(57)【要約】【課題】ブロッキング特性が効率的で、かつ複雑でないプロセスによって製造することができる炭化シリコントレンチ装置の端部構造を提供する。【解決手段】炭化シリコン半導体装置に、１つまたは複数のトレンチからなる端部領域を設け、かつこの端部領域に、端部領域と半導体装置の活性領域とを連絡するメサ部を形成する。【選択図】図１Ｂ
2006310782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化シリコン基板と、この炭化シリコン基板の一つの面に形成された活性領域と、前記炭化シリコン基板の一つの面に形成され、かつ前記活性領域を区画する端部領域であって、側壁および底面を有する端部トレンチが形成された端部領域と、前記端部トレンチの側壁および底面の上に形成されたガードリングと、前記端部トレンチを被覆するフィールド絶縁膜とを有する半導体装置。
【請求項２】
前記フィールド絶縁膜の上にフィールドプレートが形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記フィールドプレートは、前記端部トレンチの外側の側壁を越えて延びていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記フィールドプレートは、外部から絶縁された浮動フィールドプレートであることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項５】
前記フィールドプレートは、前記フィールド絶縁膜に設けられた開口を通じて、前記ガードリングと接触していることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
前記フィールドプレートは、この半導体装置に設けられた電極と短絡していることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項７】
前記端部領域には、前記端部トレンチと前記活性領域との間にあって、端部領域と活性領域とを連絡するメサ部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項８】
前記フィールド絶縁膜は、前記メサ部の頂面にまで延びていることを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記端部領域には、この半導体装置の周縁部に沿って、等電位リングが設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記活性領域には、少なくとも１つのトレンチが設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記端部トレンチと、前記活性領域における少なくとも１つのトレンチは、ともに、概ね、基板の同じ深さにまで延びていることを特徴とする請求項１０記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記フィールド絶縁膜の下に位置する端部トレンチに、導電部が形成されていることを特徴とする請求項１０記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記導電部は、ドーピングされたポリシリコンから形成されていることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置。
【請求項１４】
接合型電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記端部トレンチと前記活性領域との間に、ゲートランナーが形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記端部領域には、側壁と底面を有する複数の端部トレンチが形成され、隣合う端部トレンチ同士は、メサ部によって互いに隔てられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記各端部トレンチの側壁と底面の上には、ガードリングが形成されていることを特徴とする請求項１６記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記フィールド絶縁膜は、前記複数の端部トレンチを被覆していることを特徴とする請求項１７記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記フィールド絶縁膜の上には、フィールドプレートが形成されていることを特徴とする請求項１８記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記フィールド絶縁膜の下に位置する各端部トレンチに、導電部が形成されていることを特徴とする請求項１８記載の半導体装置。
【請求項２１】
前記導電部は、ドーピングされたポリシリコンから形成されていることを特徴とする請求項２０記載の半導体装置。
【請求項２２】
前記端部領域には、前記端部領域と前記活性領域とを連絡するリンクメサ部が形成されていることを特徴とする請求項１８記載の半導体装置。
【請求項２３】
前記端部領域には、この半導体装置の周縁部に沿って、等電位リングが設けられていることを特徴とする請求項１８記載の半導体装置。
【請求項２４】
前記活性領域には、少なくとも１つのトレンチが設けられていることを特徴とする請求項１６記載の半導体装置。
【請求項２５】
前記各端部トレンチと、前記活性領域における少なくとも１つのトレンチは、ともに、概ね、基板の同じ深さにまで延びていることを特徴とする請求項２４記載の半導体装置。
【請求項２６】
接合型電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１６記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願については、米国仮特許出願第６０／６５８７８９号（発明の名称：「炭化シリコントレンチ装置の端部構造」），発明者：ロッサーノ・カルタおよびローラ・ベッレモ）に基づく優先権を主張するとともに、本願明細書においては、上記米国仮特許出願の内容を組み入れてある。
本発明は、半導体装置の端部構造に係り、より詳しくは、炭化シリコン製半導体装置におけるトレンチ形端部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイパワーデバイスにおいては、炭化シリコン（ＳｉＣ）を用いるのが一般的となっている。例えば、ＳｉＣ半導体装置にトレンチを設けて、ＪＦＥＴトランジスタ（接合型電界効果トランジスタ）やＪBＳ（ショットキバリア接合型）整流素子のようなトレンチ形の新型半導体装置を製造することが行われており、これらのＳｉＣを用いるハイパワートレンチ形半導体装置においては、ブロッキング特性の効率を高めるために、その端部構造が主要な関心の的となっている。
【０００３】
多くの学術文献や特許文献によれば、トレンチ形ＳｉＣ半導体装置においては、ＪＴＥプレーナ形の端部構造を用いたり、端部に、フィールドプレートやガードリングを用いたりしている。
【０００４】
しかし、トレンチ形の半導体装置においては、トレンチの底部にシリコンの空乏層をエピタキシャル成長させるようになっているため、プレーナ形端部構造では、ブロッキング特性が、非効率なものとなる。
【０００５】
ガードリングは、シリコン半導体装置においては周知となっているが、ＳｉＣ半導体装置においては、ガードリング同士の間隔を最適にするのが困難であるため、さほど普及していない。文献によれば、ガードリングを用いても、理想的なブレークダウン電圧の５０％程度しか達成できていない。
【０００６】
ＪＴＥ（電界集中緩和構造）は、半導体装置の端部におけるブロッキング特性を効率的にするものとして知られているが、このＪＴＥを用いる場合には、ガードリングやフィールドプレートを用いる場合に比べて、製造プロセスが非常に複雑となる。
【０００７】
したがって、従来のＳｉＣ半導体装置の短所を解消しうるトレンチ形パワーＳｉＣデバイス用の端部構造が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ブロッキング特性が効率的で、かつ複雑でないプロセスによって製造することができる炭化シリコントレンチ装置の端部構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、活性領域と、この活性領域を区画する端部領域とを有する炭化シリコン基板からなる半導体装置が提供される。活性領域は、基板の深さ方向に延びる１つまたは複数のトレンチを有する。活性領域は、トランジスタや整流器（ダイオード）等として活用される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態に係る半導体装置は、接合型電界効果トランジスタである。本発明に係る半導体装置は、接合型電界効果トランジスタの場合、複数のゲート電極を互いに接続するために活性領域の外周部を取り囲むゲートランナーを備える。
【００１１】
端部領域は、半導体装置の周縁に沿って延び、活性領域、および、存在する場合には、ゲートランナーを取り囲むトレンチ形をなしている。端部領域は、好ましくは活性領域におけるトレンチと同じ深さを有する単一のトレンチによって形成することもできる。端部領域は、端部トレンチの内側の側壁に沿って延び、かつ端部領域と活性領域とを連絡させるリンクメサ（台地）部をも含む。
【００１２】
基板には、端部トレンチの側壁と底面に沿って、ガードリングを構成するインプラント部が設けられる。端部領域の各隅には、導電部が形成される。フィールド絶縁膜は、リンクメサ部の頂面に沿って延びつつ、端部トレンチの表面全体を覆うことにより、端部トレンチを外部から絶縁して、浮動トレンチとしている。
【００１３】
端部トレンチにおけるフィールド絶縁膜の一部には、端部トレンチの一部を占め、かつ端部トレンチの外側の側壁を越えて延びるフィールドプレートを形成するのが好ましい。フィールドプレートは、必須の要素ではないが、早期のブレークダウンを防止するのに役立つため、設ける方が好ましい。
【００１４】
本発明の一実施形態においては、フィールドプレートは、フィールド絶縁膜によって、端部トレンチから絶縁され、かつ半導体装置の電極と短絡される。
【００１５】
また、他の実施形態においては、フィールドプレートは、電極とは短絡されず、浮動フィールドプレートとされる。この場合、フィールドプレートは、フィールド絶縁膜に設けられた開口を介して、ガードリングと接触する。
【００１６】
端部領域には、チャネルストッパとして、等電位リング（ＥＱＲ）を設けることができる。
【００１７】
また、端部領域は、好ましくは活性領域におけるトレンチと同じ深さをもつ複数の端部トレンチから構成することもできる。
【００１８】
端部領域は、端部領域と活性領域とを連絡するリンクメサ部を含むのが好ましい。
【００１９】
各端部トレンチの側壁と底面には、複数のガードリングとなるインプラント部が形成される。また、各端部トレンチには、この端部トレンチの一部を占める導電部が形成される。
【００２０】
フィールド絶縁膜は、各端部トレンチを被覆して、各端部トレンチの間に位置する端部メサ部の頂面、およびリンクメサ部の頂面にまで延びる。この結果、端部トレンチは、外部との接触を絶たれ、浮動トレンチとなる。
【００２１】
端部領域におけるフィールド絶縁膜の上には、フィールドプレートを形成するのが好ましい。また、この場合、端部領域には、等電位リングを形成することができる。
【００２２】
端部トレンチは、活性領域におけるトレンチと概ね同じ深さを有するため、エピタキシャルシリコンの空乏層は、活性領域におけるトレンチと概ね同じ深さから成長し、端部トレンチと協働することによって、所定のブロッキング条件の下で空乏層を拡げる。
【００２３】
さらに、本発明に係る端部トレンチの製造プロセスは、活性領域の製造プロセスと類似している。したがって、製造コストが余計にかかったり、製造プロセスが複雑になったりすることはない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ブロッキング特性が効率的で、かつ複雑でないプロセスによって製造することができる炭化シリコントレンチ装置の端部構造が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の特徴と効果は、添付の図面を参照して行う以下の説明から明らかになると思う。
【００２６】
図１Ａと図１Ｂは、それぞれ、本発明の一実施形態に係るトレンチ形ＳｉＣ半導体装置100の平面図と、図１Ａにおける１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図である（図１Ｂに示す各要素の大きさは、１つの例であり、図１Ａにおける各要素を一定の倍率で拡大したものではない。）
【００２７】
半導体装置100は、本発明に係るトレンチ形の端部領域150を有している。この端部領域150は、高電圧を遮断する半導体装置に好適である。半導体装置100は、炭化シリコン製ＪＦＥＴトランジスタである。トレンチ形の端部領域150は、ＪＦＥＴトランジスタのみに適用しうるものではなく、整流器（ダイオード）、およびＪＦＥＴトランジスタ以外のトランジスタを含む、炭化シリコン製の他の半導体装置にも適用することができる。
【００２８】
図１Ｂに示すように、半導体装置100は、炭化シリコンからなる本体（Ｎ型にドープしたもの）102を有する。本体102は、基板103、エピタキシャル成長させた緩衝部104、およびエピタキシャル成長させたドリフト層105からなっている。ドリフト層105のドーピング濃度は、約７×１０15cm-3である。
【００２９】
本体102の表面には、活性領域110と、この活性領域110を取り囲むように半導体装置100の周縁に沿って延びる端部領域150とが形成されている。活性領域110と端部領域150との間には、ゲートランナー130が位置している。
【００３０】
活性領域110は、本体102の頂面からドリフト層105にかけて延びる複数のトレンチ形ゲート112を備えている。トレンチ形ゲート112の隣合う各対の間には、中央メサ部116が設けられている。各中央メサ部116の頂面には、ソース電極107となる公知の接触用金属層（アルミニウム等からなる）が形成されている。
【００３１】
ソース電極107の下方には、ソース電極107およびドリフト層105とそれぞれオーミック接合するＮ+型の高ドープ部118が形成されている。高ドープ部118は、リンによって、約２×１０19cm-3の濃度にドープされている。また、高ドープ部118の厚さは、約０．５μｍである。
【００３２】
各ゲートトレンチ112は、ゲートトレンチの側壁と底部に沿ってドリフト層105内に形成されたＰ+型のインプラント部114を有している。このインプラント部114のドーピング濃度と厚さは、ゲートトレンチの側壁に沿う箇所と、底部に沿う箇所とで異なる。すなわち、インプラント部114は、ゲートトレンチの底部に沿って、約１×１０19cm-3のドーピング濃度と、約０．６５μｍの厚さを有し、他方、ゲートトレンチの側壁に沿って、約５×１０17cm-3のドーピング濃度と、約０．３μｍの厚さを有している。
【００３３】
各ゲートトレンチ112の底部には、金属電極と接触するためのゲート電極108が形成されている。ゲート電極108は、例えば、約１×１０20cm-3の濃度でホウ素をドープされたＰ型のポリシリコンから形成することができる。ゲート電極108は、中央メサ部116を形成することとなっているゲートトレンチの側壁からは離間されている。
【００３４】
本体102の底面には、ドレーン電極106となる公知の接触用金属層が形成されている。
【００３５】
図１Ａに示すように、ゲートランナー130は、活性領域110を取り囲んで延び、複数のゲート電極108を互いに接続している。なお、ゲートランナー130以外の構成要素も、各ゲート電極と接触することにより、複数のゲート電極を互いに接続するために用いることができる。
【００３６】
一方、ゲートランナー130を必要としない装置構造も可能である。当業者であれば、例えば、半導体装置が整流器の場合には、ゲートランナー130が存在しないことは理解できると思う。ゲートランナー130が存在しない場合には、活性領域110は、端部領域150と直接接続される。
【００３７】
図１Ｂに示すように、ゲートランナー130は、本体102の頂面からドリフト層105にまで延びる単一の中間トレンチ132を有している。中間トレンチ132は、ゲートトレンチ112と概ね同じ深さまで、ドリフト層105の中へ延びている。
【００３８】
ゲートランナー130は、中間トレンチ132と、活性領域の最も外側のゲートトレンチ112bとの間に、内側メサ部138を有している。内側メサ部138の頂面からドリフト層105にかけて、Ｎ+型高濃度ドープ部146が形成されている。ドープ部146は、例えば、リンによって、約２×１０19cm-3の濃度にドープされている。また、このドープ部146の厚さは、約０．５μｍである。
【００３９】
ドリフト層105の内部には、トレンチの側壁に沿って、Ｐ+型のインプラント部134が形成されている。このインプラント部134は、トレンチの側壁と底部に沿って、インプラント部114と同じドーピング濃度および厚さを有している。
【００４０】
中間トレンチ132の各隅には、側壁と底部の一部に沿って、導電部136が形成されている。導電部136は、約１×１０20cm-3の濃度でホウ素をドープされたＰ型のポリシリコンから形成することができる。
【００４１】
以下に説明するように、中間トレンチ132の底面と、導電部136の頂面および側面を覆って、二酸化シリコン(SiO2)から形成された絶縁層140が形成され、この絶縁層140は、内側メサ部138の頂面に形成されたドープ部146の上にまで延びている。
【００４２】
図１Ｂに示す絶縁層140は、端部領域150におけるフィールド絶縁膜162の一部をなし、フィールド絶縁膜162と等しい厚さを有している。絶縁層140には、中間トレンチ132の底面まで通ずる開口142が形成され、インプラント部134が露出している。開口142には、アルミニウム等の金属製ゲート電極144が形成され、ゲート電極108と接している。
【００４３】
図１Ａに示すように、ゲートランナー130は、半導体装置100のゲート接触部109と接している。ゲート接触部109は、ゲートパッド109d、および複数のゲートフィンガー109a〜109cからなっている。ゲートパッド109dとゲートフィンガー109a〜109cは、図示のような立体形状と立体配置を有するため、ゲート接触部109の接触面積は大きくなり、ゲート抵抗は減少する。
【００４４】
チャネル（高ドープ部）118は、各中央メサ部116に形成されている。
【００４５】
上述のＪＦＥＴトランジスタ（半導体装置100）は、概ね、次のように働く。トランジスタを作動させると、ゲート接触部109とソース電極107の間のバイアス電圧が変化し、チャネル118が狭まって、ドレーン電極106とソース電極107の間に電流が流れるのが阻止される。一方、トランジスタを停止させると、チャネル118が拡がり、チャネル118に沿って、両電極間に垂直方向の伝導電流が流れる。
【００４６】
図１Ａに示す端部領域150は、半導体装置100の周縁に沿って延び、ゲートランナー130と活性領域110を包囲している。図１Ｂに示すように、端部領域150には、本体102の頂面からドリフト層105の内部まで延びている端部トレンチ152が形成されている。端部トレンチ152は、ドリフト層105内において、活性領域110におけるゲートトレンチ112と同じ深さにまで延びている。
【００４７】
ゲートトレンチと端部トレンチの深さは、約２μｍである。端部トレンチ152の幅は、約５〜１００μｍであり、半導体装置100のブロッキング特性に影響を与えることはない。また、当業者ならば、端部トレンチ152の幅を狭くすると、半導体装置100の大きさを変えることなく、活性領域110の面積を大きくできることは理解できると思う。
【００４８】
端部領域150は、端部メサ部166とリンクメサ部164とを有している。端部メサ部166は、端部トレンチの外側の側壁152bを形成しつつ、半導体装置100の周縁に沿って延びている。リンクメサ部164は、端部トレンチ152の内側の側壁152aを形成し、端部トレンチと活性領域の間に位置して、端部領域150と活性領域とを連絡している。
【００４９】
図１Ｂに示すように、ゲートランナー130が存在する場合、リンクメサ部164は、中間トレンチ132の外側の側壁を形成する。反対に、ゲートランナー130が存在しない場合、リンクメサ部164は、活性領域110の最も外側にあるゲートトレンチ112bの外側の側壁を形成する。
【００５０】
リンクメサ部164の幅は、ポテンシャルが、端部領域150に沿って正確に拡散するように定めなければならない。例えば、必要なブロッキング電圧が約６００Ｖの場合、リンクメサ部164の幅は、約２μｍとするのが好ましい。リンクメサ部164の幅は、要求されるブロッキング電圧と、本体102の立体形状に応じて、約１〜４μｍの範囲で設定する。
【００５１】
ドリフト層105には、端部トレンチ152の側壁と底面に沿って、Ｐ+型のインプラント部が形成され、Ｐ−Ｎ接合と複数のガードリング154を形成しつつ、端部トレンチ152を包囲している。
【００５２】
端部トレンチ152の側壁と底面に沿って形成されるガードリング154は、ゲートトレンチ112に沿って形成されるインプラント部114と同じドーピング濃度および厚さを有する。
【００５３】
中間トレンチ132の隅部における底面および側壁の一部に、導電部156が形成されている。この導電部156は、ここでは、Ｐ型にドープされたポリシリコンであり、導電部136を形成したときの残留物から形成されている。導電部156は、導電部136と同じドーピング濃度を有する。導電部156は、必要不可欠なものではなく、存在する場合にも、半導体装置のブロッキング特性に影響を及ぼすことはない。
【００５４】
端部領域150には、二酸化シリコンからなるフィールド絶縁膜162が形成されている。フィールド絶縁膜162は、端部トレンチ152の底面、および導電部156の側面と頂面を覆って、リンクメサ部164の頂面、および端部メサ部166の頂面の一部にまで延びるように蒸着されている。
【００５５】
フィールド絶縁膜162は、本実施形態のように、ゲートランナー130が存在する場合には、絶縁層140と一体化され、端部トレンチ152の表面全体を覆うことにより、端部トレンチ152を、外部から絶縁して、浮動トレンチとしている。フィールド絶縁膜162の厚さは、半導体装置に要求されるブロッキング電圧に応じたものとする。例えば、要求されるブロッキング電圧が６００Ｖの場合には、フィールド絶縁膜162の厚さは、１μｍ程度が好ましい。
【００５６】
端部領域150には、フィールド絶縁膜162の上に、フィールドプレート160が形成されている。フィールドプレート160は、端部トレンチ152の一部を占め、端部トレンチの外側の側壁152bを越えて、端部メサ部166にまで延びている。フィールドプレート160は、アルミニウム製であるが、他の金属も用いることができる。フィールドプレート160は、必ずしも設けなければならないものではないが、端部領域150に沿って空乏領域を拡げる上では有用なものである。
【００５７】
より詳しくいうと、フィールドプレート160が存在しない場合、ポテンシャルラインが端部トレンチ152の外側の側壁152bに密集し、局所的に高電界が生じて、ブレークダウンにつながることがある。フィールドプレート160は、端部領域に沿って、ポテンシャルを拡げる。端部領域にフィールドプレートが存在すると、ブレークダウン電圧が約８〜１０％上昇する。フィールドプレート160の幅は、５μｍ以上が好ましく、要求されるブレークダウン電圧に応じて拡げるのがよい。
【００５８】
フィールドプレート160は、フィールド絶縁膜162によって、端部トレンチ152から絶縁され、かつソース電極またはゲート電極と短絡しているため、フィールドプレートは、ソース電極またはゲート電極と等電位である。なお、フィールドプレート160は、ソース電極またはゲート電極と短絡させず、浮動フィールドプレートとすることもできる。フィールドプレート160は、フィールド絶縁膜162に形成された開口を介して、ガードリング154と接続している。この開口は、フィールドプレート160とガードリング154とを接続するために、半導体装置の各隅に設けるのが好ましい。
【００５９】
ドリフト層105の表面には、半導体装置100の周縁における端部メサ部166に沿って、端部領域150の終端部となる高濃度Ｎ+型ドープ部158が形成されている。このドープ部158は、リンによって２×１０19cm-3の濃度にドーピングされている。また、ドープ部158の厚さは、約０．５μｍである。ドープ部158は、等電位リング（ＥＱＲ）、すなわちチャネルストッパとして働く。炭化シリコン半導体装置におけるドープ部158のチャネルストップ機能は、シリコン半導体装置におけるほど重要ではなく、等電位リングは必ずしも必要ではない。
【００６０】
当業者ならば、ここに記載したリンクメサ部164の幅、フィールド絶縁膜162の厚さ、およびフィールドプレート160の厚さを変えることによって、この端部領域を、ブロッキング電圧が６００Ｖ以外の半導体装置にも適用させうることは理解できると思う。
【００６１】
図２は、本発明のもう１つの実施形態に係る半導体装置200の一部を示す側面図である（この図は、例示のためのものであり、各構成要素の縮尺は、均等ではない）。半導体装置200は、端部領域250を有している。半導体装置200は、炭化シリコンＪＦＥＴトランジスタであり、端部の構成を除いて、図１Ａと図１Ｂに示す半導体装置と類似している。
【００６２】
図２は、図１Ｂと同様の断面図である（図１Ａおよび図１Ｂ、ならびに図２において、同一の構成要素には同一の符号を付してある）。当業者ならば、ここではＪＦＥＴトランジスタを取り上げて説明しているが、端部領域250は、整流器、およびＪＦＥＴトランジスタを含む、他の炭化シリコン製トレンチ形半導体装置にも適用しうることは理解できると思う。
【００６３】
半導体装置200は、活性領域110、ゲートランナー（またはゲートバス）230、および端部領域250を含む、炭化シリコンからなる本体102を有している。活性領域110は、先の実施形態で説明したものと同じである。ゲートランナー230は、先の実施形態におけるゲートランナー130と類似しており、活性領域110の周縁に沿って延び、各ゲート電極108を、共通のゲート接触部109に接続している。
【００６４】
半導体装置が整流器の場合には、ゲート電極108を共通のゲート接触部109と接続するため、ゲートランナー230以外の要素を用いることもでき、この場合には、ゲートランナー230は不要である。ゲートランナー230が存在しない場合には、活性領域110は、端部領域250に直接連絡される。
【００６５】
ゲートランナー230は、ゲートトレンチ112と同じ深さまでドリフト層105内に延びている単一の中間トレンチ232を有している。また、ゲートランナー230は、中間トレンチ232と、活性領域110の最も外側のゲートトレンチ112bとの間に、内側メサ部238を有している。
【００６６】
内側メサ部238の頂面には、高濃度のＮ+型ドープ部246が形成されている。このドープ部246は、リンによって２×１０19cm-3の濃度にドーピングされている。また、ドープ部246の厚さは、約０．５μｍである。
【００６７】
中間トレンチ132のドリフト層105には、中間トレンチ132の側壁と底面に沿って、Ｐ+型のインプラント部234が形成されている。インプラント部234のドーピング濃度と厚さは、ゲートトレンチ112に形成されるインプラント部114と同様に、トレンチの側壁に沿う箇所と底部に沿う箇所とで異なっている。
【００６８】
中間トレンチ232の底部と側壁を覆って、二酸化シリコンからなる絶縁層240が形成されており、この絶縁層240は、内側メサ部238まで延びている。先の実施形態と同様に、絶縁層240は、端部領域150におけるフィールド絶縁膜262の一部をなし、フィールド絶縁膜262と等しい厚さを有している。
【００６９】
絶縁層240には、中間トレンチ232の底面にまで通ずる開口242が形成され、インプラント部234が露出している。開口242には、アルミニウム等の金属製ゲート電極244が形成され、ゲート電極108と接している。
【００７０】
端部領域250は、先の実施形態における端部領域150と類似している。端部領域250は、半導体装置200の周縁に沿って延び、ゲートランナー230と活性領域110を包囲している。
【００７１】
図２に示すように、端部領域250は、本体102の頂面からドリフト層105まで延びる複数の端部トレンチ252a〜252iを有している。隣合う端部トレンチは、中間メサ部264によって、互いに離間されている。端部トレンチ252a〜252i は、活性領域110におけるゲートトレンチ125と同じ深さまで延びている。端部トレンチとゲートトレンチの深さは、約２μｍである。端部トレンチの幅は、種々の寸法とすることができるが、半導体装置のブロッキング性能に影響を与えることはない。端部トレンチの幅は、用いられる公知の技術によって決定されるが、例えば約３μｍとすることができる。
【００７２】
端部トレンチの数は、所望のブロッキング電圧、および中間メサ部264の幅に応じて、種々のものとされる。各中間メサ部264の幅は、互いに同じであっても、異なっていてもよい。
【００７３】
端部領域250は、端部メサ部266とリンクメサ部263を有している。端部メサ部266は、最も外側の端部トレンチ252iの外側の側壁を形成しており、半導体装置200の周縁に沿って延びている。リンクメサ部263は、最も内側の端部トレンチ252aの内側の側壁を形成しており、端部トレンチと活性領域の間に位置して、端部領域250と活性領域110とを連絡している。
【００７４】
図２に示すように、ゲートランナー130が存在する場合、リンクメサ部263は、中間トレンチ232の外側の側壁を形成する。反対に、ゲートランナー230が存在しない場合、リンクメサ部263は、活性領域110の最も外側にあるゲートトレンチ112bの外側の側壁を形成する。
【００７５】
リンクメサ部263の幅は、ポテンシャルが、端部領域250に沿って正確に拡散するように定めなければならない。例えば、必要なブロッキング電圧が約６００Ｖの場合、リンクメサ部263の幅は約２μｍとするのが好ましい。リンクメサ部263の幅は、要求されるブロッキング電圧と、本体102の立体形状に応じて、約１〜４μｍの範囲で設定する。
【００７６】
ドリフト層105には、端部トレンチ252a〜252bの側壁と底面に沿って、Ｐ+型のインプラント部が形成され、Ｐ−Ｎ接合と複数のガードリング254を形成しつつ、端部トレンチ252a〜252bを包囲している。
【００７７】
先の実施形態と同様に、端部トレンチの側壁と底面に沿って形成されるガードリング254は、ゲートトレンチ112に沿って形成されるインプラント部114と同じドーピング濃度および厚さを有する。
【００７８】
端部トレンチ252a〜252bのそれぞれにおいて、この端部トレンチ252a〜252bの一部を占めるように、導電部256が形成されている。この導電部256は、ここでは、ホウ素によりＰ型にドープされたポリシリコンであり、濃度は、約１×１０20cm-3である。先の実施形態における端部トレンチ152と同様に、端部トレンチ252a〜252bは、外部から絶縁されており、上述のような浮動トレンチとなっている。導電部256は、二酸化シリコンのような酸化物を含む他の材料から形成することもできる。
【００７９】
端部領域250には、二酸化シリコンからなるフィールド絶縁膜262が形成されている。このフィールド絶縁膜262は、各端部トレンチ252a〜252bの残余の露出部分を覆いつつ、リンクメサ部263の頂面、中間メサ部264の頂面、および端部メサ部266の頂面の一部にまで延びている。また、フィールド絶縁膜262は、本実施形態のように、ゲートランナー230が存在する場合には、絶縁層140と一体化され、端部トレンチ252a〜252bの表面全体を覆うことにより、端部トレンチ252a〜252bを、外部から絶縁して、浮動トレンチとしている。
【００８０】
フィールド絶縁膜262の厚さは、半導体装置に要求されるブロッキング電圧に応じて、５０００オングストローム〜数ミクロンの範囲で設定する。要求されるブロッキング電圧が６００Ｖの場合には、フィールド絶縁膜262の厚さは、１μｍ程度が好ましい。
【００８１】
端部領域150と同様に、端部領域250におけるフィールド絶縁膜262の頂面にも、フィールドプレート（図２には示していない）が形成されている。フィールドプレートは、端部領域250の一部に沿って、最も外側の端部トレンチ252iの外側の側壁を越え、端部メサ部266にまで延びている。この実施形態におけるフィールドプレートは、アルミニウム製であるが、他の金属も用いることができる。フィールドプレートは、必ずしも設けなければならないものではないが、ブレークダウン電圧を大きくする上では有用なものである。
【００８２】
フィールドプレートと同様に、端部領域250におけるフィールドプレートも、フィールド絶縁膜262によって、端部トレンチ252a〜252bから絶縁され、かつソース電極またはゲート電極と短絡している。
【００８３】
半導体装置200の周縁部における端部メサ部266に沿って、端部領域250の終端部となる高濃度Ｎ+型ドープ部258が形成されている。このドープ部258は、チャネルストッパとして働く。また、ドープ部258は、リンによって２×１０19cm-3の濃度にドーピングされており、厚さは、約０．５μｍである。
【００８４】
端部領域250と同様に、当業者ならば、ここに記載したリンクメサ部263の幅、フィールド絶縁膜262の厚さ、および端部トレンチ252a〜252bの数を変えることによって、端部領域250を、ブロッキング電圧が６００Ｖ以外の半導体装置にも適用させうることは理解できると思う。
【００８５】
以上、本発明を特定の実施形態に即して説明してきたが、当業者ならば、他に多くの設計変更を想起しうると思う。本発明の技術的範囲は、ここで説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａにおける１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】図１Ａに示す半導体装置における他の端部領域を側方から視た断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
100  トレンチ形ＳｉＣ半導体装置
102  本体
103  基板
104  緩衝部
105  ドリフト層
106  接触用金属層
107  ソース電極
108  ゲート電極
109  ゲート接触部
109d  ゲートパッド
109a〜109c  ゲートフィンガー
110  活性領域
112  ゲート
114  インプラント部
116  中央メサ部
118  チャネル
130  ゲートランナー
132  中間トレンチ
134  インプラント部
136  導電部
138  内側メサ部
140  絶縁層
142  開口
144  ゲート電極
146  高濃度ドープ部
150  端部領域
152  端部トレンチ
154  ガードリング
156  導電部
158  ドープ部
160  フィールドプレート
162  フィールド絶縁膜
164  リンクメサ部
166  端部メサ部
200  半導体装置
230  ゲートランナー
232  中間トレンチ
234  インプラント部
238  内側メサ部
240  絶縁層
242  開口
244  ゲート電極
246  ドープ部
250  端部領域
252a〜252i  端部トレンチ
256  導電部
258  ドープ部
262  フィールド絶縁膜
263  リンクメサ部
264  中間メサ部
266  端部メサ部
【図１Ａ】
2006310782.tif 000003
【図１Ｂ】
2006310782.tif 000004
【図２】
2006310782.tif 000005
【外国語明細書】
2006310782000001.pdf