(57)【要約】【課題】耐圧を向上させた半導体装置、及びその製造方法を提供する。【解決手段】第１半導体層は、複数の第１拡散層を有する。第２半導体層は、複数の第２拡散層を有する。第３半導体層は、複数の第３拡散層を有する。複数の第１拡散層の第１方向の幅は、互いに同一である。複数の第１拡散層内の不純物量は、第１半導体層の下端から上端へ向かうに従って次第に大きくなる。複数の第２拡散層の第１方向の幅は、互いに同一である。複数の第２拡散層内の不純物量は、互いに同一である。複数の第３拡散層の第１方向の幅は、同一層にある第１拡散層の第１方向の幅及び第２拡散層の第１方向の幅よりも狭く、且つ第３半導体層の下端から上端に向かうに従って次第に狭くなる。複数の第３拡散層内の不純物量は、互いに同一である。【選択図】図４
2013069775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレイン電極と、
前記ドレイン電極に電気的に接続された第１導電型のドレイン層と、
前記ドレイン層上に設けられ、前記ドレイン層の表面に対して垂直方向に延びると共に前記ドレイン層の表面に平行な第１方向に交互に配置された第１導電型の第１半導体層、及び第２導電型の第２半導体層を有する周期構造層と、
前記ドレイン層上に設けられ、前記周期構造層の終端に位置する第１半導体層に隣接し且つ前記ドレイン層の表面に対して垂直方向に延びる第１導電型の第３半導体層と、
前記第１半導体層上に形成された第１導電型のドリフト層と、
前記第２半導体層上に形成された第２導電型のベース層と、
前記ベース層上に形成された第１導電型のソース層と、
前記ベース層上にゲート絶縁層を介して形成されたゲート電極と、
前記ソース層に電気的に接続されたソース電極とを備え、
前記第１半導体層は、一定の第１高さを持って前記垂直方向に配列した複数の第１拡散層を有し、
前記第１半導体層に挟まれる第２半導体層は、前記第１高さをもって前記垂直方向に配列した複数の第２拡散層を有し、
前記第３半導体層は、前記第１高さを持って前記垂直方向に配列した複数の第３拡散層を有し、
１つの前記第１半導体層中の複数の前記第１拡散層の前記第１方向の幅は、互いに同一であり、
１つの前記第１半導体層中の複数の前記第１拡散層内の不純物量は、前記第１半導体層の下端から上端へ向かうに従って次第に大きくなり、
１つの前記第２半導体層中の複数の前記第２拡散層の前記第１方向の幅は、互いに同一であり、
１つの前記第２半導体層中の複数の前記第２拡散層内の不純物量は、互いに同一、或いは、複数の前記第１拡散層内の不純物量の変化と異なるように前記第２半導体層の下端から上端に向かうに従って変化し、
１つの前記第３半導体層中の複数の前記第３拡散層の前記第１方向の幅は、同一層にある前記第１拡散層の前記第１方向の幅及び前記第２拡散層の前記第１方向の幅よりも狭く、且つ前記第３半導体層の下端から上端に向かうに従って次第に狭くなり、
１つの前記第３半導体層中の複数の前記第３拡散層内の不純物量は、互いに同一である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第３半導体層に隣接する第２半導体層は、前記第１高さをもって前記垂直方向に配列した複数の第４拡散層を有し、
１つの前記第２半導体層中の複数の前記第４拡散層の前記第１方向の幅は、前記第２半導体層の下端から上端に向かうに従って次第に狭くなり、
１つの前記第２半導体層中の複数の前記第４拡散層内の不純物量は、前記第２半導体層の下端から上端に向かうに従って次第に小さくなる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第３半導体層の最下端に位置する前記第３拡散層の前記第１方向の幅は、前記第１拡散層の前記第１方向の幅の１／２である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
第１半導体層を堆積させる工程と、
前記第１半導体層に第１導電型の不純物イオンを注入し、これにより素子部において前記第１半導体層の上面と平行な第１方向に所定ピッチで複数の第１拡散層を形成すると共に、前記素子部の終端に第２拡散層を形成する工程と、
前記第１半導体層に第２導電型の不純物イオンを注入し、これにより前記第１拡散層に挟まれる前記第１半導体層に第３拡散層を形成する工程と、
前記第１半導体層上に第２半導体層を堆積させる工程と、
前記第２半導体層に第１導電型の不純物イオンを注入し、これにより複数の前記第１拡散層に整合する位置に複数の第４拡散層を形成すると共に、前記第２拡散層に整合する位置に第５拡散層を形成する工程と、
前記第２半導体層に第２導電型の不純物イオンを注入し、これにより前記第３拡散層に整合する位置に第６拡散層を形成する工程と、
前記第１乃至第６拡散層中の不純物イオンを熱拡散させる工程とを備え、
前記第１半導体層を堆積させる工程、前記第１拡散層乃至前記第３拡散層を形成する工程、前記第２半導体層を堆積させる工程、及び前記第４拡散層乃至前記第６拡散層を形成する工程は、繰り返し行なわれ、
前記第１拡散層、第３拡散層、前記第４拡散層、及び前記第６拡散層を形成する際の不純物イオンの照射面積は、第１の面積とし、
前記第２拡散層を形成する際の不純物イオンの照射面積は、前記第１の面積よりも小さい第２の面積とし、
前記第５拡散層を形成する際の不純物イオンの照射面積は、前記第２の面積よりも小さい第３の面積とし、
前記第２半導体層への第１導電型の不純物イオンのドーズ量は、前記第１半導体層への第１導電型の不純物イオンのドーズ量よりも大きくし、
前記第２半導体層への第２導電型の不純物イオンのドーズ量は、前記第１半導体層への第２導電型の不純物イオンのドーズ量と等しくする
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１半導体層に第２導電型の不純物イオンを注入し、これにより前記第１拡散層と前記第２拡散層とに挟まれる前記第１半導体層に第７拡散層を形成する工程と、
前記第２半導体層に第２導電型の不純物イオンを注入し、これにより前記第７拡散層に整合する位置に第８拡散層を形成する工程とを更に備え、
前記第８拡散層を形成する際の不純物イオンの照射面積は、前記第７拡散層を形成する際の不純物イオンの照射面積よりも小さくする
ことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１乃至第６拡散層中の不純物イオンを熱拡散させる前、前記第２拡散層及び前記第５拡散層は、前記第２方向に所定ピッチをもってドット状に形成される
ことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の実施の形態は、半導体装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＯＳＦＥＴ等において、素子耐圧とオン抵抗とのトレードオフに関する問題を解消するスーパージャンクション（以下、ＳＪ）構造が知られている。ＳＪ構造は、基板と平行な方向にｐ型半導体層とｎ型半導体層を交互に配置した構造を持つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３５８４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、耐圧を向上させた半導体装置、及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様に係る半導体装置は、ドレイン電極、第１導電型のドレイン層、周期構造層、第１導電型の第３半導体層、第１導電型のドリフト層、第２導電型のベース層、第１導電型のソース層、ゲート電極、及びソース電極を有する。ドレイン層は、ドレイン電極に電気的に接続される。周期構造層は、ドレイン層上に設けられ、ドレイン層の表面に対して垂直方向に延びると共にドレイン層の表面に平行な第１方向に交互に配置された第１導電型の第１半導体層、及び第２導電型の第２半導体層を有する。第３半導体層は、ドレイン層上に設けられ、周期構造層の終端に位置する第１半導体層に隣接し且つドレイン層の表面に対して垂直方向に延びる。ドリフト層は、第１半導体層上に形成される。ベース層は、第２半導体層上に形成される。ソース層は、ベース層上に形成される。ゲート電極は、ベース層上にゲート絶縁層を介して形成される。ソース電極は、ソース層に電気的に接続される。第１半導体層は、一定の第１高さを持って垂直方向に配列した複数の第１拡散層を有する。第１半導体層に挟まれる第２半導体層は、第１高さをもって垂直方向に配列した複数の第２拡散層を有する。第３半導体層は、第１高さを持って垂直方向に配列した複数の第３拡散層を有する。１つの第１半導体層中の複数の第１拡散層の第１方向の幅は、互いに同一である。１つの第１半導体層中の複数の第１拡散層内の不純物量は、第１半導体層の下端から上端へ向かうに従って次第に大きくなる。１つの第２半導体層中の複数の第２拡散層の第１方向の幅は、互いに同一である。１つの第２半導体層中の複数の第２拡散層内の不純物量は、互いに同一、或いは、複数の第１拡散層内の不純物量の変化と異なるように第２半導体層の下端から上端に向かうに従って変化する。１つの第３半導体層中の複数の第３拡散層の第１方向の幅は、同一層にある第１拡散層の第１方向の幅及び第２拡散層の第１方向の幅よりも狭く、且つ第３半導体層の下端から上端に向かうに従って次第に狭くなる。１つの第３半導体層中の複数の第３拡散層内の不純物量は、互いに同一である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体装置の上面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【図３】第１の実施の形態の周期構造層１３Ｂ、及び終端ｐ型ピラー層１３Ｃの上面図である。
【図４】第１の実施の形態の周期構造層１３Ｂ、及び終端ｐ型ピラー層１３Ｃの拡大断面図、その不純物量（ions）、及びドーズ量（ions/cm2）を示す図である。
【図５】第１の実施の形態の周期構造層１３Ｂ、及び終端ｐ型ピラー層１３Ｃの電界を示す図である。
【図６】第１の実施の形態に係る製造工程を示す断面図である。
【図７】第１の実施の形態に係る製造工程を示す断面図である。
【図８】第１の実施の形態に係る製造工程におけるｐ型拡散層４１（１、１）〜（１、３）、４２（１）、及びｎ型拡散層４３（１、１）〜（１、３）のパターンの他の一例を示す上面図である。
【図９】第２の実施の形態の周期構造層１３Ｂ、及び終端ｎ型ピラー層１３Ｄの拡大断面図、その不純物量（ions）、及びドーズ量（ions/cm2）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、実施の形態に係る半導体装置について説明する。
【０００８】
［第１の実施の形態］
図１及び図２を参照して、第１の実施の形態に係る半導体装置を説明する。図１は第１の実施の形態に係る半導体装置の上面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’断面図である。図１に示すように、第１の実施の形態に係る半導体装置は、ＭＯＳＦＥＴとして機能する素子部１００、及びその素子部１００に隣接し且つ素子部１００を取り囲む終端部２００を有する。
【０００９】
先ず、素子部１００について説明する。図２に示すように、素子部１００は、ドレイン電極１１、ｎ＋型ドレイン層１２、及び半導体層１３を有する。
【００１０】
ｎ＋型ドレイン層１２は、ドレイン電極１１上に設けられ、ドレイン電極１１と電気的に接続される。半導体層１３はｎ＋型ドレイン層１２上に形成される。
【００１１】
半導体層１３は、素子部１００において、所謂スーパージャンクション構造を有する。半導体層１３は、高抵抗半導体層１３Ａ、高抵抗半導体層１３Ａ中に設けられた周期構造層１３Ｂ及び終端ｐ型ピラー層１３Ｃを有する。
【００１２】
高抵抗半導体層１３Ａは、素子部２００だけではなく、終端部２００にも連続して形成される。高抵抗半導体層１３Ａは、例えば不純物イオンを注入されていない真性半導体にて構成される。
【００１３】
周期構造層１３Ｂは、Ｚ方向（ｎ＋型ドレイン層１２の表面に対して垂直方向）に延びるｐ型ピラー層１３１、及びｎ型ピラー層１３２、１３２’を有する。ｐ型ピラー層１３１及びｎ型ピラー層１３２、１３２’は、Ｘ方向（ドレイン層１２の表面に平行な方向）に交互に配置される。すなわち、ｐ型ピラー層１３１はｎ型ピラー層１３２に挟まれ、ｎ型ピラー層１３２はｐ型ピラー層１３１に挟まれる。ｐ型ピラー層１３１及びｎ型ピラー層１３２の具体的な構造については後述する。
【００１４】
終端ｐ型ピラー層１３Ｃは、周期構造層１３ＢのＸ方向の終端に位置するｎ型ピラー層１３２’に隣接する。終端ｐ型ピラー層１３Ｃは、Ｚ方向に延びる。なお、終端ｐ型ピラー層１３Ｃの具体的な構造については後述する。
【００１５】
素子部１００は、ｎ型ドリフト層１４、ｐ型ベース層１５、ｎ型ソース層１６、ゲート電極１７、ゲート絶縁層１８、及びソース電極１９を有する。ｎ型ドリフト層１４はｎ型ピラー層１３２上に形成される。ｐ型ベース層１５はｐ型ピラー層１３１上に形成される。ｐ型ベース層１５はＭＯＳＦＥＴのチャネルとして機能する。ｎ型ソース層１６は、図２に示す断面では、１つのｐ型ベース層１５上に選択的に２つ形成される。ただし、素子部１００の終端に位置するｐ型ベース層１５Ｆは、他のｐ型ベース層１５と比較してＸ方向に長く形成され、終端部２００まで延びる。また、素子部１００の終端に位置するｎ型ソース層１６Ｆは、１つのｐ型ベース層１５Ｆ上に１つだけ設けられる。ｎ型ソース層１６Ｆは、他のｎ型ソース層１６と比較してＸ方向に長く形成され、終端部２００まで延びる。
【００１６】
ゲート電極１７は、ｎ型ドリフト層１４及びｐ型ベース層１５上にゲート絶縁層１８を介して形成される。ゲート電極１７は、一対のｐ型ベース層１５を跨ぐように形成される。ゲート電極１７は、例えばポリシリコンにて構成され、ゲート絶縁層１８は、例えば酸化シリコンにて構成される。ソース電極１９は、ｎ型ソース層１６に電気的に接続される。
【００１７】
次に、終端部２００について説明する。図２に示すように、終端部２００は、素子部１００から延びるドレイン電極１１、ｎ＋型ドレイン層１２、及び半導体層１３を有する。ただし、終端部２００において、半導体層１３は、高抵抗半導体層１３Ａを有するが、周期構造層１３Ｂ及び終端ｐ型ピラー層１３Ｃを有していない。
【００１８】
終端部２００は、ｐ型ガードリング層２１、ｐ＋型コンタクト層２２、及びフィールドストップ層２３を有する。ｐ型ガードリング層２１は高抵抗半導体層１３Ａ上に形成される。ｐ型ガードリング層２１は、それぞれ所定ピッチをおいて素子部１００を取り囲む閉ループ状に形成される。ｐ型ガードリング層２１は、終端部２００における電界集中を緩和させるために設けられる。
【００１９】
ｐ＋型コンタクト層２２は、ｐ型ガードリング層２１上に形成される。フィールドストップ層２３は、終端部２００の終端に位置する。フィールドストップ層２３は、終端部２００における空乏層の伸びを遮断させるために設けられる。
【００２０】
終端部２００は、絶縁層２４、フィールドプレート電極２５、及びフィールドストップ電極２６を有する。絶縁層２４は、半導体層１３（高抵抗半導体層１３Ａ）上に形成される。１つの絶縁層２４は、ｐ型ベース層１５Ｆとｐ型ガードリング層２１とを跨ぐ。また、１つの絶縁層２４は、隣り合うｐ型ガードリング層２１とを跨ぐ。また、１つの絶縁層２４は、ｐ型ガードリング層２１とフィールドストップ層２３を跨ぐ。
【００２１】
フィールドプレート電極２５は、ｐ＋型コンタクト層２２上に接する。フィールドストップ電極２６は、フィールドストップ層２３上に接する。
【００２２】
次に、図３を参照して、周期構造層１３Ｂ（ｐ型ピラー層１３１、及びｎ型ピラー層１３２）、及び終端ｐ型ピラー層１３Ｃの構造を詳しく説明する。図３は、周期構造層１３Ｂ、及び終端ｐ型ピラー層１３Ｃの上面図である。
【００２３】
図３に示すように、ｐ型ピラー層１３１及びｎ型ピラー層１３２は、Ｘ方向に交互に隣接して配列され、Ｙ方向（Ｘ、Ｚ方向に直交する方向）を長手方向として延びる。周期構造層１３Ｂの終端に位置するｎ型ピラー層１３２’を除いて、ｎ型ピラー層１３２及びｐ型ピラー層１３１は、下端から上端に亘ってＸ方向に一定の幅Ｌａを有する。ｎ型ピラー層１３２’の下端の幅はＬａであり、ｎ型ピラー層１３２’の上端の幅はＬｅ（Ｌｅ＜Ｌａ）である。ｎ型ピラー層１３２’の幅は、下端から上端へと次第に狭くなる。
【００２４】
終端ｐ型ピラー層１３ＣはＹ方向を長手方向として延びる。終端ｐ型ピラー層１３Ｃの下端の幅はＬａ’であり、終端ｐ型ピラー層１３Ｃの上端の幅はＬｅ’（Ｌｅ’＜Ｌａ’）である。終端ｐ型ピラー層１３Ｃの幅は、下端から上端へと次第に狭くなる。幅Ｌａ’は、幅Ｌａの半分である（Ｌａ’＝Ｌａ／２）。
【００２５】
図４を参照して、より具体的に周期構造層１３Ｂ（ｐ型ピラー層１３１及びｎ型ピラー層１３２）、及び終端ｐ型ピラー層１３Ｃを説明する。図４は、周期構造層１３Ｂ、及び終端ｐ型ピラー層１３Ｃの拡大断面図を示す。
【００２６】
ｐ型ピラー層１３１は、高さＨを持ってＺ方向（ドレイン層１２の表面に対して垂直方向）に配列したｐ型拡散層１３１ａ〜ｅを有する。ｎ型ピラー層１３２、１３２’は、高さＨを持ってＺ方向に配列したｎ型拡散層１３２ａ〜ｅ、１３２’ａ〜ｅを有する。終端ｐ型ピラー層１３Ｃは、高さＨを持ってＺ方向に配列したｐ型拡散層１３Ｃａ〜ｅを有する。この図４では５つの拡散層１３１ａ〜ｅ、１３２ａ〜ｅ、１３２’ａ〜ｅ、１３Ｃａ〜ｅのみを示すが、それら拡散層は５つに限定されるものではない。
【００２７】
１つのｐ型ピラー層１３１中のｐ型拡散層１３１ａ〜ｅのＸ方向の幅は、互いに同一の幅Ｌａとされる。なお、本明細書において、「同一」とは、完全に同一である場合の他、例えば１０％の誤差がある場合も含む。１つのｐ型ピラー層１３１中のｐ型拡散層１３１ａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、ｐ型ピラー層１３１の下端Ｂから上端Ｔへ向かうに従って次第に大きくなる。本実施の形態において、不純物量（ions／拡散層）は、拡散層１３１ａ〜ｅ、１３２ａ〜ｅ、１３２’ａ〜ｅ、１３Ｃａ〜ｅの各々に含まれる不純物イオンの量と定義される。
【００２８】
製造工程において、ｐ型拡散層１３１ａ〜ｅのためのドーズ量（ions/cm2）は、ｐ型ピラー層１３１の下端Ｂから上端Ｔへ向かうに従って次第に大きくされる。ドーズ量（ions/cm2）は、１ｃｍ２当たりに照射される不純物イオンの量と定義される。そして、製造工程において、同一の幅Ｌａとするため、ｐ型拡散層１３１ａ〜ｅのための不純物イオンの照射面積は、互いに同一とされる。したがって、上記ドーズ量及び照射面積で不純物イオンが照射されると、ｐ型拡散層１３１ａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、ｐ型ピラー層１３１の下端Ｂから上端Ｔへ向かうに従って次第に大きくなる。
【００２９】
１つのｎ型ピラー層１３２中のｎ型拡散層１３２ａ〜ｅのＸ方向の幅は、互いに同一の幅Ｌａとされる。１つのｎ型ピラー層１３２中のｎ型拡散層１３２ａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、互いに同一とされている。なお、ｎ型拡散層１３２ａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、ｐ型拡散層１３１ａ〜ｅの不純物量（ions／拡散層）の変化と異なるように、ｎ型ピラー層１３２の下端Ｂから上端Ｔに向かうに従って変化するものであってもよい。
【００３０】
製造工程において、ｎ型拡散層１３２ａ〜ｅのためのドーズ量（ions/cm2）は、互いに同一とされる。そして、製造工程において、同一の幅Ｌａとするため、ｎ型拡散層１３２ａ〜ｅのための不純物イオンの照射面積は、互いに同一とされる。したがって、上記ドーズ量及び照射面積で不純物イオンが照射されると、ｎ型拡散層１３２ａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、互いに同一となる。
【００３１】
１つのｎ型ピラー層１３２’中のｎ型拡散層１３２’ａ〜ｅのＸ方向の幅Ｌａ〜Ｌｅは、ｎ型ピラー層１３２’の下端Ｂから上端Ｔに向かうに従って次第に狭くなる。（Ｌａ＞Ｌｂ＞Ｌｃ＞Ｌｄ＞Ｌｅ）。１つのｎ型ピラー層１３２’中のｎ型拡散層１３２’ａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、ｎ型ピラー層１３２’の下端Ｂから上端Ｔへ向かうに従って次第に小さくなる。
【００３２】
製造工程において、ｎ型拡散層１３２’ａ〜ｅのためのドーズ量（ions/cm2）は、互いに同一とされる。そして、製造工程において、幅Ｌａ〜Ｌｅとするため、ｎ型拡散層１３２’ａ〜ｅのための不純物イオンの照射面積は、ｎ型ピラー層１３２’の下端Ｂから上端Ｔに向かうに従って次第に小さくされる。したがって、上記ドーズ量及び照射面積で不純物イオンが照射されると、ｎ型拡散層１３２’ａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、ｎ型ピラー層１３２’の下端Ｂから上端Ｔへ向かうに従って次第に小さくなる。
【００３３】
１つの終端ｐ型ピラー層１３Ｃ中のｐ型拡散層１３Ｃａ〜ｅのＸ方向の幅Ｌａ’〜Ｌｅ’は、同一層にあるｐ型拡散層１３１ａ〜ｅ、１３２ａ〜ｅ、１３２’ａ〜ｅの幅よりも狭く、終端ｐ型ピラー層１３Ｃの下端Ｂから上端Ｔに向かうに従って次第に狭くなる（Ｌａ’＞Ｌｂ’＞Ｌｃ’＞Ｌｄ’＞Ｌｅ’）。１つの終端ｐ型ピラー層１３Ｃ中のｐ型拡散層１３Ｃａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、互いに同一となる。
【００３４】
製造工程において、ｐ型拡散層１３Ｃａ〜ｅのためのドーズ量（ions/cm2）は、終端ｐ型ピラー層１３Ｃの下端Ｂから上端Ｔへ向かうに従って次第に大きくされる。そして、製造工程において、幅Ｌａ’〜Ｌｅ’とするため、ｐ型拡散層１３Ｃａ〜ｅのための不純物イオンの照射面積は、終端ｐ型ピラー層１３Ｃの下端Ｂから上端Ｔに向かうに従って次第に小さくされる。したがって、上記ドーズ量及び照射面積で不純物イオンが照射されると、ｐ型拡散層１３Ｃａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、互いに同一となる。
【００３５】
上記のように周期構造層１３Ｂにおいては、ｎ型ピラー層１３２の両隣にｐ型ピラー層１３１、終端ｐ型ピラー層１３Ｃがｐｎ接合することで、それらのチャージバランスが保たれる。
【００３６】
一方、周期構造層１３Ｂとは異なり、終端ｐ型ピラー層１３Ｃの一端側にのみｎ型ピラー層１３１’が設けられ、終端ｐ型ピラー層１３Ｃの他端側にはｎ型ピラー層が設けられていない。そこで、本実施の形態においては、終端ｐ型ピラー層１３ＣのＸ方向の幅Ｌａ’〜Ｌｅ’を、ｎ型ピラー層１３１のＸ方向の幅Ｌａの半分以下とする。また、終端ｐ型ピラー層１３ＣのＸ方向の幅Ｌａ’〜Ｌｅ’に対応して、ｎ型ピラー層１３２’のＸ方向の幅Ｌａ〜Ｌｅを設定する。これにより、素子部１００のチャージバランスは保たれる。
【００３７】
次に、図５（ａ）を参照して、第１の実施の形態の効果を説明する。図５は、周期構造層１３Ｂ、終端ｐ型ピラー層１３Ｃにおける深さ方向に対する電界分布を示す図である。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、上記のように不純物量（ions／拡散層）を設定することで、周期構造層１３Ｂにおける深さ方向の中央位置付近で、ｐ型とｎ型の不純物濃度は一致する。したがって、周期構造層１３Ｂにおいて、電界分布は深さ方向の中央位置付近でピークを持つ凸型を描く。この電界分布により、本実施の形態は、周期構造層１３Ｂにおいて耐圧を維持しつつアバランシェ耐量の低下を抑制できる。また、本実施の形態は製造工程のバラツキによるマージンを増やすことができる。
【００３９】
一方、終端ｐ型ピラー層１３Ｃ上には素子が形成されないため、終端ｐ型ピラー層１３Ｃはアバランシェ耐量を持つ構造は必要ない。そこで、終端ｐ型ピラー層１３Ｃにおいては、上記のように不純物量（ions／拡散層）が設定される。これにより、図５（ａ）に示すように、終端ｐ型ピラー層１３Ｃにおける電界分布は深さ方向に一定となり、終端ｐ型ピラー層１３Ｃは高い耐圧を持つ。
【００４０】
図５（ｂ）は、比較例の電界分布を示す。比較例においては、本実施の形態と異なり、１つの終端ｐ型ピラー層１３Ｃ中のｐ型拡散層１３Ｃａ〜ｅのＸ方向の幅は互いに同一である。また、比較例の製造工程において、本実施の形態と同様のドーズ量（ions／拡散層）で不純物イオンが照射される。このような比較例においては、終端ｐ型ピラー層１３Ｃ中のｐ型拡散層１３Ｃａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、終端ｐ型ピラー層１３Ｃの下端Ｂから上端Ｔに向かうに従って次第に大きくなる。このため、比較例では、図５（ｂ）に示すように、終端ｐ型ピラー層１３Ｃにおいて、電界分布は深さ方向の中央位置付近でピークを持つ凸型を描き、比較例の耐圧は本実施の形態の耐圧よりも低くなる。
【００４１】
［製造工程］
次に、図６、及び図７を参照して、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を説明する。
【００４２】
先ず、図６（ａ）に示すように、ｎ＋型ドレイン層１２上に、例えばＣＶＤによって高抵抗半導体層１３Ａ（１）が堆積される。そして、高抵抗半導体層１３Ａ（１）上にマスク３１（１）が形成される。マスク３１（１）には、素子部１００においてＸ方向に所定ピッチをもって形成されたホールＨ１、及び素子部１００の終端に位置するホールＨ２が設けられる。ホールＨ１、Ｈ２は、Ｙ方向に延びるストライプ状に形成される（図示略）。ホールＨ２のＸ方向の幅Ｗａ’は、ホールＨ１のＸ方向の幅Ｗａの半分とされる（Ｗａ’＝（１／２）Ｗａ）。以上のようなマスク３１（１）を介して、高抵抗半導体層１３Ａ（１）にｐ型の不純物イオンが注入される。これにより、高抵抗半導体層１３Ａ（１）の表面に、Ｙ方向にストライプ状に延びるｐ型拡散層４１（１）、４２（１）が形成される。ｐ型拡散層４１（１）は、Ｘ方向に幅Ｗａを有し、ホールＨ１に整合する位置に形成される。ｐ型拡散層４２（１）は、Ｘ方向に幅Ｗａ’を有し、ホールＨ２に整合する位置に形成される。
【００４３】
次に、マスク３１（１）を除去した後、図６（ｂ）に示すように、高抵抗半導体層１３Ａ（１）上にマスク３１（２）が形成される。マスク３１（２）には、ホールＨ３が設けられる。ホールＨ３は、Ｙ方向に延びるストライプ状に形成される（図示略）。ホールＨ３は、ｐ型拡散層４１（１）の間、及びｐ型拡散層４１（１）、４２（１）の間に位置し、Ｘ方向に幅Ｗａを持つ。以上のようなマスク３１（２）を介して、高抵抗半導体層１３Ａ（１）にｎ型の不純物イオンが注入される。これにより、高抵抗半導体層１３Ａ（１）の表面に、Ｙ方向にストライプ状に延びるｎ型拡散層４３（１）、４３（１）’が形成される。ｎ型拡散層４３（１）、４３（１）’は、Ｘ方向に幅Ｗａを有し、ホールＨ３に整合する位置に形成される。
【００４４】
続いて、図６（ｃ）に示すように、マスク３１（２）を除去した後、高抵抗半導体層１３Ａ（１）の上に、ＣＶＤによって高抵抗半導体層１３Ａ（２）が形成される。そして、上記図６（ａ）、（ｂ）と同様の工程を実行する。これにより、高抵抗半導体層１３Ａ（２）上に、ｐ型拡散層４１（２）、４２（２）、ｎ型拡散層４３（２）、４３’（２）が形成される。
【００４５】
ただし、図６（ｃ）に示す工程において、高抵抗半導体層１３Ａ（２）に対するｐ型の不純物イオンのドーズ量（ions/cm2）は、高抵抗半導体層１３Ａ（１）に対するドーズ量よりも大きくする。対して、高抵抗半導体層１３Ａ（２）に対するｎ型の不純物イオンのドーズ量（ions/cm2）は、高抵抗半導体層１３Ａ（１）に対するドーズ量と等しくする。また、ｐ型拡散層４１（２）はＸ方向に幅Ｗａを持つように形成し、ｐ型拡散層４２（２）はＸ方向に幅Ｗｂ’（Ｗｂ’＜Ｗａ’）を持つように形成する。ｎ型拡散層４３（２）はＸ方向に幅Ｗａを持つように形成し、ｎ型拡散層４３’（２）はＸ方向に幅Ｗｂ（Ｗｂ＜Ｗａ）を持つように形成する。
【００４６】
次に、上記図６（ｃ）の工程を繰り返し実行し、図７（ａ）に示す積層構造を形成する。すなわち、高抵抗半導体層１３Ａ（２）上に高抵抗半導体層１３Ａ（３）を堆積させ、その上に、ｐ型拡散層４１（３）、４２（３）、ｎ型拡散層４３（３）、４３’（３）が形成される。続いて、高抵抗半導体層１３Ａ（３）上に高抵抗半導体層１３Ａ（４）を堆積させ、その上に、ｐ型拡散層４１（４）、４２（４）、ｎ型拡散層４３（４）、４３’（４）が形成される。次に、高抵抗半導体層１３Ａ（４）上に高抵抗半導体層１３Ａ（５）を堆積させ、その上に、ｐ型拡散層４１（５）、４２（５）、ｎ型拡散層４３（５）、４３’（５）が形成される。そして、高抵抗半導体層１３Ａ（５）上に高抵抗半導体層１３Ａ（６）が堆積される。
【００４７】
図７（ａ）に示す工程においては、ｐ型の不純物イオンのドーズ量（ions/cm2）は上層ほど大きく設定し、ｎ型の不純物イオンのドーズ量（ions/cm2）は一定とする。
【００４８】
また、図７（ａ）に示す工程においては、ｐ型拡散層４１（３）〜（５）は、Ｘ方向に一定の幅Ｗａを持つように形成される。ｐ型拡散層４２（３）〜（５）は上層ほど狭い幅を持つように形成される。ｎ型拡散層４３（３）〜（５）はＸ方向に一定の幅Ｗａを持つように形成され、ｎ型拡散層４３’（３）〜（５）は上層ほどＸ方向に狭い幅を持つように形成される。すなわち、ｐ型拡散層４１（１）〜（５）のための不純物イオンの照射面積は、互いに同一とする。ｐ型拡散層４２（１）〜（５）のための不純物イオンの照射面積は、ｐ型拡散層４１（１）〜（５）のための不純物イオンの照射面積よりも小さい面積とする。ｐ型拡散層４２（１）〜（５）のための不純物イオンの照射面積は、上層ほど小さくする。ｎ型拡散層４３（１）〜（５）のための不純物イオンの照射面積は、互いに同一とする。ｎ型拡散層４３’（１）〜（５）を形成する際の不純物イオンの照射面積は、上層ほど小さくする。
【００４９】
次に、熱処理が行なわれ、図７（ｂ）に示すように、ｐ型拡散層４１（１）〜（５）、４２（１）〜（５）、及びｎ型拡散層４３（１）〜（５）、４３’（１）〜（５）は、高抵抗半導体層１３（１）〜（６）中に熱拡散する。これにより、ｐ型拡散層４１（１）〜（５）は、ｐ型ピラー層１３１（ｐ型拡散層１３１ａ〜ｅ）を形成する。ｐ型拡散層４２（１）〜（５）は、終端ｐ型ピラー層１３Ｃ（ｐ型拡散層１３Ｃａ〜ｅ）を形成する。ｎ型拡散層４３（１）〜（５）は、ｎ型ピラー層１３２（ｎ型拡散層１３２ａ〜ｅ）を形成する。ｎ型拡散層４３’（１）〜（５）は、ｎ型ピラー層１３２’（ｎ型拡散層１３２’ａ〜ｅ）を形成する。
【００５０】
次に、図８を参照して、ｐ型拡散層４１（１）、４２（１）、及びｎ型拡散層４３（１）、４３’（１）のパターンの他の一例を説明する。
【００５１】
図８に示す例では、図６に示す製造工程と同様にｐ型拡散層４１（１）、及びｎ型拡散層４３（１）、４３’（１）は、Ｘ方向に所定ピッチをもってＹ方向に延びるストライプ状に形成される。一方、図８に示す例では、ｐ型拡散層４２（１）は、Ｙ方向に所定ピッチをもって一列に並ぶドット状に形成される。ｐ型拡散層４２（１）の形成面積は、ｐ型拡散層４１（１）の形成面積の半分とする。
【００５２】
以上のような一列に並ぶドット状のｐ型拡散層４２（１）のパターンであっても、それらを熱拡散させることによって、Ｘ方向に幅Ｌａ’（Ｌａ’＝Ｌａ／２）を持つ終端ｐ型ピラー層１３Ｃを形成することは可能である。なお、その他のｐ型拡散層４２（２）〜（５）についても、図８に示すｐ型拡散層４２（１）と同様のパターンに形成してもよい。
【００５３】
［第２の実施の形態］
次に、図９を参照して、第２の実施の形態に係る半導体装置を説明する。第２の実施の形態においては、ｐ型ピラー層１３１’が周期構造層１３ＢのＸ方向の終端に位置する。ｐ型ピラー層１３１’に隣接する位置には、第１の実施の形態の終端ｐ型ピラー層１３Ｃの代わりに、終端ｎ型ピラー層１３Ｄが設けられる。
【００５４】
第２の実施の形態においては、１つのｎ型ピラー層１３２中のｎ型拡散層１３２ａ〜ｅの幅は、互いに同一の幅Ｌａとされる。１つのｎ型ピラー層１３２中のｎ型拡散層１３２ａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、ｎ型ピラー層１３２（１）〜（３）の下端Ｂから上端Ｔに向かうに従って大きくなる。一方、１つのｐ型ピラー層１３１’中のｐ型拡散層１３１’ａ〜ｅの幅Ｌａ〜Ｌｅは、ｐ型ピラー層１３１の下端Ｂから上端Ｔに向かうに従って狭くなる。１つのｐ型ピラー層１３１’中のｐ型拡散層１３１’ａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、ｐ型ピラー層１３１’の下端Ｂから上端Ｔに向かうに従って次第に小さくなる。１つのｐ型ピラー層１３１中のｐ型拡散層１３１ａ〜ｅの幅は、互いに同一のＬａとされる。１つのｐ型ピラー層１３１中のｐ型拡散層１３１ａ〜ｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、互いに同一とされる。
【００５５】
また、１つの終端ｎ型ピラー層１３Ｄ中のｎ型拡散層１３Ｄａ〜１３Ｄｅの幅Ｌａ’〜Ｌｅ’は、終端ｎ型ピラー層１３Ｄの下端Ｂから上端Ｔに向かうに従って次第に狭くなる。１つの終端ｎ型ピラー層１３Ｄ中のｎ型拡散層１３Ｄａ〜１３Ｄｅ内の不純物量（ions／拡散層）は、終端ｎ型ピラー層１３Ｄの下端Ｂから上端Ｔに向かうに従って大きくなる。
【００５６】
また、第２の実施の形態に係る製造工程において、終端ｎ型ピラー層１３Ｄ及びｎ型ピラー層１３２を形成する際、上層ほどドーズ量（ions/cm2）を増やしてｎ型の不純物イオンが注入される。一方、ｐ型ピラー層１３１を形成する際、下端Ｂから上端Ｔに亘って一定のドーズ量（ions/cm2）でｐ型の不純物イオンが注入される。以上により、第２の実施の形態は第１の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００５７】
［その他］
本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５８】
例えば、第１の実施の形態において、終端ｐ型ピラー層１３Ｃの幅を調整することにより、ｎ型ピラー層１３２’のＸ方向の幅を下端Ｂから上端Ｔに亘って一定にすることも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１００…素子部、  ２００…終端部、  １１…ドレイン電極、  １２…ｎ＋型ドレイン層、  １３…半導体層、  １４…ｎ型ドリフト層、  １５…ｐ型ベース層、  １６…ｎ型ソース層、  １７…ゲート電極、  １８…ゲート絶縁層、  １９…ソース電極、  １３Ａ…高抵抗半導体層、  １３Ｂ…周期構造層、  １３Ｃ…終端ｐ型ピラー層、  １３Ｄ…終端ｎ型ピラー層、  １３１、１３１’…ｐ型ピラー層、  １３２、１３２’…ｎ型ピラー層、  ２１…ｐ型ガードリング層、  ２２…ｐ＋型コンタクト層、  ２３…フィールドストップ層、  ２４…絶縁層、  ２５…フィールドプレート電極、  ２６…フィールドストップ電極。
【図１】
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【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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