DE112013005062B4 - Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung und Herstellungsverfahren einer solchen - Google Patents

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Abstract

Herstellungsverfahren einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung, wobei das Verfahren aufweist:einen Schritt des Bildens einer Driftschicht (2) aus Siliciumcarbid eines ersten Leitfähigkeitstyps auf einem Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps durch ein epitaktisches Aufwachsverfahren;einen Schritt des Bildens einer Trench (7) auf einer Oberfläche der Driftschicht (2);einen Schritt des Bildens eines Wannengebietes hoher Konzentration eines zweiten Leitfähigkeitstyps mit vorbestimmtem Abstand von der Trench (7) durch Ionenimplantation derart, dass das Wannengebiet größer als die Tiefe der Trench (7) ist; undeinen Schritt des Einbettens eines Einbettungsmaterials in die Trench (7), wobeider Schritt des Bildens des Körpergebietes des zweiten Leitfähigkeitstyps einschließt;einen Schritt des Ausführens der Ionenimplantation durch die Trench (7), die gefüllt ist mit dem eingebetteten Material, um das Körpergebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps derart zu bilden, dass das Körpergebiet eine Tiefe hat, die bei Annäherung von einer Position aufwärts vom Boden der Trench (7) hin zum unteren Ende des Wannengebietes hoher Konzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps ansteigt, undeinen Schritt des Auflösens und Entfernens des eingebetteten Materials nach der Bildung des Körpergebietes.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung und ein Herstellungsverfahren hierfür und spezieller auf eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung mit Trench-Gate-Aufbau.
  • HINTERGRUND
  • Eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung wurde als Halbleitereinrichtung mit hoher Spannungsfestigkeit und niedrigen Verlusten benutzt, die in der Lage ist, mit hoher Geschwindigkeit zu schalten. Insbesondere hat eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung vom Trench-Gate-Typ eine höhere Kanaldichte pro Flächeneinheit, und daher hat sie einen höheren Strombetrag, verglichen mit einer allgemeinen planaren Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung. Bei einer solchen Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung vom Trench-Gate-Typ wird eine Verringerung des EIN-Widerstandes erwartet.
  • Bei der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung vom Trench-Gate-Typ im Allgemeinen ist eine epitaxiale Schicht eines Halbleiters vom n-Typ mit niedriger Defektdichte auf einem Halbleitersubstrat vom n-Typ gebildet, und zusätzlich ist eine Halbleiterschicht vom p-Typ gebildet. Auf der Oberfläche sind eine n-Schicht hoher Konzentration (eine n+-Schicht), die mit einer Source-Elektrode verbunden ist, und eine p-Schicht hoher Konzentration (eine p+-Schicht), die mit der oben beschriebenen p-Halbleiterschicht verbunden ist, gebildet. Eine Trench bzw. ein Graben ist so gebildet, dass er die p-Halbleiterschicht durchdringt.
  • Bei der Halbleitereinrichtung vom Trench-Gate-Typ sind eine Gate-Isolierschicht und ein Gateelektrodenmaterial in die Trench eingebettet, um eine Gateelektrode zu bilden. Allgemein ist die Trench in einer langgestreckten Gestalt gebildet. Daher kann die hohe Dichte der Gateelektrode erhalten werden, verglichen mit der planaren Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung, wo eine ebene bzw. flache Gateelektrode auf der Oberfläche der Halbleitereinrichtung gebildet ist. Eine solche hohe Dichte der Gateelektrode kann die Kanaldichte pro Flächeneinheit erhöhen, und somit kann eine Reduktion des EIN-Widerstandes erreicht werden. Die Trench wird jedoch tief geformt, so dass der Abstand zwischen einer Drain-Elektrode auf der Rückseite der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung und der Gateelektrode innerhalb der Trench klein eingestellt werden kann. Ein solcher kurzer Abstand kann eine hohe elektrische Feldstärke dazwischen bewirken. In einem solchen Falle kann ein dielektrischer Durchbruch auftreten. Daher ist es schwierig, gleichzeitig eine hohe Effizienz und eine hohe Spannungsfestigkeit durch Reduzierung des EIN-Widerstandes zu erreichen.
  • Eine Struktur zur Verbesserung der Spannungsfestigkeit für dieses Problem wird in einer Technik vorgeschlagen, bei der ein p-Wannenbereich an einer Stelle entfernt von der Trench derart gebildet wird, dass sie eine Tiefe hat, die gleich oder größer als diejenige der Trench ist (Patentliteratur 1). Eine Verarmungsschicht erstreckt sich von einer Verbindungsstelle zwischen diesem tiefen p-Wannengebiet und einer n-Driftschicht unmittelbar unterhalb des p-Wannengebietes, so dass der Boden der Trench geschützt wird. Dies kann die elektrische Feldstärke zwischen der Gate-Isolierschicht und der Drain-Elektrode auf der Rückseite der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung verringern, und somit kann die Spannungsfestigkeit erhöht werden.
  • Patentliteratur 2 zeigt Halbleiterbauelemente ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung der Halbleiterbauelemente.
  • ZITATLISTE
  • PATENTLITERATUR
    • Patentliteratur 1: JP 2009 - 117 593 A
    • Patentliteratur 2: US 2011 / 0 303 925 A1
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Wie in Patentliteratur 1 beschrieben, ist die Verarmungsschicht auf dem Boden der Trench gebildet, so dass die elektrische Feldstärke in der Gate-Isolierschicht verringert werden kann. Das elektrische Feld ist jedoch in einem Eckenabschnitt des unteren Endes der Trench konzentriert, was zu einem hohen elektrischen Feld im Eckenabschnitt führt. Der Eckenabschnitt des unteren Endes der Trench ist zur Driftschicht exponiert, und daher kann das untere Ende der Trench in einigen Fällen durch die Verarmungsschicht nicht hinreichend geschützt werden. Entsprechend kann die elektrische Feldstärke nicht hinreichend verringert werden, und somit kann die Spannungsfestigkeit nicht stark verbessert werden. In einem Falle, wo das p-Wannengebiet näher zur Trench vorgesehen ist, erreicht die Verarmungsschicht das untere Ende der Trench leichter. In diesem Falle kann die an die Gate-Isolierschicht angelegte elektrische Feldstärke entspannt werden, und somit kann die Spannungsfestigkeit erhöht werden. Jedoch wird in diesem Fall ein Strompfad verschmälert, wenn die Halbleitereinrichtung EIN ist, was zu einer Erhöhung des Widerstands führt. Daher kann keine hohe Effizienz erreicht werden. Das heißt, die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung hat das Problem, dass es schwer ist, eine hohe Effizienz zu erreichen, wenn diese Halbleitereinrichtung EIN ist, zusammen mit einer hohen Spannungsfestigkeit, wenn diese Halbleitereinrichtung AUS ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen. Sie zielt darauf ab, eine hocheffiziente Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung bereitzustellen, die eine hohe Spannungsfestigkeit durch Entspannen der elektrischen Feldkonzentration zwischen einer Drain-Elektrode und einer Gate-Isolierschicht innerhalb einer Trench erreicht, und dies führt zu einer Verringerung des EIN-Widerstandes.
  • LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Um die obigen Probleme zu lösen und die Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1, 4, 10 oder 11 und/oder eine Siliciumcarbid-Einrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 7 bereit
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung oder des Herstellungsverfahrens einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
  • Bei einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Erfindung ist ein Körpergebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps so gebildet, dass es eine Tiefe hat, die anwächst, wenn es sich von einer Position oberhalb eines Endes einer Gateelektrode, an einem unteren Ende einer Trench, einem Boden eines Wannengebietes hoher Konzentration des p-Typs annähert. Mit anderen Worten, die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung hat eine Struktur, bei der die Trench in das Körpergebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps eingebettet ist. Daher erstreckt sich, wenn die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung AUS ist, eine Verarmungsschicht von einem Verbindungsabschnitt zwischen der Driftschicht und dem Körpergebiet, und entsprechend kann die Konzentration des elektrischen Feldes am Boden der Trench entspannt werden. Weiter wird das Wannengebiet hoher Konzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps so gebildet, dass es eine größere Tiefe als die Trench hat. Ein elektrisches Feld von der Drain-Elektrode wird durch das Wannengebiet hoher Konzentration angezogen, und somit kann die Spannungsfestigkeit erhöht werden. Wenn die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung EIN ist, gibt es keine Verarmungsschicht unmittelbar unterhalb der Trench, und ein Strompfad neben der Trench wird nicht durch das Körpergebiet gestört, und somit wird ein Kanal ausgebildet. Entsprechend ist der EIN-Widerstand der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung niedrig, und somit kann eine hohe Effizienz erreicht werden. Daher kann eine hohe Effizienz, wenn die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung EIN ist, zusammen mit einer hohen Spannungsfestigkeit erreicht werden, wenn die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung AUS ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Draufsicht einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 2(a) und 2(b) sind Querschnittsdarstellungen der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 2(a) eine Querschnittsdarstellung längs einer Linie A-A in 1 und 2(b) eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 2(a) ist.
    • Die 3(a) bis 3(d) sind Verfahrens-Querschnittsansichten eines Herstellungsverfahrens der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 4(a) und 4(b) sind Querschnittsdarstellungen des Herstellungsverfahrens der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist eine Querschnittsdarstellung einer Struktur A, die mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu vergleichen ist.
    • 6 ist eine Querschnittsdarstellung einer Struktur B, die mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu vergleichen ist.
    • 7 stellt Feld-Spannungs-Charakteristika der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
    • 8 stellt EIN-Charakeristika der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
    • 9 ist eine Querschnittsdarstellung einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 10 ist eine Querschnittsdarstellung einer Struktur C, die mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu vergleichen ist.
    • 11 stellt AUS-Charakteristika der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung dar.
    • 12 ist eine Querschnittsdarstellung einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 13 ist eine Draufsicht einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 14 sind Prozess-Querschnittsansichten eines Herstellungsverfahrens der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Beispielhafte Ausführungsformen einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgende Beschreibung beschränkt und kann geeignet modifiziert werden, ohne dass der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Es ist zu beachten, dass in den nachfolgend erläuterten Zeichnungen Skalengrößen und entsprechende Elemente abweichend von tatsächlichen Produkten dargestellt sein können, um das Verständnis zu erleichtern. Mit gleichen Bezugsziffern bezeichnete Elemente entsprechen den gleichen oder äquivalenten Elementen in den Beschreibungen der Ausführungsformen und der Zeichnungen. Außerdem kennzeichnen die Angaben „hohe Konzentration“ oder „niedrige Konzentration“ für strukturelle Teile der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung, dass die Ionenimplantations-Konzentration hoch oder niedrig ist. Jedoch kennzeichnet diese Angabe nicht, dass die absolute Konzentration hoch oder niedrig ist, sondern sie kennzeichnet, dass die Konzentration relativ hoch oder niedrig ist, verglichen mit Nachbargebieten der gleichen Polarität.
  • ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • <Struktur der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung>
  • 1 ist eine Draufsicht einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und stellt einen Zustand ohne eine Source-Elektrode 10 dar, um die Oberflächenstruktur der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung leichter zu zeigen. Die 2 sind Querschnittsansichten der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform (einschließlich der Source-Elektrode 10). 2(a) stellt einen vergrößerten Querschnitt längs einer Linie A-A in 1 dar. 2(b) stellt einen vergrößerten Querschnitt eines mit einem gepunkteten Kreis umrissenen Gebietes in 2(a) dar.
  • Wie in 2(a) dargestellt, ist bei der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung eine Driftschicht 2 aus Siliciumcarbid vom n-Typ auf der Oberseite eines Siliciumcarbid-Substrats 1 vom n-Typ gebildet, und eine Drain-Elektrode 11 ist auf der Unterseite des Siliciumcarbid-Substrats 1 vom n-Typ gebildet. Wie in 1 dargestellt, ist auf der Oberseite der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung ein Terminierungsgebiet 16 aus Siliciumcarbid vom p-Typ um den Umfang der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung ausgebildet. Auf der Innenseite des Terminierungsgebietes 16 ist eine Trench 7 derart gebildet, dass sie eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Streifenform hat, wobei der obere Endabschnitt und der untere Endabschnitt sich in horizontaler Richtung erstrecken.
  • Wie in 2(a) dargestellt, ist in einem mittleren Abschnitt zwischen der Trench 7 und einer ihr benachbarten Trench 7 ein Körpergebiet 4 vom p-Typ so gebildet, dass es ein Wannengebiet 6 vom p-Typ mit hoher Konzentration umgibt. Ein Source-Gebiet 3 vom n-Typ ist auf der Oberseite des Körpergebiets 4 vom p-Typ an der Grenzfläche der Source-Elektrode 10 ausgebildet, und ein Wannenkontaktgebiet 5 vom p-Typ ist auf der Oberseite des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ gebildet. Auf der inneren Wandungsfläche der Trench 7 ist eine Gate-Isolierschicht 8 ausgebildet. Innerhalb der Gate-Isolierschicht 8 ist eine Gateelektrode 9 gebildet. Jedes der Halbleitergebiete ist durch Ionenimplantation verschiedener Ionenarten implantiert und hat voneinander verschiedene Störstellenkonzentrationen. Ein spezielles Herstellungsverfahren, eine spezielle Störstellenkonzentration o.ä. werden später beschrieben.
  • Wie in dem vergrößerten Querschnitt in 2(b) dargestellt, ist das Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ so ausgebildet, dass es eine größere Tiefe als die Trench 7 hat. Das Körpergebiet 4 vom p-Typ ist so gebildet, dass es eine Tiefe hat, welche von der Nachbarschaft des Bodens der Trench 7, wünschenswerterweise vom unteren Ende der Gateelektrode 9, zum unteren Abschnitt des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ hin anwächst. Die Nähe des Bodens der Trench 7 meint das untere Ende der Gateelektrode 9 als optimale Position. Es ist wünschenswert, dass die Nähe des Bodens der Trench 7 nahe einer Position oberhalb vom unteren Ende der Trench, bevorzugt um eine derartige Gate-Isolierschicht 8 auf dem Boden der Trench 7 entsprechende Distanz, ist. Die Grenze zwischen dem Körpergebiet 4 vom p-Typ und der Driftschicht 2 ist in Bezug auf die Oberfläche der Driftschicht 2 geneigt gebildet. Es ist wünschenswert, dass ein stumpfer Winkel zwischen dem Boden der Trench 7 und dem Körpergebiet 4 vom p-Typ auf beiden Seiten der Trench gebildet ist. Die Grenze zwischen dem Körpergebiet 4 vom p-Typ und der Driftschicht 2 ist bezüglich der Oberfläche der Driftschicht derart geneigt, dass ein stumpfer Winkel zwischen dem Boden der Trench 7 und dem Körpergebiet 4 vom p-Typ auf beiden Seiten der Trench 7 gebildet ist.
  • Daher erstreckt sich eine Verarmungsschicht „c“ so, dass sie eine Kante des Bodens der Trench 7 abdeckt. Entsprechend erstreckt sich auch in dem Fall, dass das untere Ende (das Boden-Ende) des Körpergebietes 4 vom p-Typ leicht in die Richtung erstreckt, wo die Trench-Kante freiliegt, die Verarmungsschicht „c“ noch um das untere Ende des Körpergebiets 4 vom p-Typ, und somit wird die Kante des Bodens der Trench 7 wirksam durch die Verarmungsschicht „c“ abgedeckt. Dies kann das elektrische Feld entspannen und verbessert die Spannungsfestigkeit. In dem Fall, dass durch den Boden der Trench 7 und das Körpergebiet 4 vom p-Typ auf beiden Seiten der Trench 7 ein spitzer Winkel ausgebildet ist, ist die Trench 7 so gebildet, dass sie tief in das Körpergebiet 4 vom p-Typ eingebettet ist. In diesem Fall ist die Trench 7 völlig mit der Verarmungsschicht „c“, die längs einer Verbindung zwischen dem Körpergebiet 4 vom p-Typ und der Driftschicht 2 gebildet ist, bedeckt, und somit kann der EIN-Widerstand der Halbleitereinrichtung ansteigen.
  • Wie oben beschrieben, hat das Körpergebiet 4 vom p-Typ die bevorzugtesten Charakteristika in einem Fall, wo es so gebildet ist, dass es am unteren Ende der Gateelektrode 9 beginnt, d.h. nahe einer Position oberhalb vom unteren Ende der Trench 7, mit einem Abstand, der der Dicke der Gate-Isolierschicht 8 auf dem Boden der Trench 7 entspricht, und wo es zum Boden des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ hin tiefer wird. Die Position oberhalb vom unteren Ende der Trench 7, um einen Abstand, der der Dicke der Gate-Isolierschicht 8 auf dem Boden der Trench 7 entspricht, bezeichnet nicht immer nur die Position oberhalb vom unteren Ende der Trench 7, mit einem Abstand, der exakt der Dicke der Gate-Isolierschicht 8 auf dem Boden der Trench 7 entspricht, sondern benennt eine Position, die variieren kann, und zwar abhängig von Variationen der Bauelement-Genauigkeit der Verfahren und Variationen infolge einer unscharfen Grenzfläche, die bei einem Ionenimplantationsschritt ausgebildet wird.
  • Der Bereich des Körpergebietes 7 vom p-Typ ist als ein Bereich definiert, wo die sich aus der Ionenimplantation ergebende Störstellenkonzentration um ± 50% bezüglich eines Zielwertes variiert. In diesem Fall variiert die Grenze des Körpergebietes 4 vom p-Typ um etwa ± 35 Nanometer, infolge der aus der Ionenimplantation resultierenden Störstellenkonzentrationsverteilung. Daher bezeichnet, wenn die Bauelement-Genauigkeit und andere Faktoren im Ionenimplantationsschritt in Betracht gezogen werden, die Position oberhalb des unteren Endes der Trench 7 um einen Abstand, der der Dicke der Gate-Isolierschicht 8 auf dem Boden der Trench 7 entspricht, den Bereich von ± 50 Nanometern, bezogen auf die Dicke der Gate-Isolierschicht 8 am Boden der Trench 7.
  • Beispielsweise ist in dem Fall, dass das Körpergebiet 4 vom p-Typ vom unteren Ende der Trench 7 gebildet ist, die Gateelektrode 9 in einem Zustand, wo sie in das Körpergebiet 7 vom p-Typ mit einem Abstand eingebettet ist, der der Dicke der Gate-Isolierschicht 8 entspricht. Wenn eine Spannung von der Gateelektrode 9 innerhalb der Trench 7 an das Körpergebiet 4 vom p-Typ angelegt wird, wird ein Kanal im Körpergebiet 4 vom p-Typ in der Nähe der Trench 7 gebildet, und die Halbleitereinrichtung wird in einen EIN-Zustand gebracht. Jedoch ist das Körpergebiet 4 vom p-Typ nahe dem unteren Ende der Trench 7 tiefer als die Gateelektrode 9 gebildet, ein Kanal wird nicht leicht gebildet, und daher gibt es eine Störung eines Strompfades. Im Ergebnis kann die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung einen leicht höheren EIN-Widerstand haben.
  • In dem Falle, dass das Körpergebiet 4 vom p-Typ in einer Position aufwärts vom unteren Ende der Trench 7 um einen Abstand gebildet ist, der exakt der Dicke der Gate-Isolierschicht 8 auf dem Boden der Trench 7 entspricht, hat die Gateelektrode 9 innerhalb der Trench 7 die gleiche Tiefe wie das Körpergebiet 4 vom p-Typ. Wenn eine Spannung von der Gateelektrode 9 innerhalb der Trench 7 an das Körpergebiet 4 vom p-Typ angelegt wird, wird ein Kanal im Körpergebiet 4 vom p-Typ in seiner Gesamtheit ausgebildet, und daher ist ein Strompfad gesichert. Im Ergebnis hat die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung einen sehr niedrigen EIN-Widerstand. Die Gate-Isolierschicht 8 ist durch die Verarmungsschicht „c“ geschützt, die längs einer Verbindung zwischen dem Körpergebiet 4 vom p-Typ und der Driftschicht 2 erzeugt wird. Dies kann das elektrische Feld entspannen, und daher kann die Spannungsfestigkeit der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung erhöht werden.
  • In dem Fall, dass das Körpergebiet 4 vom p-Typ von einer Position aufwärts vom unteren Ende der Trench 7 um einen Abstand von +50 Nanometern oder größer, bezogen auf die Dicke der Gate-Isolierschicht 8 am Boden der Trench 7, gebildet wird, ist die Gate-Elektrode 9 in einem Zustand, wo ihr unteres Ende zum Boden des Körpergebietes 4 vom p-Typ vorsteht. Daher wird ein Kanal im Körpergebiet 4 vom p-Typ ausgebildet, und entsprechend hat die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung einen niedrigeren EIN-Widerstand. Weil die Gateelektrode 9 tiefer gebildet ist, liegt das elektrische Feld in der Drain-Elektrode 11 mit höherer Wahrscheinlichkeit an der Gateelektrode 9 an, und daher wird die Spannungsfestigkeit etwas niedriger.
  • Im Gegensatz hierzu wird in dem Fall, dass das Körpergebiet 4 vom p-Typ von einer Position aufwärts vom unteren Ende der Trench 7 um einen Abstand von -50 Nanometern oder weniger, bezogen auf die Dicke der Gate-Isolierschicht 8 am Boden der Trench 7, gebildet wird, die Spannungsfestigkeit höher. Es wird jedoch ein Gebiet gebildet, wo die Gate-Spannung kaum anliegt und ein Kanal kaum gebildet wird. Daher wird der EIN-Widerstand der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung etwas höher.
  • Es ist daher bevorzugt, das Körpergebiet 4 vom p-Typ aus einer Position oberhalb bzw. aufwärts vom unteren Ende der Trench 7 um einen Abstand innerhalb ±50 Nanometern, bezogen auf die Dicke der Gate-Isolierschicht 8 am Boden der Trench 7, zu bilden. Dies liegt daran, dass - um genau zu sein - obgleich die wie oben konfigurierten Charakteristika sich gegenüber dem Fall, dass das Körpergebiet 4 vom p-Typ mit einem Abstand aufwärts vom unteren Ende der Trench 7 gebildet wird, der exakt der Dicke der Gate-Isolierschicht 8 am Boden der Trench 7 entspricht, etwas verschlechtern, eine Halbleitereinrichtung mit niedrigerem EIN-Widerstand und höherer Spannungsfestigkeit im Vergleich zu einer herkömmlichen Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung erhalten werden kann, mit Charakteristika, die denen der bekannten Technik überlegen sind.
  • Aus den oben beschriebenen Gründen ist es erforderlich, dass das Körpergebiet 4 vom p-Typ vom unteren Ende der Gate-Elektrode 9, d.h. von einer Position aufwärts vom unteren Ende der Trench 7 mit einem Abstand gebildet wird, der der Dicke der Gate-Isolierschicht 8 am Boden der Trench 7 entspricht. Jedoch ist, wie oben beschrieben, die Position aufwärts vom unteren Ende der Trench 7 um einen Abstand, der der Dicke der Gate-Isolierschicht 8 am Boden der Trench 7 entspricht, eine Position, die in Abhängigkeit von Variationen der Einrichtungs-Genauigkeit, einer Ionendichteverteilung und anderen Faktoren variiert. Wenn angenommen werden kann, dass die Variationen der Position in einen Bereich zwischen ±50 Nanometern, bezogen auf die Dicke der Gate-Isolierschicht 8, fallen, hat die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung verbesserte Charakteristika im Vergleich zu herkömmlichen Halbleitereinrichtungen.
  • <Herstellungsverfahren der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung>
  • Die 3(a) bis 3(d) illustrieren Herstellungsschritte der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Reihenfolge der Herstellungsschritte kann ausgetauscht werden, soweit nichts anderes erwähnt ist. Die Herstellungsschritte werden hier unter Konzentration auf ein Herstellungsverfahren des Körpergebietes 4 vom p-Typ beschrieben, welches ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist.
  • Wie in 3(a) illustriert, wird eine Siliciumcarbid-Schicht, welche als Driftschicht 2 dient, auf dem Siliciumcarbid-Substrat 1 vom n-Typ unter Nutzung eines epitaktischen Aufwachsverfahrens gebildet. Wie in 3(b) dargestellt, werden auf der Oberfläche der Driftschicht 2 durch Ionenimplantationen das Source-Gebiet 3 vom n-Typ, das Wannenkontaktgebiet 5 vom p-Typ und das Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ durch Ionenimplantationen gebildet. Bei diesen Ionenimplantationsschritten kann beispielhaft das Source-Gebiet 3 vom n-Typ unter Nutzung von Donator-Störstellen mit einer Konzentration von etwa 1×1019/cm3, das Wannenkontaktgebiet 5 vom p-Typ mit Akzeptor-Störstellen mit einer Konzentration von etwa 1×1020/cm3 und das Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ unter Nutzung von Akzeptor-Störstellen mit einer Konzentration von etwa 1×1018/cm3 gebildet werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird Stickstoff für die Donator-Störstellen und Aluminium für die Akzeptor-Störstellen bzw. -Fremdatome benutzt; die Fremdatome sind jedoch hierauf nicht beschränkt. Für die Donator-Störstellen können Phosphor oder andere Elemente benutzt werden, und für die Akzeptor-Störstellen können, auf die gleiche Weise wie oben beschrieben, Bor oder andere Elemente benutzt werden. Die Ionenimplantations-Konzentration ist nicht sonderlich beschränkt. Es können gemäß den Charakteristiken der benachbarten Halbleiterschichten verschiedene Ionenimplantations-Konzentrationen genutzt werden.
  • Wie in 3(c) dargestellt, werden in einem mittleren Abschnitt des Source-Gebietes 3 vom n-Typ Masken 15, die aus einem Material wie etwa einer Siliciumoxidschicht gebildet sind und durch schlitzförmige Lücken separiert sind, zur Bildung der Trench 7 erzeugt. Die Trench 7 wird durch Trockenätzen unter Einsatz eines Mischgases aus Tetrafluormethan (CF4), Sauerstoff (O2) und Argon (Ar) gebildet. Diese Trench 7 wird so gebildet, dass sie eine geringere Tiefe als das Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ hat.
  • Wie in 3(d) dargestellt, wird eine schräge Ionenimplantation vom Inneren der Trench 7 ausgeführt, um das Körpergebiet 4 vom p-Typ zu bilden. Das Körpergebiet 4 vom p-Typ wird so gebildet, dass es eine ansteigende Tiefe hat, wenn es sich ausgehend vom Boden der Trench 7 dem Boden des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ annähert. Es gibt das Problem, dass die Driftschicht 2 sich in einen Halbleiter vom p-Typ wandelt, wenn Ionen vom Akzeptor-Störstellentyp in die Driftschicht 2 auf der Bodenfläche der Trench 7 implantiert werden. Ein Elektronenfluss nahe der Bodenfläche der Trench 7 kann dadurch gestört werden, und damit wird der EIN-Widerstand der Halbleitereinrichtung höher. Infolgedessen muss die schräge Ionenimplantation mit Vorsicht ausgeführt werden, um etwa den Implantationswinkel so einzustellen, dass Ionen in die Bodenfläche der Trench 7 implantiert werden.
  • Wenn die schräge Ionenimplantation in eine Richtung vom Inneren der Trench 7 zur Seite der Trench 7 unter einem gewünschten Winkel ausgeführt wird, kann das Körpergebiet 4 vom p-Typ in der Nähe der Trench 7 nahezu die gleiche Tiefe wie die Trench 7 haben. Dies ist vorteilhaft zur Erzeugung einer Struktur, die eine hohe Spannungsfestigkeit und hohe Effizienz aufweist, wie später beschrieben wird.
  • Beim Ionenimplantationsschritt vom Inneren dieser Trench 7 wird das Körpergebiet 4 vom p-Typ von der Position aufwärts vom Boden der Trench 7 derart gebildet, dass es zum Boden des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ hin tiefer wird. Nachfolgend wird auf dem inneren Wandabschnitt der Trench 7 die Gate-Isolierschicht 8 gebildet. Wenn die Gateelektrode 9 innerhalb der Gate-Isolierschicht 8 gebildet wird, hat das untere Ende der Gateelektrode 9 nahezu die gleiche Tiefe wie das untere Ende des Körpergebietes 4 vom p-Typ benachbart zum unteren Ende der Gateelektrode 9.
  • Wenn eine Spannung an die Gateelektrode 9 angelegt und die Halbleitereinrichtung in einen EIN-Zustand gebracht wird, formt das Körpergebiet 4 vom p-Typ einen Kanal in der Nähe der Trench 7, was zu einem elektrisch leitenden Zustand führt. Wenn die Halbleitereinrichtung in den AUS-Zustand gebracht wird, kann die zwischen der Driftschicht 2 und dem Körpergebiet 4 vom p-Typ um die Gate-Isolierschicht 8 gebildete Verarmungsschicht „c“ die Feldintensität in der Gate-Isolierschicht 8 entspannen bzw. ausgleichen. Daher kann die Halbleitereinrichtung eine hohe Spannungsfestigkeit haben.
  • Im Falle der Bildung des Körpergebietes 4 vom p-Typ aus einer Position aufwärts vom unteren Ende der Trench 7 um einen Abstand, der der Dicke der Gate-Isolierschicht 8 auf dem Boden der Trench 7 entspricht, ist anzunehmen, dass das Körpergebiet 4 vom p-Typ um einen Abstand aufwärts von einer Position vom oberen Ende der Trench 7 im Bereich von ±50 Nanometern, bezogen auf die Dicke der Gate-Isolierschicht 8 auf dem Boden der Trench 7, gebildet wird, wenn man die Genauigkeit der Herstellungsanlage und eine Fremdatomverteilung während der Ionenimplantation in Betracht zieht, wie oben beschrieben.
  • Hierbei sind, verglichen mit dem Fall, wo das Körpergebiet 4 vom p-Typ von einer Position gebildet wird, die exakt der Dicke der Gate-Isolierschicht 8 entspricht, die Charakteristika der Halbleitereinrichtung geringfügig verschlechtert. Jedoch hat die oben beschriebene Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung im Vergleich zu anderen Halbleitereinrichtungen hinreichend verbesserte Eigenschaften. Weiterhin kann, unter der Annahme, dass das Körpergebiet 4 vom p-Typ in einer Position aufwärts vom unteren Ende der Trench 7 um einen Abstand im Bereich von ±20 Nanometern, bezogen auf die Dicke der Gate-Isolierschicht 8 am Boden der Trench 7, gebildet werden kann, die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung mit weiter überlegenen Eigenschaften erhalten werden.
  • Gemäß den obigen Schritten kann die Fläche der Trench 7, die zur Driftschicht 2 exponiert ist, verringert werden; und die Verarmungsschicht „c“, die längs eines Verbindungsabschnitts zwischen der Driftschicht 2 und dem Körpergebiet 4 vom p-Typ in der Nähe der Trench 7 gebildet wird, kann sich weiter ausdehnen. Dies kann die Feldintensität in der Gate-Isolierschicht 8 innerhalb der Trench 7 reduzieren.
  • Bei der Ionenimplantation aus dem Inneren dieser Trench 7 kann ein von der Maske 15 verschiedenes Einbettungsmaterial in die Trench 7 eingebettet werden, und es können durch dieses Einbettungsmaterial auch Ionen implantiert werden. Wenn die Ionenimplantation durch das Einbettungsmaterial ausgeführt wird, werden Ionen in das Einbettungsmaterial im Bodenflächenabschnitt der Trench 7 implantiert. Dies liefert das Merkmal, dass Ionen kaum in die Bodenfläche der Trench 7 implantiert werden. Als Einbettungsmaterial kann jeder Ionenabsorber verwendet werden. Ein Harzmaterial, wie ein Resist, oder andere anorganische Materialien, die sich von der die Maske bildenden Siliciumoxidschicht unterscheiden, können verwendet werden.
  • Wenn die Ionenimplantation durch dieses eingebettete Material durchgeführt wird, ist es auch sehr bevorzugt, das Körpergebiet 4 vom p-Typ derart auszubilden, dass ein Abschnitt der Trench 7 aufwärts von ihrem Boden Kontakt mit dem Körpergebiet 4 vom p-Typ hat. Das Körpergebiet 4 vom p-Typ kann auch von einer Position aufwärts vom unteren Ende der Trench 7 um einen Abstand im Bereich von ±50 Nanometer, bezogen auf die Dicke der Gate-Isolierschicht 8 am Boden der Trench 7, und weiter bevorzugt mit einem Abstand im Bereich von ±20 Nanometer, bezogen auf die Dicke der Gate-Isolierschicht 8, gebildet werden.
  • Entweder im Fall, dass eine schräge Ionenimplantation vom Inneren der Trench 7 ausgeführt wird, oder im Fall, dass eine schräge Ionenimplantation durch in die Trench 7 eingebettete Materialien durchgeführt wird, ist die Akzeptor-Störstellenkonzentration nicht besonders eingeschränkt. Jedoch ist die Akzeptor-Störstellenkonzentration bevorzugt zwischen 1×1016/cm3 und 1×1018/cm3. Wenn die Akzeptor-Störstellenkonzentration unterhalb von 1×1016/cm3 liegt, ist sie unzureichend, um das Körpergebiet 4 vom p-Typ auszubilden. Wenn die Akzeptor-Störstellenkonzentration oberhalb 1×1018/cm3 liegt, kann der Randabschnitt signifikant beeinflusst werden, was nicht die gewünschten Charakteristika der Halbleitereinrichtung ergibt.
  • Danach werden die Maske 15 und das eingebettete Material, falls verwendet, entfernt und die Gate-Isolierschicht 8 und die Gateelektrode 9 innerhalb der Trench 7 gebildet. Es ist zu beachten, dass es erforderlich ist, dass zwischen der Bodenfläche der Trench 7 und beiden unteren Seiten des Körpergebiets 5 vom p-Typ ein stumpfer Winkel gebildet wird, und dass das Körpergebiet 4 vom p-Typ so gebildet wird, dass seine Tiefe größer wird, wenn es ausgehend vom Boden der Trench 7 sich dem Boden des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ nähert. Schließlich wird die Source-Elektrode 10 so gebildet, dass sie mit dem Source-Gebiet 3 vom n-Typ und dem Wannenkontaktgebiet 5 vom p-Typ Kontakt hat, und die Drain-Elektrode 11 wird auf der Rückseite gebildet. Somit wird die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung erhalten, die in den 1 und 2 dargestellt ist.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird in den Schritten der Bildung der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung das Ätzen mit der Maske 15 ausgeführt, um die Trench 7 zu bilden. Dann wird das Körpergebiet 4 vom p-Typ durch einen Schritt schräger Ionenimplantation vom Inneren der Trench 7 oder durch einen Schritt schräger Ionenimplantation durch das eingebettete Material gebildet, durch bzw. in das die eingebettete Trench 7 eingebettet ist. Jedoch kann die Trench 7 auch nach schräger Ionenimplantation gebildet werden, wie in einer Modifikation unten dargestellt. Das heißt, wie in 4(a) dargestellt, vor der Bildung der Trench 7 wird das Körpergebiet 4 vom p-Typ durch Nutzung einer Öffnung der Maske 15 als Maske für die schräge Ionenimplantation derart gebildet, dass das Körpergebiet 4 vom p-Typ graduell tiefer wird. Danach wird, wie in 4(b) dargestellt, die Trench 7 durch Ätzen mit der Maske 15 gebildet. In diesem Falle ist es, weil die Trench nach der Bildung des Körpergebiets 4 vom p-Typ gebildet wird, erforderlich, die Tiefe der Trench 7, den Winkel der schrägen Ionenimplantation bei der Bildung des Körpergebietes 4 vom p-Typ und andere Faktoren derart zu steuern, dass das Körpergebiet 4 vom p-Typ die Seite der Trench 7 unter Ausschluss der Nachbarschaft der Bodenfläche bedeckt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Trench 7 so gebildet, dass sie eine Streifenform mit einem gegebenen Abstand hat, wie in 1 dargestellt. Die Trench 7 kann andere Formen haben. Beispielsweise kann der Streifen eine abgerundete Gestalt an der Kante haben, d.h. der Streifen kann so geformt sein, dass er eine Krümmung hat. Obgleich es bevorzugt ist, die Bodenfläche der Trench 7 um das Terminierungsgebiet 16 zu haben, so dass sie die Driftschicht 2 berührt, kann die Bodenfläche der Trench 7 um das Terminierungsgebiet 16 infolge erheblicher Variationen im Herstellungsprozess mit dem Körpergebiet 4 vom p-Typ in einem Substrat-Randbereich einer Halbleitereinrichtung bedeckt sein. Jedoch belegt, weil die Grenzfläche zwischen dem Körpergebiet 4 vom p-Typ und dem Driftgebiet 2 geneigt ist, die Grenzfläche bzw. -schicht keine große Gesamtfläche, so dass der EIN-Widerstand der Halbleitereinrichtung sich nicht erheblich ändert. Dies führt nicht zu ernsthaften Problemen.
  • <Charakteristika der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung>
  • Bei Nutzung der Konfiguration der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es nicht wahrscheinlich, dass die Bodenfläche der Trench 7 mit dem Körpergebiet 4 vom p-Typ bedeckt ist, weil das Körpergebiet 4 vom p-Typ mittels einer schrägen Ionenimplantation vom Inneren der Trench 7 gebildet wird. Entsprechend kann das Körpergebiet 4 vom p-Typ von einem Abschnitt gebildet werden, der vom Boden der Trench 7 um einen Abstand im Bereich von ±50 Nanometer, relativ zur Dicke der Gate-Isolierschicht 8, zum Boden des Wannengebiets hoher Konzentration 6 vom p-Typ hin nach oben verschoben ist. Dies kann die Kontaktfläche zwischen der Seite der Trench 7 und der Driftschicht 2 verringern. Daher kann die längs einer Verbindung zwischen der Driftschicht 2 und dem Körpergebiet 4 vom p-Typ erzeugte Verarmungsschicht „c“ die Feldintensität in der Gate-Isolierschicht 8 am unteren Ende der Trench 7 entspannen. Es kann eine hohe Spannungsfestigkeit im AUS-Zustand der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung erreicht werden.
  • Des Weiteren wird das Körpergebiet 4 vom p-Typ mit einer Tiefe gebildet, die in horizontaler Richtung von der Seite des Bodens der Trench 7 aus anwächst, und die Trench 7 ist nahezu in das Körpergebiet 4 vom p-Typ eingebettet. Das Körpergebiet 4 vom p-Typ ist nicht im Bodenflächenabschnitt der Trench 7 gebildet, sondern steht weitgehend im Kontakt mit der Driftschicht 2. Ein Strompfad ist in der Umgebung der Bodenfläche der Trench 7 gesichert. Wenn die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung EIN ist, wird auf der Seite der Trench 7 ein Kanal gebildet, ohne dass es eine Störung mit der Verarmungsschicht „c“ gibt, die längs einer Verbindung zwischen dem Körpergebiet 4 vom p-Typ der Driftschicht 2 erzeugt wird. Daher hat die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung einen verbesserten EIN-Widerstand.
  • Die Effekte des Entspannens der Feldintensität in der Bodenfläche der Trench 7, die sich bei der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigen, werden verglichen mit einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung mit herkömmlichem Aufbau. Die 5 und 6 illustrieren Querschnittsansichten von Strukturen A bzw. B als Vergleichsziele. Die Struktur A (5) ist eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung mit einem herkömmlichen Aufbau, bei der das Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ flacher als die Trench 7 ist und das Körpergebiet 4 vom p-Typ und das Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ mit ihren jeweiligen unteren Enden in nahezu konstanter Tiefe gebildet sind. Bei der Struktur B (6) ist das Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ so gebildet, dass es eine größere Tiefe als bei der Struktur A und die gleiche wie die Trench 7 hat, und die Tiefe des Körpergebiets 4 vom p-Typ ist von der Nachbarschaft der Trench 7 hin zum Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ fast konstant. Das heißt, die Struktur B ist eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung, bei der nicht nur die Bodenfläche der Trench 7, sondern auch die Seiten des unteren Endes der Trench 7 weitgehend die Driftschicht 2 kontaktieren. Im Übrigen bezeichnet „c“ die Position der Verarmungsschicht. Bei den in den 5 und 6 als Vergleichsbeispiele dargestellten Strukturen ist das Ende der Trench nicht mit der Verarmungsschicht „c“ bedeckt, obgleich die Verarmungsschicht „c“ sich ausdehnt.
  • Die Ergebnisse der vorliegenden Erfindung werden durch Berechnungen unter strukturellen Bedingungen erhalten, die auf der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung mit der Struktur A mit einer 600-Volt-Spannungsfestigkeit beruhen.
  • 7 illustriert eine Beziehung zwischen einer Drain-Spannung und einer Feldintensität in der Gate-Isolierschicht 8 am Boden der Trench 7 für die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtungen der vorliegenden Ausführungsform und die in den 5 und 6 dargestellten Strukturen A und B. In 7 stellt die gepunktete Linie die Eigenschaften der Struktur A, die gestrichelte Linie die Eigenschaften der Struktur B und die gerade Linie die Eigenschaften der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Erfindung dar.
  • Wie in 7 dargestellt, wird die Isolierschicht 8 der Struktur A für eine Drain-Spannung von beispielsweise 600 Volt angewandt und hat eine elektrische Feldstärke von 7,7 MV/cm, was relativ hoch ist. Bei der Struktur B mit dem tieferen Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ ist die Feldstärke auf 5,6 MV/cm verringert. Im Falle der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform kann die Feldstärke weiter auf 4,2 MV/cm reduziert werden, wobei das Körpergebiet hier vom p-Typ von der Nähe des Bodens der Trench 7 zum Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ hin graduell tiefer gebildet ist, womit die Trench 7 weniger zur Driftschicht 2 exponiert ist.
  • Es ist zu betrachten, dass dies daran liegt, dass das Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ tief genug ist, um das elektrische Feld von der Drain-Elektrode 11 anzuziehen; weiterhin ist die Trench 7 zur Driftschicht 2 weniger exponiert; und daher schützt die sich von der Verbindung zwischen dem Körpergebiet 4 vom p-Typ und der Driftschicht 2 erstreckende Verarmungsschicht „c“ das untere Ende der Trench vor dem elektrischen Feld in der Drain-Elektrode 11.
  • Ähnlich wie 7, illustriert 8 eine Beziehung zwischen einem Drain-Strom und einer Drain-Spannung in den Fällen der Strukturen A und B und der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform. Die Gate-Spannung ist auf 15 Volt gesetzt. Wenn EIN-Widerstände aus den jeweiligen Gradienten bestimmt werden, hat die Struktur A einen EIN-Widerstand von 1,15 mΩ cm2, und die Struktur B hat den EIN-Widerstand von 1,22 mΩ × cm2, und die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform hat den EIN-Widerstand von 1,67 mΩ × cm2. Die Feldintensität bzw. -stärke wird stark durch die Differenzen in den Aufbauten der Wannengebiete hoher Konzentration 6 vom p-Typ und anderer Bestandteile beeinflusst. Es ergibt sich jedoch aus dem Vergleich zwischen den Strukturen A und B, dass es keine signifikante Änderung im EIN-Widerstand der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gibt, auch dann nicht, wenn die Struktur der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung verändert wird. Es ist daher festzustellen, dass die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform einen im Vergleich mit den Strukturen A und B ähnlichen EIN-Widerstand hat und dass sie eine signifikant verbesserte Spannungsfestigkeit hat.
  • Wie oben beschrieben, ist beim Aufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ so gebildet, dass es eine größere Tiefe als die Trench 7 hat; daher wird das elektrische Feld von der Drain-Elektrode 11 durch das Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ angezogen, und weiterhin ist die Trench 7 weniger zur Driftschicht 2 exponiert. Daher wird das untere Ende der Trench 7 durch die Verarmungsschicht „c“, die sich von der Verbindung zwischen dem Körpergebiet 4 vom p-Typ und der Driftschicht 2 aus erstreckt, gegenüber dem elektrischen Feld in der Drain-Elektrode 11 geschützt. Eine hohe Spannungsfestigkeit und eine Verringerung des EIN-Widerstandes können somit erreicht werden. Ein stumpfer Winkel wird zwischen der Bodenfläche der Trench 7 und dem unteren Ende des Körpergebiets 4 vom p-Typ, das auf beiden Seiten der Trench 7 vorgesehen ist, ausgebildet. Daher erstreckt sich die Verarmungsschicht „c“, die sich von einer Verbindung zwischen dem Körpergebiet 4 vom p-Typ und der Driftschicht 2 aus erstreckt, weiter zum unteren Endabschnitt der Trench 7. Entsprechend kann die Umgebung des unteren Endes der Gateelektrode 9, auf die das elektrische Feld konzentriert sein kann, hinreichend geschützt werden, und folglich kann eine Verbesserung in der Spannungsfestigkeit erreicht werden.
  • ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
  • <Aufbau der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung>
  • 9 ist eine Querschnittsdarstellung einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der zweiten Ausführungsform hat einen Aufbau aus den gleichen Grundkomponenten wie die erste Ausführungsform in ihren Hauptelementen. Die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der ersten Ausführungsform hat ein Körpergebiet 4 vom p-Typ, dessen Ionenkonzentrationen insgesamt konstant verteilt sind. Die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform hat ein Körpergebiet 4 vom p-Typ, dessen Ionenkonzentrationsbeträge anders verteilt sind als bei der ersten Ausführungsform. Die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform hat eine Verteilung, bei der die Ionenkonzentration in der Nähe der Trench niedriger ist und zum Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ hin höher wird.
  • <Herstellungsverfahren der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung>
  • Das Körpergebiet 4 vom p-Typ bei der vorliegenden Ausführungsform wird unter Nutzung eines retrograden Implantationsprofils bei der schrägen Ionenimplantation derart gebildet, dass das Körpergebiet 4 vom p-Typ eine Störstellenkonzentration hat, bei der die Dotierung entfernt von der Trench 7 höher wird. Somit ist das retrograde Implantationsprofil derart, dass eine Störstellenkonzentrationsverteilung gebildet wird, bei der die Dotierung nahe der Oberfläche niedriger und fern von dieser höher ist.
  • Die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird gemäß den Schritten in den 3(a) bis 3(d) auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform erzeugt. Jedoch wird im Schritt der schrägen Ionenimplantation, wie in 3(d) dargestellt, zuerst eine hohe Dosis von Ionen in Abschnitte nahe dem Wannengebiet vor Konzentration 6 vom p-Typ implantiert, und dann wird eine niedrige Dosis Ionen in einen Abschnitt nahe der Trench 7 implantiert. Als ein anderes Beispiel werden Ionen von der Nachbarschaft der Trench hin zur Nachbarschaft des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ mehrere Male implantiert, und nahe zum Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ wird eine höhere Dosis Ionen implantiert. Mit dieser Konfiguration wird, wie in 9 dargestellt, die Störstellenkonzentration vom Abschnitt nahe der Trench 7 zum Abschnitt nahe dem Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ hin graduell erhöht. Daher kann das Körpergebiet 4 vom p-Typ so gebildet werden, dass es ein Körpergebiet niedriger Konzentration 13 vom p-Typ und ein Körpergebiet hoher Konzentration 14 vom p-Typ hat.
  • Es kann eine klare Grenze zwischen dem Körpergebiet niedriger Konzentration 13 vom p-Typ und dem Körpergebiet hoher Konzentration 14 vom p-Typ geben. Im Grenzabschnitt kann die Störstellenkonzentration sich abrupt ändern. Es kann auch keine klare Grenze zwischen den Gebieten ausgebildet sein und die Störstellenkonzentration sich graduell ändern. Weiterhin kann zwischen dem Körpergebiet niedriger Konzentration 13 vom p-Typ und dem Körpergebiet hoher Konzentration 14 vom p-Typ eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Gebieten mit unterschiedlichen Störstellenkonzentrationen gebildet sein. Speziell hat das Körpergebiet niedriger Konzentration 13 vom p-Typ eine Störstellenkonzentration von etwa 1×1016/cm3 bis 1×1018/cm3 in der Nähe der Trench 7, und die Störstellenkonzentration ändert sich in einer einzigen Stufe oder mehreren Stufen hin zur Nähe des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ, und sie kann schließlich nahezu das gleiche Niveau wie im Wannengebiet hoher Konzentration vom p-Typ erreichen (1×1018/cm3 bei der vorliegenden Ausführungsform).
  • Es ist bevorzugt, dass eine Differenz in der Störstellenkonzentration zwischen dem Körpergebiet niedriger Konzentration 13 vom p-Typ und dem Körpergebiet hoher Konzentration 14 vom p-Typ innerhalb des Körpergebietes 4 vom p-Typ innerhalb eines Bereiches zwischen dem Fünffachen und Zweihundertfachen liegt. Wenn die Differenz der Störstellenkonzentrationen unterhalb dieses Bereiches liegt, ist diese Differenz so klein, dass es nahezu keinen Effekt auf die später beschriebene Steuerung des Durchgreifens bzw. Durchgriffs gibt. Wenn die Unterschiede der Störstellenkonzentrationen größer als das Zweihundertfache sind, erstreckt sich eine Verarmungsschicht zwischen dem Körpergebiet 4 vom p-Typ und der Driftschicht 2 übermäßig weit, was zu einer Erhöhung des EIN-Widerstandes der Halbleitereinrichtung und zu einer Verschlechterung der Halbleitercharakteristika führt.
  • <Charakteristika der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung>
  • In dem Fall, dass ein solches Gebiet hoher Störstellenkonzentration in einem Abschnitt des Körpergebietes 4 vom p-Typ gebildet wird, und eine hohe Spannung an eine im AUS-Zustand befindliche Halbleitereinrichtung angelegt wird, kann eine Verarmung dieses Gebietes hoher Störstellenkonzentration verhindert werden. Daher kann das Auftreten eines Durchgriffs (punch-through, Leitung) zwischen dem Source-Gebiet 3 vom n-Typ und der Driftschicht 2 unterdrückt werden. Allgemein wird im Interesse des Unterdrückens von Durchgriffen der Abstand zwischen dem Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ und der Trench 7 verschmälert, um eine Verarmung im Körpergebiet 4 vom p-Typ zu unterdrücken und somit den Durchgriff zu verhindern. Jedoch kann infolge einer Verbreiterung der Ionenimplantationsrichtung im Ionenimplantationsschritt, von Fehlausrichtungen der Position der Maske 15 und anderen Gründen der Abstand zwischen der Trench 7 und dem Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ in einigen Fällen nicht hinreichend verschmälert werden. In diesem Falle ist es effektiv, ein Gebiet hoher Störstellenkonzentration teilweise im Körpergebiet 4 vom p-Typ auszubilden.
  • Eine Beziehung zwischen einer Drain-Spannung und einem Drain-Strom wird für eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung (eine Struktur C) mit dem in 10 dargestellten Querschnittsaufbau und für die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung (9) der vorliegenden Ausführungsform berechnet. 11 stellt die Ergebnisse der Berechnungen dar. Die in 10 dargestellte Struktur C hat die gleiche Grundkonfiguration wie die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der zweiten Ausführungsform, es gibt aber Unterschiede zwischen beiden. Die Struktur C hat ein Körpergebiet 4 vom p-Typ mit gleichmäßiger Störstellenkonzentration, während die zweite Ausführungsform das Körpergebiet 4 vom p-Typ hat, dessen Störstellenkonzentration bei Annäherung zum Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ ansteigt.
  • In 11 stellt eine Drain-Spannung entsprechend einem scharf ansteigenden Drain-Strom eine Durchgriffsspannung dar. Die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung mit der Struktur C zeigt eine Durchgriffsspannung von etwa 400 Volt. Die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt eine Durchgriffsspannung von etwa 1000 Volt. Die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der zweiten Ausführungsform, wo es eine Ionenkonzentrationsverteilung im Körpergebiet 4 vom p-Typ gibt und die Störstellendichte näher zum Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ hin höher wird, zeigt eine höhere Spannungsfestigkeit.
  • Wie oben beschrieben, wird das Körpergebiet 4 vom p-Typ der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung durch schräge Ionenimplantation unter Nutzung eines retrograden Ionenprofils als Ionenimplantation hergestellt. Das Körpergebiet 4 vom p-Typ hat die hohe Dotierungskonzentration in der Nähe des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ, und daher wird das Auftreten eines Durchgriffs unterdrückt.
  • Bei der zweiten Ausführungsform ist das Körpergebiet 4 vom p-Typ so gebildet, dass es das Körpergebiet niedriger Konzentration 13 vom p-Typ und das Gebiet hoher Konzentration 14 vom p-Typ einschließt, derart, dass es eine Dotierungskonzentration hat, die auf der Seite des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ höher als auf der Seite der Trench 7 ist. Im Gegensatz hierzu kann ein Körpergebiet 4 vom p-Typ als eine Gradienten-Schicht gebildet sein, deren Dotierungskonzentration graduell ansteigt, je näher sie ausgehend von der Trench 7 dem Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ kommt. Jedoch ist das Körpergebiet 4 vom p-Typ nicht notwendigerweise als Gradienten-Schicht konfiguriert. Das Körpergebiet kann so gebildet sein, dass es eine höhere Dotierungskonzentration auf der Seite des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ gegenüber der Seite der Trench 7 hat.
  • DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 12 ist eine Querschnittsdarstellung einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zur Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der ersten Ausführungsform unterscheidet sich die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform darin, dass ein Hochkonzentrationsgebiet 12 vom n-Typ mit einer Störstellenkonzentration höher als derjenigen der Driftschicht 2 benachbart zur Bodenfläche der Trench 7 gebildet ist.
  • Ein Herstellungsverfahren der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ebenfalls im Wesentlichen das Gleiche wie bei der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der ersten Ausführungsform. Jedoch gibt es einen Unterschied in dem folgenden Punkt. Nachdem die Trench 7 gebildet wurde, werden Donator-Störstellenionen in das Innere der Trench 7 in vertikaler Richtung gegenüber deren Oberfläche implantiert, um das Hochkonzentrationsgebiet 12 vom End-Typ benachbart zur Bodenfläche der Trench 7 zu bilden. Das Hochkonzentrationsgebiet 12 vom n-Typ hat eine höhere Störstellenkonzentration als die Driftschicht 2.
  • Das Hochkonzentrationsgebiet 12 vom n-Typ wird auf der Bodenfläche der Trench 7 gebildet, worauf ein nachfolgender Schritt folgt. Im nachfolgenden Schritt wird das Körpergebiet 4 vom p-Typ auf der Seite der Trench 7 durch schräge Ionenimplantation gebildet. In diesem Schritt können Akzeptor-Störstellen in den Boden der Trench 7 infolge einer Verbreiterung der Ionenimplantation oder von Ungenauigkeiten implantiert werden. Jedoch wird ein Gebiet in der Nähe der Bodenfläche der Trench 7 nicht in ein Gebiet vom p-Typ umgewandelt, da das Hochkonzentrationsgebiet 12 vom n-Typ bereits in der Nähe der Bodenfläche der Trench 7 gebildet worden ist.
  • Das Körpergebiet 4 vom p-Typ wird an der Seite der Trench 7 gebildet, und eine Verarmungsschicht wird zwischen dem Körpergebiet 4 vom p-Typ und der Driftschicht 2 gebildet. Daher kann sich die Verarmungsschicht weiter in die Nähe der Bodenfläche der Trench 7 erstrecken. Die Erstreckung einer solchen Verarmungsschicht kann begrenzt werden, wenn das Hochkonzentrationsgebiet 12 vom n-Typ in der Nähe der Bodenfläche der Trench 7 ausgebildet wird. Demgemäß kann ein Strompfad gesichert werden, wenn die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung EIN ist, und die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung hat einen verringerten EIN-Widerstand.
  • Das angrenzend an die Bodenfläche der Trench 7 gebildete Hochkonzentrationsgebiet 12 vom n-Typ sollte eine Donator-Störstellenkonzentration haben, die mindestens das Zweifache bis Zehnfache derjenigen der Driftschicht 12 beträgt, die unterhalb des Hochkonzentrationsgebietes 12 vom n-Typ angeordnet ist. Weiter bevorzugt kann das Hochkonzentrationsgebiet 12 vom n-Typ eine Störstellenkonzentration haben, die fünfmal so hoch ist wie diejenige der Driftschicht 12, so dass die obigen Effekte erzielt werden können. In dem Fall, dass die Differenz zwischen der Störstellenkonzentration des Hochkonzentrationsgebietes vom n-Typ und der Donator-Störstellenkonzentration der Driftschicht 2 das Zweifache oder weniger ist, werden die Effekte durch die Bildung des Hochkonzentrationsgebietes 12 vom n-Typ auf der Bodenfläche der Trench 7 nicht erreicht. In dem Fall, dass die Differenz das Zehnfache oder mehr beträgt, könnte die elektrische Feldintensität um die Bodenfläche der Trench 7 übermäßig hoch sein.
  • Außerdem hat das Hochkonzentrationsgebiet 12 vom n-Typ eine derartige Tiefe, dass die elektrische Feldintensität im Boden der Trench 7 und der Drain-Elektrode 11 nicht erhöht wird. Das Hochkonzentrationsgebiet 12 vom n-Typ hat eine Tiefe, die so klein wie möglich ist. Es ist erforderlich, dass das Hochkonzentrationsgebiet 12 vom n-Typ eine Tiefe hat, die mindestens gleich oder geringer als 0,5 Mikrometer ist. Das Hochkonzentrationsgebiet 12 vom n-Typ hat eine Dicke, die gleich oder größer als 0,1 Mikrometer ist, so dass es alle seine eigenen Funktionen erfüllt. In dem Fall, dass die Dicke des Hochkonzentrationsgebietes 12 vom n-Typ innerhalb des Bereiches zwischen 0,1 Mikrometer und 0,3 Mikrometer liegt, kann die Erhöhung der elektrischen Feldintensität nur gering sein, und es können überlegene Eigenschaften erreicht werden, ohne die Spannungsfestigkeitscharakteristik zu verschlechtern.
  • VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 13 ist eine Draufsicht einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von vorhergehenden Ausführungsformen in folgendem Punkt. Die Trench 7 ist in einer Gitterform so angeordnet, dass sie eine Störstellenschicht wie etwa das Körpergebiet 4 vom p-Typ umgibt, im Vergleich zur Trench 7, die bei der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform in Streifenform ausgeführt ist.
  • 13 stellt eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung dar, deren Source-Elektrode 10 aus der Figur zur Erleichterung des Erkennens der Oberflächenstruktur weggelassen ist. In dem Fall, dass die Trench 7 in Gitterform ausgebildet ist, wie in 13 dargestellt, sind die Zellen nicht notwendigerweise ausgerichtet, und jede Zelle kann polygonal sein oder eine Krümmung an einer Ecke haben. Das Source-Gebiet 3 vom n-Typ und das Wannenkontaktgebiet 5 vom p-Typ sind so gebildet, dass sie eine Inselform haben. Am Boden dieser beiden Gebiete sind das Körpergebiet 4 vom p-Typ und das Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ gebildet. Die Trench 7 ist in Gitterform so gebildet, dass sie in Kontakt mit der Seite des Source-Gebietes 3 vom n-Typ steht. Das Terminierungsgebiet 16 ist um den äußeren Umfang des Musters ausgebildet. Der Querschnitt längs einer Linie B-B in 13 ist der gleiche wie in 2 oder 12 dargestellt.
  • Diese Konfiguration kann durch das folgende Herstellungsverfahren gebildet werden. Die 14(a) bis 14 (c) stellen Herstellungsschritte der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform dar. Die Herstellungsschritte werden hier unter Konzentration auf ein Herstellungsverfahren des Körpergebiets 5 vom p-Typ beschrieben, welches ein Merkmal der vorliegenden Ausführungsform ist. Die außerhalb der obigen Schritte sind die gleichen wie die Herstellungsschritte bei der ersten Ausführungsform.
  • Zuerst wird, wie in 3(a) bei der ersten Ausführungsform illustriert, die Driftschicht 2 einer Siliciumcarbid-Schicht vom n-Typ auf dem Siliciumcarbid-Substrat 1 vom n-Typ unter Nutzung eines epitaktischen Aufwachsverfahrens ausgebildet.
  • Als nächstes wird auf der Oberfläche der Driftschicht 2 unter Nutzung eines Resists eine abgeschrägte Maske 17 mit einem abgeschrägten Querschnitt ausgebildet. Durch Implantation von Ionen vertikal zur Einrichtungsoberfläche über diese abgeschrägte Maske 17 wird das Körpergebiet 4 vom p-Typ gebildet, wie in 14(a) dargestellt. Zu dieser Zeit ist der Abschrägungswinkel θ1 der abgeschrägten Maske 17 gleich einem Winkel θ2 des geneigten Abschnitts des auszubildenden Körpergebiets 4 vom p-Typ.
  • Nachfolgend werden, wie in 14(b) dargestellt, auf der Oberfläche der Driftschicht 2 das Source-Gebiet 3 vom n-Typ, das Wannenkontaktgebiet 5 vom p-Typ und das Wannengebiet hoher Konzentration 6 vom p-Typ durch Ionenimplantation ausgebildet.
  • Danach wird, wie in 14 (c) dargestellt, die Trench 7 derart gebildet, dass sie durch das Körpergebiet 4 vom p-Typ hindurchgeht, und es kann eine Struktur ausgebildet werden, wo das Körpergebiet 4 vom p-Typ eine Tiefe hat, die mit zunehmender Annäherung, ausgehend vom Boden der Trench 7, an den Boden des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ ansteigt. Die Reihenfolge der Bildung des Source-Gebietes 3 vom n-Typ, des Körpergebiets 4 vom p-Typ, des Wannenkontaktgebietes 5 vom p-Typ, des Wannengebietes hoher Konzentration 6 vom p-Typ und der Trench 7, die durch Fremdatom-Ionenimplantation gebildet werden, kann getauscht werden.
  • Zuletzt werden die Gate-Isolierschicht 8 und die Gateelektrode 9 innerhalb der Trench 7 gebildet. Die Source-Elektrode 10 wird so gebildet, dass sie im Kontakt mit dem Source-Gebiet 3 vom n-Typ und dem Wannenkontaktgebiet 5 vom p-Typ steht. Die Drain-Elektrode 11 wird auf der Rückseite gebildet. Somit hat die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung den in 2 oder 12 dargestellten Querschnitt, und es kann die in der Draufsicht in 13 dargestellte Anordnung erhalten werden.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren können während der Bildung des Körpergebiets 4 vom p-Typ Ionen vertikal in die Einrichtungsoberfläche implantiert werden. Daher kann eine Störstellenschicht längs einer horizontalen Richtung des Elements in Übereinstimmung mit einer Masken-Musteranordnung und längs einer vertikalen Richtung des Elements entsprechend der Querschnittsgestalt der Maske gebildet werden. Das heißt, es ist möglich, eine beliebige planare Anordnung des Elements zu wählen.
  • Es ist zu beachten, dass die abgeschrägte Maske 7, wie in 14 gezeigt, sowohl in den Querschnitt in horizontaler Richtung des Elements als auch in vertikaler Richtung des Elements genutzt wird, d.h. in X-Richtung und in Y-Richtung, und das Körpergebiet 4 vom p-Typ kann so gebildet werden, dass es in vier Richtungen einen abgeschrägten Querschnitt hat.
  • Die erste bis vierte Ausführungsform werden als Beispiele mit einem Siliciumcarbid-Substrat mit n-Typ-Leitfähigkeit beschrieben. Es kann auch ein Siliciumcarbid-Substrat vom p-Typ benutzt werden. Entweder das n-Typ- oder p-Typ-Siliciumcarbid-Substrat können geeignet ausgewählt werden.
  • Der Schritt des Bildens der Trennschicht wird durch Trockenätzen ausgeführt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein Trockenätzen beschränkt, und das Trockenätzen kann zusammen mit einem Nassätzen ausgeführt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Siliciumcarbid-Substrat vom n-Typ
    2
    Driftschicht
    3
    Source-Gebiet vom n-Typ
    4
    Körpergebiet vom p-Typ
    5
    Wannenkontaktgebiet vom p-Typ
    6
    Wannengebiet hoher Konzentration vom p-Typ
    7
    Trench
    8
    Gate-Isolierschicht
    9
    Gateelektrode
    10
    Source-Elektrode
    11
    Drain-Elektrode
    12
    Hochkonzentrationsgebiet vom n-Typ
    13
    Körpergebiet niedriger Konzentration vom p-Typ
    14
    Körpergebiet hoher Konzentration vom p-Typ
    15
    Maske
    16
    Terminierungsgebiet
    17
    abgeschrägte Maske

Claims (11)

  1. Herstellungsverfahren einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt des Bildens einer Driftschicht (2) aus Siliciumcarbid eines ersten Leitfähigkeitstyps auf einem Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps durch ein epitaktisches Aufwachsverfahren; einen Schritt des Bildens einer Trench (7) auf einer Oberfläche der Driftschicht (2); einen Schritt des Bildens eines Wannengebietes hoher Konzentration eines zweiten Leitfähigkeitstyps mit vorbestimmtem Abstand von der Trench (7) durch Ionenimplantation derart, dass das Wannengebiet größer als die Tiefe der Trench (7) ist; und einen Schritt des Einbettens eines Einbettungsmaterials in die Trench (7), wobei der Schritt des Bildens des Körpergebietes des zweiten Leitfähigkeitstyps einschließt; einen Schritt des Ausführens der Ionenimplantation durch die Trench (7), die gefüllt ist mit dem eingebetteten Material, um das Körpergebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps derart zu bilden, dass das Körpergebiet eine Tiefe hat, die bei Annäherung von einer Position aufwärts vom Boden der Trench (7) hin zum unteren Ende des Wannengebietes hoher Konzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps ansteigt, und einen Schritt des Auflösens und Entfernens des eingebetteten Materials nach der Bildung des Körpergebietes.
  2. Herstellungsverfahren einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bildens des Körpergebietes ein Schritt des Bildens eines Körpergebietes ist, in dem eine Störstellenkonzentration auf einer Seite des Wannengebietes hoher Konzentration höher ist als auf einer Seite der Trench (7).
  3. Herstellungsverfahren einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Bildens des Körpergebietes ein Schritt des Bildens eines Körpergebietes ist, welches eine Gradienten-Schicht einschließt, in der die Störstellenkonzentration bei Annäherung an das Wannengebiet hoher Konzentration graduell ansteigt.
  4. Herstellungsverfahren einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt des Bildens einer aus Siliciumcarbid eines ersten Leitfähigkeitstyps gemachten Driftschicht (2) auf einem Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps durch ein epitaktisches Aufwachsverfahren; einen Schritt des Bildens einer Trench (7) auf einer Oberfläche der Driftschicht (2); einen Schritt des Bildens eines Wannengebiets hoher Konzentration (6) eines zweiten Leitfähigkeitstyps mit einem vorbestimmten Abstand von der Trench durch Ionenimplantation derart, dass das Wannengebiet hoher Konzentration (6) eine größere Tiefe als die Trench (7) hat; einen Schritt des Bildens eines Körpergebietes (4) eines zweiten Leitfähigkeitstyps durch schräge Ionenimplantation durch die Trench (7) derart, dass das Körpergebiet (4) eine Tiefe hat, die bei Annäherung aus einer Position oberhalb des Bodens der Trench (7) zu einem unteren Ende des Wannengebietes hoher Konzentration (6) des zweiten Leitfähigkeitstyps ansteigt; und einen Schritt des Bildens einer Hochkonzentrationsschicht (12) eines ersten Leitfähigkeitstyps, deren Störstellenkonzentration höher als diejenige der Driftschicht (2) ist, in einem Gebiet, welches in Kontakt mit einem Boden der Trench (7) in der Driftschicht (2) steht.
  5. Herstellungsverfahren einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der Schritt des Bildens des Körpergebietes ein Schritt des Bildens eines Körpergebietes derart ist, dass ein Boden des Körpergebietes, der in Kontakt mit der Seite der Trench (7) steht, aufwärts von einem Boden der Trench (7) mit einem Abstand innerhalb ±50 Nanometer, bezogen auf eine Dicke der Gate-Isolierschicht am Boden der Trench (7), positioniert ist.
  6. Herstellungsverfahren einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps ein Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat vom n-Typ ist und der Schritt des Bildens des Körpergebietes ein Schritt des Bildens eines Körpergebietes vom p-Typ ist, dessen Akzeptor-Konzentration zwischen 1×1016/cm3 und 1×1018/cm3 liegt.
  7. Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung, welche aufweist: ein Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine Driftschicht (2), die auf einer ersten Oberfläche des Siliciumcarbid-Halbleitersubstrats gebildet ist, wobei die Driftschicht (2) aus Siliciumcarbid eines ersten Leitfähigkeitstyps gemacht ist, dessen Konzentration niedriger als diejenige des Siliciumcarbid-Halbleitersubstrats ist; eine Trench (7), die in der Driftschicht (2) gebildet ist und eine darin über einer Gate-Isolierschicht gebildete Gateelektrode einschließt; ein Wannengebiet hoher Konzentration (6), welches mit einem vorbestimmten Abstand von der Trench (7) gebildet ist, wobei das Wannengebiet hoher Konzentration (6) derart gebildet ist, dass es eine größere Tiefe als die Trench (7) hat und aus Siliciumcarbid eines zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet ist; ein Körpergebiet (4), welches aus Siliciumcarbid des zweiten Leitfähigkeitstyps gemacht ist, welches von einem Ende der Gateelektrode an einer unteren Seite der Trench (7) gebildet ist und die Trench (7) umgibt und derart gebildet ist, dass eine Tiefe des Körpergebietes (4) bei Annäherung an einen Boden des Wannengebietes hoher Konzentration (6) ansteigt; und ein Source-Gebiet, welches in einem oberen Schichtabschnitt des Körpergebiets gebildet ist, welches aus Siliciumcarbid eines ersten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, dessen Konzentration höher als diejenige der Driftschicht (2) ist, und welches derart gebildet ist, dass es in Kontakt mit einer Seite der Trench (7) steht, wobei eine Hochkonzentrationsschicht (12) eines ersten Leitfähigkeitstyps, deren Störstellenkonzentration höher als diejenige der Driftschicht (2) ist, in einem Gebiet der Driftschicht (2) gebildet ist, wobei das Gebiet in Kontakt mit der unteren Fläche der Trench (7) steht.
  8. Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung nach Anspruch 7, wobei eine Dicke der Hochkonzentrationsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps zwischen 0,1 Mikrometer und 0,3 Mikrometer liegt.
  9. Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Hochkonzentrationsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps eine Störstellenkonzentration hat, die das Zweifache bis Zehnfache derjenigen der Driftschicht (2) beträgt.
  10. Herstellungsverfahren einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt des Bildens einer Driftschicht (2) auf einem Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps durch ein epitaktisches Aufwachsverfahren; einen Schritt des Bildens eines Wannengebietes hoher Konzentration eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf einer Oberfläche der Driftschicht (2); einen Schritt des Bildens eines Resist-Musters zur Bildung einer Trench auf der Oberfläche der Driftschicht (2); einen Schritt des Ausführens einer schrägen Ionenimplantation unter Nutzung des Resist-Musters als Maske zur Bildung eines Körpergebietes eines zweiten Leitfähigkeitstyps derart, dass das Körpergebiet eines Tiefe hat, die bei Annäherung an ein unteres Ende des Wannengebietes hoher Konzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps ansteigt; und einen Schritt des Bildens einer Trench (7) durch ein Ätzverfahren unter Nutzung des Resist-Musters als Maske derart, dass die Trench (7) in Kontakt mit dem Körpergebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps in einer Position aufwärts von einem unteren Abschnitt der Trench (7) steht.
  11. Herstellungsverfahren einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt des Bildens einer Driftschicht (2) auf einem Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps durch ein epitaktisches Aufwachsverfahren; einen Schritt des Bildens eines Wannengebietes hoher Konzentration eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf einer Oberfläche der Driftschicht (2); einen Schritt des Bildens einer abgeschrägten Maske mit einem gewünschten Abschrägungswinkel zur Bildung einer Trench auf der Oberfläche der Driftschicht (2); einen Schritt des Ausführens einer Ionenimplantation von oberhalb der abgeschrägten Maske zur Bildung eines Körpergebietes eines zweiten Leitfähigkeitstyps derart, dass das Körpergebiet eines Tiefe hat, die bei Annäherung an ein unteres Ende des Wannengebietes hoher Konzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps ansteigt; einen Schritt des Bildens einer Trench (7) auf der Oberfläche der Driftschicht (2) durch ein Ätzverfahren derart, dass die Trench (7) flacher als das Wannengebiet hoher Konzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps und einen Schritt des Bildens einer Trench durch ein Ätzverfahren unter Nutzung des Resist-Musters als Maske derart, dass die Trench (7) in Kontakt mit dem Körpergebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps in einer Position aufwärts von einem unteren Abschnitt der Trench (7) steht.
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