層C，緩和溝槽7底部端的柵極絕緣膜8處的電場強(qiáng)度，在碳化硅半導(dǎo)體裝置截止時(shí)，能夠得到高的耐壓特性。
[0066]進(jìn)而，p型體區(qū)域4以從溝槽7的底部側(cè)面在橫向上變深的方式形成，形成溝槽7大致埋入到P型體區(qū)域4的構(gòu)造。P型體區(qū)域4不形成于溝槽7的底面部分而較寬地與漂移層2相接，在溝槽7的底面附近確保了電流路徑。在使碳化硅半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通時(shí)，不受到P型體區(qū)域4與漂移層2的接合部產(chǎn)生的耗盡層c的妨礙，在溝槽7側(cè)面產(chǎn)生溝道，碳化硅半導(dǎo)體裝置顯示出良好的導(dǎo)通電阻。
[0067]將在本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體裝置中觀察到的溝槽7底面的電場強(qiáng)度的緩和效果，與以往的構(gòu)造的碳化硅半導(dǎo)體裝置進(jìn)行比較。作為比較對象的是在圖5、6中分別示出了剖面圖的構(gòu)造A、B0構(gòu)造A(圖5)是P型高濃度阱區(qū)6比溝槽7淺，在大致恒定的深度下形成了 P型體區(qū)域4與P型高濃度阱區(qū)6的底部端的現(xiàn)有構(gòu)造的碳化硅半導(dǎo)體裝置。在構(gòu)造B(圖6)中，與構(gòu)造A相比，P型高濃度阱區(qū)6更深，被形成為與溝槽7的深度相同，P型體區(qū)域4的深度從溝槽7附近到P型高濃度阱區(qū)6大致恒定。即，在該碳化硅半導(dǎo)體裝置中，不僅溝槽7的底面，溝槽7的底部端的側(cè)面也與漂移層2較大程度地相接。c示出耗盡層位置。在圖5以及圖6所示的比較例的構(gòu)造中，形成即使耗盡層c延伸也無法覆蓋溝槽端的構(gòu)造。
[0068]此外，本結(jié)果是根據(jù)計(jì)算而得到的，是在以耐壓600V規(guī)格的構(gòu)造A的碳化硅半導(dǎo)體裝置為基準(zhǔn)的構(gòu)造條件下計(jì)算出的。
[0069]圖7示出本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體裝置與圖5、6所示的構(gòu)造A、B的、溝槽7底部的柵極絕緣膜8的電場強(qiáng)度與漏極電壓的關(guān)系。圖7所示的細(xì)的虛線表示構(gòu)造A，粗的虛線表示構(gòu)造B，直線表示本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體裝置的特性。
[0070]根據(jù)圖7，例如在施加了 600V的漏極電壓的情況下，在構(gòu)造A中，柵極絕緣膜8的電場強(qiáng)度高達(dá)7.7MV/cm,在P型高濃度阱區(qū)6深的構(gòu)造B中，降低到5.6MV/cm,進(jìn)而，在從溝槽7底部附近向P型高濃度阱區(qū)6緩慢變深地形成P型體區(qū)域4并且溝槽7向漂移層2的暴露少的本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體裝置中，能夠進(jìn)一步降低到4.2MV/cm0
[0071]這被認(rèn)為是由于，通過加深P型高濃度阱區(qū)6，P型高濃度阱區(qū)6吸引來自漏極電極11的電場，進(jìn)而，通過減少溝槽7向漂移層2的暴露，利用從P型體區(qū)域4與漂移層2的接合部擴(kuò)展的耗盡層c來保護(hù)溝槽7的底部端免受漏極電極11的電場影響。
[0072]圖8與圖7同樣地，示出構(gòu)造A、B以及本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體裝置的漏極電流與漏極電壓的關(guān)系，柵極電壓被設(shè)為15V。如果根據(jù)該斜率來求導(dǎo)通電阻，則在構(gòu)造A中為1.15mΩ cm2,在構(gòu)造B中為1.22mΩ cm2,在本實(shí)施方式的碳化娃半導(dǎo)體裝置中為1.67m Ω cm2。p型高濃度講區(qū)6等的構(gòu)造的差異對電場強(qiáng)度的影響較大，但通過構(gòu)造A與構(gòu)造B的比較，即使碳化硅半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造變化，碳化硅半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)通電阻也沒有觀察到大的變化。如上所述可知，本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體裝置與構(gòu)造A、B相比，導(dǎo)通電阻相同，但能夠大幅改善耐壓。
[0073]在這樣的本實(shí)施方式的構(gòu)造中，通過將P型高濃度阱區(qū)6形成得比溝槽7深，使得P型高濃度阱區(qū)6吸引來自漏極電極11的電場，并且，通過減少溝槽7向漂移層2的暴露，能夠利用從P型體區(qū)域4與漂移層2的接合部擴(kuò)展的耗盡層c來保護(hù)溝槽7的底部端免受漏極電極11的電場影響，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高耐壓化與導(dǎo)通電阻的降低。另外，溝槽7底面、與在溝槽7的兩側(cè)設(shè)置了的P型體區(qū)域4的底部端所形成的角為鈍角，所以從P型體區(qū)域4與漂移層2的接合部擴(kuò)展的耗盡層c還擴(kuò)展到溝槽7的底部端部分。因此，能夠良好地保護(hù)容易引起電場集中的柵極電極9的下端附近，能夠?qū)崿F(xiàn)耐壓的提高。
[0074]實(shí)施方式2
[0075]<碳化娃半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造>
[0076]圖9示出實(shí)施方式2的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面圖。本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造與實(shí)施方式I的碳化硅半導(dǎo)體裝置相比，基本的部分相同，但在以下方面存在不同，即，在實(shí)施方式I的碳化硅半導(dǎo)體裝置中，P型體區(qū)域4的離子濃度在整體上恒定，而在本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體裝置的P型體區(qū)域4中，離子注入量中存在分布，在溝槽7附近離子濃度低，隨著接近于P型高濃度阱區(qū)6，離子濃度變高。
[0077]<碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法>
[0078]本實(shí)施方式的ρ型體區(qū)域4通過在斜向離子注入時(shí)使用倒摻雜(retrograde)的注入分布圖，能夠隨著從溝槽7遠(yuǎn)離而提高雜質(zhì)濃度。倒摻雜分布圖形成了雜質(zhì)濃度在表面低而在內(nèi)部高那樣的分布。
[0079]本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體裝置與實(shí)施方式I同樣地，依照圖3(a)?(d)所示的工序來形成。但是，在圖3(d)所示的斜向離子注入的工序中，以高的劑量先注入到靠近ρ型高濃度阱區(qū)6的部分，之后以低的劑量對靠近溝槽7的部分進(jìn)行離子注入?；蛘?，通過多次的離子注入，從溝槽7附近對ρ型高濃度阱區(qū)6附近進(jìn)行離子注入，隨著接近于ρ型高濃度阱區(qū)6而提高劑量地進(jìn)行注入。通過該結(jié)構(gòu)，能夠形成如圖9所示的、從靠近溝槽7的部分向靠近P型高濃度阱區(qū)6的部分雜質(zhì)濃度緩慢地變高并且具有ρ型低濃度體區(qū)域13與P型高濃度體區(qū)域14的ρ型體區(qū)域4。
[0080]在這里，既可以在ρ型低濃度體區(qū)域13與ρ型高濃度體區(qū)域14之間存在明確的邊界，在該部分雜質(zhì)濃度急劇地變化，也可以不存在明確的邊界，雜質(zhì)濃度緩慢地變化。另夕卜，也可以在P型低濃度體區(qū)域13與P型高濃度體區(qū)域14之間連續(xù)存在多個(gè)雜質(zhì)濃度不同的區(qū)域。具體來說，溝槽7附近的ρ型低濃度體區(qū)域13的雜質(zhì)濃度為IxlO16?IX 10 18/cm3左右，能夠按I級(jí)或者多級(jí)的雜質(zhì)濃度的變化達(dá)到P型高濃度阱區(qū)6的附近，設(shè)為與ρ型高濃度阱區(qū)6相同程度的雜質(zhì)濃度(在本實(shí)施方式的情況下，為I X 11Vcm3)。
[0081]ρ型體區(qū)域4內(nèi)的ρ型低濃度體區(qū)域13與ρ型高濃度體區(qū)域14的雜質(zhì)濃度差優(yōu)選為5倍?200倍的范圍。在雜質(zhì)濃度差為該范圍以下的情況下，雜質(zhì)濃度差過小，幾乎沒有控制后面敘述的穿通的效果，在雜質(zhì)濃度差大于200倍的情況下，與漂移層2之間的耗盡層變得過大，半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通時(shí)的電阻變高而降低半導(dǎo)體特性。
[0082]<碳化硅半導(dǎo)體裝置的特性>
[0083]如果這樣在ρ型體區(qū)域4的一部分形成雜質(zhì)濃度高的區(qū)域，則在截止時(shí)施加高電壓的話，能夠防止該高雜質(zhì)區(qū)域的耗盡化，抑制η型源極區(qū)域3與漂移層2的穿通(導(dǎo)通)的發(fā)生。一般來說，在穿通的抑制中，減小P型高濃度阱區(qū)6與溝槽7的間隔，抑制ρ型體區(qū)域4的耗盡化來防止穿通較為一般。但是，由于離子注入工序的離子注入方向的擴(kuò)展、掩模15的位置偏移等，有時(shí)不太能夠使溝槽7與ρ型高濃度阱區(qū)6的間隔變窄，在這種情況下，在ρ型體區(qū)域4的一部分形成高雜質(zhì)濃度的區(qū)域是有效的。
[0084]關(guān)于圖10中示出剖面構(gòu)造的碳化硅半導(dǎo)體裝置(構(gòu)造C)與實(shí)施方式2的碳化硅半導(dǎo)體裝置(圖9)，計(jì)算漏極電壓與漏極電流的關(guān)系，并在圖11中示出。在這里，圖10所示的構(gòu)造C與實(shí)施方式2的碳化硅半導(dǎo)體裝置的基本結(jié)構(gòu)相同的，但在如下方面不同，即，在構(gòu)造C中，P型體區(qū)域4內(nèi)的雜質(zhì)濃度均勻，在實(shí)施方式2中，隨著朝向P型高濃度阱區(qū)6而雜質(zhì)濃度變高。
[0085]在圖11中，漏極電流急劇地增加的部分的漏極電壓表示穿通電壓。在構(gòu)造C的碳化硅半導(dǎo)體裝置中示出了約400V的穿通電壓，在實(shí)施方式2的碳化硅半導(dǎo)體裝置中示出了約1000V的穿通電壓，P型體區(qū)域4在離子濃度上具有分布，在越接近于P型高濃度阱區(qū)6則雜質(zhì)離子的密度越高的碳化硅半導(dǎo)體裝置(實(shí)施方式2)中，示出了高的耐壓。
[0086]如上所述，在P型體區(qū)域4的離子注入中采用倒摻雜的注入分布圖并通過斜向注入來制成的碳化硅半導(dǎo)體裝置中，P型體區(qū)域4的P型高濃度阱區(qū)6附近的雜質(zhì)濃度高，抑制穿通的發(fā)生。
[0087]此外，在所述實(shí)施方式2中，以P型體區(qū)域4的雜質(zhì)濃度相比溝槽7側(cè)而在P型高濃度阱區(qū)6側(cè)更高的方式，由P型低濃度體區(qū)域13與P型高濃度體區(qū)域14形成。與此相對地，也可以成為以隨著從溝槽7接近于P型高濃度阱區(qū)6而逐漸變高的方式變化的分級(jí)層。但是，也可以不一定由分級(jí)層構(gòu)成，只要體區(qū)域的雜質(zhì)濃度相比溝槽7側(cè)而在P型高濃度阱區(qū)6側(cè)更高即可。
[0088]實(shí)施方式3
[0089]圖12示出本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面圖。本實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體裝置與實(shí)施方式I所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置相比，在溝槽7的底面形成雜質(zhì)濃度比鄰接的漂移層2高的η型高濃度區(qū)域12這一點(diǎn)上不同。
[0090]碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法也與實(shí)施方式I的碳化硅半導(dǎo)體裝置基本相同，但在以下方面不同，即，在形成溝槽7之后，從表面在垂直方向上向溝槽7的內(nèi)部離子注入施主雜質(zhì)，與溝槽7的底面鄰接地形成雜質(zhì)濃度比漂移層2高的η型高濃度區(qū)域12。
[0091]通過在該溝槽7的底面形成η型高濃度區(qū)域12，在接下來的工序中，通過斜向離子注入，在溝槽7的側(cè)面形成P型體區(qū)域4時(shí)，由于離子注入的擴(kuò)展、或者精度誤差，即使對溝槽7的底部注入受主雜質(zhì)，由于在溝槽7的底面附近已經(jīng)形成了 η型高濃度區(qū)域12，所以溝槽7的底面附近也不會(huì)成為P型區(qū)域。
[0092]在溝槽7的側(cè)面形成P型體區(qū)域4，在P型體區(qū)域4與漂移層2之間形成了耗盡層，所以耗盡層也將向溝槽7的底面附近擴(kuò)展，但如果在溝槽7的底面附近形成有η型高濃度區(qū)域12，則耗盡層的擴(kuò)展受到限制。因此，能夠確保在碳化硅半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通的情況下的電流路徑，能夠降低碳化硅半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通時(shí)的電阻。
[0093]與溝槽7的底面鄰接地形成的η型高濃度區(qū)域12與存在于其下方的漂移層2相比，施主雜質(zhì)濃度需要至少高2倍?10倍。更加優(yōu)選的是，通過設(shè)為比漂移層2高5