JP4621708B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、例えばパワーエレクトロニクス用途に適した縦型の半導体装置及びその製造方法に関する。

縦形パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）のオン抵抗は、ドリフト層部分の電気抵抗に大きく依存する。そして、このドリフト層の電気抵抗を決定する不純物濃度は、ベースとドリフト層が形成するｐｎ接合の耐圧に応じて限界以上には上げられない。このため、素子耐圧とオン抵抗にはトレードオフの関係が存在する。このトレードオフを改善することが低消費電力素子には重要となる。このトレードオフには素子材料により決まる限界が有り、この限界を越える事が既存のパワー素子を越える低オン抵抗素子の実現への道である。

この問題を解決するＭＯＳＦＥＴの一例として、素子領域のドリフト層にスーパージャンクション構造と呼ばれるｐ型ピラー層とｎ型ピラー層とを埋め込んだ構造が知られている（例えば特許文献１）。スーパージャンクション構造は、ｐ型ピラー層とｎ型ピラー層のそれぞれに含まれる不純物量を同じとすることで、擬似的にノンドープ層を作り出し、高耐圧を保持しつつ、高濃度のｎ型ピラー層を通して電流を流すことで、材料限界を越えた低オン抵抗を実現する。

また、パワー素子においては素子領域と同様に終端領域も高耐圧を保持しなければならない。終端領域の高耐圧を得るために、終端領域表面に、フィールドプレート、リサーフ（ＲＥＳＵＲＦ：Reduced-Surface-Field）、ガードリングなどを形成した構造が知られている。これらの構造で空乏層を外側へと伸ばすことが可能となるが、チップ端の表面やエッジにまで空乏層が伸びすぎることによる耐圧低下を防ぐために、例えば特許文献１では、空乏層の伸長を抑える構造として、チップ端表面にｎ^＋型のストッパー層を設けた構造が開示されている。

しかし、空乏層の伸長が不十分な状態でストッパー層によって突然止められると局所的に電界集中箇所が生じることがある。終端領域において局所的な電界集中箇所が形成され耐圧低下が起こると、素子の耐圧は終端耐圧で決定されてしまう。また、終端耐圧が低いことにより、アバランシェ電流が終端部にのみ集中してしまい素子破壊の原因にもなってしまう。
特開２０００−２７７７２６号公報

本発明は、終端耐圧を高めて高信頼性が得られる半導体装置及びその製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、第１導電型の第１の半導体層と、前記第１の半導体層の主面に対して略垂直な縦方向に主電流経路が形成される素子領域における前記第１の半導体層の主面上に設けられた第１導電型の第２の半導体層と、前記第１の半導体層の主面に対して略平行な横方向に前記第２の半導体層と交互に隣接して周期的に配列され前記第１の半導体層の主面上に設けられた第２導電型の第３の半導体層と、前記第１の半導体層の主面の反対面側に設けられた第１の主電極と、前記素子領域の表面に接して設けられた第２の主電極と、前記素子領域より外側の終端領域における前記第１の半導体層の主面上に設けられた終端半導体層と、前記終端半導体層より外側の最外周部における前記第１の半導体層の主面上で前記終端半導体層に接して設けられ、前記終端半導体層よりも不純物濃度が高い第１導電型のチャネルストップ層と、前記チャネルストップ層の表面上の少なくとも一部の上に設けられ、前記チャネルストップ層における少なくとも表層部よりも前記終端半導体層側に突出したチャネルストップ電極と、を備え、前記終端半導体層は、前記素子領域側から前記チャネルストップ電極の下まで設けられた、第１導電型の第４の半導体層と、前記第１の半導体層の主面に対して略平行な横方向に前記第４の半導体層と交互に隣接する第２導電型の第５の半導体層と、の周期的配列構造を有し、前記チャネルストップ層は、前記第１の半導体層に近づくほど前記第１の半導体層の前記主面に対して平行な方向の幅が増大して前記終端半導体層側への突出量が大きくなる階段状部分を有することを特徴とする半導体装置が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、第１導電型の第１の半導体層上の半導体層に対する第１導電型不純物と第２導電型不純物との選択的注入を、前記第１の半導体層の前記主面に対して略垂直な縦方向の異なる位置に複数回にわたって行うことで、第１導電型ピラー層と前記第１導電型ピラー層に隣接する第２導電型ピラー層との周期的配列構造と、前記周期的配列構造よりも外側の最外周部に設けられ、前記第１の半導体層に近づくほど前記周期的配列構造側への突出量が大きくなる階段状部分を有する第１導電型のチャネルストップ層と、を前記第１の半導体層の前記主面上に同時に形成する工程と、前記チャネルストップ層における少なくとも表層部よりも前記周期的配列構造側に突出するチャネルストップ電極を前記チャネルストップ層上に形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、終端耐圧を高めて高信頼性が得られる半導体装置及びその製造方法が提供される。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態に係る半導体装置についてパワーＭＯＳＦＥＴを一例に挙げて説明する。なお、以下の実施形態では第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型としている。また、図面中の同一部分には同一番号を付している。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の要部の断面構造を示す模式図である。
図２は、同半導体装置におけるスーパージャンクション構造およびチャネルストップ層１４の平面パターンを例示する模式図である。

本実施形態に係る半導体装置は、半導体層の表裏面のそれぞれに設けられた第１の主電極と第２の主電極との間を結ぶ縦方向（半導体層の主面に対して略垂直な方向）に主電流経路が形成される縦型素子である。本実施形態に係る半導体装置は、その主電流経路が形成される素子領域と、この素子領域を囲むように素子領域の外側に形成された終端領域とを有する。

素子領域において、高不純物濃度のｎ^＋型シリコンからなる第１の半導体層としてのドレイン層２の主面上に、ｎ型シリコンからなる第２の半導体層としてのｎ型ピラー層３と、ｐ型シリコンからなる第３の半導体層としてのｐ型ピラー層４とが設けられている。

ｎ型ピラー層３とｐ型ピラー層４とは、ドレイン層２の主面に対して略平行な横方向に交互に隣接（ｐｎ接合）して周期的に配列され、いわゆる「スーパージャンクション構造」を構成している。ｎ型ピラー層３の底部は、ドレイン層２に接して、オン時における主電流経路の一部を構成する。

終端領域におけるドレイン層２の主面上には、ｎ型シリコンからなる第４の半導体層としてのｎ型ピラー層２３と、ｐ型シリコンからなる第５の半導体層としてのｐ型ピラー層２４とが設けられている。すなわち、終端領域にも、ｎ型ピラー層２３とｐ型ピラー層２４とが、ドレイン層２の主面に対して略平行な横方向に交互に隣接（ｐｎ接合）して周期的に配列されたスーパージャンクション構造が形成されている。

ｎ型ピラー層３、ｐ型ピラー層４、ｎ型ピラー層２３、ｐ型ピラー層２４の平面パターンは、図２に示すように例えばストライプ状であるが、これに限ることなく、格子状や千鳥状に形成してもよい。

素子領域におけるｐ型ピラー層４の上には、ｐ型シリコンからなるベース領域５が設けられている。ベース領域５は、ｐ型ピラー層４と同様に、ｎ型ピラー層３に対して隣接してｐｎ接合している。ベース領域５の表面には、ｎ^＋型シリコンからなるソース領域６が選択的に設けられている。

ｎ型ピラー層３から、ベース領域５を経てソース領域６に至る部分の上には、例えば酸化シリコンからなるゲート絶縁膜７が設けられている。ゲート絶縁膜７の上には、制御電極（ゲート電極）８が設けられている。

ソース領域６の一部、およびベース領域５におけるソース領域６間の部分の上には、第２の主電極としてソース電極９が設けられている。ソース電極９は、ソース領域６の表面に接し、ソース領域６と電気的に接続されている。また、ソース電極９は、ベース領域５の表面に形成されたｐ^＋型シリコンからなるベースコンタクト領域１５に接し、これによりベース領域５はソース電位に固定される。ドレイン層２の主面の反対側の面には、第１の主電極としてドレイン電極１が設けられ、ドレイン電極１はドレイン層２と電気的に接続されている。

制御電極８に所定の電圧が印加されると、その直下のベース領域５の表面付近にチャネルが形成され、ソース領域６とｎ型ピラー領域３とが導通する。その結果、ソース領域６、ｎ型ピラー領域３、ドレイン層２を介して、ソース電極９とドレイン電極１間に主電流経路が形成され、それら電極９、１間はオン状態とされる。

終端領域におけるスーパージャンクション構造（ｎ型ピラー層２３とｐ型ピラー層２４との周期的配列構造）の不純物濃度は、素子領域におけるスーパージャンクション（ｎ型ピラー層３とｐ型ピラー層４との周期的配列構造）の不純物濃度よりも低い。終端領域におけるスーパージャンクション構造の不純物濃度を素子領域よりも低下させることで、終端領域のｎ型ピラー層２３及びｐ型ピラー層２４は素子領域よりも低い電圧で空乏化し、素子領域よりも高い終端耐圧を得ることできる。

素子領域のスーパージャンクション構造と終端領域のスーパージャンクション構造とは、図３に例示するプロセスフローにより同時に形成される。

まず、図３（ａ）に表すように、ドレイン層２の主面上にエピタキシャル成長法により形成された例えばｎ⁻型の高抵抗半導体層３０ａに、選択的に開口が形成されたマスク３１を用いて、ｐ型ピラー層形成用の不純物である例えばボロン３３をイオン注入する。次に、図３（ｂ）に表すように、別のマスク３２を用いて、ｎ型ピラー層形成用の不純物である例えばリン３４をイオン注入する。その後、図３（ｃ）に示すように、イオン注入した層をｎ⁻型の高抵抗半導体層３０ｂで埋め込み、図３（ｄ）に示すようにその高抵抗半導体層３０ｂに再びイオン注入を行うといったプロセスを複数回繰り返す。

図１に示す構造は、例えば、６回の高抵抗半導体層のエピタキシャル成長を行って得ているが、エピタキシャル成長回数はこれに限定されるものではなく、耐圧、目標特性に応じて適宜変更できる。また、スーパージャンクション構造の形成方法としては、複数回のイオン注入とエピタキシャル成長を繰り返す方法に限らず、例えば、エピタキシャル成長層中に高加速イオン注入を行って縦方向にピラー層を形成する方法、第１導電型半導体層中にトレンチを形成し、そのトレンチに第２導電型半導体層の埋め込み成長を行う方法、などを用いてもよい。

その後、熱処理を行い、高抵抗層中に注入された各不純物を拡散させ、その拡散された領域が縦方向につながることで図１に示すようなｎ型ピラー層３、ｐ型ピラー層４、ｎ型ピラー層２３、ｐ型ピラー層２４が得られる。なお、各ピラー層は横方向にも拡散して、ｎ型ピラー層とｐ型ピラー層とがｐｎ接合する。この方法で形成された各ピラー層は、縦方向に複数の不純物濃度ピークを持つ。不純物濃度のピーク位置を図１において点線で示す。

終端スーパージャンクション構造の外側には、ｎ⁻型シリコンの高抵抗半導体層１６がドレイン層２の主面上に設けられている。高抵抗半導体層１６は、終端スーパージャンクション構造における最外ピラー層（図１に示す例ではｐ型ピラー層２４であるがｎ型ピラー層２３であってもよい）に接している。

終端領域において高抵抗半導体層１６より外側の最外周部おけるドレイン層２の主面上には、空乏層の伸長を止めるためのチャネルストップ層１４が設けられている。チャネルストップ層１４の内周部は、高抵抗半導体層１６に接している。チャネルストップ層１４は、終端半導体層（ｎ型ピラー層２３、ｐ型ピラー層２４および高抵抗半導体層１６）よりも不純物濃度が高いｎ型のシリコンからなる。

チャネルストップ層１４は、図３を参照して前述したｎ型ピラー層３、２３と同じ工程にて形成される。したがって、チャネルストップ層１４も、ピラー層と同様、縦方向に複数の不純物濃度ピークを持つ。不純物濃度のピーク位置を図１において点線で示す。

終端領域の表面上には、例えば酸化シリコンからなるフィールド絶縁膜１２が形成されている。終端領域の最外周部におけるフィールド絶縁膜１２上には、リング状の平面形状を有するチャネルストップ電極１３が設けられている。チャネルストップ層１４の表面の一部は、フィールド絶縁膜１２から露出され、その露出された表面にチャネルストップ電極１３の一部が接している。チャネルストップ電極１３は、チャネルストップ層１４よりも高抵抗半導体層１６側に突出しおり、すなわち、チャネルストップ電極１３の内周部は、チャネルストップ層１４の内周部よりも素子領域側に位置している。

ｎ型のチャネルストップ層１４の底部は同じくｎ型のドレイン層２に接している。ドレイン層２は比較的不純物濃度が高く、したがって、チャネルストップ層１４はドレイン層２を介してドレイン電極１に接続され、チャネルストップ層１４はドレイン電位もしくはドレイン電位に近い電位にされる。チャネルストップ層１４に接して設けられたチャネルストップ電極１３も、ドレイン電位もしくはドレイン電位に近い電位にされる。

終端領域において、素子領域に近い領域のフィールド絶縁膜１２中にはフィールドプレート電極１０が設けられ、その上のフィールド絶縁膜１２表面上にはフィールドプレート電極１１が設けられている。フィールドプレート電極１０とフィールドプレート電極１１とは、フィールド絶縁膜１２に形成されたビアを介して接続されている。フィールドプレート電極１０、１１は、ソース電極９もしくは制御電極８に接続されている。

ドレイン電極１に高電圧が印加されると、ソース電極９または制御電極８に接続されたフィールドプレート電極１０、１１下にフィールド絶縁膜１２を介して設けられた終端領域の半導体層表面から空乏層が伸び、ｎ型ピラー層２３とｐ型ピラー層２４とのＰＮ接合部から広がる空乏層とつながって、最外ベース領域５ａの端部を中心とした曲率を持って空乏層が終端領域を伸長していく。これにより、特に電界が集中しやすい最外ベース領域５ａ端部や終端領域の半導体層表面の電界が緩和され、高い終端耐圧を得ることができる。さらに、終端領域における表面電界が小さくなることで、ホットキャリアの発生が抑制されて高信頼性を得ることができる。

また、空乏層がチップ終端の表面や側面（ダイシングライン）にまで到達してしまうと、リーク電流の原因となり耐圧低下をきたすため、本実施形態では、チップ終端（終端領域の最外周部）にチャネルストップ層１４及びチャネルストップ電極１３を設けて空乏層の伸びすぎを抑えている。

ただし、空乏層の伸長が不十分な状態でチャネルストップ層１４によって突然止められると局所的に電界集中箇所が生じやすい。しかし、本実施形態では、フィールド絶縁膜１２を介して終端表面上に設けられドレイン電位もしくはドレイン電位に近い電位にされるチャネルストップ電極１３を、チャネルストップ層１４よりも内側（高抵抗半導体層１６側）に突出させることで、チャネルストップ電極１３がチャネルストップ層１４より突出した部分の下の終端半導体層表面近傍部分に空乏層の伸びしろを確保することができ、局所的な電界集中を生じることなく空乏層の伸長を止めることができる。この結果、高い終端耐圧が得られ、高信頼性を実現できる。

［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の要部の断面構造を示す模式図である。

本実施形態では、第１の実施形態と異なり、終端領域におけるｎ型ピラー層２３とｐ型ピラー層２４との周期的配列構造（スーパージャンクション構造）を、チャネルストップ電極１３の下にも設けている。すなわち、ｎ型ピラー層２３とｐ型ピラー層２４とのスーパージャンクション構造は、素子領域側では素子領域におけるｎ型ピラー層３とｐ型ピラー層４との周期的配列構造（スーパージャンクション構造）に隣接し、素子終端の最外周側ではチャネルストップ層１４に隣接している。

本実施形態におけるチャネルストップ層１４は、その表層部１４ａが、それより下の部分１４ｂよりも内側に突出している。チャネルストップ電極１３は、表層部１４ａに接し、その表層部１４ａよりも内側に突出している。チャネルストップ層１４において表層部１４ａより下の部分１４ｂは、前述した図３に示される工程にて、素子領域及び終端領域におけるスーパージャンクション構造と同工程にて形成され、不純物の縦方向の濃度ピーク位置（図４において点線で示す）がスーパージャンクション構造と一致している。表層部１４ａの下に設けられたｐ型ピラー層２４の上部は、ｎ型の表層部１４ａに対してＰＮ接合している。

本実施形態においても、チャネルストップ電極１３を、チャネルストップ層１４よりも内側に突出させることで、終端領域において局所的な電界集中を生じることなく空乏層の伸長を止めることができる。この結果、高い終端耐圧が得られ、高信頼性を実現できる。さらに、チャネルストップ電極１３を内側に突出させて、ｎ型ピラー層２３とｐ型ピラー層２４とのスーパージャンクション構造の上にも位置させることで、ｎ型ピラー層２３とｐ型ピラー層２４との不純物濃度のバランスがばらついた場合でも、局所的な電界の集中を緩和することができる。

［第３の実施形態］
図５は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の要部の断面構造を示す模式図である。

本実施形態では、チャネルストップ層４４において、チャネルストップ電極１３に接する表層部４４ａよりも下に階段状部分４４ｂを設けている。チャネルストップ層４４は、前述した実施形態におけるチャネルストップ層１４と同様、終端半導体層（本実施形態ではスーパージャンクション構造は有さず高抵抗半導体層１６のみの構造）よりも不純物濃度が高いｎ型のシリコンからなる。

チャネルストップ層４４の階段状部分４４ｂは、高抵抗半導体層１６に接する内周側部分が階段状に形成されている。階段状部分４４ｂは、表層部４４ａに接する最上段部が最も高抵抗半導体層１６側への突出量が小さく、ドレイン層２に近づくほどその突出量が段階的に大きくなり、ドレイン層２に接する最下層部が最も突出量が大きい。

チャネルストップ層４４の階段状部分４４ｂは、前述した図３に示される工程にて、素子領域におけるスーパージャンクション構造と同工程にて形成され、不純物の縦方向の濃度ピーク位置（図５において点線で示す）がスーパージャンクション構造と一致している。階段状部分４４ｂを形成する箇所に合わせられるマスク開口の大きさを、下層の工程ほどほど大きくすることで階段状部分４４ｂを形成することができる。

チャネルストップ層４４の表層部４４ａは、階段状部分４４ｂにおける上段部分（図示の例では１段目と２段目部分）よりも内側（高抵抗半導体層１６側）に突出しており、階段状部分４４ｂの中段から下段にかけての部分は、表層部４４ａよりも内側に突出している。チャネルストップ電極１３は、表層部４４ａよりも内側に突出している。すなわち、チャネルストップ電極１３及びチャネルストップ層４４は、全体として、その断面形状が「＞」形状に形成されている。

空乏層は、図５において１点鎖線で示すように、最外ベース領域５ａ端部を中心とした曲率を持って伸長し、特に電界集中が生じやすい最外ベース領域５ａ端部に作用する電界を緩和する。したがって、終端最外部の下部付近は、空乏層の伸長が必要ない領域であり、逆にその領域に不必要に空乏化領域を伸長させると、局所的な電界集中や電流リークを生じさせる原因になり得る。

そこで、本実施形態では、チャネルストップ層４４に前述したような階段状部分４４ｂを設けることで、空乏層をその曲率に沿った形で止めることができ、耐圧向上に寄与しない必要以上の無駄な空乏層の伸長を抑えて、換言すれば終端領域における耐圧向上に必要な部分を効率よく空乏化でき、高い信頼性を実現できる。

また、チャネルストップ電極１３及びチャネルストップ層４４の表層部４４ａを、チャネルストップ層４４の中段部分よりも内側に突出させて、終端最外周部においてドレイン電位またはドレイン電位に近い電位とされる部分が全体として「＞」状の断面形状になるようにすることで、終端下部への無駄な空乏層の伸長を抑えつつ、終端表面への電界集中を緩和することができる。

［第４の実施形態］
図６は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の要部の断面構造を示す模式図である。本実施形態は、図４に示される第２の実施形態と、図５に示される第３の実施形態とを組み合わせた構造である。

すなわち、チャネルストップ電極１３、チャネルストップ層４４の表層部４４ａおよび下層部分を、チャネルストップ層４４の中段部分よりも内側に突出させて、終端最外周部においてドレイン電位またはドレイン電位に近い電位とされる部分が全体として「＞」状の断面形状になるようにすることで、終端下部への無駄な空乏層の伸長を抑えつつ、終端表面への電界集中を緩和することができる。

さらに、終端領域におけるｎ型ピラー層２３とｐ型ピラー層２４との周期的配列構造（スーパージャンクション構造）を、チャネルストップ電極１３の下にも設けてチャネルストップ層４４に隣接させている。すなわち、チャネルストップ電極１３を内側に突出させて、ｎ型ピラー層２３とｐ型ピラー層２４とのスーパージャンクション構造の上にも位置させることで、ｎ型ピラー層２３とｐ型ピラー層２４との不純物濃度のバランスがばらついた場合でも、局所的な電界の集中を緩和することができる。

［第５の実施形態］
図７は、本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の要部の断面構造を示す模式図である。

本実施形態に係る半導体装置では、終端半導体層の構成が、図５に示す第３の実施形態に係る半導体装置と異なる。すなわち、本実施形態では、終端半導体層として、図５のようなｎ⁻型の高抵抗半導体層１６ではなく、ｐ⁻型の高抵抗半導体層４６を用いている。

終端半導体層（高抵抗半導体層４６）をｐ⁻型とすることで、終端領域において、ｐ⁻型の高抵抗半導体層４６とｎ^＋型のドレイン層２とのＰＮ接合面、ｐ⁻型の高抵抗半導体層４６とｎ型のチャネルストップ層４４とのＰＮ接合面から空乏層が伸び終端領域の広範囲が容易に空乏化され、終端半導体層としてｎ⁻型半導体層を用いる場合よりも高耐圧の終端構造とすることができる。

なお、図１に示す第１の実施形態に係る半導体装置においても、高抵抗半導体層１６をｎ⁻型ではなくｐ⁻型にしてもよい。

［第６の実施形態］
図８は、本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の要部の断面構造を示す模式図である。

本実施形態では、素子領域のスーパージャンクション構造（ｎ型ピラー層３及びｐ型ピラー層４）とドレイン層２との間、終端領域の高抵抗半導体層１６とドレイン層２との間、およびチャネルストップ層４４とドレイン層２との間に、素子領域のｎ型ピラー層３よりも不純物濃度が低い例えばｎ⁻型シリコンからなるバッファー層５１を設けている。このため、高電圧印加時にはバッファー層５１に空乏層が伸びて、バッファー層５１でも電圧を保持することができる。したがって、スーパージャンクション構造と、バッファー層５１との両方で電圧を保持するため、高耐圧が得られ易い。なお、バッファー層５１は、第１〜第５の実施形態の構造に対しても適用可能である。

また、本実施形態では、フィールドプレート電極１０、１１より外側の終端表面（高抵抗半導体層１６表面）に、選択的にｐ型のガードリング層５２を設け、さらに、ガードリング層５２上のフィールド絶縁膜１２の表面上には、ビアを介してガードリング層５２に接するフィールドプレート電極５３を設けている。この構造により、終端領域における空乏層の伸長を促進できる。

前述した各実施形態において、終端領域にスーパージャンクション構造を形成しない場合（高抵抗半導体層１６または４６のみの場合）、ｎ型ピラー層とｐ型ピラー層との不純物濃度のばらつきによる耐圧低下を抑えることができる。終端領域は、オン時に主電流経路が形成されずオン抵抗には影響しない領域であるので、オン時に電流経路として機能するｎ型ピラー層３よりも高抵抗なｎ⁻またはｐ⁻型の高抵抗半導体層であってもよい。終端領域にスーパージャンクション構造を形成しない場合、スーパージャンクション構造における空乏層の広がりを利用できないため、素子領域以上の高耐圧を得るために高抵抗半導体層１６または４６を極力低濃度化する必要がある。例えば、高抵抗半導体層１６または４６の不純物濃度を１０^１４ｃｍ^−３以下とすることが望ましい。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

前述した実施形態では、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として説明したが、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としても本発明は実施可能である。

また、前述した実施形態ではプレナーゲート構造を説明したが、トレンチゲート構造を用いてもよい。また、ＭＯＳＦＥＴで説明したが、本発明は、ＳＢＤ（ＳＢＤ：Schottky Barrier Diode）、ｐｉｎダイオード、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの素子でも適用可能である。

チャネルストップ電極１３は、例えば、多結晶シリコン、金属を用いることができる。また、半導体としては、シリコンに限らず、例えば、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイアモンドなどを用いることもできる。

本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の要部の断面構造を示す模式図。 同半導体装置におけるスーパージャンクション構造およびチャネルストップ層の平面パターンを例示する模式図。 本発明の各実施形態におけるスーパージャンクション構造の形成方法を例示する模式図。 本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の要部の断面構造を示す模式図。 本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の要部の断面構造を示す模式図。 本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の要部の断面構造を示す模式図。 本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の要部の断面構造を示す模式図。 本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の要部の断面構造を示す模式図。

符号の説明

１…第１の主電極、２…第１の半導体層、３…第２の半導体層、４…第３の半導体層、５…ベース領域、６…ソース領域、８…制御電極、９…第２の主電極、１０，１１…フィールドプレート電極、１３…チャネルストップ電極、１４，４４…チャネルストップ層、１６，４６…高抵抗半導体層、２３…第４の半導体層、２４…第５の半導体層、５１…バッファー層、５２…ガードリング層、５３…フィールドプレート電極

Claims (6)

1. 第１導電型の第１の半導体層と、
   前記第１の半導体層の主面に対して略垂直な縦方向に主電流経路が形成される素子領域における前記第１の半導体層の主面上に設けられた第１導電型の第２の半導体層と、
   前記第１の半導体層の主面に対して略平行な横方向に前記第２の半導体層と交互に隣接して周期的に配列され前記第１の半導体層の主面上に設けられた第２導電型の第３の半導体層と、
   前記第１の半導体層の主面の反対面側に設けられた第１の主電極と、
   前記素子領域の表面に接して設けられた第２の主電極と、
   前記素子領域より外側の終端領域における前記第１の半導体層の主面上に設けられた終端半導体層と、
   前記終端半導体層より外側の最外周部における前記第１の半導体層の主面上で前記終端半導体層に接して設けられ、前記終端半導体層よりも不純物濃度が高い第１導電型のチャネルストップ層と、
   前記チャネルストップ層の表面上の少なくとも一部の上に設けられ、前記チャネルストップ層における少なくとも表層部よりも前記終端半導体層側に突出したチャネルストップ電極と、
   を備え、
   前記終端半導体層は、前記素子領域側から前記チャネルストップ電極の下まで設けられた、第１導電型の第４の半導体層と、前記第１の半導体層の主面に対して略平行な横方向に前記第４の半導体層と交互に隣接する第２導電型の第５の半導体層と、の周期的配列構造を有し、
   前記チャネルストップ層は、前記第１の半導体層に近づくほど前記第１の半導体層の前記主面に対して平行な方向の幅が増大して前記終端半導体層側への突出量が大きくなる階段状部分を有することを特徴とする半導体装置。
2. 前記終端半導体層は、第２導電型であり、前記第１の半導体層の前記主面に接していることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 前記第２の半導体層、前記第３の半導体層、前記第４の半導体層、前記第５の半導体層および前記チャネルストップ層における前記縦方向の不純物の濃度ピーク位置は互いに一致してい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。
4. 第１導電型の第１の半導体層上の半導体層に対する第１導電型不純物と第２導電型不純物との選択的注入を、前記第１の半導体層の前記主面に対して略垂直な縦方向の異なる位置に複数回にわたって行うことで、第１導電型ピラー層と前記第１導電型ピラー層に隣接する第２導電型ピラー層との周期的配列構造と、前記周期的配列構造よりも外側の最外周部に設けられ、前記第１の半導体層に近づくほど前記周期的配列構造側への突出量が大きくなる階段状部分を有する第１導電型のチャネルストップ層と、を前記第１の半導体層の前記主面上に同時に形成する工程と、
   前記チャネルストップ層における少なくとも表層部よりも前記周期的配列構造側に突出するチャネルストップ電極を前記チャネルストップ層上に形成する工程と、
   を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 前記第１の半導体層に近い位置への前記不純物の注入時ほど、前記チャネルストップ層を形成する箇所に合わせられるマスク開口を大きくすることで、前記階段状部分を形成することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記半導体層に対する前記第１導電型不純物と前記第２導電型不純物との選択的注入と、前記第１導電型不純物と前記第２導電型不純物とが注入された前記半導体層上への別の半導体層の形成と、前記別の半導体層に対する前記第１導電型不純物と前記第２導電型不純物との選択的注入と、を複数回繰り返すことで、前記周期的配列構造と前記チャネルストップ層とを同時に形成することを特徴とする請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。