JP2011049410A - Inverter circuit and logic gate circuit using silicon carbide insulated gate field effect transistor - Google Patents

Inverter circuit and logic gate circuit using silicon carbide insulated gate field effect transistor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a logic gate circuit device comprising an SiC MISFET whose operating speed can be made fast. <P>SOLUTION: An inverter and a NAND/NOR logic gate circuit comprise an n-channel enhancement type SiC MISFET (22) and n-channel depletion type SiC MISFETs (22, 22b). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタを用いて構成したインバータ回路および論理ゲート回路に関する。   The present invention relates to an inverter circuit and a logic gate circuit configured using silicon carbide insulated gate field effect transistors.

炭化珪素(SiC)はシリコン(Si)と比較してバンドギャップが広い、破壊電界強度が大きい、電子の飽和ドリフト速度が大きいなど優れた物性を有する。したがって、SiCを出発材料として用いることにより、Siの限界を超えた高耐圧で低抵抗の電力用半導体素子が作製できる。またSiCにはSiと同様に熱酸化によって絶縁層を形成できるという特徴がある。これらのことから、SiC単結晶を素材料とした高耐圧で低オン抵抗の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(以下MISFET、典型的にはMOSFETとして知られている)が実現できると考えられ、数多くの研究開発が行われている。   Silicon carbide (SiC) has excellent physical properties such as a wider band gap, a higher breakdown electric field strength, and a higher electron saturation drift velocity than silicon (Si). Therefore, by using SiC as a starting material, a power semiconductor element having a high breakdown voltage and a low resistance exceeding the limit of Si can be manufactured. Further, SiC has a feature that an insulating layer can be formed by thermal oxidation like Si. From these, it is considered that an insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as a MISFET, typically known as a MOSFET) having a high withstand voltage and a low on-resistance can be realized using a SiC single crystal as a raw material. Research and development is in progress.

また、SiCは過渡応答特性が優れていることも知られており、100kHzを超える高周波領域での利用も可能となる。Siでは実現できないような高周波・高パワー密度を持つパワーICの作製が可能となる。このような性能は、パワーICのみならず、高速動作を必要とする論理回路の実用化にも好適である。   SiC is also known to have excellent transient response characteristics, and can be used in a high frequency region exceeding 100 kHz. A power IC having a high frequency and a high power density that cannot be realized with Si can be manufactured. Such performance is suitable not only for power ICs but also for practical use of logic circuits that require high-speed operation.

上述のように、SiC MISFETはSi素子に比べて優れた特徴をもっているにもかかわらず、論理回路への応用に関しては報告例がきわめて少なく、実用化レベルにある技術もほとんど紹介されていない。図18は、従来より知られている論理回路の典型例の一つであるCMOSインバータ回路を示すもので、低い消費電力で高速動作を実行できることから、Siデバイスの分野では広く用いられている。   As described above, although SiC MISFETs have superior characteristics as compared with Si elements, there are very few reports on application to logic circuits, and almost no technology at practical level has been introduced. FIG. 18 shows a CMOS inverter circuit which is one of typical examples of logic circuits known so far, and is widely used in the field of Si devices because it can perform high-speed operation with low power consumption.

非特許文献1には、SiC MOSFETを用いたCMOSインバータ開発例が開示されている。n+型の基板上に形成したn型の4H−SiCエピタキシャル層にnチャネルMOSFETとpチャネルMOSFETを作製したもので、双方のデバイスのチャネル長は3μm、ゲート酸化膜の厚さが40nm、ソース、ドレイン領域厚さが300nmの寸法をもつ。SiC MISFETでは、Si MISFETよりオン抵抗を2桁下げることができるとされており、デバイス動作の高速化のためにはオン抵抗の低減が重要な要素となる。この点、非特許文献で扱われているSiC MOSデバイスのゲート長(またはチャネル長=ソース・ドレイン領域の間隔)は3μmと、さほど短くないのでかかるデバイスのオン抵抗低減に著しく貢献することは期待できない。   Non-Patent Document 1 discloses a development example of a CMOS inverter using SiC MOSFET. An n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET are fabricated on an n-type 4H—SiC epitaxial layer formed on an n + -type substrate. Both devices have a channel length of 3 μm, a gate oxide film thickness of 40 nm, a source, The drain region has a dimension of 300 nm. In SiC MISFET, it is said that the on-resistance can be reduced by two orders of magnitude compared to Si MISFET, and reduction of on-resistance is an important factor for speeding up device operation. In this respect, the gate length (or channel length = source / drain region spacing) of the SiC MOS device treated in the non-patent literature is not so short as 3 μm, so it is expected to contribute significantly to reducing the on-resistance of the device. Can not.

上記SiC CMOSインバータ用MOSFETにおいて、ゲート長(チャネル長)を3μm程度でしか作製できないのは、SiCプロセスでは自己整合技術を用いることが困難だからである。SiCプロセスでは、不純物のイオン注入後に行う活性化アニールの温度がSiプロセスに比べて高く(1600℃程度)、ゲート酸化膜がその高温処理に耐えられないので、ゲート酸化膜、ゲート電極をイオン注入による不純物領域形成後に別途のマスク合せで形成することになる(非自己整合)ためである。   In the MOSFET for SiC CMOS inverter, the gate length (channel length) can be produced only at about 3 μm because it is difficult to use the self-alignment technique in the SiC process. In the SiC process, the temperature of activation annealing performed after impurity ion implantation is higher than that of the Si process (about 1600 ° C.), and the gate oxide film cannot withstand the high temperature treatment. Therefore, the gate oxide film and the gate electrode are implanted. This is because it is formed by a separate mask alignment after the impurity region is formed (non-self-alignment).

“Development of A 4H−SiC CMOS Inverter”Mater.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.911,2006(Figure1、Figure4、Figure8)“Development of A 4H-SiC CMOS Inverter” Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 911, 2006 (Figure1, Figure4, Figure8)

前述の非特許文献に記載されているSiC CMOSインバータは、SiC MOSFETの論理回路への数少ない適用例であるが、Figure4に示されているNMOSFETの電界移動度とFigure8に示されるPMOSFETの電界移動度の比較からも、PMOSFETの移動度が圧倒的に低い。このことから、NOMSFETの移動度にPMOSFETの特性を近づけようとすると、デバイスサイズを極端に大きくせざるを得ず、実用に足る論理回路設計が行えないという問題があった。このような現象の発生はSiCの物性上必然・不可避であり、Siデバイスで常識的に採用されているCMOS構成のインバータの実用化はSiCでは困難である。したがって、SiCの特徴を生かして高速動作を実現するためには、PMOSFETを用いないで、どのように論理回路を構成するかの解明がひとつの課題となる。   The SiC CMOS inverter described in the above-mentioned non-patent document is one of the few application examples to the logic circuit of the SiC MOSFET, but the field mobility of the NMOSFET shown in FIG. 4 and the field mobility of the PMOSFET shown in FIG. From the comparison, the mobility of the PMOSFET is overwhelmingly low. For this reason, if the characteristics of the PMOSFET are made closer to the mobility of the NOMSFET, the device size has to be made extremely large, and there is a problem that a practical logic circuit design cannot be performed. The occurrence of such a phenomenon is unavoidable and inevitable due to the physical properties of SiC, and it is difficult to practically use a CMOS-structured inverter that is commonly used in Si devices. Therefore, in order to realize high-speed operation by making use of the characteristics of SiC, it is an issue to clarify how a logic circuit is configured without using a PMOSFET.

高速動作を図る上での考慮すべき要素は、抵抗と寄生容量の低減であり、使用するSiC MISFETの構造も検討すべき課題である。   Factors to be considered in achieving high-speed operation are the reduction of resistance and parasitic capacitance, and the structure of the SiC MISFET to be used is also an issue to be considered.

SiC MISFETは、Si MISFETよりオン抵抗を2桁下げることができるとされており、デバイス動作の高速化のためにはオン抵抗の低減が重要な要素となる。オン抵抗低減の端的なアプローチはゲート長(=チャネル長)を短くすることであるが、一般的には、短かいゲート長のMISFETを作製する場合、ゲート長のみならずゲート絶縁膜(酸化膜)ならびにソース、ドレイン領域の厚さも併せて縮小(スケールダウン)する必要がある。ゲート長が3μm、ゲート酸化膜の厚さが40nm、ソース、ドレイン領域厚さが300nmの寸法をもつSiC MISFETのゲート長を1μmにしようとすると、ゲート酸化膜を13nm、ソース、ドレイン領域厚さを100nmに縮小することになる。この結果、ゲート長が短くなる点ではオン抵抗は低減される一方で、オン抵抗を構成する他方の主要成分であるソース、ドレイン領域でのシート抵抗は13kΩ/□から20kΩ/□に増加してしまい、ゲート(チャネル)長短縮によるオン抵抗の低減効果が相殺されてしまうという問題があった。また、逆に、ソース、ドレイン領域をある程度の厚さを維持してゲート(チャネル)長を短くしていくと、シート抵抗成分は低くできても、短チャネル効果が発生しデバイスの閾値電圧(Vth)が不安定になるという問題に遭遇する恐れがあった。   The SiC MISFET is said to be capable of lowering the on-resistance by two orders of magnitude than the Si MISFET, and the reduction of the on-resistance is an important factor for speeding up the device operation. A straightforward approach to reducing the on-resistance is to shorten the gate length (= channel length). In general, when manufacturing a MISFET having a short gate length, not only the gate length but also a gate insulating film (oxide film) ) And the thicknesses of the source and drain regions must also be reduced (scaled down). When the gate length of a SiC MISFET having a gate length of 3 μm, a gate oxide film thickness of 40 nm, and a source and drain region thickness of 300 nm is set to 1 μm, the gate oxide film is 13 nm and the source and drain region thicknesses. Is reduced to 100 nm. As a result, the on-resistance is reduced at the point where the gate length is shortened, while the sheet resistance in the source and drain regions, which are the other main components constituting the on-resistance, is increased from 13 kΩ / □ to 20 kΩ / □. Therefore, there is a problem that the effect of reducing the on-resistance due to the shortening of the gate (channel) length is offset. Conversely, if the gate (channel) length is shortened while maintaining a certain amount of thickness in the source and drain regions, the short channel effect occurs and the device threshold voltage ( There was a risk of encountering the problem of Vth) becoming unstable.

また、SiC MISFETを作製しようとする場合、Si MISFET製造プロセスで一般に用いられている自己整合技術を用いることができないという制約は、短ゲート(チャネル)長MISFETの実現に不利であるばかりでなく、マスク合せ→電極パターニングの非自己整合製造工程のゆえに、出来上がったデバイスでのゲート電極とソース、ドレイン領域との重なり部分での寄生容量が発生するので、この低減も解決すべき課題となる。   In addition, when the SiC MISFET is to be manufactured, the restriction that the self-alignment technique generally used in the Si MISFET manufacturing process cannot be used is not only disadvantageous for realizing a short gate (channel) length MISFET, Due to the non-self-aligned manufacturing process of mask alignment → electrode patterning, parasitic capacitance is generated at the overlapping portion of the gate electrode and the source / drain regions in the completed device, and this reduction is also a problem to be solved.

本発明は、上記問題に鑑み、PMOSFETを用いずにSiC MISFETにより構成した論理回路を提供することを目的とする。
また、本発明は、オン抵抗の低いSiC MISFETを用いて構成した論理回路を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、寄生容量の低減を図ったSiC MISFETを用いて構成した論理回路を提供することを目的とするものである。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a logic circuit constituted by a SiC MISFET without using a PMOSFET.
It is another object of the present invention to provide a logic circuit configured using a SiC MISFET having a low on-resistance.
A further object of the present invention is to provide a logic circuit configured using a SiC MISFET with reduced parasitic capacitance.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項1に記載のものは、ソース、ドレイン、ゲートを有するnチャネルエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(22)と、ソース、ドレイン、ゲートを有するnチャネルデプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(21)とを備え、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ゲートおよびソースにはそれぞれ入力信号(23)および第1の電源電位(25)が供給され、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインには第2の電源電位(24)が供給され、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ゲートと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースとが電気的に接続され、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースとが電気的に接続され、その接続点から出力信号(26)が取り出されるように構成され、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタは炭化珪素材料を用いて構成されてなることを特徴とするインバータ回路である。   The present invention has been made in order to achieve the above object, and in accordance with the present invention, an n-channel enhancement type insulated gate field effect transistor (22) having a source, a drain and a gate, and a source and a drain are provided. , An n-channel depletion type insulated gate field effect transistor (21) having a gate, and an input signal (23) and a first power supply potential (1) are respectively connected to the gate and source of the enhancement type insulated gate field effect transistor. 25), a second power supply potential (24) is supplied to the drain of the depletion type insulated gate field effect transistor, and the gate of the depletion type insulated gate field effect transistor and the depletion type insulated gate field effect transistor. The source of the transistor is electrically connected; The drain of the enhancement type insulated gate field effect transistor and the source of the depletion type insulated gate field effect transistor are electrically connected, and an output signal (26) is extracted from the connection point. The insulated gate field effect transistor and the depletion insulated gate field effect transistor are inverter circuits characterized by being formed using a silicon carbide material.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項2に記載のものは、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくとも一方は、一主面を有する一導電型の炭化珪素半導体領域(2)を含む基板(1)と、前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)内に前記一主面に接しかつ互いに離間して形成された前記一導電型とは反対導電型のソース、ドレイン領域(3D、4D、3E、4E)と、前記離間して形成されたソース、ドレイン領域(3D、4D、3E、4E)の対向する端縁で挟まれた前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)の一主面側に形成され、前記ソース領域(4D、4E)に接する第1の側面と、前記ドレイン領域(3D、3E)に接する第2の側面と、前記一主面から所定の深さに位置し前記第1および第2の側面に連続し前記離間形成されたソース、ドレイン領域(3D、4D、3E、4E)を接続する底面とからなる凹部(5D、5E)と、前記ソース、ドレイン領域(3D、4D、3E,4E)が接する前記一主面の一部を覆い、前記凹部(5D、5E)の前記第1および第2の側面上および前記底面上に形成された絶縁膜(6D、6E)と、前記絶縁膜(6D、6E)上に形成されたゲート電極(7D、7E)と、前記ソース、ドレイン領域(3D、4D、3E、4E)の少なくとも一方に電気的に接続されたソースまたはドレイン電極(9、または10)とを有し、前記ソース、ドレイン領域(3D、4D、3E、4E)を接続する前記底面に隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなるリセスゲート構造を有する炭化珪素電界効果トランジスタからなることを特徴とする請求項1記載のインバータ回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to the second aspect of the present invention, at least one of the enhancement type insulated gate field effect transistor and the depletion type insulated gate field effect transistor is a main one. A substrate (1) including a silicon carbide semiconductor region (2) of one conductivity type having a surface, and the first conductivity type silicon carbide semiconductor region (2) in contact with the main surface and spaced apart from each other Source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E) having a conductivity type opposite to the one conductivity type, and opposing edges of the spaced apart source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E) A first side surface formed on one main surface side of the sandwiched one conductivity type silicon carbide semiconductor region (2) and in contact with the source region (4D, 4E), and a first side surface in contact with the drain region (3D, 3E). Two sides, A recess (bottom surface) which is located at a predetermined depth from the one main surface and is connected to the first and second side surfaces and which is spaced from the source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E). 5D, 5E) and a part of the one main surface that the source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E) are in contact with, and on the first and second side surfaces of the recess (5D, 5E) and Insulating films (6D, 6E) formed on the bottom surface, gate electrodes (7D, 7E) formed on the insulating films (6D, 6E), and source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E) having a source or drain electrode (9 or 10) electrically connected to at least one of them, and adjacent to the bottom surface connecting the source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E) A channel forming region is formed by the silicon carbide semiconductor region. It is an inverter circuit of claim 1, wherein the silicon carbide field effect transistor having a composed recess gate structure.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項3に記載のものは、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜(6E)上に形成されたゲート電極(7E)直下のソース、ドレイン領域(3E、4E)に前記一導電型の容量緩和領域(12E、12E)を形成してなることを特徴とする請求項2記載のインバータ回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and in the enhancement type insulated gate field effect transistor according to claim 3, an insulating film (6E) covering a part of the one main surface is provided. The capacitance relaxation region (12E, 12E) of the one conductivity type is formed in the source / drain regions (3E, 4E) immediately below the gate electrode (7E) formed thereon. It is an inverter circuit.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項4に記載のものは、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜(6D)上に形成されたゲート電極(7D)直下のドレイン領域(3D)に前記一導電型の容量緩和領域(12D)を形成してなることを特徴とする請求項2記載のインバータ回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and in the depletion type insulated gate field effect transistor according to the present invention, an insulating film (6D) covering a part of the one main surface is provided. 3. The inverter circuit according to claim 2, wherein the one conductivity type capacitance relaxation region (12D) is formed in the drain region (3D) immediately below the gate electrode (7D) formed thereon.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項5に記載のものは、前記インバータ回路が同一の基板上に形成されてなることを特徴とする請求項1記載のインバータ回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and the inverter according to claim 5 is characterized in that the inverter circuit is formed on the same substrate. Circuit.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項6に記載のものは、前記インバータ回路が炭化珪素を主成分とする半導体領域を含む基板上に形成されてなることを特徴とする請求項1記載のインバータ回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to the present invention, the inverter circuit is formed on a substrate including a semiconductor region mainly composed of silicon carbide. The inverter circuit according to claim 1.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項7に記載のものは、一主面を有する一導電型の炭化珪素半導体領域(2)を含む基板(1)と、前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)内に前記一主面に接しかつ互いに離間して形成された前記一導電型とは反対導電型の第1のソース、ドレイン領域(4E、3E)と、前記離間して形成された第1のソース、ドレイン領域(4E、3E)の対向する端縁で挟まれた前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)の一主面側に形成され、前記第1のソース領域(4E)に接する第1の側面と、前記第1のドレイン領域(3E)に接する第2の側面と、前記一主面から所定の深さに位置し前記第1および第2の側面に連続し前記離間形成された第1のソース、ドレイン領域(4E、3E)を接続する第1の底面とからなる第1の凹部(5E)と、前記第1のソース、ドレイン領域(4E、3E)が接する前記一主面の一部を覆い、前記第1の凹部(5E)の前記第1および第2の側面上および前記第1の底面上に形成された第1の絶縁膜(6E)と、前記第1の絶縁膜(6E)上に形成された第1のゲート電極(7E)と、前記第1のソース、(4E)に電気的に接続された第1のソース電極(10)とを有し、前記第1のソース、ドレイン領域(4E、3E)を接続する前記第1の底面に隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなるリセスゲート構造を有するエンハンスメント型絶縁ゲート炭化珪素電界効果トランジスタと、
前記一主面を有する一導電型の炭化珪素半導体領域(2)を含む基板(1)と、前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)内に前記一主面に接しかつ互いに離間して形成された前記一導電型とは反対導電型の第2のソース、ドレイン領域(4D、3D)と、前記離間して形成された第2のソース、ドレイン領域(4D、3D)の対向する端縁で挟まれた前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)の一主面側に形成され、前記第2のソース領域(4D)に接する第3の側面と、前記第2のドレイン領域(3D)に接する第4の側面と、前記一主面から所定の深さに位置し前記第3および第4の側面に連続し前記離間形成された第2のソース、ドレイン領域(4D、3D)を接続する第2の底面とからなる第2の凹部(5D)と、前記第2のソース、ドレイン領域(4D、3D)が接する前記一主面の一部を覆い、前記第2の凹部(5D)の前記第3および第4の側面上および前記第2の底面上に形成された第2の絶縁膜(6D)と、前記第2の絶縁膜(6D)上に形成された第2のゲート電極(7D)と、前記第2のドレイン領域(3D)に電気的に接続された第2のドレイン電極(9)とを有し、前記第2のソース、ドレイン領域(4D、3D)を接続する前記第2の底面に隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなるリセスゲート構造を有するデプリーション型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタとを有し、
前記エンハンスメント型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記第1のゲート電極および前記第1のソース電極はそれぞれ入力信号および第1の電源電位に接続され、前記デプリーション型炭化珪素電界効果トランジスタの前記第2のドレイン電極は第2の電源電位に接続され、前記デプリーション型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記第2のゲート電極と前記第2のソース領域とは電気的に接続され、前記エンハンスメント型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記第1のドレイン領域と前記デプリーション型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記第2のソース領域とは電気的に接続され、その接続点(11)から出力信号が取り出されるように構成されてなることを特徴とするリセス構造を有する炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタインバータ回路である。
The present invention has been made in order to achieve the above object, and the present invention as described in claim 7 includes a substrate (1) including a silicon carbide semiconductor region (2) of one conductivity type having one main surface, A first source / drain region (4E, 3E) having a conductivity type opposite to the one conductivity type formed in the one conductivity type silicon carbide semiconductor region (2) in contact with the main surface and spaced apart from each other; , Formed on one main surface side of the one-conductivity-type silicon carbide semiconductor region (2) sandwiched between opposing edges of the first source and drain regions (4E, 3E) formed apart from each other, A first side surface in contact with the first source region (4E); a second side surface in contact with the first drain region (3E); and the first and second surfaces located at a predetermined depth from the one main surface. A first bottom surface connecting the first source and drain regions (4E, 3E) formed continuously and spaced apart from the two side surfaces; A first recess (5E) comprising the first source and drain regions (4E, 3E) is in contact with a part of the main surface, and the first and second recesses (5E) of the first and second recesses (5E) are covered. A first insulating film (6E) formed on the second side surface and the first bottom surface; a first gate electrode (7E) formed on the first insulating film (6E); A first source, and a first source electrode (10) electrically connected to (4E), on the first bottom surface connecting the first source and drain regions (4E, 3E) An enhancement type insulated gate silicon carbide field effect transistor having a recess gate structure in which a channel forming region is formed by the adjacent silicon carbide semiconductor region portion;
A substrate (1) including a one-conductivity-type silicon carbide semiconductor region (2) having the one main surface, and a single-conductivity-type silicon carbide semiconductor region (2) in contact with the one main surface and spaced apart from each other The second source and drain regions (4D, 3D) of the opposite conductivity type to the one conductivity type formed, and the opposing edges of the second source and drain regions (4D, 3D) formed apart from each other A third side surface that is formed on one main surface side of the one-conductivity-type silicon carbide semiconductor region (2) sandwiched between two layers and is in contact with the second source region (4D); and the second drain region (3D) A fourth side surface in contact with the second source and drain regions (4D, 3D) located at a predetermined depth from the one main surface and connected to the third and fourth side surfaces and spaced apart from each other A second recess (5D) having a second bottom surface to be in contact with the second source and drain regions (4D, 3D). A second insulating film (6D) that covers a part of the one main surface and is formed on the third and fourth side surfaces and the second bottom surface of the second recess (5D); A second gate electrode (7D) formed on the second insulating film (6D) and a second drain electrode (9) electrically connected to the second drain region (3D) A depletion type silicon carbide having a recess gate structure in which a channel forming region is formed by the silicon carbide semiconductor region portion adjacent to the second bottom surface connecting the second source / drain regions (4D, 3D) An insulated gate field effect transistor;
The first gate electrode and the first source electrode of the enhancement type silicon carbide insulated gate field effect transistor are connected to an input signal and a first power supply potential, respectively, and the second type of the depletion type silicon carbide field effect transistor is The drain electrode is connected to a second power supply potential, the second gate electrode of the depletion type silicon carbide insulated gate field effect transistor is electrically connected to the second source region, and the enhancement type silicon carbide. The first drain region of the insulated gate field effect transistor and the second source region of the depletion type silicon carbide insulated gate field effect transistor are electrically connected, and an output signal is taken out from the connection point (11). It has a recess structure characterized by being configured as follows A silicon hydride insulated gate field effect transistor inverter circuit.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項8に記載のものは、前記エンハンスメント型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくとも一方は、前記第1または第2の底面の両端近傍の部分は前記第1または第2のソース、ドレイン領域(4E、3E、4D,3D)の薄い領域(3a、3a)に接してなることを特徴とする請求項7記載のリセス構造を有する炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタインバータ回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to an eighth aspect of the present invention, there is provided at least one of the enhancement type silicon carbide insulated gate field effect transistor and the depletion type silicon carbide insulated gate field effect transistor. The portions near both ends of the first or second bottom surface are in contact with the thin regions (3a, 3a) of the first or second source / drain regions (4E, 3E, 4D, 3D). A silicon carbide insulated gate field effect transistor inverter circuit having a recessed structure according to claim 7.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項9に記載のものは、前記第1のソース、ドレイン領域(4E、3E)または第2のソース、ドレイン領域(4D、3D)は前記一主面から第1の所定の深さで形成され、前記第1または第2の底面は前記一主面から第2の所定の深さに位置するように形成され、前記エンハンスメント型炭化珪素電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型炭化珪素電界効果トランジスタの少なくとも一方は、前記第2の所定の深さが前記第1の所定の深さとほぼ等しいかそれより浅く選定され、前記第1または第2の底面の全長にわたり隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなることを特徴とする請求項7記載のリセス構造を有する炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタインバータ回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to the present invention, the first source / drain region (4E, 3E) or the second source / drain region (4D, 3D) is formed at a first predetermined depth from the one main surface, and the first or second bottom surface is formed at a second predetermined depth from the one main surface, and the enhancement At least one of the silicon carbide field effect transistor and the depletion type silicon carbide field effect transistor is selected such that the second predetermined depth is substantially equal to or shallower than the first predetermined depth, 8. A silicon carbide insulated gate field effect having a recess structure according to claim 7, wherein a channel forming region is constituted by the silicon carbide semiconductor region adjacent to the entire length of the second bottom surface. This is a transistor inverter circuit.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項10に記載のものは、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜(6E)上に形成されたゲート電極(7E)直下のソース、ドレイン領域(3E、4E)に前記一導電型の容量緩和領域(12E、12E)を形成してなることを特徴とする請求項7記載のリセス構造を有する炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタインバータ回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and in the enhancement type insulated gate field effect transistor according to claim 10, an insulating film (6E) covering a part of the one main surface is provided. 8. The one-conductivity type capacitance relaxation region (12E, 12E) is formed in a source / drain region (3E, 4E) immediately below a gate electrode (7E) formed thereon. It is a silicon carbide insulated gate field effect transistor inverter circuit having a recess structure.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項11に記載のものは、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜(6D)上に形成されたゲート電極(7D)直下のドレイン領域(3D)に前記一導電型の容量緩和領域(12D)を形成してなることを特徴とする請求項7記載のリセス構造を有する炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタインバータ回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to an eleventh aspect of the present invention, there is provided an insulating film (6D) covering a part of the one main surface in the depletion type insulated gate field effect transistor. 8. The silicon carbide having a recess structure according to claim 7, wherein said one conductivity type capacitance relaxation region (12D) is formed in a drain region (3D) immediately below the gate electrode (7D) formed thereon. It is an insulated gate field effect transistor inverter circuit.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項12に記載のものは、前記エンハンスメント型炭化珪素電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型炭化珪素電界効果トランジスタにおいて形成されるチャネルはn型であることを特徴とする請求項7記載のリセス構造を有する炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタインバータ回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to claim 12, the channel formed in the enhancement type silicon carbide field effect transistor and the depletion type silicon carbide field effect transistor is n. 8. A silicon carbide insulated gate field effect transistor inverter circuit having a recessed structure according to claim 7, wherein the inverter circuit is a type.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項13に記載のものは、ソース、ドレイン、ゲートを有する第1のnチャネルエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(22b)と、ソース、ドレイン、ゲートを有する第2のnチャネルエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(22)と、ソース、ドレイン、ゲートを有するnチャネルデプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(21)とを備え、前記第1のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインと前記第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースとが電気的に接続され、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ゲートと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースとが電気的に接続され、前記第1のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースは第1の電源電位(25)に接続され、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインは第2の電源電位(24)に接続され、前記第1および第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタのそれぞれの前記ゲートは第1および第2の入力信号(23b、23)に接続され、前記第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースとが電気的に接続され、その接続点から出力信号(26)が取り出されるように構成され、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタは炭化珪素材料を用いて構成されてなることを特徴とするNAND論理ゲート回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to claim 13, a first n-channel enhancement type insulated gate field effect transistor (22b) having a source, a drain and a gate; A second n-channel enhancement type insulated gate field effect transistor (22) having a source, a drain and a gate; and an n-channel depletion type insulated gate field effect transistor (21) having a source, a drain and a gate, The drain of the first enhancement type insulated gate field effect transistor and the source of the second enhancement type insulated gate field effect transistor are electrically connected, and the gate and the depletion of the depletion type insulated gate field effect transistor Type insulated gate field effect And the source of the first enhancement type insulated gate field effect transistor is connected to a first power supply potential (25), and the drain of the depletion type insulated gate field effect transistor is electrically connected to the source of the transistor. Is connected to a second power supply potential (24), and the respective gates of the first and second enhancement type insulated gate field effect transistors are connected to first and second input signals (23b, 23), The drain of the second enhancement type insulated gate field effect transistor and the source of the depletion type insulated gate field effect transistor are electrically connected, and an output signal (26) is extracted from the connection point. The enhancement type insulated gate field effect transistor and the depletion type The insulated gate field effect transistor is a NAND logic gate circuit formed using a silicon carbide material.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項14に記載のものは、前記第1および第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくともひとつは、一主面を有する一導電型の炭化珪素半導体領域(2)を含む基板(1)と、前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)内に前記一主面に接しかつ互いに離間して形成された前記一導電型とは反対導電型のソース、ドレイン領域(4D、3D、4E、3E、4bE、3bE)と、前記離間して形成されたソース、ドレイン領域(4D、3D、4E、3E、4bE、3bE)の対向する端縁で挟まれた前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)の一主面側に形成され、前記ソース領域(4D、4E、4bE)に接する第1の側面と、前記ドレイン領域(3D、3E、3bE)に接する第2の側面と、前記一主面から所定の深さに位置し前記第1および第2の側面に連続し前記離間形成されたソース、ドレイン領域(4D、3D、4E、3E、4bE、3bE)を接続する底面とからなる凹部(5D、5E、5bE)と、前記ソース、ドレイン領域(4D、3D、4E、3E、4bE、3bE)が接する前記一主面の一部を覆い、前記凹部(5D、5E、5bE)の前記第1および第2の側面上および前記底面上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されたゲート電極(7D、7E、7bE)と、前記ソース、ドレイン領域(4D、3D、4E、3E、4bE、3bE)の少なくとも一方に電気的に接続されたソースまたはドレイン電極(9、または10)とを有し、前記ソース、ドレイン領域(4D、3D、4E、3E、4bE、3bE)を接続する前記底面に隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなるリセスゲート構造を有する炭化珪素電界効果トランジスタからなることを特徴とする請求項13記載のNAND論理ゲート回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to claim 14, the first and second enhancement type insulated gate field effect transistors and the depletion type insulated gate field effect transistor are provided. At least one of the substrate (1) including one conductivity type silicon carbide semiconductor region (2) having one principal surface and the one conductivity type silicon carbide semiconductor region (2) in contact with the one principal surface and spaced apart from each other The source and drain regions (4D, 3D, 4E, 3E, 4bE, and 3bE) of the opposite conductivity type to the one conductivity type formed, and the source and drain regions (4D, 3D, 4E, 3E, 4bE, 3bE) formed on one main surface side of the one-conductivity-type silicon carbide semiconductor region (2) sandwiched between opposing edges, and in contact with the source regions (4D, 4E, 4bE). , A second side surface in contact with the drain region (3D, 3E, 3bE), a predetermined depth from the one main surface, and the first side surface and the second side surface are continuously spaced from each other. Recesses (5D, 5E, 5bE) having a bottom surface connecting the source and drain regions (4D, 3D, 4E, 3E, 4bE, 3bE), and the source and drain regions (4D, 3D, 4E, 3E, 4bE, 3bE) covering a part of the one main surface in contact with the insulating film formed on the first and second side surfaces and the bottom surface of the recess (5D, 5E, 5bE), and on the insulating film The formed gate electrode (7D, 7E, 7bE) and the source or drain electrode (9, or electrically connected to at least one of the source / drain regions (4D, 3D, 4E, 3E, 4bE, 3bE) 10) and the source It consists of a silicon carbide field effect transistor having a recess gate structure in which a channel forming region is formed by the silicon carbide semiconductor region portion adjacent to the bottom surface connecting drain regions (4D, 3D, 4E, 3E, 4bE, 3bE). 14. The NAND logic gate circuit according to claim 13.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項15に記載のものは、前記第1または第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜上に形成されたゲート電極(7E、7bE)直下のソース、ドレイン領域(3E、4E、3bE、4bE)に前記一導電型の容量緩和領域(12E、12E、12bE,12bE)を形成してなることを特徴とする請求項14記載のNAND論理ゲート回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to claim 15, in the first or second enhancement type insulated gate field effect transistor, a part of the one main surface is formed. The one-conductivity type capacitance relaxation regions (12E, 12E, 12bE, 12bE) are formed in the source and drain regions (3E, 4E, 3bE, 4bE) immediately below the gate electrodes (7E, 7bE) formed on the insulating film to be covered. 15. The NAND logic gate circuit according to claim 14, wherein the NAND logic gate circuit is formed.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項16に記載のものは、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜上に形成されたゲート電極(7D)直下のドレイン領域(3D)に前記一導電型の容量緩和領域(12D)を形成してなることを特徴とする請求項14記載のNAND論理ゲート回路。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to the sixteenth aspect of the present invention, the depletion type insulated gate field effect transistor is formed on an insulating film covering a part of the one main surface. 15. The NAND logic gate circuit according to claim 14, wherein the one conductivity type capacitance relaxation region (12D) is formed in the drain region (3D) immediately below the gate electrode (7D) formed.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項17に記載のものは、前記NAND論理ゲート回路が同一の基板上に形成されてなることを特徴とする請求項13記載のNAND論理ゲート回路。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to a seventeenth aspect of the present invention, the NAND logic gate circuit is formed on the same substrate. NAND logic gate circuit.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項18に記載のものは、前記NAND論理ゲート回路が炭化珪素を主成分とする半導体領域を含む基板上に形成されてなることを特徴とする請求項13記載のNAND論理ゲート回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to the present invention, the NAND logic gate circuit is formed on a substrate including a semiconductor region mainly composed of silicon carbide. 14. The NAND logic gate circuit according to claim 13, wherein:

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項19に記載のものは、前記第1および第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくともひとつは、前記底面の両端近傍の部分が前記ソース、ドレイン領域(3D,4D、3E、4E、3bE、4bE)の薄い領域(3a、3a)に接してなることを特徴とする請求項14記載のNAND論理ゲート回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to claim 19, the first and second enhancement type insulated gate field effect transistors and the depletion type insulated gate field effect transistor are provided. 15. At least one of the portions of the bottom surface near both ends is in contact with a thin region (3a, 3a) of the source / drain region (3D, 4D, 3E, 4E, 3bE, 4bE). It is a NAND logic gate circuit of description.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項20に記載のものは、前記第ソース、ドレイン領域(3D,4D、3E、4E、3bE、4bE)は前記一主面から第1の所定の深さで形成され、前記底面は前記一主面から第2の所定の深さに位置するように形成され、前記第1および第2のエンハンスメント型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくともひとつは、前記第2の所定の深さが前記第1の所定の深さとほぼ等しいかそれより浅く選定され、前記底面の全長にわたり隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなることを特徴とする請求項14記載のNAND論理ゲート回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to claim 20, the first source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E, 3bE, 4bE) are arranged on the one main surface. The first and second enhancement type silicon carbide insulated gate field effects are formed at a first predetermined depth from the first main surface and the bottom surface is positioned at a second predetermined depth from the one main surface. At least one of the transistor and the depletion type silicon carbide insulated gate field effect transistor is selected such that the second predetermined depth is substantially equal to or shallower than the first predetermined depth, and is adjacent over the entire length of the bottom surface. 15. The NAND logic gate circuit according to claim 14, wherein a channel forming region is constituted by the silicon carbide semiconductor region portion.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項21に記載のものは、ソース、ドレイン、ゲートを有する第1のnチャネルエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(22b)と、ソース、ドレイン、ゲートを有する第2のnチャネルエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(22)と、ソース、ドレイン、ゲートを有するnチャネルデプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(21)とを備え、前記第1のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースと前記第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースとが電気的に接続され、その接続点は第1の電源電位(25)に接続され、前記第1のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインと前記第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインとが電気的に接続されるとともに前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ゲートおよびソースに電気的に接続され、それらの接続点から出力信号(26)が取り出されるように構成され、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインは第2の電源電位(24)に接続され、前記第1および第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ゲートはそれぞれ第1および第2の入力信号(23b、23)に接続され、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタは炭化珪素材料を用いて構成されてなることを特徴とするNOR論理ゲート回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to claim 21, there is provided a first n-channel enhancement type insulated gate field effect transistor (22b) having a source, a drain and a gate; A second n-channel enhancement type insulated gate field effect transistor (22) having a source, a drain and a gate; and an n-channel depletion type insulated gate field effect transistor (21) having a source, a drain and a gate, The source of the first enhancement type insulated gate field effect transistor and the source of the second enhancement type insulated gate field effect transistor are electrically connected, and the connection point is connected to the first power supply potential (25). Before the first enhancement type insulated gate field effect transistor. A drain and the drain of the second enhancement type insulated gate field effect transistor are electrically connected and electrically connected to the gate and source of the depletion type insulated gate field effect transistor, from the connection point thereof An output signal (26) is extracted, the drain of the depletion type insulated gate field effect transistor is connected to a second power supply potential (24), and the first and second enhancement type insulated gate field effect The gates of the transistors are connected to first and second input signals (23b, 23), respectively, and the enhancement type insulated gate field effect transistor and the depletion type insulated gate field effect transistor are made of silicon carbide material. NOR characterized by It is a logic gate circuit.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項22に記載のものは、前記第1および第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくともひとつは、一主面を有する一導電型の炭化珪素半導体領域を含む基板と、前記一導電型炭化珪素半導体領域内に前記一主面に接しかつ互いに離間して形成された前記一導電型とは反対導電型のソース、ドレイン領域と、前記離間して形成されたソース、ドレイン領域の対向する端縁で挟まれた前記一導電型炭化珪素半導体領域の一主面側に形成され、前記ソース領域に接する第1の側面と、前記ドレイン領域に接する第2の側面と、前記一主面から所定の深さに位置し前記第1および第2の側面に連続し前記離間形成されたソース、ドレイン領域を接続する底面とからなる凹部と、前記ソース、ドレイン領域が接する前記一主面の一部を覆い、前記凹部の前記第1および第2の側面上および前記底面上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記ソース、ドレイン領域の少なくとも一方に電気的に接続されたソースまたはドレイン電極とを有し、前記ソース、ドレイン領域を接続する前記底面に隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなるリセスゲート構造を有する炭化珪素電界効果トランジスタからなることを特徴とする請求項21記載のNOR論理ゲート回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to a twenty-second aspect of the present invention, there is provided the first and second enhancement type insulated gate field effect transistors and the depletion type insulated gate field effect transistors. At least one of the one conductivity type silicon carbide semiconductor region having one principal surface and the one conductivity type formed in contact with the one principal surface and spaced apart from each other in the one conductivity type silicon carbide semiconductor region Is formed on one main surface side of the one-conductivity-type silicon carbide semiconductor region sandwiched between opposing source and drain regions of the opposite conductivity type and the oppositely formed edges of the source and drain regions, A first side surface in contact with the source region, a second side surface in contact with the drain region, and located at a predetermined depth from the one main surface and continuous with the first and second side surfaces Covering a recessed portion formed of a bottom surface connecting the spaced-apart source and drain regions, a part of the one main surface with which the source and drain regions are in contact, and on the first and second side surfaces of the recessed portion and the An insulating film formed on a bottom surface; a gate electrode formed on the insulating film; and a source or drain electrode electrically connected to at least one of the source and drain regions. The NOR logic gate circuit according to claim 21, comprising a silicon carbide field effect transistor having a recess gate structure in which a channel forming region is formed by the silicon carbide semiconductor region portion adjacent to the bottom surface connecting the regions. is there.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項23に記載のものは、前記第1または第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜上に形成されたゲート電極直下のソース、ドレイン領域に前記一導電型の容量緩和領域を形成してなることを特徴とする請求項22記載のNOR論理ゲート回路である。   The present invention has been made in order to achieve the above object, and according to a twenty-third aspect of the present invention, in the first or second enhancement type insulated gate field effect transistor, a part of the one main surface is formed. 23. The NOR logic gate circuit according to claim 22, wherein the one conductivity type capacitance relaxation region is formed in a source / drain region directly under the gate electrode formed on the insulating film to be covered.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項24に記載のものは
、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜上に形成されたゲート電極直下のドレイン領域に前記一導電型の容量緩和領域を形成してなることを特徴とする請求項22記載のNOR論理ゲート回路である。
The present invention has been made to achieve the above object, and in the depletion type insulated gate field effect transistor, the present invention is formed on an insulating film covering a part of the one main surface. 23. The NOR logic gate circuit according to claim 22, wherein the one conductivity type capacitance relaxation region is formed in a drain region directly under the gate electrode.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項25に記載のものは、前記NOR論理ゲート回路が同一の基板上に形成されてなることを特徴とする請求項21記載のNOR論理ゲート回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to claim 25, the NOR logic gate circuit is formed on the same substrate. This is a NOR logic gate circuit.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項26に記載のものは、前記NOR論理ゲート回路が炭化珪素を主成分とする半導体領域を含む基板上に形成されてなることを特徴とする請求項21記載のNOR論理ゲート回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to a twenty-sixth aspect, the NOR logic gate circuit is formed on a substrate including a semiconductor region mainly composed of silicon carbide. 22. The NOR logic gate circuit according to claim 21, wherein:

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項27に記載のものは、前記第1および第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくともひとつは、前記底面の両端近傍の部分が前記ソース、ドレイン領域の薄い領域に接してなることを特徴とする請求項22記載のNOR論理ゲート回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, and according to a twenty-seventh aspect, the first and second enhancement type insulated gate field effect transistors and the depletion type insulated gate field effect transistor are provided. 23. The NOR logic gate circuit according to claim 22, wherein at least one portion near both ends of the bottom surface is in contact with a thin region of the source and drain regions.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項28に記載のものは、前記第ソース、ドレイン領域は前記一主面から第1の所定の深さで形成され、前記底面は前記一主面から第2の所定の深さに位置するように形成され、前記第1および第2のエンハンスメント型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくともひとつは、前記第2の所定の深さが前記第1の所定の深さとほぼ等しいかそれより浅く選定され、前記底面の全長にわたり隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなることを特徴とする請求項22記載のNOR論理ゲート回路である。   The present invention has been made to achieve the above object, wherein the first source and drain regions are formed at a first predetermined depth from the one main surface, and A bottom surface is formed to be located at a second predetermined depth from the one main surface, and the first and second enhancement type silicon carbide insulated gate field effect transistors and the depletion type silicon carbide insulated gate field effect transistor At least one of the second predetermined depth is selected to be substantially equal to or shallower than the first predetermined depth, and a channel forming region is formed by the silicon carbide semiconductor region portion adjacent to the entire length of the bottom surface. 23. The NOR logic gate circuit according to claim 22, wherein

本発明のインバータ回路、NAND論理ゲート回路、NOR論理ゲート回路によれば、次のような効果を奏する。
すなわち、nチャネルSiC MISFETのみを用いて論理回路を構成したので、オン抵抗と寄生容量を小さくでき、CMOS構成の論理回路より高速動作を実現することができる。
また、リセスゲート構造を有するSiC MISFETの採用によりゲート電極に隣接するソース、ドレイン領域の厚さを選択的に薄く、もしくは実質ゼロにできることから短チャネル効果を抑制でき、短ゲート長(チャネル長)によるオン抵抗の低いSiC MISFETを得ることができるので論理回路の動作速度がさらに向上する。加えて、ゲート電極隣接部から離れたソース、ドレイン領域は厚さは薄くしなくてすむので、ソース、ドレイン領域のシート抵抗上昇の恐れもなくなるため、この点でもデバイスのオン抵抗を低減でき、高速動作に寄与する。
さらに、容量緩和領域の形成によりゲート電極に寄生する静電容量を低減できるので、論理回路の動作をより一層高速化できる。
The inverter circuit, NAND logic gate circuit, and NOR logic gate circuit of the present invention have the following effects.
That is, since the logic circuit is configured using only the n-channel SiC MISFET, the on-resistance and the parasitic capacitance can be reduced, and higher speed operation can be realized than the CMOS-structured logic circuit.
Also, by adopting SiC MISFET having a recessed gate structure, the thickness of the source and drain regions adjacent to the gate electrode can be selectively made thin or substantially zero, so that the short channel effect can be suppressed, and the short gate length (channel length) Since a SiC MISFET having a low on-resistance can be obtained, the operation speed of the logic circuit is further improved. In addition, since it is not necessary to reduce the thickness of the source and drain regions away from the adjacent portion of the gate electrode, there is no risk of an increase in the sheet resistance of the source and drain regions. Contributes to high-speed operation.
Further, since the capacitance parasitic to the gate electrode can be reduced by forming the capacitance relaxation region, the operation of the logic circuit can be further speeded up.

本発明の実施の形態1が適用されたSiC MISFETを用いて構成されたインバータ回路デバイス示す、図2のA−A’に沿う断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2, showing an inverter circuit device configured using the SiC MISFET to which the first embodiment of the present invention is applied. 図1に示すインバータ回路デバイスを示す平面図。The top view which shows the inverter circuit device shown in FIG. 図3は、図1および図2に示したインバータ回路デバイスを示す回路構成図。FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing the inverter circuit device shown in FIGS. 1 and 2. 図3で示したインバータ回路に寄生容量を付加した回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure which added the parasitic capacitance to the inverter circuit shown in FIG. SiCで構成したCMOSインバータの回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure of the CMOS inverter comprised by SiC. 本発明の実施の形態2が適用されたSiC MISFETを用いて構成されたインバータ回路デバイス示す断面図。Sectional drawing which shows the inverter circuit device comprised using SiC MISFET to which Embodiment 2 of this invention was applied. 図6に示すインバータ回路デバイスの製造方法を示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing method of the inverter circuit device shown in FIG. 図6に示すインバータ回路デバイスの製造方法を示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing method of the inverter circuit device shown in FIG. 図6に示すインバータ回路デバイスの製造方法を示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing method of the inverter circuit device shown in FIG. 図6に示すインバータ回路デバイスの製造方法を示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing method of the inverter circuit device shown in FIG. 図6に示すインバータ回路デバイスの製造方法を示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing method of the inverter circuit device shown in FIG. 図6に示すインバータ回路デバイスの製造方法を示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing method of the inverter circuit device shown in FIG. 図6に示すインバータ回路デバイスの製造方法を示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing method of the inverter circuit device shown in FIG. 本発明の実施の形態4が適用されたSiC MISFETを用いて構成されたNAND論理ゲート回路構成を示す図。The figure which shows the NAND logic gate circuit structure comprised using SiC MISFET to which Embodiment 4 of this invention was applied. 本発明の実施の形態4が適用されたSiC MISFETを用いて構成されたNAND論理ゲート回路デバイス示す断面図。Sectional drawing which shows the NAND logic gate circuit device comprised using SiC MISFET to which Embodiment 4 of this invention was applied. 本発明の実施の形態5が適用されたSiC MISFETを用いて構成されたNOR論理ゲート回路構成を示す図。The figure which shows the NOR logic gate circuit structure comprised using SiC MISFET to which Embodiment 5 of this invention was applied. 本発明の実施の形態3が適用されたSiC MISFETを用いて構成されたインバータ回路デバイスを示す断面図。Sectional drawing which shows the inverter circuit device comprised using SiC MISFET to which Embodiment 3 of this invention was applied. 従来のCMOSインバータを示す回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure which shows the conventional CMOS inverter.

以下に、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明する全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、必要な場合以外の繰り返し説明は省略する。
[実施の形態1]
図1および図2は、実施の形態1にかかるSiC MISFETを用いて構成したインバータ回路デバイスの構造を示すもので、図1が拡大断面図、図2がその平面図である(図1は図2の一点鎖線に沿った断面図)。SiC基板1上にp型のSiC半導体領域2を形成した基体を準備し、SiC半導体領域2内にnチャネルエンハンスメント型SiC MISFET22とデプリーション型SiC MISFET21とを形成する。それぞれのSiC MISFETはSiC半導体領域2内にその一主面に隣接し、離間・対向するn+型のソース、ドレイン領域4D、3D(デプリーション型SiC MISFET形成用)および4E,3E(エンハンスメント型SiC MISFET形成用)を選択的に設ける。エンハンスメント型SiC MISFETのドレイン領域3Eとデプリーション型SiC MISFETのソース領域4Dは電気的に接続されるので一体の領域として形成してあるが、別個に形成してもよい。デプリーション型SiC MISFETのチャネル形成予定領域(ソース、ドレイン領域で挟まれた半導体領域2の表面領域)には予めn型の不純物がドーピングされている。この結果、エンハンスメント型SiC MISFETはノーマリーオフで動作し、デプリーションSiC MISFETはノーマリーオンで動作する。ここで、SiC基板1は、p型、n型あるいは半絶縁性のいずれかであって、結晶面は、(0001)Si面、または(000−1)C面とするか、あるいはその他の面方位であってもよい。また、p型半導体領域2は、デバイスを構成する領域が形成される活性層であり、例えば不純物濃度が5×1015/cm程度でドーピングされた10μmの厚さをもつエピタキシャル成長層からなる。ソース、ドレイン領域4D、3D、4E、3Eの不純物濃度は約1×1020/cmで、厚さは250nmである。ソース、ドレイン領域4D、3D、4E、3Eの離間距離(対向間隔)は1μmであり、この距離が、すなわちゲート長Lg(チャネル長)を規定する。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated in detail based on drawing. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof is omitted unless necessary.
[Embodiment 1]
FIG. 1 and FIG. 2 show the structure of an inverter circuit device configured using the SiC MISFET according to the first embodiment. FIG. 1 is an enlarged sectional view, and FIG. 2 is a plan view thereof (FIG. 1 is a diagram). 2 is a cross-sectional view taken along one-dot chain line). A base having a p-type SiC semiconductor region 2 formed on a SiC substrate 1 is prepared, and an n-channel enhancement type SiC MISFET 22 and a depletion type SiC MISFET 21 are formed in the SiC semiconductor region 2. Each SiC MISFET is adjacent to one main surface in the SiC semiconductor region 2 and is separated and opposed to n + type source, drain regions 4D and 3D (for forming a depletion type SiC MISFET) and 4E and 3E (enhancement type SiC MISFET). Forming) is selectively provided. Since the drain region 3E of the enhancement type SiC MISFET and the source region 4D of the depletion type SiC MISFET are electrically connected, they are formed as an integral region, but may be formed separately. A channel formation scheduled region (a surface region of the semiconductor region 2 sandwiched between the source and drain regions) of the depletion type SiC MISFET is previously doped with an n-type impurity. As a result, the enhancement type SiC MISFET operates normally off, and the depletion SiC MISFET operates normally on. Here, the SiC substrate 1 is either p-type, n-type, or semi-insulating, and the crystal plane is a (0001) Si plane, a (000-1) C plane, or other planes. It may be an azimuth. The p-type semiconductor region 2 is an active layer in which a region constituting the device is formed. For example, the p-type semiconductor region 2 is an epitaxially grown layer having a thickness of 10 μm doped with an impurity concentration of about 5 × 10 15 / cm 3 . The impurity concentration of the source / drain regions 4D, 3D, 4E, 3E is about 1 × 10 20 / cm 3 and the thickness is 250 nm. The separation distance (opposite distance) between the source / drain regions 4D, 3D, 4E, and 3E is 1 μm, and this distance defines the gate length Lg (channel length).

デプリーション型SiC MISFET21およびエンハンスメント型SiC MISFET22には、半導体領域2の一主面側に設けられた凹部5D、5Eと、それぞれの凹部を覆うゲート絶縁膜6D,6E上に形成されたゲート電極7D,7Eとからなるリセスゲート構造が存在する。すなわち、凹部5D、5Eは、ソース、ドレイン領域4D、3Dまたは4E、3Eの対向する端縁(半導体領域2の一主面上でのソース、ドレイン領域の終端)で挟まれた半導体領域2の一主面側に形成されており、ソース、ドレイン領域4D、3Dまたは4E、3Eに接する二つの側面と一主面から所定の深さに位置し二つの側面に連続し離間形成されたソース、ドレイン領域4D、3Dまたは4E、3Eを接続する底面から構成されている。この例では、凹部(リセス)は幅2μm、深さ150nmで形成することができる。
ゲート絶縁膜6D、6Eは、シリコン酸化膜を用いることができ、その厚さは例えば、13nmである。図1では、ゲート絶縁膜6D、6Eとして凹部(リセス)の底面と両側面上ならびにソース、ドレイン領域3D、4Dまたは3E,4Eの一部表面上にかけて一様な厚さのものを用いているが、これに限ることなく、例えば、ソース、ドレイン領域4D、3Dまたは4E、3Eの一部表面上のゲート絶縁膜を凹部内のそれより厚くしてもよい。これにより、ゲート電極とソース、ドレイン領域とのオーバラップによる容量の増加を抑制できる。
ゲート電極7D、7Eは、ポリシリコン材料を用いることができ、n型の不純物を1×1020/cm程度ドーピングしたものを利用する。
図1の構造では、凹部5D、5Eの両端部近傍直下のソース、ドレイン領域4D、3Dまたは4E、3Eの一部が薄い領域3a、3aとして存在している(図1では、薄い領域3aが各SiC MISFETにつき一箇所で符号表示してあるが、実際にはソース領域、ドレイン領域それぞれに同じ構造が存在する。図6、図15でも同様である。)。また、ソース、ドレイン電極9、10、11直下のソース、ドレイン領域4D、3Dまたは4E、3Eの部分は比較的厚く維持されている。この結果、かかるSiC MISFETでは、ゲート長(チャネル長)を短くしていっても短チャネル効果を抑制でき、オン抵抗の低減を可能とするという特徴をもつ。
The depletion type SiC MISFET 21 and the enhancement type SiC MISFET 22 include recesses 5D and 5E provided on one main surface side of the semiconductor region 2, and gate electrodes 7D and 6E formed on the gate insulating films 6D and 6E covering the respective recesses. There is a recess gate structure consisting of 7E. That is, the recesses 5D and 5E are formed in the semiconductor region 2 sandwiched between the opposing edges of the source and drain regions 4D and 3D or 4E and 3E (the ends of the source and drain regions on one main surface of the semiconductor region 2). A source formed on one principal surface side, two side surfaces in contact with the source and drain regions 4D, 3D or 4E, 3E, and a source located at a predetermined depth from the one principal surface and continuously spaced from the two side surfaces; The drain region 4D, 3D or 4E, 3E is composed of a bottom surface for connecting. In this example, the recess can be formed with a width of 2 μm and a depth of 150 nm.
As the gate insulating films 6D and 6E, a silicon oxide film can be used, and the thickness thereof is, for example, 13 nm. In FIG. 1, the gate insulating films 6D and 6E have a uniform thickness over the bottom surface and both side surfaces of the recess and the surface of the source and drain regions 3D and 4D or 3E and 4E. However, without being limited thereto, for example, the gate insulating film on a part of the surface of the source / drain regions 4D, 3D or 4E, 3E may be made thicker than that in the recess. Thereby, an increase in capacitance due to an overlap between the gate electrode and the source / drain regions can be suppressed.
For the gate electrodes 7D and 7E, a polysilicon material can be used, and an n-type impurity doped with about 1 × 10 20 / cm 3 is used.
In the structure of FIG. 1, a part of the source / drain regions 4D, 3D or 4E, 3E immediately below both ends of the recesses 5D, 5E exist as thin regions 3a, 3a (in FIG. 1, the thin region 3a is Each SiC MISFET is labeled at one location, but actually the same structure exists in each of the source region and the drain region (the same applies to FIGS. 6 and 15). Further, the portions of the source / drain regions 4D, 3D or 4E, 3E immediately below the source / drain electrodes 9, 10, 11 are kept relatively thick. As a result, this SiC MISFET has the characteristics that even if the gate length (channel length) is shortened, the short channel effect can be suppressed and the on-resistance can be reduced.

絶縁膜8は、電極・配線形成用にSiC半導体領域2上に形成され、シリコンの酸化膜であってよい。基板1上の半導体領域2表面には、絶縁膜8の形成に先立ち、フィールド絶縁膜を形成しておくのが通常であるが、ここでは、図示を省略してある。
ソース、ドレイン電極9、10、11が絶縁膜8に形成したコンタクト開口を通してソース、ドレイン領域4D、3Dまたは4E、3Eに電気的に接続される。コンタクト開口は、図2に示すように四角形状でそのサイズは2μm角である。また、図2におけるコンタクト開口のピッチは4μmである。ゲート電極7D、7Eは、ソース、ドレイン電極9、10、11とは別個の層で構成されているが、実際には、ゲート電極7D、7Eは図2の平面図の上方に延伸し、そこで絶縁膜8に設けた別のコンタクト開口を通してソース、ドレイン電極と同じ材料のゲート引出し電極が形成される。
The insulating film 8 is formed on the SiC semiconductor region 2 for electrode / wiring formation, and may be a silicon oxide film. In general, a field insulating film is formed on the surface of the semiconductor region 2 on the substrate 1 prior to the formation of the insulating film 8, but the illustration thereof is omitted here.
The source / drain electrodes 9, 10, 11 are electrically connected to the source / drain regions 4D, 3D or 4E, 3E through contact openings formed in the insulating film 8. As shown in FIG. 2, the contact opening has a quadrangular shape and a size of 2 μm square. Further, the pitch of the contact openings in FIG. 2 is 4 μm. The gate electrodes 7D and 7E are composed of layers different from the source and drain electrodes 9, 10, and 11, but actually, the gate electrodes 7D and 7E extend upward in the plan view of FIG. A gate lead electrode made of the same material as the source and drain electrodes is formed through another contact opening provided in the insulating film 8.

図3は、図1および図2に示したインバータ回路デバイスの回路構成図であって、エンハンスメント型SiC MISFET22のドレインとデプリーション型SiC MISFET21のソースとが電気的に接続され、その接続点は出力ノード26に接続され、デプリーション型SiC MISFET21のゲートとソースとが電気的に接続され、エンハンスメント型SiC MISFET22のソースは第1の電源電位25に接続され、デプリーション型SiC MISFET21のドレインは第2の電源電位24に接続され、エンハンスメント型SiC MISFET22のゲートは入力信号が入力される入力ノード23に接続されている。かかる回路構成は、エンハンスメント型のデバイスとデプリーション型のデバイスで構成されることからEDインバータとも呼ばれる。EDインバータはnチャネルのデバイス同士の組合せからなるので、単チャネルインバータである。エンハンスメント型のデバイスおよびデプリーション型のデバイスは、それぞれ通常スイッチングデバイス/トランジスタおよび負荷デバイス/トランジスタと呼ばれる。   FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the inverter circuit device shown in FIGS. 1 and 2, in which the drain of the enhancement type SiC MISFET 22 and the source of the depletion type SiC MISFET 21 are electrically connected, and the connection point is an output node. 26, the gate and the source of the depletion type SiC MISFET 21 are electrically connected, the source of the enhancement type SiC MISFET 22 is connected to the first power supply potential 25, and the drain of the depletion type SiC MISFET 21 is connected to the second power supply potential. The gate of the enhancement type SiC MISFET 22 is connected to an input node 23 to which an input signal is input. Such a circuit configuration is also called an ED inverter because it is composed of an enhancement type device and a depletion type device. Since the ED inverter is a combination of n-channel devices, it is a single-channel inverter. Enhancement type devices and depletion type devices are usually called switching devices / transistors and load devices / transistors, respectively.

次に、図4および図5を参照し、SiC材料を利用したSiC MOSFETにより構成した場合のEDインバータとCMOSインバータとの高速性比較について述べる。
図4は図3で示したEDインバータ回路にデバイスの構造上付加される寄生容量を書き加えたもので、27はデプリーション型SiC MOSFET21のゲート重なり(オーバラップ)容量、28はエンハンスメント型SiC MOSFET22のゲート重なり容量を示す。図5はSiCで構成したCMOSインバータ回路を示し、nチャネルエンハンメント型MOSFET(以下、nMOSFET)22Cとpチャネルエンハンスメント型MOSFET(以下、pMOSFET)21Cのゲート同士、ドレイン同士が電気的に接続され、前者の接続点は入力信号が供給される入力ノード23に接続され、後者の接続点は出力ノード26に接続され、nMOSFET22Cのソースは第1の電源電位25に接続され、pMOSFET21Cのソースは第2の電源電位24に接続されてなる。
ここで、27Cは、pMOSFET21Cのゲート重なり容量、28Cは、nMOSFET22Cのゲート重なり容量を示す。
Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, a high-speed comparison between the ED inverter and the CMOS inverter in the case where the SiC MOSFET using the SiC material is used will be described.
FIG. 4 shows the ED inverter circuit shown in FIG. 3 added with parasitic capacitance added due to the structure of the device. 27 is the gate overlap (overlap) capacitance of the depletion type SiC MOSFET 21, and 28 is the enhancement type SiC MOSFET 22. The gate overlap capacity is shown. FIG. 5 shows a CMOS inverter circuit composed of SiC, in which the gates and drains of an n-channel enhancement type MOSFET (hereinafter referred to as nMOSFET) 22C and a p-channel enhancement type MOSFET (hereinafter referred to as pMOSFET) 21C are electrically connected. The former connection point is connected to the input node 23 to which the input signal is supplied, the latter connection point is connected to the output node 26, the source of the nMOSFET 22C is connected to the first power supply potential 25, and the source of the pMOSFET 21C is the second node. Is connected to the power supply potential 24 of the circuit.
Here, 27C represents the gate overlap capacitance of the pMOSFET 21C, and 28C represents the gate overlap capacitance of the nMOSFET 22C.

まず、図5に示すCMOSインバータの固有遅延時間τpdC は 、下式によって近似される。
τpdC = R×C (1)
R= ( R + R ) / 2 (2)
C=CGp+CGn+CGpo+CGno+CDp+CDn (3)
ここで、
‥‥ pMOSFETのオン抵抗
‥‥ nMOSFETのオン抵抗
Gp ‥‥ pMOSFETのゲート容量
Gn ‥‥ nMOSFETのゲート容量
Gpo ‥‥pMOSFETのゲート重なり容量(27C)
Gno ‥‥nMOSFETのゲート重なり容量(28C)
CDp ‥‥ pMOSFETのドレイン寄生容量
CDp‥‥ nMOSFETのドレイン寄生容量
ただし、CGp、CGn、CDp、およびCDpは図示していない。
一方、EDインバータの固有遅延時間τpdED を決めるRおよびCは 、上記(2),(3)式でpMOSFETに関わる変数がnMOSFETのそれと同じ値になり、かつ、pMOSFETのゲート重なり容量(27C)に対応する部分の容量が半分になる(図4の回路においては、デプリーション型MOSFETのゲート重なり容量はゲートとドレイン間の27のみである)。
SiCを用いたMOSFETでは、非特許文献1に記載されているように正孔の移動度が電子のそれに比べて大変小さいために、R>>R である。また、SiCではソース、ドレイン領域をゲート電極に自己整合的に形成することが出来ないために、ゲート重なり容量の影響が甚大である。したがって、τpdC と τpdED の差が大きくなる。すなわち、SiCでは、CMOSインバータのほうがこれらの因子の影響を顕著に受けやすいので、τpdED< τpdCとなり、EDインバータの方がはるかに高速で動作する。
First, the intrinsic delay time τ pdC of the CMOS inverter shown in FIG. 5 is approximated by the following equation.
τ pdC = R × C (1)
R = (R p + R n ) / 2 (2)
C = C Gp + C Gn + C Gpo + C Gno + C Dp + C Dn (3)
here,
R p ... On-resistance of pMOSFET R n ... On-resistance of nMOSFET C Gp ... Gate capacity of pMOSFET C Gn ... Gate capacity of nMOSFET C Gpo ... Gate overlap capacity of pMOSFET (27C)
C Gno ... nMOSFET gate overlap capacitance (28C)
CDp... PMOSFET drain parasitic capacitance CDp... NMOSFET drain parasitic capacitance However, C Gp , C Gn , CDp and CDp are not shown.
On the other hand, R and C determining the intrinsic delay time τ pdED of the ED inverter are the same as those of the nMOSFET in the equations (2) and (3), and the gate overlap capacitance (27C) of the pMOSFET. (In the circuit of FIG. 4, the depletion type MOSFET has a gate overlap capacity of only 27 between the gate and the drain).
In the MOSFET using SiC, as described in Non-Patent Document 1, the mobility of holes is much smaller than that of electrons, and therefore R p >> R n . Also, in SiC, the source and drain regions cannot be formed in a self-aligned manner on the gate electrode, so the influence of the gate overlap capacitance is significant. Therefore, the difference between τ pdC and τ pdED increases. That is, in SiC, the CMOS inverter is significantly more susceptible to these factors, so τ pdEDpdC , and the ED inverter operates at a much higher speed.

[実施の形態2]
図6は、実施の形態2にかかるインバータ(EDインバータ)回路デバイスを示す。このデバイスでは、図1に示したデバイス構造に加えて、エンハンスメント型SiC MISFET22において、半導体領域2の一主面上でゲート電極7Eと重なるソース、ドレイン領域4E、3Eの表面部分にp型のゲート容量緩和領域12E、12Eをソース、ドレイン領域の端縁に沿って形成している。これらの領域12E、12Eはそれぞれ、凹部(リセス)端から1μm程度横方向(半導体領域2の一主面と平行方向)に延在し、深さは約100nmである。不純物濃度は、1×1018/cm程度である。この場合のゲート電極とソース、ドレイン領域との重なりによるゲート・ソース間およびゲート・ドレイン間の静電容量は、ゲートゲート絶縁膜の容量とpn接合のビルトイン容量とが直列接続された合成容量で表わされるが、後者のほうが小さいので、合成容量は主として後者で決まり、ゲート電極重なり容量を低減でき、このような構造をもつSiC MISFETは、高速ロジック回路の構成素子として有益に機能するという特徴をもつ。
また、デプリーション型SiC MISFET21においては、ゲート電極直下のドレイン領域3Dの表面部分にp型のゲート容量緩和領域12Dをドレイン領域の端縁に沿って形成している。ゲート電極7Dとソース領域4Dとが電気的に直結されているので、ソース領域4Dの表面部分に容量緩和領域を形成する必要はない。ゲート容量緩和領域12Dを設ける狙いは上記と同様である。このSiC MISFETは図1の構造の利点に加え、ゲート電極の重なり容量の低減も実現できるので論理回路動作の一層の高速化が図れるので、最良の実施の形態である。
[Embodiment 2]
FIG. 6 shows an inverter (ED inverter) circuit device according to the second embodiment. In this device, in addition to the device structure shown in FIG. 1, in the enhancement type SiC MISFET 22, a p-type gate is formed on the surface portion of the source and drain regions 4E and 3E overlapping the gate electrode 7E on one main surface of the semiconductor region 2. Capacitance relaxation regions 12E and 12E are formed along the edges of the source and drain regions. Each of these regions 12E, 12E extends in the lateral direction (parallel to the main surface of the semiconductor region 2) by about 1 μm from the recess (recess) end, and has a depth of about 100 nm. The impurity concentration is about 1 × 10 18 / cm 3 . In this case, the capacitance between the gate and source and between the gate and drain due to the overlap between the gate electrode and the source and drain regions is a combined capacitance in which the capacitance of the gate gate insulating film and the built-in capacitance of the pn junction are connected in series. Although the latter is smaller, the combined capacitance is mainly determined by the latter, and the gate electrode overlap capacitance can be reduced. The SiC MISFET having such a structure functions as a component of a high-speed logic circuit. Have.
In the depletion type SiC MISFET 21, a p-type gate capacitance relaxation region 12D is formed along the edge of the drain region in the surface portion of the drain region 3D immediately below the gate electrode. Since the gate electrode 7D and the source region 4D are directly electrically connected, it is not necessary to form a capacitance relaxation region on the surface portion of the source region 4D. The aim of providing the gate capacitance relaxation region 12D is the same as described above. This SiC MISFET is the best embodiment because it can realize a reduction in the overlapping capacity of the gate electrodes in addition to the advantages of the structure of FIG.

以下に、n型のソース、ドレイン領域の表面にp型の容量緩和領域設けたことによる効果を数値実例をもとに補足説明する。
ゲート電極とソースまたはドレイン電極間の容量CGS(ゲート・ソース間)、CGD(ゲート・ドレイン間)は下式(1)で表わされる(CGS、CGDいずれも同じなので、ここではCGSについて言及する)。
ここで、COXは、ゲート絶縁膜(酸化膜)を挟むゲート電極とゲート電極直下のp型容量緩和領域との間で構成されるMOS容量を示し、Cbiは、p型容量緩和領域と隣接するn型ソース領域(ソース電極含む)との間のpn接合で構成されるビルトイン容量を示す。式(1)中のCOX、Cbiはそれぞれ以下のように表わされる。
以下の数値の場合の実例を計算すると、
となり、この値は、容量緩和領域が存在しない場合の値(=804nF)と比較すると、極めて低い値であることが分かる。
The effect of providing the p-type capacitance relaxation region on the surface of the n-type source and drain regions will be supplementarily described below based on numerical examples.
Capacitances C GS (between the gate and source) and C GD (between the gate and drain) between the gate electrode and the source or drain electrode are expressed by the following formula (1) (C GS and C GD are both the same. Mention GS ).
Here, C OX indicates a MOS capacitance formed between a gate electrode sandwiching a gate insulating film (oxide film) and a p-type capacitance relaxation region immediately below the gate electrode, and C bi indicates a p-type capacitance relaxation region. A built-in capacitance formed by a pn junction between adjacent n-type source regions (including a source electrode) is shown. C OX and C bi in the formula (1) are represented as follows.
Calculating an example for the following numbers:
Thus, this value is found to be an extremely low value as compared with a value (= 804 nF) in the case where there is no capacity relaxation region.

以下に、図6に示したSiC MISFETを用いたEDインバータ回路デバイスを作製する方法について、図7〜図13を参照しながら説明する。   A method for manufacturing an ED inverter circuit device using the SiC MISFET shown in FIG. 6 will be described below with reference to FIGS.

まず、図7に示すように、SiC基板1上にp型のSiC半導体領域2を形成したSiC基体を準備する。ここで、SiC基板1は、p型、n型あるいは半絶縁性のいずれかであって、結晶面は、(0001)Si面、または(000−1)C面とするか、あるいはその他の面方位であってもよい。また、p型のSiC半導体領域2は、デバイスを構成する領域が形成される活性層であり、例えば不純物濃度が5×1015/cm程度でドーピングされた10μmの厚さをもつエピタキシャル成長層からなる。 First, as shown in FIG. 7, an SiC substrate in which a p-type SiC semiconductor region 2 is formed on an SiC substrate 1 is prepared. Here, the SiC substrate 1 is either p-type, n-type, or semi-insulating, and the crystal plane is a (0001) Si plane, a (000-1) C plane, or other planes. It may be an azimuth. The p-type SiC semiconductor region 2 is an active layer in which a region constituting the device is formed. For example, the p-type SiC semiconductor region 2 is an epitaxial growth layer having a thickness of 10 μm doped with an impurity concentration of about 5 × 10 15 / cm 3. Become.

次いで、図8に示すように、SiC半導体領域2の一主面に接して、対向・離間するn+型のソース、ドレイン領域をSiC半導体領域2内に選択的に形成する。ここでは、エンハンスメント型SiC MISFETのドレイン領域3Eとデプリーション型SiC MISFETのソース領域4Dとを共通の領域として形成する(選択的に作成する領域は三つとなる)ものとして説明する。選択的に形成する手段としては、酸化膜などからなる絶縁膜を半導体領域2の一主面上に形成し、フォトリソグラフィ技術によりソース、ドレイン領域4E、3Eおよび4D,3Dの形成予定領域上においてその絶縁膜を開口させてマスク(図示せず)を形成し、その後、n型不純物として例えばP(リン)をイオン注入する方法を用いることができる。これらの領域の不純物濃度は約1×1020/cmで、厚さは250nmとすることができる。 Next, as shown in FIG. 8, n + -type source / drain regions facing and separating from each main surface of the SiC semiconductor region 2 are selectively formed in the SiC semiconductor region 2. Here, description will be made on the assumption that the drain region 3E of the enhancement type SiC MISFET and the source region 4D of the depletion type SiC MISFET are formed as a common region (there are three regions that are selectively created). As a means for selectively forming, an insulating film made of an oxide film or the like is formed on one main surface of the semiconductor region 2, and the source and drain regions 4E, 3E and 4D, 3D are formed on the regions where the source and drain regions 4E, 4D, 3D are to be formed by photolithography. A method can be used in which the insulating film is opened to form a mask (not shown), and then, for example, P (phosphorus) is ion-implanted as an n-type impurity. The impurity concentration of these regions can be about 1 × 10 20 / cm 3 and the thickness can be 250 nm.

その後、図9に示すように、半導体領域2の一主面に隣接し、エンハンスメント型SiC MISFET部においては、ソース、ドレイン領域4E、3Eに跨るようにp型の領域12Eを選択的に形成し、デプリーション型SiCMISFET部においては、ドレイン領域3DとSiC半導体領域2の境界部近傍に容量緩和領域12Dを形成する。選択的に形成する方法は、図8の工程で用いるのと同様であり、p型の不純物として例えばAl(アルミニウム)をイオン注入する。領域17の深さは約100nmで、不純物濃度は、約1×1018/cmとすることができる。 Thereafter, as shown in FIG. 9, a p-type region 12E is selectively formed adjacent to one main surface of the semiconductor region 2 and straddling the source and drain regions 4E and 3E in the enhancement type SiC MISFET portion. In the depletion-type SiCMISFET portion, a capacitance relaxation region 12D is formed in the vicinity of the boundary between the drain region 3D and the SiC semiconductor region 2. The selective formation method is the same as that used in the step of FIG. 8, and for example, Al (aluminum) is ion-implanted as a p-type impurity. The depth of the region 17 can be about 100 nm, and the impurity concentration can be about 1 × 10 18 / cm 3 .

次いで、図10に示すように、ソース、ドレイン領域4Eおよび3E、4Dおよび3Dに跨るSiC半導体領域2を一主面から所定の深さまで選択的に除去して凹部(リセス)5D、5Eを形成する。ここでの選択的除去は、SiC半導体領域2の一主面上に形成した酸化膜などからなる絶縁膜に開口を形成したマスク(図示せず)を用いてドライエッチングで実行することができる。凹部(リセス)形成の結果、エンハンスメント型SiC MISFET部では、図9の工程で形成した単一のp型の領域12Eはソース領域4E、ドレイン領域3Eそれぞれに接する領域12E、12Eに分離されて容量緩和領域12E、12Eが構成され、凹部(リセス)の一方の側面はソース領域4Eとそれに接するp型の領域12Eとに接し、他方の側面はドレイン領域3Eとそれに接するp型の領域12Eに接し、凹部(リセス)底面はその両端部近傍でソース、ドレイン領域の一部3a、3a(図5参照)に接する構造が得られる。
次いで、デプリーション型SiC MISFET部の凹部(リセス) 5Dの底部に選択的にn型不純物として例えばP(リン)イオンを注入してしきい電圧を所定の値に制御する(図示せず)。デプリーション型SiC MISFETを作製するには、このほかにも、例えば、エピタキシャル層で構成されるp型SiC半導体領域2の不純物濃度を通常の5×1015/cmに代えて1×1015/cmに下げ、これによりp型SiC半導体領域2表面をデプリーション化させてもよい。この場合には、エンハンスメント型SiC MISFETを形成する部分(凹部(12E))に、4×1015/cm程度の濃度で不純物を追加注入する。
デプリーション型SiC MISFET部も、ソース領域4D表面部分に容量緩和領域が形成されていない点を除き、エンハンスメント型SiC MISFET部と同様である
この後で、基体を、例えば、1600℃で30分間アニール処理することで、注入されたn型不純物およびp型不純物を活性化させる。
Next, as shown in FIG. 10, the recesses 5D and 5E are formed by selectively removing the SiC semiconductor region 2 extending over the source and drain regions 4E and 3E, 4D and 3D from one main surface to a predetermined depth. To do. The selective removal here can be performed by dry etching using a mask (not shown) in which an opening is formed in an insulating film made of an oxide film or the like formed on one main surface of the SiC semiconductor region 2. As a result of the formation of the recess (recess), in the enhancement type SiC MISFET portion, the single p-type region 12E formed in the step of FIG. 9 is separated into regions 12E and 12E that are in contact with the source region 4E and the drain region 3E, respectively. Relaxation regions 12E and 12E are formed, and one side surface of the recess (recess) is in contact with source region 4E and p-type region 12E in contact therewith, and the other side surface is in contact with drain region 3E and p-type region 12E in contact therewith. The bottom surface of the recess (recess) is in contact with the portions 3a and 3a (see FIG. 5) of the source and drain regions in the vicinity of both end portions.
Next, for example, P (phosphorus) ions are selectively injected as n-type impurities into the bottom of the recess 5D of the depletion type SiC MISFET portion to control the threshold voltage to a predetermined value (not shown). In order to fabricate the depletion type SiC MISFET, for example, the impurity concentration of the p-type SiC semiconductor region 2 formed of an epitaxial layer is changed to 1 × 10 15 / cm 3 instead of the usual 5 × 10 15 / cm 3. It may be lowered to cm 3 , thereby depleting the surface of the p-type SiC semiconductor region 2. In this case, an impurity is additionally implanted at a concentration of about 4 × 10 15 / cm 3 into a portion (recess (12E)) where the enhancement type SiC MISFET is to be formed.
The depletion type SiC MISFET portion is the same as the enhancement type SiC MISFET portion except that the capacitance relaxation region is not formed on the surface portion of the source region 4D. Thereafter, the substrate is annealed at, for example, 1600 ° C. for 30 minutes. Thus, the implanted n-type impurity and p-type impurity are activated.

図11の工程では、SiC半導体領域2の表面にシリコン酸化膜18を形成する。厚さは13nmとすることができる。   In the process of FIG. 11, a silicon oxide film 18 is formed on the surface of the SiC semiconductor region 2. The thickness can be 13 nm.

図12の工程では、まず、酸化膜18上にポリシリコン膜を形成し、フォトリソグラフィ技術でポリシリコン膜上に形成したマスク(図示せず)でパターニング(ポリシリコン膜の選択的除去)して、ポリシリコンからなるゲート電極7D、7Eを形成する。ポリシリコン膜には形成時に、または形成後にn型不純物を1×1020/cmの濃度でドーピングする。パターニングしたゲート電極7D、7Eをマスクとして下地の酸化膜18を選択的に除去し、ゲート酸化膜6D,6Eを画定する。 In the process of FIG. 12, first, a polysilicon film is formed on the oxide film 18, and patterned (selective removal of the polysilicon film) with a mask (not shown) formed on the polysilicon film by photolithography technology. Then, gate electrodes 7D and 7E made of polysilicon are formed. The polysilicon film is doped with an n-type impurity at a concentration of 1 × 10 20 / cm 3 during or after the formation. Using the patterned gate electrodes 7D and 7E as a mask, the underlying oxide film 18 is selectively removed to define gate oxide films 6D and 6E.

図13の工程では、SiC半導体領域2の表面上にシリコン酸化膜からなる絶縁膜8を形成し、ソース、ドレイン領域上に位置する部分に開口を形成する。   In the process of FIG. 13, an insulating film 8 made of a silicon oxide film is formed on the surface of the SiC semiconductor region 2, and openings are formed in portions located on the source and drain regions.

図13の工程で形成した酸化膜8の開口を通してソース、ドレイン領域に電気的に接続するソース、ドレイン電極9、10、11を形成し、デバイスが出来上がる(図6参照)。これらソース、ドレイン電極もマスクを用いた電極材料層のパターニングで形成される。ソース、ドレイン電極材料としては、Al(アルミニウム)とNi(ニッケル)を利用できる。これらの材料を蒸着後、1000℃程度の高温で処理することにより、酸化膜8の開口内のソース、ドレイン領域表面に低抵抗コンタクトをつくることができる。ソース、ドレイン電極の厚さは約1μmである。   Sources and drain electrodes 9, 10 and 11 electrically connected to the source and drain regions are formed through the openings of the oxide film 8 formed in the step of FIG. 13 to complete the device (see FIG. 6). These source and drain electrodes are also formed by patterning an electrode material layer using a mask. Al (aluminum) and Ni (nickel) can be used as the source and drain electrode materials. A low resistance contact can be made on the surface of the source and drain regions in the opening of the oxide film 8 by processing these materials at a high temperature of about 1000 ° C. after vapor deposition. The thickness of the source and drain electrodes is about 1 μm.

図7〜図13に示すSiC MISFETを用いたEDインバータ回路デバイスの製造方法においては、容量緩和領域12D、12E、12Eを形成した場合を説明したが、例えば図1のように、これらの領域を設けない形でEDインバータ回路デバイスを作製する場合には、図9に示すp型の領域12D,12Eの形成工程を省略すればよい。   In the manufacturing method of the ED inverter circuit device using the SiC MISFET shown in FIGS. 7 to 13, the case where the capacitance relaxation regions 12D, 12E, and 12E are formed has been described. For example, as shown in FIG. When the ED inverter circuit device is manufactured without providing it, the step of forming the p-type regions 12D and 12E shown in FIG. 9 may be omitted.

[実施の形態3]
図17は、実施の形態3にかかるSiC MISFETを用いたEDインバータ回路デバイスを示す。このデバイスでは、SiC半導体領域2の一主面を基準にして、凹部(リセス)14D,14Eの底面が位置する深さがソース、ドレイン領域4D、3D、4E、3Eの厚さとほぼ等しく選定されている。理想的には両者の深さ(厚さ)が同一であることが望ましいが、製造プロセス的には同一に合わせこむことが難しいので、凹部底面14D、14Eの深さをソース、ドレイン領域13、14の厚さよりごくわずかに小さくするように制御する。逆の関係になると、チャネル長が目標値より長くなってしまうからである。
この構造によれば、図1の3a、3aに相当するソース、ドレイン領域の一部の厚さをさらに薄く、ほぼゼロにできるので、短チャネル効果の抑制効果がさらに高くなるという特徴をもつ。
このデバイスではさらに、エンハンスメント型SiC MISFET部においては、SiC半導体領域2の一主面上でゲート電極7Eと重なるソース、ドレイン領域4E、3Eの表面部分に、デプリーション型SiC MISFET部においては、ゲート電極7Dと重なるドレイン両機3Dの表面部分に、p型の領域12E、12Dをそれぞれソース、ドレイン領域の端縁に沿って形成している。この場合も、実施の形態2と同様に、ゲート電極重なり容量を低減できる。
[Embodiment 3]
FIG. 17 shows an ED inverter circuit device using the SiC MISFET according to the third embodiment. In this device, the depth at which the bottom surfaces of the recesses (recesses) 14D and 14E are located is selected to be substantially equal to the thicknesses of the source and drain regions 4D, 3D, 4E, and 3E with reference to one main surface of the SiC semiconductor region 2. ing. Ideally, it is desirable that both depths (thicknesses) are the same, but since it is difficult to match the same in the manufacturing process, the depths of the recess bottom surfaces 14D and 14E are set to the source and drain regions 13, Control to be slightly less than 14 thickness. This is because the channel length becomes longer than the target value when the relationship is reversed.
According to this structure, the thickness of a part of the source and drain regions corresponding to 3a and 3a in FIG. 1 can be further reduced to almost zero, so that the effect of suppressing the short channel effect is further enhanced.
In this device, further, in the enhancement type SiC MISFET portion, the surface portions of the source and drain regions 4E and 3E overlapping with the gate electrode 7E on one main surface of the SiC semiconductor region 2 are arranged on the surface portion of the depletion type SiC MISFET portion. P-type regions 12E and 12D are formed along the edges of the source and drain regions, respectively, on the surface portion of the drain machine 3D overlapping 7D. Also in this case, the gate electrode overlap capacitance can be reduced as in the second embodiment.

[実施の形態4]
図14および図15は、実施の形態4にかかる単チャネル(nチャネル)SiC MISFETを用いて構成されるNAND論理ゲート回路デバイスを示す。図14に示される回路構成図のように、このデバイスは、二つのエンハンスメント型SIC MISFET22、22bと、デプリーション型SiC MISFET21とからなり、図3に示すインバータ回路におけるエンハンスメント型SiC MISFET22に直列に同種のSiC MISFET22bを接続したものである。これらのSiC MISFET22、22bはゲーティングトランジスタと呼ばれ、入力ノード23、23bに入力される信号の相互関係に基づいて出力ノードに所定の論理出力信号を出力する(このデバイスの論理回路動作の詳細は本発明の主題ではないので説明を省略する)。
図15に示すデバイス構造は、エンハンスメント型SiC MISFET22b(ソース領域4bE、ドレイン領域3bE、凹部5bE、ゲート絶縁膜6bE、ゲート電局7bEおよび容量緩和領域12bE,12bEとから構成される)が追加されたことを除き、基本的には図6のEDインバータ回路デバイスと同様である。もちろん、p型の容量緩和領域12D、12E、12bEは、図1に示すデバイス構造のように、必要に応じ省略してもよい。
また、凹部を図17のように、ソース、ドレイン領域の深さと同程度の位置に形成するようにしてもよく、その場合にも容量緩和領域は省略してもよい。
[Embodiment 4]
14 and 15 show a NAND logic gate circuit device configured using a single channel (n channel) SiC MISFET according to the fourth embodiment. As shown in the circuit configuration diagram shown in FIG. 14, this device includes two enhancement type SIC MISFETs 22 and 22b and a depletion type SiC MISFET 21. The same type of device is connected in series to the enhancement type SiC MISFET 22 in the inverter circuit shown in FIG. The SiC MISFET 22b is connected. These SiC MISFETs 22 and 22b are called gating transistors, and output a predetermined logic output signal to the output node based on the mutual relationship of the signals input to the input nodes 23 and 23b (details of logic circuit operation of this device) Is not the subject of the present invention and will not be described).
The device structure shown in FIG. 15 has an enhancement type SiC MISFET 22b (comprised of a source region 4bE, a drain region 3bE, a recess 5bE, a gate insulating film 6bE, a gate electric station 7bE, and capacitance relaxation regions 12bE and 12bE). Except for this, it is basically the same as the ED inverter circuit device of FIG. Of course, the p-type capacitance relaxation regions 12D, 12E, and 12bE may be omitted as necessary as in the device structure shown in FIG.
Further, as shown in FIG. 17, the concave portion may be formed at the same position as the depth of the source and drain regions, and in this case, the capacitance relaxation region may be omitted.

[実施の形態5]
図16は、実施の形態5にかかる単チャネル(nチャネル)SiC MISFETを用いて構成されるNOR論理ゲート回路構成を示す。この回路構成の具体的なデバイス構造は、図1、図6、図15で説明したことと同様に得ることができる。
[Embodiment 5]
FIG. 16 shows a NOR logic gate circuit configuration configured using a single channel (n channel) SiC MISFET according to the fifth embodiment. A specific device structure of this circuit configuration can be obtained in the same manner as described with reference to FIGS.

1 SiC基板
2 SiC半導体領域
4D、4E、4bE ソース領域
3a ソース、ドレイン領域の薄い領域
3D、3E、3bE ドレイン領域
5D、5E、5bE 凹部(リセス)
6D、6E、6bE ゲート絶縁膜
7D、7E、7bE ゲート電極
8 絶縁膜
9、10、11、13 ソース、ドレイン電極
12D、12E、12bE 容量緩和領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 SiC substrate 2 SiC semiconductor region 4D, 4E, 4bE Source region 3a Thin region of source and drain region 3D, 3E, 3bE Drain region 5D, 5E, 5bE Recess (recess)
6D, 6E, 6bE Gate insulating film 7D, 7E, 7bE Gate electrode 8 Insulating film 9, 10, 11, 13 Source, drain electrode 12D, 12E, 12bE Capacity relaxation region

Claims (28)

ソース、ドレイン、ゲートを有するnチャネルエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(22)と、ソース、ドレイン、ゲートを有するnチャネルデプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(21)とを備え、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ゲートおよびソースにはそれぞれ入力信号(23)および第1の電源電位(25)が供給され、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインには第2の電源電位(24)が供給され、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ゲートと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースとが電気的に接続され、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースとが電気的に接続され、その接続点から出力信号(26)が取り出されるように構成され、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタは炭化珪素材料を用いて構成されてなることを特徴とするインバータ回路。   An enhancement type insulating gate field effect transistor (22) having a source, a drain, and a gate, and an n channel depletion type insulated gate field effect transistor (21) having a source, a drain, and a gate, the enhancement type insulation An input signal (23) and a first power supply potential (25) are supplied to the gate and source of the gate field effect transistor, respectively, and a second power supply potential (24 is supplied to the drain of the depletion type insulated gate field effect transistor. ) Is electrically connected, and the gate of the depletion type insulated gate field effect transistor and the source of the depletion type insulated gate field effect transistor are electrically connected, and the drain of the enhancement type insulated gate field effect transistor and the depletion type The enhancement type insulated gate field effect transistor is electrically connected to the source, and an output signal (26) is taken out from the connection point. The enhancement type insulated gate field effect transistor and the depletion type insulated gate field effect An inverter circuit, wherein the effect transistor is formed using a silicon carbide material. 前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくとも一方は、一主面を有する一導電型の炭化珪素半導体領域(2)を含む基板(1)と、前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)内に前記一主面に接しかつ互いに離間して形成された前記一導電型とは反対導電型のソース、ドレイン領域(3D、4D、3E、4E)と、前記離間して形成されたソース、ドレイン領域(3D、4D、3E、4E)の対向する端縁で挟まれた前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)の一主面側に形成され、前記ソース領域(4D、4E)に接する第1の側面と、前記ドレイン領域(3D,3E)に接する第2の側面と、前記一主面から所定の深さに位置し前記第1および第2の側面に連続し前記離間形成されたソース、ドレイン領域(3D、4D、3E、4E)を接続する底面とからなる凹部(5D、5E)と、前記ソース、ドレイン領域(3D、4D、3E,4E)が接する前記一主面の一部を覆い、前記凹部(5D、5E)の前記第1および第2の側面上および前記底面上に形成された絶縁膜(6D、6E)と、前記絶縁膜(6D、6E)上に形成されたゲート電極(7D、7E)と、前記ソース、ドレイン領域(3D、4D、3E、4E)の少なくとも一方に電気的に接続されたソースまたはドレイン電極(9、または10)とを有し、前記ソース、ドレイン領域(3D、4D、3E、4E)を接続する前記底面に隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなるリセスゲート構造を有する炭化珪素電界効果トランジスタからなることを特徴とする請求項1記載のインバータ回路。   At least one of the enhancement type insulated gate field effect transistor and the depletion type insulated gate field effect transistor includes a substrate (1) including a one-conductivity-type silicon carbide semiconductor region (2) having one main surface, and the one-conductivity type Source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E) of a conductivity type opposite to the one conductivity type formed in the silicon carbide semiconductor region (2) in contact with the one main surface and spaced apart from each other, and the separation Formed on one main surface side of the one conductivity type silicon carbide semiconductor region (2) sandwiched between opposing edges of the source / drain regions (3D, 4D, 3E, 4E) formed A first side surface in contact with (4D, 4E), a second side surface in contact with the drain region (3D, 3E), and the first and second side surfaces located at a predetermined depth from the one main surface. Continuously formed with the spacing The main surface where the source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E) are in contact with the recesses (5D, 5E) formed by the bottom surface connecting the source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E). Part of the insulating film (6D, 6E) formed on the first and second side surfaces and the bottom surface of the recess (5D, 5E), and on the insulating film (6D, 6E). A formed gate electrode (7D, 7E) and a source or drain electrode (9 or 10) electrically connected to at least one of the source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E); And a silicon carbide field effect transistor having a recess gate structure in which a channel forming region is formed by the silicon carbide semiconductor region portion adjacent to the bottom surface connecting the source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E). With features The inverter circuit of claim 1, wherein that. 前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜(6E)上に形成されたゲート電極(7E)直下のソース、ドレイン領域(3E、4E)に前記一導電型の容量緩和領域(12E、12E)を形成してなることを特徴とする請求項2記載のインバータ回路。   In the enhancement type insulated gate field effect transistor, the one conductivity type is formed in the source and drain regions (3E, 4E) immediately below the gate electrode (7E) formed on the insulating film (6E) covering a part of the one main surface. The inverter circuit according to claim 2, wherein a capacitance relaxation region is formed. 前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜(6D)上に形成されたゲート電極(7D)直下のドレイン領域(3D)に前記一導電型の容量緩和領域(12D)を形成してなることを特徴とする請求項2記載のインバータ回路。   In the depletion type insulated gate field effect transistor, the capacitance relaxation region of one conductivity type is formed in the drain region (3D) immediately below the gate electrode (7D) formed on the insulating film (6D) covering a part of the one main surface. The inverter circuit according to claim 2, wherein (12D) is formed. 前記インバータ回路が同一の基板上に形成されてなることを特徴とする請求項1記載のインバータ回路。   2. The inverter circuit according to claim 1, wherein the inverter circuit is formed on the same substrate. 前記インバータ回路が炭化珪素を主成分とする半導体領域を含む基板上に形成されてなることを特徴とする請求項1記載のインバータ回路。   2. The inverter circuit according to claim 1, wherein the inverter circuit is formed on a substrate including a semiconductor region mainly composed of silicon carbide. 一主面を有する一導電型の炭化珪素半導体領域(2)を含む基板(1)と、前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)内に前記一主面に接しかつ互いに離間して形成された前記一導電型とは反対導電型の第1のソース、ドレイン領域(4E、3E)と、前記離間して形成された第1のソース、ドレイン領域(4E、3E)の対向する端縁で挟まれた前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)の一主面側に形成され、前記第1のソース領域(4E)に接する第1の側面と、前記第1のドレイン領域(3E)に接する第2の側面と、前記一主面から所定の深さに位置し前記第1および第2の側面に連続し前記離間形成された第1のソース、ドレイン領域(4E、3E)を接続する第1の底面とからなる第1の凹部(5E)と、前記第1のソース、ドレイン領域(4E、3E)が接する前記一主面の一部を覆い、前記第1の凹部(5E)の前記第1および第2の側面上および前記第1の底面上に形成された第1の絶縁膜(6E)と、前記第1の絶縁膜(6E)上に形成された第1のゲート電極(7E)と、前記第1のソース、(4E)に電気的に接続された第1のソース電極(10)とを有し、前記第1のソース、ドレイン領域(4E、3E)を接続する前記第1の底面に隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなるリセスゲート構造を有するエンハンスメント型絶縁ゲート炭化珪素電界効果トランジスタと、
前記一主面を有する一導電型の炭化珪素半導体領域(2)を含む基板(1)と、前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)内に前記一主面に接しかつ互いに離間して形成された前記一導電型とは反対導電型の第2のソース、ドレイン領域(4D、3D)と、前記離間して形成された第2のソース、ドレイン領域(4D、3D)の対向する端縁で挟まれた前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)の一主面側に形成され、前記第2のソース領域(4D)に接する第3の側面と、前記第2のドレイン領域(3D)に接する第4の側面と、前記一主面から所定の深さに位置し前記第3および第4の側面に連続し前記離間形成された第2のソース、ドレイン領域(4D、3D)を接続する第2の底面とからなる第2の凹部(5D)と、前記第2のソース、ドレイン領域(4D、3D)が接する前記一主面の一部を覆い、前記第2の凹部(5D)の前記第3および第4の側面上および前記第2の底面上に形成された第2の絶縁膜(6D)と、前記第2の絶縁膜(6D)上に形成された第2のゲート電極(7D)と、前記第2のドレイン領域(3D)に電気的に接続された第2のドレイン電極(9)とを有し、前記第2のソース、ドレイン領域(4D、3D)を接続する前記第2の底面に隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなるリセスゲート構造を有するデプリーション型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタとを有し、
前記エンハンスメント型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記第1のゲート電極および前記第1のソース電極はそれぞれ入力信号および第1の電源電位に接続され、前記デプリーション型炭化珪素電界効果トランジスタの前記第2のドレイン電極は第2の電源電位に接続され、前記デプリーション型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記第2のゲート電極と前記第2のソース領域とは電気的に接続され、前記エンハンスメント型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記第1のドレイン領域と前記デプリーション型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記第2のソース領域とは電気的に接続され、その接続点(11)から出力信号が取り出されるように構成されてなることを特徴とするリセス構造を有する炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタインバータ回路。
A substrate (1) including one conductivity type silicon carbide semiconductor region (2) having one main surface, and in contact with the one main surface and spaced apart from each other in the one conductivity type silicon carbide semiconductor region (2). In addition, the first source / drain region (4E, 3E) having a conductivity type opposite to the one conductivity type and the opposing edges of the first source / drain regions (4E, 3E) formed apart from each other Formed on one main surface side of the sandwiched one-conductivity-type silicon carbide semiconductor region (2) and in contact with the first source region (4E) and the first drain region (3E) The second side surface in contact with the first source and drain regions (4E, 3E) located at a predetermined depth from the one main surface and connected to the first and second side surfaces and separated from each other are connected. The first recess (5E) formed of the first bottom surface is in contact with the first source / drain regions (4E, 3E). A first insulating film (6E) covering a part of the one main surface and formed on the first and second side surfaces and the first bottom surface of the first recess (5E); A first gate electrode (7E) formed on the first insulating film (6E); and a first source electrode (10) electrically connected to the first source (4E). An enhancement type insulated gate carbonization having a recess gate structure in which a channel forming region is formed by the silicon carbide semiconductor region portion adjacent to the first bottom surface connecting the first source / drain regions (4E, 3E). A silicon field effect transistor;
A substrate (1) including a one-conductivity-type silicon carbide semiconductor region (2) having the one main surface, and a single-conductivity-type silicon carbide semiconductor region (2) in contact with the one main surface and spaced apart from each other The second source and drain regions (4D, 3D) of the opposite conductivity type to the one conductivity type formed, and the opposing edges of the second source and drain regions (4D, 3D) formed apart from each other A third side surface that is formed on one main surface side of the one-conductivity-type silicon carbide semiconductor region (2) sandwiched between two layers and is in contact with the second source region (4D); and the second drain region (3D) A fourth side surface in contact with the second source and drain regions (4D, 3D) located at a predetermined depth from the one main surface and connected to the third and fourth side surfaces and spaced apart from each other A second recess (5D) having a second bottom surface to be in contact with the second source and drain regions (4D, 3D). A second insulating film (6D) that covers a part of the one main surface and is formed on the third and fourth side surfaces and the second bottom surface of the second recess (5D); A second gate electrode (7D) formed on the second insulating film (6D) and a second drain electrode (9) electrically connected to the second drain region (3D) A depletion type silicon carbide having a recess gate structure in which a channel forming region is formed by the silicon carbide semiconductor region portion adjacent to the second bottom surface connecting the second source / drain regions (4D, 3D) An insulated gate field effect transistor;
The first gate electrode and the first source electrode of the enhancement type silicon carbide insulated gate field effect transistor are connected to an input signal and a first power supply potential, respectively, and the second type of the depletion type silicon carbide field effect transistor is The drain electrode is connected to a second power supply potential, the second gate electrode of the depletion type silicon carbide insulated gate field effect transistor is electrically connected to the second source region, and the enhancement type silicon carbide. The first drain region of the insulated gate field effect transistor and the second source region of the depletion type silicon carbide insulated gate field effect transistor are electrically connected, and an output signal is taken out from the connection point (11). It has a recess structure characterized by being configured as follows Of silicon insulated gate field effect transistor inverter circuit.
前記エンハンスメント型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくとも一方は、前記第1または第2の底面の両端近傍の部分は前記第1または第2のソース、ドレイン領域(4E、3E、4D,3D)の薄い領域(3a、3a)に接してなることを特徴とする請求項7記載のリセス構造を有する炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタインバータ回路。   At least one of the enhancement type silicon carbide insulated gate field effect transistor and the depletion type silicon carbide insulated gate field effect transistor has a portion in the vicinity of both ends of the first or second bottom surface of the first or second source or drain. 8. The silicon carbide insulated gate field effect transistor inverter circuit having a recess structure according to claim 7, wherein the silicon carbide insulated gate field effect transistor inverter circuit has a recess structure in contact with a thin region (3a, 3a) of the region (4E, 3E, 4D, 3D). 前記第1のソース、ドレイン領域(4E、3E)または第2のソース、ドレイン領域(4D、3D)は前記一主面から第1の所定の深さで形成され、前記第1または第2の底面は前記一主面から第2の所定の深さに位置するように形成され、前記エンハンスメント型炭化珪素電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型炭化珪素電界効果トランジスタの少なくとも一方は、前記第2の所定の深さが前記第1の所定の深さとほぼ等しいかそれより浅く選定され、前記第1または第2の底面の全長にわたり隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなることを特徴とする請求項7記載のリセス構造を有する炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタインバータ回路。   The first source / drain region (4E, 3E) or the second source / drain region (4D, 3D) is formed at a first predetermined depth from the one main surface, and the first or second region is formed. A bottom surface is formed to be located at a second predetermined depth from the one main surface, and at least one of the enhancement type silicon carbide field effect transistor and the depletion type silicon carbide field effect transistor is the second predetermined depth. The depth is selected to be approximately equal to or shallower than the first predetermined depth, and a channel forming region is formed by the silicon carbide semiconductor region portion adjacent over the entire length of the first or second bottom surface. 8. A silicon carbide insulated gate field effect transistor inverter circuit having a recessed structure according to claim 7. 前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜(6E)上に形成されたゲート電極(7E)直下のソース、ドレイン領域(3E、4E)に前記一導電型の容量緩和領域(12E、12E)を形成してなることを特徴とする請求項7記載のリセス構造を有する炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタインバータ回路。   In the enhancement type insulated gate field effect transistor, the one conductivity type is formed in the source and drain regions (3E, 4E) immediately below the gate electrode (7E) formed on the insulating film (6E) covering a part of the one main surface. 8. A silicon carbide insulated gate field effect transistor inverter circuit having a recess structure according to claim 7, wherein the capacitance relaxation region (12E, 12E) is formed. 前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜(6D)上に形成されたゲート電極(7D)直下のドレイン領域(3D)に前記一導電型の容量緩和領域(12D)を形成してなることを特徴とする請求項7記載のリセス構造を有する炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタインバータ回路。   In the depletion type insulated gate field effect transistor, the capacitance relaxation region of one conductivity type is formed in the drain region (3D) immediately below the gate electrode (7D) formed on the insulating film (6D) covering a part of the one main surface. The silicon carbide insulated gate field effect transistor inverter circuit having a recess structure according to claim 7, wherein (12D) is formed. 前記エンハンスメント型炭化珪素電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型炭化珪素電界効果トランジスタにおいて形成されるチャネルはn型であることを特徴とする請求項7記載のリセス構造を有する炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタインバータ回路。   8. The silicon carbide insulated gate field effect transistor inverter circuit having a recess structure according to claim 7, wherein a channel formed in the enhancement type silicon carbide field effect transistor and the depletion type silicon carbide field effect transistor is n-type. . ソース、ドレイン、ゲートを有する第1のnチャネルエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(22b)と、ソース、ドレイン、ゲートを有する第2のnチャネルエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(22)と、ソース、ドレイン、ゲートを有するnチャネルデプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(21)とを備え、前記第1のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインと前記第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースとが電気的に接続され、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ゲートと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースとが電気的に接続され、前記第1のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースは第1の電源電位(25)に接続され、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインは第2の電源電位(24)に接続され、前記第1および第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタのそれぞれの前記ゲートは第1および第2の入力信号(23b、23)に接続され、前記第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースとが電気的に接続され、その接続点から出力信号(26)が取り出されるように構成され、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタは炭化珪素材料を用いて構成されてなることを特徴とするNAND論理ゲート回路。   A first n-channel enhancement type insulated gate field effect transistor (22b) having a source, drain and gate; a second n-channel enhancement type insulated gate field effect transistor (22) having a source, drain and gate; An n-channel depletion type insulated gate field effect transistor (21) having a drain and a gate, and the drain of the first enhancement type insulated gate field effect transistor and the second enhancement type insulated gate field effect transistor. The source is electrically connected, the gate of the depletion type insulated gate field effect transistor and the source of the depletion type insulated gate field effect transistor are electrically connected, and the first enhancement type insulated gate. The source of the field effect transistor is connected to a first power supply potential (25), the drain of the depletion type insulated gate field effect transistor is connected to a second power supply potential (24), and the first and second The gate of each of the enhancement type insulated gate field effect transistors is connected to the first and second input signals (23b, 23), and the drain and the depletion type insulated gate of the second enhancement type insulated gate field effect transistor. The source of the field effect transistor is electrically connected, and an output signal (26) is extracted from the connection point. The enhancement type insulated gate field effect transistor and the depletion type insulated gate field effect transistor are carbonized. Consists of silicon materials A NAND logic gate circuit characterized. 前記第1および第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくともひとつは、一主面を有する一導電型の炭化珪素半導体領域(2)を含む基板(1)と、前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)内に前記一主面に接しかつ互いに離間して形成された前記一導電型とは反対導電型のソース、ドレイン領域(4D、3D、4E、3E、4bE、3bE)と、前記離間して形成されたソース、ドレイン領域(4D、3D、4E、3E、4bE、3bE)の対向する端縁で挟まれた前記一導電型炭化珪素半導体領域(2)の一主面側に形成され、前記ソース領域(4D、4E、4bE)に接する第1の側面と、前記ドレイン領域(3D、3E、3bE)に接する第2の側面と、前記一主面から所定の深さに位置し前記第1および第2の側面に連続し前記離間形成されたソース、ドレイン領域(4D、3D、4E、3E、4bE、3bE)を接続する底面とからなる凹部(5D、5E、5bE)と、前記ソース、ドレイン領域(4D、3D、4E、3E、4bE、3bE)が接する前記一主面の一部を覆い、前記凹部(5D、5E、5bE)の前記第1および第2の側面上および前記底面上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されたゲート電極(7D、7E、7bE)と、前記ソース、ドレイン領域(4D、3D、4E、3E、4bE、3bE)の少なくとも一方に電気的に接続されたソースまたはドレイン電極(9、または10)とを有し、前記ソース、ドレイン領域(4D、3D、4E、3E、4bE、3bE)を接続する前記底面に隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなるリセスゲート構造を有する炭化珪素電界効果トランジスタからなることを特徴とする請求項13記載のNAND論理ゲート回路。   At least one of the first and second enhancement type insulated gate field effect transistors and the depletion type insulated gate field effect transistor includes a substrate (1) including a one-conductivity type silicon carbide semiconductor region (2) having one main surface. And source and drain regions (4D, 3D, 4E, opposite conductivity type) formed in the one conductivity type silicon carbide semiconductor region (2) in contact with the main surface and spaced apart from each other. 3E, 4bE, 3bE) and the one-conductivity-type silicon carbide semiconductor region sandwiched between opposing edges of the source and drain regions (4D, 3D, 4E, 3E, 4bE, 3bE) formed separately from each other ( 2) a first side surface formed on one main surface side and in contact with the source region (4D, 4E, 4bE); a second side surface in contact with the drain region (3D, 3E, 3bE); Face A recess formed by a bottom surface connecting the source and drain regions (4D, 3D, 4E, 3E, 4bE, and 3bE) that are located at a predetermined depth and that are connected to the first and second side surfaces and are spaced apart from each other. 5D, 5E, 5bE) and a part of the one main surface where the source and drain regions (4D, 3D, 4E, 3E, 4bE, 3bE) are in contact, and the recesses (5D, 5E, 5bE) An insulating film formed on the first and second side surfaces and the bottom surface; a gate electrode (7D, 7E, 7bE) formed on the insulating film; and the source and drain regions (4D, 3D, 4E, 3E, 4bE, 3bE) having a source or drain electrode (9 or 10) electrically connected to at least one of the source and drain regions (4D, 3D, 4E, 3E, 4bE, 3bE). Adjacent to the bottom to connect 14. The NAND logic gate circuit according to claim 13, comprising a silicon carbide field effect transistor having a recess gate structure in which a channel forming region is constituted by the silicon carbide semiconductor region portion. 前記第1または第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜上に形成されたゲート電極(7E、7bE)直下のソース、ドレイン領域(3E、4E、3bE、4bE)に前記一導電型の容量緩和領域(12E、12E、12bE,12bE)を形成してなることを特徴とする請求項14記載のNAND論理ゲート回路。   In the first or second enhancement type insulated gate field effect transistor, the source and drain regions (3E, 4E,...) Just below the gate electrodes (7E, 7bE) formed on the insulating film covering a part of the one main surface. 15. The NAND logic gate circuit according to claim 14, wherein the one-conductivity type capacitance relaxation region (12E, 12E, 12bE, 12bE) is formed in 3bE, 4bE). 前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜上に形成されたゲート電極(7D)直下のドレイン領域(3D)に前記一導電型の容量緩和領域(12D)を形成してなることを特徴とする請求項14記載のNAND論理ゲート回路。   In the depletion type insulated gate field effect transistor, the one conductivity type capacitance relaxation region (12D) is formed in the drain region (3D) immediately below the gate electrode (7D) formed on the insulating film covering a part of the one main surface. 15. The NAND logic gate circuit according to claim 14, wherein the NAND logic gate circuit is formed. 前記NAND論理ゲート回路が同一の基板上に形成されてなることを特徴とする請求項13記載のNAND論理ゲート回路。   14. The NAND logic gate circuit according to claim 13, wherein the NAND logic gate circuit is formed on the same substrate. 前記NAND論理ゲート回路が炭化珪素を主成分とする半導体領域を含む基板上に形成されてなることを特徴とする請求項13記載のNAND論理ゲート回路。   14. The NAND logic gate circuit according to claim 13, wherein the NAND logic gate circuit is formed on a substrate including a semiconductor region mainly composed of silicon carbide. 前記第1および第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくともひとつは、前記底面の両端近傍の部分が前記ソース、ドレイン領域(3D,4D、3E、4E、3bE、4bE)の薄い領域(3a、3a)に接してなることを特徴とする請求項14記載のNAND論理ゲート回路。   At least one of the first and second enhancement type insulated gate field effect transistors and the depletion type insulated gate field effect transistor has a portion in the vicinity of both ends of the bottom surface of the source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E, 15. The NAND logic gate circuit according to claim 14, wherein the NAND logic gate circuit is in contact with a thin region (3a, 3a) of 3bE, 4bE). 前記第ソース、ドレイン領域(3D,4D、3E、4E、3bE、4bE)は前記一主面から第1の所定の深さで形成され、前記底面は前記一主面から第2の所定の深さに位置するように形成され、前記第1および第2のエンハンスメント型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくともひとつは、前記第2の所定の深さが前記第1の所定の深さとほぼ等しいかそれより浅く選定され、前記底面の全長にわたり隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなることを特徴とする請求項14記載のNAND論理ゲート回路。   The first source and drain regions (3D, 4D, 3E, 4E, 3bE, 4bE) are formed from the one main surface to a first predetermined depth, and the bottom surface is formed from the one main surface to a second predetermined depth. And at least one of the first and second enhancement type silicon carbide insulated gate field effect transistors and the depletion type silicon carbide insulated gate field effect transistor has the second predetermined depth. 15. The NAND according to claim 14, wherein a channel forming region is constituted by the silicon carbide semiconductor region portion which is selected to be substantially equal to or shallower than the first predetermined depth and is adjacent to the entire length of the bottom surface. Logic gate circuit. ソース、ドレイン、ゲートを有する第1のnチャネルエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(22b)と、ソース、ドレイン、ゲートを有する第2のnチャネルエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(22)と、ソース、ドレイン、ゲートを有するnチャネルデプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(21)とを備え、前記第1のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースと前記第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ソースとが電気的に接続され、その接続点は第1の電源電位(25)に接続され、前記第1のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインと前記第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインとが電気的に接続されるとともに前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ゲートおよびソースに電気的に接続され、それらの接続点から出力信号(26)が取り出されるように構成され、前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ドレインは第2の電源電位(24)に接続され、前記第1および第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタの前記ゲートはそれぞれ第1および第2の入力信号(23b、23)に接続され、前記エンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタと前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタは炭化珪素材料を用いて構成されてなることを特徴とするNOR論理ゲート回路。   A first n-channel enhancement type insulated gate field effect transistor (22b) having a source, drain and gate; a second n-channel enhancement type insulated gate field effect transistor (22) having a source, drain and gate; An n-channel depletion type insulated gate field effect transistor (21) having a drain and a gate, and the source of the first enhancement type insulated gate field effect transistor and the second enhancement type insulated gate field effect transistor. The source is electrically connected, the connection point is connected to the first power supply potential (25), the drain of the first enhancement type insulated gate field effect transistor and the second enhancement type insulated gate electric field. The drain of the effect transistor Are connected to the gate and the source of the depletion type insulated gate field effect transistor, and an output signal (26) is taken out from the connection point, and the depletion The drain of the type insulated gate field effect transistor is connected to a second power supply potential (24), and the gates of the first and second enhancement type insulated gate field effect transistors are respectively connected to the first and second input signals ( 23b, 23), and the enhancement type insulated gate field effect transistor and the depletion type insulated gate field effect transistor are made of silicon carbide material. 前記第1および第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくともひとつは、一主面を有する一導電型の炭化珪素半導体領域を含む基板と、前記一導電型炭化珪素半導体領域内に前記一主面に接しかつ互いに離間して形成された前記一導電型とは反対導電型のソース、ドレイン領域と、前記離間して形成されたソース、ドレイン領域の対向する端縁で挟まれた前記一導電型炭化珪素半導体領域の一主面側に形成され、前記ソース領域に接する第1の側面と、前記ドレイン領域に接する第2の側面と、前記一主面から所定の深さに位置し前記第1および第2の側面に連続し前記離間形成されたソース、ドレイン領域を接続する底面とからなる凹部と、前記ソース、ドレイン領域が接する前記一主面の一部を覆い、前記凹部の前記第1および第2の側面上および前記底面上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記ソース、ドレイン領域の少なくとも一方に電気的に接続されたソースまたはドレイン電極とを有し、前記ソース、ドレイン領域を接続する前記底面に隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなるリセスゲート構造を有する炭化珪素電界効果トランジスタからなることを特徴とする請求項21記載のNOR論理ゲート回路。   At least one of the first and second enhancement type insulated gate field effect transistors and the depletion type insulated gate field effect transistor includes a substrate including a one-conductivity-type silicon carbide semiconductor region having one main surface, and the one-conductivity type A source / drain region of a conductivity type opposite to the one conductivity type formed in a silicon carbide semiconductor region in contact with the one main surface and spaced apart from each other, and a source / drain region formed opposite to each other facing each other. From the one main surface, a first side surface in contact with the source region, a second side surface in contact with the drain region, formed on one main surface side of the one conductivity type silicon carbide semiconductor region sandwiched between edges A recess that is located at a predetermined depth and that is continuous with the first and second side surfaces and is formed to be spaced apart from each other, and a bottom surface that connects the source and drain regions; An insulating film which covers a part of the one main surface with which the drain region is in contact and is formed on the first and second side surfaces and the bottom surface of the concave portion; and a gate electrode which is formed on the insulating film; And a source or drain electrode electrically connected to at least one of the source and drain regions, and a channel forming region is formed by the silicon carbide semiconductor region adjacent to the bottom surface connecting the source and drain regions 22. The NOR logic gate circuit according to claim 21, comprising a silicon carbide field effect transistor having a recessed gate structure. 前記第1または第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜上に形成されたゲート電極直下のソース、ドレイン領域に前記一導電型の容量緩和領域を形成してなることを特徴とする請求項22記載のNOR論理ゲート回路。   In the first or second enhancement type insulated gate field effect transistor, the one-conductivity-type capacitance relaxation region is provided in a source / drain region immediately below a gate electrode formed on an insulating film covering a part of the one main surface. The NOR logic gate circuit according to claim 22, wherein the NOR logic gate circuit is formed. 前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタにおいて、前記一主面の一部を覆う絶縁膜上に形成されたゲート電極直下のドレイン領域に前記一導電型の容量緩和領域を形成してなることを特徴とする請求項22記載のNOR論理ゲート回路。   In the depletion type insulated gate field effect transistor, the capacitance relaxation region of one conductivity type is formed in a drain region directly below a gate electrode formed on an insulating film covering a part of the one main surface. The NOR logic gate circuit according to claim 22. 前記NOR論理ゲート回路が同一の基板上に形成されてなることを特徴とする請求項21記載のNOR論理ゲート回路。   The NOR logic gate circuit according to claim 21, wherein the NOR logic gate circuit is formed on the same substrate. 前記NOR論理ゲート回路が炭化珪素を主成分とする半導体領域を含む基板上に形成されてなることを特徴とする請求項21記載のNOR論理ゲート回路。   The NOR logic gate circuit according to claim 21, wherein the NOR logic gate circuit is formed on a substrate including a semiconductor region mainly composed of silicon carbide. 前記第1および第2のエンハンスメント型絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくともひとつは、前記底面の両端近傍の部分が前記ソース、ドレイン領域の薄い領域に接してなることを特徴とする請求項22記載のNOR論理ゲート回路。   At least one of the first and second enhancement type insulated gate field effect transistors and the depletion type insulated gate field effect transistor has a portion in the vicinity of both ends of the bottom surface in contact with a thin region of the source and drain regions. 23. The NOR logic gate circuit according to claim 22, wherein: 前記第ソース、ドレイン領域は前記一主面から第1の所定の深さで形成され、前記底面は前記一主面から第2の所定の深さに位置するように形成され、前記第1および第2のエンハンスメント型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタおよび前記デプリーション型炭化珪素絶縁ゲート電界効果トランジスタの少なくともひとつは、前記第2の所定の深さが前記第1の所定の深さとほぼ等しいかそれより浅く選定され、前記底面の全長にわたり隣接する前記炭化珪素半導体領域部分でチャネル形成領域を構成してなることを特徴とする請求項22記載のNOR論理ゲート回路。   The first source and drain regions are formed at a first predetermined depth from the one main surface, and the bottom surface is formed at a second predetermined depth from the one main surface. At least one of the second enhancement type silicon carbide insulated gate field effect transistor and the depletion type silicon carbide insulated gate field effect transistor has the second predetermined depth substantially equal to or more than the first predetermined depth. 23. The NOR logic gate circuit according to claim 22, wherein a channel forming region is constituted by the silicon carbide semiconductor region portion which is selected shallowly and is adjacent to the entire length of the bottom surface.
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