專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，尤其涉及一種用于降 低碳化硅場效應(yīng)晶體管中的通態(tài)電阻而實(shí)現(xiàn)高性能化的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為下 一代的高耐壓低損失開關(guān)元件，縱型高耐壓碳化硅場效應(yīng)
晶體管為人們所期待。該元件，例如專利文獻(xiàn)l所示的那樣，具備 在存在于碳化硅基板的漂移層(第2外延層)的基板表面附近通過光 刻技術(shù)和離子注入技術(shù)制成的阱區(qū)、源區(qū)以及存在于被一對阱區(qū)夾著 的柵電極下的JFET區(qū)域(電流控制區(qū))。
作為碳化硅半導(dǎo)體裝置、特別是縱型高耐壓碳化硅場效應(yīng)晶體管 的高性能化的一個(gè)手段，可舉出微型化(例如單元間距的縮小化)， 但此處優(yōu)選為使JFET長度(柵電極下的一對阱區(qū)間隔)也縮小。但 是如果增進(jìn)微型化，則原本電阻就高的JFET區(qū)域的電阻將激增而增 大元件的通態(tài)電阻(on resistance)，故導(dǎo)通動(dòng)作時(shí)的漏電流減少不 能實(shí)現(xiàn)性能的提高。因此，為了使該元件高性能化需要降低通態(tài)電阻。
作為降低通態(tài)電阻的方法，專利文獻(xiàn)l以及專利文獻(xiàn)2中公開了 使漂移層成為雜質(zhì)濃度不同的兩層結(jié)構(gòu)的方法，專利文獻(xiàn)2中公開了 在JFET區(qū)域i殳置電流感應(yīng)層的方法。
專利文獻(xiàn)l: JP特開2000-286415號乂>才艮；
專利文獻(xiàn)2: JP特開2005-5578號公報(bào)。
高耐壓低損失開關(guān)元件中，在位于漂移層的外周附近的區(qū)域內(nèi)， 需要設(shè)置用于緩和電場的電場緩和區(qū)(JTE區(qū)域)。但是，在為了降 低通態(tài)電阻而提高漂移層的雜質(zhì)濃度的情況下，漂移層的雜質(zhì)將影響 電場緩和區(qū)的雜質(zhì)濃度。因此，存在難以恰當(dāng)?shù)貨Q定電場緩和區(qū)的雜
質(zhì)濃度分布的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述問題而研發(fā)的，目的在于提供一種能夠 恰當(dāng)?shù)貨Q定電場緩和區(qū)的雜質(zhì)濃度分布并降低電阻的半導(dǎo)體裝置及 其制造方法。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第1方案具備基板、第1漂移層、第2 漂移層、第1阱區(qū)、第2阱區(qū)、電流控制區(qū)以及電場緩和區(qū)?；逵?含有第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成。第1漂移層由含有第1濃度的 第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成并配置在基板表面的整個(gè)面上。第2 漂移層由含有高于第1濃度的第2濃度的第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅 構(gòu)成并在第1漂移層表面的除外周附近之外的整個(gè)面上配置。第1阱 區(qū)含有第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)并毗連第2漂移層的與外周附近鄰接的端部 以及外周附近的下方的第1漂移層而配置。第2阱區(qū)含有第2導(dǎo)電類
型雜質(zhì)并在除了與外周附近鄰接的端部之外的第2漂移層上配置。電 流控制區(qū)在第1以及第2阱區(qū)間的第2漂移層上配置。電場緩和區(qū)與 第1阱區(qū)鄰接地在第1漂移層上配置。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第1方案，能夠降低電場緩和區(qū)中的電阻。
此外，能夠不受第2漂移層影響地恰當(dāng)?shù)貨Q定電場緩和區(qū)的雜質(zhì) 濃度分布。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第1方案具備準(zhǔn)備基板的工 序、形成第l漂移層的工序、形成第2漂移層的工序、去除第2漂移 層的外周附近的工序、電流控制區(qū)配置工序、形成電場緩和區(qū)的工序。 基板由含有第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成。第1漂移層由含有第1 濃度的第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成，通過外延生長在基板表面的 整個(gè)面上形成。第2漂移層由含有高于第1濃度的第2濃度的第1導(dǎo) 電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成，通過外延生長在第l漂移層表面的整個(gè)面 上形成。電流控制區(qū)配置工序，通過選擇性地注入第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)，
在第2漂移層的與外周附近鄰接的端部以及外周附近的下方的第1漂 移層上形成第l阱區(qū)，并且，在除了與外周附近鄰接的端部之外的第 2漂移層上形成第2阱區(qū)，由此將第1及第2阱區(qū)間的第2漂移層作 為電流控制區(qū)。電場緩和區(qū)與所述笫1阱區(qū)鄰接地在第1漂移層上形 成。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第1方案，能夠降低電場 緩和區(qū)中的電阻。
此外，能夠不受第2漂移層影響地恰當(dāng)?shù)貨Q定電場緩和區(qū)的雜質(zhì) 濃度分布。


圖l是表示實(shí)施方式l的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖2是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖面圖。 圖3是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖面圖。 圖4是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖面圖。 圖5是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖面圖。 圖6是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖面圖。 圖7是表示實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置中的深度方向的雜質(zhì)濃度的 分布的曲線圖。
圖8是表示實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置中的深度方向的雜質(zhì)濃度的 分布的曲線圖。
圖9是表示實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置中的深度方向的雜質(zhì)濃度的 分布的曲線圖。
圖10是表示實(shí)施方式2的蓄積型的場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖11是表示實(shí)施方式2的反轉(zhuǎn)型的場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖12是表示實(shí)施方式2的埋入型的場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施方式1 )
圖l是表示實(shí)施方式l的半導(dǎo)體裝置(作為開關(guān)元件的場效應(yīng)晶 體管)的結(jié)構(gòu)的剖面圖。另外，圖l中，僅示出了基板的外周附近， 而省略了基板的內(nèi)周附近的圖示。即，在圖1中，左側(cè)對應(yīng)于基板的 外周側(cè)，右側(cè)對應(yīng)于基板的內(nèi)周側(cè)。
圖1中，在由含有笫l導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成的基板l的表 面的整個(gè)面上，形成了由含有第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成的第1
漂移層2。在第1漂移層2的表面，除了外周附近，由含有第l導(dǎo)電 類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成的第2漂移層3形成于整個(gè)面上。第2漂移層 3所含的第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度(第2濃度)，比第1漂移層2所 含的第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度(第1濃度)更高。
阱區(qū)4a (第1阱區(qū))毗連第2漂移層3的與所述外周附近鄰接 的端部和所述外周附近的下方的第1漂移層2地形成。此外，在第2 漂移層3內(nèi)，與阱區(qū)4a鄰接地形成JFET (Junction Field Effect Transistor,結(jié)型場效應(yīng)晶體管)區(qū)域15,與JFET區(qū)域15鄰接地形 成阱區(qū)4b (第2阱區(qū))。即，JFET區(qū)域15形成在阱區(qū)4a、 4b之間。 該阱區(qū)4a、 4b是通過對第1漂移層2以及第2漂移層3選擇性地注 入預(yù)定濃度(第3濃度)的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)而形成的。以下，將阱 區(qū)4a、 4b統(tǒng)稱為阱區(qū)4。 JFET區(qū)域15，作為用于通過配置在上方的 柵電極11控制在導(dǎo)通動(dòng)作時(shí)流經(jīng)開關(guān)元件的漏電流的電流控制區(qū)而 發(fā)揮功能，并具有在截止動(dòng)作時(shí)被耗盡來緩和加在柵絕緣膜13上的 電場的功能。
在第2漂移層3表面處，在JFET區(qū)域15與阱區(qū)4a、 4b邊界上 形成延展區(qū)9。延展區(qū)9比JFET區(qū)域15以及阱區(qū)4a、 4b淺地形成。 此外，延展區(qū)9所含的第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度(第4濃度)，比第 2漂移層3所含的第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度(第2濃度)更高。
在JFET區(qū)域15上隔著外延溝道區(qū)10以及柵絕緣膜13形成柵
電極ll。此外，在阱區(qū)4b內(nèi)形成第1導(dǎo)電類型源區(qū)5以及第2導(dǎo)電 類型阱接觸區(qū)6，并在它們之上形成源電極12。此外，在第l漂移層 2處，在阱區(qū)4a的外側(cè)，與阱區(qū)4a鄰接地形成JTE (Junction Termination Extension,結(jié)終端延展)區(qū)域(保護(hù)環(huán)區(qū)域)8。該JTE 區(qū)域8作為用于緩和外周附近處的電場的電場緩和區(qū)而發(fā)揮功能。此 外，在第1漂移層2處遠(yuǎn)離JTE區(qū)域8并接觸于外周地形成第1導(dǎo)電 類型場阻斷(field st叩per)區(qū)域7。此外，在基板l的內(nèi)表面的整個(gè) 面上形成漏電極14。
另外，如上所述，在圖1中省略了基板l的內(nèi)周附近的圖示，而 實(shí)際上，朝向基板l的內(nèi)周，反復(fù)形成了多組圖1所示的JFET區(qū)域 15和阱區(qū)4b的組。即，阱區(qū)4a僅形成于離外周最近的位置，內(nèi)周側(cè) 形成阱區(qū)4b。
此外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選地基板l的導(dǎo)電類型為n 型，所以，下面以第l導(dǎo)電類型為n型，第2導(dǎo)電類型為p型的情況 為例進(jìn)行說明，但并不限定于此，也可以是第l導(dǎo)電類型為p型，第 2導(dǎo)電類型為n型。即，第l導(dǎo)電類型為n型、第2導(dǎo)電類型為p型 的情況下構(gòu)成n溝道的場效應(yīng)晶體管，第l導(dǎo)電類型為p型、第2導(dǎo) 電類型為n型的情況下構(gòu)成p溝道的場效應(yīng)晶體管。
以下，用圖2~6說明圖1的半導(dǎo)體裝置的制造方法。 首先，如圖2所示，在由含有第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成的 基板1上，通過外延結(jié)晶生長法等，形成由含有第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)的 碳化硅構(gòu)成的第1漂移層2。第1漂移層2的厚度可以是5 ~ 50nm， 雜質(zhì)濃度(第1濃度)可以是lxl015~lxl018cirT3。通過這樣決定， 能夠?qū)崿F(xiàn)具有數(shù)百V~3kV以上的耐壓的縱型場效應(yīng)晶體管。另外， 更為優(yōu)選地，厚度可以是10~20nm，雜質(zhì)濃度可以是lxl015~ 5xl0"cm3。
基板l可以是任意的晶面方位和多晶類型。此外，優(yōu)選地，對該 基板l攙雜lxlO"cmJ以上的第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)。此外，通過預(yù)先準(zhǔn) 備已經(jīng)形成第1漂移層2的基板作為基板1，可以省略形成第1漂移
層2的工序。
接下來，在第1漂移層2上通過外延結(jié)晶生長法等形成由含有第 1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成的第2漂移層3。優(yōu)選地，接著在基板1 上的第1漂移層2的形成進(jìn)行該第2漂移層3的形成。第2漂移層2 的厚度可以是0.3 1.0nm,雜質(zhì)濃度(第2濃度)可以比第l漂移層 2高。通過這樣決定，能夠降低制成的場效應(yīng)晶體管中的JFET區(qū)域 15的電阻。
另外，在第2漂移層3處，第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)可以均勻地分布， 或者，也可以是在與第1漂移層2的界面附近第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)以更 高的濃度分布，或者是也可以由第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)濃度不同的兩層以 上的層構(gòu)成。
接下來，如圖3所示，在第2漂移層3上，除了外周附近的區(qū)域， 用現(xiàn)有的光刻技術(shù)選擇性地形成抗蝕劑掩模(未圖示)，之后，進(jìn)行 干法或濕法刻蝕。由此，去除第2漂移層3的外周附近的區(qū)域。在外 周附近，以后續(xù)的工序形成第2導(dǎo)電類型JTE區(qū)域8，但通過去除第 2漂移層3，可以不受雜質(zhì)濃度比較高的第2漂移層3影響地決定JTE 區(qū)域8的雜質(zhì)濃度分布。
另外，為了在由碳化硅構(gòu)成的基板l上用光刻技術(shù)制成元件，需 要在基板l的預(yù)定位置上形成光刻時(shí)的位置對準(zhǔn)用的標(biāo)志，優(yōu)選地， 該標(biāo)志用刻蝕技術(shù)形成。即，通過以與標(biāo)志形成相同的工序進(jìn)行上述 的第2漂移層3的刻蝕，可以防止制造工序以及制造成本的增加。
此外，在沒去除而殘留的第2漂移層3的端部處形成臺階部16， 優(yōu)選地，該臺階部16呈斜坡形狀。即，在臺階部16周邊，通過以后 續(xù)工程進(jìn)行第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)(離子)的注入，而毗連第2漂移層3 的端部與第2漂移層3的端部的下方的第1漂移層2地形成阱區(qū)4a， 通過使臺階部16呈斜坡形狀，能夠使臺階部16處的第2導(dǎo)電類型雜 質(zhì)的深度方向上的分布平緩。由此可以防止電場集中引起的耐壓的降 低。此外，通過使臺階部16呈斜坡形狀，能夠在以后續(xù)工序形成外 延溝道區(qū)10、柵電極ll時(shí)降低在臺階部16周邊形成側(cè)壁的可能性。
由此可以減少元件的誤動(dòng)作。
接下來，如圖4所示，在第1漂移層2以及第2漂移層3上，用 現(xiàn)有的光刻技術(shù)選擇性地形成抗蝕劑掩模20。該抗蝕劑掩模20不在 應(yīng)該成為阱區(qū)4a、 4b的區(qū)域上形成。然后，通過從抗蝕劑掩模20上 方注入第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)(離子)，在第1漂移層2以及第2漂移層 3內(nèi)選擇性地形成阱區(qū)4a、 4b。由此在阱區(qū)4之間的第2漂移層3上 i殳置JFET區(qū)域15。
進(jìn)行該離子注入，使阱區(qū)4a形成貫穿第2漂移層3而不貫穿第 1漂移層2的深度(例如0.4 1.5nm)。此外，決定注入阱區(qū)4a、 4b 的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)濃度(第3濃度)比第2漂移層3中的第l導(dǎo)電 類型雜質(zhì)濃度高(例如lxl017~lxl019cnr3)。此外，優(yōu)選地，配置 阱區(qū)4a向臺階部16的外側(cè)延伸。
接下來，如圖5所示，通過在不去除抗蝕劑掩模20的狀態(tài)下， 以相對于基板l的垂直方向傾斜預(yù)定的角度的方向注入第l導(dǎo)電類型 雜質(zhì)(例如氮離子、磷離子)，在第1漂移層2以及第2漂移層3中 選擇性地形成延展區(qū)9。通過采用原樣地使用用于阱區(qū)4的形成的抗 蝕劑掩模20的自對準(zhǔn)的方法，能夠形成關(guān)于阱區(qū)4對稱性良好的延 展區(qū)9。因此，可以抑制元件的電阻變化，并且不需要增加新的光刻 工序，防止制造成本的增加。另外，延展區(qū)9可以不使用自對準(zhǔn)的方 法而用現(xiàn)有的光刻技術(shù)來形成。
該延展區(qū)9在縱方向上形成不貫穿JFET區(qū)域15以及阱區(qū)4a、 4b的深度(即比JFET區(qū)域15以及阱區(qū)4a、 4b淺)，并在橫方向上 形成隔著JFET區(qū)域15而使相鄰的延展區(qū)9彼此不相接的寬度。即， 如果延展區(qū)9貫穿第2漂移層3與第1漂移層2接觸，則可能帶來抗 蝕劑掩模的掉電泄漏(off-leak)電流的增加和耐壓的降低，如果相鄰 的延展區(qū)9彼此相接則容易對柵絕緣膜13加上高電場，可能帶來晶 體管的耐壓降低和柵絕緣膜13的可靠性的降低，而通過具有上述那 樣的深度以及寬度地形成延展區(qū)9，可以防止這樣的可靠性的降低。
此外，注入延展區(qū)9的第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度(第4濃度)定
為，高于注入第2漂移層3的第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度而不高于阱區(qū) 4a、 4b中的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度(第3濃度)，例如為5xl016~ 9xl018cnT3。通過這樣決定雜質(zhì)濃度，可以降低JFET區(qū)域15中的電阻。
接下來，如圖6所示，用現(xiàn)有的光刻技術(shù)以及離子注入技術(shù)，形 成第1導(dǎo)電類型源區(qū)5、第2導(dǎo)電類型阱接觸區(qū)域6、第2導(dǎo)電類型 JTE區(qū)域8以及第1導(dǎo)電類型場阻斷區(qū)域7。 JTE區(qū)域8，在第1漂 移層2中的、上方去除了第2漂移層3且位于阱區(qū)4a的外側(cè)的區(qū)域， 與阱區(qū)4a鄰接地形成。此外，場阻斷區(qū)域7，在第1漂移層2中的、 上方去除了第2漂移層3且位于阱區(qū)4a的外側(cè)的區(qū)域，離開JTE區(qū) 域8而與外周相接地形成。
此外，源區(qū)5形成不貫穿阱區(qū)4b的深度(例如10nm ~ 0.5nm )。 此外，源區(qū)5中的第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度定為，高于阱區(qū)4a、 4b 中的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度(例如lxl018~lxl021cnT3)。
接下來，在施以清洗之后，利用熱處理裝置對基板1進(jìn)行例如 1400 ~ 1800。C的高溫下例如30秒~ 1小時(shí)左右的熱處理，從而電激活 注入離子。以后，用現(xiàn)有的方法依次進(jìn)行外延溝道區(qū)10的形成、柵 絕緣膜13的形成、柵電極ll的形成、層間絕緣膜的堆積、源電極12 的形成、漏電極14的形成以及保護(hù)膜的形成。由此，完成如圖l所 示的半導(dǎo)體裝置。
另外，如圖1所示，在阱區(qū)4b以及源區(qū)5的一部分、延展區(qū)9、 JFET區(qū)域15之上以10~ 1000nm的厚度形成外延溝道區(qū)10?；蛘咭?可以省略該外延溝道區(qū)10。
這樣，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置及其制造方法中，在第1漂移 層2上形成雜質(zhì)濃度高于第1漂移層2的第2漂移層3，該第2漂移 層3上設(shè)有JFET區(qū)域8。因此能夠降低JFET區(qū)域8中的電阻。
此外，由于去除第2漂移層3的外周附近的區(qū)域，所以能夠不受 第2漂移層3的影響地恰當(dāng)?shù)貨Q定JTE區(qū)域8的雜質(zhì)濃度分布。
此外，由于鄰接JFET區(qū)域8地形成雜質(zhì)濃度高于第2漂移層3
的延展區(qū)9，所以能夠進(jìn)一步降低JFET區(qū)域8中的電阻。 (實(shí)施方式2)
在實(shí)施方式l中的半導(dǎo)體裝置中，通過以高于第2漂移層3的第 3濃度注入第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)形成阱區(qū)4,但也可以通過根據(jù)深度變 化阱區(qū)4以及第2漂移層3的雜質(zhì)濃度的分布來變化場效應(yīng)晶體管的 種類。
圖7 ~ 9是表示圖1的半導(dǎo)體裝置中的阱區(qū)4b的深度方向的雜質(zhì) 濃度的分布的圖。阱區(qū)4b處，在未配置源區(qū)5以及阱接觸區(qū)域6的 區(qū)域(即介于源區(qū)5、延展區(qū)9之間的區(qū)域)的表面附近形成溝道區(qū)， 根據(jù)該溝道區(qū)的特性，場效應(yīng)晶體管的種類變化。圖7對應(yīng)于蓄積型 場效應(yīng)晶體管，圖8對應(yīng)于反轉(zhuǎn)型場效應(yīng)晶體管，圖9對應(yīng)于埋入型 場效應(yīng)晶體管。
此外，圖10~12是對應(yīng)于圖7~9地放大了圖1的剖面圖，分別 示出了蓄積型場效應(yīng)晶體管31、反轉(zhuǎn)型場效應(yīng)晶體管32以及埋入型 場效應(yīng)晶體管33的結(jié)構(gòu)。圖10~12分別示出了圖l的半導(dǎo)體裝置中 在源區(qū)5與延展區(qū)9之間的阱區(qū)4b中形成的蓄積型溝道區(qū)41、反轉(zhuǎn) 型溝道區(qū)42以及埋入型溝道區(qū)43。
在圖7~9中，橫軸表示阱區(qū)4b的深度(以阱區(qū)4b表面為基準(zhǔn))， 縱軸表示雜質(zhì)濃度。此外，第1漂移層2以及第2漂移層3中的第1 導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度用實(shí)線表示，形成阱區(qū)4時(shí)注入的第2導(dǎo)電類型 雜質(zhì)的濃度用粗線表示。即阱區(qū)4b的導(dǎo)電類型由它們的差決定。
另外，在實(shí)線處，示出了第l漂移層2的雜質(zhì)濃度以及第2漂移 層3的雜質(zhì)濃度不依賴于深度，而是均勻的，在界面處不連續(xù)變化的 情況，但并不限定于此，例如第2漂移層3的雜質(zhì)濃度可以如單點(diǎn)劃 線或雙點(diǎn)劃線所示根據(jù)深度而變化。即，第2漂移層3的雜質(zhì)濃度， 可以如單點(diǎn)劃線所示越深越低并在界面上與第1漂移層2的雜質(zhì)濃度 連續(xù)地一致，或者也可以如雙點(diǎn)劃線所示，越深越高并在界面上不連 續(xù)地變化。
此外，圖7 9的任意一幅圖中，在相當(dāng)于第1漂移層2與笫2
漂移層3的界面的深度上，注入阱區(qū)4的雜質(zhì)的濃度高于第1漂移層 2以及第2漂移層3的雜質(zhì)濃度。
圖7中，注入阱區(qū)4b的雜質(zhì)的濃度在阱區(qū)4b表面低于第2漂 移層3的雜質(zhì)的濃度，所以溝道區(qū)41變?yōu)轱@示第1導(dǎo)電類型。
圖8、 9中，由于注入阱區(qū)4b的雜質(zhì)的濃度在阱區(qū)4b表面高于 第2漂移層3的雜質(zhì)的濃度，所以溝道區(qū)42、 43變?yōu)轱@示第2導(dǎo)電 類型。這樣的阱區(qū)4b的雜質(zhì)濃度可以是例如lxl015~lxl017cnT3。圖 8中，由于第2漂移層3的雜質(zhì)濃度在所有深度均比注入阱區(qū)4的雜 質(zhì)的濃度低，所以在所有深度均是第2導(dǎo)電類型。而在圖9中，由于 存在第2漂移層3的雜質(zhì)濃度高于注入阱區(qū)4的雜質(zhì)濃度的深度，所 以部分是第l導(dǎo)電類型。
圖10的場效應(yīng)晶體管31，在第2漂移層3內(nèi)的阱區(qū)4b表面近 旁具有蓄積型溝道區(qū)41。注入阱區(qū)4b的雜質(zhì)的濃度在阱區(qū)4b表面上 比第2漂移層3的雜質(zhì)的濃度低，所以溝道區(qū)41是第l導(dǎo)電類型。
圖11的場效應(yīng)晶體管32，在第2漂移層3內(nèi)的阱區(qū)4b表面近 旁具有反轉(zhuǎn)型溝道區(qū)42。注入阱區(qū)4b的雜質(zhì)的濃度在阱區(qū)4b表面上 比第2漂移層3的雜質(zhì)的濃度高，所以溝道區(qū)42是第2導(dǎo)電類型。
圖12的場效應(yīng)晶體管33，在第2漂移層3內(nèi)的阱區(qū)4b表面附 近分別具有區(qū)域44和在區(qū)域44之下的埋入型溝道區(qū)43。注入阱區(qū) 4b的雜質(zhì)的濃度在阱區(qū)4b表面上比第2漂移層3的雜質(zhì)的濃度高， 若比表面稍深則低于第2漂移層3的雜質(zhì)，所以溝道區(qū)44是第2導(dǎo) 電類型，溝道區(qū)43是第l導(dǎo)電類型。
這樣，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置及其制造方法中，通過使阱區(qū) 4b以及第2漂移層3的雜質(zhì)濃度的分布根據(jù)深度而變化，從而使溝道 結(jié)構(gòu)(晶體管結(jié)構(gòu))變化并使閾值和通態(tài)電阻變化。因此，不用特別 地添加工序就能容易地制造對應(yīng)于用途的各種各樣的場效應(yīng)晶體管。
此外，由于圖10的場效應(yīng)晶體管31以及圖21的場效應(yīng)晶體管 32，在阱區(qū)4b表面附近導(dǎo)電類型發(fā)生反轉(zhuǎn)，所以能夠提高溝道移動(dòng) 度并進(jìn)一 步降低通態(tài)電阻。
此外，圖10的場效應(yīng)晶體管31在阱區(qū)4b表面附近顯示第l導(dǎo) 電類型，所以能夠降低閾值電壓。
雖然對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但上述的說明在全部方面均是示 例性的，本發(fā)明并不限定于此?？梢岳斫猓诓幻撾x本發(fā)明的范圍的 情況下可以想到未進(jìn)行例示的無數(shù)種變形例。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有由含有第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成的基板(1)；由含有第1濃度的第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成并配置在所述基板表面的整個(gè)面上的第1漂移層(2)；由含有高于第1濃度的第2濃度的第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成，在所述第1漂移層表面的除外周附近以外的整個(gè)面上配置的笫2漂移層(3)；含有第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)并毗連所述第2漂移層的與所述外周附近鄰接的端部以及所述外周附近的下方的所述第1漂移層而配置的第1阱區(qū)(4a)；含有第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)并在除了與所述外周附近鄰接的端部以外的所述第2漂移層上配置的第2阱區(qū)(4b)；在所述第1以及第2阱區(qū)間的所述第2漂移層上配置的電流控制區(qū)(15)；以及與所述笫1阱區(qū)鄰接地在所述第1漂移層上配置的電場緩和區(qū) (8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第1以及第2阱區(qū)(4a、 4b)所含的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)具有 高于所述第2濃度的第3濃度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具備，在所述第2漂移層(3)表面中，在所述電流控制區(qū)(15)與所 述第1以及第2阱區(qū)(4a、 4b)的邊界上配置并含有高于所述第2濃 度的第4濃度的第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)的延展區(qū)(9)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述延展區(qū)(9)比所述第1及第2阱區(qū)(4a, 4b)以及所述電流控制區(qū)(15)淺。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第2阱區(qū)(4b),具有在其表面上部分地配置的第l導(dǎo)電類 型源區(qū)(5)以及夾在所述源區(qū)和所述電流控制區(qū)(15)之間的第1 導(dǎo)電類型溝道區(qū)(41)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第2阱區(qū)(4b),具有在其表面上部分地配置的第1導(dǎo)電類 型的源區(qū)(5)以及夾在所述源區(qū)和所述電流控制區(qū)(15)之間的第1 導(dǎo)電類型的溝道區(qū)(41)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所迷第2阱區(qū)(4b),具有在其表面上部分地配置的第l導(dǎo)電類 型源區(qū)(5)以及夾在所述源區(qū)和所述電流控制區(qū)(15)之間的第1 導(dǎo)電類型的溝道區(qū)(41)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第2阱區(qū)(4b)，具有在其表面上部分地配置的第l導(dǎo)電類 型源區(qū)(5)以及夾在所述源區(qū)和所述電流控制區(qū)(15)之間的第1 導(dǎo)電類型的溝道區(qū)(41)。
9. 一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具有 準(zhǔn)備由含有第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成的基板(1)的工序； 通過外延生長在所述基板表面的整個(gè)面上形成由含有第1濃度的第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成的第1漂移層(2)的工序；通過外延生長在所述第1漂移層表面的整個(gè)面上形成由含有高于第1濃度的笫2濃度的第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)的碳化硅構(gòu)成的第2漂移 層(3)的工序；去除所述第2漂移層的外周附近的工序；通過選擇性地注入第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)，在所述第2漂移層的與所 述外周附近鄰接的端部以及所述外周附近的下方的所述第l漂移層上 形成第1阱區(qū)(4a)，并且，在除了與所述外周附近鄰接的端部以外 的所述第2漂移層上形成第2阱區(qū)(4b),由此將所述第1及第2阱 區(qū)間的所述第2漂移層作為電流控制區(qū)(15 )的電流控制區(qū)配置工序； 以及與所述第1阱區(qū)鄰接地在所述第1漂移層上形成電場緩和區(qū)(8) 的工序。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述電流控制區(qū)配置工序中注入的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)具有高于所述第2濃度的第3濃度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特 征在于，還具有在所述第2漂移層(3)表面中，在所述電流控制區(qū)(15) 和所述第1以及第2阱區(qū)(4a、 4b)的邊界上注入高于所述第2濃度 的第4濃度的第1導(dǎo)電類型雜質(zhì)而形成延展區(qū)(9)的延展區(qū)形成工 序；所述延展區(qū)形成工序中，使用與所述電流控制區(qū)配置工序一樣的 抗蝕劑掩模(20)，并且所述第l導(dǎo)電類型雜質(zhì)從相對于所述基板的 垂直方向傾斜預(yù)定角度的方向注入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，其的目的在于恰當(dāng)?shù)貨Q定場緩和區(qū)的雜質(zhì)濃度分布并降低通態(tài)電阻。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，該半導(dǎo)體裝置具備基板(1)、第1漂移層(2)、第2漂移層(3)、第1阱區(qū)(4a)、第2阱區(qū)(4b)、電流控制區(qū)(15)以及電場緩和區(qū)(8)。第1阱區(qū)(4a)，毗連第2漂移層(3)的與外周附近鄰接的端部以及外周附近的下方的第1漂移層(2)而配置。電場緩和區(qū)(8)與第1阱區(qū)(4a)鄰接地配置于第1漂移層(2)上。
文檔編號H01L29/06GK101366105SQ20068005257
公開日2009年2月11日 申請日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月7日
發(fā)明者三浦成久, 今泉昌之, 大塚健一, 藤平景子 申請人:三菱電機(jī)株式會社