)とによって行い得る。   Next, a gate electrode 92 is formed on the gate insulating film 91. Specifically, gate electrode 92 is formed on gate insulating film 91 so as to fill the region inside trench TR with gate insulating film 91 interposed therebetween. The gate electrode 92 can be formed by, for example, film formation of conductor or doped polysilicon and CMP (Chemical Mechanical Polishing).

図12を参照して、ゲート電極92の露出面を覆うように、ゲート電極92およびゲート絶縁膜91上に層間絶縁膜93が形成される。層間絶縁膜93およびゲート絶縁膜91に開口部が形成されるようにエッチングが行われる。具体的には、ソース電極94およびオーミック電極95を形成する領域におけるゲート絶縁膜91および層間絶縁膜93がエッチングにより除去される。この開口部により、nソース領域83と、pコンタクト領域84と、pゲート領域85と、nドリフト層81の一部とが露出される。 Referring to FIG. 12, interlayer insulating film 93 is formed on gate electrode 92 and gate insulating film 91 so as to cover the exposed surface of gate electrode 92. Etching is performed so that openings are formed in the interlayer insulating film 93 and the gate insulating film 91. Specifically, the gate insulating film 91 and the interlayer insulating film 93 in the region where the source electrode 94 and the ohmic electrode 95 are formed are removed by etching. Through this opening, the n source region 83, the p + contact region 84, the p + gate region 85, and a part of the n drift layer 81 are exposed.

次に、nソース領域83およびpコンタクト領域84の各々に接するソース電極94が形成される。pゲート領域85とnドリフト層81の一部との各々に接するオーミック電極95が形成される。ソース電極94およびオーミック電極95は同時に形成されてもよく、別の工程で形成されてもよい。たとえば、上記開口部により露出された領域にチタン、アルミニウムおよび珪素を含む合金が形成される。具体的には、上記の領域上にチタン層、アルミニウム層および珪素層をこの順で形成し、その後これらの層を加熱してチタン、アルミニウムおよび珪素を含む合金を生成する。あるいは、上記の領域上にチタン、アルミニウムおよび珪素を含む混合層を形成した後、当該混合層を加熱してチタン、アルミニウムおよび珪素を含む合金を生成することも可能である。一方、エピタキシャル層90の下面P1上に単結晶基板80を介してドレイン電極98が形成される。 Next, source electrode 94 in contact with each of n source region 83 and p + contact region 84 is formed. An ohmic electrode 95 in contact with each of p + gate region 85 and part of n drift layer 81 is formed. The source electrode 94 and the ohmic electrode 95 may be formed at the same time or may be formed in separate steps. For example, an alloy containing titanium, aluminum, and silicon is formed in the region exposed by the opening. Specifically, a titanium layer, an aluminum layer, and a silicon layer are formed in this order on the above region, and then these layers are heated to produce an alloy containing titanium, aluminum, and silicon. Alternatively, after a mixed layer containing titanium, aluminum, and silicon is formed over the above region, the mixed layer can be heated to produce an alloy containing titanium, aluminum, and silicon. On the other hand, drain electrode 98 is formed on lower surface P <b> 1 of epitaxial layer 90 through single crystal substrate 80.

再び図5を参照して、配線層97が形成される。これにより、半導体装置10が得られる。   Referring to FIG. 5 again, a wiring layer 97 is formed. Thereby, the semiconductor device 10 is obtained.

(実施の形態2)
図13は、この発明の実施の形態2に係る半導体装置11の構成例を概略的に示す部分断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 13 is a partial cross sectional view schematically showing a configuration example of the semiconductor device 11 according to the second embodiment of the present invention.

図13を参照して、この発明の実施の形態2に係る半導体装置11において、エピタキシャル層90は、素子領域IRに加えて終端領域ORを含む。終端領域ORは、素子領域IRを囲むように配置される。具体的には、終端領域ORは、ガードリング領域73と、フィールドストップ領域69とを有する。   Referring to FIG. 13, in semiconductor device 11 according to the second embodiment of the present invention, epitaxial layer 90 includes a termination region OR in addition to element region IR. The termination region OR is disposed so as to surround the element region IR. Specifically, the termination region OR has a guard ring region 73 and a field stop region 69.

ガードリング領域73は、平面視において素子領域IRを囲むように設けられる。フィールドストップ領域69は、ガードリング領域73を囲むように設けられる。   The guard ring region 73 is provided so as to surround the element region IR in plan view. The field stop region 69 is provided so as to surround the guard ring region 73.

ガードリング領域73は、埋込p領域71と同じ導電型、すなわち、p型を有する。ガードリング領域73の不純物濃度は、埋込p領域71の不純物濃度よりも少なくてよい。ガードリング領域73は、最も内周に位置するガードリング73Jを有する。ガードリング73Jは、埋込p領域71に接していることが好ましく、図13においてはpゲート領域71Dに接している。またガードリング領域73は、平面視においてガードリング73Jを囲むように設けられたガードリング73Iをさらに有してもよい。 Guard ring region 73 has the same conductivity type as buried p + region 71, that is, p-type. The impurity concentration of guard ring region 73 may be lower than the impurity concentration of buried p + region 71. The guard ring region 73 has a guard ring 73J located on the innermost periphery. Guard ring 73J is preferably in contact with buried p + region 71, and in FIG. 13, is in contact with p + gate region 71D. The guard ring region 73 may further include a guard ring 73I provided so as to surround the guard ring 73J in plan view.

フィールドストップ領域69は、n型領域である。フィールドストップ領域69の不純物濃度は、nドリフト層81の不純物濃度よりも高い。 Field stop region 69 is an n-type region. The impurity concentration of field stop region 69 is higher than the impurity concentration of n drift layer 81.

終端領域ORは、最も外側に配置されているMOSFETのセルよりもさらに外側に配置される。この発明の実施の形態2に係る半導体装置11においては、第2のトランジスタET2は終端領域ORに配置されている。第2のトランジスタET2は、プレーナゲート型のJFETからなる。すなわち、エピタキシャル層90の上面P2上にトレンチHY(図5)が設けられておらず、平坦な上面P2上にオーミック電極95が設けられる。   The termination region OR is arranged further outside the MOSFET cell arranged on the outermost side. In the semiconductor device 11 according to the second embodiment of the present invention, the second transistor ET2 is arranged in the termination region OR. The second transistor ET2 is composed of a planar gate type JFET. That is, the trench HY (FIG. 5) is not provided on the upper surface P2 of the epitaxial layer 90, and the ohmic electrode 95 is provided on the flat upper surface P2.

なお上記以外の構成については、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。   Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

この発明の実施の形態2によれば、終端領域ORに、耐圧を高めるためのガードリング領域73と、還流ダイオードとして機能し得る第2のトランジスタET2(JFET)とが配置される。これにより、終端領域ORが有効に利用される。この結果、半導体装置11の耐圧を高めつつ、半導体装置11の大きさを小さくすることができる。   According to the second embodiment of the present invention, the guard ring region 73 for increasing the breakdown voltage and the second transistor ET2 (JFET) that can function as a free wheel diode are arranged in the termination region OR. Thereby, the termination region OR is effectively used. As a result, the semiconductor device 11 can be reduced in size while increasing the breakdown voltage of the semiconductor device 11.

なお、この発明の実施の形態2では、プレーナゲート型のJFETにおいて、ゲート電位とソース電位とが同じ電位のときに隣り合うpゲート領域85間のnドリフト層81に形成されるチャネルが完全に空乏化するように、pゲート領域85間の距離を決めることにより、ノーマリオフ型のトランジスタを実現することができる。この場合、pゲート領域71Dの電位を浮遊電位(フローティング)としてもよい。たとえば、pゲート領域71Dをpゲート領域85の近傍に設けることにより、pゲート領域85からpゲート領域71Dにキャリア(正孔)を効率良く供給することができるため、pゲート領域71Dの空乏化を短時間で解消することができる。したがって、JFETの応答速度を向上させることができる。 In the second embodiment of the present invention, in the planar gate type JFET, the channel formed in the n drift layer 81 between the adjacent p + gate regions 85 when the gate potential and the source potential are the same potential is used. By determining the distance between the p + gate regions 85 so as to be completely depleted, a normally-off transistor can be realized. In this case, the potential of the p + gate region 71D may be a floating potential (floating). For example, by providing the p + gate region 71D in the vicinity of the p + gate region 85, since the carrier from the p + gate regions 85 in the p + gate region 71D (holes) can be efficiently supplied, p + gate Depletion of the region 71D can be eliminated in a short time. Therefore, the response speed of the JFET can be improved.

(実施の形態3)
図14は、この発明の実施の形態3に係る半導体装置12の構成例を概略的に示す部分断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 14 is a partial sectional view schematically showing a configuration example of the semiconductor device 12 according to the third embodiment of the present invention.

図14を参照して、この発明の実施の形態3に係る半導体装置12において、終端領域ORにおけるエピタキシャル層90の上面P2には、テラス部HX(第2の凹部)が設けられている。第2のトランジスタET2であるJFETは、テラス部HXに設けられる。   Referring to FIG. 14, in semiconductor device 12 according to the third embodiment of the present invention, terrace portion HX (second recess) is provided on upper surface P2 of epitaxial layer 90 in termination region OR. The JFET that is the second transistor ET2 is provided in the terrace portion HX.

テラス部HYは、側壁面SXおよび底面BXを有する。側壁面SXはpゲート領域85およびnドリフト層81からなる。底面BXはnドリフト層81の上層81B上に位置している。テラス部HYの側壁面SXおよび底面BXはオーミック電極95に覆われている。オーミック電極95は、pゲート領域95およびnドリフト層81の各々に接することで、それらの領域に電気的に接続される。 The terrace portion HY has a side wall surface SX and a bottom surface BX. Side wall surface SX includes p + gate region 85 and n drift layer 81. The bottom surface BX is located on the upper layer 81B of the n drift layer 81. Side wall surface SX and bottom surface BX of terrace portion HY are covered with ohmic electrode 95. The ohmic electrode 95 is in electrical contact with each of the p + gate region 95 and the n drift layer 81 by being in contact therewith.

側壁面SXはエピタキシャル層90の上面P2に対して傾斜していることが好ましい。側壁面SXの面方位は、{0001}面に対して50°以上70°以下傾斜していることが好ましく、(000−1)面に対して50°以上70°以下傾斜していることがより好ましい。好ましくは、側壁面SXは、特にnドリフト層81の上層81B上の部分において、特殊面を有する。なお側壁面SXの向きは特に限定されるものではなく、たとえば、側壁面SXはエピタキシャル層90の上面P2に対して垂直であってもよい。 Side wall surface SX is preferably inclined with respect to upper surface P <b> 2 of epitaxial layer 90. The plane orientation of the side wall surface SX is preferably inclined by 50 ° or more and 70 ° or less with respect to the {0001} plane, and inclined by 50 ° or more and 70 ° or less with respect to the (000-1) plane. More preferred. Preferably, side wall surface SX has a special surface, particularly in a portion on upper layer 81B of n drift layer 81. The direction of the side wall surface SX is not particularly limited. For example, the side wall surface SX may be perpendicular to the upper surface P2 of the epitaxial layer 90.

なお上記以外の構成については、上述した実施の形態1および2の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。   Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first and second embodiments described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

この発明の実施の形態3によれば、終端領域ORに、耐圧を高めるためのガードリング領域73と、還流ダイオードとして機能し得る第2のトランジスタET2(JFET)とが配置される。これにより、終端領域ORが有効に利用される。この結果、半導体装置12の耐圧を高めつつ、半導体装置12の大きさを小さくすることができる。   According to the third embodiment of the present invention, guard ring region 73 for increasing the breakdown voltage and second transistor ET2 (JFET) that can function as a freewheeling diode are arranged in termination region OR. Thereby, the termination region OR is effectively used. As a result, the semiconductor device 12 can be reduced in size while increasing the breakdown voltage of the semiconductor device 12.

さらにこの発明の実施の形態3によれば、終端領域ORに形成されたテラス部HX(第2の凹部)においてオーミック電極95がpゲート領域85およびnドリフト層81にオーミック接合される。これにより、オーミック電極95の面積を大きくすることができるため、JFETのスイッチング速度を高めることができる。 Furthermore, according to Embodiment 3 of the present invention, ohmic electrode 95 is ohmically joined to p + gate region 85 and n drift layer 81 in terrace portion HX (second recess) formed in termination region OR. Thereby, since the area of the ohmic electrode 95 can be increased, the switching speed of the JFET can be increased.

なお、上記実施の形態1〜3では、エピタキシャル層90(半導体層)は、全体としてn型の炭化珪素層である。つまり、上記実施の形態では、エピタキシャル層90の導電型である第1の導電型はn型であり、ボディ領域82およびゲート領域85の導電型である第2の導電型はp型である。p型の領域をn型のエピタキシャル層に形成することによって、半導体装置の製造し易さを向上させることができる。しかしながら第1の導電型がp型であり、かつ第2の導電型がn型であってもよい。   In the first to third embodiments, epitaxial layer 90 (semiconductor layer) is an n-type silicon carbide layer as a whole. That is, in the above embodiment, the first conductivity type that is the conductivity type of the epitaxial layer 90 is n-type, and the second conductivity type that is the conductivity type of the body region 82 and the gate region 85 is p-type. By forming the p-type region in the n-type epitaxial layer, the ease of manufacturing the semiconductor device can be improved. However, the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

5 正極端子
6 負極端子
8 直流電源
9A 単相負荷
10,10−1〜10−4,11,12 半導体装置
61 マスク層
71 埋込p領域
71T 電界緩和領域
80 単結晶基板
81 nドリフト層
82 pボディ領域
83 nソース領域
84 pコンタクト領域
71D,85 pゲート領域
90 エピタキシャル層
91 ゲート絶縁膜
92 ゲート電極
93 層間絶縁膜
94 ソース電極94
95 オーミック電極
97 配線層
98 ドレイン電極
101 インバータ回路
ET1 第1のトランジスタ
ET2 第2のトランジスタ
IR 素子領域
OR 終端領域
TR,HX,HY トレンチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Positive electrode terminal 6 Negative electrode terminal 8 DC power supply 9A Single phase load 10, 10-1 to 10-4, 11, 12 Semiconductor device 61 Mask layer 71 Embedded p + area | region 71T Electric field relaxation area | region 80 Single crystal substrate 81 n - drift layer 82 p body region 83 n source region 84 p + contact region 71D, 85 p + gate region 90 epitaxial layer 91 gate insulating film 92 gate electrode 93 interlayer insulating film 94 source electrode 94
95 Ohmic electrode 97 Wiring layer 98 Drain electrode 101 Inverter circuit ET1 First transistor ET2 Second transistor IR Element region OR Termination region TR, HX, HY Trench

Claims (11)

第1の主電極、第2の主電極および第1の制御電極を有する、電圧制御型の第1のトランジスタと、
第3の主電極、第4の主電極および第2の制御電極を有する、電圧制御型の第2のトランジスタとを備え、
前記第1の主電極と前記第3の主電極とが電気的に接続され、かつ、前記第2の主電極と前記第4の主電極および前記第2の制御電極とが電気的に接続される、半導体装置。
A voltage-controlled first transistor having a first main electrode, a second main electrode, and a first control electrode;
A voltage-controlled second transistor having a third main electrode, a fourth main electrode, and a second control electrode;
The first main electrode and the third main electrode are electrically connected, and the second main electrode, the fourth main electrode, and the second control electrode are electrically connected. A semiconductor device.
前記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタは、ノーマリオフ型のトランジスタである、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first transistor and the second transistor are normally-off transistors. 前記第1のトランジスタは、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタであり、
前記第2のトランジスタは、接合型電界効果トランジスタである、請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
The first transistor is a metal oxide semiconductor field effect transistor,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second transistor is a junction field effect transistor.
第1の主面と、前記第1の主面に対して反対側に位置する第2の主面とを有する半導体層を備え、
前記半導体層は、
第1の導電型を有し、前記第1の主面を含むドリフト層と、
前記ドリフト層に設けられ、前記第1の導電型と異なる第2の導電型を有し、かつ、前記第1のトランジスタのボディ領域をなす第1の領域と、
前記ドリフト層から隔てられるように前記第1の領域に設けられ、前記第1の導電型を有し、かつ、前記第1のトランジスタのソース領域をなす第2の領域と、
前記ドリフト層において前記第1の領域から離れて配置され、前記第2の導電型を有し、かつ、前記第2のトランジスタのゲート領域をなす第3の領域とを含み、
前記第3の領域には、前記ドリフト層を前記第2の主面に露出させる開口部が設けられ、
前記ドリフト層と前記第2の領域とをつなぐように前記第1の領域上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられ、前記第1の制御電極をなすゲート電極と、
前記第1の主面と電気的に接続され、前記第1の主電極および前記第3の主電極をなす第1の電極と、
前記第2の領域上に設けられ、前記第2の主電極をなす第2の電極と、
前記第3の領域にオーミック接合されるとともに前記開口部を通じて前記ドリフト層にオーミック接合され、かつ、前記第4の主電極および前記第2の制御電極をなす第3の電極とをさらに備える、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体装置。
A semiconductor layer having a first main surface and a second main surface located on the opposite side to the first main surface;
The semiconductor layer is
A drift layer having a first conductivity type and including the first main surface;
A first region provided in the drift layer, having a second conductivity type different from the first conductivity type, and forming a body region of the first transistor;
A second region provided in the first region so as to be separated from the drift layer, having the first conductivity type, and forming a source region of the first transistor;
A third region disposed in the drift layer away from the first region, having the second conductivity type, and forming a gate region of the second transistor;
The third region is provided with an opening for exposing the drift layer to the second main surface,
A gate insulating film provided on the first region so as to connect the drift layer and the second region;
A gate electrode provided on the gate insulating film and forming the first control electrode;
A first electrode electrically connected to the first main surface and forming the first main electrode and the third main electrode;
A second electrode provided on the second region and forming the second main electrode;
And a third electrode that is ohmic-bonded to the third region and that is ohmic-bonded to the drift layer through the opening, and that forms the fourth main electrode and the second control electrode. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3.
前記第2の主面には、第1の凹部が形成されており、
前記第1の凹部の側壁面は、前記第2の主面から前記第2の領域および前記第1の領域を貫通して前記ドリフト層に至っており、
前記第1の凹部の底面は、前記ドリフト層に位置しており、
前記ゲート絶縁膜は、前記第1の凹部の側壁面および底面を覆うように配置される、請求項4に記載の半導体装置。
A first recess is formed on the second main surface,
The sidewall surface of the first recess extends from the second main surface to the drift layer through the second region and the first region,
A bottom surface of the first recess is located in the drift layer;
The semiconductor device according to claim 4, wherein the gate insulating film is arranged to cover a side wall surface and a bottom surface of the first recess.
前記半導体層は、ワイドバンドギャップ半導体から構成される、請求項4または請求項5に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor layer is made of a wide band gap semiconductor. 前記半導体層は、炭化珪素から構成されており、
前記第1の凹部の側壁面の面方位は(000−1)面から50度以上70度以下傾いている、請求項5に記載の半導体装置。
The semiconductor layer is made of silicon carbide,
The semiconductor device according to claim 5, wherein the surface orientation of the side wall surface of the first recess is inclined from 50 degrees to 70 degrees with respect to the (000-1) plane.
前記半導体層は、
前記半導体層の厚さ方向において前記第1の領域と対向するように前記ドリフト層中に埋め込まれ、前記第2の導電型を有する第1の不純物領域をさらに含む、請求項4から請求項7のいずれか1項に記載の半導体装置。
The semiconductor layer is
8. The semiconductor device according to claim 7, further comprising a first impurity region embedded in the drift layer so as to face the first region in a thickness direction of the semiconductor layer and having the second conductivity type. The semiconductor device according to any one of the above.
前記半導体層は、
前記半導体層の厚さ方向において前記第3の領域と対向するように前記ドリフト層中に埋め込まれ、前記第2の導電型を有する第2の不純物領域をさらに含む、請求項4から請求項8のいずれか1項に記載の半導体装置。
The semiconductor layer is
The semiconductor device further includes a second impurity region embedded in the drift layer so as to face the third region in a thickness direction of the semiconductor layer and having the second conductivity type. The semiconductor device according to any one of the above.
前記第2の主面には、第2の凹部が形成されており、
前記第2の凹部の側壁面は、前記第2の主面から前記第3の領域を貫通して前記ドリフト層に至っており、
前記第2の凹部の底面は、前記ドリフト層に位置しており、
前記第3の電極は、前記第2の凹部の側壁面および底面を覆うように配置される、請求項4から請求項9のいずれか1項に記載の半導体装置。
A second recess is formed in the second main surface,
The sidewall surface of the second recess extends from the second main surface through the third region to the drift layer,
A bottom surface of the second recess is located in the drift layer;
The semiconductor device according to claim 4, wherein the third electrode is disposed so as to cover a side wall surface and a bottom surface of the second recess.
前記半導体層は、炭化珪素から構成されており、
前記第2の凹部の側壁面の面方位は(000−1)面から50度以上70度以下傾いている、請求項10に記載の半導体装置。
The semiconductor layer is made of silicon carbide,
11. The semiconductor device according to claim 10, wherein the surface orientation of the side wall surface of the second recess is inclined from 50 degrees to 70 degrees with respect to the (000-1) plane.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018056421A (en) * 2016-09-30 2018-04-05 豊田合成株式会社 Semiconductor device
US10763353B2 (en) 2018-03-09 2020-09-01 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
JP2021069221A (en) * 2019-10-25 2021-04-30 三菱電機株式会社 Power conversion circuit
WO2022190488A1 (en) * 2021-03-11 2022-09-15 株式会社デンソー Semiconductor device
CN116825780A (en) * 2023-08-31 2023-09-29 深圳平创半导体有限公司 Semiconductor device and manufacturing method
JP2024015214A (en) * 2018-11-15 2024-02-01 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
WO2025023001A1 (en) * 2023-07-21 2025-01-30 住友電気工業株式会社 Silicon carbide semiconductor device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018056421A (en) * 2016-09-30 2018-04-05 豊田合成株式会社 Semiconductor device
US10763353B2 (en) 2018-03-09 2020-09-01 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
JP2024015214A (en) * 2018-11-15 2024-02-01 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP7627328B2 (en) 2018-11-15 2025-02-05 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device manufacturing method
JP2021069221A (en) * 2019-10-25 2021-04-30 三菱電機株式会社 Power conversion circuit
WO2022190488A1 (en) * 2021-03-11 2022-09-15 株式会社デンソー Semiconductor device
WO2025023001A1 (en) * 2023-07-21 2025-01-30 住友電気工業株式会社 Silicon carbide semiconductor device
CN116825780A (en) * 2023-08-31 2023-09-29 深圳平创半导体有限公司 Semiconductor device and manufacturing method
CN116825780B (en) * 2023-08-31 2023-10-31 深圳平创半导体有限公司 Semiconductor device and manufacturing method

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