(57)【要約】  エッジ終端領域に、活性領域の周囲を囲む同心円状に第１〜３電界緩和層（１１〜１３）が設けられる。隣り合う第１〜３電界緩和層（１１〜１３）間、第３電界緩和層（１３）よりも外側に、それぞれｐ型の第１〜３空間変調領域（２１〜２３）が設けられる。各空間変調領域は、内側から低濃度小領域（３２）と高濃度小領域（３１）とを、内側の電界緩和層の周囲を囲む同心円状に交互に繰り返し配置してなる。第１〜３空間変調領域（２１〜２３）の長さ（Ｌｂ１〜Ｌｂ３）は、Ｌｂ１≦Ｌｂ２＜Ｌｂ３を満たす寸法に設定される。第１〜３電界緩和層（１１〜１３）の長さ（Ｌａ１〜Ｌａ３）は、Ｌａ１＜Ｌａ２＜Ｌａ３を満たす寸法に設定される。第１〜３電界緩和層（１１〜１３）の長さ（Ｌａ１〜Ｌａ３）の増加の割合（α）は一定としてもよい。このようにすることで、エッジ長および耐圧を維持するとともに、表面保護膜の表面の電界強度を低減させることができる。
2018012159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素からなる第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板のおもて面に設けられた、主電流が流れる活性領域と、
前記活性領域の周囲を囲む同心円状に、かつ外側に配置されるほど低い不純物濃度で選択的に設けられた複数の第２導電型半導体領域と、
隣り合う前記第２導電型半導体領域間に互いに接して設けられた、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が低く、かつ外側に隣接する前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が高い第２導電型の第１中間領域と、
最も外側の前記第２導電型半導体領域よりも外側に、当該第２導電型半導体領域に接して設けられた、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が低く、かつ前記半導体基板よりも不純物濃度が高い第２導電型の第２中間領域と、
を備え、
前記第１中間領域および前記第２中間領域は、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域の周囲を囲む同心円状に、内側から第２導電型の第１小領域と、前記第１小領域よりも不純物濃度の高い第２導電型の第２小領域とを交互に繰り返し配置してなり、
前記第２中間領域の長さは、前記第１中間領域の長さよりも長いことを特徴とする炭化珪素半導体装置。
【請求項２】
前記第１中間領域の長さは、当該第１中間領域の内側に隣り合う前記第１中間領域の長さ以上であることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項３】
前記第２導電型半導体領域の長さは、当該第２導電型半導体領域の内側に隣り合う前記第２導電型半導体領域の長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項４】
炭化珪素からなる第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板のおもて面に設けられた、主電流が流れる活性領域と、
前記活性領域の周囲を囲む同心円状に、かつ外側に配置されるほど低い不純物濃度で選択的に設けられた複数の第２導電型半導体領域と、
隣り合う前記第２導電型半導体領域間に互いに接して設けられた、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が低く、かつ外側に隣接する前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が高い第２導電型の第１中間領域と、
最も外側の前記第２導電型半導体領域よりも外側に、当該第２導電型半導体領域に接して設けられた、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が低く、かつ前記半導体基板よりも不純物濃度が高い第２導電型の第２中間領域と、
を備え、
前記第１中間領域および前記第２中間領域は、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域の周囲を囲む同心円状に、内側から第２導電型の第１小領域と、前記第１小領域よりも不純物濃度の高い第２導電型の第２小領域とを交互に繰り返し配置してなり、
前記第２導電型半導体領域の長さは、当該第２導電型半導体領域の内側に隣り合う前記第２導電型半導体領域の長さよりも長いことを特徴とする炭化珪素半導体装置。
【請求項５】
隣り合う前記第２導電型半導体領域同士の長さの差分はすべて等しいことを特徴とする請求項３に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項６】
前記第１中間領域の前記第１小領域は、外側に隣接する前記第２導電型半導体領域と同じ不純物濃度を有することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項７】
前記第２中間領域の前記第１小領域は、前記半導体基板と同じ不純物濃度を有することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項８】
前記第２小領域は、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域と同じ不純物濃度を有することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項９】
前記半導体基板のおもて面に設けられ、前記第２導電型半導体領域、前記第１中間領域および前記第２中間領域を覆う表面保護膜をさらに備え、
前記表面保護膜の厚さは、前記表面保護膜の形成に用いる材料の１回の塗布工程で当該材料の粘度に基づいて形成可能な最大厚さ以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炭化珪素半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）半導体を用いた半導体装置（以下、炭化珪素半導体装置）では、従来より、高耐圧を安定して得るための耐圧構造の形成が求められている。この耐圧構造として、ｎ-型ドリフト層との間にｐｎ接合を形成するｐ型高濃度領域の外側（チップ端部側）に隣接して、エッジ終端領域に当該ｐ型高濃度領域よりも不純物濃度の低いｐ-型低濃度領域を配置してなる接合終端（ＪＴＥ：Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）構造が公知である。エッジ終端領域は、活性領域の周囲を囲み、活性領域のチップおもて面側の電界を緩和して耐圧を保持する領域である。活性領域は、オン状態のときに電流が流れる領域である。【０００３】
ＪＴＥ構造は、外側に配置されるほど不純物濃度を低くした複数のｐ-型低濃度領域（以下、電界緩和領域とする）を、活性領域の周囲を囲む同心円状に隣接して配置して構成される。ＪＴＥ構造を構成する各電界緩和領域の外側の端部に電界集中点が分散されるため、最大電界強度が低減される。従来のＪＴＥ構造として、隣り合う電界緩和領域の間に、内側の電界緩和層と同不純物濃度のｐ型小領域と、外側の電界緩和層と同不純物濃度のｐ型小領域とを、活性領域の周囲を囲む同心円状に交互に繰り返し隣接して配置してなる領域（以下、空間変調領域とする）を設けた構造が提案されている（例えば、下記特許文献１（第００４９，００６５段落、第９，１１図）参照。）。【０００４】
従来の耐圧構造について説明する。図１０は、従来の耐圧構造の一例を示す断面図である。図１０は、下記特許文献１の図１１に相当する。図１０では、下側が活性領域側であり、上側がチップ端部である（図１１においても同様）。図１０に示す従来の耐圧構造は、炭化珪素基体（半導体チップ）１０４の外側に配置されるほど不純物濃度を低くした３つの電界緩和層（ｐ-型領域、ｐ--型領域およびｐ---型領域）１１１〜１１３と、３つの空間変調領域１２１〜１２３と、で構成される。炭化珪素基体１０４は、炭化珪素からなるｎ+型半導体基板（以下、ｎ+型炭化珪素基板とする：不図示）のおもて面にｎ-型ドリフト層１０２となるｎ-型炭化珪素層をエピタキシャル成長させてなる。【０００５】
活性領域とエッジ終端領域１１０との境界において、炭化珪素基体１０４のおもて面（ｎ-型ドリフト層１０２側の表面）の表面層には、ｐ型ガードリング１０３が選択的に設けられている。ｐ型ガードリング１０３は、活性領域の周囲を囲む。エッジ終端領域１１０において、炭化珪素基体１０４のおもて面の表面層には、ｐ型ガードリング１０３よりも外側に、活性領域側から外側へ向かって順に第１〜３電界緩和層１１１〜１１３が選択的に設けられている。第１〜３電界緩和層１１１〜１１３は、ｐ型ガードリング１０３の周囲を囲む同心円状に配置されている。第１電界緩和層１１１は、ｐ型ガードリング１０３に接する。第１〜３電界緩和層１１１〜１１３は、ともに一様な不純物濃度分布を有する。【０００６】
隣り合う第１〜３電界緩和層１１１〜１１３間には、それぞれ第１，２空間変調領域１２１，１２２が設けられている。第３電界緩和層１１３よりも外側に、第３電界緩和層１１３に接して、第３空間変調領域１２３が設けられている。第１〜３空間変調領域１２１〜１２３は、隣り合う電界緩和層に接する。第１〜３空間変調領域１２１〜１２３は、内側（活性領域側）に隣接する電界緩和層と不純物濃度のほぼ等しいｐ型領域（以下、高濃度小領域とする）１３１と、外側に隣接する電界緩和層（第３空間変調領域１２３ではｎ-型ドリフト層１０２）と不純物濃度のほぼ等しいｐ型領域（以下、低濃度小領域とする）１３２と、からなる。【０００７】
低濃度小領域１３２と高濃度小領域１３１とは、内側に隣接する電界緩和層の周囲を囲む同心円状に、かつ内側から外側に向かう方向に交互に繰り返し隣接して配置される。各空間変調領域において、高濃度小領域１３１は外側に配置されるほど幅（内側から外側へ向かう方向の幅）ｘ101を狭くし、低濃度小領域１３２は外側に配置されるほど幅（内側から外側へ向かう方向の幅）ｘ102を広くしている。活性領域側から広がる空乏層は、これら耐圧構造を構成する各領域内を通ってエッジ終端領域１１０を外側へ広がる。これによって、炭化珪素基体１０４内部の電界が均一化され緩和され、耐圧が確保される。特に第１〜３空間変調領域１２１〜１２３により均一に高電界が保持され、高耐圧を確保可能である。【０００８】
また、別の耐圧構造として、空間変調領域の条件を最適化した構造が提案されている。１組の隣接する高濃度小領域および低濃度小領域を１つの等価濃度領域とし、当該等価濃度領域は、１つの空間変調領域において外側に配置されるほど等価濃度（平均不純物濃度）が低い。隣接する等価濃度領域間の等価濃度比の減少割合は一定である。空間変調領域は隣接する１つ以上の等価濃度領域を含む複数区分に分割されており、隣接する区分間の平均不純物濃度差は等しい（例えば、下記特許文献２（第０１２１〜０１２７段落、第２０図）参照。）。下記特許文献２では、高濃度小領域と低濃度小領域との境界での電界集中を緩和して、空間変調領域内の電界分布をさらに均一化し、耐圧をさらに向上させている。【０００９】
従来の耐圧構造の別の一例について説明する。図１１は、従来の耐圧構造の別の一例を示す断面図である。図１１は、下記特許文献２の図２０に相当する。図１１に示す従来の耐圧構造では、空間変調領域（ここでは、第１空間変調領域１２１を示す）は、１つ以上の隣接する等価濃度領域１３０（１組の隣接する高濃度小領域１３１および低濃度小領域１３２を含む微小領域）を含む複数区分（ここでは４つ）１４１〜１４４に分割されている。かつ、外側の区分１４１〜１４４に配置されるほど高濃度小領域１３１の幅ｘ101が狭くなっている。図１１に示す従来の耐圧構造の、各区分１４１〜１４４の高濃度小領域１３１の幅ｘ101以外の構成は、図１０に示す従来の耐圧構造と同様である。【００１０】
また、炭化珪素半導体装置において高耐圧を安定して得るために、パッケージ（樹脂ケース）内において半導体チップを封止するゲル中の最大電界強度を低減させることが開示されている（例えば、下記特許文献３（第０００５，００２１段落、第３図）参照。）。下記特許文献３では、エッジ終端領域の電界緩和領域上に形成される表面保護膜を無機層と樹脂層との２層構造とし、樹脂層の厚さや、無機層と樹脂層との誘電率差等を最適化することで、封止材中の最大電界強度を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第５５５４４１５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／１０３８１４号
【特許文献３】特許第５６００６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般的に、半導体チップは、おもて面をポリイミド膜等の表面保護膜により覆われた状態でモジュールのパッケージ内に実装され、ゲル等で封止される。このとき、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体チップ（以下、Ｓｉチップとする）を用いた場合には、エッジ終端領域の長さ（以下、エッジ長とする）が長いことで、Ｓｉチップおもて面側の電界が緩和され、電界集中による局所的な放電等は発生しない。エッジ長とは、活性領域とエッジ終端領域１１０との境界からチップ端部までの長さである。【００１３】
しかしながら、炭化珪素からなる半導体チップ（以下、ＳｉＣチップとする）を用いた場合、上述した従来の耐圧構造（図１０，１１参照）を適用することでエッジ長を短くすることができるが、ＳｉＣチップおもて面上（表面保護膜の表面）で電界強度が高くなるという問題が生じる。このため、ＳｉＣチップ単体における表面保護膜（不図示）の表面や、ＳｉＣチップをゲル等により封止した状態における表面保護膜とゲルとの界面で、放電が発生し、ＳｉＣチップ内部ではなく、ＳｉＣチップおもて面上の表面保護膜で絶縁破壊に至る虞がある。【００１４】
この問題を回避するための対策として、ＳｉＣチップのエッジ長をＳｉチップのエッジ長と同程度に長くすることが挙げられる。しかしながら、ＳｉＣチップでは、上述したようにＳｉチップよりも短いエッジ長で所定耐圧を確保することができるため、ＳｉＣチップのエッジ長をＳｉチップのエッジ長と同程度に長くすることは、所定耐圧を確保する上で無用なチップ面積が増えることとなる。したがって、耐圧の観点からみた場合に、ＳｉＣチップのサイズ増大を招くという新たな問題が発生する。【００１５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、エッジ長および耐圧を維持するとともに、電界強度を低減させることができる炭化珪素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】
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、次の特徴を有する。炭化珪素からなる第１導電型の半導体基板のおもて面に、主電流が流れる活性領域が設けられている。前記活性領域の周囲を囲む同心円状に、かつ外側に配置されるほど低い不純物濃度で複数の第２導電型半導体領域が選択的に設けられている。隣り合う前記第２導電型半導体領域間に互いに接して、第２導電型の第１中間領域が設けられている。前記第１中間領域は、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が低く、かつ外側に隣接する前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が高い。最も外側の前記第２導電型半導体領域よりも外側に、当該第２導電型半導体領域に接して第２導電型の第２中間領域が設けられている。前記第２中間領域は、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が低く、かつ前記半導体基板よりも不純物濃度が高い。前記第１中間領域および前記第２中間領域は、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域の周囲を囲む同心円状に、内側から第２導電型の第１小領域と、前記第１小領域よりも不純物濃度の高い第２導電型の第２小領域とを交互に繰り返し配置してなる。前記第２中間領域の長さは、前記第１中間領域の長さよりも長い。【００１７】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、上述した発明において、前記第１中間領域の長さは、当該第１中間領域の内側に隣り合う前記第１中間領域の長さ以上であることを特徴とする。【００１８】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、上述した発明において、前記第２導電型半導体領域の長さは、当該第２導電型半導体領域の内側に隣り合う前記第２導電型半導体領域の長さよりも長いことを特徴とする。【００１９】
また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、次の特徴を有する。炭化珪素からなる第１導電型の半導体基板のおもて面に、主電流が流れる活性領域が設けられている。前記活性領域の周囲を囲む同心円状に、かつ外側に配置されるほど低い不純物濃度で複数の第２導電型半導体領域が選択的に設けられている。隣り合う前記第２導電型半導体領域間に互いに接して、第２導電型の第１中間領域が設けられている。前記第１中間領域は、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が低く、かつ外側に隣接する前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が高い。最も外側の前記第２導電型半導体領域よりも外側に、当該第２導電型半導体領域に接して第２導電型の第２中間領域が設けられている。前記第２中間領域は、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が低く、かつ前記半導体基板よりも不純物濃度が高い。前記第１中間領域および前記第２中間領域は、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域の周囲を囲む同心円状に、内側から第２導電型の第１小領域と、前記第１小領域よりも不純物濃度の高い第２導電型の第２小領域とを交互に繰り返し配置してなる。前記第２導電型半導体領域の長さは、当該第２導電型半導体領域の内側に隣り合う前記第２導電型半導体領域の長さよりも長い。【００２０】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、上述した発明において、隣り合う前記第２導電型半導体領域同士の長さの差分はすべて等しいことを特徴とする。【００２１】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、上述した発明において、前記第１中間領域の前記第１小領域は、外側に隣接する前記第２導電型半導体領域と同じ不純物濃度を有することを特徴とする。【００２２】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、上述した発明において、前記第２中間領域の前記第１小領域は、前記半導体基板と同じ不純物濃度を有することを特徴とする。【００２３】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、上述した発明において、前記第２小領域は、内側に隣接する前記第２導電型半導体領域と同じ不純物濃度を有することを特徴とする。【００２４】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、上述した発明において、前記半導体基板のおもて面に設けられ、前記第２導電型半導体領域、前記第１中間領域および前記第２中間領域を覆う表面保護膜をさらに備える。前記表面保護膜の厚さは、前記表面保護膜の形成に用いる材料の１回の塗布工程で当該材料の粘度に基づいて形成可能な最大厚さ以上である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にかかる炭化珪素半導体装置によれば、エッジ長および耐圧を維持するとともに、表面保護膜の表面の電界強度を低減させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の耐圧構造を示す説明図である。
【図２】図２は、図１（ｂ）の１つの空間変調領域を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は、図１（ｂ）の耐圧構造を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は、図１（ｂ）の耐圧構造の別の一例を拡大して示す断面図である。
【図５】図５は、実施例１，２の表面保護膜の表面の電界強度分布を示す特性図である。
【図６】図６は、実施例１，２の炭化珪素基体の内部の電界強度分布を示す特性図である。
【図７】図７は、実施例３，４の表面保護膜の表面の電界強度分布を示す特性図である。
【図８】図８は、実施例３，４の炭化珪素基体の内部の電界強度分布を示す特性図である。
【図９】図９は、実施例５の表面保護膜の表面の電界強度分布を示す特性図である。
【図１０】図１０は、従来の耐圧構造の一例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、従来の耐圧構造の別の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、ｎまたはｐを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ｎやｐに付す＋および−は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度および低不純物濃度であることを意味する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２８】
（実施の形態）
実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の構造について説明する。図１は、実施の形態にかかる半導体装置の耐圧構造を示す説明図である。図１（ａ）には平面レイアウトを示し、図１（ｂ）には図１（ａ）の切断線Ａ−Ａ’における断面構造を示す。図１では、耐圧構造全体のレイアウトを明確にするため、耐圧構造を構成する各領域を簡略化して示す。平面レイアウトとは、炭化珪素基体４のおもて面側から見た各部の平面形状および配置構成である。図２は、図１（ｂ）の１つの空間変調領域を拡大して示す断面図である。図３は、図１（ｂ）の耐圧構造を拡大して示す断面図である。
【００２９】
図１に示すように、実施の形態にかかる半導体装置は、炭化珪素基体（半導体チップ（半導体基板））４に、活性領域１０ａおよびエッジ終端領域１０ｂを備える。炭化珪素基体４は、炭化珪素（ＳｉＣ）からなるｎ+型半導体基板（ｎ+型炭化珪素基板）１のおもて面にｎ-型ドリフト層となるｎ-型炭化珪素層２をエピタキシャル成長させてなるエピタキシャル基板である。活性領域１０ａは、オン状態のときに電流が流れる領域である。エッジ終端領域１０ｂは、活性領域１０ａの周囲を囲み、活性領域１０ａのチップおもて面側の電界を緩和して耐圧を保持する領域である。
【００３０】
活性領域１０ａには、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ：Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）や、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などの所定の素子構造（不図示）が設けられている。符号５，６は、それぞれ上記所定の素子構造を構成するおもて面電極および裏面電極である。
【００３１】
活性領域１０ａにおいて、炭化珪素基体４のおもて面（ｎ-型炭化珪素層２側の表面）上には、おもて面電極５が設けられている。おもて面電極５は、後述するｐ型ガードリング３に接する。おもて面電極５は、後述するフィールド酸化膜７上に延在していてもよい。炭化珪素基体４の裏面には、活性領域１０ａからエッジ終端領域１０ｂにわたって裏面電極６が設けられている。フィールド酸化膜７は、エッジ終端領域１０ｂにおいて炭化珪素基体４のおもて面を覆う。フィールド酸化膜７の厚さｔ１は、０．３μｍ以上１．０μｍ程度であってもよい。おもて面電極５およびフィールド酸化膜７上には、ポリイミド膜等の表面保護膜８（図３参照）が設けられている。
【００３２】
フィールド酸化膜７は、エッジ終端領域１０ｂの後述するＪＴＥ構造を覆い、ＪＴＥ構造とおもて面電極５と電気的に絶縁する。フィールド酸化膜７の内側端部は、ｐ型ガードリング３上に延在していてもよい。図１には、例えばＳＢＤを示す。この場合、おもて面電極５はアノード電極であり、裏面電極６はカソード電極である。おもて面電極５は、炭化珪素基体４のおもて面上に設けられ、ｎ-型ドリフト層（ｎ-型炭化珪素層２）にショットキー接合するとともにｐ型ガードリング３に接する。ｐ型ガードリング３は、ｎ-型ドリフト層とおもて面電極５とのショットキー接合の周囲を囲む。
【００３３】
活性領域１０ａとエッジ終端領域１０ｂとの境界において、炭化珪素基体４のおもて面の表面層には、活性領域１０ａの周囲を囲むようにｐ型ガードリング３が選択的に設けられている。ｐ型ガードリング３は、活性領域１０ａからエッジ終端領域１０ｂにわたって設けられている。また、エッジ終端領域１０ｂにおいて、炭化珪素基体４のおもて面の表面層には、ｐ型ガードリング３よりも外側（チップ端部側）に、内側（活性領域１０ａ側）から外側へ向かって順に第１〜３電界緩和層（第２導電型半導体領域：ｐ-型領域、ｐ--型領域およびｐ---型領域）１１〜１３がそれぞれ選択的に設けられている。
【００３４】
第１〜３電界緩和層１１〜１３は、ｐ型ガードリング３の周囲を囲む同心円状に配置されている。第１電界緩和層１１は、ｐ型ガードリング３に接する。第１電界緩和層１１の不純物濃度は、ｐ型ガードリング３の不純物濃度よりも低い。第１〜３電界緩和層１１〜１３は、外側に配置されるほど不純物濃度が低くなっている。第１〜３電界緩和層１１〜１３は、内側から外側へ向かう方向に、かつ深さ方向に、一様（均一）な不純物濃度分布を有する。第１〜３電界緩和層１１〜１３の長さ（内側から外側へ向かう方向の長さ）Ｌａ１〜Ｌａ３については後述する（図３参照）。
【００３５】
隣り合う第１〜３電界緩和層１１〜１３間、および第３電界緩和層１３よりも外側には、それぞれ空間変調領域（内側から外側に向かって第１〜３とし、符号２１〜２３を付す）が設けられている。第１空間変調領域（第１中間領域）２１は、第１電界緩和層１１と第２電界緩和層１２との間に設けられ、第１，２電界緩和層１１，１２に接する。第２空間変調領域（第１中間領域）２２は、第２電界緩和層１２と第３電界緩和層１３との間に設けられ、第２，３電界緩和層１２，１３に接する。第３空間変調領域（第２中間領域）２３は、第３電界緩和層１３よりも外側に設けられ、第３電界緩和層１３に接する。
【００３６】
第１〜３空間変調領域２１〜２３の不純物濃度は、内側に隣接する電界緩和層の不純物濃度よりも低く、かつ外側に隣接する電界緩和層（第３空間変調領域２３ではｎ-型炭化珪素層２）の不純物濃度よりも高い。第１〜３空間変調領域２１〜２３の長さ（内側から外側へ向かう方向の長さ）Ｌｂ１〜Ｌｂ３については後述する（図３参照）。第１〜３電界緩和層１１〜１３および第１〜３空間変調領域２１〜２３の深さは、等しくてもよいし、隣接する領域との上記不純物濃度差を満たすように種々調整されていてもよい。これら第１〜３電界緩和層１１〜１３および第１〜３空間変調領域２１〜２３で耐圧構造（ＪＴＥ構造）が構成される。
【００３７】
図２に示すように、第１〜３空間変調領域２１〜２３は、ともに、内側に隣接する電界緩和層と不純物濃度のほぼ等しいｐ型領域（以下、高濃度小領域（第２小領域）とする）３１と、外側に隣接する電界緩和層（第３空間変調領域２３ではｎ-型炭化珪素層２）と不純物濃度のほぼ等しいｐ型領域（以下、低濃度小領域（第１小領域）とする）３２と、からなる。図２の下側が活性領域１０ａ側（内側）であり、図２の上側がチップ端部側（外側）である（図３，４おいても同様）。図２には、第１空間変調領域２１を示す。また、図２には、フィールド酸化膜７および表面保護膜８を図示省略する。
【００３８】
高濃度小領域３１と低濃度小領域３２とは、内側の電界緩和層の周囲を囲む同心円状に外側に向かって交互に繰り返し配置されている。具体的には、空間変調領域の最も内側に、内側の電界緩和層（例えば第１空間変調領域２１の場合には第１電界緩和層１１）に接するように低濃度小領域３２が配置され、空間変調領域の最も外側に、外側の電界緩和層（例えば第１空間変調領域２１の場合には第２電界緩和層１２）に接するように高濃度小領域３１が配置される。第３空間変調領域２３においては、従来の耐圧構造（図１０参照）と同様に、低濃度小領域３２に代えてｎ-型炭化珪素層２が配置される。
【００３９】
１組の隣接する高濃度小領域３１および低濃度小領域３２において、高濃度小領域３１の幅（内側から外側へ向かう方向の幅）および不純物濃度をそれぞれｘ1およびｎp1とし、低濃度小領域３２の幅（内側から外側へ向かう方向の幅）および不純物濃度をそれぞれｘ2およびｎp2とする。この場合、空間変調領域において、１組の隣接する高濃度小領域３１および低濃度小領域３２を含む１つの等価濃度領域３０の平均不純物濃度Ｎpは下記（１）式であらわされる。また、空間変調領域は、内側から外側へ向かう方向に複数の等価濃度領域３０を隣接して並べた構成と仮定することができる。
【００４０】
Ｎp＝（（ｘ1×ｎp1）＋（ｘ2×ｎp2））／（ｘ1＋ｘ2）  ・・・（１）
【００４１】
高濃度小領域３１および低濃度小領域３２の幅ｘ1，ｘ2を種々変更して当該幅ｘ1，ｘ2に基づいて各等価濃度領域３０の平均不純物濃度Ｎpを設定することで、空間変調領域の内側から外側に向かう方向の不純物濃度分布を種々変更することができる。例えば、空間変調領域の不純物濃度分布を、内側から外側に向かって徐々に減少する不純物濃度分布とほぼ等価な不純物濃度分布に近づけてもよい。図２では、不純物濃度のほぼ等しい領域（第１電界緩和層１１と高濃度小領域３１、および、第２電界緩和層１２と低濃度小領域３２）を同じハッチングで示す。
【００４２】
第１〜３空間変調領域２１〜２３の単位面積あたりの平均不純物濃度は、例えば、内側に隣接する電界緩和層と、外側に隣接する電界緩和層（第３空間変調領域２３ではｎ-型炭化珪素層２）と、の中間の不純物濃度である。また、第１〜３空間変調領域２１〜２３は、上記不純物濃度条件および後述する第１〜３空間変調領域２１〜２３の長さＬｂ１〜Ｌｂ３の条件を満たしていれば、高濃度小領域３１および低濃度小領域３２の幅ｘ1，ｘ2や、高濃度小領域３１と低濃度小領域３２とを交互に繰り返す数（以下、繰り返しピッチ数とする）等は設計条件に応じて種々変更可能である。
【００４３】
高濃度小領域３１および低濃度小領域３２の幅ｘ1，ｘ2は、例えば、図１０，１１に示す従来の耐圧構造（以下、単に従来の耐圧構造とする）と同じであってもよい。具体的には、例えば、高濃度小領域３１は外側に配置されるほど幅ｘ1を狭くし、低濃度小領域３２は外側に配置されるほど幅ｘ2を広くしてもよい。また、１組の隣接する高濃度小領域３１および低濃度小領域３２を１つの等価濃度領域とし、当該等価濃度領域は１つの空間変調領域において外側に配置されるほど等価濃度（平均不純物濃度）を低くする。かつ、隣接する等価濃度領域間の等価濃度比の減少割合は一定とし、空間変調領域は、隣接する１つ以上の等価濃度領域を含む複数区分に分割し、隣接する区分間の平均不純物濃度差を等しくしてもよい。
【００４４】
次に、第１〜３電界緩和層１１〜１３の長さＬａ１〜Ｌａ３、および、第１〜３空間変調領域２１〜２３の長さＬｂ１〜Ｌｂ３について、図３を参照して説明する。エッジ終端領域１０ｂの長さ（エッジ長）は、炭化珪素部内部（炭化珪素基体４の内部）での最大電界強度で決まる耐圧を所定耐圧で確保可能な最短長さに設定され、従来の耐圧構造のエッジ長と同程度である。エッジ長とは、活性領域１０ａとエッジ終端領域１０ｂとの境界からチップ端部までの長さである。エッジ長に応じて、第１〜３電界緩和層１１〜１３の長さＬａ１〜Ｌａ３、および、第１〜３空間変調領域２１〜２３の長さＬｂ１〜Ｌｂ３が決定される。第１〜３電界緩和層１１〜１３は、外側に配置されるほど長さＬａ１〜Ｌａ３を長くすることが好ましい（下記（２）式参照）。
【００４５】
Ｌａ１＜Ｌａ２＜Ｌａ３  ・・・（２）
【００４６】
第３空間変調領域２３の長さＬｂ３は、第１，２空間変調領域２１，２２の長さＬｂ１，Ｌｂ２よりも長くなっている。好ましくは、第１〜３空間変調領域２１〜２３は、外側に配置されるほど長さＬｂ１〜Ｌｂ３を長くすることがよい（下記（３）式参照）。第１，２空間変調領域２１，２２の長さＬｂ１，Ｌｂ２は、等しくてもよい（下記（４）式参照）。第１〜３空間変調領域２１〜２３の長さＬｂ１〜Ｌｂ３は、第１〜３電界緩和層１１〜１３の長さＬａ１〜Ｌａ３よりも長い（Ｌａ１＜Ｌａ２＜Ｌａ３＜Ｌｂ１、かつ下記（３）式または下記（４）式）。例えば、第３電界緩和層１３の長さＬａ３は、第３空間変調領域２３の長さＬｂ３の１／６〜１／１０程度であってもよい。
【００４７】
Ｌｂ１＜Ｌｂ２＜Ｌｂ３  ・・・（３）
【００４８】
Ｌｂ１≦Ｌｂ２＜Ｌｂ３  ・・・（４）
【００４９】
少なくとも上記（２）式または上記（４）式を満たすように耐圧構造を形成することで、炭化珪素基体４の内部での電界強度を従来の耐圧構造と同程度にして耐圧を維持したまま、炭化珪素基体４のおもて面上の表面保護膜８にかかる電界を均一化させることができる。これにより、ＳｉＣチップ（炭化珪素基体４）単体における表面保護膜８の表面や、ＳｉＣチップをゲル等により封止した状態における表面保護膜８とゲルとの界面での電界強度を低減させることができる（後述する図５，６参照）。このため、従来の耐圧構造と同程度のエッジ長および耐圧を維持し、かつ表面保護膜８の表面や、表面保護膜８とゲルとの界面で放電が発生することを抑制することができる。
【００５０】
例えば、エッジ長は耐圧クラスに応じて最低限必要なｎ-型ドリフト層の厚さの１０倍〜１１倍程度の長さであり、第３電界緩和層１３の長さＬａ３はエッジ長の４割程度である。具体的には、特に限定しないが、例えば、実施の形態にかかる半導体装置が耐圧１７００Ｖクラスである場合には、エッジ長は１８０μｍ程度であり、第３電界緩和層１３の長さＬａ３は５μｍ程度であり、第３空間変調領域２３の長さＬｂ３は４５μｍ程度である。実施の形態にかかる半導体装置が耐圧３３００Ｖクラスである場合には、エッジ長は３１０μｍ程度であり、第３電界緩和層１３の長さＬａ３は７μｍ程度であり、第３空間変調領域２３の長さＬｂ３は９０μｍ程度である。このように、耐圧クラスの増加により、エッジ終端領域１０ｂの長さが増加し、かつ、エッジ終端領域１０ｂの長さに対する第３空間変調領域２３の長さＬｂ３の割合も増加する。
【００５１】
本発明の耐圧構造を構成するにあたって、例えば、まず、少なくとも上記（２）式または上記（４）式を満たすように、第１〜３電界緩和層１１〜１３および各第１〜３空間変調領域２１〜２３の長さＬａ１〜Ｌａ３，Ｌｂ１〜Ｌｂ３を設定する。各第１〜３空間変調領域２１〜２３は、高濃度小領域３１および低濃度小領域３２の幅ｘ1，ｘ2の増減を同じとし、かつそれぞれの長さＬｂ１〜Ｌｂ３を満たすように高濃度小領域３１および低濃度小領域３２の繰り返しピッチ数を設定すればよい。このため、本発明の耐圧構造は、従来の耐圧構造の形成工程において、第１〜３電界緩和層１１〜１３および第１〜３空間変調領域２１〜２３の高濃度小領域３１および低濃度小領域３２を形成するためのイオン注入マスクのパターン変更のみで形成することができる。
【００５２】
図４は、図１（ｂ）の耐圧構造の別の一例を拡大して示す断面図である。図４に示すように、第１〜３電界緩和層１１〜１３は、上記（２）式を満たし、かつ外側に配置されるほど一定の割合αで長さＬａ１〜Ｌａ３を増加させてもよい（下記（５）式参照）。すなわち、隣り合う第１〜３電界緩和層１１〜１３同士の長さＬａ１〜Ｌａ３の差分（＝増加の割合α）はすべて等しい。下記（５）式を満たすことで、ＳｉＣチップ（炭化珪素基体４）単体における表面保護膜８の表面や、ＳｉＣチップをゲル等により封止した状態における表面保護膜８とゲルとの界面での電界強度をさらに低減させることができる（後述する図７，８参照）。
【００５３】
Ｌａ２＝Ｌａ１＋α、かつ、Ｌａ３＝Ｌａ１＋２・α＝Ｌａ２＋α  ・・・（５）
【００５４】
また、所定のエッジ長内で、少なくとも上記（２）式または上記（４）式を満たし、さらに、第１〜３電界緩和層１１〜１３の長さＬａ１〜Ｌａ３は可能な限り短くし、第１〜３空間変調領域２１〜２３の長さＬｂ１〜Ｌｂ３は可能な限り長くすることが好ましい。その理由は、第１〜３空間変調領域２１〜２３の長さＬｂ１〜Ｌｂ３を長くすることは、第１〜３電界緩和層１１〜１３の長さＬａ１〜Ｌａ３を長くすることに比べて表面保護膜８の表面の電界強度低減効果を高く得ることができるからである。
【００５５】
また、表面保護膜８の厚さｔ２は厚いほど好ましい。その理由は、表面保護膜８の表面や、表面保護膜８とゲルとの界面からおもて面電極５までの距離が遠くなるため、表面保護膜８での電界強度がさらに抑制され、表面保護膜８の表面や、表面保護膜８とゲルとの界面での放電がさらに抑制されるからである。具体的には、通常、表面保護膜８の厚さｔ２は、表面保護膜８の形成に用いる例えばポリイミドなどの材料の粘度に基づいて１回の塗布工程で実現可能な最大厚さ（例えば１０μｍ程度）で、外部からの水の侵入を防止可能な信頼性を有する厚さに設定される。このため、例えば、表面保護膜８の厚さｔ２は、同じ材料で２回の塗布工程を行って、１回の塗布工程の最大厚さの２倍の厚さ（２０μｍ程度）まで厚くしてもよい。
【００５６】
次に、実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について、図１〜３を参照しながら説明する。まず、ｎ+型カソード層となるｎ+型炭化珪素基板（半導体ウエハ）１を用意する。次に、ｎ+型炭化珪素基板１のおもて面にｎ-型ドリフト層となるｎ-型炭化珪素層２をエピタキシャル成長させることでエピタキシャルウエハ（炭化珪素基体４）を作製する。次に、フォトリソグラフィおよびｐ型不純物のイオン注入により、活性領域１０ａとエッジ終端領域１０ｂとの境界において、炭化珪素基体４のおもて面（ｎ-型炭化珪素層２側の表面）の表面層に、ｐ型ガードリング３を選択的に形成する。
【００５７】
次に、炭化珪素基体４のおもて面に、第１電界緩和層１１の形成領域と、第１空間変調領域２１の高濃度小領域３１の形成領域と、が開口した例えばレジスト材または酸化膜（ＳｉＯ2）からなるイオン注入用マスクを形成する。次に、このイオン注入用マスクをマスクとしてｐ型不純物をイオン注入する。これにより、炭化珪素基体４のおもて面の表面層に、第１電界緩和層１１と、第１空間変調領域２１の高濃度小領域３１と、がそれぞれ選択的に形成される。このとき、耐圧構造を構成する他の領域はイオン注入用マスクによって覆われているため、ｐ型不純物は注入されない。
【００５８】
次に、イオン注入用マスクを選択的に除去して、さらに、第２電界緩和層１２、第１空間変調領域２１の低濃度小領域３２、および第２空間変調領域２２の高濃度小領域３１の形成領域を露出させる。次に、イオン注入用マスクをマスクとしてｐ型不純物をイオン注入する。これにより、炭化珪素基体４のおもて面の表面層に、第２電界緩和層１２、第１空間変調領域２１の低濃度小領域３２、および第２空間変調領域２２の高濃度小領域３１がそれぞれ選択的に形成される。また、このイオン注入において、イオン注入用マスクの開口部に露出する他の領域が高濃度化される。
【００５９】
次に、イオン注入用マスクを選択的に除去して、さらに、第３電界緩和層１３、第２空間変調領域２２の低濃度小領域３２、および第３空間変調領域２３の高濃度小領域３１の形成領域を露出させる。次に、イオン注入用マスクをマスクとしてｐ型不純物をイオン注入する。これにより、炭化珪素基体４のおもて面の表面層に、第３電界緩和層１３、第２空間変調領域２２の低濃度小領域３２、第３空間変調領域２３の高濃度小領域３１がそれぞれ選択的に形成される。また、このイオン注入において、イオン注入用マスクの開口部に露出する他の領域が高濃度化される。
【００６０】
このように第１〜３電界緩和層１１〜１３と、第１〜３空間変調領域２１〜２３の高濃度小領域３１および低濃度小領域３２とのうちの、不純物濃度の同じ領域を同時に順次露出させて、ｐ型不純物のイオン注入を行う。第３空間変調領域２３においては、低濃度小領域３２がｎ-型炭化珪素層２で構成されるため、高濃度小領域３１の形成のみで、第３空間変調領域２３を形成することができる。したがって、第１〜３電界緩和層１１〜１３を形成するための各イオン注入（３回のイオン注入）で、第１〜３電界緩和層１１〜１３とともに、第１〜３空間変調領域２１〜２３を形成することができる。そして、イオン注入用マスクを除去する。
【００６１】
第１〜３電界緩和層１１〜１３と、第１〜３空間変調領域２１〜２３の高濃度小領域３１および低濃度小領域３２とは、不純物濃度の低い順に形成してもよい。この場合、第１〜３電界緩和層１１〜１３と、第１〜３空間変調領域２１〜２３の高濃度小領域３１および低濃度小領域３２と、のすべての形成領域に、最も低不純物濃度の領域（すなわち第３３電界緩和層１３、第３空間変調領域２３の高濃度小領域３１）を形成するためのイオン注入を行う。そして、その後の各イオン注入は、当該イオン注入の前に形成され、かつ当該イオン注入で形成する領域よりも低不純物濃度の領域をイオン注入用マスクで覆った状態で順次行えばよい。
【００６２】
耐圧構造を形成した後、残りの工程（例えばフィールド酸化膜７および表面保護膜８、おもて面電極５および裏面電極６の形成）を行う。その後、半導体ウエハをチップ状に切断（ダイシング）して個片化することで、図１〜３に示すＳＢＤが完成する。
【００６３】
次に、エッジ終端領域１０ｂにおける表面保護膜８の表面（炭化珪素基体４側に対して反対側の表面）および炭化珪素基体４の内部の電界強度について検証した。図５は、実施例１，２の表面保護膜の表面の電界強度分布を示す特性図である。図６は、実施例１，２の炭化珪素基体の内部の電界強度分布を示す特性図である。図７は、実施例３，４の表面保護膜の表面の電界強度分布を示す特性図である。図８は、実施例３，４の炭化珪素基体の内部の電界強度分布を示す特性図である。図５，６には、従来例の表面保護膜の表面の電界強度分布も示す。図７，８には、従来例の炭化珪素基体の内部の電界強度分布も示す。
【００６４】
実施例１〜４は、第１〜３電界緩和層１１〜１３および第１〜３空間変調領域２１〜２３からなる耐圧構造を備える。かつ、実施例１は、上記（２）式の条件のみを満たす。実施例２は、上記（４）式の条件のみを満たす。実施例３は、上記（２）式および上記（４）式の条件を満たす。実施例４は、上記（５）式および上記（４）式の条件を満たす。従来例は、上述した図１１に示す従来の耐圧構造を備え、上記（２）〜（５）式のいずれの条件も満たしていない。図示省略するが、上述した図１０に示す従来の耐圧構造では、図１１に示す従来の耐圧構造よりも電界強度が高くなることが発明者により確認されている。実施例１〜４および従来例において、第１〜３電界緩和層および第１〜３空間変調領域の長さ以外の構成は同じである。実施例１〜４および従来例のエッジ長は１７０μｍとした。
【００６５】
実施例１，２について、表面保護膜８の表面および炭化珪素基体４の内部の電界強度を測定した結果をそれぞれ図５，６に示す。実施例３，４について、表面保護膜８の表面および炭化珪素基体４の内部の電界強度を測定した結果をそれぞれ図７，８に示す。従来例について、表面保護膜の表面の電界強度を測定した同じ結果を図５，７に示し、炭化珪素基体の内部の電界強度を測定した同じ結果を図６，８に示す。図５〜８ともに、横軸は活性領域１０ａとエッジ終端領域１０ｂとの境界（距離＝０μｍ）から外側へ向かう方向の距離［μｍ］であり、縦軸は電界強度［ａ．ｕ．（ａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｕｎｉｔ：任意単位）］である（図９においても同様）。
【００６６】
図５，７に示す結果から、実施例１〜４および従来例ともに、活性領域１０ａとエッジ終端領域１０ｂとの境界から外側に離れるほど、表面保護膜の表面の電界強度が高くなることが確認された。また、図５に示す結果から、実施例１，２において、従来例で最大電界強度を示す位置４１での表面保護膜８の表面の電界強度を低減させることができ、かつ従来例よりも表面保護膜８の表面の電界強度を均一化させることができることが確認された。すなわち、従来例で最大電界強度を示す位置４１に集中している電界を、上記（２）式または上記（４）式の条件を満たすことで、表面保護膜８全体に負担されるように分散させることができることがわかる。
【００６７】
また、図７に示す結果から、実施例３のように上記（２）式および上記（４）式の両条件を満たす耐圧構造とした場合にも、図５の実施例１，２と同様の結果が得られることがわかる。また、実施例４のように、上記（５）式および上記（４）式の両条件を満たす耐圧構造とすることで、実施例３よりも表面保護膜８の表面の電界強度を低減させることができることが確認された。また、図６，８の結果から、実施例１〜４ともに、炭化珪素基体４の内部で電界強度が最大になる箇所（符号４２で示す部分）およびその最大電界強度が従来例とほぼ同じであることが確認された。すなわち、実施例１〜４は、エッジ終端領域１０ｂでの耐圧を従来例と同程度に維持することができることわかる。
【００６８】
次に、表面保護膜８の厚さｔ２について検証した。図９は、実施例５の表面保護膜の表面の電界強度分布を示す特性図である。表面保護膜８の厚さｔ２の異なる複数の試料（以下、実施例５とする）を用意した。実施例５の各試料の耐圧構造は、実施例３と同じである。これら実施例５の各試料における表面保護膜８の表面の電界強度を測定した結果を図９に示す。図９には、実施例５の１つの試料の表面保護膜８の厚さｔ２を基準値とし、当該基準となる試料と、当該基準となる試料よりも表面保護膜８の厚さｔ２を１．５倍および２倍とした各試料における表面保護膜８の表面の電界強度を示す。
【００６９】
図９に示す結果より、表面保護膜８の厚さｔ２を厚くするほど、表面保護膜８の表面の電界強度を低減させることができることが確認された。
【００７０】
以上、説明したように、実施の形態によれば、少なくとも、最も外側の電界緩和層（第３電界緩和層）の長さを他の電界緩和層よりも長くする、または最も外側の空間変調領域（第３空間変調領域）の長さを他の空間変調領域の長さよりも長くする。これにより、従来と同程度のエッジ長および従来と同程度の不純物濃度の電界緩和層および空間変調領域で、従来と同程度の耐圧を維持しつつ、従来よりも表面保護膜の表面の電界強度を低減させることができる。このため、オフ時に、電圧印加（ＳＢＤであればアノード・カソード間電圧、ＭＯＳＦＥＴであればドレインソース間電圧）によって生じる表面保護膜の表面での放電を抑制することができる。これによって、放電による表面保護膜やゲルでの絶縁破壊や、放電による炭化珪素基体の内部での静電破壊を防止することができるため、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００７１】
また、実施の形態によれば、最も外側の空間変調領域（第３空間変調領域）の低濃度小領域はｎ-型炭化珪素層（炭化珪素基体）で構成されるため、イオン注入のばらつきによる等価濃度領域の平均不純物濃度のばらつきは他の空間変調領域よりも小さい。このため、最も外側の空間変調領域の長さを長くしたことによる表面保護膜の表面の電界強度低減の効果のばらつきも小さい。
【００７２】
以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、空間変調領域の高濃度小領域および低濃度小領域の配置は、炭化珪素基体の内部の電界強度を低減させることができるように最適化されることが好ましい。また、上述した実施の形態では、発明者の鋭意研究により炭化珪素基体内部での耐圧および表面保護膜の絶縁耐圧を十分に確保可能であることが確認された構成（電界緩和層および空間変調領域をそれぞれ３つずつ配置）を例に説明しているが、最も外側に空間変調領域が配置されていればよく、電界緩和層および空間変調領域の個数は種々変更可能である。
【００７３】
また、上述した実施の形態では、炭化珪素エピタキシャル基板を用いる場合を例に説明しているが、これに限らず、エピタキシャル成長層を形成せずに、例えばインゴットから厚く切り出した炭化珪素基板のおもて面の表面層に耐圧構造を構成する各領域をイオン注入により形成した場合においても同様の効果を奏する。また、本発明は、導電型（ｎ型、ｐ型）を反転させても同様に成り立つ。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本発明にかかる半導体装置は、ＪＴＥ構造を備えた高耐圧な炭化珪素半導体装置に有用であり、特に１２００Ｖ以上（例えば１７００Ｖまたは３３００Ｖ）の耐圧クラスの炭化珪素半導体装置に適している。
【符号の説明】
【００７５】
１  ｎ+型炭化珪素基板
２  ｎ-型炭化珪素層
３  ｐ型ガードリング
４  炭化珪素基体
５  おもて面電極
６  裏面電極
７  フィールド酸化膜
８  表面保護膜
１０ａ  活性領域
１０ｂ  エッジ終端領域
１１〜１３  電界緩和層
２１〜２３  空間変調領域
３０  等価濃度領域
３１  高濃度小領域
３２  低濃度小領域
Ｌａ１〜Ｌａ３  電界緩和層の長さ
Ｌｂ１〜Ｌｂ３  空間変調領域の長さ
ｔ１  フィールド酸化膜の厚さ
ｔ２  表面保護膜の厚さ
ｘ1  高濃度小領域の幅
ｘ2  低濃度小領域の幅
α  電界緩和層の長さの増加の割合
【図１】
2018012159.tif 000003
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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