JP2008103479A - Semiconductor device, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体基体とヘテロ接合するヘテロ半導体領域を有する半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a hetero semiconductor region heterojunction with a semiconductor substrate and a method for manufacturing the semiconductor device.
従来技術として、N+型炭化珪素基板上にN−型炭化珪素エピタキシャル領域が形成された半導体基体の一主面に、N−型多結晶シリコン領域とN+型多結晶シリコン領域とが接するように形成された半導体装置がある(特許文献1参照)。当該半導体装置において、N−型炭化珪素エピタキシャル領域とN−型多結晶シリコン領域並びにN+型多結晶シリコン領域とはヘテロ接合を形成している。また、N−型炭化珪素エピタキシャル領域とN+型多結晶シリコン領域とのヘテロ接合部に隣接して、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成されている。N−型多結晶シリコン領域はソース電極に接続され、N+型炭化珪素基板の裏面にはドレイン電極が形成されている。 As a conventional technique, an N− type polycrystalline silicon region and an N + type polycrystalline silicon region are in contact with one main surface of a semiconductor substrate in which an N− type silicon carbide epitaxial region is formed on an N + type silicon carbide substrate. There is a semiconductor device (see Patent Document 1). In the semiconductor device, the N− type silicon carbide epitaxial region, the N− type polycrystalline silicon region, and the N + type polycrystalline silicon region form a heterojunction. A gate electrode is formed via a gate insulating film adjacent to the heterojunction between the N− type silicon carbide epitaxial region and the N + type polycrystalline silicon region. The N− type polycrystalline silicon region is connected to the source electrode, and a drain electrode is formed on the back surface of the N + type silicon carbide substrate.
上記のような構成の半導体装置は、ソース電極を接地し、ドレイン電極に所定の正の電位を印加した状態で、ゲート電極の電位を制御することで、スイッチとして機能する。つまり、ゲート電極を接地した状態では、N−型多結晶シリコン領域並びにN+型多結晶シリコン領域とN−型炭化珪素エピタキシャル領域とのヘテロ接合には逆バイアスが印加され、ドレイン電極とソース電極との間に電流は流れない。しかし、ゲート電極に所定の正電圧が印加された状態では、N+型多結晶シリコン領域とN−型炭化珪素エピタキシャル領域とのヘテロ接合界面にゲート電界が作用する。これから、N+型多結晶シリコン領域とN−型炭化珪素エピタキシャル領域とのヘテロ接合界面に発生しているエネルギー障壁の厚さが薄くなるため、ドレイン電極とソース電極との間に電流が流れる。上記の半導体装置においては、電流の遮断・導通の制御チャネルとしてヘテロ接合部を用いるため、チャネル長がヘテロ障壁の厚み程度で機能することから、低抵抗の導通特性が得られる。
しかしながら、上記の半導体装置では、半導体基体の一主面にN−型多結晶シリコン領域をヘテロ接合し、半導体基体側に正の電圧を印加しているため、N−型多結晶シリコン領域中の電子が、わずかながらヘテロ接合界面のエネルギー障壁をトンネルし、半導体基体側に移動する場合がある。また、エネルギー的に励起されたN−型多結晶シリコン領域中の電子が、エネルギー障壁を越えて半導体基体側に移動する場合もある。このように、N−型多結晶シリコン領域中の電子が半導体基体に移動するため、リーク電流が発生するといった問題があった。更に、駆動部となるN+型多結晶シリコン領域からのリーク電流を低減するためには、N+型多結晶シリコン領域をできるだけ狭く形成することが重要である。しかし、従来技術のように駆動部となるN+型多結晶シリコン領域にN−型多結晶シリコン領域が隣接する場合、不純物の拡散によりN+型多結晶シリコン領域を狭く形成することは困難であった。これより、リーク電流を低減することができないといった問題があった。 However, in the above semiconductor device, the N− type polycrystalline silicon region is heterojunctioned to one main surface of the semiconductor substrate, and a positive voltage is applied to the semiconductor substrate side. There are cases where electrons slightly tunnel through the energy barrier at the heterojunction interface and move to the semiconductor substrate side. In some cases, the electrons in the N-type polycrystalline silicon region excited in energy move to the semiconductor substrate side over the energy barrier. As described above, electrons in the N − -type polycrystalline silicon region move to the semiconductor substrate, which causes a problem of leakage current. Furthermore, in order to reduce the leakage current from the N + type polycrystalline silicon region serving as the drive unit, it is important to form the N + type polycrystalline silicon region as narrow as possible. However, when the N− type polycrystalline silicon region is adjacent to the N + type polycrystalline silicon region serving as a driving part as in the prior art, it is difficult to narrow the N + type polycrystalline silicon region by impurity diffusion. . As a result, there is a problem that the leakage current cannot be reduced.
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、ヘテロ半導体領域を狭く形成することができ、ヘテロ半導体領域からのリーク電流を低減できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of forming a hetero semiconductor region narrowly and reducing a leakage current from the hetero semiconductor region, and a method for manufacturing the semiconductor device. And
上記目的達成のため、本発明に係る半導体装置では、半導体基体と異なるバンドキャップ幅を有する半導体材料から半導体基体の表面の所定領域に形成された絶縁体領域の側面に、サイドウォール状に形成されたヘテロ半導体領域を有し、また、前記半導体基体の表面および前記ヘテロ半導体領域の側面に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、前記へテロ半導体領域に接続されたソース電極と、前記半導体基体に接続されたドレイン電極とを備える。 In order to achieve the above object, the semiconductor device according to the present invention is formed in a sidewall shape on the side surface of an insulator region formed in a predetermined region on the surface of the semiconductor substrate from a semiconductor material having a band cap width different from that of the semiconductor substrate. A gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate and on a side surface of the hetero semiconductor region, a gate electrode formed in contact with the gate insulating film, and the hetero semiconductor region. And a drain electrode connected to the semiconductor substrate.
本発明により、N−型多結晶シリコン領域の代わりに絶縁体領域を形成することにより、半導体基体から絶縁体領域に流れるリーク電流を無視できる程度に小さくすることができる。また、ヘテロ半導体領域と絶縁体領域との間で不純物の相互拡散がほとんど無いため、ヘテロ半導体領域を狭く形成することができる。さらに、ヘテロ半導体領域を絶縁体領域の側面にサイドウォール状に形成することで、自己整合的に制御性良く形成することが可能となり、ヘテロ半導体領域からのリーク電流を低減することができる。 According to the present invention, by forming the insulator region instead of the N-type polycrystalline silicon region, the leakage current flowing from the semiconductor substrate to the insulator region can be reduced to a negligible level. In addition, since there is almost no interdiffusion of impurities between the hetero semiconductor region and the insulator region, the hetero semiconductor region can be formed narrowly. Furthermore, by forming the hetero semiconductor region in a sidewall shape on the side surface of the insulator region, it can be formed in a self-aligned manner with good controllability, and leakage current from the hetero semiconductor region can be reduced.
以下に、本発明の第1乃至第3の実施形態に係る半導体装置について、図1乃至図7を参照して説明する。 Hereinafter, semiconductor devices according to first to third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る半導体装置について図1を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図1に示す第1の実施形態に係る半導体装置では、電界効果トランジスタの単位セルを2つ対向して並べた構造を備えている。なお、実際には、上記電界効果トランジスタの単位セルが複数並列に配置接続されて1つのトランジスタを形成している。
(First embodiment)
The semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 1 has a structure in which two unit cells of a field effect transistor are arranged to face each other. In practice, a plurality of unit cells of the field effect transistor are arranged and connected in parallel to form one transistor.
図1に示す半導体装置は、半導体基体であるN+型炭化珪素基体1およびN−型炭化珪素エピタキシャル層2を備えている。N+型炭化珪素基体1は、N型高濃度(N+)の炭化珪素から形成されている。N+型炭化珪素基体1の表面上に、N型低濃度(N−)の炭化珪素からなるN−型炭化珪素エピタキシャル層2が形成されている。また、炭化珪素は複数のポリタイプ(結晶多形)が存在するが、第1の実施形態では代表的な4Hを用いている。図1では、N+型炭化珪素基体1とN−型炭化珪素エピタキシャル層2の厚みの概念を省略している。実際には、N+型炭化珪素基体1は数100μm程度の厚みを持ち、N−型炭化珪素エピタキシャル層2は数μmから10数μm程度の厚みを持つ。
The semiconductor device shown in FIG. 1 includes an N + type
図1に示す半導体装置は、更に、電界効果トランジスタの各セルに対応して、N−型炭化珪素エピタキシャル層2の表面、すなわち、半導体基体の表面の所定領域に形成された絶縁体領域3と、N−型炭化珪素エピタキシャル層2とヘテロ接合を形成し、かつ絶縁体領域3の側面にサイドウォール状に形成されたヘテロ半導体領域であるN+型多結晶シリコン4と、N−型炭化珪素エピタキシャル層2の表面およびN+型多結晶シリコン4の側面に形成されたゲート絶縁膜6と、ゲート絶縁膜6に接して形成されたゲート電極7と、N+型多結晶シリコン4に直接接続されたソース電極9と、N+型炭化珪素基体1の裏面で、電気的に低抵抗でオーミック接続されたドレイン電極10と、ソース電極9とゲート電極7を絶縁する層間絶縁膜8とを備えている。ここで、N+型多結晶シリコン4は、N+型炭化珪素基体1およびN−型炭化珪素エピタキシャル層2を形成する炭化珪素と異なるバンドギャップ幅および電子親和力を有する半導体材料である多結晶シリコンから形成されている。また、N−型炭化珪素エピタキシャル層2とN+型多結晶シリコン4とのヘテロ接合界面を、図1に示したように、非常に狭く形成している。
The semiconductor device shown in FIG. 1 further includes an
次に、図1に示した半導体装置における基本的な動作について説明する。図1の半導体装置では、ドレイン電極10に所定の正の電位を印加し、ソース電極9を接地した後、ゲート電極7の電位を制御することで、スイッチとして機能している。具体的に説明すると、N+型多結晶シリコン4およびN−型炭化珪素エピタキシャル層2のバンドギャップ幅および電子親和力が異なることから、N+型多結晶シリコン4とN−型炭化珪素エピタキシャル層2とのヘテロ接合界面には、エネルギー障壁ΔEcが発生している。ゲート電極7を接地した状態において、ドレイン電極10に所定の正の電位を印加し、ソース電極9を接地しても、ドレイン電極10とソース電極9との間に印加された正の電位は、N+型多結晶シリコン4とN−型炭化珪素エピタキシャル層2とのヘテロ接合に対して、逆バイアスとなるので、ドレイン電極10とソース電極9との間に電流は流れない。一方、ドレイン電極10に所定の正の電位を印加し、ソース電極9を接地した状態において、ゲート電極7に所定の正の電圧を印加すると、N+型多結晶シリコン4とN−型炭化珪素エピタキシャル層2とのヘテロ接合界面にゲート電界が作用し、エネルギー障壁ΔEcの厚さが薄くなる。エネルギー障壁ΔEcの厚さが十分に薄くなると、トンネル現象によりN+型多結晶シリコン4の電子がエネルギー障壁ΔEcを通過する。結果、ドレイン電極10とソース電極9との間に電流が流れる。
Next, basic operation of the semiconductor device illustrated in FIG. 1 will be described. In the semiconductor device of FIG. 1, a predetermined positive potential is applied to the
以上より、第1の実施形態に係る半導体装置では、N−型多結晶シリコン領域の代わりに、N−型炭化珪素エピタキシャル層2の表面の所定領域に絶縁体領域3を形成していることから、従来例と比較して、N−型炭化珪素エピタキシャル層2から絶縁体領域3に流れるリーク電流を無視できる程度に小さくすることができる。また、N+型多結晶シリコン4と絶縁体領域3との間で不純物の相互拡散がほとんど無いため、N+型多結晶シリコン4を極めて狭く形成することができる。さらに、N+型多結晶シリコン4を絶縁体領域3の側面にサイドウォール状に形成することで、自己整合的に制御性良く形成することが可能となり、N+型多結晶シリコン4からのリーク電流を低減することができる。また、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、後述する第2の実施形態とほぼ同じである。第1の実施形態の半導体装置の製造方法が、第2の実施形態と異なる点は、絶縁体領域3上に導電体領域5を形成する工程が無いことだけである。
As described above, in the semiconductor device according to the first embodiment, the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る半導体装置について、第1の実施形態に係る半導体装置と異なる点を中心に図2乃至図6を参照して説明する。また、第2の実施形態に係る半導体装置について、第1の実施形態に係る半導体装置と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。なお、第2の実施形態に係る半導体装置の構造は、第1の実施形態の半導体装置の構造と基本的には同じである。第2の実施形態の半導体装置が、第1の実施形態と異なる点は、N+型多結晶シリコン4とソース電極9とを接続するために、導電体領域5を形成していることだけである。よって、第1の実施形態の半導体装置と同様の効果を取得できる。
(Second Embodiment)
Next, a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 6 focusing on differences from the semiconductor device according to the first embodiment. Also, in the semiconductor device according to the second embodiment, the same reference numerals are given to the same structures as those of the semiconductor device according to the first embodiment, and description thereof is omitted. The structure of the semiconductor device according to the second embodiment is basically the same as the structure of the semiconductor device according to the first embodiment. The semiconductor device of the second embodiment is different from the first embodiment only in that the
図2は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図2に示す半導体装置は、第1の実施形態と同様に、N+型炭化珪素基体1と、N+型炭化珪素基体1の表面に形成されたN−型炭化珪素エピタキシャル層2と、N−型炭化珪素エピタキシャル層2の表面の所定領域に形成された絶縁体領域3と、N−型炭化珪素エピタキシャル層2とヘテロ接合を形成し、かつ絶縁体領域3の側面にサイドウォール状に形成されたN+型多結晶シリコン4と、N−型炭化珪素エピタキシャル層2の表面およびN+型多結晶シリコン4の側面に形成されたゲート絶縁膜6と、ゲート絶縁膜6に接して形成されたゲート電極7と、絶縁体領域3上に形成されたソース電極9と、N+型炭化珪素基体1の裏面でオーミック接続されたドレイン電極10と、ソース電極9とゲート電極7を絶縁する層間絶縁膜8とを備えている。更に、N+型多結晶シリコン4とソース電極9とを接続するために、絶縁体領域3とソース電極9との間に形成された導電体領域5を備えている。ここで、導電体領域5は、高濃度にドーピングされた多結晶シリコンや、金属などを用いることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. As in the first embodiment, the semiconductor device shown in FIG. 2 includes an N + type
次に、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図3乃至図6を参照して説明する。図3乃至図6は、図2に示す半導体装置の製造工程を説明する図である。まず、図3(a)の工程において、N+型炭化珪素基板1上に、例えば不純物濃度が1014〜1018cm−3、厚さが1〜100μmのN−型炭化珪素エピタキシャル層2が形成されている。N−型炭化珪素エピタキシャル層2上に、絶縁体を例えば0.1〜10μm成膜し、絶縁体領域3を形成する。絶縁体としては、SiO2、SiNなどを用いることができる。また、成膜方法としては、熱CVD、プラズマCVD、熱酸化などを用いることができる。次に、絶縁体領域3上に導電体領域5を形成する。なお、導電体として、高濃度に不純物をドーピングした多結晶シリコンや、金属などを用いることができる。次に、(b)の工程において、導電体領域5上にレジスト11を塗布し、フォトリソグラフィーを用いてレジスト11をパターニングし、レジスト11をマスクに使用して、導電体領域5および絶縁体領域3をエッチングし、N−型炭化珪素エピタキシャル層2を露出させ、その後レジスト11を除去する。
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 6 are diagrams for explaining a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. First, in the process of FIG. 3A, an N− type silicon
次に、図4(c)の工程において、N−型炭化珪素エピタキシャル層2、導電体領域5上、および絶縁体領域3、導電体領域5の側面に多結晶シリコンを等方的に成膜する。成膜方法としては、低圧CVDなどが用いられる。また、不純物の導入方法としては、成膜中に不純物を導入する方法や、多結晶シリコンを成膜後に不純物を熱拡散させる方法、不純物をイオン注入する方法などを用いることができる。次に、(d)の工程において、異方性エッチングを用いて、N+型多結晶シリコン4をエッチングする。異方性エッチングを用いることにより、絶縁体領域3および導電体領域5の側面に自己整合的にN+型多結晶シリコン4を形成することができる。次に、図5(e)の工程において、N−型炭化珪素エピタキシャル層2、N+型多結晶シリコン4および導電体領域5上に、ゲート絶縁膜6を形成する。更に、ゲート絶縁膜6上にゲート電極7を形成する。次に、(f)の工程において、ゲート電極7上にレジスト11を塗布し、フォトリソグラフィーによりレジスト11をパターニングし、レジスト11をマスクに使用して、ゲート電極7をエッチングする。その後、レジスト11を除去する。次に、図6(g)の工程において、層間絶縁膜8を成膜し、コンタクトホールを開口する。その後、図2に示すようにソース電極9およびドレイン電極10を形成する。
Next, in the step of FIG. 4C, polycrystalline silicon isotropically formed on the N − -type silicon
以上より、第2の実施形態に係る半導体装置では、導電体領域5を介してN+型多結晶シリコン4とソース電極9を接続していることから、ソース電極9用のコンタクトホールを開口する際に、ゲート電極7との位置あわせ余裕を大きくすることができ、製造を容易にし、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
As described above, in the semiconductor device according to the second embodiment, since the N + type
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る半導体装置について、第2の実施形態に係る半導体装置と異なる点を中心に図7を参照して説明する。また、第3の実施形態に係る半導体装置について、第2の実施形態に係る半導体装置と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。なお、第3の実施形態に係る半導体装置の構造は、第2の実施形態の半導体装置の構造と基本的には同じである。第3の実施形態の半導体装置が、第2の実施形態と異なる点は、N−型炭化珪素エピタキシャル層2の表面に接し、かつN−型炭化珪素エピタキシャル層2とN+型多結晶シリコン4とのヘテロ接合界面の近傍に、電界緩和領域12を形成していることだけである。よって、第2の実施形態の半導体装置と同様の効果を取得できる。
(Third embodiment)
Next, a semiconductor device according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 7 focusing on differences from the semiconductor device according to the second embodiment. Further, in the semiconductor device according to the third embodiment, the same reference numerals are given to the same structures as those of the semiconductor device according to the second embodiment, and the description thereof is omitted. Note that the structure of the semiconductor device according to the third embodiment is basically the same as the structure of the semiconductor device of the second embodiment. The semiconductor device of the third embodiment is different from the second embodiment in that it is in contact with the surface of the N− type silicon
図7は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図3に示す半導体装置は、第2の実施形態と同様に、N+型炭化珪素基体1と、N+型炭化珪素基体1の表面に形成されたN−型炭化珪素エピタキシャル層2と、N−型炭化珪素エピタキシャル層2上の所定領域に形成された絶縁体領域3と、N−型炭化珪素エピタキシャル層2とヘテロ接合を形成し、かつ絶縁体領域3の側面にサイドウォール状に形成されたN+型多結晶シリコン4と、N−型炭化珪素エピタキシャル層2上およびN+型多結晶シリコン4の側面に形成されたゲート絶縁膜6と、ゲート絶縁膜6に接して形成されたゲート電極7と、N+型多結晶シリコン4とソース電極9とを接続するために、絶縁体領域3上に形成された導電体領域5と、導電体領域5上に形成されたソース電極9と、N+型炭化珪素基体1の裏面でオーミック接続されたドレイン電極10と、ソース電極9とゲート電極7を絶縁する層間絶縁膜8とを備えている。更に、N−型炭化珪素エピタキシャル層2の表面に接し、かつN−型炭化珪素エピタキシャル層2とN+型多結晶シリコン4とのヘテロ接合界面の近傍に電界緩和領域12を形成している。具体的には、絶縁体領域3とN−型炭化珪素エピタキシャル層2との間、およびゲート絶縁膜6とN−型炭化珪素エピタキシャル層2との間に電界緩和領域12を形成している。ここで、電界緩和領域12として、P型炭化珪素や、高抵抗層などが用いられている。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. Similar to the second embodiment, the semiconductor device shown in FIG. 3 includes an N + type
以上より、第3の実施形態に係る半導体装置では、絶縁体領域3とN−型炭化珪素エピタキシャル層2との間、およびゲート絶縁膜6とN−型炭化珪素エピタキシャル層2との間に電界緩和領域12を形成しているので、ゲート電極7を接地した場合でも、ドレイン電極10に印加される正の電位による高電界を緩和させることができる。すなわち、ゲート電極7を接地した場合でも、ヘテロ接合界面に印加される電界が緩和されるので、リーク電流をさらに低減することもできる。また、第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第2の実施形態とほぼ同じである。第3の実施形態の半導体装置の製造方法が、第2の実施形態と異なる点は、N−型炭化珪素エピタキシャル層2の表面に接し、かつN−型炭化珪素エピタキシャル層2とN+型多結晶シリコン4とのヘテロ接合界面の近傍に、電界緩和領域12を形成する工程を含むことだけである。
As described above, in the semiconductor device according to the third embodiment, an electric field is generated between the
なお、以上に述べた実施形態は、本発明の実施の一例であり、本発明の範囲はこれらに限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、他の様々な実施形態に適用可能である。例えば、第1乃至第3の実施形態では、半導体基体(N+型炭化珪素基体1およびN−型炭化珪素エピタキシャル層2)の材料として炭化珪素を用いたが、特にこれに限定されるものでなく、窒化ガリウムやダイヤモンドを用いることもできる。
The embodiment described above is an example of the implementation of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto, and other various embodiments are within the scope described in the claims. It is applicable to. For example, in the first to third embodiments, silicon carbide is used as the material of the semiconductor substrate (N + type
また、第1乃至第3の実施形態では、ヘテロ半導体領域の導電型としてN+型を用いているが、特にこれに限定されるものでなく、N−型、ノンドープ型、P−型などを用いることもできる。ノンドープ型、P−型を用いた場合には、ゲート電圧印加時にヘテロ半導体とゲート絶縁膜6の界面近傍に反転層が生じ、ドレイン電極10とソース電極9との間に電流が流れる。同様に、N−型を用いることもできるが、N+型のほうが、拡散電位VDを小さくすることができ、より低いゲート電圧で電流を流すことができる。
In the first to third embodiments, the N + type is used as the conductivity type of the hetero semiconductor region. However, the present invention is not limited to this, and an N− type, a non-doped type, a P− type, or the like is used. You can also. When the non-doped type or the P− type is used, an inversion layer is generated in the vicinity of the interface between the hetero semiconductor and the
また、第1乃至第3の実施形態では、ヘテロ半導体としてN+型多結晶シリコン4を用いているが、特にこれに限定されるものでなく、シリコンゲルマニウムやゲルマニウム、ガリウムヒ素などを用いることもできる。更に、N+型多結晶シリコン4を用いているが、単結晶またはアモルファスなどでも良い。
In the first to third embodiments, the N + type
また、第1乃至第3の実施形態では採用していないが、単位セルが複数並列接続されたチップの最外周部において、電界効果トランジスタのオフ時における周辺での電界集中を緩和して高耐圧を実現するためのガードリング等の終端構造を採用しても良い。パワーデバイス分野で用いられる一般的な終端構造が適用可能である。 In addition, although not adopted in the first to third embodiments, a high withstand voltage is reduced at the outermost peripheral portion of a chip in which a plurality of unit cells are connected in parallel to reduce electric field concentration in the periphery when the field effect transistor is off. A termination structure such as a guard ring for realizing the above may be employed. A general termination structure used in the power device field is applicable.
また、第1乃至第3の実施形態では、ドレイン電極10をN+型炭化珪素基体1の裏面に形成し、ソース電極9をドレイン電極10対抗面に配置して電流を半導体装置の内部に縦方向に流す構造を採用しているが、特にこれに限定されるものでなく、ドレイン電極10をソース電極9と同じ面に配置して、電流を横方向に流す構造を採用しても良い。
In the first to third embodiments, the
1 N+型炭化珪素基体、2 N−型炭化珪素エピタキシャル層、
3 絶縁体領域、4 N+型多結晶シリコン、5 導電体領域、
6 ゲート絶縁膜、7 ゲート電極、8 層間絶縁膜、9 ソース電極、
10 ドレイン電極、11 レジスト、12 電界緩和領域
1 N + type silicon carbide substrate, 2 N− type silicon carbide epitaxial layer,
3 Insulator region, 4 N + type polycrystalline silicon, 5 Conductor region,
6 gate insulating film, 7 gate electrode, 8 interlayer insulating film, 9 source electrode,
10 drain electrode, 11 resist, 12 electric field relaxation region
Claims (7)
前記半導体基体と異なるバンドキャップ幅を有する半導体材料から成り、前記半導体基体とヘテロ接合を形成し、かつ前記絶縁体領域の側面にサイドウォール状に形成されたヘテロ半導体領域と、
前記半導体基体の表面および前記ヘテロ半導体領域の側面に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
前記へテロ半導体領域に接続されたソース電極と、
前記半導体基体に接続されたドレイン電極とを備えたことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate, and an insulator region formed in a predetermined region on the surface of the semiconductor substrate;
A hetero semiconductor region formed of a semiconductor material having a band cap width different from that of the semiconductor substrate, forming a heterojunction with the semiconductor substrate, and formed in a sidewall shape on a side surface of the insulator region;
A gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate and a side surface of the hetero semiconductor region;
A gate electrode formed in contact with the gate insulating film;
A source electrode connected to the hetero semiconductor region;
A semiconductor device comprising a drain electrode connected to the semiconductor substrate.
マスク層を用いて前記絶縁体領域をパターニングする工程と、
前記絶縁体領域上、前記絶縁体領域側面、および前記半導体基体上に前記へテロ半導体を等方的に成膜する工程と、
前記へテロ半導体を異方性エッチングによりエッチングし、前記絶縁体領域側面に自己整合的に前記へテロ半導体領域を形成する工程を有することを特徴とした半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulator region is formed on a surface of the semiconductor substrate.
Patterning the insulator region using a mask layer;
Forming the hetero semiconductor isotropically on the insulator region, the insulator region side surface, and the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: etching the hetero semiconductor by anisotropic etching to form the hetero semiconductor region in a self-aligned manner on a side surface of the insulator region.
前記絶縁体領域上に前記導電体領域を形成する工程と、
マスク層を用いて前記導電体領域および前記絶縁体領域をパターニングする工程と、
前記導電体領域上、前記導電体領域側面、前記絶縁体領域側面、および前記半導体基体上に前記へテロ半導体を等方的に成膜する工程と、
前記へテロ半導体を異方性エッチングによりエッチングし、前記導電体領域側面および前記絶縁体領域側面に自己整合的に前記へテロ半導体領域を形成する工程を有することを特徴とした半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the insulator region is formed on a surface of the semiconductor substrate.
Forming the conductor region on the insulator region;
Patterning the conductor region and the insulator region using a mask layer;
Forming the hetero semiconductor isotropically on the conductor region, the conductor region side surface, the insulator region side surface, and the semiconductor substrate;
Etching the hetero semiconductor by anisotropic etching, and forming the hetero semiconductor region in a self-aligned manner on the conductor region side surface and the insulator region side surface. .
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