JP6557304B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(素子構造)
本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の模式的断面構造は、図1に示すように表される。また、第1の実施の形態に係る半導体装置の模式的鳥瞰構造は、図2に示すように表される。
第1の実施の形態に係る半導体装置において、ドレイン・ソース間飽和電流IDSSと減衰ピーク位置に対応するコラム層14の底面からの距離との関係は、図7に示すように表される。図7においては、3He++イオンのドーズ量を1×1012個/cm2、5×1012個/cm2とした場合を示す。
第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図1〜図2に示すように、高抵抗で第1導電型の第1ベース層12を形成する工程と、第1ベース層12の裏面に第1導電型のドレイン層10を形成する工程と、第1ベース層12の表面に第2導電型の第2ベース層16を形成する工程と、第2ベース層16の表面に第1導電型のソース層18を形成する工程と、ソース層18および第2ベース層16の表面上にゲート絶縁膜20を形成する工程と、ゲート絶縁膜20上にゲート電極22を形成する工程と、第2ベース層16およびソース層18の下部の第1ベース層12内にドレイン層10に対向して第2導電型のコラム層14を形成する工程と、ドレイン層10にドレイン電極28を形成する工程と、
前記ソース層および前記第2ベース層にソース電極を形成する工程と、コラム層14に対して重粒子照射を行い、トラップレベルを局所的に形成する工程とを有する。
上記のように、本発明は第1の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
12…第1ベース層
14…コラム層
16…第2ベース層
18…ソース層
20…ゲート絶縁膜
22…ゲート電極
24…層間絶縁膜
26…ソース電極
28…ドレイン電極
Claims (14)
- 第1導電型の第1ベース層と、
前記第1ベース層の裏面に設けられた第1導電型のドレイン層と、
前記第1ベース層の表面に形成された第2導電型の第2ベース層と、
前記第2ベース層の表面に形成された第1導電型のソース層と、
前記ソース層および前記第2ベース層の表面上に配置されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に配置されたゲート電極と、
前記第2ベース層および前記ソース層の直下の前記第1ベース層内に前記ドレイン層に対向して、前記ドレイン層の主面に垂直な方向を長手方向にして形成された第2導電型のコラム層と、
前記ドレイン層に設けられたドレイン電極と、
前記ソース層および前記第2ベース層に設けられたソース電極と
を備え、
前記コラム層と前記第1ベース層とが前記ドレイン層の主面に平行な方向に交互に繰り返し配置されてスーパージャンクション構造を形成し、前記スーパージャンクション構造を形成する前記コラム層の底面と前記ドレイン層の上面とは互いに離間しており、
前記コラム層に対して 3He ++、 4He ++のいずれかを粒子種とする重粒子照射を行い、前記コラム層の前記底面付近にピーク位置が形成される前記重粒子照射の減衰ピークに対応した抵抗率が前記ドレイン層と前記第1ベース層との接触面から前記コラム層の前記底面に向かって増大し且つ前記底面より前記第2ベース層方向に向かって減少するピーク特性を形成することを特徴とする半導体装置。 - 前記コラム層の前記底面を基準とし、逆回復時間trrが所定の時間t 0を下回るように前記コラム層の前記底面からの距離と前記逆回復時間trrとの関係より求めた第1の位置と、ドレイン・ソース間飽和電流I DSSが所定の飽和電流I 0を下回るように前記コラム層の前記底面からの距離と前記ドレイン・ソース間飽和電流I DSSとの関係より求めた第2の位置との間に、前記重粒子照射の減衰ピーク位置が含まれることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記重粒子照射のドーズ量は、5×10 10〜5×10 12個/cm 2であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記第1ベース層、前記第2ベース層、および前記ソース層は、矩形若しくは六角形を基調とする平面パターンを格子状、若しくは千鳥格子状に配置したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記コラム層の底面と、前記ドレイン層との間は、前記第1ベース層を介して離間していることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記抵抗率が最も高いピーク位置は、前記第1ベース層に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記抵抗率が最も高いピーク位置は、コラム層底面からドレイン層側へ離れる方向側の前記第2ベース層よりも下部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 第1導電型の第1ベース層を形成する工程と、
前記第1ベース層の裏面に第1導電型のドレイン層を形成する工程と、
前記第1ベース層の表面に第2導電型の第2ベース層を形成する工程と、
前記第2ベース層の表面に第1導電型のソース層を形成する工程と、
前記ソース層および前記第2ベース層の表面上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記第2ベース層および前記ソース層の直下の前記第1ベース層内に前記ドレイン層に対向して、前記ドレイン層の主面に垂直な方向を長手方向にして第2導電型のコラム層を形成する工程と、
前記ドレイン層にドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース層および前記第2ベース層にソース電極を形成する工程と、
前記コラム層に対して 3He ++、 4He ++のいずれかを粒子種とする重粒子照射を行い、前記コラム層の底面付近にピーク位置が形成される前記重粒子照射の減衰ピークに対応した抵抗率が前記ドレイン層と前記第1ベース層との接触面から前記コラム層の前記底面に向かって増大し且つ前記底面より前記第2ベース層方向に向かって減少するピーク特性を形成する工程と
を有し、
前記コラム層と前記第1ベース層とを前記ドレイン層の主面に平行な方向に交互に繰り返し配置してスーパージャンクション構造を形成し、前記スーパージャンクション構造を形成する前記コラム層の前記底面と前記ドレイン層の上面とを互いに離間させたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記抵抗率が最も高いピーク位置を前記コラム層の前記底面付近に形成する工程は、
前記コラム層の前記底面を基準とし、逆回復時間trrが所定の時間t 0を下回るように前記コラム層の前記底面からの距離と前記逆回復時間trrとの関係より第1の位置を決定する工程と、
ドレイン・ソース間飽和電流I DSSが所定の飽和電流I 0を下回るように前記コラム層の前記底面からの距離と前記ドレイン・ソース間飽和電流I DSSとの関係より第2の位置を決定する工程と、
前記第1の位置と前記第2の位置との間に減衰ピーク位置が含まれるように重粒子照射を実施する工程と
を有することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記重粒子照射のドーズ量は、5×10 10〜5×10 12個/cm 2であることを特徴とする請求項8または9に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1ベース層、前記第2ベース層、および前記ソース層は、矩形若しくは六角形を基調とする平面パターンを格子状、若しくは千鳥格子状に配置したことを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記コラム層の底面と、前記ドレイン層との間は、前記第1ベース層を介して離間していることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記抵抗率が最も高いピーク位置は、前記第1ベース層に形成されていることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記抵抗率が最も高いピーク位置は、コラム層底面からドレイン層側へ離れる方向側の前記第2ベース層よりも下部に形成されていることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
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