(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる第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、シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなり、前記半導体基板より低不純物濃度の第１導電型の半導体堆積膜と、
前記半導体堆積膜の、前記半導体基板のおもて面と反対側の表面層に設けられた金属半導体接合、または金属半導体接合と絶縁体半導体接合の複合構造を含む活性領域と、
前記活性領域の周囲を囲む、前記半導体堆積膜の前記表面層に設けられた耐圧構造部と、
前記活性領域を少なくとも部分的に囲む第１の第２導電型領域と、
前記第１の第２導電型領域を囲む、前記耐圧構造部に設けられた第２の第２導電型領域と、
前記第２の第２導電型領域に内包され、所定間隔を離して設けられ、前記所定間隔は前記活性領域より離れるに従い広くなる、前記第２の第２導電型領域よりも高不純物濃度で、前記第１の第２導電型領域よりも低不純物濃度の複数の幅の等しい第３の第２導電型領域と、
前記第２の第２導電型領域を囲む、前記耐圧構造部に設けられた、前記第２の第２導電型領域よりも低不純物濃度の第４の第２導電型領域と、
前記第４の第２導電型領域に内包され、所定間隔を離して設けられ、前記所定間隔は前記活性領域より離れるに従い広くなる、前記第４の第２導電型領域よりも高不純物濃度で、前記第１の第２導電型領域よりも低不純物濃度の複数の幅の等しい第５の第２導電型領域と、
を備え、
前記複数の第３の第２導電型領域の前記活性領域からｎ個目とｎ＋１個目の間隔は、前記複数の第５の第２導電型領域の前記活性領域からｎ個目とｎ＋１個目の間隔よりも狭いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記複数の第３の第２導電型領域は、前記複数の第５の第２導電型領域よりも高不純物濃度であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記複数の第３の第２導電型領域の個数は、前記複数の第５の第２導電型領域の個数よりも少ないことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記複数の第５の第２導電型領域の前記活性領域から１個目の第５の第２導電型領域の幅は、他の第５の第２導電型領域の幅よりも広いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記複数の第５の第２導電型領域の前記活性領域から１個目の第５の第２導電型領域は、前記第２の第２導電型領域と前記第４の第２導電型領域の境界にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記複数の第５の第２導電型領域は、前記第２の第２導電型領域よりも高不純物濃度であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の第２導電型領域の前記第３の第２導電型領域が設けられた部分は、前記第２の第２導電型領域の他の部分よりも深いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第４の第２導電型領域の前記第５の第２導電型領域が設けられた部分は、前記第４の第２導電型領域の他の部分よりも深いことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記シリコンよりもバンドギャップが広い半導体は、炭化珪素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半導体装置。
【請求項１０】
シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる第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、シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなり、前記半導体基板より低不純物濃度の第１導電型の半導体堆積膜と、
前記半導体堆積膜の、前記半導体基板のおもて面と反対側の表面層に設けられた金属半導体接合、または金属半導体接合と絶縁体半導体接合の複合構造を含む活性領域と、
前記活性領域の周囲を囲む、前記半導体堆積膜の前記表面層に設けられた耐圧構造部と、を備える半導体装置の製造方法であって、
前記活性領域を少なくとも部分的に囲む第１の第２導電型領域を形成する工程と、
前記耐圧構造部に、前記第１の第２導電型領域を囲む第２の第２導電型領域と、前記第２の第２導電型領域に内包され、前記活性領域より離れるに従い広くなる間隔を離して、前記第２の第２導電型領域よりも高不純物濃度で、前記第１の第２導電型領域よりも低不純物濃度の複数の幅の等しい第３の第２導電型領域を形成する工程と、
前記耐圧構造部に、前記第２の第２導電型領域を囲む第４の第２導電型領域と、前記第４の第２導電型領域に内包され、前記活性領域より離れるに従い広くなる間隔を離して、前記第４の第２導電型領域よりも高不純物濃度で、前記第１の第２導電型領域よりも低不純物濃度の複数の幅の等しい第５の第２導電型領域を形成する工程と、
を含み、
前記第３の第２導電型領域を形成する工程では、前記複数の第３の第２導電型領域の前記活性領域からｎ個目とｎ＋１個目の間隔を、前記複数の第５の第２導電型領域の前記活性領域からｎ個目とｎ＋１個目の間隔よりも狭く形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高電圧や大電流を制御するパワー半導体装置の構成材料として、シリコン（Ｓｉ）が用いられている。パワー半導体装置は、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）など複数種類あり、これらは用途に合わせて使い分けられている。
【０００３】
例えば、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴは、ＭＯＳＦＥＴに比べて電流密度は高く大電流化が可能であるが、高速にスイッチングさせることができない。具体的には、バイポーラトランジスタは数ｋＨｚ程度のスイッチング周波数での使用が限界であり、ＩＧＢＴは数十ｋＨｚ程度のスイッチング周波数での使用が限界である。一方、パワーＭＯＳＦＥＴは、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴに比べて電流密度が低く大電流化が難しいが、数ＭＨｚ程度までの高速スイッチング動作が可能である。
【０００４】
しかしながら、市場では大電流と高速性とを兼ね備えたパワー半導体装置への要求が強く、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴはその改良に力が注がれ、現在ではほぼ材料限界に近いところまで開発が進んでいる。このため、パワー半導体装置の観点からシリコンに代わる半導体材料が検討されており、低オン電圧、高速特性、高温特性に優れた次世代のパワー半導体装置を作製（製造）可能な半導体材料として炭化珪素（ＳｉＣ）が注目を集めている（例えば、下記非特許文献１参照）。
【０００５】
炭化珪素は、化学的に非常に安定した半導体材料であり、バンドギャップが３ｅＶと広く、高温でも半導体として極めて安定的に使用することができる。また、炭化珪素は、最大電界強度もシリコンより１桁以上大きいため、オン抵抗を十分に小さくすることができる半導体材料として期待される。このような炭化珪素の特長は、他のシリコンよりもバンドギャップの広い半導体（以下、ワイドバンドギャップ半導体と称する）である例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）にもあてはまる。このため、ワイドバンドギャップ半導体を用いることにより、半導体装置の高耐圧化が可能となる（例えば、下記非特許文献２参照）。
【０００６】
このような高耐圧半導体装置では、素子構造が形成されオン状態のときに電流が流れる活性領域だけでなく、活性領域の周辺部に設けられ耐圧を保持する耐圧構造部にも高電圧が印加され、耐圧構造部に電界が集中する。高耐圧半導体装置の耐圧は、半導体の不純物濃度、厚さおよび電界強度によって決定され、このように半導体固有の特長によって決定される破壊耐量は活性領域から耐圧構造部にわたって等しい。このため、耐圧構造部での電界集中により耐圧構造部に破壊耐量を超えた電気的負荷がかかり破壊に至る虞がある。すなわち、耐圧構造部での破壊耐量で高耐圧半導体装置の耐圧が律速されてしまう。
【０００７】
耐圧構造部の電界を緩和または分散させることで高耐圧半導体装置全体の耐圧を向上させた装置として、接合終端（ＪＴＥ：Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）構造や、フィールドリミッティングリング（ＦＬＲ：Ｆｉｅｌｄ  Ｌｉｍｉｔｉｎｇ  Ｒｉｎｇ）構造などの耐圧構造を耐圧構造部に配置した装置が公知である（例えば、下記特許文献１、２参照）。また、ＦＬＲに接するフローティングの金属電極をフィールドプレート（ＦＰ：Ｆｉｅｌｄ  Ｐｌａｔｅ）として配置し、耐圧構造部に生じた電荷を放出させることにより信頼性の向上を図った半導体装置が公知である（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、ワイドバンドギャップ半導体で構成された半導体装置は、シリコンで構成された半導体装置よりも不純物濃度の高い半導体基板に素子構造が形成される（例えば、下記非特許文献２参照）。このため、ＦＬＲ構造で耐圧構造部を形成する場合、条件によっては、１μｍ以下の微細構造で設計しなければならず、微細構造が困難なワイドバンドギャップ半導体での採用は困難である。
【０００９】
これらの問題を解決する方法として、濃度の異なる構造を入れ子にした構造（例えば、下記特許文献３、４参照）や薄いｐ型領域の中に濃いｐ型領域をリング状に配置する構造（例えば、下記非特許文献３参照）が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−５０１４７号公報
【特許文献２】特開２００６−１６５２２５号公報
【特許文献３】国際公開２０１２／０４９８７２号
【特許文献４】特開２００３−１０１０３９号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】ケイ・シェナイ（Ｋ．Ｓｈｅｎａｉ）、外２名、オプティウム  セミコンダクターズ  フォー  ハイパワー  エレクトロニクス（Ｏｐｔｉｍｕｍ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）、アイ・トリプル・イー  トランザクションズ  オン  エレクトロン  デバイシズ（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）、１９８９年９月、第３６巻、第９号、ｐ．１８１１−１８２３
【非特許文献２】ビー・ジャヤン・バリガ（Ｂ．Ｊａｙａｎｔ  Ｂａｌｉｇａ）著、シリコン  カーバイド  パワー  デバイシズ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｉｖｉｃｅｓ）、（米国）、ワールド  サイエンティフィック  パブリッシング  カンパニー（Ｗｏｒｌｄ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．）、２００６年３月３０日、ｐ．６１
【非特許文献３】アール・ペレッツ（Ｒ．Ｐｅｒｅｚ）、外６名、Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＪＴＥ  Ｅｄｇｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  １０ｋＶ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｉｎ  ４Ｈ−ＳＩＣ、マテリアルズ・サイエンス・フォーラム（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｆｏｒｕｍ）、２００４年、ボリューム４５７−４６０、ｐ．１２５３−１２５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、濃度の異なる構造を入れ子にした耐圧構造は微細であるため、一つの領域を形成するたびにドライエッチングによる処理をする必要があり工程が複雑になる。また、薄いｐ型領域の中に濃いｐ型領域をリング状に配置する耐圧構造は、ｐ型領域の濃度の許容範囲が狭くなるため工程のばらつきによる特性の影響が大きくなる虞がある。また、薄いｐ型領域の中に濃いｐ型領域をリング状に配置する耐圧構造は、数工程の簡略化が可能であるが高耐圧を得るための濃度変動の許容量が狭くなる。
【００１３】
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、耐圧構造を形成する際に必要となる工数を減らすことができ、工程のばらつきによる特性の影響を受けにくい耐圧構造を備える半導体装置および半導体装置の製造方法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】
【００１４】
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、次の特徴を有する。半導体装置は、第１導電型の半導体基板と、第１導電型の半導体堆積膜と、活性領域と、耐圧構造部と、を備える。第１導電型の半導体基板は、シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる。第１導電型の半導体堆積膜は、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、シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなり、前記半導体基板より低不純物濃度である。活性領域は、前記半導体堆積膜の、前記半導体基板のおもて面と反対側の表面層に設けられた金属半導体接合、または金属半導体接合と絶縁体半導体接合の複合構造を含む。耐圧構造部は、活性領域の周囲を囲む、前記半導体堆積膜の前記表面層に設けられる。また、半導体装置は、前記活性領域を少なくとも部分的に囲む第１の第２導電型領域と、前記第１の第２導電型領域を囲む、前記耐圧構造部に設けられた第２の第２導電型領域と、を備える。また、半導体装置は、前記第２の第２導電型領域に内包され、所定間隔を離して設けられ、前記所定間隔は前記活性領域より離れるに従い広くなる、前記第２の第２導電型領域よりも高不純物濃度で、前記第１の第２導電型領域よりも低不純物濃度の複数の幅の等しい第３の第２導電型領域を備える。また、半導体装置は、前記第２の第２導電型領域を囲む、前記耐圧構造部に設けられた、前記第２の第２導電型領域よりも低不純物濃度の第４の第２導電型領域を備える。また、半導体装置は、前記第４の第２導電型領域に内包され、所定間隔を離して設けられ、前記所定間隔は前記活性領域より離れるに従い広くなる、前記第４の第２導電型領域よりも高不純物濃度で、前記第１の第２導電型領域よりも低不純物濃度の複数の幅の等しい第５の第２導電型領域を備える。また、前記複数の第３の第２導電型領域の前記活性領域からｎ個目とｎ＋１個目の間隔は、前記複数の第５の第２導電型領域の前記活性領域からｎ個目とｎ＋１個目の間隔よりも狭い。
【００１５】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記複数の第３の第２導電型領域は、前記複数の第５の第２導電型領域よりも高不純物濃度であることを特徴とする。
【００１６】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記複数の第３の第２導電型領域の個数は、前記複数の第５の第２導電型領域の個数よりも少ないことを特徴とする。
【００１８】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記複数の第５の第２導電型領域の前記活性領域から１個目の第５の第２導電型領域の幅は、他の第５の第２導電型領域の幅よりも広いことを特徴とする。
【００１９】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記複数の第５の第２導電型領域の前記活性領域から１個目の第５の第２導電型領域は、前記第２の第２導電型領域と前記第４の第２導電型領域の境界にあることを特徴とする。
【００２０】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記複数の第５の第２導電型領域は、前記第２の第２導電型領域よりも高不純物濃度であることを特徴とする。
【００２１】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記第２の第２導電型領域の前記第３の第２導電型領域が設けられた部分は、前記第２の第２導電型領域の他の部分よりも深いことを特徴とする。
【００２２】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記第４の第２導電型領域の前記第５の第２導電型領域が設けられた部分は、前記第４の第２導電型領域の他の部分よりも深いことを特徴とする。
【００２３】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記シリコンよりもバンドギャップが広い半導体は、炭化珪素であることを特徴とする。
【００２４】
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、次の特徴を有する。半導体装置は、第１導電型の半導体基板と、第１導電型の半導体堆積膜と、活性領域と、耐圧構造部と、を備える。第１導電型の半導体基板は、シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる。第１導電型の半導体堆積膜は、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、シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなり、前記半導体基板より低不純物濃度である。活性領域は、前記半導体堆積膜の、前記半導体基板のおもて面と反対側の表面層に設けられた金属半導体接合、または金属半導体接合と絶縁体半導体接合の複合構造を含む。耐圧構造部は、活性領域の周囲を囲む、前記半導体堆積膜の前記表面層に設けられる。当該半導体装置に対して、まず、前記活性領域を少なくとも部分的に囲む第１の第２導電型領域を形成する。次に、前記耐圧構造部に、前記第１の第２導電型領域を囲む第２の第２導電型領域と、前記第２の第２導電型領域に内包され、前記活性領域より離れるに従い広くなる間隔を離して、前記第２の第２導電型領域よりも高不純物濃度で、前記第１の第２導電型領域よりも低不純物濃度の複数の幅の等しい第３の第２導電型領域を形成する。次に、前記耐圧構造部に、前記第２の第２導電型領域を囲む第４の第２導電型領域と、前記第４の第２導電型領域に内包され、前記活性領域より離れるに従い広くなる間隔を離して、前記第４の第２導電型領域よりも高不純物濃度で、前記第１の第２導電型領域よりも低不純物濃度の複数の幅の等しい第５の第２導電型領域を形成する。また、前記第３の第２導電型領域を形成する工程では、前記複数の第３の第２導電型領域の前記活性領域からｎ個目とｎ＋１個目の間隔を、前記複数の第５の第２導電型領域の前記活性領域からｎ個目とｎ＋１個目の間
隔よりも狭く形成する。
【００２５】
上述した発明によれば、耐圧構造部は、第２の第２導電型領域と第２の第２導電型領域に内包された複数の第３の第２導電型領域と、第４の第２導電型領域と第４の第２導電型領域に内包された複数の第５の第２導電型領域から構成されている。複数の第３の第２導電型領域の互いの幅は、活性領域から離れるにつれて広くなる構造となっており、複数の第５の第２導電型領域の互いの幅は、活性領域から離れるにつれて広くなる構造となっている。このため、活性領域から外側ほど、不純物が少なくなる構造となり、複数の第３の第２導電型領域と複数の第５の第２導電型領域は、耐圧構造部にかかる電界を緩和または分散させることができる。
【００２６】
また、フォトリソグラフィおよびイオン注入により、複数の第３の第２導電型領域と複数の第５の第２導電型領域を一度に形成できるため、耐圧構造部を形成するための工数が減少する。また、複数の第３の第２導電型領域と複数の第５の第２導電型領域の間隔により耐圧構造部の不純物濃度を減少させることができる。そして、耐圧構造部の不純物濃度の減少は、複数の第３の第２導電型領域と複数の第５の第２導電型領域の不純物濃度に依存しない。このため、複数の第３の第２導電型領域と複数の第５の第２導電型領域の不純物濃度の許容範囲が広くなり、耐圧構造部は、イオン注入量や活性化率の影響を受けにくい構造となる。
【００２７】
また、耐圧構造部に、外側に行くほど不純物濃度が減少する領域が、複数の第３の第２導電型領域と、複数の第３の第２導電型領域より不純物濃度が低い複数の第５の第２導電型領域と２つあるため、外側に行くほど不純物濃度が減少する領域が、１つである場合に比べて、同じ耐圧性能をより短い長さで実現できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法によれば、耐圧構造を形成する際に必要となる工数を減らすことができ、工程のばらつきによる特性の影響を受けにくい耐圧構造を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である（その１）。
【図３】実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である（その２）。
【図４】実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である（その３）。
【図５】実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態３にかかる炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法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。＋および−を含めたｎやｐの表記が同じ場合は近い濃度であることを示し濃度が同等とは限らない。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。また、本明細書では、ミラー指数の表記において、“−”はその直後の指数につくバーを意味しており、指数の前に“−”を付けることで負の指数をあらわしている。
【００３１】
（実施の形態１）
本発明にかかる半導体装置は、シリコンよりもバンドギャップが広い半導体（ワイドバンドギャップ半導体）を用いて構成される。実施の形態１においては、ワイドバンドギャップ半導体として例えば炭化珪素（ＳｉＣ）を用いて作製された炭化珪素半導体装置について、ショットキーダイオード（ＳＢＤ：Ｓｈｏｔｔｏｋｙ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）構造を例に説明する。
【００３２】
図１は、実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置は、ｎ+型炭化珪素基板（第１導電型の半導体基板）１の第１主面（おもて面）、例えば（０００１）面（Ｓｉ面）、にｎ型炭化珪素エピタキシャル層（第１導電型の半導体堆積膜）２が堆積されている。
【００３３】
ｎ+型炭化珪素基板１は、炭化珪素単結晶基板である。ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２は、ｎ+型炭化珪素基板１よりも低い不純物濃度のｎ型ドリフト層である。以下、ｎ+型炭化珪素基板１とｎ型炭化珪素エピタキシャル層２とを併せて炭化珪素半導体基体とする。
【００３４】
また、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２の、ｎ+型炭化珪素基板１側に対して反対側の表面層には、ｐ+型領域（第１の第２導電型領域）３、第１ｐ型領域（第２の第２導電型領域）４、第２ｐ型領域（第４の第２導電型領域）５が選択的に設けられている。
【００３５】
ｐ+型領域３は、活性領域１０１に設けられ、活性領域１０１の周辺部に設けられた活性領域１０１を囲む耐圧構造部１０２に接続されている。ここで、活性領域１０１は、金属半導体接合、または金属半導体接合と絶縁体半導体接合の複合構造を含み、オン状態のときに電流が流れる領域である。耐圧構造部１０２は、ドリフト層の基体おもて面側の電界を緩和し耐圧を保持する領域である。ｐ+型領域３は、ダイオードの素子構造が設けられた活性領域１０１側に設けられ、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２とショットキー接合を形成するショットキー電極８に接する。
【００３６】
第１ｐ型領域４と第２ｐ型領域５は、耐圧構造部１０２に設けられ、活性領域１０１から耐圧構造部１０２に向かって、ｐ+型領域３、第１ｐ型領域４、第２ｐ型領域５の順で並列に配置されている。第１ｐ型領域４の不純物濃度は、第２ｐ型領域５の不純物濃度よりも高い。第１ｐ型領域４は、複数の第３ｐ型領域（第３の第２導電型領域）６（図１中の点線で示す部分）を内包し、第２ｐ型領域５は、複数の第４ｐ型領域（第５の第２導電型領域）７（図１中の点線で示す部分）を内包する。
【００３７】
複数の第３ｐ型領域６の互いの幅は、活性領域１０１から離れるにつれ広くなる構造となっている。例えば各間隔を６ｗ２、６ｗ３、６ｗ４とすると、６ｗ２＜６ｗ３＜６ｗ４が成り立つ。また、複数の第３ｐ型領域６の不純物濃度は、第１ｐ型領域４の不純物濃度よりも高い。複数の第４ｐ型領域７の互いの幅は、活性領域１０１から離れるにつれ広くなる構造となっている。例えば各間隔を７ｗ２、７ｗ３、７ｗ４、７ｗ５とすると、７ｗ２＜７ｗ３＜７ｗ４＜７ｗ５が成り立つ。また、複数の第４ｐ型領域７の不純物濃度は、第２ｐ型領域５の不純物濃度よりも高い。
【００３８】
また、複数の第３ｐ型領域６の不純物濃度は、複数の第４ｐ型領域７の不純物濃度より高いことが好ましい。また、複数の第３ｐ型領域６の個数は、複数の第４ｐ型領域７より少ないことが好ましい。また、複数の第３ｐ型領域６に活性領域１０１からｎ（ｎは、正の整数）個目とｎ＋１個目の間隔は、複数の第４ｐ型領域７の活性領域１０１からｎ個目とｎ＋１個目の間隔よりも狭いことが好ましい。例えば、図１では、６ｗ２＜７ｗ２、６ｗ３＜７ｗ３、６ｗ４＜７ｗ４が成り立つ。
【００３９】
ｎ+型炭化珪素基板１のｎ型炭化珪素エピタキシャル層２側に対して反対側の表面（炭化珪素半導体基体の裏面）には、ｎ+型炭化珪素基板１とオーミック接合を形成する裏面電極（オーミック電極）９が設けられている。裏面電極９は、カソード電極を構成する。ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２のｎ+型炭化珪素基板１側に対して反対側の表面（炭化珪素半導体基体のおもて面）には、アノード電極を構成するショットキー電極８が設けられている。ショットキー電極８は、活性領域１０１に設けられている。
【００４０】
（実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法）
次に、実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法について、例えば６００Ｖ以上の耐圧クラスのＳＢＤ構造の高耐圧ダイオードを作製する場合を例に説明する。
【００４１】
図２〜図４は、実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。まず、図２に示すように、例えば１．０×１０18／ｃｍ3の不純物濃度で窒素（Ｎ）がドーピングされた厚さ３００μｍのｎ+型炭化珪素基板１を用意する。ｎ+型炭化珪素基板１の主面は、例えば、（０００１）面であってもよい。次に、ｎ+型炭化珪素基板１の（０００１）面上に、１．０×１０16／ｃｍ3の不純物濃度で窒素がドーピングされた厚さ１０μｍのｎ型炭化珪素エピタキシャル層２をエピタキシャル成長させる。ここまでの状態が図２に示されている。
【００４２】
次に、図３に示すように、フォトリソグラフィおよびイオン注入によって、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２の表面層の活性領域１０１に、ｐ+型領域３を選択的に形成する。ｐ+型領域３は、ｐ型の不純物、例えばアルミニウム（Ａｌ）を多段イオン注入し、深さ０．５μｍおよび３×１０19／ｃｍ3の不純物濃度のボックスプロファイルで形成する。
【００４３】
次に、フォトリソグラフィおよびイオン注入によって、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２の表面層の耐圧構造部１０２に、複数の第３ｐ型領域６、複数の第４ｐ型領域７を選択的に形成する。複数の第３ｐ型領域６、複数の第４ｐ型領域７は、ｐ型の不純物、例えばアルミニウムを多段イオン注入し、深さ０．４５μｍおよび１×１０17／ｃｍ3〜１×１０18／ｃｍ3の不純物濃度のボックスプロファイルで形成する。ここまでの状態が図３に示されている。
【００４４】
次に、図４に示すように、フォトリソグラフィおよびイオン注入によって、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２の表面層の耐圧構造部１０２に、第１ｐ型領域４を選択的に形成する。第１ｐ型領域４は、ｐ型の不純物、例えばアルミニウムを多段イオン注入し、深さ０．５μｍおよび５×１０16／ｃｍ3〜５×１０17／ｃｍ3の不純物濃度のボックスプロファイルで形成する。これにより、複数の第３ｐ型領域６の周りに第１ｐ型領域４が形成され、第１ｐ型領域４が複数の第３ｐ型領域６を内包するようになる。この際、第１ｐ型領域４に内包された複数の第３ｐ型領域６にもイオン注入されるため、複数の第３ｐ型領域６の不純物濃度は、第１ｐ型領域４の不純物濃度より高くなる。
【００４５】
次に、フォトリソグラフィおよびイオン注入によって、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２の表面層の耐圧構造部１０２に、第２ｐ型領域５を選択的に形成する。第２ｐ型領域５は、ｐ型の不純物、例えばアルミニウムを多段イオン注入し、深さ０．５μｍおよび５×１０16／ｃｍ3〜５×１０17／ｃｍ3の不純物濃度のボックスプロファイルで形成する。これにより、複数の第４ｐ型領域７の周りに第２ｐ型領域５が形成され、第２ｐ型領域５が複数の第４ｐ型領域７を内包するようになる。この際、第２ｐ型領域５に内包された複数の第４ｐ型領域７にもイオン注入されるため、複数の第４ｐ型領域７の不純物濃度は、第２ｐ型領域５の不純物濃度より高くなる。
【００４６】
ここで、第２ｐ型領域５を形成する際の多段イオン注入の不純物濃度は、第１ｐ型領域４を形成する際の多段イオン注入の不純物濃度より低くする。このため、第１ｐ型領域４の不純物濃度は、第２ｐ型領域５の不純物濃度より高くなる。また、第２ｐ型領域５を先に形成して、次に、第１ｐ型領域４を形成することもできる。ここまでの状態が図４に示されている。
【００４７】
次に、ｎ+型炭化珪素基板１の表面（炭化珪素半導体基体の裏面）に、裏面電極９として、例えばニッケル（Ｎｉ）膜を５０ｎｍの厚さで成膜する。次に、アルゴン（Ａｒ）雰囲気中において１１００℃の温度で２分間の熱処理を行う。この熱処理により、ｎ+型炭化珪素基板１と裏面電極９とのオーミック接合が形成される。
【００４８】
次に、ｎ+型炭化珪素基板１のおもて面側の全面に、活性領域１０１に露出するｎ型炭化珪素エピタキシャル層２に接するように、ショットキー電極８として例えばチタン（Ｔｉ）膜を１００ｎｍの厚さで成膜する。次に、チタン膜の最も耐圧構造部１０２側の端部がｐ+型領域３の上部に達するまで除去する。次に、アルゴン雰囲気中において５００℃の温度で５分間の熱処理を行う。この熱処理により、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２とショットキー電極８とのショットキー接合が形成される。これにより、図１に示したＳＢＤ構造のダイオードが完成する。
【００４９】
以上、説明したように、実施の形態１によれば、耐圧構造部は、第１ｐ型領域と第１ｐ型領域に内包された複数の第３ｐ型領域と、第２ｐ型領域と第２ｐ型領域に内包された複数の第４ｐ型領域から構成されている。複数の第３ｐ型領域の互いの幅は、活性領域から離れるにつれて広くなる構造となっており、複数の第４ｐ型領域の互いの幅は、活性領域から離れるにつれて広くなる構造となっている。このため、活性領域から外側ほど、不純物が少なくなる構造となり、複数の第３ｐ型領域と複数の第４ｐ型領域は、耐圧構造部にかかる電界を緩和または分散させることができる。
【００５０】
また、フォトリソグラフィおよびイオン注入により、複数の第３ｐ型領域と複数の第４ｐ型領域を一度に形成できるため、耐圧構造部を形成するための工数が減少する。また、複数の第３ｐ型領域と複数の第４ｐ型領域の間隔により耐圧構造部の不純物濃度を減少させることができる。そして、耐圧構造部の不純物濃度の減少は、複数の第３ｐ型領域と複数の第４ｐ型領域の不純物濃度に依存しない。このため、複数の第３ｐ型領域と複数の第４ｐ型領域の不純物濃度の許容範囲が広くなり、耐圧構造部は、イオン注入量や活性化率の影響を受けにくい構造となる。
【００５１】
また、耐圧構造部に、外側に行くほど不純物濃度が減少する領域が、複数の第３ｐ型領域と、複数の第３ｐ型領域より不純物濃度が低い複数の第４ｐ型領域と２つあるため、外側に行くほど不純物濃度が減少する領域が、１つである場合に比べて、同じ耐圧性能をより短い長さで実現できる。
【００５２】
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。図５に示すように、実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置において、複数の第４ｐ型領域７の中で活性領域１０１から１個目、つまり活性領域１０１に最も近い第４ｐ型領域７ａの幅は、他の第４ｐ型領域７の幅よりも広い。また、第４ｐ型領域７ａは、第１ｐ型領域４と第２ｐ型領域５の境界に形成されている。
【００５３】
実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置のその他の構成については、実施の形態１の炭化珪素半導体装置の構成と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００５４】
（実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法）
次に、実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置が、実施の形態１と異なる構成は、第４ｐ型領域７ａの幅と位置である。このため、複数の第４ｐ型領域７を形成する際のイオン注入用マスクを第４ｐ型領域７ａに対応したマスクにすることにより、実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置を製造することができる。
【００５５】
また、実施の形態２の構造にすることにより、第１ｐ型領域４と第２ｐ型領域５の境界の位置の許容度が増すため、複数の第３ｐ型領域６と複数の第４ｐ型領域７を形成した後に、この形成に用いたイオン注入用マスクを再利用することができる。例えば、第２ｐ型領域５より先に第１ｐ型領域４を形成する際、第１ｐ型領域４を形成するためのマスクを、複数の第３ｐ型領域６と複数の第４ｐ型領域７を形成するために用いたマスクの第１ｐ型領域４に対応する部分をウェットエッチング処理で除去することで形成することができる。このマスクを用いて、第１ｐ型領域４を形成することができる。なお、このマスクを用いると、複数の第３ｐ型領域６にも不純物が再度注入されるが、複数の第３ｐ型領域６の不純物濃度が、ｐ+型領域３の不純物濃度より高くならないようにすればよい。さらに、このマスクを用いて、第２ｐ型領域５を形成するためのマスクを、第２ｐ型領域５に対応する部分をウェットエッチング処理で除去することで形成することができる。なお、このマスクを用いると、第１ｐ型領域４と複数の第３ｐ型領域６と複数の第４ｐ型領域７にも不純物が再度注入されるが、第１ｐ型領域４の不純物濃度が複数の第４ｐ型領域７の不純物濃度より高くならないようにすればよい。このように、イオン注入の順序を最適化することで複数回イオン注入用マスクを再作成する工数を削減することができる。
【００５６】
実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置のその他の製造方法については、実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００５７】
以上、説明したように、実施の形態２によれば、第１ｐ型領域と第２ｐ型領域の境界の位置の許容度が増すため、複数の第３ｐ型領域と複数の第４ｐ型領域を形成するために用いたイオン注入用マスクを再利用できる。このため、イオン注入用マスクを形成する工程を簡略化できる。
【００５８】
（実施の形態３）
図６は、実施の形態３にかかる炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。図６に示すように、実施の形態３では、第１ｐ型領域４の中で第３ｐ型領域６と重なっている部分４ａの厚さは、第１ｐ型領域４の他の部分よりも厚い。また、第２ｐ型領域５の中で第４ｐ型領域７と重なっている部分５ａの厚さは、第２ｐ型領域５の他の部分よりも厚い。つまり、第１ｐ型領域４の中で第３ｐ型領域６と重なっている部分４ａは、第１ｐ型領域４の他の部分よりも深い。また、第２ｐ型領域５の中で第４ｐ型領域７と重なっている部分５ａは、第２ｐ型領域５の他の部分よりも深い。
【００５９】
実施の形態３にかかる炭化珪素半導体装置のその他の構成については、実施の形態１の炭化珪素半導体装置の構成と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００６０】
（実施の形態３にかかる半導体装置の製造方法）
次に、実施の形態３にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。まず、実施の形態１と同様に、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２を形成する工程から、複数の第３ｐ型領域６、複数の第４ｐ型領域７を形成する工程までを順に行う。
【００６１】
次に、複数の第３ｐ型領域６、複数の第４ｐ型領域７を形成する工程で使用したイオン注入用マスクを再利用することで、第１ｐ型領域４および第２ｐ型領域５がより深くなる部分４ａ，５ａに、第１ｐ型領域４および第２ｐ型領域５と同等の不純物濃度となるように調整したドーズ量で追加イオン注入を行う。
【００６２】
その後、実施の形態１と同様に、第１ｐ型領域４または第２ｐ型領域５の形成工程を行うことで、実施の形態３にかかる炭化珪素半導体装置が完成する。
【００６３】
以上、説明したように、実施の形態３によれば、第１ｐ型領域の中で第３ｐ型領域と重なっている部分は、第１ｐ型領域の他の部分よりも深く、第２ｐ型領域の中で第４ｐ型領域と重なっている部分は、第２ｐ型領域の他の部分よりも深い。これにより、複数の第３ｐ型領域、複数の第４ｐ型領域が、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層から離れ、複数の第３ｐ型領域、複数の第４ｐ型領域の角の部分より深い位置にｐｎ接合が形成される。このため、複数の第３ｐ型領域、複数の第４ｐ型領域の角の部分に電界が集中することを緩和できる。
【００６４】
以上において本発明では、炭化珪素でできた炭化珪素基板の主面を（０００１）面とし当該（０００１）面上にＳＢＤを構成した場合を例に説明したが、これに限らず、ワイドバンドギャップ半導体の種類（例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）など）、基板主面の面方位などを種々変更可能である。
【００６５】
また、本発明では、各実施の形態では第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型としたが、本発明は第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型としても同様に成り立つ。
【００６６】
また、本発明では、ＳＢＤの耐圧構造として説明しているが、本発明は活性領域をＭＯＳ等のトランジスタ構造でも同様に成り立つ。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法は、電力変換装置や種々の産業用機械などの電源装置などに使用される高耐圧半導体装置に有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１  ｎ+型炭化珪素基板
２  ｎ型炭化珪素エピタキシャル層
３  ｐ+型領域
４  第１ｐ型領域
５  第２ｐ型領域
６  複数の第３ｐ型領域
７  複数の第４ｐ型領域
７ａ  １個目の第４ｐ型領域
８  ショットキー電極
９  裏面電極
１０１  活性領域
１０２  耐圧構造部
【図１】
0006672764.tif 000002
【図２】
0006672764.tif 000003
【図３】
0006672764.tif 000004
【図４】
0006672764.tif 000005
【図５】
0006672764.tif 000006
【図６】
0006672764.tif 000007