(57)【要約】      （修正有）【課題】トレンチ・ゲート構造を有する炭化ケイ素デバイス及びその製造方法を提供する。【解決手段】炭化ケイ素デバイス５００において、ボディ領域は、トレンチ・ゲート構造体１５０のアクティブ状態の側壁１５１と接触している。ソース領域１１０は、アクティブ状態の側壁１５１と接触している。ソース領域１１０は、ボディ領域と第１の表面１０１との間に配置されている。ボディ領域は、ソース領域の下にあり、アクティブ状態の側壁から距離を置いた第１のボディ部分１２１を含む。第１の表面に平行な少なくとも１つの水平面において、第１のボディ部分でのドーパント濃度は、アクティブ状態の側壁における水平面でのボディ領域の基準ドーパント濃度の少なくとも１５０％であり、第１のボディ部分の水平延在部ｗ１は、ボディ領域の水平延在部全体の少なくとも２０％である。【選択図】図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化ケイ素デバイスを製造する方法であって、
炭化ケイ素体（１００）を提供することと、
第１の表面（１０１）から前記炭化ケイ素体（１００）まで延在するトレンチ・ゲート構造体（１５０）を形成することと、
ボディ領域（１２０）及びソース区域（２１０）を形成することであって、前記トレンチ・ゲート構造体（１５０）、前記ボディ領域（１２０）、及び前記ソース区域（２１０）を形成した後に、前記ボディ領域（１２０）及び前記ソース区域（２１０）が、前記トレンチ・ゲート構造体（１５０）のアクティブ状態の側壁（１５１）に接触しており、前記ソース区域（２１０）が、前記ボディ領域（１２０）と前記第１の表面（１０１）との間に配置されることと、
前記ボディ領域（１２０）の第１のボディ部分（１２１）にドーパントを注入することであって、前記第１のボディ部分（１２１）が、前記ソース区域（２１０）の下に配置され、前記アクティブ状態の側壁（１５１）から距離を置いており、少なくとも１つの水平面において、前記第１のボディ部分（１２１）でのドーパント濃度が、前記アクティブ状態の側壁（１５１）において、前記ボディ領域（１２０）における前記水平面での基準ドーパント濃度の少なくとも１５０％であり、前記第１のボディ部分（１２１）の水平延在寸法（ｗ１）が、前記ボディ領域（１２０）の水平延在寸法全体（ｗ０）の少なくとも２０％であることと、
前記ボディ領域（１２０）の導電型であり、前記第１の表面（１０１）から前記炭化ケイ素体（１００）まで延在する遮蔽領域（１４０）を形成することであって、前記遮蔽領域（１４０）が、前記ソース領域（１１０）と前記ボディ領域（１２０）に横方向から直接隣接し、前記遮蔽領域（１４０）が、さらなるトレンチ・ゲート構造体（１２０）の非アクティブ状態の側壁（１５２）と接触していることと
を含む、方法。
【請求項２】
前記トレンチ・ゲート構造体（１５０）を形成するのに先立って、前記ドーパントが、前記第１のボディ部分（１２１）に注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のボディ部分（１２１）に前記ドーパントを注入するための注入軸（４５１）が、前記第１の表面（１０１）の垂直方向（１０４）に対して傾斜しており、前記ドーパントが、前記トレンチ・ゲート構造体（１５０）のアクティブ状態の側壁の方向に向けられている、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記注入軸（４５１）と前記垂直方向（１０４）との間の注入角度（β）が、絶対値で少なくとも３°である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ボディ機能強化注入マスク（４５０）を前記第１の表面（１０１）上に形成することであって、前記ボディ機能強化注入マスク（４５０）が、前記ソース区域（２１０）の少なくとも第１のソース部分（２１１）を覆い、前記ボディ機能強化注入マスク（４５０）での開口部（４５５）が、前記第１の表面（１０１）の少なくともボディ接触域（１２６）を露出し、前記ボディ接触域（１２６）が、前記ソース区域（２１０）に横方向から直接隣接し、前記第１のソース部分（２１１）が、前記アクティブ状態の側壁（１５１）に隣接することと、
前記ボディ機能強化注入マスク（４５０）での前記開口部（４５５）を通して、前記第１のボディ部分（１２１）に前記ドーパントを注入することと
をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ボディ機能強化注入マスク（４５０）での前記開口部（４５５）が、前記ソース区域（２１０）の第２のソース部分（２１２）を露出し、前記第２のソース部分（２１２）が、前記ボディ接触域（１２６）と前記第１のソース部分（２１１）との間に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の表面（１０１）上にボディ接触注入マスク（４３０）を形成することであって、前記ボディ接触注入マスク（４３０）が前記ソース区域（２１０）を覆い、前記ボディ接触注入マスク（４３０）での開口部（４３５）が、前記ボディ接触域（１２６）を露出することと、
前記ボディ接触注入マスク（４３０）での前記開口部（４３５）を通して、前記ボディ領域（１２０）の導電型のドーパントを注入することと、
前記ボディ接触注入マスク（４３０）を横方向に凹ませることであって、横方向に凹んだボディ接触注入マスクが、前記ボディ機能強化注入マスク（４５０）を形成することと
をさらに含む、請求項５又は６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
深い注入マスク（４４０）を前記第１の表面（１０１）上に形成することであって、前記深い注入マスク（４４０）が、前記ソース区域（２１０）の第３のソース部分（２１３）を覆い、前記深い注入マスク（４４０）での開口部（４４５）が、前記ソース区域（２１０）の第４のソース部分（２１４）を露出し、前記第４のソース部分（２１４）が、前記ボディ接触域（１２６）と前記第３のソース部分（２１３）との間に配置されることと、
前記深い注入マスク（４４０）での前記開口部（４４５）を通して、前記ボディ領域（１２０）の導電型のドーパントを注入することと
をさらに含む、請求項５又は６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記深い注入マスク（４４０）を横方向に凹ませることをさらに含み、横方向に凹んだ深い注入マスクが、前記ボディ機能強化注入マスク（４５０）を形成する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の表面（１０１）上にボディ接触注入マスク（４３０）を形成することであって、前記ボディ接触注入マスク（４３０）が前記ソース区域（２１０）を覆い、前記ボディ接触注入マスク（４３０）での開口部（４３５）が、前記ボディ接触域（１２６）を露出することと、
前記ボディ接触注入マスク（４３０）での前記開口部（４３５）を通して、前記ボディ領域（１２０）の導電型のドーパントを注入することと、
前記ボディ接触注入マスク（４３０）を横方向に凹ませて、横方向に凹んだボディ接触注入マスクを設けることであって、前記横方向に凹んだボディ接触注入マスクが、前記深い注入マスク（４４０）を形成することと
をさらに含む、請求項８又は９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ボディ領域（１２０）の導電型に相補的な導電型のドーパントを前記ソース区域（２１０）に注入して、前記ソース区域（２１０）でのドープ済みのソース領域（１１０）を形成することをさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの水平面において、前記第１のボディ部分（１２１）の水平延在寸法（ｗ１）が、前記ボディ領域（１２０）の水平延在寸法全体（ｗ０）の少なくとも５０％である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
第１の表面（１０１）から前記炭化ケイ素体（１００）まで延在するトレンチ・ゲート構造体（１５０）、前記トレンチ・ゲート構造体（１５０）のアクティブ状態の側壁（１５１）と接触しているボディ領域（１２０）、前記アクティブ状態の側壁（１５１）と接触しているソース領域（１１０）であって、前記ボディ領域（１２０）と前記第１の表面（１０１）の間に配置されるソース領域（１１０）、及び前記ボディ領域（１２０）の導電型の遮蔽領域（１４０）を含む炭化ケイ素体（１００）を備える炭化ケイ素デバイス（５００）であって、
前記遮蔽領域（１４０）が、前記第１の表面（１０１）から前記炭化ケイ素体（１００）まで延在し、前記遮蔽領域（１４０）が、前記ソース領域（１１０）及び前記ボディ領域（１２０）に横方向から直接隣接し、前記遮蔽領域（１４０）が、さらなるトレンチ・ゲート構造体（１２０）の非アクティブ状態の側壁（１５２）と接触しており、
前記ボディ領域（１２０）が、前記ソース領域（１１０）の下にあり、前記アクティブ状態の側壁（１５１）から距離を置いている第１のボディ部分（１２１）を含み、前記第１の表面（１０１）に平行な少なくとも１つの水平面において、前記第１のボディ部分（１２１）でのドーパント濃度が、前記アクティブ状態の側壁（１５１）における前記水平面での前記ボディ領域（１２０）の基準ドーパント濃度の少なくとも１５０％であり、前記第１のボディ部分（１２１）の水平延在寸法（ｗ１）が、前記ボディ領域（１２０）の水平延在寸法全体（ｗ０）の少なくとも２０％である、炭化ケイ素デバイス（５００）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの水平面において、前記第１のボディ部分（１２１）の水平延在寸法（ｗ１）が、前記ボディ領域（１２０）の水平延在寸法全体（ｗ０）の少なくとも２０％である、請求項１３に記載の炭化ケイ素デバイス。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの水平面において、前記第１のボディ部分（１２１）に直接隣接する前記遮蔽領域（１４０）の一部分での横方向のドーパント分布が、前記第１のボディ部分（１２１）でのドーパント濃度から±１０％以下だけ異なっている、請求項１３又は１４のいずれか一項に記載の炭化ケイ素デバイス。
【請求項１６】
前記第１のボディ部分（１２１）が、マスクされた傾斜注入によって形成された、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の炭化ケイ素デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の各例は、炭化ケイ素デバイス、詳細には、トレンチ・ゲート構造体を有する炭化ケイ素デバイス、及びトレンチ・ゲート構造体を有する炭化ケイ素デバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体デバイスは、通常、電気エネルギーを変換するための電気回路、たとえばＤＣ／ＡＣコンバータ、ＡＣ／ＡＣコンバータ、又はＡＣ／ＤＣコンバータでの、また重い誘導負荷を駆動する電気回路、たとえばモータ・ドライバ回路での、スイッチ及び整流器として使用される。シリコンと比較して炭化ケイ素（ＳｉＣ）の絶縁破壊電界強度は高いので、ＳｉＣデバイスは、そのシリコン相当物よりも著しく薄く、またそれよりも低いオン抵抗を示す場合がある。通常、ＳｉＣデバイスでは、オン抵抗全体に対するチャネル抵抗の寄与分は、同等のシリコン・デバイスの場合よりも大きい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
炭化ケイ素のデバイス・パラメータを改善する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の一実施形態は、炭化ケイ素デバイスを製造する方法に関する。炭化ケイ素体が提供される。第１の表面から炭化ケイ素体に延在するトレンチ・ゲート構造体が形成される。ボディ領域は、トレンチ・ゲート構造体のアクティブ状態の側壁と接触して形成される。ボディ領域と第１の表面の間に配置されたソース区域が、アクティブ状態の側壁と接触して形成される。ドーパントが、ボディ領域の第１のボディ部分に注入され、この第１のボディ部分は、ソース区域の下に配置され、アクティブ状態の側壁からは距離を置いている。少なくとも１つの水平面において、第１のボディ部分でのドーパント濃度は、アクティブ状態の側壁ボディ領域における水平面でのボディ領域の基準ドーパント濃度の少なくとも１５０％であり、第１のボディ部分の水平延在部は、ボディ領域の水平延在部全体の少なくとも２０％である。
【０００５】
本開示の別の実施形態は、炭化ケイ素体を含む炭化ケイ素デバイスに関する。トレンチ・ゲート構造体が、第１の表面から炭化ケイ素体内に延在する。ボディ領域は、トレンチ・ゲート構造体のアクティブ状態の側壁と接触している。ボディ領域と第１の表面の間に配置されたソース領域が、アクティブ状態の側壁と接触している。ボディ領域は、ソース領域の下にあり、アクティブ状態の側壁から距離を置いた第１のボディ部分を含む。第１の表面に平行な少なくとも１つの水平面において、第１のボディ部分でのドーパント濃度は、アクティブ状態の側壁における水平面でのボディ領域の基準ドーパント濃度の少なくとも１５０％であり、第１のボディ部分の水平延在部は、ボディ領域の水平延在部全体の少なくとも２０％である。
【０００６】
以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見れば、追加の特徴及び利点が当業者には理解されよう。
【０００７】
添付図面は、各実施形態をさらに理解できるように添付されており、本明細書に組み込まれ、またその一部分をなす。各図面は、炭化ケイ素デバイス、及び炭化ケイ素デバイスを製造する方法の実施形態を示しており、この説明とともに各実施形態の原理を説明するのに役立つものである。以下の詳細な説明及び特許請求の範囲に、さらなる実施形態が記載されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】一実施形態による、高濃度ドープのボディ部分を有する炭化ケイ素デバイスを製造する方法を説明するための、炭化ケイ素体の一部分の概略垂直断面図を示す。
【図１Ｂ】一実施形態による、高濃度ドープのボディ部分を有する炭化ケイ素デバイスを製造する方法を説明するための、炭化ケイ素体の一部分の概略垂直断面図を示す。
【図２Ａ】傾斜注入を使用する一実施形態による、炭化ケイ素デバイスを製造する方法を説明するための、炭化ケイ素体の一部分の概略垂直断面図を示す。
【図２Ｂ】傾斜注入を使用する一実施形態による、炭化ケイ素デバイスを製造する方法を説明するための、炭化ケイ素体の一部分の概略垂直断面図を示す。
【図３Ａ】横方向に凹んだ注入マスクを使用する一実施形態による、炭化ケイ素デバイスを製造する方法を説明するための、炭化ケイ素体の一部分の概略垂直断面図を示す。
【図３Ｂ】横方向に凹んだ注入マスクを使用する一実施形態による、炭化ケイ素デバイスを製造する方法を説明するための、炭化ケイ素体の一部分の概略垂直断面図を示す。
【図３Ｃ】横方向に凹んだ注入マスクを使用する一実施形態による、炭化ケイ素デバイスを製造する方法を説明するための、炭化ケイ素体の一部分の概略垂直断面図を示す。
【図４Ａ】２つ以上の注入マスク凹部を使用する一実施形態による、炭化ケイ素デバイスを製造する方法を説明するための、炭化ケイ素体の一部分の概略垂直断面図を示す。
【図４Ｂ】２つ以上の注入マスク凹部を使用する一実施形態による、炭化ケイ素デバイスを製造する方法を説明するための、炭化ケイ素体の一部分の概略垂直断面図を示す。
【図４Ｃ】２つ以上の注入マスク凹部を使用する一実施形態による、炭化ケイ素デバイスを製造する方法を説明するための、炭化ケイ素体の一部分の概略垂直断面図を示す。
【図４Ｄ】２つ以上の注入マスク凹部を使用する一実施形態による、炭化ケイ素デバイスを製造する方法を説明するための、炭化ケイ素体の一部分の概略垂直断面図を示す。
【図５Ａ】別の実施形態による、高濃度ドープのボディ部分を有する炭化ケイ素デバイスの一部分の概略垂直断面図を示す。
【図５Ｂ】図５Ａのボディ領域における水平ドーパント勾配を説明するための概略図を示す。
【図６Ａ】一実施形態による炭化ケイ素デバイス及び比較デバイスの垂直断面図を示す。
【図６Ｂ】一実施形態による炭化ケイ素デバイス及び比較デバイスの垂直断面図を示す。
【図６Ｃ】炭化ケイ素デバイス、及び各実施形態の効果を論じるための図６Ａ〜図６Ｂの比較デバイスでの水平及び垂直のドーパント勾配を示す概略図を示す。
【図６Ｄ】炭化ケイ素デバイス、及び各実施形態の効果を論じるための図６Ａ〜図６Ｂの比較デバイスでの水平及び垂直のドーパント勾配を示す概略図を示す。
【図６Ｅ】炭化ケイ素デバイス、及び各実施形態の効果を論じるための、阻止モードでの図６Ａ〜図６Ｂの比較デバイスのボディ領域内に形成される空乏領域の境界を示す。
【図６Ｆ】炭化ケイ素デバイス、及び各実施形態の効果を論じるための、阻止モードでの図６Ａ〜図６Ｂの比較デバイスのボディ領域内に形成される空乏領域の境界を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成し、炭化ケイ素デバイスを実施することのできる具体的な実施形態を例として示す添付図面について述べる。本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用してもよく、また構造的又は論理的な変更を加えてもよいことを理解されたい。たとえば、一実施形態向けに図示され、又は説明されている特徴を、他の実施形態に使用し、又は他の実施形態とともに使用して、さらなる実施形態を生み出すことができる。本開示は、このような修正形態及び変形形態を含むものである。各例は、具体的な文言を使用して説明してあり、添付特許請求の範囲に記載の範囲を限定するものと解釈すべきではない。各図面はスケール変更されておらず、例示的な目的のためだけにある。別段の記載がなければ、対応する各要素は、様々な図面において同じ参照符号によって示してある。
【００１０】
「ｈａｖｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」などの用語は排他的ではなく、所定の構造体、要素、又は特徴の存在を示すが、追加の要素又は特徴の存在を排除するものではない。冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他の意味を示すのでない限り、単数のみならず複数をも含む。
【００１１】
「電気的に接続された」という用語は、電気的に接続された要素間の永続的な低抵抗接続、たとえば、当該要素間の直接接触、又は金属及び／若しくは高濃度ドープの半導体材料を介した低抵抗接続を表す。「電気的に結合された」という用語は、信号及び／又は電力の伝送用に適合した１つ又は複数の介在要素が、電気的に結合された要素間、たとえば、第１の状態での低抵抗接続、及び第２の状態での高抵抗電気デカップリングを一時的に実現するように制御可能である各要素間で接続されてもよいことを含む。
【００１２】
オーム接点は、線形又はほぼ線形の電流／電圧特性を有する非整流電気接合部である。ショットキー接触部は、整流特性を有する金属／半導体接合部であり、金属の仕事関数及び半導体材料のドーパント濃度は、外部から印加される電界が存在しない場合に、金属／半導体接合部に沿って半導体材料内に空乏領域が形成されるように選択される。ショットキー接触部においては、「金属／半導体接合部」という用語は、金属のような半導体と半導体の間の接合部を指す場合もあり、この接合部は、金属／半導体接合部と同じ特性を有する。たとえば、多結晶シリコンと炭化ケイ素の間にショットキー接触部を形成することが可能になる場合がある。２つの構成要素（たとえば、２つの領域）がそれぞれオーム接点又はショットキー接触部を形成する場合、これは、オーム接点又はショットキー接触部が、前記２つの構成要素の間に存在することを意味してもよい。いずれの場合も、前記２つの領域が互いに直接隣接することが可能になる場合がある。しかし、前記２つの構成要素の間にさらなる構成要素が配置されることが可能になる場合もある。
【００１３】
安全動作域（ＳＯＡ）は、半導体デバイスが、自己損傷することなく動作することが予想できる電圧条件及び電流条件を定義する。ＳＯＡは、最大連続負荷電流、最大ゲート電圧などのような、デバイス・パラメータでの公開された最大値によって与えられる。
【００１４】
各図には、ドーピング・タイプ「ｎ」又は「ｐ」の次に「−」又は「＋」を示すことによって、相対的なドーピング濃度が示してある。たとえば、「ｎ−」は「ｎ」ドーピング領域のドーピング濃度よりもドーピング濃度が低いことを意味し、「ｎ＋」ドーピング領域は、「ｎ」ドーピング領域よりもドーピング濃度が高い。相対ドーピング濃度が同じドーピング領域は、必ずしも絶対ドーピング濃度が同じわけではない。たとえば、２つの異なる「ｎ」ドーピング領域は、絶対ドーピング濃度が同じでもよく、又は異なっていてもよい。
【００１５】
導電型が同じでドーパント濃度が異なる、隣接した２つのドーピング領域は、２つのドーピング領域の間の境界面に沿って、単極接合部、たとえばｎ／ｎ＋又はｐ／ｐ＋の接合部を形成する。単極接合部において、この単極接合部に直交するドーパント濃度プロファイルは、ドーパント濃度プロファイルが凹状から凸状に、又はその逆に変化する段階又は転換点を示す場合がある。
【００１６】
物理的寸法に与えられる範囲は境界値を含む。たとえば、ａ〜ｂのパラメータｙの範囲は、ａ≦ｙ≦ｂであると解釈する。「せいぜい」及び「少なくとも」のように境界値が１つの範囲にも、同じことが言える。
【００１７】
化合物又は合金からの層又は構造体の主成分は、その原子が化合物又は合金を形成するような元素である。たとえば、ニッケル及びケイ素は、ニッケルシリサイド層の主成分であり、銅及びアルミニウムは、銅アルミニウム合金の主成分である。
【００１８】
「上」という用語は、「直接上」のみを意味すると解釈すべきではない。むしろ、ある１つの要素が別の要素の「上」に配置される（たとえば、層が別の層の「上」又は基板の「上」にある）場合、さらなる構成要素（たとえば、さらなる層）が、２つの要素間に配置されてもよい（たとえば、層が基板の「上」にある場合、この層と前記基板の間に別の層を配置してもよい）。
【００１９】
炭化ケイ素体に形成される構造体及びドープ領域に関しては、第２の領域と、炭化ケイ素体の表側にある第１の表面との間の最小距離が、第１の領域と第１の表面の間の最大距離よりも長い場合、第２の領域は第１の領域の「下方」にある。第２の領域は、第１の領域の「下」にあり、第１の領域及び第２の領域の、第１の表面への垂直投影がオーバラップする。この垂直投影は、第１の表面に直交する投影である。「水平面」は、平坦な第１の表面に平行な平面、又はこの第１の表面の同一平面上にある表面区間に平行な平面である。
【００２０】
一実施形態によれば、炭化ケイ素デバイスを製造する方法は、炭化ケイ素体を提供することを含んでもよい。第１の表面から炭化ケイ素体に延在するトレンチ・ゲート構造体が形成されてもよい。ボディ領域及びソース区域は、トレンチ・ゲート構造体のアクティブ状態の側壁と接触して形成されてもよく、このソース区域は、ボディ領域と第１の表面との間に配置される。ソース領域は、トレンチ・ゲート構造体を形成する前後に、ソース区域に形成されてもよい。
【００２１】
ボディ領域とソース領域は逆にドープされ、ｐｎ接合部を形成する。これ以降、ソース領域の導電型は第１の導電型と呼ばれ、ボディ領域の導電型は第２の導電型と呼ばれる。トレンチ・ゲート構造体を形成する前後、又はトレンチ・ゲート構造体の少なくとも部分的な構造体を形成した後、たとえば、トレンチを形成した後、トレンチ側壁に犠牲層を形成した後、若しくはトレンチ側壁の少なくとも一部分に沿ってゲート誘電体を形成した後に、ボディ領域及びソース領域を規定するドーパントを炭化ケイ素体に導入してもよい。
【００２２】
トレンチ・ゲート構造体は、導電性ゲート電極、及び少なくともボディ領域とゲート電極の間にあるゲート誘電体を備える。
【００２３】
トレンチ・ゲート構造体を形成する前後に、ドーパントが、ボディ領域の第１のボディ部分に注入されてもよく、この第１のボディ部分は、ソース区域の下に配置され、アクティブ状態の側壁からは距離を置いている。ドーパントは、第２の導電型を有し、第１のボディ部分とアクティブ状態の側壁との間の第２のボディ部分に対して、第１のボディ部分の正味のドーパント濃度を高める。その結果、第１の表面に平行な少なくとも１つの水平面において、第１のボディ部分での平均ドーパント濃度は、基準ドーパント濃度の少なくとも１５０％でもよく、第１のボディ部分の水平延在部は、ボディ領域の水平延在部全体の少なくとも２０％でもよい。基準ドーパント濃度は、同じ水平面でのアクティブ状態の側壁にある、ボディ領域でのドーパント濃度である。
【００２４】
第１のボディ部分及び／又は第２のボディ部分内でのドーパント濃度は一定でもよい。これに関連して、「一定」とは、ドーパント濃度が、それぞれ第１のボディ部分及び／又は第２のボディ部分内での平均ドーパント濃度のせいぜい±１０％だけ変動することを意味してもよい。
【００２５】
第１のボディ部分と第２のボディ部分との間に、遷移領域が配置される。遷移領域内では、水平方向のドーパント勾配は、第１のボディ部分での平均ドーパント濃度の少なくとも９０％、及び／又は基準ドーパント濃度の少なくとも１３０％から、基準ドーパント濃度のせいぜい１１０％までの減少を示す場合がある。遷移領域は、アクティブ状態の側壁まである一定の距離を有し、このことは、第１のボディ部分がアクティブ状態の側壁から距離を置いていることを意味する。
【００２６】
或いは、又はさらに、第１のボディ部分は、ボディ領域の水平延在部全体の少なくとも５０％にわたって延在してもよい。
【００２７】
炭化ケイ素デバイスのオン状態では、アクティブ状態の側壁に沿って反転チャネルが形成される。反転チャネルは、ＳＯＡ内の動作時に、非アクティブ状態の側壁に沿って形成されない。各トレンチ・ゲート構造体は、１つ、２つ、３つ、４つ、又は６つのアクティブ状態の側壁を備えてもよい。
【００２８】
第１のボディ部分と第２のボディ部分が、単極接合部を形成する。トレンチ・ゲート構造体と単極接合部の間の最小距離は、少なくとも１００ｎｍ、たとえば少なくとも２００ｎｍでもよい。
【００２９】
電界効果トランジスタ構造体を有する炭化ケイ素デバイスの阻止モードでは、空間電荷領域（空乏領域）が、ソース区域の反対側から（たとえば、ドリフト構造体から）ボディ領域に浸透する場合がある。空乏領域は、炭化ケイ素デバイスのチャネル領域内に延在してもよく、したがって、ボディ領域と、ソース領域の反対側の領域（たとえば、ドリフト構造体）との間のポテンシャル障壁を低くすることができる。この結果、ゲート閾値電圧の低下（いわゆる「障壁低下」）につながる場合がある。このドレイン誘起障壁低下（ＤＩＢＬ）は、ゲート閾値電圧に著しく影響を及ぼす場合があり、炭化ケイ素デバイスの電気特性を損なう場合がある。
【００３０】
第１のボディ部分に、ボディ領域でのドーピング濃度を増加させることによって、空乏領域の広がりを減少させることができる。第１のボディ部分と、チャネル領域及び／又はゲート構造体との差は、一方では、その差が、第１のボディ部分でのドーピング濃度の増加に起因するゲート閾値電圧の有害な上昇を回避するのに十分大きいように選択されてもよく、また他方では、その差が、空乏領域を第１のボディ部分にずらすことを可能にするのに十分小さいように選択されてもよい。第１のボディ部分は、ゲート誘電体を有するトレンチ・ゲート構造体まで十分な距離を有するので、第１のボディ部分での相対的に高いドーパント濃度は、公称のゲート閾値電圧に対しては影響を及ぼさないか、又はほんのわずかの影響しか及ぼさない。第１のボディ部分の形成は、ソース領域の横方向の広がりが影響を受けないようにし、ソース領域の接触抵抗を損なわないか、又はほんのわずかしか損なわない。
【００３１】
一実施形態によれば、トレンチ・ゲート構造体を形成するのに先立って、第１のボディ部分を形成するためのドーパントが、第１のボディ部分に注入されてもよい。このようにして、トレンチ・ゲート構造体での各構造に悪影響を及ぼすことなく、たとえば、注入イオンがゲート誘電体に悪影響を及ぼすことなく、第１のボディ部分を形成することができる。
【００３２】
一実施形態によれば、第１のボディ部分にドーパントを注入するための注入軸は、炭化ケイ素体の垂直方向に対して傾斜させてもよい。第１のボディ部分でのドーパントが、トレンチ・ゲート構造体のアクティブ状態の側壁に向けて注入されるように、この注入軸を配向してもよい。たとえば、ボディ領域がトレンチ・ゲート構造体に直接隣接する側部から、トレンチ・ゲート構造体へ向けて、ドーパントを注入してもよい。注入軸は、ドーパントを注入するイオン・ビームの方向と平行に延びる。
【００３３】
注入軸及び垂直方向は、第１の表面の上方で注入角度をなす。第１の表面の下方では、注入軸及び垂直方向が、負の注入角度をなす。
【００３４】
ゲート・トレンチ構造体のアクティブ状態の側壁は、垂直方向に沿って延びてもよく、又は第１の表面において垂直方向とテーパ角度をなしてもよい。いずれの場合でも、ゲート・トレンチ構造体は、少なくとも１つのアクティブ状態の側壁、場合によっては少なくとも２つの対向するアクティブ状態の側壁、又はさらに３つ以上のアクティブ状態の側壁（たとえば、４つ若しくは６つのアクティブ状態の側壁）を備えてもよい。アクティブ状態の側壁それぞれにおいて、注入軸は、前記アクティブ状態の側壁の向きに従って選択されてもよい。アクティブ状態の側壁、又は各アクティブ状態の側壁のうち少なくとも１つが、炭化ケイ素体の主結晶面に沿って実質的に（すなわち、±２°又は±１°の許容範囲内で）延びてもよい。ゲート・トレンチ構造体は、少なくとも１つの非アクティブ状態の側壁をさらに備えてもよく、そこではチャネルが形成されない。
【００３５】
先細のトレンチ・ゲート構造体は通常、いわゆる軸外角度を有する炭化ケイ素体の場合に使用される。テーパ角度は、軸外角度とは、絶対値でせいぜい２°、具体的にはせいぜい１°だけ異なる場合がある。他の実施形態では、炭化ケイ素体に軸外角度を設けてもよいが、側壁は依然として垂直方向に沿って延びてもよい。
【００３６】
それぞれのアクティブ状態の側壁において、注入軸は、炭化ケイ素体の注入方向、並びにアクティブ状態の側壁及び／又はある１つの主結晶方向（たとえば、ｃ軸）が、同じ相対配向を有するが、絶対値が異なる（たとえば、少なくとも１°又はせいぜい２°、及びせいぜい１０°、又はせいぜい８°、又はせいぜい５°異なる）ように選択されてもよい。実施形態によっては、注入角度及びテーパ角度は、符号が同じでもよい（すなわち、両方とも時計回り又は反時計回りの向きでよい）が、絶対値が異なっていてもよい。すなわち、注入軸、並びにアクティブ状態の側壁及び／又はある１つの主要な結晶方向は、相対配向が同じ（たとえば、傾斜方向が同じ）でもよいが、絶対値が異なっていてもよい。
【００３７】
一般に（たとえば、テーパ付きの場合、また垂直方向に沿ってアクティブ状態の側壁を有するゲート・トレンチ構造体の場合）、注入軸がアクティブ状態の側壁から離れて傾斜するように、注入角度を選択してもよい。すなわち、注入は、アクティブ状態の側壁に向けられてもよい。注入軸と第１の表面との間の鋭角（すなわち、９０°未満の角度）は、アクティブ状態の側壁と第１の表面との間の鋭角よりも（絶対値で）小さくてもよい。
【００３８】
注入角度は、注入軸が、炭化ケイ素体の主結晶面（たとえば、あらゆる主結晶面）及び／又は主結晶軸（たとえば、あらゆる主結晶軸）とは異なるように選択されてもよい。通常、注入角度は、絶対値でテーパ角度及び／又は軸外角度よりも大きくなるように選択される。たとえば、注入角度は、少なくとも２°、たとえば少なくとも３°、又は絶対値においてテーパ角度及び／若しくは軸外角度よりも大きく、少なくとも４°でもよい。垂直な側壁を有するトレンチ・ゲート構造体の場合、前述の関係においてテーパ角度は０°と考えられる。
【００３９】
一実施形態では、テーパ角度及び／又は軸外角度は、絶対値で少なくとも２°、及びせいぜい６°、たとえば４°でもよい。この場合、注入角度は、絶対値で少なくとも６°（たとえば、少なくとも７°）、及びせいぜい１４°（たとえば、せいぜい１２°又はぜいぜい１１°）でもよい。しかし、実施形態によっては、テーパ付きトレンチ・ゲート構造体の場合での注入角度は、６°未満でもよい。一般に、アクティブ状態の側壁のテーパ角度、及び前記アクティブ状態の側壁に対応する注入の注入角度は、両方とも負（「時計回りの向き」）又は正（「反時計回り」）のいずれかでもよい。
【００４０】
傾斜注入を使用することにより、チャネリング効果を低減又は回避することが可能になる場合がある。連続的な格子チャネルを結晶格子がそれに沿って形成する主結晶方向に注入軸が実質的に平行であるとき、チャネリングが通常生じる。チャネリングが発生すると、注入角度のわずかな変化にのみ応答して、注入の深さが大きく変化する場合がある。注入軸と主結晶方向との間での十分に大きい事前設定角度は、注入の深さの変動を大幅に低減することができる。
【００４１】
さらに、又は代わりとして、傾斜注入を使用することにより、横方向ストラグリングを低減することができる。半導体材料への垂直注入（すなわち、注入軸が実質的に垂直方向に平行に延びる場合）は、通常、横方向ストラグリングを示し、したがって、マスクされた注入の場合、注入イオンの一部分が開口部の垂直投影の外側に止まることになる。これとは対照的に、ボディ領域の側部から、アクティブ状態の側壁の方向への傾斜注入は、マスクの逆側、すなわち、傾斜注入が離れて向いている側での横方向ストラグリングを低減することができる。
【００４２】
第１のボディ部分のドーパント注入をマスキングする注入マスクは、比較的広い開口部、及び各開口間での比較的狭いマスク・バーを備えてもよい。さらに、各マスク・バーは、トレンチ・ゲート構造体とボディ領域との間の境界面に対して、非対称に配置されてもよい。具体的には、ゲート誘電体と、ボディ領域上方のマスク・バーの第１の縁部との間の横方向距離は、ゲート誘電体と、トレンチ・ゲート構造体上方のマスク・バーの第２の縁部との間の横方向距離より長くてもよい。
【００４３】
垂直注入の場合、マスク・バーの第２の縁部の側部においてストラグリングが生じると、ゲート誘電体に沿ってドーパント濃度が直ちに増加し、したがってゲート閾値電圧が上昇する場合がある。
【００４４】
傾斜注入を使用する場合は、マスク・バーの第２の側部での横方向ストラグリングが、ゲート閾値電圧に影響を及ぼさないか、又はわずかな影響しか及ぼさない可能性がある。
【００４５】
注入軸と垂直方向の間の注入角度は、絶対値では、少なくとも３°、たとえば少なくとも７°、たとえば少なくとも、又は正確に１１°でもよい。
【００４６】
一実施形態によれば、ボディ機能強化注入マスクが、第１の表面に形成されてもよく、ドーパントが、ボディ機能強化注入マスクの開口部を通して第１のボディ部分に注入されてもよい。このボディ機能強化注入マスクは、ソース区域の少なくとも第１のソース部分を覆うことができる。ボディ機能強化注入マスクでの開口部は、第１の表面の少なくともボディ接触域を露出してもよい。ボディ接触域は、横方向から直接ソース区域に隣接する。ボディ接触域では、処理の後期段階において、炭化ケイ素体の表側において、ボディ領域と第１の負荷電極との間に低抵抗オーム接点が形成されてもよい。
【００４７】
たとえば、ボディ機能強化注入マスクは、ソース区域全体を覆ってもよく、ボディ機能強化注入マスクでの開口部は、ボディ接触域のみを露出してもよい。このようにして、ボディ機能強化注入はまた、ボディ接触域に高濃度ドープされたボディ接触領域を画定する、ボディ接触注入マスクとしても使用してもよい。
【００４８】
たとえば、高濃度ドープのボディ接触領域は、ボディ機能強化注入マスクでの開口部を通してドーパントを低い注入エネルギーで注入することによって形成してもよく、ドーパントの範囲の端のピークは、第１の表面までの距離にあり、この距離は、ソース区域の垂直方向の延在部の範囲内にある。
【００４９】
第１のボディ部分を形成することは、少なくとも１つの傾斜注入を含んでもよい。傾斜注入での注入エネルギーは、範囲の端のピークがボディ領域内にあり、ソース区域までの距離にあるように選択されてもよい。ドーパントを第１のボディ部分に注入することは、異なる注入エネルギーでの、１つ、２つ、又は３つ以上の注入を含んでもよい。様々な注入の用量は、同じでもよく、又は異なっていてもよい。ソース領域の下にある第１のボディ部分を画定する１つ又は複数の傾斜注入と、ソース領域に直接隣接したボディ接触部分を画定する注入とにおいて、同じ注入マスクを使用すると、追加の労力が少なくて、第１のボディ部分の形成が容易になる。
【００５０】
一実施形態によれば、ボディ機能強化注入マスクの開口部は、ボディ接触域及びソース区域の第２のソース部分を露出してもよく、この第２のソース部分は、ボディ接触域と第１のソース部分との間に配置される。このようにして、第１のボディ部分は、ソース領域に対してさらに大きい横方向の延在部を伴って形成されてもよい。阻止モードでのボディ領域の空乏化部分の延在部が、さらに低減される場合がある。その結果、ソース領域の横方向の延在部を低減させることなく、ＤＩＢＬ効果をさらに減少させてもよい。
【００５１】
一実施形態によれば、ボディ接触注入マスクは、第１の表面上に形成されてもよく、このボディ接触注入マスクは、ソース区域を覆ってもよく、ボディ接触注入マスクの開口部がボディ接触域を露出する。ボディ領域の導電型のドーパント、すなわち第２の導電型のドーパントは、ボディ接触注入マスクの開口部を通して注入されてもよい。注入されたドーパントは、横方向からソース区域に隣接する、高濃度ドープのボディ接触領域を形成してもよい。後期段階で形成されてもよい第１の負荷電極との低抵抗オーム接点をボディ接触領域が形成するように、注入用量が十分に高くてもよい。
【００５２】
ボディ接触領域を形成した後、ボディ接触注入マスクは、横方向に凹んでもよい。ボディ接触注入マスクは、もっぱら横方向に凹んでいてもよく、開口部のみが広くなる。或いは、この横方向の凹みはまた、同じか又は異なる凹み率で垂直の凹みを備えてもよい。たとえば、等方性エッチングは、ボディ接触注入マスクを横方向及び垂直方向に凹ませてもよく、この凹みはまた、ボディ接触注入マスクの厚さを低減させる。少なくとも横方向に凹んだボディ接触注入マスクは、ボディ機能強化注入マスクを形成してもよい。
【００５３】
このようにして、ボディ機能強化注入マスクは、追加のリソグラフィ・プロセスなしで効率的に形成することができる。第１のボディ部分及びボディ接触領域は、自己整合的に形成されてもよい。
【００５４】
一実施形態によれば、深い注入マスクが第１の表面上に形成されてもよく、この深い注入マスクは、ソース区域の第３のソース部分を覆ってもよい。深い注入マスクの開口部は、ボディ接触域及びソース区域の第４のソース部分を露出してもよい。第４のソース部分は、ボディ接触域と第３のソース部分との間に配置される。ボディ領域の導電型のドーパント、すなわち第２の導電型のドーパントは、深い注入マスクの開口部を通して注入され、ドーパントの範囲の端のピークは、第１の表面までの距離にあり、この距離は、ボディ領域と第１の表面との間の最大距離よりも長い場合がある。
【００５５】
ドーパントは、深い遮蔽部分を形成してもよい。ドーパントを深い遮蔽部分に注入することは、異なる注入エネルギーでの、１つ、２つ、又は３つ以上の注入を含んでもよい。様々な注入の用量は、同じでもよく、又は異なっていてもよい。
【００５６】
深い遮蔽部分を形成した後、深い注入マスクは横方向に凹んでもよい。横方向に凹んだ深い注入マスクは、ボディ機能強化注入マスクを形成してもよい。このようにして、ボディ機能強化注入マスクは、追加のリソグラフィ・プロセスなしで効率的に形成することができる。第１のボディ部分は、同じ導電型の深い遮蔽部分に自己整合して形成されてもよく、この深い遮蔽部分は、トレンチ・ゲート構造体をドレイン電極の電位から遮蔽してもよく、且つ／又はボディ・ダイオードを実現してもよい。
【００５７】
一実施形態によれば、ボディ接触注入マスクは、第１の表面上に形成されてもよく、このボディ接触注入マスクは、ソース区域を覆い、ボディ接触注入マスクの開口部がボディ接触域を露出する。第２の導電型のドーパントは、ボディ接触注入マスクの開口部を通して注入されて、高濃度ドープのボディ接触部分を形成してもよい。次いで、ボディ接触注入マスクを横方向に凹ませて、横方向に凹んだボディ接触注入マスクを実現することができる。
【００５８】
横方向に凹んだボディ接触注入マスクは、深い注入マスクを形成してもよい。第２の導電型のドーパントは、深い注入マスクの開口部を通して注入されて、深い遮蔽部分を形成してもよい。次いで、深い注入マスクを横方向に凹ませて、横方向に凹んだ深い注入マスクを実現することができる。横方向に凹んだ深い注入マスクは、ボディ機能強化注入マスクを形成して、第１のボディ部分を形成してもよい。
【００５９】
このようにして、深い遮蔽部分、ボディ接触部分、及び第１のボディ部分が、単一のリソグラフィ・プロセスに基づいて効率的に形成されてもよい。第１のボディ部分、ボディ接触部分、及び深い遮蔽部分は、互いに自己整合的に、すなわちリソグラフィ・オーバレイの変位なしに形成することができる。
【００６０】
一実施形態によれば、ボディ領域の導電型に相補的な導電型のドーパント、すなわち第１の導電型のドーパントをソース区域に注入して、ソース区域にドープされたソース領域を形成してもよい。第１のボディ部分を形成する前に、又は第１のボディ部分を形成した後に、ソース領域を形成してもよい。
【００６１】
一実施形態によれば、少なくとも１つの水平面での第１のボディ部分の水平延在部は、ボディ領域の水平延在部全体の少なくとも２０％である。第１のボディ部分とソース領域とが２０％オーバラップすることによって、ＤＩＢＬが著しく改善される。他の実施形態によれば、第１のボディ部分の水平延在部は、ボディ領域の水平延在部全体の少なくとも４０％又はさらには５０％でもよく、第１のボディ部分の存在が公称ゲート閾値電圧をもたらすことなく、ＤＩＢＬ効果がさらに低減される。
【００６２】
少なくとも１つの別の実施形態によれば、炭化ケイ素デバイスは、トレンチ・ゲート構造体を有する炭化ケイ素体を含んでもよく、このトレンチ・ゲート構造体は、炭化ケイ素体の第１の表面から炭化ケイ素体内に延在する。ボディ領域は、トレンチ・ゲート構造体のアクティブ状態の側壁と接触している。ソース領域は、このアクティブ状態の側壁と接触している。ソース領域は、ボディ領域と第１の表面との間に配置される。ボディ領域は、ソース領域の下にあり、アクティブ状態の側壁から距離を置いた第１のボディ部分を含んでもよい。第１の表面に平行な少なくとも１つの水平面において、第１のボディ部分でのドーパント濃度は、アクティブ状態の側壁における水平面での基準ドーパント濃度の少なくとも１５０％である。
【００６３】
炭化ケイ素デバイスは、ＩＧＦＥＴ（絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）、たとえば、一例として金属ゲートを有するＦＥＴ、並びに半導体材料からなるゲートを有するＦＥＴを含む、通常の意味でのＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体ＦＥＴ）、又はＭＣＤ（ＭＯＳ制御ダイオード）でもよく、又はこれらを含んでもよい。
【００６４】
第１のボディ部分での追加のドーパントは、空乏領域が障壁高さに及ぼす影響を低減するのに寄与することができる。第１のボディ部分は、ドレイン誘起障壁低下を低減することができ、炭化ケイ素デバイスの電気特性の安定性を改善することができる。
【００６５】
一実施形態によれば、少なくとも１つの水平面では、第１のボディ部分の水平延在部は、ボディ領域の水平延在部全体の少なくとも２０％である。
【００６６】
一実施形態によれば、炭化ケイ素デバイスはさらに、ボディ領域の導電型、すなわち第２の導電型の遮蔽領域を含んでもよい。この遮蔽領域は、第１の表面から炭化ケイ素体内に延在してもよく、ソース領域及びボディ領域に横方向から直接隣接してもよい。
【００６７】
たとえば、遮蔽領域は、一方の側でのソース領域及びボディ領域と、他方の側でのさらなるトレンチ・ゲート構造体との間に形成されてもよい。遮蔽領域は、さらなるトレンチ・ゲート構造体から、ソース領域及びボディ領域を分離してもよい。遮蔽領域の垂直方向の延在部は、トレンチ・ゲート構造体の垂直方向の延在部よりも大きくてよい。遮蔽領域は、トレンチ・ゲート構造体の下の部分を含んでもよく、この遮蔽領域は、ドレイン電位に対してトレンチ・ゲート構造体を遮蔽することができ、トレンチ・ゲート構造体の縁部に沿って生じる最大電界強度を低減することができる。
【００６８】
一実施形態によれば、少なくとも１つの水平面において、第１のボディ部分に直接隣接する遮蔽領域の一部分での横方向のドーパント分布は、第１のボディ部分でのドーパント濃度に等しくてもよい。遮蔽領域及び第１のボディ部分の少なくとも縦断面は、こうした注入の結果として生じてもよい。
【００６９】
別の実施形態によれば、遮蔽領域は、さらなるトレンチ・ゲート構造体の第２の側壁と接触してもよい。
【００７０】
一実施形態によれば、第１のボディ部分は、傾斜注入の結果として生じてもよい。一例として、注入角度は、絶対値で３°〜１１°の範囲内で選択されてきたことがある。傾斜注入は、たとえば、第１のボディ部分の形状から、デバイス内で目に見えることがある。炭化ケイ素半導体材料中のドーパントは、通常は拡散を示すことがない。したがって、ドーパントを活性化した後でも、傾斜注入に起因する非対称の形状が、依然として第１のボディ部分において目に見えることがある。
【００７１】
図１Ａ〜図４Ｄは、炭化ケイ素デバイスを製造する方法に言及する。炭化ケイ素デバイスは、少なくとも１つの炭化ケイ素体１００を含む炭化ケイ素基板から製造することができる。それぞれの炭化ケイ素体１００から、ある１つの炭化ケイ素デバイスの少なくとも１つの半導体ダイ（チップ）を得ることができる。
【００７２】
たとえば、炭化ケイ素体１００は、適切な単結晶ベース上に、エピタキシーによって成長した炭化ケイ素層を含んでもよく、又はそれから構成されてもよい。
【００７３】
一例として、炭化ケイ素体１００は、ポリタイプ１５Ｒ−ＳｉＣ、２Ｈ−ＳｉＣ、４Ｈ−ＳｉＣ、又は６Ｈ−ＳｉＣでもよい。炭化ケイ素体１００は、主成分のシリコン及び炭素に加えて、ドーパント原子、たとえば、窒素Ｎ、リンＰ、ベリリウムＢｅ、ホウ素Ｂ、アルミニウムＡｌ、及び／又はガリウムＧａを含んでもよい。さらに、炭化ケイ素体１００は、たとえば、水素及び／又は酸素といった不要な不純物を含むことがある。
【００７４】
炭化ケイ素体１００は、表側の第１の表面１０１、及び裏側の相対する第２の表面１０２を含む。第１の表面１０１及び第２の表面１０２は、互いに平行でもよく、第１の表面１０１は、平面又は凸凹でもよい。凸凹の第１の表面１０１の場合、以下で話を簡単にするために、この凸凹の主表面１０１を通る平均平面は、第１の表面１０１と見なされる。
【００７５】
炭化ケイ素体１００は、主延在面に沿って水平方向（以下では、横方向とも呼ばれる）に延在する。垂直方向１０４で水平方向に対して垂直に、炭化ケイ素体１００の厚さは、主延在面に沿って炭化ケイ素体１００の延在部と比較してわずかである。以下では、縦方向は、横方向に沿って延びていてもよい。
【００７６】
炭化ケイ素体１００の垂直方向１０４は、主格子方向と一致していてもよく、又は主格子方向に対して軸外角度だけ傾斜していてもよく、この軸外角度は、絶対値で２°〜８°の範囲内でもよい。炭化ケイ素体１００の裏側では、第２の表面１０２は、平坦な第１の表面１０１に平行に、又は凸凹の第１の表面１０１の平均平面に平行に延在してもよい。
【００７７】
第１の表面１０１と第２の表面との間の炭化ケイ素体１００の合計の厚さは、製造された炭化ケイ素デバイスの公称阻止能力に関連しており、数百ｎｍ〜数百μｍの範囲になることがある。
【００７８】
以下の各実施形態は、ｎドープのソース領域及びｐドープのボディ領域を有するｎチャネル・トランジスタ・セルを備える炭化ケイ素デバイスに言及する。したがって、ソース領域の導電型、すなわち第１の導電型はｎ型であり、ボディ領域の導電型、すなわち第２の導電型はｐ型である。ｎチャネル・トランジスタ・セルに関する開示は、変更すべき点を変更して、ソース領域とボディ領域の導電型を逆にすることによって、ｐチャネル・トランジスタ・セルに適用してもよい。
【００７９】
炭化ケイ素体１００は、低濃度ｎドープのドリフト領域１３１を含むドリフト構造体１３０を備える。ドリフト構造体１３０は、場合によっては、第１の表面１０１とドリフト領域１３１との間にｎドープされた電流拡散領域１３７を備えてもよく、この電流拡散領域１３７は、ドリフト領域１３１に直接隣接してもよい。隣接する各電流拡散領域の間では、ｐドープされた遮蔽領域１４０は、炭化ケイ素体１００内で、ボディ接触域１２６からドリフト構造体１３０まで延在してもよく、このボディ接触域１２６は、第１の表面１０１の各区間である。
【００８０】
遮蔽領域１４０及び電流拡散領域１３７は、ストライプ形状でもよく、この遮蔽領域１４０及び電流拡散領域１３７の水平長手軸は、断面と直交して延在する。しかし、トランジスタ・セルの所望の形状（たとえば、ゲート・トレンチの形状）に応じて、他の形状も実現可能とすることができる。
【００８１】
第１の表面１０１と電流拡散領域１３７との間に配置されたｐドープのボディ領域１２０は、垂直方向において電流拡散領域１３７に直接隣接してもよい。ボディ領域１２０での最大ドーパント濃度は、遮蔽領域１４０での最大ドーパント濃度より低くてもよい。
【００８２】
第１の表面１０１とボディ領域１２０との間に配置されたソース区域２１０は、ボディ領域１２０に直接隣接してもよい。各ソース区域２１０は、中央に第１のソース部分２１１を含み、第１のソース部分２１１と、隣接するボディ接触域１２６との間に第２のソース部分２１２を含む。ソース区域２１０において、高濃度ｎドープのソース領域１１０は、以下に説明するｐ型注入の前後に形成されてもよい。
【００８３】
ボディ機能強化注入マスク４５０が、第１の表面１０１上に形成され、ｐ型ドーパントが、このボディ機能強化注入マスク４５０での開口部４５５を通して注入される。
【００８４】
図１Ａには、第１のソース部分２１１を覆う、ボディ機能強化注入マスク４５０が示してある。ボディ機能強化注入マスク４５０の開口部４５５は、ボディ接触域１２６及び第２のソース部分２１２を露出する。開口部４５５は、ストライプ形状でもよく、開口部４５５の長手軸は、断面に直交して延在する。
【００８５】
ｐ型ドーパント・イオンは、１つ又は複数の異なる注入エネルギーで開口部４５５を通して注入されてもよく、様々な注入エネルギーでの注入は、同じ注入量又は異なる注入量を有してもよい。注入軸は、垂直、すなわち垂直方向１０４に平行でもよく、又は注入角度βだけ垂直方向１０４に対して傾斜していてもよい。注入角度βは、開口部４５５の長手軸に対して横方向での断面にある。注入されたｐ型ドーパント・イオンは、第２のソース部分２１２の下に、高濃度ドープの第１のボディ部分１２１を形成する。
【００８６】
ボディ機能強化注入マスク４５０は、除去してもよい。ｎ型ドーパントをソース区域２１０に注入して、ソース区域２１０内にソース領域１１０を形成してもよい。トレンチ・マスクを第１の表面１０１上に形成してもよい。トレンチ・マスクは、断面に直交する長手軸を有するストライプ形状の開口部を備えてもよい。トレンチ・マスクでの各開口部は、１つの電流拡散領域１３７及び１つの遮蔽領域１４０と、横方向にオーバラップしてもよい。トレンチ・マスクをエッチング・マスクとして使用して、炭化ケイ素体１００内にゲート・トレンチをエッチングしてもよい。ゲート・トレンチの少なくとも一部分にライニングを施す、ゲート誘電体１５９を形成してもよい。１つ又は複数の導体材料を堆積させてもよい。この導電材料は、ゲート・トレンチ内にゲート電極１５５を形成する。ゲート・トレンチの外側に堆積された、堆積導電材料の各部分を除去してもよい。
【００８７】
図１Ｂには、第１の表面１０１から炭化ケイ素体１００内に延在するトレンチ・ゲート構造体１５０が示してある。各トレンチ・ゲート構造体１５０は、導電性ゲート電極１５５、及びこのゲート電極１５５と炭化ケイ素体１００との間のゲート誘電体１５９を備える。トレンチ・ゲート構造体１５０の側壁１５１、１５２は、第１の表面１０１に直交していてもよい。図示した実施形態によれば、両方の側壁１５１、１５２が垂直方向１０４に対して傾斜するように、トレンチ・ゲート構造体１５０は、第１の表面１０１までの距離が増加するにつれて先細になる。
【００８８】
側壁１５１、１５２のうち少なくとも１つは、電荷担体移動度が高い結晶面に平行な、アクティブ状態の側壁でもよい。アクティブ状態の側壁１５１に沿って、半導体デバイスのオン状態でのボディ領域において、反転チャネルが形成される。半導体デバイスがＳＯＡ内で動作する場合、非アクティブ状態の側壁１５２に沿って、反転チャネルがボディ領域に形成されない。添付の各図は、各トレンチ・ゲート構造体１５０の左側に１つだけのアクティブ状態の側壁１５１を有するトレンチ・ゲート構造体１５０に言及するが、この実施形態はまた、各トレンチ・ゲート構造体の右側に１つだけのアクティブ状態の側壁１５１を有するトレンチ・ゲート構造体１５０、又は２つ以上のアクティブ状態の側壁１５１を有するトレンチ・ゲート構造体１５０に適用されてもよい。
【００８９】
ソース領域１１０及びボディ領域１２０は、トレンチ・ゲート構造体１５０のアクティブ状態の側壁１５１と接触している。ボディ領域１２０は、電流拡散領域１３７からソース領域１１０を分離する。電流拡散領域１３７は、ボディ領域１２０と低濃度ドープのドリフト領域１３１との間の低抵抗接続部を形成する。
【００９０】
高濃度ドープの遮蔽領域１４０は、ソース領域１１０、ボディ領域１２０、及び電流拡散領域１３７を、隣接するトレンチ・ゲート構造体１５０から分離する。遮蔽領域１４０の垂直方向の延在部は、トレンチ・ゲート構造体１５０の垂直方向の延在部よりも大きくてよい。
【００９１】
各ボディ領域１２０は、１つのソース領域１１０の下に形成される。ボディ領域１２０の第１のボディ部分１２１は、遮蔽領域１４０に直接隣接し、トレンチ・ゲート構造体１５０から間隔を空けてある。ボディ領域１２０の第２のボディ部分１２２は、第１のボディ部分１２１とトレンチ・ゲート構造体１５０との間に配置される。第１のボディ部分１２１での最大正味ドーパント濃度ｐ１は、たとえば、第２のボディ部分１２２での最大正味ドーパント濃度ｐ０の少なくとも２倍よりも高い。たとえば、第１のボディ部分１２１での最大正味ドーパント濃度ｐ１は、第２のボディ部分１２２での最大正味ドーパント濃度ｐ０の少なくとも１０倍の高さでもよい。
【００９２】
図２Ａ及び図２Ｂでは、傾斜注入が、第１のボディ部分１２１の少なくとも一部分を形成する。
【００９３】
図２Ａには、第１の表面１０１と電流拡散領域１３７との間のボディ層７２０が示してある。ボディ層７２０は、電流拡散領域１３７に直接隣接してもよい。ボディ層７２０はまた、ボディ接触域１２６と深い遮蔽部分１４８との間に形成されてもよく、この深い遮蔽部分１４８は、隣接する電流拡散領域１３７を横方向に分離する。ボディ層７２０は、横方向に連続した層を形成してもよい。ボディ層７２０を形成することは、マスクされていない注入、ｐ型エピタキシー、又は両方の組合せを含んでもよい。隣接する各ボディ接触域１２６の間で、ソース区域２１０は、第１の表面１０１とボディ層７２０との間に配置されてもよい。
【００９４】
ボディ機能強化注入マスク４５０は、ボディ接触域１２６のみを露出する開口部４５５を備える。すなわち、ボディ機能強化注入マスク４５０は、ソース区域２１０を完全に覆い、ここではｎドープのソース領域が既に形成されていてもよく、又は後期段階で形成されてもよい。
【００９５】
ボディ機能強化注入マスク４５０は、様々な注入エネルギーで１つ、２つ以上の注入をマスクしてもよく、この注入は、様々な注入角度で実行されてもよい。たとえば、第１の注入エネルギーでの第１の直交注入は、第１の表面１０１に近接して、ドープ済みの第１の部分領域１４１を形成してもよい。第２の注入エネルギーでの第２の直交注入は、第１の表面１０１までの相対的に長い距離で、ドープ済みの第２の部分領域１４２を形成してもよい。第２の部分領域１４２は、深い遮蔽部分１４８と接触していてもよく、又はオーバラップしていてもよい。
【００９６】
注入角度βだけ垂直方向１０４に対して注入軸４５１が傾斜している状態での傾斜注入と、第１の注入エネルギーよりも大きく、第２の注入エネルギーよりも小さい注入エネルギーとによって、第１の部分領域１４１と第２の部分領域１４２との間に、ドープ済みの第３の部分領域１４３が形成されてもよい。注入角度βに起因して、この第３の注入領域１４３は、ボディ機能強化注入マスク４５０での開口部４５５の中央に対して非対称に形成される。
【００９７】
注入マスク４５０、たとえば横方向の凹みによってボディ機能強化注入マスク４５０が得られる元の注入マスク、又は、たとえば横方向の凹みによってボディ機能強化注入マスク４５０から得られる注入マスクを使用してもよい深い注入は、相対的に高い注入エネルギーでｐ型ドーパントのさらなる注入をマスクして、深い遮蔽部分１４８を形成するために使用されてもよい。深い遮蔽部分１４８は、第１、第２、及び第３の部分領域１４１、１４２、１４３を形成する前後に形成されてもよい。図１Ａ〜図１Ｃについて説明したように、ボディ機能強化注入マスク４５０を除去してもよく、トレンチ・ゲート構造体１５０を形成してもよい。
【００９８】
図２Ｂには、遮蔽領域１４０からボディ領域１２０内に延在する隆起部を形成する第１のボディ領域１２１を有する、ボディ領域１２０が示してあり、この隆起部の最大の横方向延在部は、ソース領域１１０までの距離、ドリフト構造体１３０までの距離で、又はその両方から間隔を空けて配置されてもよい。ボディ接触域１２６の下方では、第１、第２、及び第３の部分領域１４１、１４２、１４３、並びに深い遮蔽部分１４８が、前述の通り連続的な遮蔽領域１４０を形成する。
【００９９】
図３Ａ〜図３Ｃは、これまでに使用された注入マスクを横方向から凹ませることによって、ボディ機能強化注入マスクを形成する方法に言及する。
【０１００】
図３Ａには、低濃度ｎドープのドリフト領域１３１及びｐドープのボディ層７２０を有する炭化ケイ素体１００が示してある。ｎドープ電流拡散領域１３７は、ボディ層７２０からドリフト領域１３１まで延在してもよい。ｐドープの深い遮蔽部分１４８は、隣接する電流拡散領域１３７を横方向に分離してもよい。高濃度ｎドープのソース層７１０は、第１の表面１０１とボディ層７２０との間に形成されてもよい。ソース層７１０及び／又は深い遮蔽部分１４８はまた、後期段階で形成されてもよい。
【０１０１】
ボディ接触注入マスク４３０は、第１の表面１０１上に形成される。ボディ接触注入マスク４３０は、第１のマスク開口幅がｍｗ１のマスク開口部４３５を備える。マスク開口部４３５は、断面に直交する長手方向の延在部を有し、深い遮蔽部分１４８の上方に形成される。ｐ型ドーパントは、比較的低い注入エネルギーで、且つ比較的高い注入量で注入されて、第１の表面１０１に沿って、ドープ済みの第１の部分領域１４１を形成し、この第１の部分領域１４１は後に、遮蔽領域及び／又はボディ領域１２０の接触領域を形成する。
【０１０２】
注入は、垂直でもよく、又は垂直方向１０４に対してわずかに傾斜していてもよく、たとえば、絶対値で３°未満の注入角度でもよい。少なくとも１つの、さらなる直交した注入又はわずかに傾斜した注入を、相対的に高い注入エネルギーで実行して、ドープされた埋込み済みの部分領域１４５を形成してもよい。
【０１０３】
高濃度ドープの第１の部分領域１４１は、第１の表面１０１のボディ接触域１２６に直接隣接する。第１の部分領域１４１のドーパント濃度は十分に高くて、第１の部分領域１４１と、後期段階で第１の表面１０１上に形成される金属構造体との間に低抵抗オーム接点を形成する。
【０１０４】
さらなる直交注入、又はほんのわずかに傾斜した注入は、第１の部分領域１４１のほぼ垂直な投影において、埋込み済みの部分領域１４５を形成してもよい。この埋込み済の部分領域１４５は、図に示すように第１の部分領域１４１から間隔を空けてもよく、又はこの第１の部分領域１４１と接触していてもよい。埋込み済みの部分領域１４５は、深い遮蔽部分１４８内に延在してもよい。注入イオンの横方向ストラグリングに起因して、埋込み済みの部分領域１４５の横方向の延在部は、第１の表面１０１までの距離の増加に伴って増加する場合がある。ボディ接触注入マスク４３０によって覆われたソース層７１０の各部分は、ソース領域１１０を形成する。
【０１０５】
図３Ｂには、図３Ａのボディ接触注入マスク４３０を横方向に凹ませることによって形成された、ボディ機能強化注入マスク４５０が示してあり、このボディ機能強化注入マスク４５０でのストライプ形状の開口部４５５の第３のマスク開口幅ｍｗ３は、図３Ａの第１のマスク開口幅ｍｗ２より広い。
【０１０６】
たとえば、ボディ機能強化注入マスク４５０は、図３Ｂのボディ接触注入マスク４３０を横方向に凹ませるウェット・エッチングによって形成されてもよい。ボディ接触域１２６に加えて、開口部４５５は、ソース領域１１０の第２のソース部分２１２を露出し、第２のソース部分２１２は、ボディ接触域１２６に直接隣接する。
【０１０７】
ボディ機能強化注入マスク４５０は、幅がｗ３のマスク・バー４５６を備える。マスク・バー４５６は、ソース領域１１０の第１のソース部分２１１を覆う。絶対値で少なくとも３°、又はさらには少なくとも１０°の注入角度で、垂直方向１０４に対して傾斜している注入軸に沿って、開口部４５５を通してｐ型ドーパントが注入される。このｐ型ドーパントは、１つ、２つ以上の異なる注入エネルギーで注入されてもよく、その結果、第１の表面１０１までの距離において、ソース領域１１０と電流拡散領域１３７との間に注入ピークが生じる。注入されたドーパントは、ボディ層７２０において第１のボディ部分１２１を形成する。ソース領域１１０の下方にあり、傾斜注入の影響を受けない、図３Ａのボディ層７２０の各区間が、ボディ領域１２０の第２のボディ部分１２２を形成する。
【０１０８】
ボディ接触域１２６の下方では、図３Ａの第１の部分領域１４１、図３Ａの埋込み済みの部分領域１４５、図３Ａの深い遮蔽部分１４８、及びボディ接触域１２６の下での傾斜注入によって注入されるドーパントは、連続的な遮蔽領域１４０を形成する。垂直線に沿って、遮蔽領域１４０のドーパント型は、絶えずｐ型である。垂直線に沿った正味のドーパント濃度は、極大値及び極小値をいくつか含んでもよい。
【０１０９】
このプロセスは、これまでの各図を参照して説明したように、トレンチ・ゲート構造体１５０を形成することを続けてもよい。
【０１１０】
図３Ｃに示すように、第１のボディ部分１２１の横方向の延在部は、図３Ｂの第２のソース部分２１２の幅、（１つ又は複数の）傾斜注入の注入角度、及び（１つ又は複数の）傾斜注入の注入エネルギーによって画定される。
【０１１１】
図４Ａ〜図４Ｄには、炭化ケイ素デバイスの表側において、同じ導電型の様々なドープ領域を画定するために、単一のフォトリソグラフィ・プロセスを使用する方法が示してある。
【０１１２】
図４Ａには、低濃度ｎドープのドリフト領域１３１を有する炭化ケイ素体１００が示してある。ｎドープ電流拡散層７３７は、第１の表面１０１とドリフト領域１３１との間に配置され、ドリフト領域１３１と接触している。第１の表面１０１と電流拡散層７３７との間のボディ層７２０は、電流拡散層７３７と直接接触していてもよい。第１の表面１０１とボディ層７２０との間のソース層７１０は、ボディ層７２０及び第１の表面１０１と直接接触していてもよい。
【０１１３】
ボディ接触注入マスク４３０は、第１の表面１０１上に形成される。図３Ａを参照して説明したように、ｐ型ドーパントは、第１のマスク開口幅ｍｗ１を有するマスク開口部４３５を通して注入される。
【０１１４】
図４Ａには、ボディ接触域１２６と接触している高濃度ドープの第１の部分領域１４１、及び電流拡散層７３７内に延在してもよいドープされた埋込み済みの部分領域１４５が示してある。
【０１１５】
深い注入マスク４４０が、第１の表面１０１上に形成されてもよく、この深い注入マスク４４０でのストライプ形状の第２のマスク開口部４４５の第２のマスク開口幅ｍｗ２は、図４Ａの第１のマスク開口幅ｍｗ１よりも広い。
【０１１６】
たとえば、図４Ａのボディ接触注入マスク４３０を少なくとも横方向に凹ませることによって、深い注入マスク４４０が形成されてもよい。ボディ接触域１２６に加えて、第２のマスク開口部４４５は、ソース区域２１０の第４のソース部分２１４を露出し、この第４のソース部分２１４は、ボディ接触域１２６に直接隣接する。深い注入マスク４４０の各区間は、ソース区域２１０の第３のソース部分２１３を覆う。第２のマスク開口部４４５を通してｐ型ドーパントが注入されて、電流拡散層７３７に高濃度ドープの深い遮蔽部分１４８を形成する。
【０１１７】
図４Ｂによれば、それぞれの深い遮蔽部分１４８は、ボディ層７２０からドリフト領域１３１まで延在してもよい。隣接する深い各遮蔽部分１４８間での図４Ａの電流拡散層７３７の各部分は、ｎドープ電流拡散領域１３７を形成する。別の例によれば、深い遮蔽部分１４８は、ドリフト領域１３１から間隔を空けたままであり、図４Ｂの電流拡散層７３７の残留部分は、深い遮蔽部分１４８とドリフト領域１３１との間に残されてもよい。
【０１１８】
図４Ｂの深い注入マスク４４０は、図２Ａ〜図２Ｂを参照して説明されるように、ボディ機能強化注入マスク４５０として使用されてもよい。
【０１１９】
或いは、図４Ｃに示すように、図４Ｂの深い注入マスク４４０を横方向にさらに凹ませることによって、ボディ機能強化注入マスク４５０が形成され、ボディ機能強化注入マスク４５０でのストライプ形状の開口部４５５の第３のマスク開口幅ｍｗ３は、図４Ｂの第２のマスク開口幅ｍｗ２よりも広い。
【０１２０】
たとえば、図４Ｂの深い注入マスク４４０を少なくとも横方向に凹ませることによって、ボディ機能強化注入マスク４５０が形成されてもよい。ボディ接触域１２６に加えて、開口部４５５が第２のソース部分２１２を露出し、この第２のソース部分２１２は、ボディ接触域１２６に直接隣接し、図４Ｂの第４のソース部分２１４よりも広い。ボディ機能強化注入マスク４５０の各区間が、第１のソース部分２１１を覆う。ｐ型ドーパントが、開口部４３５を通して注入され、垂直方向１０４に対して注入軸が傾斜する。このｐ型ドーパントは、１つ、２つ以上の様々な注入エネルギーで注入されてもよい。
【０１２１】
ボディ接触域１２６の下方では、図４Ｃの第１の部分領域１４１、図４Ｃの埋込み済みの部分領域１４５、図４Ｃの深い遮蔽部分１４８、及びボディ接触域１２６の下に傾斜注入が注入するドーパントが、前述の通り連続的な遮蔽領域１４０を形成する。これまでの各図を参照して説明したように、このプロセスは、トレンチ・ゲート構造体１５０を形成することを続けてもよい。
【０１２２】
図４Ｄには、ソース領域１１０の横幅の少なくとも５０％にわたって、遮蔽領域１４０からトレンチ・ゲート構造体１５０の方向に、ボディ領域１２０に延在する広い隆起部を形成する第１のボディ領域１２１を有するボディ領域１２０が示してある。この隆起部の最大の横方向延在部は、ソース領域１１０までの距離、ドリフト構造体１３０までの距離で、又はその両方から間隔を空けて配置されてもよい。
【０１２３】
図１Ａ及び図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂ、図３Ａ〜図３Ｃ、並びに図４Ａ〜図４Ｄの任意の図とともに説明される方法を使用して、図５Ａ及び図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂ、並びに図８Ａ及び図８Ｂを参照して説明される任意の炭化ケイ素デバイス５００を形成してもよい。図５Ａ及び図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂ、並びに図８Ａ及び図８Ｂを参照して説明される任意の炭化ケイ素デバイス５００は、図１Ａ及び図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂ、図３Ａ〜図３Ｃ、並びに図４Ａ〜図４Ｄを参照して説明される任意の方法によって得られてもよい。
【０１２４】
図５Ａ及び図５Ｂは、トランジスタ・セルＴＣを備える炭化ケイ素デバイス５００に言及する。炭化ケイ素デバイス５００は、図１Ａ〜図４Ｄとともに前述したように実現することができる炭化ケイ素体１００を含む。
【０１２５】
トランジスタ・セルＴＣは、第１の表面１０１から炭化ケイ素体１００に延在する、ストライプ形状のトレンチ・ゲート構造体１５０に沿って形成される。トレンチ・ゲート構造体１５０は、炭化ケイ素デバイス５００のアクティブ状態の領域を通って長手方向に沿って延在する長いストライプでもよい。他の実施形態では、トレンチ・ゲート構造体１５０は、たとえば、六角形又は四角形でもよい。隣接するトレンチ・ゲート構造体１５０の間の炭化ケイ素体１００の各部分は、ＳｉＣメサを形成する。
【０１２６】
ドリフト構造体１３０は、第１の導電型の低濃度ドープのドリフト領域１３１、及びドリフト領域１３１と第２の表面１０２との間にある、第１の導電型の高濃度ドープの接触部分１３９を含んでもよい。
【０１２７】
高濃度ドープの接触部分１３９は、結晶インゴットから得られる基板部分でもよく、若しくはこれを含んでもよく、又はエピタキシーによって形成される層の高濃度ドープ部分を含んでもよい。第２の表面１０２に沿って、接触部分１３９でのドーパント濃度は、接触部分１３９と第２の負荷電極３２０との間の低抵抗オーム接点を確実なものにするように十分高い。
【０１２８】
ドリフト領域１３１は、エピタキシーによって成長した層に形成されてもよい。ドリフト領域１３１での平均正味ドーパント濃度は、１Ｅ１５ｃｍ−３〜５Ｅ１６ｃｍ−３の範囲でもよい。ドリフト領域１３１は、接触部分１３９に直接隣接してもよい。或いは、ドリフト領域１３１と接触部分１３９の間に、ドリフト領域１３１との単極接合部を形成するバッファ層が配置されてもよく、一例として、このバッファ層の垂直方向の延在寸法はほぼ１μｍでもよく、バッファ層の平均ドーパント濃度は、３Ｅ１７ｃｍ−３〜１Ｅ１８ｃｍ−３の範囲でもよい。
【０１２９】
第１の表面１０１から炭化ケイ素体１００に延在するトレンチ・ゲート構造体１５０は、高濃度ドープの多結晶シリコン層、及び／若しくは金属含有層を含んでもよく、又はこの層から構成されてもよい導電性ゲート電極１５５を備える。ゲート電極１５５は、ゲート端子を形成し、又はゲート端子に電気的に接続若しくは結合されるゲート・メタライゼーションに電気的に接続されてもよい。
【０１３０】
ゲート誘電体１５９が、トレンチ・ゲート構造体１５０の少なくとも片側に沿って、炭化ケイ素体１００からゲート電極１５５を分離する。ゲート誘電体１５９は、熱成長若しくは堆積された酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、堆積された別の誘電性材料、又はその任意の組合せを含んでもよく、又はそれから構成されてもよい。閾値電圧が１．０Ｖ〜８Ｖの範囲内であるトランジスタ・セルＴＣを得るように、ゲート誘電体１５９の厚さが選択されてもよい。トレンチ・ゲート構造体１５０は、ゲート電極１５５とゲート誘電体１５９のみを備えてもよく、又はゲート電極１５５とゲート誘電体１５９に加えて、導電性及び／若しくは誘電性のさらなる構造体を備えてもよい。
【０１３１】
トレンチ・ゲート構造体１５０は、ストライプ形状である。すなわち、横方向の第１の方向に沿った、トレンチ・ゲート構造体１５０の長さは、この第１の方向に直交する横方向の第２の方向に沿った、トレンチ・ゲート構造体１５０の幅よりも長い。
【０１３２】
トレンチ・ゲート構造体１５０は、間隔を等しく空けてもよく、幅が等しくてもよく、また規則的なストライプのパターンを形成してもよく、トレンチ・ゲート構造体１５０の中心間距離は、１μｍ〜１０μｍ、たとえば２μｍ〜５μｍの範囲でもよい。トレンチ・ゲート構造体１５０の長さは、数ミリメートルまででもよい。トレンチ・ゲート構造体１５０の垂直方向の延在寸法は、０．３μｍ〜５μｍ、たとえば０．５μｍ〜２μｍの範囲でもよい。底部では、トレンチ・ゲート構造体１５０は丸みを帯びていてもよい。
【０１３３】
各トレンチ・ゲート構造体１５０の相対する側壁は、実質的に垂直方向１０４に沿って延びてもよく、又は垂直方向１０４に対してテーパ角度だけ傾斜してもよい。後者の場合では、トレンチ・ゲート構造体１５０は、第１の表面１０１までの距離が増加するにつれて先細になってもよい。結晶軸の配列に従って、且つ／又は軸外角度に従って、第１の表面での側壁と垂直方向１０４がなすテーパ角度が選択されてもよい。たとえば、第１の側壁と垂直方向がなすテーパ角度の絶対値は、せいぜい±１°だけ軸外角度の絶対値と異なっていてもよい（たとえば、４Ｈ−ＳｉＣの場合、少なくとも３°〜せいぜい５°に及ぶことがある）。しかし、テーパ角度は、配向が軸外角度と異なってもよい。第１の側壁と相対する第２の側壁と垂直方向がなすテーパ角度は、第１の側壁のテーパ角度と相対して配向されてもよい。テーパ角度が大きくなるにつれて、第１の表面から開始するゲート・トレンチ構造体１５０は狭くなる。
【０１３４】
一般に、トレンチ・ゲート構造体１５０のうちの少なくとも第１の側壁は、電荷担体移動度が高い（たとえば、｛１１−２０｝又は｛１−１００｝の結晶面のうちの一方である）、炭化ケイ素体の結晶面に沿って実質的に延びてもよい。第１の側壁はアクティブ状態の側壁でもよく、すなわち、チャネル領域が、第１の側壁に沿って延びてもよい。実施形態によっては、（たとえば、垂直方向のトレンチ・ゲート構造体１５０の場合）、第２の側壁はまた、アクティブ状態の側壁でもよい。他の実施形態では、第２の側壁は非アクティブ状態の側壁でもよい。
【０１３５】
隣接するトレンチ・ゲート構造体１５０の間の各ＳｉＣメサは、ソース領域１１０、ボディ領域１２０、及び遮蔽領域１４０の少なくとも一部を含む。ソース領域１１０は、第１の表面１００とボディ領域１２０の間にあり、トレンチ・ゲート構造体１５０のアクティブ状態の側壁１５１と直接接触している。
【０１３６】
ボディ領域１２０は、ソース領域１１０とドリフト構造体１３０を分離する。ボディ領域１２０及びドリフト構造体１３０は、第１のｐｎ接合部ｐｎ１を形成する。ボディ領域１２０及びソース領域１１０は、第２のｐｎ接合部ｐｎ２を形成する。ボディ領域１２０は、第１のトレンチ・ゲート構造体１５０のアクティブ状態の側壁１５１に直接隣接する。ボディ領域１２０の垂直方向の延在寸法は、トランジスタ・セルＴＣのチャネルの長さに対応し、０．２μｍ〜１．５μｍの範囲でもよい。
【０１３７】
炭化ケイ素体１００の表側の第１の負荷電極３１０は、ソース領域１１０及びボディ領域１２０に電気的に接続される。層間絶縁膜２５０のストライプ形状部分は、トレンチ・ゲート構造体１５０での第１の負荷電極３１０とゲート電極１５５を分離する。第１の負荷電極３１０は、第１の負荷端子を形成してもよく、又はこれに電気的に接続若しくは結合されてもよく、この端子は、ＭＣＤのアノード端子、又はＭＯＳＦＥＴのソース端子Ｓでもよい。
【０１３８】
接触部分１３９と低抵抗オーム接点を形成する第２の負荷電極３２０は、第２の負荷端子を形成してもよく、又はこれに電気的に接続若しくは結合されてもよく、この端子は、ＭＣＤのカソード端子、又はＭＯＳＦＥＴのドレイン端子Ｄでもよい。
【０１３９】
ボディ領域１２０とトレンチ・ゲート構造体１５０の非アクティブ状態の側壁１５２との間に遮蔽領域１４０の第１の部分が配置される。遮蔽領域１４０の第２の部分が、第２のトレンチ・ゲート構造体１５０と垂直方向にオーバラップしてもよい。すなわち、遮蔽領域１４０の第２の部分は、トレンチ・ゲート構造体１５０の下、たとえば、トレンチ・ゲート構造体１５０と第２の表面１０２の間に形成される。遮蔽領域１４０は、第１の負荷電極３１０に電気的に接続又は結合される。
【０１４０】
遮蔽領域１４０での最大ドーパント濃度は、ボディ領域１２０での最大ドーパント濃度よりも高くてもよい。遮蔽領域１４０での垂直方向のドーパント濃度プロファイルは、トレンチ・ゲート構造体１５０の下方の位置で極大値を有する。非アクティブ状態の側壁１５２に沿って、遮蔽領域１４０でのドーパント濃度は、相対的に高くてもよく、すなわち、アクティブ状態の側壁１５１に沿って、ボディ領域１２０でのドーパント濃度よりも少なくとも１０倍高くてもよい。
【０１４１】
遮蔽領域１４０及びドリフト構造体１３０は、炭化ケイ素デバイス５００に統合フライバック・ダイオード機能を提供することができる第３のｐｎ接合部ｐｎ３を形成する。さらに、炭化ケイ素デバイス５００の阻止状態では、トレンチ・ゲート構造体１５０の下方にある遮蔽領域１４０の第２の部分は、アクティブ状態の側壁１５１に沿って、第２の負荷電極３２０に印加される電位から、ゲート誘電体１５９のアクティブ状態の部分を遮蔽してもよい。
【０１４２】
図に示した炭化ケイ素デバイス５００は、ｎチャネルのＳｉＣ−ＴＭＯＳＦＥＴであり、第１の負荷電極３１０は、ソース端子Ｓを形成し、又はこれに電気的に接続若しくは結合され、第２の負荷電極３２０は、ドレイン端子Ｄを形成し、又はこれに電気的に接続若しくは結合される。図５Ａに示すように、炭化ケイ素デバイス５００は、複数のトランジスタ・セルＴＣ、及び複数のトレンチ・ゲート構造体１５０を備える。トレンチ・ゲート構造体１５０は、長手軸が断面に直交するストライプ形状である。
【０１４３】
トランジスタ・セルＴＣのボディ領域１２０は、第１のボディ部分１２１、及び隣接するトレンチ・ゲート構造体１５０から第１のボディ部分１２１を分離する第２のボディ部分１２２を含む。
【０１４４】
図５Ｂには、図５Ａのボディ領域１２０を通る線Ｂ−Ｂに沿った水平方向のドーパント勾配４２０が示してある。横座標では、ｘ１は、ソース領域１１０と遮蔽領域１４０の間の横方向ｐｎ接合部の位置を指す。ｘ２は、第１のボディ部分と第２のボディ部分の間の単極接合部の位置を示す。ｘ２は、アクティブ状態の側壁の位置を示す。ｗ３は、第１のボディ部分と第２のボディ部分との間の遷移領域４２３の横方向の延在寸法を示す。
【０１４５】
ボディ領域１２０を通る水平方向のドーパント勾配４２０は、水平方向のドーパント勾配がほぼ一定である第１の区間４２１を含み、また水平方向のドーパント勾配がほぼ一定ではあるが、第１の区間４２１においてよりも著しく低い第２の区間４２２を含む。第１の区間４２１は、第１のボディ部分１２１に対応し、遮蔽領域１４０に直接隣接する。第２の区間４２２は、第２のボディ部分１２２に対応し、トレンチ・ゲート構造体１５０に直接隣接する。線Ｂ−Ｂに沿った断面によって画定される水平面では、第１のボディ部分１２１の水平延在寸法ｗ１は、ボディ領域１２０の水平延在寸法ｗ０全体の少なくとも２０％である。
【０１４６】
第１の区間４２１での平均ドーパント濃度Ｎ１は、第２の区間４２２での平均ドーパント濃度Ｎ２の少なくとも１０倍の高さである。第１のボディ部分と第２のボディ部分の間の遷移領域４２３内では、第１の区間４２１での平均ドーパント濃度Ｎ１が、第２の区間４２２での平均ドーパント濃度Ｎ２まで減少する。遷移領域４２３は、第１のボディ部分の平均正味ドーパント濃度の９０％で開始し、第２のボディ部分の基準ドーパント濃度、及び／又は平均正味ドーパント濃度の１１０％で終了してもよい。遷移領域４２３内の平均ドーパント濃度の低下は、比較的急峻でもよい。遷移領域の横方向の延在寸法ｗ３は、ソース領域１１０の横方向の延在寸法よりも著しく小さくてもよい。第１のボディ部分１２１での平均ドーパント濃度Ｎ１は、遮蔽領域１４０の直接隣接する部分でのドーパント濃度に等しくてもよく、又はこの濃度にほぼ等しくてもよい。
【０１４７】
図６Ａ及び図６Ｂには、比較例による炭化ケイ素体９００の各部分、及び一実施形態による炭化ケイ素体１００の各部分の対応する断面図が示してある。
【０１４８】
図６Ａの比較炭化ケイ素体９００には、ソース領域１１０の下方に、横方向にほぼ均一にドープされたボディ領域１２０が示してある。図６Ｂの炭化ケイ素体１００では、ボディ領域１２０は、明らかに比較的高濃度にドープされた第１のボディ部分１２１、及び第１のボディ部分１２１とトレンチ・ゲート構造体１５０の間に比較的低濃度にドープされた第２のボディ部分１２２を備える。第１のボディ部分１２１は、ソース領域１１０の横方向延在部の５０％を超えて延在する。
【０１４９】
図６Ｃでは、破線は、図６Ａの線Ｃ−Ｃに沿った水平ドーパント・プロファイル６０１を示し、実線は、図６Ｂの線Ｃ−Ｃに沿った水平ドーパント・プロファイル６０２を示す。横座標では、ｘ１は、ボディ接触域１２６とソース領域１１０の間の横方向ｐｎ接合部の位置を指し、ｘ１２は、図６Ａでの遮蔽領域１４０とボディ領域１２０の間の接合部の位置であり、ｘ２は、図６Ｂでの第１のボディ部分１２１と第２のボディ部分１２２との間の単極接合部の位置である。ｘ３及びｘ４は、トレンチ・ゲート構造体１５０の縁部を示す。
【０１５０】
遮蔽領域１４０の境界面に沿ったドーパント濃度Ｎ１は、たとえば、１Ｅ＋１７ｃｍ−３〜１Ｅ＋１９ｃｍ−３の範囲、たとえば、１Ｅ＋１８ｃｍ−３〜５Ｅ＋１８ｃｍ−３の範囲でもよい。トレンチ・ゲート構造体１５０に沿った第２のボディ部分１２２のドーパント濃度は、遮蔽領域１４０における濃度よりも、少なくとも１桁は低くてもよい。線６０１と線６０２の間の領域は、阻止モードで形成された空乏領域での静止電荷担体の電荷を補償するのに利用可能な追加の電荷を表す。
【０１５１】
図６Ｄでは、破線は、図６Ａの線Ｄ−Ｄに沿った垂直方向のドーパント・プロファイル６１１を示し、実線は、図６Ｂの線Ｄ−Ｄに沿った垂直方向のドーパント・プロファイル６１２を示す。横座標では、ｙ２は、図６Ａでのソース領域１１０とボディ領域１２０の間のｐｎ接合部の位置を示し、ｙ４は、図６Ａでのボディ領域１２０と電流拡散領域１３７の間のｐｎ接合部の位置を示す。ｙ１は、図６Ｂでのソース領域１１０と第１のボディ部分１２１との間のｐｎ接合部の位置を示し、ｙ３は、図６Ｂでの第１のボディ部分１２１と電流拡散領域１３７の間のｐｎ接合部の位置を示す。
【０１５２】
図６Ｂの炭化ケイ素体１００では、異なる注入エネルギーでの２つの注入を使用して、比較的一定である垂直方向のドーパント・プロファイル６１２を有する第１のボディ部分１２１を形成し、このことは、ボディ領域１２０の垂直方向の延在部の少なくとも６０％にわたって、最大値から５０％を下回るドーパントの変化を示す。ｙ１とｙ４の間にある第１のボディ部分１２１の垂直方向の平均延在寸法は、第２のボディ部分１２２の垂直方向の最大延在寸法より大きくてもよい。
【０１５３】
図６Ｅ及び図６Ｆには、基準阻止電圧で、図６Ａ及び図６Ｂの炭化ケイ素デバイス５００の阻止モードで形成された空乏領域の境界６２１、６２２が示してある。
【０１５４】
図６Ａの比較例において空乏化されたボディ領域１２０の大部分は、図６Ｂの炭化ケイ素体１００では空乏化されず、したがって、ゲート誘電体１５９において障壁高さを低減する電子によって静止電荷担体を補償する必要が少なくなる。
【符号の説明】
【０１５５】
１００  炭化ケイ素体
１０１  第１の表面
１０２  第２の表面
１０４  垂直方向
１１０  ソース領域
１２０  ボディ領域
１２１  第１のボディ部分
１２２  第２のボディ部分
１２６  ボディ接触域
１３０  ドリフト構造体
１３１  ドリフト領域
１３７  電流拡散領域
１３９  接触部分
１４０  遮蔽領域
１４１  第１の部分領域
１４２  第２の部分領域
１４３  第３の部分領域
１４５  埋込み済みの部分領域
１４８  深い遮蔽部分
１５０  トレンチ・ゲート構造体
１５１  側壁
１５２  側壁
１５５  ゲート電極
１５９  ゲート誘電体
２１０  ソース区域
２１１  第１のソース部分
２１２  第２のソース部分
２１３  第３のソース部分
２１４  第４のソース部分
２５０  層間絶縁膜
３１０  第１の負荷電極
３２０  第２の負荷電極
４２０  水平方向のドーパント勾配
４２１  第１の区間
４２２  第２の区間
４２３  遷移領域
４３０  ボディ接触注入マスク
４３５  開口部
４４０  深い注入マスク
４４５  開口部
４５０  ボディ機能強化注入マスク
４５１  注入軸
４５５  開口部
４５６  マスク・バー
５００  炭化ケイ素デバイス
６０１  水平ドーパント・プロファイル
６０２  水平ドーパント・プロファイル
６１１  垂直方向のドーパント・プロファイル
６１２  垂直方向のドーパント・プロファイル
６２１  境界
６２２  境界
７１０  ソース層
７２０  ボディ層
７３７  電流拡散層
９００  炭化ケイ素体
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【外国語明細書】
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