JPH10294471A - Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same

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JPH10294471A
JPH10294471A JP9100026A JP10002697A JPH10294471A JP H10294471 A JPH10294471 A JP H10294471A JP 9100026 A JP9100026 A JP 9100026A JP 10002697 A JP10002697 A JP 10002697A JP H10294471 A JPH10294471 A JP H10294471A
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silicon carbide
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貴之 岩崎
Toshiyuki Ono
俊之 大野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、炭化けい素を高耐圧静電誘導
トランジスタに適用するにあたり、高ゲート耐圧,高製
造歩留りを実現できるソース,ゲート構造及びその製造
方法を提供することである。 【解決手段】炭化けい素静電誘導トランジスタにおい
て、半導体基体の表面にn型ソース領域4と一部重なる
よう、p型ゲート領域3を形成する。 【効果】ソース領域とゲート領域の合わせ精度が不要と
なり、かつ炭化けい素によりゲート耐圧を高耐圧にでき
るので、製造歩留りが大幅に向上する。
An object of the present invention is to provide a source and gate structure capable of realizing a high gate withstand voltage and a high production yield when applying silicon carbide to a high withstand voltage static induction transistor, and a method of manufacturing the same. It is to be. In a silicon carbide static induction transistor, a p-type gate region is formed on a surface of a semiconductor substrate so as to partially overlap an n-type source region. [Effect] The alignment accuracy between the source region and the gate region is not required, and the gate breakdown voltage can be increased by silicon carbide, so that the production yield is greatly improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は炭化けい素半導体装
置の構造およびその製造方法に関する。
The present invention relates to a structure of a silicon carbide semiconductor device and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の一つとして静電誘導トラン
ジスタがある。このトランジスタは、半導体基板の表面
にソース領域を備えるとともに、裏面にドレイン領域を
備え、かつ、ソース領域とドレイン領域の間に電流通路
となる高比抵抗領域を備えている。静電誘導トランジス
タにおいては、高比抵抗領域を流れる電流が、半導体表
面のゲート領域に加える電圧をコントロールすることに
より、オン・オフされる。
2. Description of the Related Art One of semiconductor devices is an electrostatic induction transistor. This transistor has a source region on a front surface of a semiconductor substrate, a drain region on a back surface, and a high resistivity region serving as a current path between the source region and the drain region. In an electrostatic induction transistor, a current flowing through a high specific resistance region is turned on / off by controlling a voltage applied to a gate region on a semiconductor surface.

【0003】図2は従来の静電誘導トランジスタの基本
構成を示すもので、高不純物濃度n型ソース領域4と高
不純物濃度n型ドレイン領域2を備え、両領域2,4の
間に低不純物濃度n型ドリフト領域1を備えている。高
不純物濃度n型ソース領域4と同じ側に高不純物濃度p
型ゲート領域3を備え、ゲート領域3の働きにより電流
がオン・オフされる。
FIG. 2 shows a basic configuration of a conventional static induction transistor. The transistor has a high impurity concentration n-type source region 4 and a high impurity concentration n-type drain region 2 and a low impurity concentration between the two regions 2 and 4. A concentration n-type drift region 1 is provided. The high impurity concentration p is on the same side as the high impurity concentration n-type source region 4.
The gate region 3 is provided, and the current is turned on / off by the function of the gate region 3.

【0004】上記の如き静電誘導トランジスタにおい
て、高不純物濃度n型ソース領域4と高不純物濃度n型
ドレイン領域2の間の低不純物濃度n型ドリフト領域1
を流れる電流は、高不純物濃度p型ゲート領域3に加え
る電圧による空乏層の拡がりによって、オン・オフされ
る。静電誘導トランジスタを高耐圧化するに従い、ソー
ス,ドレイン間電圧をブロッキングするために、高不純
物濃度p型ゲート領域3に加える電圧が大きくなるの
で、高不純物濃度p型ゲート領域3と高不純物濃度n型
ソース領域4の耐圧を高くする必要があるが、高不純物
濃度p型ゲート領域3と高不純物濃度n型ソース領域4
の直接接合ではゲート,ソース間耐圧を確保することが
出来ない。そこで高不純物濃度p型ゲート領域3と高不
純物濃度n型ソース領域4の間に低不純物濃度n型ドリ
フト領域1を設け、高不純物濃度p型ゲート領域3,高
不純物濃度n型ソース領域4間の耐圧を確保する。
In the electrostatic induction transistor as described above, the low impurity concentration n-type drift region 1 between the high impurity concentration n-type source region 4 and the high impurity concentration n-type drain region 2
Is turned on / off by the expansion of the depletion layer due to the voltage applied to the high impurity concentration p-type gate region 3. As the withstand voltage of the static induction transistor is increased, the voltage applied to the high impurity concentration p-type gate region 3 increases in order to block the voltage between the source and the drain. Although it is necessary to increase the breakdown voltage of the n-type source region 4, the high impurity concentration p-type gate region 3 and the high impurity concentration n-type
Cannot ensure the withstand voltage between the gate and the source by the direct junction of Therefore, a low impurity concentration n-type drift region 1 is provided between the high impurity concentration p-type gate region 3 and the high impurity concentration n-type source region 4, and the high impurity concentration p-type gate region 3 and the high impurity concentration n-type source region 4 Ensure the pressure resistance of

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のゲート,ソース
構造はゲート側の合わせ精度,仕上がり寸法精度が厳し
く要求される。まず、静電誘導トランジスタはソース,
ドレイン間に印加される規定電圧をゲート,ソース間逆
バイアス電圧でブロックする。ここで電圧増幅率μは制
御されるベきソース,ドレイン間電圧に対するゲート電
圧として定義される。耐圧5kVクラスの静電誘導トラ
ンジスタで、電圧増幅率μを100とするとゲート,ソ
ース間耐圧は50Vとなる。これをシリコンで作製した
場合ゲート領域3,ソース領域4間距離は2.5μm 以
上とする必要がある。従来のゲート構造では、非常に厳
しい加工精度が要求され、ステッパー露光法やセルファ
ライメント等の技術を駆使しても歩留りが上がらない。
The conventional gate and source structures are required to have strict alignment accuracy on the gate side and finished dimensional accuracy. First, the source of the static induction transistor is
The specified voltage applied between the drains is blocked by the reverse bias voltage between the gate and the source. Here, the voltage amplification factor μ is defined as a gate voltage with respect to a source-drain voltage to be controlled. With a 5 kV-class electrostatic induction transistor and a voltage amplification factor μ of 100, the gate-source withstand voltage is 50 V. When this is made of silicon, the distance between the gate region 3 and the source region 4 needs to be 2.5 μm or more. In the conventional gate structure, extremely strict processing accuracy is required, and the yield does not increase even if technologies such as a stepper exposure method and self-alignment are used.

【0006】ところで、最近、シリコン以外の半導体材
料として炭化けい素が注目を集めている。炭化けい素
は、最大電界強度が、シリコンと比べて一桁以上大き
く、バンドギャップが大きいため、高耐圧素子や高温用
半導体素子に最適と考えられている。炭化けい素で耐圧
5kV,電圧増幅率μ100の静電誘導トランジスタを
作製した場合、ゲート,ソース間距離は0.25μm と
なる。したがって、シリコンプロセスの10倍以上の微
細加工が要求され、既存のデバイスプロセス技術ではこ
のような加工精度を達成することは極めて困難である。
[0006] Recently, silicon carbide has attracted attention as a semiconductor material other than silicon. Silicon carbide is considered to be most suitable for a high breakdown voltage element and a high-temperature semiconductor element because the maximum electric field strength is at least one order of magnitude higher than silicon and the band gap is large. When an electrostatic induction transistor with a withstand voltage of 5 kV and a voltage amplification factor of μ100 is made of silicon carbide, the distance between the gate and the source is 0.25 μm. Therefore, fine processing that is at least 10 times that of the silicon process is required, and it is extremely difficult to achieve such processing accuracy with existing device process technology.

【0007】ゲート,ソース間距離を0.25μm より
広くとり、実現可能な加工技術で作製した場合、以下の
問題が生じる。耐圧5kVクラスの静電誘導トランジス
タのドリフト領域濃度はシリコンが1013cm~3であるの
に対して、炭化けい素では1015cm~3となる。よって、
炭化けい素の空乏層の伸びはシリコンの約1/10とな
る。加工精度に余裕をとるとブロックするために必要な
ゲート電圧が高くなり、ブロッキング特性が悪化する。
If the distance between the gate and the source is made wider than 0.25 μm and the semiconductor device is manufactured by a feasible processing technique, the following problems occur. The drift region concentration of the electrostatic induction transistor having a withstand voltage of 5 kV class is 10 13 cm 3 for silicon, and 10 15 cm 3 for silicon carbide. Therefore,
The extension of the depletion layer of silicon carbide is about 1/10 that of silicon. If the processing accuracy has a margin, the gate voltage required for blocking increases, and the blocking characteristics deteriorate.

【0008】他の手段として空乏層が拡がりやすいよ
う、ドリフト領域濃度を低くすることが考えられる。し
かし、この手段をとると、ドリフト領域の比抵抗が大き
くなり、炭化けい素を用いた静電誘導トランジスタの利
点である低オン抵抗が犠牲となる。
As another means, it is conceivable to lower the drift region concentration so that the depletion layer easily spreads. However, when this measure is taken, the resistivity of the drift region increases, and the low on-resistance, which is an advantage of the electrostatic induction transistor using silicon carbide, is sacrificed.

【0009】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
その目的とするところは、炭化けい素を静電誘導トラン
ジスタに適用するにあたり、高ゲート耐圧,高製造歩留
りを実現できる構造及び製造方法を提供するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a structure and a manufacturing method capable of realizing a high gate breakdown voltage and a high manufacturing yield when applying silicon carbide to an electrostatic induction transistor. To provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、炭化けい素(SiC)を主材料とする炭化けい素半
導体基体を有する。この炭化けい素半導体基体は、第1
導電型のドリフト領域と、炭化けい素半導体基体の表面
から内部に伸び、ドリフト領域と隣接し、かつドリフト
領域よりも不純物濃度が高い、第1導電型のソース領域
および第2導電型のゲート領域と、を備える。さらに、
ドリフト領域にはドレイン電極が電気的に接続され、ソ
ース領域及びゲート領域にはそれぞれソース電極及びゲ
ート電極が接触する。ここで、ドレイン電極とソース電
極間には主電流が流れ、ゲート電極に印加される電圧に
よって主電流のオン・オフが制御される。ここで、本発
明の主たる特徴の1つは、ソース領域とゲート領域とが
接触するように設けられることである。
A semiconductor device according to the present invention has a silicon carbide semiconductor substrate whose main material is silicon carbide (SiC). This silicon carbide semiconductor substrate has a first
A conductivity type drift region, a first conductivity type source region and a second conductivity type gate region extending inward from the surface of the silicon carbide semiconductor substrate, adjacent to the drift region, and having a higher impurity concentration than the drift region. And. further,
A drain electrode is electrically connected to the drift region, and a source electrode and a gate electrode contact the source region and the gate region, respectively. Here, a main current flows between the drain electrode and the source electrode, and ON / OFF of the main current is controlled by a voltage applied to the gate electrode. Here, one of the main features of the present invention is that the source region and the gate region are provided so as to be in contact with each other.

【0011】上記本発明による半導体装置においては、
ソース領域とゲート領域とが接触するように設けられる
ので、これらの領域をパターンニングする際のマスク合
わせにそれほど高い精度を必要としない。しかも、炭化
けい素を主材料としているので、ともに高不純物濃度の
ソース領域とゲート領域とを接触させても高いゲート耐
圧を得ることができる。従って、高い製造歩留まりで高
ゲート耐圧が得られる。
In the semiconductor device according to the present invention,
Since the source region and the gate region are provided so as to be in contact with each other, not so high precision is required for mask alignment when patterning these regions. In addition, since silicon carbide is used as a main material, a high gate breakdown voltage can be obtained even if the source region and the gate region both having a high impurity concentration are brought into contact. Therefore, a high gate breakdown voltage can be obtained with a high production yield.

【0012】さらに、電圧増幅率μを大きくするために
は、ソース領域を挾んで対向するゲート領域間の距離の
最も狭い位置が、炭化けい素半導体基体内におけるソー
ス領域よりも深い位置に在ることが好ましい。
Further, in order to increase the voltage amplification factor μ, the position where the distance between the gate regions opposed to each other across the source region is the narrowest position is deeper than the source region in the silicon carbide semiconductor substrate. Is preferred.

【0013】なお、ドレイン電極とドリフト層の間に
は、ドリフト領域よりも不純物濃度が高い第1導電型ま
たは第2導電型の半導体層が介在してもよい。第1導電
型の半導体層の場合には、本発明による半導体装置は静
電誘導トランジスタ(SIT)として動作し、他方、第
2導電型の半導体層の場合には、静電誘導サイリスタ
(SIサイリスタ)として動作する。
Note that a semiconductor layer of the first conductivity type or the second conductivity type having a higher impurity concentration than the drift region may be interposed between the drain electrode and the drift layer. In the case of a semiconductor layer of the first conductivity type, the semiconductor device according to the present invention operates as an electrostatic induction transistor (SIT), while in the case of a semiconductor layer of the second conductivity type, an electrostatic induction thyristor (SI thyristor) ).

【0014】上記本発明による構成を含む炭化けい素半
導体装置のゲート領域を形成するには、高エネルギーに
よるあるいは高温状態のもとでのイオン注入が好適であ
る。高エネルギーのイオン注入に好適なマスクとして、
本発明による炭化けい素半導体の製造方法においては、
有機膜,無機膜、及びレジスタが順次積層される多層膜
が用いられる。また、高温状態のもとでのイオン注入に
好適なマスクとして、窒化けい素、及び高融点金属シリ
サイドが順次積層される多層膜が用いられる。なお、本
発明において、第1導電型及び第2導電型は、p型及び
n型のいずれかであり、互いに反対の導電型である。
In order to form the gate region of the silicon carbide semiconductor device having the structure according to the present invention, ion implantation with high energy or under high temperature is suitable. As a mask suitable for high energy ion implantation,
In the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor according to the present invention,
A multilayer film in which an organic film, an inorganic film, and a resistor are sequentially stacked is used. Further, as a mask suitable for ion implantation under a high temperature state, a multilayer film in which silicon nitride and refractory metal silicide are sequentially stacked is used. In the present invention, the first conductivity type and the second conductivity type are either p-type or n-type, and are opposite to each other.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の実施例について説明す
る。以後の構造では、1チャンネル分だけを示すことに
する。大電流にするにはこれらを多数並列に並べたマル
チチャンネル構造にすればよい。
Embodiments of the present invention will be described. In the following structure, only one channel is shown. In order to obtain a large current, a multi-channel structure in which many of them are arranged in parallel may be used.

【0016】図1は、本発明の実施例である表面ゲート
構造の静電誘導トランジスタの断面構造を示す。
FIG. 1 shows a sectional structure of a static induction transistor having a surface gate structure according to an embodiment of the present invention.

【0017】炭化けい素を材料とする半導体基体におい
て、比較的不純物濃度が高いn型ドレイン領域2が半導
体基体の一方の表面(図の下側)から半導体基体内部に
伸び、n型ドレイン領域2に、この領域よりも不純物濃
度が低いn型ドリフト領域1が隣接する。さらに、半導
体基体の他方の表面(図の上側)から、n型ドリフト領
域1よりも不純物濃度が高いn型ソース領域4が、半導
体基体内かつn型ドリフト領域1内に伸びる。n型ソー
ス領域4の両端には、半導体基体の他方の表面から半導
体基体内かつn型ドリフト領域1内に伸びn型ドリフト
領域1よりも不純物濃度が高いp型ゲート領域3が、n
型ソース領域4に部分的に接触して両領域が重なるよう
に設けられる。p型ゲート領域3は、n型ソース領域4
よりも半導体基体内に深く伸びている。すなわち、p型
ゲート領域3とn型ドリフト領域1とのpn接合の深さ
は、n型ソース領域4とn型ドリフト領域1との接合部
の深さよりも深い。半導体基体の一方の表面において、
ドレイン電極22がn型ドレイン領域2と接触して、n
型ドリフト領域1と電気的に接続される。半導体基体の
他方の表面においては、ソース電極21がn型ソース領
域4と接触し、かつゲート電極20が、n型ソース領域
4の両端においてp型ゲート領域3と接触する。ドレイ
ン電極22,ソース電極21及びゲート電極20は、そ
れぞれドレイン端子32,ソース端子31及びゲート端
子30に接続される。これらの端子を介して本実施例の
静電誘導トランジスタは、外部回路と接続される。
In a semiconductor substrate made of silicon carbide, an n-type drain region 2 having a relatively high impurity concentration extends from one surface (lower side of the figure) of the semiconductor substrate to the inside of the semiconductor substrate. Then, an n-type drift region 1 having an impurity concentration lower than that of this region is adjacent. Further, an n-type source region 4 having a higher impurity concentration than the n-type drift region 1 extends from the other surface (upper side in the figure) of the semiconductor substrate into the semiconductor substrate and into the n-type drift region 1. At both ends of the n-type source region 4, a p-type gate region 3 extending from the other surface of the semiconductor substrate into the semiconductor substrate and into the n-type drift region 1 and having an impurity concentration higher than that of the n-type drift region 1 is provided.
The mold source region 4 is provided so as to partially contact with the mold source region 4 so that both regions overlap. The p-type gate region 3 is an n-type source region 4
It extends deeper into the semiconductor substrate. That is, the depth of the pn junction between p-type gate region 3 and n-type drift region 1 is deeper than the depth of the junction between n-type source region 4 and n-type drift region 1. On one surface of the semiconductor substrate,
When the drain electrode 22 contacts the n-type drain region 2, n
Drift region 1 is electrically connected. On the other surface of the semiconductor substrate, source electrode 21 contacts n-type source region 4, and gate electrode 20 contacts p-type gate region 3 at both ends of n-type source region 4. The drain electrode 22, the source electrode 21, and the gate electrode 20 are connected to the drain terminal 32, the source terminal 31, and the gate terminal 30, respectively. Through these terminals, the electrostatic induction transistor of this embodiment is connected to an external circuit.

【0018】本実施例においては、高不純物濃度のp型
ゲート領域3と高不純物濃度のn型ソース領域とが接触
しているが、半導体基体の材料が炭化けい素であるた
め、p型ゲート領域3とn型ソース領域4とのpn接合
の耐圧すなわちゲート耐圧を高くできる。このように、
p型ゲート領域3とn型ソース領域4とが接触してもゲ
ート耐圧を高くできること、すなわちp型ゲート領域3
とn型ソース領域4との間にこれらの領域よりも不純物
濃度が低い半導体領域を設けなくても高いゲート耐圧が
得られることにより、製造工程において、p型ゲート領
域3のパターンとn型ソース領域4のパターンとを位置
合わせするためのマスク合わせに高い精度が要求されな
い。パターン形状によっては、マスク合わせを不要にす
ることも可能である。従って、製造工程においてゲート
耐圧の大きさのバラツキが小さくできるので、製造歩留
まりが向上する。さらに、ソース領域の面積を広くでき
るので、大電流化が可能になる。
In this embodiment, the p-type gate region 3 having a high impurity concentration is in contact with the n-type source region having a high impurity concentration. However, since the material of the semiconductor substrate is silicon carbide, the p-type gate region 3 is formed. The breakdown voltage of the pn junction between the region 3 and the n-type source region 4, that is, the gate breakdown voltage can be increased. in this way,
Even if the p-type gate region 3 and the n-type source region 4 make contact, the gate breakdown voltage can be increased, that is, the p-type gate region 3
A high gate breakdown voltage can be obtained without providing a semiconductor region having a lower impurity concentration than these regions between the p-type gate region 3 and the n-type source region 4 in the manufacturing process. High precision is not required for mask alignment for aligning the pattern of the region 4 with the pattern. Depending on the pattern shape, it is possible to eliminate the need for mask alignment. Therefore, the variation in the magnitude of the gate breakdown voltage can be reduced in the manufacturing process, and the manufacturing yield is improved. Further, since the area of the source region can be increased, the current can be increased.

【0019】図3に図1の静電誘導トランジスタの製造
方法の断面構造図を示す。(a)は高不純物濃度n型半
導体基板からなるn型ドレイン領域2上に、エピタキシ
ャル成長を用いて低不純物濃度n型ドリフト領域1を形
成したものである。続いて、(b)に示すようにイオン
遮蔽用マスクであるゲート領域形成用マスク10を用い
て、低不純物濃度n型ドリフト領域1の表面にアルミニ
ウムなどp型不純物のイオン注入により、高不純物濃度
p型ゲート領域3を形成する。さらに、(c)に示すよ
うにマスク11を用いて、窒素などのn型不純物のイオ
ン注入により、高不純物濃度n型ソース領域4を形成す
る。この時、高不純物濃度n型ソース領域4は高不純物
濃度p型ゲート領域3と接触し互いに重なるようにす
る。続いて(d)のように、ゲート電極20,ソース電
極21,ドレイン電極22を形成する。
FIG. 3 is a sectional view showing a method of manufacturing the static induction transistor of FIG. 3A shows a case where a low impurity concentration n-type drift region 1 is formed on an n-type drain region 2 made of a high impurity concentration n-type semiconductor substrate by epitaxial growth. Subsequently, as shown in FIG. 2B, a p-type impurity such as aluminum is ion-implanted into the surface of the low-impurity-concentration n-type drift region 1 by using a gate region forming mask 10 which is an ion-shielding mask, thereby forming a high impurity concentration. A p-type gate region 3 is formed. Further, as shown in FIG. 2C, a high impurity concentration n-type source region 4 is formed by ion implantation of an n-type impurity such as nitrogen using the mask 11. At this time, the high impurity concentration n-type source region 4 is in contact with the high impurity concentration p-type gate region 3 so as to overlap each other. Subsequently, a gate electrode 20, a source electrode 21, and a drain electrode 22 are formed as shown in FIG.

【0020】炭化けい素の不純物拡散係数はシリコンの
約1/10000と小さいことから、熱拡散は実用的で
はない。そこで、イオン注入法が炭化けい素静電誘導ト
ランジスタの高不純物濃度p型ゲート領域3形成のため
の好ましい手段である。そこで、イオン注入法で高耐圧
静電誘導トランジスタの高不純物濃度p型ゲート領域3
の形成に関する本発明者の検討について以下に述べる。
Since silicon has a small impurity diffusion coefficient of about 1 / 10,000 that of silicon, thermal diffusion is not practical. Therefore, the ion implantation method is a preferable means for forming the high impurity concentration p-type gate region 3 of the silicon carbide static induction transistor. Therefore, a high impurity concentration p-type gate region 3 of a high withstand voltage static induction transistor is formed by ion implantation.
The study of the present inventor on the formation of is described below.

【0021】従来、シリコン半導体の分野では静電誘導
トランジスタの高不純物濃度p型ゲート領域3は深く形
成する必要があるので、不純物の熱拡散が用いられてい
る。通常、耐圧5kVクラスの静電誘導トランジスタで
は、高不純物濃度p型ゲート領域3の深さは60μmが
必要である。イオン注入では10Mevの高エネルギー
で注入しても、注入深さは10μmであり、60μmの
深さまで注入することは困難である。
Conventionally, in the field of silicon semiconductor, since the high impurity concentration p-type gate region 3 of the static induction transistor needs to be formed deep, thermal diffusion of impurities has been used. Usually, in a 5 kV-class electrostatic induction transistor, the depth of the high impurity concentration p-type gate region 3 needs to be 60 μm. In the ion implantation, even if implantation is performed at a high energy of 10 MeV, the implantation depth is 10 μm, and it is difficult to implant up to a depth of 60 μm.

【0022】炭化けい素は高不純物濃度p型ゲート領域
3の深さを5μm程度にすることができる。この深さは
5MeV程度のイオン注入で形成可能である。したがっ
て、炭化けい素の場合、高不純物濃度p型ゲート領域3
の形成にイオン注入を用いることができる。
Silicon carbide can make the depth of the high impurity concentration p-type gate region 3 approximately 5 μm. This depth can be formed by ion implantation of about 5 MeV. Therefore, in the case of silicon carbide, the high impurity concentration p-type gate region 3
Can be used for ion implantation.

【0023】ゲート逆バイアス時に、高不純物濃度p型
ゲート領域3と高不純物濃度n型ソース領域4の間に生
じる空乏層は主に、高不純物濃度p型ゲート領域3方向
に伸びるよう、高不純物濃度n型ソース領域4に比べ
て、高不純物濃度p型ゲート領域3の不純物濃度を低く
する方が望ましい。その理由1,2,3を以下に述べ
る。
The depletion layer generated between the high impurity concentration p-type gate region 3 and the high impurity concentration n-type source region 4 at the time of gate reverse bias mainly has a high impurity concentration so as to extend in the direction of the high impurity concentration p-type gate region 3. It is desirable that the impurity concentration of the high impurity concentration p-type gate region 3 be lower than that of the impurity concentration n-type source region 4. The reasons 1, 2, and 3 will be described below.

【0024】1.炭化けい素は不純物準位がシリコンに
比べて深く、特にアクセプタ準位において顕著である。
アクセプタとしてボロンを用いる場合、シリコン中での
ボロンのアクセプタ準位が45meVであるのに対し
て、炭化けい素では約300meVと深い。よって、格子位置
にあるアクセプタのうち、室温で活性化するものの割合
は数%である。したがって、高不純物濃度p型ゲート領
域3を空乏層が拡がらないような高キャリア濃度にする
には、多量のイオンを注入しなければならず、欠陥の原
因となる。
1. Silicon carbide has a deeper impurity level than silicon, and is particularly remarkable at an acceptor level.
When boron is used as the acceptor, the acceptor level of boron in silicon is 45 meV, whereas that of silicon carbide is as deep as about 300 meV. Therefore, of the acceptors at the lattice position, the ratio of those that are activated at room temperature is several percent. Therefore, in order to make the high impurity concentration p-type gate region 3 high in carrier concentration such that the depletion layer does not spread, a large amount of ions must be implanted, which causes defects.

【0025】2.電圧増幅率μを高くするため、高不純
物濃度p型ゲート領域3は高不純物濃度n型ソース領域
4と比べて、深いpn接合を形成する必要がある。その
ため、高不純物濃度p型ゲート領域3の形成時、高エネ
ルギーでイオン注入しなければならない。しかし、深
く、多量のイオンを注入することは欠陥の原因となる。 3.高不純物濃度n型ソース領域4が高濃度であると、
オン状態で電流が流れる際、ソースから電子が注入され
る。注入された電子によって、伝導度変調が生じ、基板
抵抗は低下する。
2. In order to increase the voltage amplification factor μ, it is necessary to form a deeper pn junction in the high impurity concentration p-type gate region 3 than in the high impurity concentration n-type source region 4. Therefore, when forming the p-type gate region 3 having a high impurity concentration, ions must be implanted with high energy. However, implanting deep and large amounts of ions causes defects. 3. When the high impurity concentration n-type source region 4 has a high concentration,
When current flows in the on state, electrons are injected from the source. The injected electrons cause conductivity modulation and reduce the substrate resistance.

【0026】図4は炭化けい素の不純物拡散係数が小さ
いことを利用して、イオン注入法により形成した静電誘
導トランジスタの断面構造例である。図1と同様に高不
純物濃度n型ソース領域4は高不純物濃度p型ゲート領
域3と重なるように形成されているが、n型ソース領域
4の両端に位置する複数の(本実施例では2個の)高不
純物濃度p型ゲート領域3の距離の最も狭い位置が高不
純物濃度n型ソース領域4よりも深い位置にあり、本実
施例ではp型ゲート領域の深さ方向の略中央部にある。
図4の高不純物濃度p型ゲート領域3の如き形状可能と
なる理由について以下、説明する。
FIG. 4 is an example of a cross-sectional structure of an electrostatic induction transistor formed by ion implantation utilizing the low impurity diffusion coefficient of silicon carbide. As in FIG. 1, the high impurity concentration n-type source region 4 is formed so as to overlap the high impurity concentration p-type gate region 3, but a plurality of (two in this embodiment) located at both ends of the n-type source region 4 are formed. Is located at a position deeper than the n-type source region 4 having a high impurity concentration, and in the present embodiment, at a substantially central portion in the depth direction of the p-type gate region. is there.
The reason why the high impurity concentration p-type gate region 3 can be formed as shown in FIG. 4 will be described below.

【0027】図5はイオン注入直後の炭化けい素基板を
横方向から見た場合の、注入イオン濃度の等高線を示し
たものである。等高線40,41,42の順でイオン濃
度は低下する。マスクの裏側まで、注入イオンがまわり
込むのは、注入イオンと基板原子の核衝突により注入イ
オンが横方向に散乱されるためである。シリコンでも注
入直後は、イオン濃度分布がこのように中央部が横方向
に膨らんだ形状をしている。しかし、欠陥回復及び不純
物イオン活性化のためのアニールにより、注入イオンが
再分布するので、この分布形状は保たれない。炭化けい
素では不純物拡散係数がシリコンの1/10000と極
めて小さいことから、アニールによる再分布が起こらず
注入直後の形状が保たれる。
FIG. 5 shows contour lines of the implanted ion concentration when the silicon carbide substrate immediately after the ion implantation is viewed from the lateral direction. The ion concentration decreases in the order of the contour lines 40, 41, and 42. The reason why the implanted ions reach the back side of the mask is that the implanted ions are scattered in the lateral direction due to nuclear collision between the implanted ions and the substrate atoms. Immediately after implantation of silicon, the ion concentration distribution has a shape in which the central portion swells in the lateral direction. However, since the implanted ions are redistributed by annealing for defect recovery and activation of impurity ions, this distribution shape cannot be maintained. Since silicon carbide has an extremely small impurity diffusion coefficient of 1/10000 that of silicon, redistribution due to annealing does not occur and the shape immediately after implantation is maintained.

【0028】上記構造とすることで、オフする時、高不
純物濃度n型ソース領域4から離れた位置で、高不純物
濃度p型ゲート領域3と低不純物濃度n型ドリフト領域
1よりなるpn接合から低不純物濃度n型ドリフト領域
1に拡がる空乏層が接触するので、電圧増幅率μが高く
なる。また、イオン注入により高不純物濃度p型ゲート
領域3を形成すれば、図5に示すように、チャンネル幅
の最も狭い位置と不純物濃度が最も高い位置が一致す
る。このため、チャンネル幅の最も狭い位置で空乏層が
低不純物濃度n型ドリフト領域1方向に最も拡がる。よ
って、小さなゲート電圧でソース,ドレイン間電圧をブ
ロックできる。
With the above structure, when the semiconductor device is turned off, the pn junction formed by the high impurity concentration p-type gate region 3 and the low impurity concentration n-type drift region 1 is separated from the high impurity concentration n-type source region 4 by a distance. Since the depletion layer extending to the low impurity concentration n-type drift region 1 contacts, the voltage amplification factor μ increases. When the high impurity concentration p-type gate region 3 is formed by ion implantation, the position where the channel width is the narrowest and the position where the impurity concentration is the highest match as shown in FIG. For this reason, the depletion layer spreads most toward the low impurity concentration n-type drift region 1 at the position where the channel width is the narrowest. Therefore, the source-drain voltage can be blocked with a small gate voltage.

【0029】電圧増幅率μを大きくするため、図4の高
不純物濃度p型ゲート領域3は数μm程度の深さが必要
である。そのため、高エネルギーでイオン注入しなけれ
ばならない。高エネルギーのイオンを遮蔽するためには
厚いマスクが必要となる。図5の分布形状を実現するに
は、マスク側壁での注入イオンの散乱を避けなければな
らない。そのために、マスクはできるだけ薄い方が有利
である。マスク10の材料としては、有機膜,レジス
ト,メタル,シリサイド,SiO2 等が考えられる。
In order to increase the voltage amplification factor μ, the high impurity concentration p-type gate region 3 shown in FIG. 4 needs to have a depth of about several μm. Therefore, ions must be implanted with high energy. In order to shield high energy ions, a thick mask is required. In order to realize the distribution shape shown in FIG. 5, scattering of implanted ions on the mask side wall must be avoided. Therefore, it is advantageous that the mask is as thin as possible. As a material of the mask 10, an organic film, a resist, a metal, silicide, SiO 2 or the like can be considered.

【0030】また、多層レジスト法により、マスク側面
を半導体基板表面に対して垂直に加工することが可能と
なり、マスク側壁でのイオン散乱が防止できる。図6に
多層レジストの加工方法を示す。(a)に示すように、
半導体基板表面に有機膜12,無機中間層13,レジス
ト14の積層構造を形成する。無機中間層13は有機膜
12とレジスト14が混合することを避けるために用い
る。続いて、(b)に示すように、露光処理によりレジ
スト14を加工する。次に、(c)に示すように、無機
中間層13の加工は、レジスト14をマスクとしてエッ
チングで行う。最後に、(d)に示すように、有機膜1
2のパターン形成はレジスト14と無機中間層13をマ
スクにO2 −RIEによるドライエッチングで行う。有
機膜12として具体的にポリイミド樹脂がある。工程
(c)の後、本多層マスクを用いてイオン注入を行う。
Further, by the multilayer resist method, it becomes possible to process the mask side surface perpendicular to the semiconductor substrate surface, and it is possible to prevent ion scattering on the mask side wall. FIG. 6 shows a method of processing a multilayer resist. As shown in (a),
A laminated structure of an organic film 12, an inorganic intermediate layer 13, and a resist 14 is formed on the surface of a semiconductor substrate. The inorganic intermediate layer 13 is used to prevent the organic film 12 and the resist 14 from being mixed. Subsequently, the resist 14 is processed by an exposure process as shown in FIG. Next, as shown in (c), the processing of the inorganic intermediate layer 13 is performed by etching using the resist 14 as a mask. Finally, as shown in FIG.
The pattern 2 is formed by dry etching by O 2 -RIE using the resist 14 and the inorganic intermediate layer 13 as a mask. A specific example of the organic film 12 is a polyimide resin. After the step (c), ion implantation is performed using the multilayer mask.

【0031】シリサイドは注入イオンの遮蔽効果が大き
いことから、マスクを薄くでき、マスク側壁での注入イ
オンの散乱を抑制できる。また、メタルは注入イオンが
マスクを透過するチャネリングという現象が生じる。よ
って、メタルを用いる場合、チャネリング防止のためメ
タルと半導体基板表面の間に非晶質膜を形成する必要が
ある。
Since silicide has a large shielding effect against implanted ions, the mask can be made thinner, and the scattering of implanted ions on the side walls of the mask can be suppressed. In addition, metal causes a phenomenon called channeling in which implanted ions pass through the mask. Therefore, when a metal is used, it is necessary to form an amorphous film between the metal and the surface of the semiconductor substrate to prevent channeling.

【0032】炭化けい素では高温で加熱しながらイオン
注入することで、注入時の欠陥を低減できる。マスク材
料に耐熱性があれば、高温のイオン注入で用いることが
できる。図7は耐熱性が高く、薄くてもイオンの遮蔽効
果が大きく、かつ、イオン注入後の除去が容易なマスク
材料を用いた実施例を示したものである。マスクは窒化
けい素15の上に高融点金属シリサイド16の積層構造
とする。高融点金属シリサイドは耐熱性と遮蔽効果を満
たす。半導体基板と接触する部分を窒素けい素とするこ
とでイオン注入後のマスクの除去を容易にする。なお、
高融点金属シリサイドとしてはタングステンシリサイ
ド,モリブデンシリサイドなどがある。
By implanting silicon carbide while heating at a high temperature, defects at the time of implantation can be reduced. If the mask material has heat resistance, it can be used for high-temperature ion implantation. FIG. 7 shows an embodiment using a mask material which has high heat resistance, has a large ion shielding effect even when thin, and is easy to remove after ion implantation. The mask has a laminated structure of refractory metal silicide 16 on silicon nitride 15. Refractory metal silicide satisfies heat resistance and shielding effect. By making the portion in contact with the semiconductor substrate nitrogen silicon, removal of the mask after ion implantation is facilitated. In addition,
Examples of the refractory metal silicide include tungsten silicide and molybdenum silicide.

【0033】図8は図4と較べて、ゲート電極と高不純
物濃度p型ゲート領域3の接触抵抗を低減した他の実施
例を示す。ゲート電極と接触する高不純物濃度p型ゲー
ト領域3表面をさらに高不純物濃度のp型領域5として
いる。前図5に示す通り、一段階のイオン注入では表面
濃度が小さくなる。そこで、高不純物濃度p型ゲート領
域3の形成時と同じマスクを用いて、p型不純物を第一
段階と比べて、低エネルギーでイオン注入する。このと
き、注入するイオン種は第一段階と同じでも、異なって
いてもよい。この注入はゲート電極の接触抵抗低減が目
的であるから、浅い接合で十分である。
FIG. 8 shows another embodiment in which the contact resistance between the gate electrode and the high impurity concentration p-type gate region 3 is reduced as compared with FIG. The surface of the p-type gate region 3 having a high impurity concentration in contact with the gate electrode is formed as a p-type region 5 having a higher impurity concentration. As shown in FIG. 5, the surface concentration is reduced by one-stage ion implantation. Therefore, p-type impurities are ion-implanted at a lower energy than in the first stage, using the same mask as used for forming the p-type gate region 3 having a high impurity concentration. At this time, the ion species to be implanted may be the same as in the first stage or may be different. Since this implantation is intended to reduce the contact resistance of the gate electrode, a shallow junction is sufficient.

【0034】図9は図4よりさらに電圧増幅率μを向上
した静電誘導トランジスタの他の実施例を示す。図9は
図4と同様にn型ソース領域4の両端の高不純物濃度p
型ゲート領域3間の距離の最も狭い位置が高不純物濃度
n型ソース領域4より深い位置にあるが、その位置が図
4より更に深いところにあることが特徴的である。
FIG. 9 shows another embodiment of the electrostatic induction transistor in which the voltage amplification factor μ is further improved from that of FIG. FIG. 9 shows a high impurity concentration p at both ends of the n-type source region 4 as in FIG.
The position where the distance between the mold gate regions 3 is the narrowest is located deeper than the n-type source region 4 having a high impurity concentration, and it is characteristic that the position is located deeper than in FIG.

【0035】図10には図9に示す静電誘導トランジス
タの製造方法を示す。高不純物濃度n型半導体基板から
なるn型ドレイン領域2上に、エピタキシャル成長を用
いて低不純物濃度のn型ドリフト領域1を形成する。続
いて、図10(a)に示すように、低不純物濃度n型ド
リフト領域1の表面にアルミニウムなどp型不純物のイ
オン注入により、第一段階イオン注入領域6を形成す
る。イオン注入時のマスクの側壁が基板表面に対して直
角に近いものであれば、第一段階イオン注入領域6の形
状は注入イオンの横方向散乱の効果を反映して、図5の
如く、チャンネル幅の最も狭い位置が基板表面より内側
になる。次に、図10(b)に示すように、第一段階よ
り高エネルギーでイオン注入し、第二段階イオン注入領
域7を形成する。横方向への散乱は注入イオンと基板原
子との核衝突によるエネルギー損失で決まる。注入エネ
ルギーが増加するに従い、核衝突によるエネルギー損失
は単調に増えることから、横方向散乱距離は大きくな
る。以上のように、同一のイオン又は異なるイオンをエ
ネルギーを変えて多段階注入することにより、図10
(c)の如き形状を形成できる。
FIG. 10 shows a method of manufacturing the static induction transistor shown in FIG. An n-type drift region 1 having a low impurity concentration is formed on an n-type drain region 2 formed of an n-type semiconductor substrate having a high impurity concentration by epitaxial growth. Subsequently, as shown in FIG. 10A, a first-stage ion implantation region 6 is formed on the surface of the low impurity concentration n-type drift region 1 by ion implantation of a p-type impurity such as aluminum. If the side wall of the mask at the time of ion implantation is close to a right angle to the substrate surface, the shape of the first stage ion implantation region 6 reflects the effect of the lateral scattering of the implanted ions, as shown in FIG. The narrowest position is inside the substrate surface. Next, as shown in FIG. 10B, ions are implanted at a higher energy than the first stage to form a second-stage ion implantation region 7. Lateral scattering is determined by energy loss due to nuclear collisions between implanted ions and substrate atoms. As the injection energy increases, the energy loss due to nuclear collision increases monotonically, so that the lateral scattering distance increases. As described above, the same ions or different ions are implanted in multiple stages with different energies, thereby obtaining FIG.
A shape as shown in (c) can be formed.

【0036】核衝突によるエネルギー損失は質量の重い
元素ほど大きい。したがって、重い元素ほど下が膨らん
だ形状になる。最後に、図10(e)に示すように、窒
素などのn型不純物のイオン注入により、n型ソース領
域4を形成する。次に、電極を形成する。
The energy loss due to nuclear collision is greater for heavier elements. Therefore, the heavier the element, the lower the shape. Finally, as shown in FIG. 10E, an n-type source region 4 is formed by ion implantation of an n-type impurity such as nitrogen. Next, an electrode is formed.

【0037】図11は図1の炭化けい素静電誘導トラン
ジスタの斜視図である。上記の如く、炭化けい素の不純
物準位、特にアクセプタ準位は深い。アクセプタとし
て、ボロンを用いた場合、不純物濃度が1018cm~3オー
ダであっても、そのうち活性化するものは数%であるの
で、実質的なキャリア濃度は約1016cm~3となる。この
場合、p型ゲート領域3の抵抗率は数百mΩ・cmで、ゲ
ート領域に沿った電圧降下が無視できない。よって、炭
化けい素静電誘導トランジスタは高不純物濃度p型ゲー
ト領域3に沿ってゲート電極を形成する必要がある。図
11において、20はゲート電極、21はソース電極、
30はゲート端子、31はソース端子である。図11に
示すような表面ゲート構造ならば、高不純物濃度p型ゲ
ート領域3に沿ってゲート電極20を這わせることがで
きる。よって、表面ゲート構造が炭化けい素静電誘導ト
ランジスタに適したゲート構造である。
FIG. 11 is a perspective view of the silicon carbide static induction transistor of FIG. As described above, the impurity level of silicon carbide, particularly the acceptor level, is deep. When boron is used as the acceptor, even if the impurity concentration is on the order of 10 18 cm 3 , only a few% of them are activated, and the substantial carrier concentration is about 10 16 cm 3 . In this case, the resistivity of the p-type gate region 3 is several hundred mΩ · cm, and the voltage drop along the gate region cannot be ignored. Therefore, the silicon carbide static induction transistor needs to form a gate electrode along the high impurity concentration p-type gate region 3. 11, 20 is a gate electrode, 21 is a source electrode,
30 is a gate terminal and 31 is a source terminal. With the surface gate structure as shown in FIG. 11, the gate electrode 20 can be spread along the high impurity concentration p-type gate region 3. Therefore, the surface gate structure is a gate structure suitable for a silicon carbide static induction transistor.

【0038】図12はゲート電極にポリシリコンを用い
た実施例を示したものである。炭化けい素静電誘導トラ
ンジスタにおいて、高不純物濃度n型ソース領域4と高
不純物濃度n型ドレイン領域2の間の低不純物濃度n型
ドリフト領域1を流れる電流は、高不純物濃度p型ゲー
ト領域3に加える電圧による空乏層の拡がりによって、
オン・オフされる。したがって、ゲート電極に流れる電
流はオン・オフ時に形成される空乏層の容量分だけなの
で、アルミニウムなどの金属よりも抵抗率が大きいにも
かかわらず、ポリシリコンはゲート電極として機能す
る。ゲート電極をポリシリコンとすることで、アルミニ
ウムなどの金属電極に比べて高温特性が安定する。ま
た、酸化膜などによる絶縁が容易になることから多層配
線が可能となり、ソース電極を一面に蒸着できる。よっ
て、ソース電極蒸着時の合わせ精度が不要となり、製造
歩留りを向上できる。ゲート電極として、ポリシリコン
の他にシリサイド,サリサイドが使用できる。
FIG. 12 shows an embodiment using polysilicon for the gate electrode. In the silicon carbide static induction transistor, a current flowing through the low impurity concentration n-type drift region 1 between the high impurity concentration n-type source region 4 and the high impurity concentration n-type drain region 2 is changed to a high impurity concentration p-type gate region 3. Of the depletion layer due to the voltage applied to
It is turned on and off. Therefore, since the current flowing through the gate electrode is only the capacity of the depletion layer formed at the time of ON / OFF, polysilicon functions as the gate electrode despite having a higher resistivity than a metal such as aluminum. By using polysilicon for the gate electrode, high-temperature characteristics are more stable than that of a metal electrode such as aluminum. Further, since insulation by an oxide film or the like is facilitated, multilayer wiring is possible, and a source electrode can be deposited on one surface. Therefore, alignment accuracy at the time of source electrode deposition becomes unnecessary, and the manufacturing yield can be improved. As the gate electrode, silicide or salicide other than polysilicon can be used.

【0039】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、p,nの伝導型が異なってもよい。また、
本発明は静電誘導サイリスタにも適用できる。静電誘導
サイリスタの場合、図1において、n型ドレイン領域2
の導電型をp型に替えればよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the conductivity types of p and n may be different. Also,
The invention is also applicable to static induction thyristors. In the case of an electrostatic induction thyristor, in FIG.
May be changed to p-type.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ソース領域とゲート領域の合わせ精度が不要となり、高
耐圧静電誘導トランジスタの作製が容易になる。また、
ソース面積が大きくとれ、大電流化が可能となる。さら
に、チャンネル幅が最も狭い位置を基板内部に設けるこ
とで、小さなゲート電圧で大きなソース,ドレイン間電
圧をブロッキングでき、電圧増幅率μが向上する。
As described above, according to the present invention,
The alignment accuracy between the source region and the gate region is not required, and the manufacture of the high withstand voltage static induction transistor is facilitated. Also,
A large source area can be obtained, and a large current can be obtained. Further, by providing a position having the narrowest channel width inside the substrate, a large gate-source voltage can be blocked with a small gate voltage, and the voltage amplification factor μ improves.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の炭化けい素静電誘導トランジ
スタの断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a silicon carbide static induction transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来のシリコン静電誘導トランジスタの断面
図。
FIG. 2 is a sectional view of a conventional silicon static induction transistor.

【図3】図1の炭化けい素静電誘導トランジスタの製造
工程を(a)から(d)の順に示す断面図。
3A to 3D are cross-sectional views illustrating steps of manufacturing the silicon carbide static induction transistor of FIG. 1 in the order of (a) to (d).

【図4】本発明の他の実施例によるブロッキング特性を
更に改善した炭化けい素静電誘導トランジスタの断面
図。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a silicon carbide static induction transistor having further improved blocking characteristics according to another embodiment of the present invention.

【図5】半導体基板にマスクを用いてイオン注入した直
後のイオン濃度の等高線。
FIG. 5 is a contour line of ion concentration immediately after ion implantation into a semiconductor substrate using a mask.

【図6】多層レジスト加工方法を(a)から(c)の順
に示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a multilayer resist processing method in the order of (a) to (c).

【図7】図4の構造を形成するためのマスクを示す断面
図。
FIG. 7 is a sectional view showing a mask for forming the structure of FIG. 4;

【図8】図4よりゲート電極との接触抵抗を低減した炭
化けい素静電誘導トランジスタの断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a silicon carbide static induction transistor in which the contact resistance with the gate electrode is reduced from that in FIG.

【図9】本発明の他の実施例によるブロッキング特性を
更に改善した炭化けい素静電誘導トランジスタの断面
図。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a silicon carbide static induction transistor having further improved blocking characteristics according to another embodiment of the present invention.

【図10】図8の炭化けい素静電誘導トランジスタの製
造工程を(a)から(e)の順に示す断面図。
FIG. 10 is a sectional view showing a manufacturing process of the silicon carbide static induction transistor of FIG. 8 in the order of (a) to (e).

【図11】本発明の実施例の電極形成後の炭化けい素静
電誘導トランジスタの斜視図。
FIG. 11 is a perspective view of a silicon carbide static induction transistor after forming electrodes according to the embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例の電極形成後の炭化けい素静
電誘導トランジスタの断面図。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a silicon carbide static induction transistor after forming electrodes according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…n型ドリフト領域、2…n型ドレイン領域、3…p
型ゲート領域、4…n型ソース領域、5…p型領域、6
…第一段階イオン注入領域、7…第二段階イオン注入領
域、10…ゲート領域形成用マスク、11…ソース領域
形成用マスク、12…有機膜、13…無機中間層、14
…レジスト、15…窒化けい素、16…高融点金属シリ
サイド、20…ゲート電極、21…ソース電極、22…
ドレイン電極、23…ゲート用ポリシリコン電極、24
…ソース用金属電極、25…酸化膜、30…ゲート端
子、31…ソース端子、32…ドレイン端子、40…イ
オン濃度の等高線(高)、41…イオン濃度の等高線
(中)、42…イオン濃度の等高線(低)。
1 ... n-type drift region, 2 ... n-type drain region, 3 ... p
Gate region, 4... N-type source region, 5... P-type region, 6
... First stage ion implantation region, 7 second stage ion implantation region, 10 gate region forming mask, 11 source region forming mask, 12 organic film, 13 inorganic intermediate layer, 14
... resist, 15 ... silicon nitride, 16 ... high melting point metal silicide, 20 ... gate electrode, 21 ... source electrode, 22 ...
Drain electrode, 23... Gate polysilicon electrode, 24
... Metal electrode for source, 25 ... Oxide film, 30 ... Gate terminal, 31 ... Source terminal, 32 ... Drain terminal, 40 ... Ion concentration contour (high), 41 ... Ion concentration contour (medium), 42 ... Ion concentration Contour line (low).

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭化けい素半導体基体が、 第1導電型のドリフト領域と、 前記炭化けい素半導体基体の表面から内部に伸び、前記
ドリフト領域と隣接し、かつ前記ドリフト領域よりも不
純物濃度が高い、第1導電型のソース領域および第2導
電型のゲート領域と、を備え、 前記ドリフト領域にはドレイン電極が電気的に接続さ
れ、 前記ソース領域にはソース電極が接触し、 前記ゲート領域にはゲート電極が接触し、 前記ソース領域と前記ゲート領域とが接触することを特
徴とする炭化けい素半導体装置。
A first conductivity type drift region, a silicon carbide semiconductor substrate extending from a surface of the silicon carbide semiconductor substrate to an inside thereof, adjacent to the drift region, and having a lower impurity concentration than the drift region. A source region of a first conductivity type and a gate region of a second conductivity type, wherein a drain electrode is electrically connected to the drift region; a source electrode is in contact with the source region; A gate electrode is in contact with the gate electrode, and the source region and the gate region are in contact with each other.
【請求項2】請求項1に記載の炭化けい素半導体装置に
おいて、前記ゲート領域の不純物濃度が、前記ソース領
域の不純物濃度よりも低いことを特徴とする炭化けい素
半導体装置。
2. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration of said gate region is lower than an impurity concentration of said source region.
【請求項3】請求項1に記載の炭化けい素半導体装置に
おいて、前記ゲート領域を複数個備え、前記複数個のゲ
ート領域は前記ソース領域を挾んで対向し、対向する前
記複数個のゲート領域間の距離の最も狭い位置が前記炭
化けい素半導体基体内における前記ソース領域よりも深
い位置に在ることを特徴とする炭化けい素半導体装置。
3. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, further comprising a plurality of said gate regions, said plurality of gate regions facing each other across said source region, and said plurality of gate regions facing each other. A silicon carbide semiconductor device, wherein the position where the distance is the smallest is deeper than the source region in the silicon carbide semiconductor substrate.
【請求項4】請求項3に記載の炭化けい素半導体装置に
おいて、前記ゲート領域の、前記炭化けい素半導体基体
の前記表面における部分の不純物濃度が、前記炭化けい
素半導体基体の前記内部における部分の不純物濃度より
も高いことを特徴とする炭化けい素半導体装置。
4. The silicon carbide semiconductor device according to claim 3, wherein an impurity concentration in a portion of said gate region on said surface of said silicon carbide semiconductor substrate is a portion in said interior of said silicon carbide semiconductor substrate. A silicon carbide semiconductor device characterized by having a higher impurity concentration than the above.
【請求項5】請求項1に記載の炭化けい素半導体装置に
おいて、前記ゲート電極の材料が、少なくとも、ポリシ
リコン,シリサイド、及びサリサイドの内から選ばれる
1材料からなることを特徴とする炭化けい素半導体装
置。
5. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein a material of said gate electrode is at least one material selected from polysilicon, silicide, and salicide. Elementary semiconductor devices.
【請求項6】請求項1に記載の炭化けい素半導体装置に
おいて、前記ドレイン電極が、前記ドリフト領域よりも
不純物濃度が高い第1導電型半導体層を介して前記ドリ
フト領域に電気的に接続されることを特徴とする炭化け
い素半導体装置。
6. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein said drain electrode is electrically connected to said drift region via a first conductivity type semiconductor layer having a higher impurity concentration than said drift region. A silicon carbide semiconductor device, comprising:
【請求項7】請求項1に記載の炭化けい素半導体装置に
おいて、前記ドレイン電極が、前記ドリフト領域よりも
不純物濃度が高い第2導電型の半導体層を介して前記ド
リフト領域に電気的に接続されることを特徴とする炭化
けい素半導体装置。
7. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein said drain electrode is electrically connected to said drift region via a second conductivity type semiconductor layer having a higher impurity concentration than said drift region. A silicon carbide semiconductor device.
【請求項8】第1導電型の炭化けい素半導体基体上に、
基体表面側から有機膜,無機膜、及びレジストが順次積
層される多層膜を形成する第1の工程と、 前記多層膜を部分的に開口し、前記炭化けい素半導体基
体の表面を露出させる第2の工程と、 前記第2の工程後、前記多層膜をマスクとして第2導電
型の不純物イオンを注入する第3の工程と、を含む炭化
けい素半導体装置の製造方法。
8. A silicon carbide semiconductor substrate of the first conductivity type,
A first step of forming a multilayer film in which an organic film, an inorganic film, and a resist are sequentially laminated from the substrate surface side; and a step of partially opening the multilayer film and exposing the surface of the silicon carbide semiconductor substrate. 2. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising: a second step; and, after the second step, a third step of implanting impurity ions of a second conductivity type using the multilayer film as a mask.
【請求項9】第1導電型の炭化けい素半導体基体上に、
基体表面側から窒化けい素、及び高融点金属シリサイド
が順次積層される多層膜を形成する第1の工程と、 前記多層膜を部分的に開口し、前記炭化けい素半導体基
体の表面を露出させる第2の工程と、 前記第2の工程後、前記多層膜をマスクとして第2導電
型の不純物イオンを注入する第3の工程と、を含むこと
を特徴とする炭化けい素半導体装置の製造方法。
9. A semiconductor substrate of a first conductivity type silicon carbide,
A first step of forming a multilayer film in which silicon nitride and a refractory metal silicide are sequentially laminated from the substrate surface side; and partially opening the multilayer film to expose the surface of the silicon carbide semiconductor substrate. A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising: a second step; and, after the second step, a third step of implanting impurity ions of a second conductivity type using the multilayer film as a mask. .
【請求項10】請求項9に記載の炭化けい素半導体装置
の製造方法において、前記高融点金属シリサイドを、タ
ングステンシリサイドまたはモリブデンシリサイドとす
ることを特徴とする炭化けい素半導体装置の製造方法。
10. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 9, wherein said refractory metal silicide is tungsten silicide or molybdenum silicide.
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