(57)【要約】      （修正有）【課題】炭化ケイ素から成る半導体デバイスを提供する。【解決手段】半導体デバイス１００において、ＳｉＣ半導体本体１０２は、第１の導電型の第１の半導体領域１０４と第２の導電型の第２の半導体領域１０６とを有する。第１の半導体領域が、第２の半導体領域とのｐｎ接合１１０を形成する。第１の半導体領域は、第１のドーパント種及び第２のドーパント種を含む。第１のドーパント種の平均ドーパント濃度が、ＳｉＣ半導体本体の第１の表面に隣接する第１の半導体領域の第１の部分１１８で、第２のドーパント種の平均ドーパント濃度よりも高い。第２のドーパント種の平均ドーパント濃度が、第２の半導体領域に隣接する第１の半導体領域の第２の部分１１９で、第１のドーパント種の平均ドーパント濃度よりも高く、平均ドーパント濃度が、第１１の部分及び第２の部分の垂直方向延在域に沿って決定される。【選択図】図３
2020155772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型の第１の半導体領域（１０４）と第２の導電型の第２の半導体領域（１０６）とを有するＳｉＣ半導体本体（１０２）を備える半導体デバイス（１００）であって、
前記第１の半導体領域（１０４）が、前記ＳｉＣ半導体本体（１０２）の第１の表面（１０８）に電気的に接触し、前記第２の半導体領域（１０６）とのｐｎ接合（１１０）を形成し、
前記第１の半導体領域（１０４）と前記第２の半導体領域（１０６）とが、前記第１の表面（１０８）に垂直な垂直方向（ｙ）に重ねて配置され、
前記第１の半導体領域（１０４）が、第１のドーパント種及び第２のドーパント種を有し、
前記ＳｉＣ半導体本体（１０２）の前記第１の表面（１０８）に隣接する前記第１の半導体領域（１０４）の第１の部分（１１８）での前記第１のドーパント種の平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000009
が、前記第１の部分（１１８）での前記第２のドーパント種の平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000010
よりも高く、
前記第２の半導体領域（１０６）に隣接する前記第１の半導体領域（１０４）の第２の部分（１１９）での前記第２のドーパント種の平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000011
が、前記第２の部分（１１９）での前記第１のドーパント種の平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000012
よりも高く、前記平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000013
が、前記第１及び第２の部分（１１８、１１９）の垂直方向延在域に沿って決定され、
前記第１のドーパント種がＢであり、前記第２のドーパント種がＡｌ又はＧａである
半導体デバイス（１００）。
【請求項２】
前記第１のドーパント種の最も浅いドーパントエネルギーレベルは、前記第２のドーパント種の最も浅いドーパントエネルギーレベルに比べて、最も近いバンド端までのエネルギー距離が大きい、請求項１に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項３】
前記第１の半導体領域（１０４）の前記第２の部分（１１９）での前記第２のドーパント種のドーパント濃度の垂直プロファイルが少なくとも１つのピークを有する、請求項１又は２に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項４】
前記第１の半導体領域（１０４）の前記第２の部分（１１９）での前記第２のドーパント種のドーパント濃度の前記垂直プロファイルが複数のピークを有し、前記複数のピークでのドーパント濃度が、前記ＳｉＣ半導体本体（１０２）の前記第１の表面（１０８）からの距離の増加と共に減少する、請求項３に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項５】
前記第１の表面（１０８）と前記少なくとも１つのピークのうち最も近いピークとの間の垂直距離（ｄｄ）が、３０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲内にある、請求項３又は４に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項６】
前記第１の半導体領域（１０４）の前記第１の部分（１１８）での前記第１のドーパント種の最大ドーパント濃度が、前記第１の半導体領域（１０４）の前記第２の部分（１１９）での前記第２のドーパント種の最大ドーパント濃度よりも小さい、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項７】
前記第１のドーパント種のドーパント濃度の垂直プロファイルが、前記第２のドーパント種のドーパント濃度の垂直プロファイルよりも深く前記ＳｉＣ半導体本体（１０２）内に達する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項８】
前記第２のドーパント種のドーパント濃度の垂直プロファイルが、前記ＳｉＣ半導体本体（１０２）の前記第１の表面（１０８）から距離を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項９】
前記第１の半導体領域（１０４）が、第１の導電型の第３のドーパント種をさらに有し、前記第２のドーパント種がＡｌ又はＧａであり、前記第３のドーパント種は、Ａｌ及びＧａのうち前記第２のドーパント種とは異なる種である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項１０】
前記第１の部分（１１８）が、前記第１の表面（１０８）から深さｔで、前記第２の部分（１１９）に移行し、前記深さｔが、前記ＳｉＣ半導体本体（１０２）への前記第１の半導体領域（１０４）の垂直侵入深さ（ｄ）の１０％〜８５％の間の範囲内にある、請求項１〜９のいずれか一項に記載の請求項１に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項１１】
前記第２の半導体領域（１０６）がドリフト区域である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項１２】
前記ドリフト区域が、第１の範囲と、前記第１の範囲に比べて低濃度ドープの第２の範囲とを有し、前記ドリフト区域の前記第１の範囲が、前記第１の半導体領域（１０４）と前記ドリフト区域の前記第２の範囲との間に配置されている、請求項１１に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項１３】
前記ＳｉＣ半導体本体（１０２）の前記第１の表面（１０８）にある第１の負荷接続端と、
前記ＳｉＣ半導体本体の前記第２の表面にある第２の負荷接続端と、
をさらに備え、
前記半導体デバイスが、少なくとも１Ａの負荷電流を伝導するように設計されている、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項１４】
前記半導体デバイス（１００）が、絶縁ゲート電界効果トランジスタ、すなわちＩＧＦＥＴであり、前記第１の半導体領域（１０４）が、ゲート誘電体に隣接する本体領域である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項１５】
前記半導体デバイス（１００）が、絶縁ゲート電界効果トランジスタ、すなわちＩＧＦＥＴであり、前記第１の半導体領域（１０４）が、ゲート誘電体に隣接する本体領域よりも深く前記ＳｉＣ半導体本体内に達する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項１６】
前記ＩＧＦＥＴの前記ゲート誘電体が、ゲートトレンチ内に形成され、前記本体領域が、前記ゲートトレンチの第１の側壁に隣接し、
前記第１の側壁が、前記ゲートトレンチの第２の側壁と反対側にあり、前記第１の半導体領域（１０４）が、前記ゲートトレンチの前記第２の側壁に隣接する、
請求項１５に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項１７】
前記半導体デバイス（１００）がパワー半導体ダイオードであり、前記第１の半導体領域（１０４）がアノード領域である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の半導体デバイス（１００）。
【請求項１８】
半導体デバイス（１００）を製造する方法であって、
ＳｉＣ半導体本体（１０２）を用意するステップと、
前記ＳｉＣ半導体本体（１０２）に、第１の導電型の第１の半導体領域（１０４）と第２の導電型の第２の半導体領域（１０６）とを形成するステップと
を含み、
前記第１の半導体領域（１０４）が、前記ＳｉＣ半導体本体（１０２）の第１の表面（１０８）に電気的に接触し、前記第２の半導体領域（１０６）とのｐｎ接合（１１０）を形成し、
前記第１の半導体領域（１０４）と前記第２の半導体領域（１０６）とが、前記第１の表面（１０８）に垂直な垂直方向（ｙ）に重ねて配置され、
前記第１の半導体領域（１０４）が、第１のドーパント種及び第２のドーパント種を有し、
前記ＳｉＣ半導体本体（１０２）の前記第１の表面（１０８）に隣接する前記第１の半導体領域（１０４）の第１の部分（１１８）での前記第１のドーパント種の平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000014
第１の部分（１１８）での前記第２のドーパント種の平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000015
よりも高く、
前記第２の半導体領域（１０６）に隣接する前記第１の半導体領域（１０４）の第２の部分（１１９）での前記第２のドーパント種の平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000016
が、前記第２の部分（１１９）での前記第１のドーパント種の平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000017
よりも高く、前記平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000018
が、前記第１及び第２の部分（１１８、１１９）の垂直方向延在域に沿って決定される、
方法。
【請求項１９】
前記第１の半導体領域（１０４）を形成する前記ステップが、２×１０１３ｃｍ−２から５×１０１４ｃｍ−２までのドーズ範囲内でのホウ素のイオン注入を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の半導体領域（１０４）を形成する前記ステップが、Ａｌの少なくとも１つのイオン注入を含む、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の半導体領域（１０４）を形成する前記ステップが、異なるイオン注入エネルギーでの複数回のＡｌのイオン注入を含む、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）から成る半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＳｉＣパワー半導体電界効果トランジスタやＳｉＣパワー半導体ダイオードなどのＳｉＣ半導体デバイスは、指定された動作寿命中、信頼性に関する要件が課される。ＳｉＣ半導体デバイスの信頼性は、動作中に、及び半導体デバイスの製造に起因して、様々なメカニズムによって損なわれるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本開示は、ＳｉＣ半導体デバイスの信頼性の向上を対象とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、ＳｉＣ半導体本体を備える半導体デバイスに関する。ＳｉＣ半導体本体は、第１の導電型の第１の半導体領域と、第２の導電型の第２の半導体領域とを有する。第１の半導体領域は、ＳｉＣ半導体本体の第１の表面に電気的に接触しており、第２の半導体領域とのｐｎ接合を形成する。第１の半導体領域と第２の半導体領域とは、第１の表面に垂直な垂直方向に重ねて配置されている。第１の半導体領域は、第１のドーパント種及び第２のドーパント種を含む。ＳｉＣ半導体本体の第１の表面に隣接する第１の半導体領域の第１の部分での第１のドーパント種の平均ドーパント濃度は、第１の部分での第２のドーパント種の平均ドーパント濃度よりも高い。第２の半導体領域に隣接する第１の半導体領域の第２の部分での第２のドーパント種の平均ドーパント濃度は、第２の部分での第１のドーパント種のドーパント濃度よりも高い。平均ドーパント濃度は、第１及び第２の部分の垂直方向延在域に沿って決定される。
【０００５】
さらに、本開示は、半導体デバイスを製造するための方法に関する。本方法は、ＳｉＣ半導体本体を用意するステップを含む。本方法は、ＳｉＣ半導体本体に第１の導電型の第１の半導体領域及び第２の導電型の第２の半導体領域を形成するステップをさらに含む。第１の半導体領域は、ＳｉＣ半導体本体の第１の表面に電気的に接触し、第２の半導体領域とのｐｎ接合を形成する。第１の半導体領域と第２の半導体領域とは、第１の表面に垂直な垂直方向に重ねて配置されている。第１の半導体領域は、第１のドーパント種及び第２のドーパント種を含む。第１のドーパント種の平均ドーパント濃度は、ＳｉＣ半導体本体の第１の表面に隣接する第１の半導体領域の第１の部分で、第１の部分での第２のドーパント種の平均ドーパント濃度よりも高い。第２のドーパント種の平均ドーパント濃度は、第２の半導体領域に隣接する第１の半導体領域の第２の部分で、第２の部分での第１のドーパント種の平均ドーパント濃度よりも高い。平均ドーパント濃度は、第１及び第２の部分の垂直方向延在域に沿って決定される。
【０００６】
添付図面は、例示的実施形態の理解に役立ち、本開示に組み込まれ、本開示の一部を成す。図面は、例示的実施形態のみを示し、本明細書と共に例示的実施形態の説明に使用される。さらなる例示的実施形態及び意図される多くの利点は、以下の詳細な説明から直接わかる。図面に示される要素及び構造は、必ずしも互いに一定の縮尺で描かれているわけではない。同じ参照番号は、同じ又は互いに対応する要素及び構造を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】例示的実施形態による半導体デバイスのＳｉＣ半導体本体の概略断面図である。
【図２】例示的実施形態による半導体デバイスのＳｉＣ半導体本体の概略断面図である。
【図３】例示的実施形態による半導体デバイスのＳｉＣ半導体本体の概略断面図である。
【図４Ａ】第１の半導体領域における重なり合った濃度プロファイルを例示するための概略グラフである。
【図４Ｂ】第１の半導体領域における重なり合った濃度プロファイルを例示するための概略グラフである。
【図５Ａ】深いトレンチゲート電極及び片側トランジスタチャネルを備えたストリップ状のトランジスタセルを備えた実施形態による、半導体デバイスの一部を通る概略水平断面図である。
【図５Ｂ】Ｂ‐Ｂ断面線に沿った図５Ａによる半導体デバイスの一部を通る概略垂直断面図である。
【図６】平面状のゲート構造を有する一実施形態による半導体デバイスの一部を通る概略垂直断面図である。
【図７】浅いトレンチゲート構造を有する一実施形態による半導体デバイスの一部を通る概略垂直断面図である。
【図８】深いトレンチゲート構造を有する別の実施形態による半導体デバイスの一部を通る概略垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の詳細な説明では、添付図面を参照する。添付図面は、本開示の一部を成し、例示目的で特定の例示的実施形態が図示されている。これに関し、「上側」、「底部」、「表側」、「裏側」、「前」、「後ろ」などの方向を示す用語は、そこで述べている図の向きに関連する。例示的実施形態の構成要素は様々な向きで位置決めすることができるので、方向を表す用語は、説明の目的でのみ使用され、決して限定として解釈されるべきではない。
【０００９】
当然、さらなる例示的実施形態が存在し、特許請求の範囲による定義から逸脱することなく、例示的実施形態に対して構造的又は論理的な変更を行うことができることを理解されたい。この点で、例示的実施形態の説明は、限定的なものではない。特に、以下に記載する例示的実施形態の要素は、文脈上別段の定めがない限り、記載する他の例示的実施形態の要素と組み合わせることができる。
【００１０】
「有する」、「含有する」、「含む」、「備える」などの用語は、以下では、オープンタームであり、一方では、言及する要素又は特徴の存在を示し、他方では、さらなる要素又は特徴の存在を排除しない。不定冠詞及び定冠詞は、文脈に特に明示しない限り、複数形と単数形の両方を含む。
【００１１】
物理量に関して、値の範囲が１つの限界値又は２つの限界値の提示によって定義される場合、「から」及び「まで」又は「よりも少ない」及び「よりも多い」という用語は、それぞれの限界値も含む。したがって、「〜から〜まで」という形の提示は、「少なくとも〜から、最大で〜まで」と理解される。それに対応して、「〜よりも少ない」（「〜よりも多い」）という形の提示は、「最大で〜」（「少なくとも〜」）と理解される。
【００１２】
１つの例示的実施形態によれば、半導体デバイスが、ＳｉＣ半導体本体を備える。ＳｉＣ半導体本体は、第１の導電型の第１の半導体領域と、第２の導電型の第２の半導体領域とを有する。第１の半導体領域は、ＳｉＣ半導体本体の第１の表面に電気的に接触しており、第２の半導体領域とのｐｎ接合を形成する。第１の半導体領域と第２の半導体領域とは、第１の表面に垂直な垂直方向に重ねて配置されている。第１の半導体領域は、第１のドーパント種及び第２のドーパント種を含む。ＳｉＣ半導体本体の第１の表面に隣接する第１の半導体領域の第１の部分での第１のドーパント種の平均ドーパント濃度は、第１の部分での第２のドーパント種の平均ドーパント濃度よりも高い。第２の半導体領域に隣接する第１の半導体領域の第２の部分での第２のドーパント種の平均ドーパント濃度は、第２の部分での第１のドーパント種のドーパント濃度よりも高い。平均ドーパント濃度は、第１及び第２の部分の垂直方向延在域に沿って決定される。
【００１３】
例えば、ＳｉＣ半導体本体は、単結晶炭化ケイ素（ＳｉＣ）、例えば２Ｈ−ＳｉＣ（２ＨポリタイプのＳｉＣ）、６Ｈ−ＳｉＣ、又は１５Ｒ−ＳｉＣから作成することができる。１つの例示的実施形態によれば、ＳｉＣ半導体本体の材料は、４Ｈ−ＳｉＣである。構成要素が、ある材料から「成る」、又はある材料から「作成されている」ことは、ここでは及び以下では、言及する構成要素が、製造公差の範囲内で、ドーピングを除いてその材料から成ることを意味する。
【００１４】
第１の表面は、ＳｉＣ半導体本体の表側を形成することができ、平面状でよく又はリブ付きでもよい。リブ付きの第１の表面は、成長方向に対するＳｉＣ半導体本体の主格子面の傾斜に起因することがある。第１の表面の平坦なセクションへの垂線、又はリブ付きの第１の表面の中心面への垂線が、垂直方向を定義する。垂直方向は、成長方向に沿って延びることができる。リブ付きの第１の表面の場合、この表面は、垂直方向に対してそれぞれ斜めに、すなわち傾けられて延びる同一面状の表面セクションを含むことができる。垂直方向に対して垂直な方向、換言すると、第１の表面の平坦なセクションに平行な方向、又はリブ付きの第１の表面の中心面に平行な方向は、横（水平）方向である。
【００１５】
１つの例示的実施形態によれば、第１の導電型はｐ型であり、第２の導電型はｎ型である。別の例示的実施形態によれば、第１の導電型はｐ型であり、第２の導電型はｎ型である。
【００１６】
本明細書で述べる例示的実施形態は、第１の半導体領域の様々な機能に関する半導体デバイスの最適化を可能にする。例えば、第１の半導体領域の第１の部分は、第１の表面にあるコンタクト構造による電気接触抵抗の特性に関して最適化することができ、例えば、散乱、すなわち半導体ディスクにわたる横方向均質性、並びにディスクごと及びロットごとの再現性、並びに抵抗値に関して最適化することができ、第１の半導体領域の第２の部分は、例えば、注入効率など他の特性に関して最適化することができる。シリコンなど他の半導体材料に比べてＳｉＣでのドーパントの拡散が比較的低いことに鑑みて、第１の半導体領域を機能サブユニットに細分することができる。したがって、例えば、半導体デバイスの信頼性は、注入効率などの他の構成要素パラメータに同時に悪影響を与えることなく最適化することができる。
【００１７】
１つの例示的実施形態によれば、第１のドーパント種の最も浅いドーパントエネルギーレベルは、第２のドーパント種の最も浅いドーパントエネルギーレベルに比べて、最も近いバンド端までのエネルギー距離が大きい。第１のドーパント種の比較的深いエネルギーレベルは、例えば、第１の半導体領域の第１の部分での電気接触抵抗の改善に寄与することができる。１つの例示的実施形態によれば、第１のドーパント種の最も深いドーパントエネルギーレベルは、第２のドーパント種の最も深いドーパントエネルギーレベルに比べて、最も近いバンド端までのエネルギー距離が大きい。
【００１８】
半導体デバイスの１つの例示的実施形態によれば、第１のドーパント種はＢである。代替又は追加として、第２のドーパント種はＡｌ及び／又はＧａであり得る。他のｐ型ドーパントに比べて、ＳｉＣでのホウ素の拡散が比較的強いことに鑑みて、後続のプロセスによってホウ素プロファイルが比較的迅速に垂直に伝播し、それにより、例えばエッチング、シリサイド形成、水素処理、或いはまた犠牲酸化物形成など後続のプロセスによるＳｉＣの不均質な変換の影響を低減することができる。これは、例えば、第１の表面での第１の半導体領域の電気接触の信頼性及び／又は再現性及び／又は均質性の改善を可能にし得る。
【００１９】
半導体デバイスの１つの例示的実施形態によれば、第１の半導体領域の第２の部分での第２のドーパント種のドーパント濃度の垂直プロファイルは、少なくとも１つのピークを有する。ドーパント濃度のピークは、第２のドーパント種のドーパント濃度の垂直プロファイルにおける局所的又は全体的な極大値であり、例えばイオン注入によって生成することができる。ドーパント濃度は、ピークから少なくともプロファイルの一範囲にわたって、第１の表面に向かう方向、及び第１の表面とは反対側の第２の表面に向かう方向に低下する。少なくとも１つのピークによって、例えば注入効率に関して半導体デバイスを最適化することができる。
【００２０】
半導体デバイスの１つの例示的実施形態によれば、第１の半導体領域の第２の部分での第２のドーパント種のドーパント濃度の垂直プロファイルは、複数のピークを有する。複数のピークでのドーパント濃度は、ＳｉＣ半導体本体の第１の表面からの距離の増加と共に減少する。これにより、例えば、注入効率の正確な調整を行うことができる。
【００２１】
１つの例示的実施形態によれば、第１の表面と少なくとも１つのピークのうち最も近いピークとの間の垂直距離は、３０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲内、又は５０ｎｍから５００ｎｍまでの範囲内、又は１００ｎｍから４００ｍｍまでの範囲内にある。第１の表面までのピークの垂直距離の調整により、例えば、第１の表面での後続のプロセスに起因する、第２のドーパント種の最初に導入されたドーズの減少を抑制することができる。
【００２２】
半導体デバイスの１つの例示的実施形態によれば、第１の半導体領域の第１の部分での第１のドーパント種の最大ドーパント濃度は、第１の半導体領域の第２の部分での第２のドーパント種の最大ドーパント濃度よりも小さい。これは、例えば、第１のドーパント種の注入が行われるディスク表面とは反対のディスク側の方向への第１のドーパント種の垂直拡散が、このドーピング種の注入に続く高温プロセスで制限される場合に当てはまる。
【００２３】
半導体デバイスの１つの例示的実施形態によれば、第１のドーパント種のドーパント濃度の垂直プロファイルは、第２のドーパント種のドーパント濃度の垂直プロファイルよりも深くＳｉＣ半導体本体内に達し、第２のドーパント種に起因する、自由電荷担体の再結合の増加（いわゆる双極劣化）を最小限に抑える。ここで、双極劣化とは、自由電荷担体の再結合に起因する広範なスタッキングエラーの伝播を意味し、これは、構成要素の伝送特性の劣化につながる可能性がある。第１のドーピング種のドーピングプロファイルは、例えば、第１の半導体領域の第２の部分、さらには第２の半導体領域にまで達することができ、後者の場合には、第１のドーパント種のドーピング濃度は、この第２の半導体領域の垂直方向広がりの少なくとも５０％にわたって、第２の半導体領域に存在するドナー濃度の８０％未満、より好ましくは５０％未満、又はさらに好ましくは３０％未満である。方向を表す用語「より深い」又は「深さ」は、ここでは及び以下では、第１の表面に対して見ることができる。
【００２４】
半導体デバイスの１つの例示的実施形態によれば、第２のドーパント種のドーパント濃度の垂直プロファイルは、ＳｉＣ半導体本体の第１の表面から距離を有する。第１の表面までの距離の調整により、例えば、第１の表面での後続のプロセスに起因する、第２のドーパント種の最初に導入されたドーズの減少を抑制することができる。
【００２５】
１つの例示的実施形態によれば、第１の半導体領域は、第１の導電型の第３のドーパント種を有する。第３のドーパント種は、第２のドーパント種とは異なる。例えば、第２のドーパント種はＡｌであり、第３のドーパント種はＧａであり、又はその逆である。第１の半導体領域の第２の部分での垂直ドーパント濃度プロファイルに複数のピークが形成されている場合、これら複数のピークは、個々のドーパント種、或いはまたドーパント種の組合せに起因することがある。例えば、１つ又は複数のピークは、Ａｌドーパント濃度プロファイルによって形成されることがあり、１つ又は複数の他のピークは、Ｇａドーパント濃度プロファイルによって形成されることがある。
【００２６】
半導体デバイスの１つの例示的実施形態によれば、第１の部分は、第１の表面から深さｔで、第２の部分に移行する。深さｔは、ＳｉＣ半導体本体への第１の半導体領域の垂直侵入深さｄの１０％〜８５％の間、又は３０％〜８５％の間、又は５０％〜８０％の間の範囲内にある。
【００２７】
半導体デバイスの１つの例示的実施形態によれば、第２の半導体領域は、ドリフト区域である。ドリフト区域は、例えば、第１の表面とは反対側の第２の表面に電気的に接触することができる。
【００２８】
半導体デバイスの１つの例示的実施形態によれば、ドリフト区域は、第１の範囲と、第１の範囲に比べて低濃度ドープの第２の範囲とを有し、ドリフト区域の第１の範囲は、第１の半導体領域とドリフト区域の第２の範囲との間に配置されている。第１の範囲は、例えば電流拡散区域でよく、電流拡散区域は、チャネルから生じる負荷電流を活性構成要素面にわたってより一様に分散する。任意選択で、第２の半導体範囲も、第１から第３までのドーパント種のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２９】
１つの例示的実施形態によれば、半導体デバイスは、ＳｉＣ半導体本体の第１の表面にある第１の負荷接続端と、ＳｉＣ半導体本体の第２の表面にある第２の負荷接続端とを有する。半導体デバイスは、例えば負荷電流を伝導するチップ面の適切な寸法設定によって、少なくとも１Ａの負荷電流を伝導するよう設計されている。
【００３０】
１つの例示的実施形態によれば、半導体デバイスは、例えば、ＩＧＦＥＴ（絶縁ゲート電界効果トランジスタ）、例えばパワーＭＯＳＦＥＴなどのＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体ＦＥＴ）でよく、ここで、略称ＭＯＳＦＥＴは、金属ゲート電極を備えたＦＥＴに加えて、半導体材料から成るゲート電極を備えたＦＥＴも含む。１つの例示的実施形態によれば、第１の半導体領域は、ゲート誘電体に隣接する本体領域に対応する。別の例示的実施形態によれば、第１の半導体領域は、ゲート誘電体に隣接する本体領域よりも深くＳｉＣ半導体本体内に達する。例えば、ＩＧＦＥＴのゲート誘電体は、ゲートトレンチ内に形成され、本体領域は、ゲートトレンチの第１の側壁に隣接する。第１の側壁は、ゲートトレンチの第２の側壁と反対側にあり、第１の半導体領域は、ゲートトレンチの第２の側壁に隣接する。この例示的実施形態では、第１の半導体領域は、例えば遮蔽領域として働くことができ、この遮蔽領域は、遮断状態において、高い電界強度の場合にゲートトレンチ内の底部（いわゆるトレンチ底部）の保護を保証する。
【００３１】
同様に、半導体デバイスは、ＭＣＤ（ＭＯＳ制御ダイオード）として、又はＳｉＣパワー半導体ダイオードなどのｐｎダイオードとして形成することもできる。この場合、第１の半導体領域は、アノード領域でよい。同様に、半導体デバイスは、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、或いはまたＪＦＥＴ（接合型電界効果トランジスタ）でもよい。例として挙げた構成要素タイプに加えて、当然、本明細書で述べる教示による半導体デバイスとして、他の双極構成要素タイプ、或いはまた一体化されたｐｎフリーホイールダイオードを備えた単極構成要素タイプも形成することができる。
【００３２】
第１の半導体領域と第２の半導体領域との間に形成されたｐｎ接合は、例えば、半導体デバイスの特定の動作モードにおいて、例えばダイオードのフラックス動作又は逆ダイオード（例えばＦＥＴの本体−ドレインダイオード）のフラックス動作において、電荷担体が第２の半導体領域に注入され、次いで電荷担体を第２の半導体領域で再結合することができるｐｎ接合である。したがって、第１の半導体領域は、ダイオードとして構成された半導体デバイスにおいて、例えばＳｉＣ半導体本体の第１の表面にあるアノード領域（カソード領域）として形成することができる。この場合、第２の半導体領域は、ドリフト区域及びカソード領域（アノード領域）として構成することができる。同様に、第１の半導体領域は、本体領域として、或いはまた本体の導電型の注入可能なさらなる半導体領域として、例えばＦＥＴ又はＩＧＢＴのトレンチ底部にある誘電体に関する電気遮蔽領域としても形成することができる。この場合、第２の半導体領域は、ドリフト区域として、及び／又は電流分配区域（電流拡散区域）としても構成することができる。
【００３３】
１つの例示的実施形態は、半導体デバイスを製造するための方法に関する。本方法は、ＳｉＣ半導体本体を用意するステップと、ＳｉＣ半導体本体に第１の導電型の第１の半導体領域及び第２の導電型の第２の半導体領域を形成するステップとを含む。第１の半導体領域は、ＳｉＣ半導体本体の第１の表面に電気的に接触し、第２の半導体領域とのｐｎ接合を形成する。第１の半導体領域と第２の半導体領域とは、第１の表面に垂直な垂直方向に重ねて配置されている。第１の半導体領域は、第１のドーパント種及び第２のドーパント種を含む。ＳｉＣ半導体本体の第１の表面に隣接する第１の半導体領域の第１の部分での第１のドーパント種の平均ドーパント濃度は、第１の部分での第２のドーパント種の平均ドーパント濃度よりも高い。第２の半導体領域に隣接する第１の半導体領域の第２の部分での第２のドーパント種の平均ドーパント濃度は、第２の部分での第１のドーパント種の平均ドーパント濃度よりも高く、平均ドーパント濃度は、第１及び第２の部分の垂直方向延在域に沿って決定される。
【００３４】
本方法の１つの例示的実施形態によれば、第１の半導体領域の形成は、１×１０１３ｃｍ−２から１×１０１５ｃｍ−２までのドーズ範囲内又は２×１０１３ｃｍ−２から５×１０１４ｃｍ−２までのドーズ範囲内のホウ素のイオン注入を含む。ドーズ範囲は、例えば、第１の表面に形成された接触構造との電気接触抵抗の適切な調整を可能にする。
【００３５】
本方法の１つの例示的実施形態によれば、第１の半導体領域の形成は、少なくとも１回のＡｌのイオン注入を含む。Ａｌのイオン注入は、例えば、第１の半導体領域の第２の部分でのドーパント濃度プロファイルの決定に役立ち、それにより、例えば注入効率（エミッタ効率）を調整する。
【００３６】
本方法の例示的実施形態によれば、第１の半導体領域の形成は、異なるイオン注入エネルギーでの複数回のＡｌのイオン注入を含む。
【００３７】
図１の概略断面図に、半導体デバイス１００の例示的実施形態が示されている。半導体デバイス１００は、ＳｉＣ半導体本体１０２を有する。ＳｉＣ半導体本体１０２は、第１の導電型の第１の半導体領域１０４と、第２の導電型の第２の半導体領域１０６とを有する。第１の半導体領域１０４は、上述したような第１の半導体領域でよい。同様に、第２の半導体領域１０６は、上述したような第２の半導体領域でよい。
【００３８】
第１の半導体領域１０４は、ＳｉＣ半導体本体１００の第１の表面１０８に電気的に接触している。電気コンタクトは、第１のコンタクトＫ１として簡略化して示されている。第１のコンタクトＫ１は、例えばコンタクトプラグ、メタライゼーショントラック、及び接続パッドなど、互いに電気的に接続される導電性構成要素を含むことができる導電性構造である。導電性構成要素は、金属、金属ケイ化物、金属合金、高濃度ドープされた半導体、又はそれらの組合せなどの導電性材料から成る。これらの導電性構成要素は、例えば、第１の表面１０８にわたって形成された半導体デバイス１００のメタライゼーション及び配線範囲の一部である。ＩＧＢＴとして形成された半導体デバイス１００の場合、第１のコンタクトＫ１は、エミッタコンタクトでよい。ＦＥＴ又はＪＦＥＴとして形成された半導体デバイス１００の場合、第１のコンタクトＫ１は、ソースコンタクトでよい。ダイオード又はサイリスタとして形成された半導体デバイス１００の場合、第１のコンタクトＫ１は、アノードコンタクト（カソードコンタクト）でよい。
【００３９】
第１の半導体領域１０４は、第２の半導体領域１０６とのｐｎ接合１１０を形成する。第１の半導体領域１０４と第２の半導体領域１０６とは、第１の表面１０８に垂直な垂直方向ｙに重ねて配置されている。
【００４０】
第２の半導体領域１０６は、第１の表面１０８とは反対側のＳｉＣ半導体本体１００の第２の表面１１２に電気的に接触している。電気コンタクトは、第２のコンタクトＫ２として簡略化して示されている。第１のコンタクトＫ１に関連して上で述べたことが、必要な変更を加えて第２のコンタクトＫ２に適用される。ＩＧＢＴとして形成された半導体デバイス１００の場合、第２のコンタクトＫ２は、コレクタコンタクトでよい。この場合、第２の半導体領域１０６は、第２の半導体領域とは逆の導電型を有する裏面エミッタ領域を介して第２のコンタクトＫ２に電気的に接続されている。ＦＥＴ又はＪＦＥＴとして形成された半導体デバイス１００の場合、第１のコンタクトＫ１は、ドレインコンタクトでよい。ダイオード又はサイリスタとして形成された半導体デバイス１００の場合、第１のコンタクトＫ１は、アノードコンタクト（カソードコンタクト）でよい。第２の半導体領域１０６には、任意選択で、フィールドストップ区域及び緩衝区域を形成することができる。
【００４１】
図２の概略断面図に示される半導体デバイス１００の例示的実施形態によれば、第１の半導体領域１０４は、ＳｉＣ半導体本体１０２の垂直方向ｙに沿った垂直方向延在域ｄを有する。この例示的実施形態では、第１の表面１０８から始めて、深さｔ＝０からｔ＝ｄ／２までのＳｉＣ半導体本体１０２の第１の深さ範囲１１４において、第１の導電型のドーパントの少なくとも６０％又はさらには少なくとも８０％が、第１のドーパント種に対応する。第１のドーパント種の第１の導電型のドーパントは、例えば、ホウ素を含むことができる。ｔ＝ｄ／２からｔ＝ｄまでの第２の深さ範囲１１５において、第１の導電型のドーパントの少なくとも３０％又はさらには少なくとも５０％が、第２のドーパント種に対応する。第１の導電型のドーパントは、不純物を除いて、特定の深さで、１つのドーパント種、又は２つのドーパント種、又はさらに多くのドーパント種を含むことができ、例えばＡｌ及び／又はＧａである。第１の深さ範囲１１４は、例えば第１の半導体領域１０４の上部であり、第２の深さ範囲１１５は、例えば第１の半導体領域１０４の下部である。
【００４２】
第１の深さ範囲１１４では、第１の導電型のドーパントドーズ（すなわち、第１の半導体領域１０４の第１の深さ範囲１１４における第１の導電型のすべてのドーパント種に関する）をｑ１とし、第１及び第２のドーパント種のドーズをｑ１１及びｑ１２とすると、以下の式が成り立つ。
ｑ１１／ｑ１＞０．６      （１）
【００４３】
第２の深さ範囲１１５では、第１の導電型のドーパントドーズ（すなわち、第２の深さ範囲１１５における第１の半導体領域１０４の第１の導電型のすべてのドーパント種に関する）をｑ２とし、第１及び第２のドーパント種のドーズをｑ２１及びｑ２２とすると、以下の式が成り立つ。
ｑ２２／ｑ２＞０．３      （２）
【００４４】
第１の深さ範囲１１４でのドーパントドーズは、ｔ＝０からｔ＝ｄ／２までの第１の深さ範囲１１４で垂直方向に沿って積分されたドーパント濃度、すなわち単位面積（例えばｃｍ２）当たりのドーパントの量を与える。第２の深さ範囲１１５でのドーパントドーズは、ｔ＝ｄ／２からｔ＝ｄまでの第２の深さ範囲１１５で垂直方向に沿って積分されたドーパント濃度、すなわち単位面積（例えばｃｍ２）当たりのドーパントの量を与える。この例示的実施形態によれば、注入効率に役立つ第２のドーパント種は、平均で、第１の表面１０８にある第１の半導体領域１０４の電気接触に役立つ第１のドーパント種よりもｐｎ接合１１０の近くに位置決めされている。言い換えると、第２のドーパント種の主要部分は、第１のドーパント種の主要部分よりもｐｎ接合１１０の近くに位置決めされており、ここで、「主要」は、それぞれのドーパント種の量の少なくとも５０％、特に少なくとも８０％を意味し得る。一般に、「平均で」という用語は、本出願では、それぞれのドーパント種の主要部分に関することがある。
【００４５】
１つの例示的実施形態によれば、第１の深さ範囲１１４での第１のドーパント種の最大ドーパント濃度は、第２の深さ範囲１１５での第２のドーパント種の最大ドーパント濃度よりも高い。
【００４６】
さらなる例示的実施形態によれば、第１の深さ範囲１１４での第１のドーパント種の最大ドーパント濃度は、第２の深さ範囲１１５での第２のドーパント種の最大ドーパント濃度よりも低い。
【００４７】
図３の概略断面図に示される半導体デバイス１００の例示的実施形態によれば、ＳｉＣ半導体本体１０２の第１の表面１０８に隣接する第１の半導体領域１０４の第１の部分１１８での第１のドーパント種の平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000003
は、第２のドーパント種の平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000004
よりも高い。第２の半導体領域１０６に隣接する第１の半導体領域１０４の第２の部分１１９において、第２のドーパント種の平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000005
は、第１のドーパント種の平均ドーパント濃度
2020155772.tif 000006
よりも高い。平均ドーパント濃度とは、垂直方向に沿って決定される、それぞれの範囲でのドーパント濃度の平均値を表す。
【００４８】
したがって、第１の部分１１８、すなわちｔ＝０からｔ＝ｔｒｅｆ（ｔｒｅｆは、垂直方向ｙに沿って第１の部分１１８が第２の部分１１９に隣接する基準深さを表す）までの深さ範囲では、以下のことが成り立つ。
2020155772.tif 000007
【００４９】
同様に、第２の部分１１９、すなわちｔ＝ｔｒｅｆからｔ＝ｄまでの深さ範囲では、以下のことが成り立つ。
2020155772.tif 000008
ここで、ｃ１は、例えばホウ素原子を表し、ｃ２は、例えばアルミニウム原子を表す。
【００５０】
上で指定したよりも狭い深さ範囲では、注入条件、例えば使用される注入エネルギー及びヒーリング条件に応じて、上式（３）及び（４）がこの例示的実施形態で満たされる限り、それぞれ逆の挙動もあり得る。同様に、第１の部分での各深さに関して、ｃ１（ｔ）＞ｃ２（ｔ）を満たすことができ、第２の部分での各深さに関して、ｃ２（ｔ）＞ｃ１（ｔ）を満たすことができる。
【００５１】
図２による例示的実施形態に関連して述べたように、図３による例示的実施形態でも、注入に役立つ第２のドーパント種は、平均で、第１の表面１０８での電気接触に役立つ第１のドーパント種よりもｐｎ接合１１０の近くに位置決めされる。したがって、この例示的実施形態でも、図２の例示的実施形態に関連して説明した利点を達成することができる。
【００５２】
例えば、基準深さｔｒｅｆは、ＳｉＣ半導体本体１０２での第１の半導体領域１０４の垂直方向延在域ｄの５０％〜８０％の範囲内にあり、すなわち、この実施形態によれば、以下のことが成り立つ。
０．５ｄ≦ｔｒｅｆ≦０．８ｄ      （５）
【００５３】
例えば、基準深さｔｒｅｆは、ＳｉＣ半導体本体１０２での第１の半導体領域１０４の垂直方向延在域ｄの１０％〜５０％の範囲内にあり、すなわち、この実施形態によれば、以下のことが成り立つ。
０．１ｄ≦ｔｒｅｆ≦０．５ｄ      （６）
【００５４】
１つの例示的実施形態によれば、第１の半導体領域はｐドープされ、第２の半導体領域はｎドープされている。ｐドープされた第１の半導体領域に隣接するｎドープされたドリフト区域の部分には、ホウ素によるｎドーピングの部分的な補償が存在し得る。これは、例えばドリフト区域内でのホウ素の追加の散乱中心により、電荷担体移動度の減少につながる。さらに、部分的なドーパント補償は、正味のバックグラウンド電荷を低下させる。これにより、破壊強度の増加を有利に達成することができる。さらに、ドリフト区域での追加のホウ素ドーピングは、有害な結晶欠陥の伝播に有利に影響を与えることができる。
【００５５】
図４Ａ〜図４Ｂには、第１の半導体領域１０４を形成するためのドーパント濃度のプロファイルが示されている。ここでは、第１の半導体領域１０４を形成する注入のプロファイルが、深さｔへの垂直方向延在域にわたって示されている。
【００５６】
図４Ａのグラフでは、第１の半導体領域１０４は、Ｂ濃度ｃ１Ｂの第１のプロファイルと、Ｂ濃度ｃ１Ｂの第１のプロファイルに比べて低いＡｌ濃度ｃ１Ａｌの第１のプロファイルとを重ね合わせることによって形成される。濃度ｃ１Ｂが濃度ｃ１Ａｌよりも大きい深さ範囲は、例えば、図３での例示的実施形態における第１の部分１１８に対応し、濃度ｃ１Ａｌが濃度ｃ１Ｂよりも大きい深さ範囲は、例えば、図３での例示的実施形態における第２の部分１１９に対応する。当然、第１の半導体領域１０４は、異なる深さに最大値が生じる複数のＡｌ注入プロファイルの重ね合わせから作成することもできる（例えば、図４Ｂを参照）。同様に、第１の半導体領域１０４は、異なる深さに最大値が生じる複数のＢ注入プロファイルの重ね合わせから作成することもできる。第２の半導体領域１０６でのドーパント濃度ｃｃのプロファイルは、図４Ａ〜図４Ｂでは、例として一定のプロファイルとして示されている。任意選択で、第１の半導体領域１０４でのこれらの部分領域の一方、或いはまた両方が、ドーパント種としてガリウムをさらに含むことができる。第１の表面１０８とＡｌ注入プロファイルの最も近いピークとの間の垂直距離ｄｄは、例えば、３０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲内、又は５０ｎｍから５００ｎｍまでの範囲内、又は１００ｎｍから４００ｍｍまでの範囲内にある。
【００５７】
図５Ａ及び図５Ｂは、ストリップ状のトランジスタセルＴＣ及び深いトレンチゲート構造１５０を有するＳｉＣ半導体本体１００を備えた半導体デバイス５００を示す。
【００５８】
表側では、ＳｉＣ半導体本体１０２は、第１の表面１０８を有し、第１の表面１０８は、リブ付きの第１の表面を形成することができる同一面状の表面セクションを含むことができる。第１の表面１０８は、主格子面と一致してよく、又は例えば（０００１）格子面などの格子面に対して斜めに角度偏差αで延びることができ、ここで、角度偏差は、最大で１２°、例えば約４°でよい。
【００５９】
図示した実施形態では、＜０００１＞結晶方位が、垂線Ｎに対して角度偏差αだけ傾けられている。＜１１−２０＞結晶方位は、水平面に対して同じ角度偏差αだけ傾けられている。＜１−１００＞結晶方位は、断面平面に直交している。
【００６０】
裏面では、ＳｉＣ半導体本体１０２は、第１の表面１０８に平行な第２の表面１１２を有する。
【００６１】
ＳｉＣ半導体本体１０２に形成されたドリフト構造１３０は、第２の表面１１２に隣接する少なくとも１つの高濃度ドープされたコンタクト層１３９と、第１の表面１０８と高濃度ドープされたコンタクト層１３９との間の第２の導電型の弱くドープされたドリフト区域１３１とを含む。任意選択で、ドリフト区域１３１と高濃度ドープコンタクト層１３９との間に緩衝層を組み込むことができ、緩衝層は、ドリフト区域１３１内のドーピング濃度よりも平均で高く、コンタクト層１３０内のドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を有し、またこれら２つの区域と同じ導電型を有する。
【００６２】
高濃度ドープコンタクト層１３９は、ドリフト区域１３１と同じ導電型であり、結晶から切り出された若しくは結晶から分離された基板セクションでよく、又はそのような基板セクションを有し、又は全体的、或いはまた部分的にエピタキシャル法により得られる。コンタクト層１３９は、第２の表面１１２に直接隣接することができる第２の負荷電極３２０とオーム接触を成す。第２の表面１０２に沿って、コンタクト層１３９のドーパント濃度は、第２の負荷電極３２０との低オームコンタクトを形成するのに十分に高い。
【００６３】
ドリフト区域１３１は、コンタクト層１３９にエピタキシャル成長させた層に形成することができる。ドリフト区域１３１内の平均ドーパント濃度は、例えば、少なくとも１０１５ｃｍ−３から最大で５×１０１６ｃｍ−３までの範囲内にある。ドリフト区域１３１及びコンタクト層１３９に加えて、ドリフト構造１３０は、さらなるドープされた領域を有することができ、例えば、ドリフト区域１３１の導電型のフィールドストップ区域、遮断若しくはバリア区域、及び／又は電流拡散区域、及び／又は相補導電型の島状、柱状、及び／又は帯状の領域である。
【００６４】
ＳｉＣ半導体本体１０２の表側にあるトランジスタセルＴＣは、第１の表面１０８からＳｉＣ半導体本体１０２内に延びるゲート構造１５０に沿って形成されており、ＳｉＣ半導体本体１００のメサ部分１９０が、隣接するゲート構造１５０を互いに分離する。
【００６５】
第１の水平方向ｘ１に沿ったゲート構造１５０の長手方向広がりは、第１の水平方向に直交し、長手方向広がりを横切る第２の水平方向ｘ２に沿ったゲート構造１５０の幅よりも大きい。ゲート構造１５０は、トランジスタセルＴＣを有するセルフィールド範囲の一方の側から反対側まで延びる長いトレンチでよい。ゲート構造１５０の長さは、最大で数百μｍ、又は最大で数ミリメートル、さらには最大で数センチメートルでよい。
【００６６】
他の例示的実施形態によれば、ゲート構造１５０は、それぞれセルフィールド範囲の一方の側から反対側に延びる平行な線に沿って形成することができ、それぞれ、同じ線に沿って、互いに分離された多数のゲート構造１５０が形成される。ゲート構造１５０は、グリッドのメッシュ内のメサ部分１９０と共にグリッドを形成することもできる。
【００６７】
ゲート構造１５０は、互いに等間隔でよく、同じ幅を有することができ、及び／又は規則的なパターンを形成することができる。ゲート構造１５０の中心間距離は、少なくとも１μｍから最大で１０μｍまでの範囲、例えば少なくとも２μｍから最大で５μｍまでの範囲内でよい。ゲート構造１５０の垂直方向広がりは、少なくとも３００ｎｍから最大で５μｍまで、例えば少なくとも５００ｎｍから最大で２μｍまでの範囲内でよい。
【００６８】
ゲート構造１５０の側壁は、第１の表面１０８に対して垂直にそろえることができ、又は垂直方向に対してわずかに傾けることができ、対向する側壁は、互いに平行又は斜めに延びることができる。一実施形態によれば、ゲート構造１５０の幅は、第１の表面１０８からの距離の増加と共に減少する。例えば、一方の側壁は、垂線Ｎから角度偏差αだけずれており、他方の側壁は角度偏差−αだけずれている。
【００６９】
メサ部分１９０は、２つの反対側のメサ側壁１９１、１９２を有し、これらは、２つの隣接するゲート構造１５０に直接隣接する。少なくとも第１のメサ側壁１９１は、高い電荷担体移動度を有する格子平面内、例えば４Ｈ−ＳｉＣの場合には（１１−２０）格子面、いわゆるＡ平面内にある。第１のメサ側壁１９１と反対側の第２のメサ側壁１９２は、関連する格子面に対して角度偏差αの２倍、例えば約８°だけ傾けることができる。
【００７０】
ゲート構造１５０は、導電性ゲート電極１５５を有し、導電性ゲート電極１５５は、高濃度ドープされた多結晶シリコン層、一部片若しくは多部片の金属構造、又はそれら両方を有することができる。シリコン層は、ゲートメタライゼーションと電気的に接続することができ、ゲートメタライゼーションは、ゲート接続端を形成する、又はそのようなゲート接続端に電気的に接続若しくは結合される。
【００７１】
ゲート構造１５０の少なくとも一方の側に沿って、ゲート誘電体１５９は、ゲート電極１５５をＳｉＣ半導体本体１０２から分離する。ゲート誘電体１５９は、半導体誘電体、例えば熱成長若しくは堆積された半導体酸化物、例えば酸化ケイ素、半導体窒化物、例えば堆積若しくは熱成長された窒化ケイ素、半導体酸窒化物、例えば酸窒化ケイ素、他の堆積された誘電体材料、又は上に挙げた材料からの任意の組合せを含むことができる。ゲート誘電体１５９の層厚さは、例えば、トランジスタセルＴＣの閾値電圧が１Ｖから８Ｖまでの範囲内にあるように選択することができる。
【００７２】
ゲート構造１５０は、ゲート電極１５５及びゲート誘電体１５９を排他的に有することができ、又はゲート電極１５５及びゲート誘電体１５９に加えて、さらなる導電性及び誘電性構造、例えばフィールドプレート及び絶縁誘電体を有することができる。
【００７３】
メサ部分１９０には、ＳｉＣ半導体本体１０２の表側に向けてソース領域１１１が形成され、ソース領域１１１は、第１の表面１０８及びそれぞれのメサ部分１９０の第１のメサ側壁１９１に直接隣接することができる。ここで、各メサ部分１９０は、ＳｉＣ半導体本体１０２内で互いに接続されたセクションを有するソース領域１１１、又はＳｉＣ半導体本体１０２内で互いに分離された少なくとも２つのセクションであって、メサ部分１９０に隣接するコンタクト若しくはトレンチコンタクトを介して低オームで互いに電気的に接続された少なくとも２つのセクションを有するソース領域１１１を備えることができる。
【００７４】
メサ部分１９０は、さらにドープ領域１２０を含み、ドープ領域１２０は、ソース領域１１１をドリフト構造１３０から分離し、ドリフト構造１３０と第１のｐｎ接合ｐｎ１を形成し、ソース領域１１１と第２のｐｎ接合ｐｎ２を形成する。ドープ領域１２０は、第１の負荷電極３１０とのオーム接触を形成する。
【００７５】
図示される例示的実施形態では、ドープ領域１２０は、より弱くドープされた本体領域１２１と、より強くドープされた遮蔽領域１２２とを含む。
【００７６】
本体領域１２１は、第１のメサ側壁１９１に直接隣接している。トランジスタセルＴＣのオン状態では、本体領域１２１に、ゲート構造１５０に沿ってソース領域１１０をドリフト構造１３０に接続する反転チャネルが形成される。本体領域１２１の垂直方向広がりは、トランジスタセルＴＣのチャネル長さに対応し、例えば２００ｎｍ〜１５００ｎｍでよい。
【００７７】
遮断状態において高い電界強度の場合にゲート構造１５０の底部（いわゆるトレンチ底部）の保護を保証する遮蔽領域１２２は、本体領域１２１と第２のメサ側壁１９２との間に形成され、本体領域１２１に直接隣接することができる。遮蔽領域１２２の垂直方向延在域は、本体領域１２１の垂直方向広がりよりも大きいことがあり、例えばゲート構造１５０の垂直方向広がりよりも大きいことがある。遮蔽領域１２２の一部が、ゲート構造１５０の底部と第２の表面１１２との間に直接形成されてよく、第２の負荷電極３２０の電位に対してゲート構造１５０を遮蔽することができる。第２のメサ側壁１９２に沿った遮蔽領域１２２での最大ドーパント濃度ｐ１２は、例えば、第１のメサ側壁１９１に沿った本体領域１２１での最大ドーパント濃度ｐ１１よりも高く、例えば少なくとも２倍又は５倍である。
【００７８】
第１の負荷電極３１０は、ソース接続端Ｓを形成することができ、又はソース接続端Ｓに電気的に接続若しくは結合することができる。裏面にある第２の負荷電極３２０は、ドレイン接続端Ｄを形成することができ、又はドレイン接続端Ｄに電気的に接続若しくは結合することができる。
【００７９】
１つの例示的実施形態によれば、トランジスタセルＴＣは、ｐドープ本体領域１２１、ｎドープソース領域１１０、及びｎドープドリフト区域１３１を有するｎチャネルＦＥＴセルである。別の実施形態によれば、トランジスタセルＴＣは、ｎドープ本体領域１２１、ｐドープソース領域１１０、及びｐドープドリフト区域１３１を有するｐチャネルＦＥＴセルである。
【００８０】
半導体デバイス５００のオン状態において第１の負荷電極３１０と第２の負荷電極３２０との間でＳｉＣ半導体本体１０２を通って流れる負荷電流は、ゲート誘電体１５９に沿って誘発される反転チャネル内で本体領域１２１を通過する。本体領域１２１でのドーパント濃度に比べて高い遮蔽領域１２２でのドーパント濃度は、絶対限度データ内での動作時に、第２のメサ側壁１９２に沿った反転チャネルの形成を抑制し、特に、遮断状態における高い電界強度の場合に関するゲート構造１５０の底部の保護を提供する。この領域は、特に遮断状態でのゲート構造１５０の底部の保護に役立つので、深いエネルギーレベルを有するドーパントでのこの領域のドーピングは特に有利である。この領域は、自由電荷担体の比較的少ない注入のみをもたらすべきであるので、このドーピングは、伝送状態では、これらのドーパントの比較的小さい活性化のみによって顕著に保証され、ゲート構造１５０の底部に対する保護作用時に失われることはない。なぜなら、深いエネルギーレベルを有するこれらの原子は、空間電荷区域内に入るとすぐにほぼ完全に活性化されるからである。
【００８１】
図６は、ＳｉＣ半導体本体１０２の表側に平面状のゲート構造１５０を備える半導体デバイス５００を示し、セルフィールド範囲内で、個々のゲート構造１５０が、そのゲート構造１５０に対して対称的に形成された２つのトランジスタセルＴＣに割り当てられている。
【００８２】
ゲート構造１５０は、導電性ゲート電極１５５と、第１の表面１０１に直接形成され、ゲート電極１５５をＳｉＣ半導体本体１０２から分離するゲート誘電体１５９とを含む。第１の表面１０８からＳｉＣ半導体本体１０２内に延びるドープ領域１２０は、それぞれ、２つの隣接するゲート構造１５０の２つの隣接するトランジスタセルＴＣに割り当てられる。２つのトランジスタセルＴＣのソース領域１１０は、第１の表面１０８からドープ領域１２０内に延びる。ドープ領域１２０はコンタクト領域１２９を有し、コンタクト領域１２９において、ドーパント濃度は、ソース領域１１１間で第１の表面１０１に隣接することができるコンタクト領域１２９外のドープ領域１２０の主領域でのドーパント濃度よりも高い。ドープ領域１２０の主領域は、トランジスタセルＴＣの本体領域１２１を形成する。
【００８３】
ドリフト区域１３１及びコンタクト層１３９を有するドリフト構造１３０は、トランジスタセルＴＣをＳｉＣ半導体本体１０２の第２の表面１１２から分離し、ドリフト区域１３１は、隣接する本体領域１２１の間及びゲート電極１５５の下で第１の表面１０８に達することができる。
【００８４】
オン状態では、トランジスタセルＴＣは、本体領域１２１のチャネル範囲内でゲート誘電体１５９に沿って横方向反転チャネルを形成し、横方向反転チャネルは、ソース領域１１０を、第１の表面１０８に隣接するドリフト構造１３０のセクション、例えばドリフト区域１３１に接続する。
【００８５】
層間誘電体２１０は、ゲート電極１５５を、ＳｉＣ半導体本体１０２の表側にある第１の負荷電極３１０から分離する。層間誘電体２１０の開口部にあるコンタクト３１５は、第１の負荷電極３１０をコンタクト領域１２９及びソース領域１１１に接続する。
【００８６】
図７で、ゲート構造１５０は、ほぼＶ字形の垂直断面を有する浅いトレンチ内に形成される。ゲート電極１５５は、トレンチの側壁及び底部に沿ってほぼ一様の層厚さで延びることができる。隣接するゲート構造１５０間のＳｉＣ半導体本体１０２のメサ部分１９０は、第１の表面１０８に沿って形成されたソース領域１１１、及びソース領域１１１とドリフト構造１３０との間のドープ領域１２０を含み、ドープ領域１２０はそれぞれ、より弱くドープされた本体領域１２１と、より強くドープされたコンタクト領域１２９とを有することができる。
【００８７】
図８の半導体デバイス５００は、第１の表面１０８からＳｉＣ半導体本体１０２内に延びるゲート構造１５０を有し、ゲート構造１５０の側壁は、第１の表面１０８に対して垂直に延びる。隣接するゲート構造１５０間のＳｉＣ半導体本体１００のメサ部分１９０にドープ領域１２０が形成されており、ドープ領域１２０は、ドリフト構造１３０と第１のｐｎ接合ｐｎ１を形成し、第１の表面１０８に沿って形成されたソース領域１１１と第２のｐｎ接合ｐｎ２を形成する。
【００８８】
層間誘電体２１０は、ゲート構造１５０のゲート電極１５５を第１の負荷電極３１０から分離する。隣接するゲート構造１５０間で、トレンチコンタクト３１６が、第１の負荷電極３１０からメサ部分１９０内に延び、ＳｉＣ半導体本体１０２と横方向で接触し、ソース領域１１１を第１の負荷電極３１０に接続する。ＳｉＣ半導体本体１０２内でのトレンチコンタクト３１６のセクションの垂直方向広がりは、ゲート構造１５０の垂直方向広がりにほぼ対応し得る。
【００８９】
ドープ領域１２０の一部が、それぞれトレンチコンタクト３１６の下に形成されてよく、トレンチコンタクト３１６をドリフト構造１３０から分離することができる。ドープ領域１２０のより強くドープされたコンタクト領域１２９は、トレンチコンタクト３１６に直接接続することができる。
【００９０】
図５Ａ〜図８に示される例示的実施形態は、図１〜図４Ｂに示される半導体デバイス１００の例示的なＦＥＴであり、ここで、図５Ｂ、図６、図７、図８での本体領域１２１は、図１に関連して述べた第１の半導体領域１０４に対応し得る。同様に、図５Ｂでの遮蔽領域１２２は、図１に関連して述べる第１の半導体領域１０４に対応し得る。本体領域１２１も遮蔽領域１２２も、図１に関連して述べた第１の半導体領域１０４のように作成することができる。図５Ｂ、図６、図７、図８でのドリフト区域１３１は、例えば、図１に関連して述べた第２の半導体領域１０６に対応し得る。
【００９１】
本明細書では特定の実施形態を図示して述べてきたが、当業者は、図示して述べた特定の実施形態を、本発明の保護範囲から逸脱することなく、多くの代替及び／又は等価構成によって置き換えることができることを認識されよう。本出願は、本明細書で論じた特定の実施形態のあらゆる適合又は変形を網羅するものとする。したがって、本発明は、特許請求の範囲及びその均等物のみによって限定される。
【符号の説明】
【００９２】
１００  半導体デバイス
１０２  ＳｉＣ半導体本体
１０４  第１の半導体領域
１０６  第２の半導体領域
１０８  第１の表面
１１８  第１の部分
１１９  第２の部分
ｙ  垂直方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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