(57)【要約】  本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、活性領域（２）に隣接するように、Ｐ型不純物を比較的低濃度に含む複数のＰ型注入層で構成されるリサーフ層（１０１）が形成されている。リサーフ層（１０１）はＰ型ベース（２）側から順にＰ型ベース（２）を囲むように配置された第１リサーフ層（１１）、第２リサーフ層（１２）、第３リサーフ層（１３）、第４リサーフ層（１４）および第５リサーフ層（１５）で構成されている。第２リサーフ層（１２）は、第１リサーフ層（１１）と同じ注入量の小領域（１１’）と、第３リサーフ層（１３）と同じ注入量の小領域（１３’）とが、多重に交互に配列されて構成されている。第４リサーフ層（１４）は、第３リサーフ層（１３）と同じ注入量の小領域（１３’）と、第５リサーフ層（１５）と同じ注入量の小領域（１５’）とが、多重に交互に配列されて構成されている。
2012049872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体層（１）の表面内に形成された活性領域（２）と、
前記活性領域の端縁部から外側に向けて、前記活性領域を囲むように配設された第２導電型の不純物領域で規定される複数の電界緩和層と、を備え、
前記複数の電界緩和層は、前記活性領域側から外側に向かうにつれて不純物注入量が少なくなるように構成され、
前記複数の電界緩和層は、
その領域全体が第１の面密度で第２導電型の不純物が注入された第１の電界緩和層と、
その領域全体が第２の面密度で第２導電型の不純物が注入された第２の電界緩和層と、
前記第１の電界緩和層よりも平面方向の幅が狭く、前記第１の面密度で第２導電型の不純物が注入された第１の小領域と、前記第２の電界緩和層よりも平面方向の幅が狭く、前記第２の面密度で第２導電型の不純物が注入された第２の小領域とが、それぞれ交互に複数配設された第３の電界緩和層とを有し、
前記第３の電界緩和層は、前記第１の電界緩和層と前記第２の電界緩和層との平面方向の間に配置され、前記第３の電界緩和層の平均の面密度は、前記第１の面密度と前記第２の面密度との間の値となる、半導体装置。
【請求項２】
前記複数の電界緩和層は、
前記活性領域側を先頭とした場合に最終段となる最終電界緩和層が、
前記最終電界緩和層の１つ前に位置する最終直前電界緩和層よりも平面方向の幅が狭く、前記最終直前電界緩和層と同じ面密度で第２導電型の不純物が注入された第３の小領域と、前記半導体層に第２導電型の不純物を注入しない非注入領域とがそれぞれ交互に複数配設された構成を有する、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２の電界緩和層は、
その不純物領域の注入深さが前記第１の電界緩和層の不純物領域の注入深さよりも深い、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の電界緩和層の前記不純物領域と同時に同じ深さ同じ不純物濃度で形成される不純物領域は、前記第１の電界緩和層の前記不純物領域と同時に同じ深さ同じ不純物濃度で形成される不純物領域を断面方向に包含する、請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の電界緩和層が、前記活性領域に隣接して設けられる場合、前記第１の電界緩和層を構成する前記不純物領域が、前記活性領域の端縁部、または全体を覆うように前記不純物領域の注入深さおよび注入領域が設定される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の電界緩和層が前記活性領域を兼用する、請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第３の電界緩和層は、
前記第１および第２の小領域のうち、注入量が多い方の平面方向の幅は一定とし、注入量が少ない方の小平面方向の幅は、前記活性領域から離れる方向に向けて徐々に広くなるように形成される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第３の電界緩和層は、
前記第１および第２の小領域のうち、注入量が多い方の平面方向の幅は前記活性領域から離れる方向に向けて徐々に狭くなり、注入量が少ない方の小平面方向の幅は、前記活性領域から離れる方向に向けて徐々に広くなるように形成される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項９】
前記活性領域は、ＰＮ接合ダイオードのアノード領域に対応する、請求項１記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記活性領域は、ショットキーバリアダイオードのショットキー電極下部の領域に対応する、請求項１記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記活性領域は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＢＪＴを含むトランジスタの一部の領域に対応する、請求項１記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記活性領域は、前記半導体層の主面上に、平面方向に、ソース電極（９５）、ゲート電極（９３）およびドレイン電極（９７）が配置されるＬＤＭＯＳＦＥＴ（Laterally Diffused MOSFET）のドレイン領域に相当し、
前記複数の電界緩和層は、前記ドレイン領域とソース領域を含むウエル領域との間に配設される、請求項１１記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記半導体層は、ワイドバンドギャップ半導体によって構成される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項１４】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
(ａ)前記半導体層上に、第１の注入マスクを形成し、前記第１の面密度で第２導電型の不純物をイオン注入して前記第１の電界緩和層および前記第１の小領域を形成する工程と、
(ｂ）前記工程(ａ)の後、前記半導体層上に、第２の注入マスクを形成し、前記第２の面密度で第２導電型の不純物をイオン注入して前記第２の電界緩和層および前記第２の小領域を形成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
(ａ)前記半導体層上に、第１の注入マスクを形成し、前記第２の面密度で第２導電型の不純物をイオン注入して前記第２の電界緩和層と同じ不純物層を前記第１の電界緩和層の形成領域に及ぶように形成するとともに前記第２の小領域を形成する工程と、
(ｂ)前記工程(ａ)の後、前記半導体層上に、少なくとも前記第２の電界緩和層上を覆う第２の注入マスクを形成し、前記第２の面密度に加えることで前記第１の面密度となる面密度で第２導電型の不純物をイオン注入して前記第１の電界緩和層および前記第１の小領域を形成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、主にキロボルト以上の耐圧を有する電力用の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイオードやＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）に代表される半導体装置には、能動素子として機能する領域（活性領域）を取り囲むように、耐圧性を高めるための終端領域が形成される。【０００３】
半導体装置の耐圧としては、ダイオードの逆方向耐圧や、トランジスタのオフ耐圧があるが、いずれの場合も、能動素子として機能させないときの耐圧であり、半導体内に拡がる空乏層によって耐圧が維持される。【０００４】
ここで、活性領域に終端領域を持たない半導体装置の耐圧は、空乏層の拡がりが不十分であるだけでなく、活性領域側の空乏層境界（通常は、円柱状をなす）に幾何学的効果により電界が集中するために、低い耐圧しか得られない。そこで、活性領域の端縁部に隣接して、半導体基板と逆の導電型の注入層を形成することにより、空乏層を拡げ、活性領域端縁部における電界集中を緩和し、半導体装置の耐圧を高める構成を採用している。この活性領域の外側に設ける耐圧を高めるための構成を終端領域と呼称している。【０００５】
例えば、Ｎ型半導体基板と高濃度Ｐ型注入層で構成されるＰＮ接合の耐圧は、高濃度Ｐ型注入層の端縁部の円柱状接合に電界が集中することにより低下する。そこで、高濃度Ｐ型注入層の端縁部に隣接して、低濃度Ｐ型注入層を形成すると、空乏層がＮ型半導体基板（ドリフト層）と低濃度Ｐ型注入層の両方に拡がり、耐圧を高めることができる。この低濃度Ｐ型注入層は一般に、リサーフ（ＲＥＳＵＲＦ：Reduced Surface Field）層、もしくは、ＪＴＥ（Junction Termination Extension）と呼ばれる。また、このような終端領域の構造はリサーフ構造と呼ばれる。【０００６】
リサーフ構造では、ドリフト層とリサーフ層の両方に空乏層を拡げることで高耐圧性を得る。空乏層の拡がりは空間電荷量の平衡で決まるため、リサーフ層の最適注入条件（最も高い耐圧が得られる注入条件）は、濃度ではなく注入量（ドーズ量）で規定される。リサーフ層全体の注入量が単一である場合、最適な注入量（注入面密度）は、ドリフト層濃度によらず、Ｓｉ（シリコン）基板でおよそ１×１０12ｃｍ-2であり、ポリタイプ４ＨのＳｉＣ（炭化珪素）基板でおよそ１×１０13ｃｍ-2（活性化率１００％の場合）である。これらはリサーフ条件と呼ばれる。【０００７】
しかし、リサーフ構造の欠点として、高耐圧性を得るためにリサーフ層最外周の電界が強くならざるを得ないことがある。その結果、高耐圧化はリサーフ層最外周での降伏（絶縁破壊）に制限され、降伏時の短絡電流による熱破壊およびフラッシオーバのリスクも高まる。【０００８】
このようなリサーフ層最外周における電界集中は、主に空乏層内の空間電荷の偏りにより生じる。つまり、リサーフ層最外周では、リサーフ層の空間電荷（Ｐ型なら負電荷のアクセプタイオン）とドリフト層の空間電荷（Ｎ型なら正電荷のドナーイオン）からの電界のベクトル和がうまく相殺されていないことで生じる。定性的に説明すれば、ドリフト層内の空乏層の深さは活性領域からリサーフ層の外側に向かって徐々に浅くなる。そのため、リサーフ層の注入量を非特許文献１のように外側に向かって漸減させれば、リサーフ層における電界集中を回避できる。【０００９】
また、リサーフ層における電界集中を回避した結果、半導体の絶縁破壊電界に対するマージンが大きくなり、同一幅の終端領域で比較したときに、より高い耐圧を得ることが可能となる。別の見方をすれば、ある耐圧を得るために必要な終端領域の幅を小さくすることが可能となる。さらに、このようにリサーフ層の注入量を外側に向かって漸減させることにより、界面電荷や外部電界に対する耐性を高めることもできる。【００１０】
しかし、非特許文献１のように、開口率を変えたマスクにより不純物を注入し、熱拡散により濃度を均一化してリサーフ層を形成する方法は、不純物の熱拡散長よりも微細なマスクパターンが必要であるため、ＭｅＶ（Mega-Electron-Volt）イオン注入のように厚膜のレジストマスクを必要とする場合には適用できない。また、ＳｉＣのように不純物の熱拡散が非常に小さい半導体材料には使用できない。【００１１】
そのため、現実的には、特許文献１や特許文献２のように、外側に向かって段階的にリサーフ層の注入量を下げたリサーフ構造を使用することになる。この場合、活性領域の端縁部の他に、異なる注入量を有するリサーフ層の境界、および、リサーフ層最外周に電界が集中するが、同じバイアス電圧を加えた場合には、全体が単一注入量のリサーフ層に比べて、電界集中は大きく緩和される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３９９７５５１号
【特許文献２】特表２０００−５１６７６７号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】R. Stengl and U. Gosele,“VARIATION OF LATERAL DOPING - A NEW CONCEPT TO AVOID HIGH VOLTAGE BREAKDOWN OF PLANAR JUNCTIONS," IEDM 85, p. 154, 1985.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上説明したような、外側に向かって段階的にリサーフ層注入量を下げたリサーフ構造を備えた半導体装置では、リサーフ層注入量の階調を増やすことにより、よりリサーフ層における電界集中を緩和することができる。しかし、注入量の階調を増やすに従い、マスク形成のための写真製版プロセスと不純物注入プロセスの回数も同じだけ増えるという問題があった。【００１５】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、写真製版プロセスと不純物注入プロセスの回数を抑えつつ、リサーフ層の注入量の階調を増やすことが可能なリサーフ構造を備えた半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る半導体装置の態様は、第１導電型の半導体層の表面内に形成された活性領域と、前記活性領域の端縁部から外側に向けて、前記活性領域を囲むように配設された第２導電型の不純物領域で規定される複数の電界緩和層とを備え、前記複数の電界緩和層は、前記活性領域側から外側に向かうにつれて不純物注入量が少なくなるように構成され、前記複数の電界緩和層は、その領域全体が第１の面密度で第２導電型の不純物が注入された第１の電界緩和層と、その領域全体が第２の面密度で第２導電型の不純物が注入された第２の電界緩和層と、前記第１の電界緩和層よりも平面方向の幅が狭く、前記第１の面密度で第２導電型の不純物が注入された第１の小領域と、前記第２の電界緩和層よりも平面方向の幅が狭く、前記第２の面密度で第２導電型の不純物が注入された第２の小領域とが、それぞれ交互に複数配設された第３の電界緩和層とを有し、前記第３の電界緩和層は、前記第１の電界緩和層と前記第２の電界緩和層との間に配置され、前記第３の電界緩和層の平均の面密度は、前記第１の面密度と前記第２の面密度との間の値となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る半導体装置の態様によれば、複数の電界緩和層に、第１の電界緩和層よりも平面方向の幅が狭く、第１の面密度で第２導電型の不純物が注入された第１の小領域と、第２の電界緩和層よりも平面方向の幅が狭く、第２の面密度で第２導電型の不純物が注入された第２の小領域とが、それぞれ交互に複数配設された第３の電界緩和層を有している。第３の電界緩和層の形成は、第１、第２の電界緩和層の形成工程を兼用することができ、専用の写真製版プロセスや不純物注入プロセスは不要であり、写真製版プロセスや不純物注入プロセスの回数の増加を抑えつつ、リサーフ層の注入量の実効的な階調を増やすことができる。その結果、低コストで高耐圧性と高信頼性を備えた半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明をダイオードに適用した場合の構成を示す平面図である。
【図２】本発明をダイオードに適用した場合の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明に係る実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明に係る実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明に係る実施の形態１の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図７】本発明に係る実施の形態１の半導体装置の変形例１の製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明に係る実施の形態１の半導体装置の変形例１の製造工程を示す断面図である。
【図９】本発明に係る実施の形態１の半導体装置の変形例１の製造工程を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態１の半導体装置の変形例２の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態１の半導体装置の変形例２の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態２の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態２の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態２の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１５】本発明に係る実施の形態２の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１６】本発明に係る実施の形態２の半導体装置の変形例１の製造工程を示す断面図である。
【図１７】本発明に係る実施の形態２の半導体装置の変形例１の製造工程を示す断面図である。
【図１８】本発明に係る実施の形態２の半導体装置の変形例２の構成を示す断面図である。
【図１９】本発明に係る実施の形態２の半導体装置の変形例２の構成を示す断面図である。
【図２０】本発明に係る実施の形態２の半導体装置の変形例３の構成を示す断面図である。
【図２１】本発明に係る実施の形態２の半導体装置の変形例３の構成を示す断面図である。
【図２２】本発明に係る実施の形態３の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２３】本発明に係る実施の形態３の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２４】本発明に係る実施の形態３の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２５】本発明に係る実施の形態３の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２６】本発明に係る実施の形態３の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２７】本発明に係る実施の形態３の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２８】本発明に係る実施の形態３の半導体装置の変形例１の製造工程を示す断面図である。
【図２９】本発明に係る実施の形態３の半導体装置の変形例１の製造工程を示す断面図である。
【図３０】本発明に係る実施の形態３の半導体装置の変形例１の製造工程を示す断面図である。
【図３１】本発明に係る実施の形態３の半導体装置の変形例２の製造工程を示す断面図である。
【図３２】本発明に係る実施の形態３の半導体装置の変形例２の製造工程を示す断面図である。
【図３３】本発明に係る実施の形態３の半導体装置の変形例２の製造工程を示す断面図である。
【図３４】本発明をショットキーバリアダイオードに適用した場合の構成を示す断面図である。
【図３５】本発明をＬＤＭＯＳＦＥＴに適用した場合の構成を示す断面図である。
【図３６】本発明に係る実施の形態２の半導体装置のシミュレーション結果を示す図である。
【図３７】本発明に係る実施の形態２の半導体装置のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明をダイオードに適用した場合の全体構成．
図１は本発明をダイオードに適用した場合のダイオード１００の構成を示す平面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ線での矢視断面を示す断面図である。ダイオード１００は、図１および図２に示すように、Ｎ型不純物を比較的低濃度に含む半導体基板１の表面内に、Ｐ型不純物を比較的高濃度に含む注入層で構成される活性領域２が形成され、さらに活性領域２を取り囲むように、濃度の異なる複数のＰ型注入層で構成される終端領域３が形成されている。そして、活性領域２上にはアノード電極４が配設され、アノード電極４とは反対側の半導体基板１の主面（基板裏面）上にはカソード電極５が配設されている。
【００２０】
このような構成において、活性領域２と接触するアノード電極４と基板裏面のカソード電極５との間にバイアス電圧を印加することで、ダイオード１００はＰＮ接合ダイオードとして機能する。
【００２１】
以下、本発明に係る半導体装置の実施の形態として、終端領域の構成を中心として説明する。
【００２２】
Ａ．実施の形態１．
図３〜図５を用いて、本発明に係る実施の形態１の終端領域の構成および製造方法について説明する。
【００２３】
Ａ−１．装置構成
図３〜図５は終端領域の製造工程を順に示す断面図であり、終端領域の最終的な構成は、最終工程を示す図５にリサーフ層１０１として示す。
【００２４】
図５に示すように、Ｐ型不純物を比較的高濃度に含む活性領域（Ｐ型ベース）２に隣接するように、Ｐ型不純物を比較的低濃度に含む複数のＰ型注入層で構成されるリサーフ層１０１が形成されている。リサーフ層１０１が形成される領域が終端領域となる。
【００２５】
リサーフ層１０１はＰ型ベース２側から順にＰ型ベース２を囲むように配置された第１リサーフ層１１、第２リサーフ層１２、第３リサーフ層１３、第４リサーフ層１４および第５リサーフ層１５で構成されている。このように、リサーフ層１０１は、複数のリサーフ層（電界緩和層）で構成されており、これは、他の実施の形態においても同じである。
【００２６】
第２リサーフ層１２は、第１リサーフ層１１と同じ注入量の小領域１１’と、第３リサーフ層１３と同じ注入量の小領域１３’とが、多重に交互に配列されて構成されている。第４リサーフ層１４は、第３リサーフ層１３と同じ注入量の小領域１３’と、第５リサーフ層１５と同じ注入量の小領域１５’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【００２７】
このような構成を採ることにより、第２リサーフ層１２は、実効的に第１リサーフ層１１と第３リサーフ層１３の中間の注入量を有するものと見なすことができ、第４リサーフ層１４は、実効的に第３リサーフ層１３と第５リサーフ層１５の中間の注入量を有するものと見なすことができる。
【００２８】
ここで、リサーフ層１０１の中で、第１リサーフ層１１の注入量が最も多く、第３リサーフ層１３の注入量は第１リサーフ層１１の注入量よりも少なく、第５リサーフ層１５の注入量は第３リサーフ層１３の注入量よりも少なく設定した場合、リサーフ層１０１の実効的な注入量はダイオード１００の外側に向かって段階的に少なくなる構成となる。
【００２９】
このような構成を採ることで、ＰＮ接合ダイオードにおける活性領域端縁部での電界集中を緩和することができる。
【００３０】
Ａ−２．製造方法．
次に、図３〜図５を用いてリサーフ層１０１の形成方法について説明する。まず、イオン注入を用いて、半導体基板１の表面内に、Ｐ型不純物を比較的高濃度に注入して活性領域２を形成した状態の半導体基板１において、図３に示すように、活性領域２を形成した側の主面上に例えばレジスト材で構成される注入マスクＭ１をパターニングする。なお、以下の説明では、注入マスクはレジスト材で構成されるものとする。
【００３１】
注入マスクＭ１は、第１リサーフ層１１および第２リサーフ層１２における小領域１１’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ１上からアルミニウム（Ａｌ）などのＰ型不純物をイオン注入することで、第１リサーフ層１１全体および第２リサーフ層１２における小領域１１’を形成する。
【００３２】
次に、注入マスクＭ１を除去した後、図４に示す工程において注入マスクＭ２をパターニングする。注入マスクＭ２は、第２リサーフ層１２における小領域１３’、第３リサーフ層１３および第４リサーフ層１４における小領域１３’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ２上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第３リサーフ層１３全体、第２リサーフ層１２および第４リサーフ層１４における小領域１３’を形成する。
【００３３】
次に、注入マスクＭ２を除去した後、図５に示す工程において注入マスクＭ３をパターニングする。
【００３４】
注入マスクＭ３は、第５リサーフ層１５および第４リサーフ層１４における小領域１５’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ３上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第５リサーフ層１５全体および第４リサーフ層１４における小領域１５’を形成する。
【００３５】
このように、３回の注入プロセスで実効的に５段階の注入量を有するリサーフ層１０１を形成することができ、不純物注入プロセスの回数の増加を抑えつつ、リサーフ層の注入量の実効的な階調を増やすことができる。その結果、低コストで高耐圧性と高信頼性を備えた半導体装置を得ることができる。
【００３６】
ここで、第２リサーフ層１２、第４リサーフ層１４のように、異なる２種類の注入量の領域が多重に交互に配列される領域では、平均化した注入量を実効的な注入量として考えるため、交互に配列する周期は短い方が有効である。すなわち、１つの実効的な注入量を有する領域を想定した場合、その幅（層の配列方向の長さ）に対して、交互に配列する周期は１／２以下である（つまり、４つ以上の小領域を含む）ことが望ましい。
【００３７】
なお、図５のリサーフ層１０１では、全ての注入層がオーバーラップなしに形成されているが、写真製版時の光の拡散によるレジストマスクの遮蔽部の細りや、不純物イオンの散乱などにより、注入層の幅が若干拡がるため、リサーフ層１０１に注入されない領域が発生する可能性は低い。また、熱拡散長がマスクのアライメント精度に比べて同等かそれ以上であれば、アニール処理により注入した不純物が熱拡散するので、リサーフ層１０１に注入されない領域が発生する可能性はさらに低くなる。
【００３８】
例え、マスクのアライメントずれにより、リサーフ層１０１に注入されない領域が生じたとしても、注入量自体は同じであるので、領域内で平均化した注入量は変わらない。高耐圧性の観点から言えば、リサーフ層は空乏化することが前提であるため、重要であるのは空間電荷量（すなわち、注入量）である。つまり、マスクのアライメントずれが発生しても、リサーフ層１０１による電界集中緩和の効果は変わらない。
【００３９】
ただし、Ｐ型ベース２と第１リサーフ層１１とは接触することが望ましく、現実的には、注入マスクＭ１の第１リサーフ層１１用の開口部はＰ型ベース２にオーバーラップさせることが望ましい。なお、このオーバーラップ量が大きくても、元々Ｐ型ベース２には空乏層がほとんど拡がらないので、問題は生じない。
【００４０】
また、他のリサーフ層の境界もマスクの段階で隣り合うリサーフ層とオーバーラップするようにしても良いが、実効的な注入量が変化するため、オーバーラップ量はできるだけ小さい方が望ましい。
【００４１】
なお、以上の説明においては、Ｐ型ベース２を形成した後にリサーフ層１０１を形成するものとしたが、どちらが先であっても良いし、リサーフ層１０１を構成する注入層の形成順序にも制限はない。どのような注入プロセスの順序であっても、最終的に図５に示すリサーフ層１０１が形成できれば、得られる効果に違いはない。
【００４２】
また、図５に示すリサーフ層１０１では、第１〜第５リサーフ層１１〜１５の幅を全て同じにしているが、これらの幅を揃えなくても良い。これらの最適な幅はそれぞれの領域の注入量（もしくは実効的な注入量）により決定されるものである。
【００４３】
また、図５に示すリサーフ層１０１では、第１〜第５リサーフ層１１〜１５の深さを揃えているが、図３〜図５を用いて説明した３回のイオン注入においては、注入深さは揃えなくても良い。これらの最適な深さはＰ型ベース２を含めた注入層の相対的な深さや注入プロファイルにより決定されるものである。
【００４４】
また、図５に示すリサーフ層１０１では、平均化した注入量を実効的な注入量として定義した領域が２つあるが（第２リサーフ層１２と第４リサーフ層１４）、注入量が単一の異なる領域（図５では、第１リサーフ層１１、第３リサーフ層１３および第５リサーフ層１５）の間に、実効的な注入量で定義される領域が存在しない箇所があっても良い。
【００４５】
例えば、図６に示すリサーフ層１０１Ａでは、第３リサーフ層１３と第５リサーフ層１５とが隣り合い、両者の間には実効的な注入量で定義される領域（図５における第４リサーフ層１４）は設けられていない。
【００４６】
また、一般的なリサーフ構造と同様に、リサーフ層１０１の外側の離間した位置にダイシングラインまで伸びるＮ型不純物を比較的高濃度に注入したＮ型注入層（チャネルストッパ）を設けても良いし、リサーフ層１０１の外側の半導体基板１上に、配線層で構成される、ほとんど電界緩和効果のない空乏層の伸びを抑止するための、チャネルストッパと同電位のフィールドプレートを設けても良いし、Ｐ型ベース２端縁部のさらなる電界緩和のための、Ｐ型ベースと同電位のフィールドプレートを、Ｐ型ベース２端縁部と第１リサーフ層１１の一部を覆うように設けても良い。本発明はこれらの効果を阻害するものではない。
【００４７】
Ａ−３．変形例１．
以下、図７〜図９を用いて実施の形態１の変形例１による終端領域の構成および製造方法について説明する。
【００４８】
図７〜図９は終端領域の製造工程を順に示す断面図であり、終端領域の最終的な構成は、最終工程を示す図９にリサーフ層１０２として示す。
【００４９】
図９に示すリサーフ層１０２においては、図５に示したリサーフ層１０１の第５リサーフ層１５のさらに外側に第６リサーフ層１６を加えた構成となっている。第６リサーフ層１６は、第５リサーフ層１５と同じ注入量の小領域１５’と、イオン注入を全く行わない小領域１９’とが、多重に交互に配列された構成となっている。このような配置により、第６リサーフ層１６は、実効的に第５リサーフ層１５よりも少ない注入量を有するものと見なすことができる。
【００５０】
次に、図７〜図９を用いてリサーフ層１０２の形成方法について説明する。まず、図７に示すように、活性領域２を形成した側の主面上に注入マスクＭ１１をパターニングする。
【００５１】
注入マスクＭ１１は、第１リサーフ層１１および第２リサーフ層１２における小領域１１’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ１上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第１リサーフ層１１全体および第２リサーフ層１２における小領域１１’を形成する。
【００５２】
次に、注入マスクＭ１１を除去した後、図８に示す工程において注入マスクＭ１２をパターニングする。注入マスクＭ１２は、第２リサーフ層１２における小領域１３’、第３リサーフ層１３および第４リサーフ層１４における小領域１３’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ１２上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第３リサーフ層１３全体、第２リサーフ層１２および第４リサーフ層１４における小領域１３’を形成する。
【００５３】
次に、注入マスクＭ１２を除去した後、図９に示す工程において注入マスクＭ１３をパターニングする。
【００５４】
注入マスクＭ１３は、第４リサーフ層１４および第６リサーフ層１６における小領域１５’と第５リサーフ層１５に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ１３上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第５リサーフ層１５全体および第４リサーフ層１４および第６リサーフ層１６における小領域１５’を形成する。
【００５５】
このように、３回の注入プロセスで実効的に６段階の注入量を有するリサーフ層１０２を形成することができる。
【００５６】
これは、図５に示したリサーフ層１０１よりも実効的な注入量を有するリサーフ層が１段階多いものであり、電界集中をさらに緩和することができる。
【００５７】
なお、図９に示すリサーフ層１０２は、図５に示したリサーフ層１０１よりも第６リサーフ層１９の幅の分だけ幅が広くなっているが、これは説明を簡単するための便宜的な措置であり、実際には、リサーフ層全体の幅を変更する必要はなく、内部の領域を６分割して図９に示すようなリサーフ層１０２の構造にすれば良い。
【００５８】
ここで、図５に示したリサーフ層１０１はＰ型ベース２に接続されており、逆方向電圧バイアス印加時のリサーフ層１０１内の中性領域はＰ型ベース２と等電位とみなせる。一方、図９に示すリサーフ層１０２では、第６リサーフ層１６の注入層（小領域１５’）は第５リサーフ層１５に接続されておらず、電圧バイアスがゼロのときでも、拡散電位により第６リサーフ層１６の注入層内にフローティング電位の領域が生じる。その結果、逆方向電圧バイアスを印加して空乏層が拡大しても、第６リサーフ層１６の注入層内にキャリアが閉じ込められたままになる。しかし、キャリアの拡散や空乏層内の再結合電流によりキャリアが外部に吐き出されれば、第６リサーフ層１６も第１〜第５リサーフ層１１〜１５と同様に空乏化し、リサーフ構造として機能する。なお、第２リサーフ層１２と第４リサーフ層１４でも、注入量の多い小領域にキャリアが空乏層に囲まれて取り残されるような状態が考えられるが、この場合も上記と同様の仕組みによりリサーフ構造として機能する。
【００５９】
Ａ−４．変形例２．
図５および図９にそれぞれ示したリサーフ層１０１および１０２においては、実効的な注入量で定義されるリサーフ層を構成する各小領域の幅は何れも同じとなるように構成されていたが、図１０に示すリサーフ層１０３のように、実効的な注入量で定義されるリサーフ層においては、注入量が多い方の小領域の幅は一定とし、注入量が少ない方の小領域の幅は、装置の外側に向かって徐々に広くなる構成としても良い。
【００６０】
すなわち、図１０に示すリサーフ層１０３は、Ｐ型ベース２側から順にＰ型ベース２を囲むように配置された第１リサーフ層１１、第２リサーフ層１２０、第３リサーフ層１３、第４リサーフ層１４０、第５リサーフ層１５および第６リサーフ層１６０で構成されている。
【００６１】
第２リサーフ層１２０は、第１リサーフ層１１と同じ注入量の小領域１１’と、第３リサーフ層１３と同じ注入量の小領域１３’とが、多重に交互に配列されて構成されているが、小領域１３’は、第１リサーフ層１１に隣接するものの幅が一番狭く、第１リサーフ層１１から離れるにつれて幅が広くなるように構成されており、小領域１１’の幅は一定である。
【００６２】
第４リサーフ層１４０は、第３リサーフ層１３と同じ注入量の小領域１３’と、第５リサーフ層１５と同じ注入量の小領域１５’とが、多重に交互に配列されて構成されているが、小領域１５’は、第３リサーフ層１３に隣接するものの幅が一番狭く、第３リサーフ層１３から離れるにつれて幅が広くなるように構成されており、小領域１３’の幅は一定である。
【００６３】
また、第６リサーフ層１６０は、第５リサーフ層１５と同じ注入量の小領域１５’と、イオン注入を全く行わない小領域１９’とが、多重に交互に配列されて構成されているが、小領域１９’は、第５リサーフ層１５に隣接するものの幅が一番狭く、第５リサーフ層１５から離れるにつれて幅が広くなるように構成されており、小領域１５’の幅は一定である。
【００６４】
このような構成のリサーフ層１０３では、両端に存在する単一注入量の領域（第６リサーフの外側は注入量ゼロの単一領域と考える）に対して、実効的な注入量を緩やかに変化させることが可能であり、電界集中をさらに緩和することができる。
【００６５】
また、図１１に示すリサーフ層１０４のように、実効的な注入量で定義されるリサーフ層においては、注入量が多い方の小領域の幅は装置の外側に向かって徐々に狭まり、注入量が少ない方の小領域の幅は、装置の外側に向かって徐々に広くなる構成としても良い。
【００６６】
すなわち、図１１に示すリサーフ層１０４は、Ｐ型ベース２側から順にＰ型ベース２を囲むように配置された第１リサーフ層１１、第２リサーフ層１２０Ａ、第３リサーフ層１３、第４リサーフ層１４０Ａ、第５リサーフ層１５および第６リサーフ層１６０Ａで構成されている。
【００６７】
第２リサーフ層１２０Ａは、第１リサーフ層１１と同じ注入量の小領域１１’と、第３リサーフ層１３と同じ注入量の小領域１３’とが、多重に交互に配列されて構成されているが、小領域１１’の幅は、第１リサーフ層１１に最も近いものの幅が一番広く、第１リサーフ層１１から離れるにつれて幅が狭くなるように構成されており、小領域１３’は、第１リサーフ層１１に隣接するものの幅が一番狭く、第１リサーフ層１１から離れるにつれて幅が広くなるように構成されている。
【００６８】
第４リサーフ層１４０Ａは、第３リサーフ層１３と同じ注入量の小領域１３’と、第５リサーフ層１５と同じ入量の小領域１５’とが、多重に交互に配列されて構成されているが、小領域１３’の幅は、第３リサーフ層１３に最も近いものの幅が一番広く、第３リサーフ層１３から離れるにつれて幅が狭くなるように構成されており、小領域１５’は、第３リサーフ層１３に隣接するものの幅が一番狭く、第３リサーフ層１３から離れるにつれて幅が広くなるように構成されている。
【００６９】
また、第６リサーフ層１６０Ａは、第５リサーフ層１５と同じ注入量の小領域１５’と、イオン注入を全く行わない小領域１９’とが、多重に交互に配列されて構成されているが、小領域１５’の幅は、第５リサーフ層１５に最も近いものの幅が一番広く、第５リサーフ層１５から離れるにつれて幅が狭くなるように構成されており、小領域１９’は、第５リサーフ層１５に隣接するものの幅が一番狭く、第５リサーフ層１５から離れるにつれて幅が広くなるように構成されている。
【００７０】
このような構成のリサーフ層１０４では、両端に存在する単一注入量の領域（第６リサーフの外側は注入量ゼロの単一領域と考える）に対して、実効的な注入量をさらに緩やかに変化させることが可能であり、電界集中をさらに一層緩和することができる。
【００７１】
Ｂ．実施の形態２．
図１２および図１３を用いて、本発明に係る実施の形態２の終端領域の構成および製造方法について説明する。
【００７２】
Ｂ−１．装置構成．
図１２および図１３は終端領域の製造工程を順に示す断面図であり、終端領域の最終的な構成は、最終工程を示す図１３にリサーフ層１０１として示す。なお、本実施の形態においては、最終的に得られるリサーフ層の構成は実施の形態１の図５に示したリサーフ層１０１と同じであるが、製造方法において実施の形態１とは異なっている。
【００７３】
Ｂ−２．製造方法．
以下、図１２および図１３を用いてリサーフ層１０１の形成方法について説明する。まず、図１２に示すように、活性領域２を形成した側の主面上に注入マスクＭ２１をパターニングする。
【００７４】
注入マスクＭ２１は、第１リサーフ層１１、第２リサーフ層１２および第３リサーフ層１３に対応する部分および第４リサーフ層１４における小領域１３’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ２１上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第１〜第３リサーフ層１１〜１３に対応する部分に第３リサーフ層１３と同じ注入量の注入層を形成するとともに、第４リサーフ層１４における小領域１３’を形成する。
【００７５】
次に、注入マスクＭ２１を除去した後、図１３に示す工程において注入マスクＭ２２をパターニングする。注入マスクＭ２２は、第１リサーフ層１１、第２リサーフ層１２における小領域１１’、第４リサーフ層１４における小領域１５’および第５リサーフ層１５に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ２２上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第１リサーフ層１１、第２リサーフ層１２、第４リサーフ層１４および第５リサーフ層１５を形成する。なお、注入マスクＭ２２によりさらなる不純物注入が防止されることで、第３リサーフ層１３が得られる。
【００７６】
なお、図１３に示す注入マスクＭ２２を用いた注入プロセスの注入量は、図１２に示す注入マスクＭ２１を用いた注入プロセスの注入量よりも少なくなければ、段階的に注入量を減らしたリサーフ層１０１を得ることができない。
【００７７】
このように、２回の注入プロセスで実効的に５段階の注入量を有するリサーフ層１０１を形成することができる、実施の形態１の製造方法と比べて写真製版プロセスおよび不純物注入プロセスの回数を１回ずつ減らすことができる。
【００７８】
また、同様の方法で、図９に示したリサーフ層１０２と同じ構成を得ることができる。以下、図１４および図１５を用いてリサーフ層１０２の形成方法について説明する。
【００７９】
まず、図１４に示すように、活性領域２を形成した側の主面上に注入マスクＭ３１をパターニングする。
【００８０】
注入マスクＭ３１は、第１リサーフ層１１、第２リサーフ層１２および第３リサーフ層１３に対応する部分および第４リサーフ層１４における小領域１３’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ３１上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第１〜第３リサーフ層１１〜１３に対応する部分に第３リサーフ層１３と同じ注入量の注入層を形成するとともに、第４リサーフ層１４における小領域１３’を形成する。
【００８１】
次に、注入マスクＭ３１を除去した後、図１５に示す工程において注入マスクＭ３２をパターニングする。注入マスクＭ３２は、第１リサーフ層１１、第２リサーフ層１２における小領域１１’、第４リサーフ層１４における小領域１５’、第５リサーフ層１５に対応する部分および第６リサーフ層１６における小領域１５’が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ３２上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第１リサーフ層１１、第２リサーフ層１２、第４リサーフ層１４および第５リサーフ層１５を形成する。なお、注入マスクＭ３２によりさらなる不純物注入が防止されることで、第３リサーフ層１３が得られる。
【００８２】
なお、図１５に示す注入マスクＭ３２を用いた注入プロセスの注入量は、図１４に示す注入マスクＭ３１を用いた注入プロセスの注入量よりも少なくなければ、段階的に注入量を減らしたリサーフ層１０２を得ることができない。
【００８３】
このように、２回の注入プロセスで実効的に５段階の注入量を有するリサーフ層１０２を形成することができる、実施の形態１の製造方法と比べて写真製版プロセスおよび不純物注入プロセスの回数を１回ずつ減らすことができる。
【００８４】
以上説明した製造方法では、最も注入量が多い第１リサーフ層１１の注入量が第３リサーフ層１３の注入量と第５リサーフ層１５の注入量の和で決まるが、この制限は次の理由により問題とならない。
【００８５】
以下、図１４および図１５を用いて説明した方法を例に、第１〜第６リサーフ層１１〜１６の注入量を説明する。
【００８６】
ここでは、半導体基板１をポリタイプが４ＨのＳｉＣ基板であると想定する。注入マスクＭ３２を用いた注入プロセスの注入量（注入面密度）を０．５×１０13ｃｍ-2、注入マスクＭ３１を用いた注入プロセスの注入量を１．０×１０13ｃｍ-2とすると、第１〜第６リサーフ層１１〜１９の注入量もしくは実効的な注入量は、第１リサーフ層１１から順番に、１．５×１０13ｃｍ-2、１．２５×１０13ｃｍ-2、１．０×１０13ｃｍ-2、０．７５×１０13ｃｍ-2、０．５×１０13ｃｍ-2、０．２５×１０13ｃｍ-2となる。ここで、第１〜第６リサーフ層１１〜１６の幅がほぼ等しいとすると、リサーフ層１０２の注入量は、外側に向かって段階的に線形にゼロまで減少することになる。
【００８７】
外側に向かって注入量が段階的に線形にゼロまで減少するリサーフ層は、高耐圧性およびデバイス動作の信頼性の向上に効果的である。従って、第１リサーフ層１１の注入量が第３リサーフ層１３の注入量と第５リサーフ層１５の注入量の和で決まることによるデメリットはほぼ皆無と言える。
【００８８】
例えば、ＳｉＣ基板１のＮ型不純物の濃度を３×１０15ｃｍ-3とし、上記の注入量を有する第１〜第６リサーフ層１１〜１６の幅を２５μｍ（リサーフ層全体の幅を１５０μｍ）とすると、リサーフ層の最表面の電界を１ＭＶ／ｃｍ以下に抑えながら、４０００Ｖ以上の耐圧を得ることができる。
【００８９】
なお、図１３に示すリサーフ層１０１では、上記と同様の注入条件で、第１〜第４リサーフ層１１〜１４の幅をほぼ等しくし、第５リサーフ層１５の幅を他の１．５倍程度にすることで、近似的に、注入量が外側に向かって段階的に線形にゼロまで減少するリサーフ層と見なすことができる。
【００９０】
ここで、逆電圧４０００Ｖにおける電界強度分布をシミュレーションした結果を図３６および図３７に示す。図３６には、基板の最表面（リサーフ層の最表面）での電界強度（Ｖ／ｃｍ）を示しており、横軸にリサーフ層、Ｐ型ベースおよび低濃度のＮ型半導体基板の平面方向の距離（μｍ）を取り、縦軸に電界強度（Ｖ／ｃｍ）を示している。図３７には、横軸に平面方向の距離（μｍ）を取り、縦軸に電界強度（Ｖ／ｃｍ）を示している。図３７の平面方向の距離は図３６と同一であるが、図３７は基板の最表面（リサーフ層の最表面）から、Ｐ型ベースおよびリサーフ層の注入深さの分だけ深い位置（ＰＮ接合深さ）の電界強度分布を示している。
【００９１】
そして、図３６および図３７では、本発明の構造のリサーフ層で得られた電界強度分布を実線で示し、理想的な構造（第２リサーフ層１２、第４リサーフ層１４、第６リサーフ層１６を単一の注入量とした構造）での電界強度分布を破線で示している。図３６および図３７より、本発明の構造でリサーフ層最表面の電界が効果的に抑制されていることが判る。また、本発明の構造の電界強度分布を平均化すると理想的な構造に極めて近い電界強度分布となることが判る。
【００９２】
逆電圧４０００Ｖにおいて、本発明の構造と理想的な構造のいずれも、最大電界はＰ型ベース端縁部のＰＮ接合深さで発生している。この箇所は、リサーフ層を形成しない場合に電界集中する箇所と同一である。
【００９３】
Ｂ−３．変形例１．
以上説明した実施の形態２では、２回の注入プロセスでの注入深さを同一にしているが、注入プロセスによって注入深さを変えても良い。以下、図１６および図１７を用いて実施の形態２の変形例１による終端領域の構成および製造方法について説明する。
【００９４】
図１６および図１７は終端領域の製造工程を順に示す断面図であり、終端領域の最終的な構成は、最終工程を示す図１７にリサーフ層１０２Ａとして示す。
【００９５】
リサーフ層１０２はＰ型ベース２側から順にＰ型ベース２を囲むように配置された第１リサーフ層１１Ａ、第２リサーフ層１２Ａ、第３リサーフ層１３Ａ、第４リサーフ層１４Ａ、第５リサーフ層１５Ａおよび第６リサーフ層１６Ａで構成されている。
【００９６】
第１リサーフ層１１Ａは、第３リサーフ層１３Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第３リサーフ層１３Ａよりも浅い第１リサーフ層内不純物層１１１を有して構成されている。
【００９７】
第２リサーフ層１２Ａは、第３リサーフ層１３Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第１リサーフ層内不純物層１１１と同じ注入量、同じの深さの小領域１１１’が所定間隔で配列されて構成されている。
【００９８】
第４リサーフ層１４Ａは、第３リサーフ層１３Ａと同じ注入量、同じ深さの小領域１３’と、第５リサーフ層１５Ａと同じ注入量、同じ深さの小領域１５’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【００９９】
第６リサーフ層１６Ａは、第５リサーフ層１５Ａと同じ注入量、同じ深さの小領域１５’と、イオン注入を全く行わない小領域１９’とが、多重に交互に配列された構成となっている。
【０１００】
このような構成を採ることにより、第１リサーフ層１１Ａと第２リサーフ層１２Ａの深さ方向の濃度変化を緩やかにすることができる。その結果、第１リサーフ層１１Ａと第２リサーフ層１２Ａにおける電界集中を緩和することができる。
【０１０１】
次に、図１６および図１７を用いてリサーフ層１０２Ａの形成方法について説明する。まず、図１６に示すように、活性領域２を形成した側の主面上に注入マスクＭ３１をパターニングする。
【０１０２】
注入マスクＭ３１は、第１リサーフ層１１Ａ、第２リサーフ層１２Ａおよび第３リサーフ層１３Ａに対応する部分および第４リサーフ層１４Ａにおける小領域１３’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ３１上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第１〜第３リサーフ層１１Ａ〜１３Ａに対応する部分に第３リサーフ層１３Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層を形成するとともに、第４リサーフ層１４Ａにおける小領域１３’を形成する。この場合、第３リサーフ層１３Ａの注入深さはＰ型ベース２の注入深さと同等にする。
【０１０３】
次に、注入マスクＭ３１を除去した後、図１７に示す工程において注入マスクＭ３２をパターニングする。注入マスクＭ３２は、第１リサーフ層１１Ａ、第２リサーフ層１２Ａにおける小領域１１１’、第４リサーフ層１４Ａにおける小領域１５’、第５リサーフ層１５Ａに対応する部分および第６リサーフ層１６Ａにおける小領域１５’が開口部となったパターンを有している。そして、注入マスクＭ３２上からＡｌなどのＰ型不純物を、注入マスクＭ３１の注入プロセスよりも低い注入エネルギーでイオン注入することで、第１リサーフ層内不純物層１１１、小領域１１１’、小領域１５’、第５リサーフ層１５Ａ、小領域１５’を形成して、第１リサーフ層１１Ａ、第２リサーフ層１２Ａ、第４リサーフ層１４Ａ、第５リサーフ層１５Ａおよび第６リサーフ層１６Ａを形成する。なお、注入マスクＭ３２によりさらなる不純物注入が防止されることで、第３リサーフ層１３Ａが得られる。
【０１０４】
Ｂ−４．変形例２．
また、注入プロセスによって注入深さを変える方法としては、図１８および図１９に示す方法を用いても良い。
【０１０５】
図１８および図１９は終端領域の製造工程を順に示す断面図であり、終端領域の最終的な構成は、最終工程を示す図１９にリサーフ層１０２Ｂとして示す。
【０１０６】
リサーフ層１０２ＢはＰ型ベース２側から順にＰ型ベース２を囲むように配置された第１リサーフ層１１Ｂ、第２リサーフ層１２Ｂ、第３リサーフ層１３Ｂ、第４リサーフ層１４Ｂ、第５リサーフ層１５Ｂおよび第６リサーフ層１６Ｂで構成されている。
【０１０７】
第１リサーフ層１１Ｂは、第３リサーフ層１３Ｂと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第３リサーフ層１３Ｂよりも浅い第１リサーフ層内不純物層１１１を有して構成されている。
【０１０８】
第２リサーフ層１２Ｂは、第３リサーフ層１３Ｂと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第１リサーフ層内不純物層１１１と同じ注入量、同じの深さの小領域１１１’が所定間隔で配列されて構成されている。
【０１０９】
第４リサーフ層１４Ｂは、第３リサーフ層１３Ｂと同じ注入量、同じ深さの小領域１３’と、第５リサーフ層１５Ｂと同じ注入量、同じ深さの小領域１５’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１１０】
第６リサーフ層１６Ｂは、第５リサーフ層１５Ｂと同じ注入量、同じ深さの小領域１５’と、イオン注入を全く行わない小領域１９’とが、多重に交互に配列された構成となっている。
【０１１１】
なお、リサーフ層１０２Ｂにおいては、第１リサーフ層１１Ｂが幅方向および深さ方向においてＰ型ベース２にオーバーラップする構成となっているので、Ｐ型ベース２の第１リサーフ層１１Ｂ近傍のコーナー部において深さ方向の濃度変化を緩やかにすることができる。その結果、Ｐ型ベース２のリサーフ層１１Ｂ近傍のコーナー部における電界集中も緩和することができる。
【０１１２】
次に、図１８および図１９を用いてリサーフ層１０２Ｂの形成方法について説明する。まず、図１８に示すように、活性領域２を形成した側の主面上に注入マスクＭ５１をパターニングする。
【０１１３】
注入マスクＭ５１は、第１リサーフ層１１Ｂ、第２リサーフ層１２Ｂおよび第３リサーフ層１３Ｂに対応する部分および第４リサーフ層１４Ｂにおける小領域１３’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ５１上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第１〜第３リサーフ層１１Ｂ〜１３Ｂに対応する部分に第３リサーフ層１３Ｂと同じ注入量、同じ深さの注入層を形成するとともに、第４リサーフ層１４Ｂにおける小領域１３’を形成する。この場合、第３リサーフ層１３Ｂと同じ注入量、同じ深さの注入層の注入深さはＰ型ベース２の注入深さよりも深くなるように注入エネルギーを設定し、幅方向においてＰ型ベース２にオーバーラップするように注入マスクＭ５１の開口部を形成する。
【０１１４】
次に、注入マスクＭ５１を除去した後、図１９に示す工程において注入マスクＭ５２をパターニングする。注入マスクＭ５２は、第１リサーフ層内不純物層１１１、第２リサーフ層１２Ｂにおける小領域１１１’、第４リサーフ層１４Ｂにおける小領域１５’、第５リサーフ層１５Ｂに対応する部分および第６リサーフ層１６Ｂにおける小領域１５’が開口部となったパターンを有している。この場合、第１リサーフ層内不純物層１１１を形成するための開口部は、幅方向においてＰ型ベース２にオーバーラップするように形成するが、幅方向において第３リサーフ層１３Ｂと同じ注入量、同じ深さの注入層がＰ型ベース２にオーバーラップしている部分を越えないように形成する。
【０１１５】
そして、注入マスクＭ５２上からＡｌなどのＰ型不純物を、注入マスクＭ５１の注入プロセスよりも低い注入エネルギーでイオン注入することで、第１リサーフ層内不純物層１１１、小領域１１１’、小領域１５’、第５リサーフ層１５Ｂ、小領域１５’を形成して、第１リサーフ層１１Ｂ、第２リサーフ層１２Ｂ、第４リサーフ層１４Ｂ、第５リサーフ層１５Ｂおよび第６リサーフ層１６Ｂを形成する。なお、注入マスクＭ５２によりさらなる不純物注入が防止されることで、第３リサーフ層１３Ｂが得られる。この場合、第１リサーフ層内不純物層１１１の注入深さが、Ｐ型ベース２よりも深くなるように注入エネルギーを設定する。
【０１１６】
Ｂ−５．変形例３．
また、活性領域が図１で示すようなＰ型ベース２のみで構成されるダイオード１００であれば、Ｐ型ベース２全体にもリサーフ層の注入を行っても良い。この方法について、図２０および図２１を用いて説明する。
【０１１７】
図２０および図２１は終端領域の製造工程を順に示す断面図であり、終端領域の最終的な構成は、最終工程を示す図２１にリサーフ層１０２Ｃとして示す。
【０１１８】
リサーフ層１０２ＣはＰ型ベース２側から順にＰ型ベース２を囲むように配置された第１リサーフ層１１Ｃ、第２リサーフ層１２Ｃ、第３リサーフ層１３Ｃ、第４リサーフ層１４Ｃ、第５リサーフ層１５Ｃおよび第６リサーフ層１６Ｃと、Ｐ型ベース２全体に及ぶ活性領域リサーフ層１０とで構成されている。
【０１１９】
第１リサーフ層１１Ｃは、第３リサーフ層１３Ｃと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第３リサーフ層１３Ｃよりも浅い第１リサーフ層内不純物層１１１を有して構成されている。
【０１２０】
第２リサーフ層１２Ｃは、第３リサーフ層１３Ｃと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第１リサーフ層内不純物層１１１と同じ注入量、同じの深さの小領域１１１’が所定間隔で配列されて構成されている。
【０１２１】
第４リサーフ層１４Ｃは、第３リサーフ層１３Ｃと同じ注入量、同じ深さの小領域１３’と、第５リサーフ層１５Ｃと同じ注入量、同じ深さの小領域１５’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１２２】
第６リサーフ層１６Ｃは、第５リサーフ層１５Ｃと同じ注入量、同じ深さの小領域１５’と、イオン注入を全く行わない小領域１９’とが、多重に交互に配列された構成となっている。
【０１２３】
なお、リサーフ層１０２Ｃにおいては、第１リサーフ層内不純物層１１１がＰ型ベース２全体を包含するように設けられ、第３リサーフ層１３Ｃと同じ注入量、同じ深さの注入層が第１リサーフ層内不純物層１１１を包含するように設けられており、Ｐ型ベース２が包含されている領域を活性領域リサーフ層１０と呼称する。
【０１２４】
このような構成を採ることで、Ｐ型ベース２全体の深さ方向の濃度変化が緩やかになり、ＰＮダイオードのスイッチング特性を変化させることができる。
【０１２５】
次に、図２０および図２１を用いてリサーフ層１０２Ｃの形成方法について説明する。まず、図２０に示すように、活性領域２を形成した側の主面上に注入マスクＭ６１をパターニングする。
【０１２６】
注入マスクＭ６１は、Ｐ型ベース２、第１リサーフ層１１Ｃ、第２リサーフ層１２Ｃおよび第３リサーフ層１３Ｃに対応する部分および第４リサーフ層１４Ｃにおける小領域１３’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ６１上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、活性領域リサーフ層１０、第１〜第３リサーフ層１１Ｃ〜１３Ｃに対応する部分に第３リサーフ層１３Ｃと同じ注入量、同じ深さの注入層を形成するとともに、第４リサーフ層１４Ｃにおける小領域１３’を形成する。この場合、第３リサーフ層１３Ｃと同じ注入量、同じ深さの注入層の注入深さはＰ型ベース２の注入深さよりも深くなるように注入エネルギーを設定する。
【０１２７】
次に、注入マスクＭ６１を除去した後、図２１に示す工程において注入マスクＭ６２をパターニングする。注入マスクＭ６２は、第１リサーフ層内不純物層１１１、第２リサーフ層１２Ｃにおける小領域１１１’、第４リサーフ層１４Ｃにおける小領域１５’、第５リサーフ層１５Ｃに対応する部分および第６リサーフ層１６Ｃにおける小領域１５’が開口部となったパターンを有している。この場合、第１リサーフ層内不純物層１１１を形成するための開口部は、Ｐ型ベース２上全体にも形成する。
【０１２８】
そして、注入マスクＭ６２上からＡｌなどのＰ型不純物を、注入マスクＭ６１の注入プロセスよりも低い注入エネルギーでイオン注入することで、第１リサーフ層内不純物層１１１、小領域１１１’、小領域１５’、第５リサーフ層１５Ｃ、小領域１５’を形成して、活性領域リサーフ層１０、第１リサーフ層１１Ｃ、第２リサーフ層１２Ｃ、第４リサーフ層１４Ｃ、第５リサーフ層１５Ｃおよび第６リサーフ層１６Ｃを形成する。なお、注入マスクＭ６２によりさらなる不純物注入が防止されることで、第３リサーフ層１３Ｃが得られる。この場合、第１リサーフ層内不純物層１１１の注入深さが、Ｐ型ベース２よりも深くなるように注入エネルギーを設定する。
【０１２９】
以上説明した、実施の形態２の変形例１〜３は、各注入プロセスの注入深さを変えることでリサーフ構造、さらには活性領域の深さ方向のプロファイルを制御する方法を示している。この方法は、ＳｉＣ基板のように、不純物イオンの散乱や拡散が小さい半導体基板を用いる場合に特に有効である。また、シリコン基板のように大きく熱拡散するような半導体基板であっても、アニール処理時間を短縮する、アニール温度を低減するといった場合に適用できる。
【０１３０】
なお、変形例２および３では、注入プロセスによって注入深さを変えた場合に、第１リサーフ層１１Ｂが幅方向および深さ方向においてＰ型ベース２にオーバーラップする構成および第１リサーフ層内不純物層１１１がＰ型ベース２全体を包含するように設けられた構成を示したが、注入深さが一定の場合に、Ｐ型ベース２（活性領域）に隣接する第１リサーフ層の不純物領域を上記のように構成しても良い。特に変形例３の場合、Ｐ型ベース層２の注入プロセスを省略し、第１リサーフ層内不純物層１１１（すなわち、活性領域リサーフ層１０と第１リサーフ層１１Ｃ）をＰ型ベースとみなす構成にしても良い。このとき、Ｐ型ベースとなる領域の総注入量は、半導体材料のリサーフ条件で与えられる値の１倍から２倍以上（Ｐ型ベースが完全に空乏化しないような条件）であることが望ましい。この構成により、ＰＮ接合ダイオードを製造するための写真製版プロセスおよび不純物注入プロセスを１回減らすことができる。
【０１３１】
Ｃ．実施の形態３．
実施の形態２では、２回の注入プロセスにより、実効的な注入量が半導体装置の外側に向かって５段階ないしは６段階で漸減するリサーフ層を形成する構成および製造方法を説明したが、これは２回以上のｎ回の注入プロセスに定式化することができる。以下、本発明に係る実施の形態３として、ｎ回の注入プロセスでリサーフ層を形成する構成および製造方法について説明する。
【０１３２】
ｎ回の注入プロセスを行う場合、注入量ａ１，ａ２，ａ３，・・・，ａｎは次の関係を満たすものとする。
【０１３３】
【数１】
2012049872.tif 000003
【０１３４】
上式（１）は、以下の数式（２）で書き直すことができる。
【０１３５】
【数２】
2012049872.tif 000004
【０１３６】
このｎ回の注入プロセスで実現できる注入量の種類、すなわち、ａ１，・・・，ａｎのうち、１つ以上の和で表現できる注入量の種類は（２n−１）通りである。現段階では、まだ実効的な注入量は考慮しない。
【０１３７】
そして、その注入量ｓｊは、以下の数式（３）で表すことができる。
【０１３８】
【数３】
2012049872.tif 000005
【０１３９】
言い換えれば、注入量ｓ（２n−１）＝ａ１×（２n−１）／２n-1からｓ１＝ａ１／２n-1の間で、等間隔で離散的な注入量を得ることができる。そして、Ｐ型ベース２に隣接して注入量ｓ（２n−１）の領域を配置し、その外側に隣接して注入量ｓ（２n−２）の領域を配置し、というように、外側に向かって徐々に注入量ｓｊを少なくし、最後に注入量ｓ１の領域を配置する。すると、ｎ回の注入プロセスにより、（２n−１）段階の注入量を有するリサーフ層を形成できる。そして、注入量ｓｊの領域の幅を全て同じにすれば、注入量が外側に向かって段階的に線形にゼロまで減少する（２n−１）段階のリサーフ層を形成できる。
【０１４０】
Ｃ−１．装置構成１．
ここで、ｎ＝３の例について図２２〜図２４を用いて説明する。上記理論に基づけば、３回の注入プロセスで７段階の注入量を有するリサーフ層を形成できる。
【０１４１】
図２２〜図２４は終端領域の製造工程を順に示す断面図であり、終端領域の最終的な構成は、最終工程を示す図２４にリサーフ層１２１として示す。
【０１４２】
図２４に示すリサーフ層１２１は、Ｐ型ベース２側から順にＰ型ベース２を囲むように配置された第１リサーフ層２１、第２リサーフ層２２、第３リサーフ層２３、第４リサーフ層２４、第５リサーフ層２５、第６リサーフ層２６および第７リサーフ層２７で構成されている。
【０１４３】
Ｃ−２．製造方法１．
次に、図２２〜図２４を用いてリサーフ層１２１の形成方法について説明する。まず、図２２に示すように、活性領域２を形成した側の主面上に注入マスクＭ７１をパターニングする。
【０１４４】
注入マスクＭ７１は、第１リサーフ層２１、第２リサーフ層２２、第３リサーフ層２３および第４リサーフ層２４に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ７１上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第１〜第４リサーフ層２１〜２４に対応する部分に第４リサーフ層２４と同じ注入量、同じ深さの注入層を形成する。
【０１４５】
次に、注入マスクＭ７１を除去した後、図２３に示す工程において注入マスクＭ７２をパターニングする。注入マスクＭ７２は、第１リサーフ層２１、第２リサーフ層２２、第５リサーフ層２５および第６リサーフ層２６に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ７２上からＡｌなどのＰ型不純物を第６リサーフ層２６と同じ不純物量でイオン注入することで、第１および第２リサーフ層２１および２２に対応する部分に第２リサーフ層２２と同じ注入量、同じ深さの注入層を形成し、第５および第６リサーフ層２５および２６に対応する部分に第６リサーフ層２６と同じ注入量、同じ深さの注入層を形成する。
【０１４６】
次に、注入マスクＭ７２を除去した後、図２４に示す工程において注入マスクＭ７３をパターニングする。注入マスクＭ７３は、第１リサーフ層２１、第３リサーフ層２３、第５リサーフ層２５および第７リサーフ層２６に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ７３上からＡｌなどのＰ型不純物を第７リサーフ層２７と同じ不純物量でイオン注入することで、第１リサーフ層２１、第３リサーフ層２３、第５リサーフ層２５および第７リサーフ層２７を形成する。なお、注入マスクＭ７３によりさらなる不純物注入が防止されることで、第２リサーフ層２２、第４リサーフ層２４および第６リサーフ層２６が得られる。
【０１４７】
Ｃ−３．装置構成２
次に、実施の形態１および２において説明した、異なる注入量の小領域を多重に交互に配列した領域を設けて、実効的な注入量の階調を増やす場合についての定式化を行う。
【０１４８】
この場合、単一注入量のリサーフ層の境界に実効的な注入量で定義されるリサーフ層を挿入することになるので、実効的な注入量は（２n−１）＋｛（２n−１）−１｝＝｛２×（２n−１）−１｝段階となる。
【０１４９】
また、最外周に、注入する小領域と注入しない小領域を多重に交互に配置させた領域を設ければ、実効的な注入量は｛２×（２n−１）｝段階となる。
【０１５０】
この場合、実効的な注入量（単一注入量を含む）ｔｊは以下の数式（４）で表される。
【０１５１】
【数４】
2012049872.tif 000006
【０１５２】
つまり、実効的な注入量を有するリサーフ層を挿入することによって、同じ注入プロセスの回数でも、注入量の階調（段階数）をおおよそ２倍にすることができる。
【０１５３】
違う見方をすれば、実効的な注入量を有するリサーフ層を挿入することによって、実効的な注入量ではあるが、ある注入量の階調を得るために必要な注入プロセスの回数を１回減らすことができる。
【０１５４】
ここで、ｎ＝３の例について図２５〜図２７を用いて説明する。上記理論に基づけば、３回の注入プロセスで、実効的な注入量を有するリサーフ層を含む、１４段階の注入量を有したリサーフ層を形成できる。
【０１５５】
Ｃ−４．製造方法．
図２５〜図２７は終端領域の製造工程を順に示す断面図であり、終端領域の最終的な構成は、最終工程を示す図２７にリサーフ層１２２として示す。
【０１５６】
図２７に示すリサーフ層１２２は、Ｐ型ベース２側から順にＰ型ベース２を囲むように配置された第１リサーフ層４１、第２リサーフ層４２、第３リサーフ層４３、第４リサーフ層４４、第５リサーフ層４５、第６リサーフ層４６、第７リサーフ層４７、第８リサーフ層４８、第９リサーフ層４９、第１０リサーフ層５０、第１１リサーフ層５１、第１２リサーフ層５２、第１３リサーフ層５３および第１４リサーフ層５４で構成されている。このうち、第２リサーフ層４２、第４リサーフ層４４、第６リサーフ層４６、第８リサーフ層４８、第１０リサーフ層５０、第１２リサーフ層５２および第１４リサーフ層５４は実効的な注入量を有するリサーフ層である。
【０１５７】
第２リサーフ層４２は、第１リサーフ層４１と同じ注入量の小領域４１’と、第３リサーフ層４３と同じ注入量の小領域４３’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１５８】
第４リサーフ層４４は、第３リサーフ層４３と同じ注入量の小領域４３’と、第５リサーフ層４５と同じ注入量の小領域４５’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１５９】
第６リサーフ層４６は、第５リサーフ層４５と同じ注入量の小領域４５’と、第７リサーフ層４７と同じ注入量の小領域４７’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１６０】
第８リサーフ層４８は、第７リサーフ層４７と同じ注入量の小領域４７’と、第９リサーフ層４９と同じ注入量の小領域４９’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１６１】
第１０リサーフ層５０は、第９リサーフ層４９と同じ注入量の小領域４９’と、第１１リサーフ層５１と同じ注入量の小領域５１’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１６２】
第１２リサーフ層５２は、第１１リサーフ層５１と同じ注入量の小領域５１’と、第１３リサーフ層５３と同じ注入量の小領域５３’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１６３】
第１４リサーフ層５４は、第１３リサーフ層５３と同じ注入量の小領域５３’と、イオン注入を全く行わない小領域１９’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１６４】
次に、図２５〜図２７を用いてリサーフ層１２２の形成方法について説明する。まず、図２５に示すように、活性領域２を形成した側の主面上に注入マスクＭ８１をパターニングする。
【０１６５】
注入マスクＭ８１は、第１〜第７リサーフ層４１〜４７に対応する部分および第８リサーフ層４８における小領域４７’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ８１上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第１〜第７リサーフ層４１〜４７に対応する部分に第７リサーフ層４７と同じ注入量の注入層を形成するとともに、第８リサーフ層１８における小領域４７’を形成する。
【０１６６】
次に、注入マスクＭ８１を除去した後、図２６に示す工程において注入マスクＭ８２をパターニングする。注入マスクＭ８２は、第１リサーフ層４１、第２リサーフ層４２、第３リサーフ層４３、第９リサーフ層４９、第１０リサーフ層５０および第１１リサーフ層５１に対応する部分、第４リサーフ層４４における小領域４３’に対応する部分、および第１２リサーフ層５２における小領域５１’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ８２上からＡｌなどのＰ型不純物を第１１リサーフ層５１と同じ不純物量でイオン注入することで、第１〜第３リサーフ層４１〜４３に対応する部分および第８リサーフ層４８における小領域４９’に第３リサーフ層４３と同じ注入量の注入層を形成するとともに、第４リサーフ層４４における小領域４３’を形成する。
【０１６７】
また、第９〜第１１リサーフ層４９〜５１に対応する部分に第１１リサーフ層５１と同じ注入量の注入層を形成するとともに第１２リサーフ層５２における小領域５１’を形成する。
【０１６８】
次に、注入マスクＭ８２を除去した後、図２７に示す工程において注入マスクＭ８３をパターニングする。注入マスクＭ８３は、第１リサーフ層４１、第５リサーフ層４５、第９リサーフ層４９および第１３リサーフ層５３に対応する部分、第２リサーフ層４２における小領域４１’に対応する部分、第４リサーフ層４４における小領域４５’に対応する部分、第６リサーフ層４６における小領域４５’に対応する部分、第８リサーフ層４８における小領域４９’に対応する部分、第１０リサーフ層５０における小領域４９’に対応する部分、第１２リサーフ層５２における小領域５１’に対応する部分および第１４リサーフ層５４における小領域５３’に対応する部分が開口部となったパターンを有している。
【０１６９】
注入マスクＭ８３上からＡｌなどのＰ型不純物を第１３リサーフ層５３と同じ不純物量でイオン注入することで、第１リサーフ層４１、第５リサーフ層４５、第９リサーフ層４９および第１３リサーフ層５３を形成する。また、第２リサーフ層４２における小領域４１’第４リサーフ層４４における小領域４５’、第６リサーフ層４６における小領域４５’、第８リサーフ層４８における小領域４９’、第１０リサーフ層５０における小領域４９’、第１２リサーフ層５２における小領域５１’および第１４リサーフ層５４における小領域５３’を形成する。なお、注入マスクＭ８３によりさらなる不純物注入が防止されることで、第３リサーフ層４３、第７リサーフ層４７および第１１リサーフ層５１が得られる。
【０１７０】
なお、図２５〜２７に示した注入マスクＭ８１〜Ｍ８３は一例であり、３回の注入プロセスで１４段階の注入量を有したリサーフ層を形成できるマスクはこれに限定されるものではない。
【０１７１】
ただし、注入マスクＭ８１〜Ｍ８３は、次のような法則性をもって開口されており、これはｎ回の注入プロセスの場合にも適用できる。
【０１７２】
単一の注入量もしくは実効的な注入量を有する｛２×（２n−１）｝個の領域のそれぞれの幅をｗとすると、注入量ａｍ＝ａ１／２m-1（１≦ｍ≦ｎ）の注入に使用するマスクは、Ｐ型ベース側から順番に、幅｛ｗ×（２n-m+1−１）｝の開口部、幅ｗの一部開口した部分、幅｛ｗ×（２n-m+1−１）｝のマスク部、幅ｗの一部開口した部分、の繰り返しで形成される。
【０１７３】
リサーフ構造の場合、ａ１が半導体材料のリサーフ条件で与えられる値の１倍から２倍程度である場合に、良好な特性が得られる。
【０１７４】
Ｃ−５．変形例１．
以上説明した実施の形態３では、３回の注入プロセスでの注入深さを同一にしているが、注入プロセスによって注入深さを変えても良い。以下、図２８〜図３０を用いて実施の形態３の変形例１による終端領域の構成および製造方法について説明する。
【０１７５】
図２８〜図３０は終端領域の製造工程を順に示す断面図であり、終端領域の最終的な構成は、最終工程を示す図３０にリサーフ層１２１Ａとして示す。
【０１７６】
リサーフ層１２１ＡはＰ型ベース２側から順にＰ型ベース２を囲むように配置された第１リサーフ層２１Ａ、第２リサーフ層２２Ａ、第３リサーフ層２３Ａ、第４リサーフ層２４Ａ、第５リサーフ層２５Ａ、第６リサーフ層２６Ａおよび第７リサーフ層２７Ａで構成されている。
【０１７７】
第１リサーフ層２１Ａは、第２リサーフ層２２Ａに含まれる第２リサーフ層内不純物層２２１と同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第２リサーフ層内不純物層２２１よりも浅い第１リサーフ層内不純物層２１１を有して構成されている。
【０１７８】
第２リサーフ層２２Ａは、第４リサーフ層２４Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第４リサーフ層２４Ａよりも浅い第２リサーフ層内不純物層２２１を有して構成されている。
【０１７９】
第３リサーフ層２３Ａは、第４リサーフ層２４Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第４リサーフ層２４Ａよりも浅い第３リサーフ層内不純物層２３１を有して構成されている。
【０１８０】
第５リサーフ層２５Ａは、第６リサーフ層２６Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第６リサーフ層２６Ａよりも浅い第５リサーフ層内不純物層２５１を有して構成されている。
【０１８１】
このような構成を採ることにより、第１〜第３リサーフ層２１Ａ〜２３Ａの深さ方向の濃度変化を緩やかにすることができる。その結果、第１〜第３リサーフ層２１Ａ〜２３Ａにおける電界集中を緩和することができる。
【０１８２】
次に、図２８〜図３０を用いてリサーフ層１２１Ａの形成方法について説明する。まず、図２８に示すように、活性領域２を形成した側の主面上に注入マスクＭ９１をパターニングする。
【０１８３】
注入マスクＭ９１は、第１〜第４リサーフ層２１Ａ〜２４Ａに対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ９１上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第１〜第４リサーフ層２１Ａ〜２４Ａに対応する部分に第４リサーフ層２４Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層を形成する。
【０１８４】
次に、注入マスクＭ９１を除去した後、図２９に示す工程において注入マスクＭ９２をパターニングする。注入マスクＭ９２は、第１リサーフ層２１Ａ、第２リサーフ層２２Ａ、第５リサーフ層２５Ａおよび第６リサーフ層２６Ａに対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ９２上からＡｌなどのＰ型不純物を、注入マスクＭ９１の注入プロセスよりも低い注入エネルギーでイオン注入することで、第２リサーフ層内不純物層２２１および第６リサーフ層２６Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層を形成する。
【０１８５】
次に、注入マスクＭ９２を除去した後、図３０に示す工程において注入マスクＭ９３をパターニングする。注入マスクＭ９３は、第１リサーフ層２１Ａ、第３リサーフ層２３Ａ、第５リサーフ層２５Ａおよび第７リサーフ層２７Ａに対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ９３上からＡｌなどのＰ型不純物を、注入マスクＭ９２の注入プロセスよりも低い注入エネルギーでイオン注入することで、第２リサーフ層内不純物層２２１内に第１リサーフ層内不純物層２１１を形成し、第４リサーフ層２４Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に第３リサーフ層内不純物層２３１を形成し、第６リサーフ層２６Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に第５リサーフ層内不純物層２５１を形成し、第７リサーフ層２７Ａを半導体基板１内に形成する。
【０１８６】
なお、注入マスクＭ９３によりさらなる不純物注入が防止されることで、第２リサーフ層２２Ａ、第４リサーフ層２４Ａおよび第６リサーフ層２６Ａが得られる。
【０１８７】
Ｃ−６．変形例２．
実施の形態３の変形例２として、異なる注入量の小領域を多重に交互に配列した領域を設けて、実効的な注入量の階調を増やす構成において、注入プロセスによって注入深さを変えた場合の構成について、図３１〜図３３を用いて説明する。
【０１８８】
図３１〜図３３は終端領域の製造工程を順に示す断面図であり、終端領域の最終的な構成は、最終工程を示す図３３にリサーフ層１２２Ａとして示す。
【０１８９】
図３３に示すリサーフ層１２２Ａは、Ｐ型ベース２側から順にＰ型ベース２を囲むように配置された第１リサーフ層４１Ａ、第２リサーフ層４２Ａ、第３リサーフ層４３Ａ、第４リサーフ層４４Ａ、第５リサーフ層４５Ａ、第６リサーフ層４６Ａ、第７リサーフ層４７Ａ、第８リサーフ層４８Ａ、第９リサーフ層４９Ａ、第１０リサーフ層５０Ａ、第１１リサーフ層５１Ａ、第１２リサーフ層５２Ａ、第１３リサーフ層５３Ａおよび第１４リサーフ層５４Ａで構成されている。このうち、第２リサーフ層４２Ａ、第４リサーフ層４４Ａ、第６リサーフ層４６Ａ、第８リサーフ層４８Ａ、第１０リサーフ層５０Ａ、第１２リサーフ層５２Ａおよび第１４リサーフ層５４Ａは実効的な注入量を有するリサーフ層である。
【０１９０】
第１リサーフ層４１Ａは、第３リサーフ層４３Ａに含まれる第３リサーフ層内不純物層４３１と同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第４リサーフ層内不純物層４３１よりも浅い第１リサーフ層内不純物層４１１を有して構成されている。
【０１９１】
第３リサーフ層４３Ａは、第７リサーフ層４７Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第７リサーフ層４７Ａよりも浅い第３リサーフ層内不純物層４３１を有して構成されている。
【０１９２】
第５リサーフ層４５Ａは、第７リサーフ層４７Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第７リサーフ層４７Ａよりも浅い第５リサーフ層内不純物層４５１を有して構成されている。
【０１９３】
第９リサーフ層４９Ａは、第１１リサーフ層５１Ａと同じ注入量、同じ深さの注入層の中に、第１１リサーフ層５１Ａよりも浅い第９リサーフ層内不純物層４９１を有して構成されている。
【０１９４】
第２リサーフ層４２Ａは、第１リサーフ層４１Ａに含まれる第１リサーフ層内不純物層４１１と同じ注入量、同じ深さの小領域４１’と、第３リサーフ層４３に含まれる第３リサーフ層内不純物層４３１と同じ注入量、同じ深さの小領域４３’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１９５】
第４リサーフ層４４Ａは、第３リサーフ層４３に含まれる第３リサーフ層内不純物層４３１と同じ注入量、同じ深さの小領域４３’と第５リサーフ層４５Ａに含まれる第５リサーフ層内不純物層４５１と同じ注入量、同じ深さの小領域４５’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１９６】
第６リサーフ層４６Ａは、第５リサーフ層４５Ａに含まれる第５リサーフ層内不純物層４５１と同じ注入量、同じ深さの小領域４５’と第７リサーフ層４７Ａと同じ注入量、同じ深さの小領域４７’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１９７】
第８リサーフ層４８は、第７リサーフ層４７Ａと同じ注入量、同じ深さの小領域４７’と、第９リサーフ層４９Ａに含まれる第９リサーフ層内不純物層４９１と同じ注入量、同じ深さの小領域４９’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１９８】
第１０リサーフ層５０Ａは、第９リサーフ層４９Ａに含まれる第９リサーフ層内不純物層４９１と同じ注入量、同じ深さの小領域４９’と第１１リサーフ層５１Ａと同じ注入量、同じ深さの小領域５１’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０１９９】
第１２リサーフ層５２Ａは、第１１リサーフ層５１Ａと同じ注入量、同じ深さの小領域５１’と、第１３リサーフ層５３Ａと同じ注入量、同じ深さの小領域５３’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０２００】
第１４リサーフ層５４Ａは、第１３リサーフ層５３Ａと同じ注入量、同じ深さの小領域５３’と、イオン注入を全く行わない小領域１９’とが、多重に交互に配列されて構成されている。
【０２０１】
このような構成を採ることにより、第１〜第３リサーフ層４１Ａ〜４３Ａの深さ方向の濃度変化を緩やかにすることができる。その結果、第１〜第３リサーフ層４１Ａ〜４３Ａにおける電界集中を緩和することができる。また、第１リサーフ層４１Ｂが幅方向および深さ方向においてＰ型ベース２にオーバーラップする構成となっているので、Ｐ型ベース２の第１リサーフ層４１Ａ近傍のコーナー部において深さ方向の濃度変化を緩やかにすることができる。その結果、Ｐ型ベース２のリサーフ層４１Ａ近傍のコーナー部における電界集中も緩和することができる。
【０２０２】
次に、図３１〜図３３を用いてリサーフ層１２２Ａの形成方法について説明する。まず、図３１に示すように、活性領域２を形成した側の主面上に注入マスクＭ１０１をパターニングする。
【０２０３】
注入マスクＭ１０１は、第１〜第７リサーフ層４１Ａ〜４７Ａに対応する部分および第８リサーフ層４８Ａにおける小領域４７’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ１０１上からＡｌなどのＰ型不純物をイオン注入することで、第１〜第７リサーフ層４１Ａ〜４７Ａに対応する部分に第７リサーフ層４７Ａと同じ注入量の注入層を形成するとともに、第８リサーフ層１８における小領域４７’を形成する。
【０２０４】
次に、注入マスクＭ１０１を除去した後、図３２に示す工程において注入マスクＭ１０２をパターニングする。注入マスクＭ１０２は、第１リサーフ層４１Ａ、第２リサーフ層４２Ａ、第３リサーフ層４３Ａ、第９リサーフ層４９Ａ、第１０リサーフ層５０Ａおよび第１１リサーフ層５１Ａに対応する部分、第４リサーフ層４４Ａにおける小領域４３’に対応する部分、および第１２リサーフ層５２Ａにおける小領域５１’に対応する部分が開口部となったパターンを有し、注入マスクＭ１０２上からＡｌなどのＰ型不純物を、注入マスクＭ１０１の注入プロセスよりも低い注入エネルギーで第１１リサーフ層５１Ａと同じ不純物量でイオン注入することで、第１〜第３リサーフ層４１Ａ〜４３Ａに対応する部分および第８リサーフ層４８Ａにおける小領域４９’に第３リサーフ層４３と同じ注入量の注入層を形成するとともに、第４リサーフ層４４における小領域４３’を形成する。
【０２０５】
また、第９〜第１１リサーフ層４９Ａ〜５１Ａに対応する部分に第１１リサーフ層５１Ａと同じ注入量の注入層を形成するとともに第１２リサーフ層５２Ａにおける小領域５１’を形成する。
【０２０６】
次に、注入マスクＭ１０２を除去した後、図３３に示す工程において注入マスクＭ１０３をパターニングする。注入マスクＭ１０３は、第１リサーフ層４１Ａ、第５リサーフ層４５Ａ、第９リサーフ層４９Ａおよび第１３リサーフ層５３Ａに対応する部分、第２リサーフ層４２Ａにおける小領域４１’に対応する部分、第４リサーフ層４４Ａにおける小領域４５’に対応する部分、第６リサーフ層４６における小領域４５’に対応する部分、第８リサーフ層４８における小領域４９’に対応する部分、第１０リサーフ層５０における小領域４９’に対応する部分、第１２リサーフ層５２における小領域５１’に対応する部分および第１４リサーフ層５４における小領域５３’に対応する部分が開口部となったパターンを有している。
【０２０７】
注入マスクＭ１０３上からＡｌなどのＰ型不純物を、注入マスクＭ１０２の注入プロセスよりも低い注入エネルギーで第１３リサーフ層５３Ａと同じ不純物量でイオン注入することで、第１リサーフ層４１Ａ、第５リサーフ層４５Ａ、第９リサーフ層４９Ａおよび第１３リサーフ層５３Ａを形成する。また、第２リサーフ層４２Ａにおける小領域４１’第４リサーフ層４４Ａにおける小領域４５’、第６リサーフ層４６Ａにおける小領域４５’、第８リサーフ層４８Ａにおける小領域４９’、第１０リサーフ層５０Ａにおける小領域４９’、第１２リサーフ層５２Ａにおける小領域５１’および第１４リサーフ層５４Ａにおける小領域５３’を形成する。なお、注入マスクＭ１０３によりさらなる不純物注入が防止されることで、第３リサーフ層４３Ａ、第７リサーフ層４７Ａおよび第１１リサーフ層５１Ａが得られる。
【０２０８】
以上説明した実施の形態１〜４によれば、さらに以下の効果が期待できる。すなわち、比較的低い注入量で、平均して線形的に注入量がＰ型ベース層から外側に向かって漸減するようなリサーフ層（例えば、ＳｉＣ基板においては、最大不純物濃度が１．５×１０13ｃｍ-2）を形成し、複数のイオン注入が重畳される領域（第１リサーフ層）にもある程度空乏層を広げることで、Ｐ型ベース層側の空乏層境界の曲率半径を拡大し、さらに優れた高耐圧性を持たせることができる。
【０２０９】
また、リサーフ層の水平方向の注入量の勾配により外乱に対するロバスト性を得ることができると言うことができる。
【０２１０】
また、リサーフ層の濃度が比較的低く、また、リサーフ層の最も濃度の高い領域にもある程度空乏層を広げることができるので、Ｐ型ベース層側の空乏層境界において過度な電界集中は生じない。そのため、異なる注入量（もしくは濃度）を持つ注入層の深さに対する大きな制限はなく、例えば図１７に示されるように、深さの異なるリサーフ層を重畳する構造により耐圧の向上をも図ることができる。
【０２１１】
また、異なる注入量によるイオン注入プロセスにおいて、不純物を重ねて注入せず、別個の領域に交互に注入する領域を設けることにより、リサーフ構造の段階を増やすことができる。この場合、先に説明したように、マスクのアライメントずれが発生しても、リサーフ層による電界集中緩和の効果は変わらない（注入マスクアライメント誤差は耐圧性能に影響を与えない）ので、問題は発生しない。
【０２１２】
また、実施の形態１で説明した方法によれば、３回の注入プロセスで実効的に５〜６段階の注入量を有するリサーフ層を形成することができ、実施の形態２で説明した方法によれば、２回の注入プロセスで実効的に５〜６段階の注入量を有するリサーフ層を形成することができるので、少ない注入プロセスで、より多くのリサーフ層を形成でき、耐圧を高めることができる。
【０２１３】
Ｄ．実施の形態４．
実施の形態１〜３においては、本発明をＰＮダイオードに適用した場合について説明したが、Ｐ型不純物を比較的高濃度に含むＰ型注入層（Ｐ型ウエル）を有するＭＯＳＦＥＴはもちろんのこと、ショットキーバリアダイオードの終端領域にも適用して、終端領域での電界集中を緩和することができる。
【０２１４】
図３４は本発明を適用した場合のショットキーバリアダイオード２００の終端領域を示す断面図である。
【０２１５】
ここで、ショットキーバリアダイオード２００は、Ｎ型不純物を比較的低濃度に含む半導体基板１に形成されており、半導体基板１の主面上に設けられたショットキー電極８１の端縁部の下部に第１リサーフ層１１が配置されるようにリサーフ層１０２が形成されている。なお、リサーフ層１０２は、図９に示したリサーフ層１０２と同一の構成を有しており、重複する説明は省略する。
【０２１６】
一般にショットキーバリアダイオードでは、ショットキー電極の端部における電界集中を緩和するために、ショットキー電極端縁部の下部に、Ｐ型不純物を比較的高濃度に含むＰ型注入層を設けるが、第１リサーフ層１１の注入量が、半導体材料のリサーフ条件で与えられる値の１倍から２倍以上（第１リサーフ層１１が完全に空乏化しないような条件）であれば、特に別途Ｐ型注入層を設ける必要はない。
【０２１７】
図３４に示すショットキーバリアダイオード２００では、保護すべき箇所はショットキー電極８１の下部（この部分が活性領域に相当する）端縁部であるため、第１リサーフ層１１は、ショットキー電極８１の端縁部下部にも及ぶように構成されている。
【０２１８】
ショットキーバリアダイオード２００では、第１リサーフ層１１の内側端縁部にも電界が集中する。その電界集中のショットキー電極８１の下部端縁部への影響を避けるために、ショットキー電極８１と第１リサーフ層１１のオーバーラップは数μｍ以上設けることが望ましい。
【０２１９】
また、リサーフ層１０２の形成する際に、ショットキー電極８１の下部（活性領域）の一部にも同時に注入し、ＪＢＳ（Junction Barrier Schottky diode）もしくはＭＰＳ（Merged PN-Schottky diode）としても良い。
【０２２０】
Ｅ．実施の形態５．
実施の形態１〜３においては、本発明をＰＮダイオードに適用した場合について説明したが、ＬＤＭＯＳＦＥＴ（Laterally Diffused MOSFET）にも適用して高濃度注入層端縁部における電界集中を緩和することができる。
【０２２１】
図３５は本発明を適用した場合のＬＤＭＯＳＦＥＴ３００の活性領域を示す断面図である。
【０２２２】
ここで、ＬＤＭＯＳＦＥＴ３００は、Ｐ型不純物を比較的低濃度に含む半導体基板９１に形成されており、半導体基板９１の主面内に設けられたＰ型不純物を比較的高濃度に含むＰ型注入層（Ｐ型ウエル）９８と、半導体基板９１上にゲート酸化膜９２を介して設けられたゲート電極９３と、Ｐ型ウエル９８の表面内に設けられソースとなるＮ型不純物を比較的高濃度に含むＮ型注入層９４と、Ｐ型ウエル９８およびＮ型注入層９４上に設けられたソース電極９５と、ソースとは離隔して設けられた、ドレインとなるＮ型不純物を比較的高濃度に含むＮ型注入層９６と、Ｎ型注入層９６上に設けられたドレイン電極９７と、ゲート−ドレイン間に設けられたＮ型不純物を比較的低濃度に含むリサーフ層１０１とを備えている。
【０２２３】
リサーフ層１０１は、Ｎ型注入層９６側が第１リサーフ層１１となり、第５リサーフ層１５の終端はＰ型ウエル９８の側面に接している。
【０２２４】
なお、ゲート電極９５が第５リサーフ層１５の終端を少しでも覆っていれば、第５リサーフ層１５の終端とＰ型ウエル９８の間に注入されない領域があっても良い。また、ゲート電極９５のドレイン側端の下部がＮ型不純物層となっていれば、第５リサーフ層１５とＰ型ウエル９８がオーバーラップして注入されても良い。このような構成でも、Ｐ型ウエル９８表面のチャネルが開通しないとＬＤＭＯＳＦＥＴがオンしないため、ゲート閾値電圧は変わらない。
【０２２５】
ＬＤＭＯＳＦＥＴ３００のゲート−ドレイン部と終端領域とでは電極の配置が異なるものの、リサーフ層を設ける目的は同じである。半導体基板の裏面、および、半導体基板の裏面とほぼ同電位である領域（ＬＤＭＯＳＦＥＴの活性領域ではソースおよびＰ型ウエル、縦型ダイオードの終端領域ではダイシングラインおよびチャネルストッパに相当）と、半導体基板と導電型の異なる高濃度注入層（ＬＤＭＯＳＦＥＴの活性領域ではドレイン、縦型ダイオードの終端領域ではＰベースに相当）との間に高電圧が印加されたときに発生する、高濃度注入層端縁部における電界集中を緩和するために、リサーフ層１０１を設けている。
【０２２６】
Ｆ．その他の適用例．
実施の形態１〜３では縦型デバイスへの適用例を示したが、横型デバイスでも、デバイス周縁部（終端領域）に耐圧を保持する機構が必要な場合は、同様のリサーフ構造を適用することができる。
【０２２７】
また、実施の形態１〜３においては、Ｎ型半導体基板とＰ型注入層により構成されたＰＮ接合ダイオードに適用した構成について説明したが、これらの導電型が全て逆であっても、同様の効果が得られる。
【０２２８】
また、ＰＮ接合ダイオードだけでなく、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ、ＢＪＴ（Bipolar Junction Transistor）などのトランジスタに適用しても、同様の効果が得られる。もちろん、実施の形態５の横型ＬＤＭＯＳＦＥＴの終端構造としても適用できる。
【０２２９】
また、半導体基板はＳｉＣに限定されずワイドバンドギャップを有する半導体、例えば、窒化ガリウム系材料や、ダイヤモンドで構成される基板を使用しても良いし、Ｓｉ基板であっても良い。最適なリサーフ層の注入量は、主に使用する半導体材料の誘電率と絶縁破壊電界によって決まり、最適なリサーフ層の幅は、主に半導体材料の絶縁破壊電界と必要とされる耐圧により決まる。
【０２３０】
このようなワイドバンドギャップ半導体によって構成されるスイッチング素子やダイオード素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、シリコン半導体に比べて小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子やダイオード素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体装置モジュールの小型化が可能となる。
【０２３１】
また、耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷ではなく空冷による冷却も可能となり、半導体装置モジュールの一層の小型化が可能となる。
【０２３２】
また、注入に用いる不純物は、Ｂ（ホウ素）、Ｎ（窒素）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｐ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｉｎ（インジウム）など、半導体材料の原子と置換して活性化するものであれば、どのようなものであっても良い。ただし、拡散長が大きい不純物の方が、注入量の異なる領域の界面において、注入量（あるいは、濃度）の変化がなだらかになり、電界集中が緩和される。そのため、Ｎ型半導体基板であれば、Ｂ（ホウ素）やＡｌ（アルミニウム）を注入してＰ型注入層を形成することにより、より良い効果が期待できる。
【符号の説明】
【０２３３】
１  半導体基板、２  活性領域、３  終端領域、４  アノード電極、５  カソード電極、８１  ショットキー電極、９２  ゲート酸化膜、９３  ゲート電極、９４  ソース、９６  ドレイン、９７  ドレイン電極、９８  Ｐ型ウエル、１０１，１０１Ａ，１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０３，１０４，１２１，１２１Ａ，１２２，１２２Ａ  リサーフ層。
【図１】
2012049872.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012049872.tif 000013
【図８】
2012049872.tif 000014
【図９】
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【図１０】
2012049872.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【国際調査報告】
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