半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法。該半導(dǎo)體裝置具備第一～第四半導(dǎo)體層、柵極、場(chǎng)板電極、絕緣膜、第一、第二主電極及絕緣部。第一、第二半導(dǎo)體層為第一導(dǎo)電型。第二半導(dǎo)體層設(shè)置在第一半導(dǎo)體層之上、雜質(zhì)濃度比第一半導(dǎo)體層低。第三半導(dǎo)體層設(shè)置在第二半導(dǎo)體層之上、具有第一部分和第二部分、雜質(zhì)濃度比第二半導(dǎo)體層低。第四半導(dǎo)體層為第一導(dǎo)電型。柵極從第四半導(dǎo)體層朝第二半導(dǎo)體層延伸、下端處于第二半導(dǎo)體層。場(chǎng)板電極設(shè)置在柵極下側(cè)、下端處于第二半導(dǎo)體層。絕緣膜設(shè)置在柵極與第四半導(dǎo)體層之間。第一主電極與第一半導(dǎo)體層電連接。第二主電極與第三半導(dǎo)體層及第四半導(dǎo)體層電連接。絕緣部使第一部分與第二部分電絕緣。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置及其制造方法
[0001]關(guān)聯(lián)申請(qǐng)的交叉引用:本申請(qǐng)享受以日本專利申請(qǐng)2012-134117號(hào)(申請(qǐng)日:2012年6月13日)為基礎(chǔ)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。本發(fā)明通過參照該基礎(chǔ)申請(qǐng)而包含基礎(chǔ)申請(qǐng)的所有內(nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]作為在功率電子學(xué)(power electronics)領(lǐng)域使用的半導(dǎo)體裝置,例如存在功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。在這種半導(dǎo)體裝置中，要求降低導(dǎo)通電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施方式提供導(dǎo)通電阻較低的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供一種半導(dǎo)體裝置，具備第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、第三半導(dǎo)體層、第四半導(dǎo)體層、柵極、場(chǎng)板電極、絕緣膜、第一主電極、第二主電極以及絕緣部。上述第一半導(dǎo)體層為第一導(dǎo)電型。上述第二半導(dǎo)體層為第一導(dǎo)電型。上述第二半導(dǎo)體層設(shè)置在上述第一半導(dǎo)體層。上述第二半導(dǎo)體層所包含的第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度比上述第一半導(dǎo)體層所包含的第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度低。上述第三半導(dǎo)體層設(shè)置在上述第二半導(dǎo)體層之上，為第二導(dǎo)電型。上述第三半導(dǎo)體層具有第一部分和在垂直于上述第一半導(dǎo)體層與上述第二半導(dǎo)體層的層疊方向的面內(nèi)包圍上述第一部分的第二部分。上述第三半導(dǎo)體層所包含的第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度比上述第二半導(dǎo)體層所包含的第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度低。上述第四半導(dǎo)體層設(shè)置在上述第一部分之上，為第一導(dǎo)電型。上述柵極從上述第四半導(dǎo)體層朝上述第二半導(dǎo)體層延伸。上述柵極的下端處于上述第二半導(dǎo)體層。上述場(chǎng)板電極設(shè)置在上述柵極的下側(cè)。上述場(chǎng)板電極的下端處于上述第二半導(dǎo)體層。上述絕緣膜設(shè)置在上述柵極與上述第四半導(dǎo)體層之間、上述場(chǎng)板電極與上述第一部分之間、上述柵極與上述第二半導(dǎo)體層之間、上述柵極與上述場(chǎng)板電極之間以及上述場(chǎng)板電極與上述第二半導(dǎo)體層之間。上述第一主電極與上述第一半導(dǎo)體層電連接。上述第二主電極與上述第三半導(dǎo)體層以及上述第四半導(dǎo)體層電連接。上述絕緣部至少設(shè)置在上述第一部分與上述第二部分之間，使上述第一部分與上述第二部分電絕緣。
[0006]根據(jù)其他的實(shí)施方式，提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備:在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體基板的主面上形成具有比上述第一半導(dǎo)體基板的雜質(zhì)濃度低的雜質(zhì)濃度的第二半導(dǎo)體膜，并在上述第二半導(dǎo)體膜之上通過外延生長來形成第二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體膜，由此形成包含上述第一半導(dǎo)體基板、上述第二半導(dǎo)體膜、上述第三半導(dǎo)體膜、并具有元件區(qū)域以及在與上述主面平行的面內(nèi)包圍上述元件區(qū)域的終端區(qū)域的加工體的工序；在上述元件區(qū)域內(nèi)形成貫通上述第三半導(dǎo)體膜而到達(dá)上述第二半導(dǎo)體膜的一部分的柵極用溝道、以及在上述元件區(qū)域和上述終端區(qū)域的邊界形成貫通上述第三半導(dǎo)體膜而到達(dá)上述第二半導(dǎo)體膜的一部分的終端用溝道的工序；在上述柵極用溝道以及上述終端用溝道的內(nèi)壁面上形成第一絕緣層的工序；通過在上述柵極用溝道內(nèi)的剩余空間中埋入導(dǎo)電材料，由此在上述柵極用溝道中的比上述第三半導(dǎo)體膜靠下方的部分形成場(chǎng)板電極的工序；除去上述第一絕緣層的比上述場(chǎng)板電極靠上側(cè)的部分的工序；在上述柵極用溝道內(nèi)的上述場(chǎng)板電極之上、以及比上述場(chǎng)板電極靠上側(cè)的上述柵極用溝道的上述內(nèi)壁面上形成第二絕緣層，并在上述柵極用溝道的剩余空間中埋入導(dǎo)電部件，由此形成柵極的工序；以及向上述第三半導(dǎo)體膜的上述元件區(qū)域的上側(cè)部分選擇性地導(dǎo)入第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的工序。
[0007]根據(jù)實(shí)施方式，能夠提供導(dǎo)通電阻低的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1A以及圖1B是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0009]圖2是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的雜質(zhì)濃度分布的曲線圖。
[0010]圖3A?圖3C是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序步驟的示意剖視圖。
[0011]圖4A?圖4C是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序步驟的示意剖視圖。
[0012]圖5A?圖是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序步驟的示意剖視圖。
[0013]圖6A?圖6C是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序步驟的示意剖視圖。
[0014]圖7是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。
[0015]圖8是例示第一實(shí)施方式的其他半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖視圖。
[0016]圖9是例示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖視圖。
[0017]圖1OA?圖1OD是例示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序步驟的示意首1J視圖。
[0018]圖1lA以及圖1lB是例示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的其他制造方法的工序步驟的示意剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下，參照附圖對(duì)各實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0020]另外，附圖只是示意性或者概念性的圖，各部分的厚度與寬度之間的關(guān)系、各部分之間的大小比率等，不一定限于與現(xiàn)實(shí)的相同。并且，即使在表示相同部分的情況下，根據(jù)附圖的不同有時(shí)也使彼此的尺寸、比率不同而進(jìn)行表示。
[0021]另外，在本申請(qǐng)的說明書和各附圖中，關(guān)于已經(jīng)出現(xiàn)的附圖，對(duì)于與已經(jīng)說明了的要素相同的要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)而適當(dāng)省略詳細(xì)說明。
[0022](第一實(shí)施方式)
[0023]圖1A以及圖1B是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0024]圖1A是半導(dǎo)體裝置110的示意剖視圖。圖1B是半導(dǎo)體裝置110的示意平面圖。圖1A例如示意地表示圖1B的A1-A2線剖面。
[0025]如圖1A以及圖1B所示，半導(dǎo)體裝置110具備:第一半導(dǎo)體層11、第二半導(dǎo)體層12、第三半導(dǎo)體層13、第四半導(dǎo)體層14、第一主電極21、第二主電極22、柵極30、場(chǎng)板電極35、絕緣膜301、以及絕緣部40。半導(dǎo)體裝置110例如是溝道柵型構(gòu)造的M0SFET。
[0026]第一半導(dǎo)體層11例如為第一導(dǎo)電型。第一半導(dǎo)體層11具有主面11a。第一導(dǎo)電型可以是η型，也可以是P型。以下，在該例中，將第一導(dǎo)電型設(shè)定為η型而進(jìn)行說明。第一半導(dǎo)體層11例如是η+漏極層。此處，將與主面Ila垂直的方向設(shè)定為Z軸方向。將與Z軸方向垂直的一個(gè)方向設(shè)定為X軸方向。將與Z軸方向以及X軸方向垂直的方向設(shè)定為Y軸方向。
[0027]第二半導(dǎo)體層12設(shè)置在主面Ila上。第二半導(dǎo)體層12例如為第一導(dǎo)電型。第二半導(dǎo)體層12的雜質(zhì)濃度低于第一半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度。第二半導(dǎo)體層12例如是η—漂移層。
[0028]第三半導(dǎo)體層13設(shè)置在第二半導(dǎo)體層12之上。第三半導(dǎo)體層13例如為第二導(dǎo)電型。第二導(dǎo)電型是與第一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型。在該例中，第二導(dǎo)電型為P型。第三半導(dǎo)體層13例如是P基極層。第三半導(dǎo)體層13具有第一部分13ρ和包圍第一部分13ρ的第二部分13q。第二部分13q在與第一半導(dǎo)體層11和第二半導(dǎo)體層12的層疊方向(Z軸方向)垂直的面內(nèi)(X-Y平面)包圍第一部分13p。換言之，第二部分13q將Z軸方向作為軸而包圍第一部分13p。第三半導(dǎo)體層13中含有的第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度低于第二半導(dǎo)體層12中含有的雜質(zhì)的濃度。
[0029]第四半導(dǎo)體層14設(shè)置在第一部分13p之上。第四半導(dǎo)體層14例如為第一導(dǎo)電型。第四半導(dǎo)體層14例如是n+源極層。第四半導(dǎo)體層14的上表面14a在Z軸方向上的位置與第三半導(dǎo)體層13的第二部分13q的上表面13a在Z軸方向上的位置實(shí)質(zhì)上相同。第四半導(dǎo)體層14例如通過對(duì)成為第三半導(dǎo)體層13的半導(dǎo)體層的第一部分13p進(jìn)行離子注入來設(shè)置。即，上表面14a的高度(位置)與上表面13a的高度(位置)實(shí)質(zhì)上相同。
[0030]第一半導(dǎo)體層11?第四半導(dǎo)體層14例如使用硅。第三半導(dǎo)體層13例如通過在第二半導(dǎo)體層12之上外延生長添加有硼等P型雜質(zhì)的硅膜來形成。
[0031]半導(dǎo)體裝置110還包含柵極用溝道31。柵極用溝道31例如從第四半導(dǎo)體層14的上表面14a朝第二半導(dǎo)體層12延伸。柵極用溝道31的下端31a處于第二半導(dǎo)體層12。在該例中，柵極用溝道31的下端31a的位置比主面Ila靠上方。柵極用溝道31例如也可以貫通第二半導(dǎo)體層12并到達(dá)主面11a。柵極30從第四半導(dǎo)體層14朝第二半導(dǎo)體層12延伸。柵極30的下端30a處于第二半導(dǎo)體層12。
[0032]絕緣膜30i包含柵極絕緣膜32和場(chǎng)板絕緣膜36。
[0033]柵極絕緣膜32例如設(shè)置在第二半導(dǎo)體層12與柵極30之間、第三半導(dǎo)體層13 (第一部分13p)與柵極30之間以及第四半導(dǎo)體層14與柵極30之間。柵極30例如通過柵極絕緣膜32而與第二半導(dǎo)體層12、第三半導(dǎo)體層13以及第四半導(dǎo)體層14電絕緣。柵極30例如使用多晶硅等。柵極絕緣膜32例如使用氧化硅(例如SiO2)。
[0034]柵極30、柵極用溝道31以及柵極絕緣膜32例如沿著與主面Ila平行的第一方向延伸。在該例中，第一方向是Y軸方向。第一方向可以是與主面Ila平行的任意方向。
[0035]柵極30、柵極用溝道31以及柵極絕緣膜32能夠設(shè)置多個(gè)。多個(gè)柵極用溝道31例如在與主面Ila平行且與第一方向垂直的第二方向上排列。多個(gè)柵極用溝道31在第二方向上的間隔例如是恒定的。在該例中，第二方向是X軸方向。多個(gè)柵極30以及多個(gè)柵極絕緣膜32分別設(shè)置在多個(gè)柵極用溝道31的各柵極用溝道中。柵極30、柵極用溝道31以及柵極絕緣膜32也可以分別為一個(gè)。
[0036]第一主電極21設(shè)置在第一半導(dǎo)體層11之下。第一主電極21與第一半導(dǎo)體層11接觸。由此，第一主電極21與第一半導(dǎo)體層11電連接。第一主電極21例如是漏極。第一主電極21例如使用V、N1、Au、Ag或者Sn等金屬材料。第一主電極21例如也可以使用包含被層疊的多個(gè)金屬層的層疊膜。
[0037]第二主電極22例如設(shè)置在第四半導(dǎo)體層14以及多個(gè)柵極30之上。第二主電極22與第四半導(dǎo)體層14接觸。由此，第二主電極22與第四半導(dǎo)體層14電連接。在第二主電極22與多個(gè)柵極30之間分布設(shè)置有層間絕緣膜33。層間絕緣膜33將第二主電極22和柵極30電絕緣。第二主電極22例如是源極。第二主電極22例如使用鋁。
[0038]在最接近的兩個(gè)柵極30之間分別設(shè)置有第一歐姆接觸層34。第一歐姆接觸層34例如設(shè)置在最接近的兩個(gè)柵極30之間的X軸方向的中央。在該例中，在柵極30與絕緣部40之間也設(shè)置有第一歐姆接觸層34。第一歐姆接觸層34從第四半導(dǎo)體層14的上表面14a貫通第四半導(dǎo)體層14而到達(dá)第三半導(dǎo)體層13。在該例中，第一歐姆接觸層34沿Y軸方向延伸。第一歐姆接觸層34例如與柵極30平行地設(shè)置。第一歐姆接觸層34為第二導(dǎo)電型。第一歐姆接觸層34的雜質(zhì)濃度高于第三半導(dǎo)體層13的雜質(zhì)濃度。第一歐姆接觸層34例如是P+層。第一歐姆接觸層34的雜質(zhì)濃度例如在I X 1018atoms/cm3以上。
[0039]在層間絕緣膜33上設(shè)置有多個(gè)開口 33a。多個(gè)開口 33a分別使多個(gè)第一歐姆接觸層34的各個(gè)露出。在第二主電極22中，進(jìn)入開口 33a的部分成為接觸部37。第二主電極22經(jīng)由多個(gè)接觸部37與多個(gè)第一歐姆接觸層34分別歐姆接觸。第二主電極22局部地與通過第一歐姆接觸層34而從第四半導(dǎo)體層14的上表面14a露出的第三半導(dǎo)體層13電連接。第一歐姆接觸層34將第二主電極22與第三半導(dǎo)體層13電連接。由此，第一歐姆接觸層34將第三半導(dǎo)體層13的電位固定在第二主電極22的電位。由此，半導(dǎo)體裝置110的閾值電壓穩(wěn)定。并且，在將柵極電壓從導(dǎo)通切換至截止的情況下，第一歐姆接觸層34成為使少數(shù)載流子(例如空穴)從第三半導(dǎo)體層13朝第二主電極22流動(dòng)的旁通路。由此，例如能夠提高由雪崩擊穿引起的破壞耐量。
[0040]場(chǎng)板電極35在柵極用溝道31內(nèi)設(shè)置在柵極30的下側(cè)。場(chǎng)板電極35的下端35a處于第二半導(dǎo)體層12。在第二半導(dǎo)體層12與場(chǎng)板電極35之間設(shè)置有場(chǎng)板絕緣膜36。場(chǎng)板絕緣膜36將第二半導(dǎo)體層12與場(chǎng)板電極35電絕緣。在場(chǎng)板電極35與柵極30之間設(shè)置有柵極絕緣膜32。場(chǎng)板電極35通過柵極絕緣膜32而與柵極30電絕緣。在絕緣膜30i所包含的柵極絕緣膜32以及場(chǎng)板絕緣膜36中，存在能夠在柵極絕緣膜32與場(chǎng)板電極36之間觀察到邊界的情況和觀察不到邊界的情況。
[0041]場(chǎng)板電極35與第二主電極22電連接。場(chǎng)板電極35例如被設(shè)定為源極電位。場(chǎng)板電極35以及場(chǎng)板絕緣膜36能夠分別設(shè)置多個(gè)。多個(gè)場(chǎng)板電極35以及多個(gè)場(chǎng)板絕緣膜36分別設(shè)置于多個(gè)柵極用溝道31的各柵極用溝道中。
[0042]場(chǎng)板電極35以及場(chǎng)板絕緣膜36例如沿Y軸方向延伸。場(chǎng)板電極35在Y軸方向上的長度以及場(chǎng)板絕緣膜36在Y軸方向上的長度例如與柵極30在Y軸方向上的長度實(shí)質(zhì)上相同。場(chǎng)板電極35以及場(chǎng)板絕緣膜36設(shè)置在柵極30之下，且沿著柵極30在Y軸方向上延伸。場(chǎng)板絕緣膜36的厚度(沿著X軸方向的厚度)比柵極絕緣膜32的厚度(沿著X軸方向的厚度)厚。例如，場(chǎng)板電極35沿著X軸方向的寬度比柵極30沿著X軸方向的寬度大。
[0043]場(chǎng)板電極35使柵極-漏極之間的電容降低。場(chǎng)板電極35與第二主電極22 (源極)或者柵極30電連接。場(chǎng)板電極35具有將源極電位或者柵極電位壓低至柵極用溝道31的下端31a的效果，結(jié)果容易擴(kuò)大在第二半導(dǎo)體層12內(nèi)形成的耗盡層。由此，場(chǎng)板電極35例如提高半導(dǎo)體裝置110的耐壓。場(chǎng)板電極35例如使用多晶硅。場(chǎng)板絕緣膜36例如使用Si02。
[0044]在半導(dǎo)體裝置110中，例如對(duì)柵極30施加正電壓，對(duì)第一主電極21施加正電壓，將第二主電極22接地。由此，在第一主電極21與第二主電極22之間流動(dòng)電流。當(dāng)對(duì)柵極30、第一主電極21以及第二主電極22施加電壓時(shí)，在第三半導(dǎo)體層13中的柵極絕緣膜32附近的區(qū)域形成反轉(zhuǎn)通道。電流例如從第一主電極21經(jīng)由第一半導(dǎo)體層11、第二半導(dǎo)體層12、反轉(zhuǎn)通道以及第四半導(dǎo)體層14朝第二主電極22流動(dòng)。
[0045]半導(dǎo)體裝置110具有設(shè)置有多個(gè)柵極30的元件區(qū)域50和包圍元件區(qū)域50的外周的終端區(qū)域52。元件區(qū)域50對(duì)應(yīng)于第三半導(dǎo)體層13中的第一部分13p。終端區(qū)域52對(duì)應(yīng)于第三半導(dǎo)體層13中的第二部分13q。在元件區(qū)域50中，第二主電極22和多個(gè)柵極30對(duì)置。在元件區(qū)域50中，第一主電極21和第二主電極22對(duì)置。元件區(qū)域50是對(duì)應(yīng)于朝柵極30、第一主電極21以及第二主電極22施加電壓而在第一主電極21與第二主電極22之間流動(dòng)電流的區(qū)域。
[0046]在該例中，第三半導(dǎo)體層13延伸到終端區(qū)域52的外周端52s。第二半導(dǎo)體層12具有沿著層疊方向(Z軸方向)的側(cè)面12s (第一側(cè)面)。第三半導(dǎo)體層13的第二部分13q具有沿著層疊方向的側(cè)面13s (第二側(cè)面)。第三半導(dǎo)體層13的外緣的側(cè)面13s處于包含第二半導(dǎo)體層12的外緣的側(cè)面12s的平面內(nèi)。側(cè)面13s例如與側(cè)面12s處于同一面內(nèi)。外周端52s例如是切割線。在該例中，第四半導(dǎo)體層14并未延伸到終端區(qū)域52的外周端52s。但是，第四半導(dǎo)體層14也可以延伸到終端區(qū)域52的外周端52s。g卩，第四半導(dǎo)體層14也可以進(jìn)一步設(shè)置在第三半導(dǎo)體層13之上(第一部分13p以及第二部分13q之上)。
[0047]絕緣部40設(shè)置在元件區(qū)域50與終端區(qū)域52之間。絕緣部40例如是包圍元件區(qū)域50的環(huán)狀。絕緣部40例如包含第一終端用電極41、第二終端用電極42、終端用絕緣膜43以及終端用溝道44。終端用溝道44例如從第四半導(dǎo)體層14的上表面14a側(cè)貫通第四半導(dǎo)體層14以及第三半導(dǎo)體層13而使一部分進(jìn)入第二半導(dǎo)體層12。在該例中，終端用溝道44的下端44a的位置比主面Ila稍靠上方。終端用溝道44的下端44a在Z軸方向上的位置與柵極用溝道31的下端31a在Z軸方向上的位置實(shí)質(zhì)上相同。終端用溝道44也可以貫通第二半導(dǎo)體層12而到達(dá)主面11a。終端用溝道44的下端44a在Z軸方向上的位置也可以與柵極用溝道31的下端31a在Z軸方向上的位置不同。
[0048]第一終端用電極41隔著終端用絕緣膜43設(shè)置在終端用溝道44的內(nèi)部。終端用絕緣膜43設(shè)置在第二半導(dǎo)體層12與第一終端用電極41之間、第三半導(dǎo)體層13與第一終端用電極41之間、以及第四半導(dǎo)體層14與第一終端用電極41之間。第一終端用電極41通過終端用絕緣膜43而與第二半導(dǎo)體層12、第三半導(dǎo)體層13以及第四半導(dǎo)體層14電絕緣。[0049]第二終端用電極42在終端用溝道44的內(nèi)部設(shè)置在第一終端用電極41的下側(cè)。終端用絕緣膜43也設(shè)置在第二終端用電極42與第二半導(dǎo)體層12之間。第二終端用電極42通過終端用絕緣膜43而與第二半導(dǎo)體層12電絕緣。在第一終端用電極41與第二終端用電極42之間設(shè)置有終端用絕緣膜43。第二終端用電極42通過終端用絕緣膜43而與第一終端用電極41隔斷。
[0050]第一終端用電極41以及第二終端用電極42例如使用多晶硅等。終端用絕緣膜43例如使用氧化硅(SiO2)。第一終端用電極41以及第二終端用電極42例如與第二主電極22電連接。第一終端用電極41以及第二終端用電極42例如被設(shè)定為源極電位。第一終端用電極41也可以與柵極30電連接。由此，能夠容易地使與絕緣部40鄰接的第二半導(dǎo)體層12以及第三半導(dǎo)體層13耗盡化。
[0051]第一部分13p是第三半導(dǎo)體層13中的設(shè)置于元件區(qū)域50的部分。第二部分13q是第三半導(dǎo)體層13中的設(shè)置于終端區(qū)域52的部分。絕緣部40設(shè)置在第一部分13p與第二部分13q之間。絕緣部40至少將第一部分13p與第二部分13q電絕緣。
[0052]將第二半導(dǎo)體層12中的設(shè)置于元件區(qū)域50的部分設(shè)定為第三部分12p。將第二半導(dǎo)體層12中的設(shè)置于終端區(qū)域52的部分設(shè)定為第四部分12q。在終端區(qū)域52中，通過在芯片的外周端52s的破碎層中流動(dòng)的電流，而第四部分12q和第二部分13q成為實(shí)質(zhì)上相同電位。側(cè)面12s以及側(cè)面13s是破碎層。絕緣部40將第一部分13p與第三部分12p之間的電位差保持為適當(dāng)。并且，絕緣部40例如抑制在施加電壓時(shí)形成的耗盡層到達(dá)外周端52s。由此，在第一部分13p以及第三部分12p適當(dāng)?shù)匦纬捎泻谋M層。另外，絕緣部40也可以不設(shè)置第一終端用電極41以及第二終端用電極42，而僅由終端用絕緣膜43形成。絕緣部40只要至少具有將第一部分13p和第二部分13q電絕緣的功能即可。
[0053]在第二部分13q之上設(shè)置有外周電極53。外周電極53例如是包圍元件區(qū)域50的環(huán)狀。外周電極53與第一主電極21電連接。外周電極53例如被設(shè)定為漏極電位。外周電極53例如與第二部分13q接觸。外周電極53與第二部分13q電連接。
[0054]在第二部分13q中設(shè)置有第二歐姆接觸層54。第二歐姆接觸層54設(shè)置在第三半導(dǎo)體層13的第二部分13q的上表面13a。第二歐姆接觸層54例如是沿著絕緣部40的環(huán)狀。第二歐姆接觸層54例如與第三半導(dǎo)體等13相同、為第二導(dǎo)電型，且是被設(shè)計(jì)成濃度高于第三半導(dǎo)體層13的P+層。第二歐姆接觸層54與外周電極53歐姆接觸。由此，第二部分13q經(jīng)由外周電極53以及第二歐姆接觸層54與第一主電極21電連接。例如，第二部分13q被設(shè)定為漏極電位。經(jīng)由在外周端52s流動(dòng)的漏電流，第二部分13q和第四部分12q成為實(shí)質(zhì)上相同電位。第四部分12q被設(shè)定為漏極電位。由此，能夠提高半導(dǎo)體裝置110的耐壓。
[0055]在第一終端用電極41之上例如設(shè)置有層間絕緣膜55。層間絕緣膜55設(shè)置在第一終端用電極41與第二主電極22之間以及第一終端用電極41與外周電極53之間。層間絕緣膜55將第一終端用電極41和第二主電極22電絕緣。層間絕緣膜55將第一終端用電極41與外周電極53電絕緣。
[0056]圖2是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的雜質(zhì)濃度分布的曲線圖。
[0057]圖2是例示半導(dǎo)體裝置110的第一半導(dǎo)體層11?第四半導(dǎo)體層14的雜質(zhì)濃度的曲線圖。[0058]圖2的橫軸是Z軸方向(深度方向)上的位置Z?？v軸是雜質(zhì)濃度N。在橫軸上，原點(diǎn)O是第四半導(dǎo)體層14的上表面14a的位置。
[0059]在圖2中，實(shí)現(xiàn)表示η型雜質(zhì)濃度。虛線表示P型雜質(zhì)濃度。
[0060]如圖2所示，第三半導(dǎo)體層13所含的η型雜質(zhì)的濃度低于第二半導(dǎo)體層12所含的η型雜質(zhì)的濃度。第三半導(dǎo)體層13所含的η型雜質(zhì)的濃度低于第四半導(dǎo)體層14所含的η型雜質(zhì)的濃度。P型雜質(zhì)濃度相對(duì)于Z軸方向的變化率較低的區(qū)域、即低變化率區(qū)域LA設(shè)置在第三半導(dǎo)體層13中。在該例中，低變化率區(qū)域LA延伸到第四半導(dǎo)體層14。低變化率區(qū)域LA中的P型雜質(zhì)濃度實(shí)質(zhì)上是恒定的。即，在從第四半導(dǎo)體層14的上表面14a朝向第三半導(dǎo)體層13的深度方向上，半導(dǎo)體裝置110中的P型雜質(zhì)濃度實(shí)質(zhì)上是恒定的。
[0061]圖2所示的半導(dǎo)體裝置110的雜質(zhì)濃度分布能夠通過如下方法來形成:通過外延生長在第二半導(dǎo)體層12之上形成第三半導(dǎo)體層13，并通過離子注入和熱擴(kuò)散在第三半導(dǎo)體層13之上形成第四半導(dǎo)體層14。將表示第一半導(dǎo)體層11以及第二半導(dǎo)體層12側(cè)的η型雜質(zhì)濃度的第一分布CPl和表示第三半導(dǎo)體層13的P型雜質(zhì)濃度的第二分布CP2的交點(diǎn)設(shè)定為交點(diǎn)ΡΙ1。將表示第四半導(dǎo)體層14側(cè)的η型雜質(zhì)濃度的第三分布CP3與第二曲線CP2的交點(diǎn)設(shè)定為交點(diǎn)ΡΙ2。在該例中，第二半導(dǎo)體層12與第三半導(dǎo)體層13的界面BFl例如是交點(diǎn)PIl在Z軸方向上的位置上的X-Y平面。并且，第三半導(dǎo)體層13與第四半導(dǎo)體層14的界面BF2例如是交點(diǎn)ΡΙ2在Z軸方向上的位置上的X-Y平面。
[0062]第一半導(dǎo)體層11的η型雜質(zhì)例如使用磷⑵、砷(As)以及銻(Sb)中的至少任一種。第二半導(dǎo)體層12的η型雜質(zhì)例如使用磷等。第三半導(dǎo)體層13的P型雜質(zhì)例如使用硼(B)等。第四半導(dǎo)體層14的η型雜質(zhì)例如使用磷以及砷中的至少任一種。
[0063]第一半導(dǎo)體層11所含的η型雜質(zhì)的濃度例如在I X 1019atoms/cm3以上。雜質(zhì)濃度的最佳值根據(jù)耐壓系統(tǒng)而變化，但是，此處，以30V耐壓系統(tǒng)規(guī)格的情況為例，第二半導(dǎo)體層12所含的η型雜質(zhì)的濃度例如在I X 1016atoms/cm3以上I X 1017atoms/cm3以下。第三半導(dǎo)體層13所含的P型雜質(zhì)的濃度例如在5X 1016atoms/cm3以上且小于I X 1018atoms/cm3。第四半導(dǎo)體層14所含的η型雜質(zhì)的濃度例如在lX1018atomS/Cm3以上。第一半導(dǎo)體層11以及第四半導(dǎo)體層14所含的η型雜質(zhì)的濃度例如在lX1018atomS/Cm3以下。但是，第一半導(dǎo)體層11以及第四半導(dǎo)體層14所含的η型雜質(zhì)的濃度的上限值可以是任意值。并且，第三半導(dǎo)體層13所含的η型雜質(zhì)的濃度例如在5Χ 1015atomS/cm3以下。此處，第一半導(dǎo)體層11?第四半導(dǎo)體層14的雜質(zhì)濃度例如是Z軸方向的各位置上的濃度的平均濃度。
[0064]將低變化率區(qū)域LA內(nèi)的最高濃度設(shè)定為Pmax。將低變化率區(qū)域LA內(nèi)的最低濃度設(shè)定為Pmin。此時(shí),Pmax與Pmin的比率Pmax/Pmin在5以下。在低變化率區(qū)域LA中雜質(zhì)濃度實(shí)質(zhì)上恒定是指比率Pmax/Pmin在5以下的狀態(tài)。例如，將比率Pmax/Pmin設(shè)定在3以下。由此，例如能夠降低導(dǎo)通電阻。在形成第三半導(dǎo)體層13緊后，比率Pmax/Pmin實(shí)質(zhì)上為I。例如，由于在形成第三半導(dǎo)體層13之后進(jìn)行的熱處理等，而第三半導(dǎo)體層13所含的η型雜質(zhì)朝第二半導(dǎo)體層12擴(kuò)散。因此，在形成第三半導(dǎo)體層13之后，伴隨著熱處理等而比率Pmax/Pmin逐漸變大。在第二分布CP2中，越接近界面BFl則伴隨著擴(kuò)散等的濃度變化越大。因而，在Z軸方向上距離界面BFl為±50nm的范圍不包含于低變化率區(qū)域LA。由此，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定低變化率區(qū)域LA。
[0065]存在通過離子注入和熱擴(kuò)散來形成第三半導(dǎo)體層13的半導(dǎo)體裝置(以下稱作參考例)。在參考例的結(jié)構(gòu)中，在從第四半導(dǎo)體層14的上表面14a朝向第三半導(dǎo)體層13的深度方向上，P型雜質(zhì)濃度逐漸變低。因此，當(dāng)在參考例的結(jié)構(gòu)中要減薄第三半導(dǎo)體層13的厚度(沿Z軸方向的長度)、并實(shí)現(xiàn)短溝道化時(shí)，多個(gè)柵極30的每個(gè)的閾值電壓的偏差會(huì)變大。并且，在參考例的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)要實(shí)現(xiàn)短溝道化時(shí)，從第二半導(dǎo)體層12與第三半導(dǎo)體層13的接合界面朝第二主電極22側(cè)延伸的耗盡層容易到達(dá)第二主電極22。即，會(huì)引起穿通現(xiàn)象，因此無法得到所期望的耐壓。這樣，在參考例的結(jié)構(gòu)中，難以實(shí)現(xiàn)短溝道化。
[0066]并且，在參考例的結(jié)構(gòu)中，在第三半導(dǎo)體層13中也含有與第二半導(dǎo)體層12實(shí)質(zhì)上相同濃度的η型雜質(zhì)。因此，在參考例的結(jié)構(gòu)中，在形成第三半導(dǎo)體層13的情況下，必須注入比η型雜質(zhì)多的P型雜質(zhì)。近年來，根據(jù)導(dǎo)通電阻的低電阻化、柵極30的微小化的要求，使第二半導(dǎo)體層12的η型雜質(zhì)成為高濃度的需求變高。然而，在參考例的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)提高第二半導(dǎo)體層12的η型雜質(zhì)濃度時(shí)，與此相應(yīng)還必須提高第三半導(dǎo)體層13的P型雜質(zhì)濃度。當(dāng)提高第三半導(dǎo)體層13的P型雜質(zhì)濃度時(shí)，第三半導(dǎo)體層13中的電子、空穴的遷移率降低，結(jié)果導(dǎo)通電阻變高。這樣，在參考例的結(jié)構(gòu)中，難以降低導(dǎo)通電阻。
[0067]在實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置110中，在第三半導(dǎo)體層13中設(shè)置有P型雜質(zhì)濃度相對(duì)于Z軸方向的變化率較低的低變化率區(qū)域LA。由此，例如即使在減薄第三半導(dǎo)體層13的厚度而實(shí)現(xiàn)短溝道化時(shí)，能夠抑制多個(gè)柵極30的每個(gè)的閾值電壓的偏差、且能夠抑制耗盡層到達(dá)第二主電極22。根據(jù)半導(dǎo)體裝置110，例如與參考例的結(jié)構(gòu)相比容易實(shí)現(xiàn)短溝道化。
[0068]在實(shí)施方式中，第三半導(dǎo)體層13所含的η型雜質(zhì)的濃度低于第二半導(dǎo)體層12所含的η型雜質(zhì)的濃度。在實(shí)施方式中，與參考例的結(jié)構(gòu)相比，能夠抑制第三半導(dǎo)體層13所含的P型雜質(zhì)的濃度。由此，例如能夠抑制遷移率的降低，能夠得到比參考例的結(jié)構(gòu)低的導(dǎo)通電阻。
[0069]圖3Α?圖3C、圖4Α?圖4C、圖5Α?圖以及圖6Α?圖6C是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序步驟的示意剖視圖。
[0070]如圖3Α所示，在成為第一半導(dǎo)體層11的第一半導(dǎo)體基板Ilf的主面Ilu上形成成為第二半導(dǎo)體層12的第二半導(dǎo)體膜12f。第二半導(dǎo)體膜12f例如通過外延生長來形成。第二半導(dǎo)體膜12例如也可以通過離子注入和熱擴(kuò)散來形成。
[0071]如圖3B所示，在第二半導(dǎo)體膜12f之上形成成為第三半導(dǎo)體層13的第三半導(dǎo)體膜13f。第三半導(dǎo)體膜13f例如通過外延生長來形成。由此，形成加工體110w，該加工體IlOw包含第一半導(dǎo)體基板Hf、第二半導(dǎo)體膜12f和第三半導(dǎo)體膜13f，且具有元件區(qū)域50和在與主面Ilu平行的面內(nèi)包圍元件區(qū)域50的終端區(qū)域52。
[0072]如圖3C所示，在第三半導(dǎo)體膜13f之上形成掩膜56。在掩膜56上設(shè)置有與多個(gè)柵極用溝道31以及終端用溝道44對(duì)應(yīng)的圖案56a。對(duì)加工體IlOw進(jìn)行各向異性的蝕刻，將掩膜56的圖案56a轉(zhuǎn)印至加工體110w。由此，在元件區(qū)域50內(nèi)，在加工體IlOw上形成多個(gè)柵極用溝道31。并且，在元件區(qū)域50與終端區(qū)域52的邊界，在加工體IlOw上形成終端用溝道44。終端用溝道44與多個(gè)柵極用溝道31同時(shí)形成。終端用溝道44也可以與多個(gè)柵極用溝道31分開形成。
[0073]如圖4A所示，在加工體IlOw之上形成作為場(chǎng)板絕緣膜36以及終端用絕緣膜43的第一絕緣層57p。第一絕緣層57p至少形成在柵極用溝道31的內(nèi)壁面31b上以及終端用溝道44的內(nèi)壁面44b上。[0074]如圖4B所示，通過在柵極用溝道31的剩余空間中埋入導(dǎo)電材料EM1，由此在柵極用溝道31中的比第三半導(dǎo)體膜13f靠下方的部分形成場(chǎng)板電極35。通過在終端用溝道44內(nèi)的剩余空間中埋入導(dǎo)電材料EM1，由此在終端用溝道44中的比第三半導(dǎo)體膜13f靠下方的部分形成第二終端用電極42。在場(chǎng)板電極35以及第二終端用電極42的形成中，也可以在埋入導(dǎo)電材料EMl之后進(jìn)行導(dǎo)電材料EMl的蝕刻。第二終端用電極42也可以與場(chǎng)板電極35分開形成。
[0075]如圖4C所示，在第一絕緣層57p之上形成掩膜58，例如通過蝕刻來轉(zhuǎn)印掩膜58的圖案58a，由此將第一絕緣層57p中的比場(chǎng)板電極35靠上方的部分除去。由此，從第一絕緣層57p型成場(chǎng)板絕緣膜36。
[0076]如圖5A所示，在柵極用溝道31內(nèi)的場(chǎng)板電極35之上以及比場(chǎng)板電極35靠上側(cè)的柵極用溝道31的內(nèi)壁面31b上形成第二絕緣層57q。
[0077]如圖5B所示，在柵極用溝道31內(nèi)的剩余空間中埋入導(dǎo)電材料EM2。由此，在柵極用溝道31內(nèi)的場(chǎng)板電極35之上，隔著柵極絕緣膜32形成柵極30。通過在終端用溝道44內(nèi)的剩余空間中埋入導(dǎo)電材料EM2，由此在第二終端用電極42之上形成第一終端用電極41。
[0078]如圖5C所示，在加工體IlOw之上形成設(shè)置有使第三半導(dǎo)體膜13f中的元件區(qū)域50f的部分露出的圖案59a的掩膜59。朝第三半導(dǎo)體膜13f的元件區(qū)域50的上側(cè)部分選擇性地導(dǎo)入第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)。由此，在第三半導(dǎo)體膜13f的上側(cè)部分形成第四半導(dǎo)體膜14f。
[0079]如圖所示，在將掩膜59除去之后，在加工體IlOw之上形成層間絕緣層60。在層間絕緣層60的形成中例如使用CVD處理。
[0080]如圖6A所示，在層間絕緣層60之上形成掩膜62，例如通過蝕刻來轉(zhuǎn)印掩膜62的圖案62a，由此將第一絕緣層57p的一部分、第二絕緣層57q的一部分以及層間絕緣層60的一部分除去。由此，從第一絕緣層57p型成終端用絕緣膜43，從第二絕緣層57q形成柵極絕緣膜32，從層間絕緣層60形成層間絕緣膜33以及層間絕緣膜55。由此，形成絕緣部40。
[0081]如圖6B所示，在第四半導(dǎo)體膜14f的元件區(qū)域50的部分形成多個(gè)第一歐姆接觸層34。在第四半導(dǎo)體膜14f的終端區(qū)域52的部分形成第二歐姆接觸層54。第二歐姆接觸層54與多個(gè)第一歐姆接觸層34同時(shí)形成。第二歐姆接觸層54也可以與多個(gè)第一歐姆接觸層34分開形成。多個(gè)第一歐姆接觸層34以及第二歐姆接觸層54例如通過光刻處理和離子注入來形成。由此，從第一半導(dǎo)體基板Ilf形成第一半導(dǎo)體層11，從第二半導(dǎo)體膜12f形成第二半導(dǎo)體層12，從第三半導(dǎo)體膜13f形成第三半導(dǎo)體層13，從第四半導(dǎo)體膜14f形成第四半導(dǎo)體層14。
[0082]如圖6C所示，在第一半導(dǎo)體層11之下形成第一主電極21。在第四半導(dǎo)體層14f之上形成第二主電極22。在第三半導(dǎo)體層13的第二部分13q之上形成外周電極53。外周電極53可以與第二主電極22同時(shí)形成，也可以與第二主電極22分開形成。第一主電極21、第二主電極22以及外周電極53例如通過濺射、蒸鍍等來形成。
[0083]通過以上，制作完成半導(dǎo)體裝置110。
[0084]圖7是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。
[0085]如圖7所示，實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置110的制造方法包含:形成加工體IlOw的步驟SllO ;形成柵極用溝道31以及終端用溝道44的步驟S120 ;形成第一絕緣層57p的步驟S130 ;形成場(chǎng)板電極35的步驟S140 ;除去第一絕緣層57p的一部分的步驟S150 ;形成第二絕緣層57q以及柵極30的步驟S160 ;以及向第三半導(dǎo)體膜13f導(dǎo)入雜質(zhì)的步驟S170。
[0086]在步驟SllO中，例如實(shí)施參照?qǐng)D3A以及圖3B說明了的處理。在步驟S120中，例如實(shí)施參照?qǐng)D3C說明了的處理。在步驟S130中，例如實(shí)施參照?qǐng)D4A說明了的處理。在步驟S140中，例如實(shí)施參照?qǐng)D4B說明了的處理。在步驟S150中，例如實(shí)施參照?qǐng)D4C說明了的處理。在步驟S160中，例如實(shí)施參照?qǐng)D5A以及圖5B說明了的處理。在步驟S170中，例如實(shí)施參照?qǐng)D5C說明了的處理。
[0087]由此，制造低導(dǎo)通電阻的半導(dǎo)體裝置110。
[0088]圖8是例示第一實(shí)施方式的其他半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖視圖。如圖8所示，在半導(dǎo)體裝置111中，省略外周電極53。在半導(dǎo)體裝置111中，例如將第三半導(dǎo)體層13的第二部分13q設(shè)定為浮動(dòng)電位。這樣，第二部分13q的點(diǎn)位也可以是浮動(dòng)電位。
[0089]半導(dǎo)體裝置111例如通過對(duì)成為半導(dǎo)體裝置111的晶片進(jìn)行切割來形成。半導(dǎo)體裝置111的外周端52s (側(cè)面)成為由于切割而形成的破碎層CL。在該情況下，例如容易在第二部分13q與第四部分12q之間流動(dòng)漏電流。由此,第二部分13q的電位容易成為與第四部分12q的電位相同的電位,動(dòng)作穩(wěn)定。
[0090](第二實(shí)施方式)
[0091]圖9是例示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖視圖。
[0092]如圖9所示，半導(dǎo)體裝置120的第三半導(dǎo)體層13具有從第一部分13p朝第一半導(dǎo)體層11延伸的柱部80。柱部80在第三半導(dǎo)體層13上設(shè)置有多個(gè)。多個(gè)柱部80分布設(shè)置在最接近的兩個(gè)柵極用溝道31之間。多個(gè)柵極用溝道31包含:第一柵極用溝道31p，沿Y軸方向延伸，且在X軸方向上與柱部 80分離配置；以及第二柵極用溝道31q，沿Y軸方向延伸，且在X軸方向上在與第一柵極用溝道31p相反側(cè)與柱部80分離配置。柱部80配置在第一柵極用溝道31p與第二柵極用溝道31q之間。柱部80例如設(shè)置在第一柵極用溝道31p與第二柵極用溝道31q之間的中央。在該例中，在柵極用溝道31與絕緣部40之間也設(shè)置有柱部80。柱部80沿Y軸方向延伸。柱部80與柵極30以及場(chǎng)板電極35平行地設(shè)置。
[0093]柱部80所含的P型雜質(zhì)的濃度在第二半導(dǎo)體層12所含的η型雜質(zhì)的濃度以下。將X-Y平面中的柱部80的每單位面積的第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)的有效劑量(單位:at0ms/cm2)設(shè)定為NI。將第二半導(dǎo)體層12中的在X軸方向上與柱部80對(duì)置的區(qū)域設(shè)定為對(duì)置區(qū)域12t。將X-Y平面中的對(duì)置區(qū)域12t的每單位面積的第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的有效劑量(單位:atoms/cm2)設(shè)定為N2。柱部80與對(duì)置區(qū)域12t在Y軸方向上的雜質(zhì)濃度實(shí)質(zhì)上是恒定的。可以將第一柵極用溝道31p與第二柵極用溝道31q之間的兩個(gè)對(duì)置區(qū)域12t和柱部80認(rèn)為是一個(gè)單胞。一個(gè)柱部80內(nèi)所含的P型雜質(zhì)的凈劑量為NI，兩個(gè)對(duì)置區(qū)域12t內(nèi)所含的η型雜質(zhì)的凈劑量為(2ΧΝ2)。此時(shí)，NI與Ν2的比率例如滿足I ( (2ΧΝ2)/Ν1≤1.5的關(guān)系。這樣，通過提高第二半導(dǎo)體層12的η型雜質(zhì)的濃度，能夠降低導(dǎo)通電阻。例如，使比率成為1.15≤(2ΧΝ2)/NI≤1.5。由此，能夠更適當(dāng)?shù)亟档蛯?dǎo)通電阻。此處，所謂“有效劑量”是指從所注入的劑量中除去了受主和施主的抵消量之后的、實(shí)質(zhì)上有助于傳導(dǎo)的雜質(zhì)的劑量。柱部80的雜質(zhì)濃度例如能夠通過變更雜質(zhì)的劑量、柱部80的寬度(沿著X軸方向的長度)來調(diào)整。
[0094]這樣，通過設(shè)置柱部80，而η型的柱部即對(duì)置區(qū)域12t和p型的柱部80在深度方向接合，由此pn結(jié)的耗盡層容易朝基板的橫向(沿著X-Y平面的方向)延伸，能夠得到超結(jié)效應(yīng)。并且，在通常的超結(jié)構(gòu)造的情況下，單位體積的P型柱與η型柱所含的有效雜質(zhì)劑量需要在±15%以內(nèi)的程度取得平衡，但是在本實(shí)施方式的構(gòu)造中，即使在將對(duì)置區(qū)域12t的劑量提高到15%以上時(shí)，也能夠通過場(chǎng)板電極構(gòu)造的作用使對(duì)置區(qū)域12t全耗盡化。通過該超結(jié)構(gòu)造和場(chǎng)板電極構(gòu)造的相乘效果，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)速度的提聞和基于η型柱部的聞濃度化的導(dǎo)通電阻的降低。
[0095]圖1OA?圖1OD是例示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序步驟的示意首1J視圖。
[0096]如圖1OA所示，在第一半導(dǎo)體基板Ilf之上形成了第二半導(dǎo)體膜12f之后，在第二半導(dǎo)體膜12f之上形成設(shè)置有規(guī)定圖案的掩膜82。
[0097]如圖1OB所示，通過進(jìn)行蝕刻處理而將掩膜82的圖案轉(zhuǎn)印到第二半導(dǎo)體膜12f，由此在第二半導(dǎo)體膜12f上形成柱用溝道80a。
[0098]如圖1OC所示，除去掩膜82。通過外延生長在第二半導(dǎo)體膜12f之上形成第三半導(dǎo)體膜13f，并將第三半導(dǎo)體膜13f的一部分埋入柱用溝道80a的內(nèi)部。由此，形成朝第一半導(dǎo)體基板Ilf延伸的柱部80。在如此地形成了柱部80的情況下，柱部80所含的P型雜質(zhì)的濃度與第三半導(dǎo)體膜13f (第三半導(dǎo)體層13)所含的P型雜質(zhì)的濃度實(shí)質(zhì)上相同。
[0099]如圖1OD所示，在加工體IlOw上形成多個(gè)柵極用溝道31和終端用溝道44。此時(shí)，以柱部80處于最接近的兩個(gè)柵極用溝道31之間的方式形成多個(gè)柵極用溝道31以及終端用溝道44。多個(gè)柵極用溝道31的形成包含形成第一柵極用溝道31p和第二柵極用溝道31q。
[0100]以下，通過進(jìn)行參照?qǐng)D4A?圖4C、圖5A?圖以及圖6A?圖6C說明了的處理來形成半導(dǎo)體裝置120。
[0101]圖1lA以及圖1lB是例示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的其他制造方法的工序步驟的示意剖視圖。
[0102]如圖1lA所示，在第一半導(dǎo)體基板Ilf之上形成第二半導(dǎo)體膜12f，在第二半導(dǎo)體膜12f之上形成設(shè)置有規(guī)定圖案的掩膜82。
[0103]如圖1lB所示，進(jìn)行離子注入，根據(jù)掩膜82的圖案向第二半導(dǎo)體膜12f選擇性地導(dǎo)入P型雜質(zhì)，從而在第二半導(dǎo)體膜12f上形成柱部80。在形成了柱部80的第二半導(dǎo)體膜12f之上，通過外延生長形成第三半導(dǎo)體膜13f。以下，與參照?qǐng)D1OD進(jìn)行的說明同樣地進(jìn)行柵極用溝道31的形成。然后，通過進(jìn)行參照?qǐng)D4A?圖4C、圖5A?圖以及圖6A?圖6C說明了的處理來形成半導(dǎo)體裝置120。這樣，也可以通過離子注入來形成柱部80。在如此地形成了柱部80的情況下，柱部80所含的P型雜質(zhì)的濃度與第三半導(dǎo)體膜13f (第三半導(dǎo)體層13)無關(guān),能夠設(shè)定成任意值。
[0104]根據(jù)實(shí)施方式，提供一種低導(dǎo)通電阻的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
[0105]另外，在本申請(qǐng)的說明書中，“垂直”以及“平行”并不僅僅指嚴(yán)格的垂直以及嚴(yán)格的平行，例如也包含制造工序中的偏差等，只要實(shí)質(zhì)上垂直以及實(shí)質(zhì)上平行即可。
[0106]以上，參照具體例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式并不限定于這些具體例。例如，關(guān)于半導(dǎo)體裝置所包含的第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、第三半導(dǎo)體層、第四半導(dǎo)體層、第一主電極、第二主電極、柵極用溝道、柵極絕緣膜、柵極、元件區(qū)域、終端區(qū)域、絕緣部、場(chǎng)板絕緣膜、場(chǎng)板電極以及柱部等各要素的具體結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過從公知的范圍中進(jìn)行適當(dāng)選擇，同樣能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，只要能夠得到同樣的效果就包含于本發(fā)明的范圍。
[0107]并且，對(duì)于將各具體例的任意兩個(gè)以上的要素在技術(shù)上可能的范圍內(nèi)進(jìn)行組合而得的發(fā)明，只要包含本發(fā)明的主旨就包含于本發(fā)明的范圍。
[0108]除此之外，對(duì)于基于作為本發(fā)明的實(shí)施方式而在前面敘述的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)變更而加以實(shí)施的所有的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，只要包含本發(fā)明的主旨就屬于本發(fā)明的范圍。
[0109]除此之外，在本發(fā)明的思想范疇中，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到各種變更例以及修正例，應(yīng)當(dāng)了解這些變更例以及修正例也屬于本發(fā)明的范圍。
[0110]以上對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但上述實(shí)施方式只不過是作為例子而加以提示，并非意圖限定本發(fā)明的范圍。這些新實(shí)施方式能夠以其他各種方式加以實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、替換、變更。這些實(shí)施方式及其變形均包含于本發(fā)明的范圍及其主旨，并且包含于專利請(qǐng)求所記載的發(fā)明及其等同范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，具備: 第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層； 第二半導(dǎo)體層，是設(shè)置在上述第一半導(dǎo)體層之上的上述第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層，上述第二半導(dǎo)體層所含的上述第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度比上述第一半導(dǎo)體層所含的上述第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度低； 第三半導(dǎo)體層，是設(shè)置在上述第二半導(dǎo)體層之上的第二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體層，該第三半導(dǎo)體層具有第一部分和第二部分，該第二部分在與上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層的層疊方向垂直的面內(nèi)包圍上述第一部分，上述第三半導(dǎo)體層所含的上述第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度比上述第二半導(dǎo)體層所含的上述第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的上述濃度低； 設(shè)置在上述第一部分之上的第一導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體層； 柵極，從上述第四半導(dǎo)體層朝上述第二半導(dǎo)體層延伸，具有位于上述第二半導(dǎo)體層的下端； 場(chǎng)板電極，設(shè)置在上述柵極的下側(cè)，具有位于上述第二半導(dǎo)體層的下端； 絕緣膜，設(shè)置在上述柵極與上述第四半導(dǎo)體層之間、上述柵極與上述第一部分之間、上述柵極與上述第二半導(dǎo)體層之間、上述柵極與上述場(chǎng)板電極之間、以及上述場(chǎng)板電極與上述第二半導(dǎo)體層之間； 第一主電極，與上述第一半導(dǎo)體層電連接； 第二主電極，與上述第三半導(dǎo)體層及上述第四半導(dǎo)體層電連接；以及絕緣部，至少設(shè)置在上述第一部分與上述第二部分之間，使上述第一部分與上述第二部分電絕緣。`
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 還具備上述第二導(dǎo)電型的第一歐姆接觸層，該第一歐姆接觸層貫通上述第四半導(dǎo)體層而到達(dá)上述第三半導(dǎo)體層，并與上述第二主電極歐姆接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第一歐姆接觸層的雜質(zhì)濃度比上述第三半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第二部分與上述第一主電極電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 還具備外周電極，該外周電極設(shè)置在上述第二部分之上，并與上述第一主電極以及上述第二部分電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 還具備設(shè)置于上述第二部分并與上述外周電極歐姆接觸的上述第二導(dǎo)電型的第二歐姆接觸層，上述第二歐姆接觸層的雜質(zhì)濃度比上述第三半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度高。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第三半導(dǎo)體層具有從上述第一部分朝上述第一半導(dǎo)體層延伸的柱部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在上述柱部的與上述面平行的平面中的每單位面積的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)的有效劑量為NI，上述第二半導(dǎo)體層中的在與上述面平行的方向上與上述柱部對(duì)置的對(duì)置區(qū)域的與上述面平行的平面中的每單位面積的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的有效劑量為N2時(shí)，上述NI以及上述N2滿足I ( (2XN2)/N1<1.5的關(guān)系，其中，有效劑量的單位為atoms/cm2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第一主電極含有V、N1、Au、Ag以及Sn中的至少任一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第二主電極含有Al。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 還具備層間絕緣膜，該層間絕緣膜設(shè)置在上述第二主電極與上述柵極之間，使上述第二主電極與上述柵極電絕緣。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述場(chǎng)板電極與上述第二主電極電連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第二半導(dǎo)體層具有沿著上述層疊方向的第一側(cè)面， 上述第三半導(dǎo)體層的上述第二部分具有沿著上述層疊方向的第二側(cè)面， 上述第二側(cè)面與上述第一側(cè)面處于同一面內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第一側(cè)面以及上述第二側(cè)面是破碎層。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第三半導(dǎo)體層包含上述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度相對(duì)于上述層疊方向的變化率低的低變化率區(qū)域， 在上述低變化率區(qū)域內(nèi)的最高濃度為Pmax，上述低變化率區(qū)域內(nèi)的最低濃度為Pmin時(shí)，上述Pmax與上述Pmin的比率Pmax/Pmin在5以下。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述低變化率區(qū)域在上述第四半導(dǎo)體層中延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第二部分的電位為浮動(dòng)電位。
18.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備: 在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體基板的主面上形成具有比上述第一半導(dǎo)體基板的雜質(zhì)濃度低的雜質(zhì)濃度的第二半導(dǎo)體膜，并在上述第二半導(dǎo)體膜之上通過外延生長來形成第二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體膜，由此形成包含上述第一半導(dǎo)體基板、上述第二半導(dǎo)體膜、上述第三半導(dǎo)體膜、并具有元件區(qū)域以及在與上述主面平行的面內(nèi)包圍上述元件區(qū)域的終端區(qū)域的加工體的工序； 在上述元件區(qū)域內(nèi)形成貫通上述第三半導(dǎo)體膜而到達(dá)上述第二半導(dǎo)體膜的一部分的柵極用溝道、以及在上述元件區(qū)域和上述終端區(qū)域的邊界形成貫通上述第三半導(dǎo)體膜而到達(dá)上述第二半導(dǎo)體膜的一部分的終端用溝道的工序； 在上述柵極用溝道以及上述終端用溝道的內(nèi)壁面上形成第一絕緣層的工序； 通過在上述柵極用溝道內(nèi)的剩余空間中埋入導(dǎo)電材料，由此在上述柵極用溝道中的比上述第三半導(dǎo)體膜靠下方的部分形成場(chǎng)板電極的工序； 除去上述第一絕緣層的比上述場(chǎng)板電極靠上側(cè)的部分的工序； 在上述柵極用溝道內(nèi)的上述場(chǎng)板電極之上、以及比上述場(chǎng)板電極靠上側(cè)的上述柵極用溝道的上述內(nèi)壁面上形成第二絕緣層，并在上述柵極用溝道的剩余空間中埋入導(dǎo)電部件，由此形成柵極的工序；以及 向上述第三半導(dǎo)體膜的上述元件區(qū)域的上側(cè)部分選擇性地導(dǎo)入第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的工序。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中， 上述第二半導(dǎo)體膜的形成包含:在上述元件區(qū)域內(nèi)的上述第二半導(dǎo)體膜上形成沿與上述主面平行的第一方向延伸的柱用溝道， 上述第三半導(dǎo)體膜的形成包含:在上述柱用溝道的內(nèi)部埋入上述第三半導(dǎo)體膜，在上述第三半導(dǎo)體膜上形成朝向上述第一半導(dǎo)體基板延伸的柱部， 上述柵極用溝道的形成包含:形成第一柵極用溝道以及第二柵極用溝道，該第一柵極用溝道以及第二柵極用溝道沿上述第一方向延伸、與上述主面平行、并在與上述第一方向垂直的第二方向上與上述柱部分離，上述柱部配置在上述第一柵極用溝道與上述第二柵極用溝道之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 形成上述加工體的工序包含:在形成了上述第二半導(dǎo)體膜之后，向上述第二半導(dǎo)體膜的上述元件區(qū)域的部分選擇性地導(dǎo)入第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)，由此形成朝向上述第一半導(dǎo)體基板延伸的柱部， 上述柵極用溝道的形成包含:形成第一柵極用溝道以及第二柵極用溝道，該第一柵極用溝道以及第二柵極用溝道沿上述第一方向延伸、與上述主面平行、并在與上述第一方向垂直的第二方向上與上述柱部分離，上述柱部配置在上述第一柵極用溝道與上述第二柵極用溝道之間。
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK103489913SQ201310070789
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月13日
【發(fā)明者】奧村秀樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝