[发明专利]半导体装置和半导体装置的制造方法

说明书

本发明的目的在于提供一种在超级结构造中不仅在单元区域、在终端区域中也能够良好地确保耐压的半导体装置。基于本发明的半导体装置是具有单元区域(CL)和终端区域(ET)的半导体装置(1)，具备：第一导电类型的漂移区域(3)和第二导电类型的柱形区域(4)，在SiC基板(2)上沿厚度方向延伸，且在与厚度方向垂直的方向上从单元区域(CL)至端区域(ET)交替地形成；降低表面电场层(10)，在终端区域(ET)中，跨多个柱形区域(4)地形成，从漂移区域(3)和柱形区域(4)的表面向厚度方向形成；以及第二导电类型的高浓度区域(11)，形成于降低表面电场层(10)的表面内，杂质浓度比降低表面电场层(10)高，其中，在高浓度区域(11)的厚度方向的下方未形成柱形区域(4)。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置和半导体装置的制造方法。

背景技术

电力用半导体装置大致分为在单面形成电极来沿水平方向流通电流的横型半导体装置和在两面形成电极来沿垂直方向流通电流的纵型半导体装置这两种。作为纵型半导体装置，例如可列举平面栅极型n沟道纵型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor FieldEffect Transistor：金属-氧化膜-半导体场效应晶体管)。下面，将平面栅极型n沟道纵型MOSFET还称为纵型MOSFET。

在纵型MOSFET中，高电阻的n型漂移层作为在导通状态时将漂移电流沿垂直方向流通、在截止状态时将基于反向偏置电压的耗尽层沿垂直方向扩展的区域发挥作用。如果缩短n型漂移层的电流路径、即减小n型漂移层的厚度，则漂移电阻变低，能够降低纵型MOSFET的实质性的导通电阻，但是从形成在p型阱区域与n型漂移层之间的pn结伸展的漏极-源极间的耗尽层的宽度变窄，因此以比较低的电压达到半导体的临界电场强度，纵型MOSFET的实质性的耐压下降。另一方面，如果增大n型漂移层的厚度，则纵型MOSFET的耐压增加，但是纵型MOSFET的导通电阻增加而作为半导体元件的损耗增大。这样，纵型MOSFET中的导通电阻与耐压之间在原理上存在折衷关系。该折衷关系在IGBT(Insulated GateBipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、BJT(Bipolar Junction Transistor：双极结晶体管)、SBD(Schottky Barrier Diode：肖特基势垒二极管)、PiN(P-intrinsic-n)二极管等除MOSFET以外的半导体装置中也同样成立。

作为在原理上解决上述的折衷关系的方法，已知一种设为如下的并列pn构造的超结构造的半导体装置：将漂移层分为提高了杂质浓度的n型漂移区域和p型柱形区域，将该n型漂移区域和p型柱形区域在水平方向上交替反复地接合(例如参照非专利文献1、2)。以下将超结构造称为超级结(SJ：Super Junction)构造。

在超级结构造的半导体装置中，即使提高并列pn构造中的n型漂移区域和p型柱形区域的杂质浓度，在截止状态时，耗尽层也从沿并列pn构造的垂直方向伸长的各pn结沿水平方向进展而能够使漂移层整体耗尽化，因此能够兼顾低导通电阻化和高耐压化。

另外，作为用于电力用半导体装置的半导体材料，代替以往的硅(以下称为Si)的碳化硅(以下称为SiC)受到关注。使用SiC的半导体装置能够以与使用Si的半导体装置相比低的导通电阻、即低的损耗来进行高速动作和高温动作。其理由是，SiC作为半导体材料具有优异的材料物性。具体地说，SiC的带隙大至约3eV，在高温下也能够极其稳定地使用。SiC的绝缘击穿电场相比于Si大一个数量级，因此能够实现低导通电阻化。

SiC作为具有超过Si的物性极限的高的可能性的半导体材料，今后在电力用半导体装置中尤其期待应用于MOSFET。具体地说，对兼顾了低导通电阻化和高耐压化的SiC-SJ-MOSFET的期待高。在此，SiC-SJ-MOSFET是指使用SiC的超级结构造的MOSFET。此外，以下，将SiC-SJ-MOSFET和Si-SJ-MOSFET统称为SJ-MOSFET。