JP2016181673A - 半導体装置、インバータ回路、駆動装置、車両及び、昇降機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態の半導体装置は、p型のSiC層と、ゲート電極と、SiC層とゲート電極との間のゲート絶縁層とを備え、ゲート絶縁層は、第1の層と、第1の層とゲート電極との間の、第1の層よりも酸素密度の高い第2の層と、F(フッ素)、D(重水素)、H(水素)の群の元素である第1の元素を含有し、第1の元素の濃度の第1のピークを有する、第1の層と第2の層との間に跨る第1の領域と、Ge、B、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、ランタノイドの群の元素である第2の元素を含有し、第2の元素の濃度の第2のピークを有し、第2のピークからの距離が第1のピークからの距離よりも短いC(炭素)の濃度の第3のピークを有する、第1の層内の、第2の領域と、を有する。
【選択図】図1
Description
本実施形態の半導体装置は、p型のSiC層と、ゲート電極と、SiC層とゲート電極との間のゲート絶縁層とを備える。記ゲート絶縁層は、第1の層と、第1の層とゲート電極との間の、第1の層よりも酸素密度の高い第2の層と、F(フッ素)、D(重水素)、H(水素)の群の少なくとも一つの元素である第1の元素を含有し、第1の元素の濃度の第1のピークを有する、第1の層と第2の層との間に跨る第1の領域と、Ge(ゲルマニウム)、B(ボロン)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)、Be(ベリリウム)、Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)、ランタノイド(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)の群の少なくとも一つの元素である第2の元素を含有し、第2の元素の濃度の第2のピークを有し、第2のピークからの距離が第1のピークからの距離よりも短いC(炭素)の濃度の第3のピークを有する、第1の層内の第2の領域と、を有する。
複合体が形成される。この複合体が界面のF(フッ素)に引き寄せられて、第1の領域129aと第2の領域129bが、形成される。
F(フッ素)以外の元素の導入方法として、D(重水素)、H(水素)であっても、Hプラズマ、Dプラズマ処理を行えば良い。以下の実施形態でも同様である。
本実施形態の半導体装置は、ゲート絶縁層が、第1の層と第2の層の積層構造を複数層備えること以外は、第1の実施形態と同様である。したがって、第1の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
本実施形態の半導体装置は、ゲート絶縁層が、第1の層と、第1の層とゲート電極との間の、第1の層よりも酸素密度の高い第2の層と、Ta(タンタル)、Nb(ニオブ)、V(バナジウム)の群の少なくとも一つの元素である第1の元素を含有し、第1の元素の濃度の第1のピークを有する、第2の層内の第1の領域と、Ge(ゲルマニウム)、B(ボロン)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)、Be(ベリリウム)、Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、La(ランタン)、ランタノイド(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)の群から選ばれる少なくとも一つの元素である第2の元素を含有し、第2の元素の濃度の第2のピークを有し、第2のピークからの距離が第1のピークからの距離よりも短いC(炭素)の濃度の第3のピークを有する、第2の層内の第2の領域と、を有する。ゲート絶縁層の構成が異なる以外は、第1の実施形態と同様である。したがって、第1の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
本実施形態の半導体装置は、ゲート絶縁層が、第1の層と、第1の層とゲート電極との間の、第1の層よりも酸素密度の低い第2の層と、N(窒素)、P(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、Bi(ビスマス)の群の少なくとも一つの元素である第1の元素を含有し、第1の元素の濃度の第1のピークを有する、第1の層と第2の層との間に跨る第1の領域と、 N(窒素)、P(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、Bi(ビスマス)の群から選ばれる少なくとも一つの元素である第2の元素を含有し、第2の元素の濃度の第2のピークを有し、第2のピークからの距離が第1のピークからの距離よりも短いC(炭素)の濃度の第3のピークを有する、第2の層内の第2の領域と、を有する。ゲート絶縁層の構成が異なる以外は、第1の実施形態と同様である。したがって、第1の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
本実施形態の半導体装置は、ゲート絶縁層が、第1の層と、第1の層とゲート電極との間の、第1の層よりも酸素密度の低い第2の層と、Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)、ランタノイド(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)の群の少なくとも一つの元素である第1の元素を含有し、第1の元素の濃度の第1のピークを有する、第1の層内の第1の領域と、N(窒素)、P(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、Bi(ビスマス)の群の少なくとも一つの元素である第2の元素を含有し、第2の元素の濃度の第2のピークを有し、第2のピークからの距離が第1のピークからの距離よりも短いC(炭素)の濃度の第3のピークを有する、第2の層内の第2の領域と、を有する。ゲート絶縁層の構成が異なる以外は、第1の実施形態と同様である。したがって、第1の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
本実施形態の半導体装置は、ゲート絶縁層が、第1の層と、第1の層とゲート電極との間の、第1の層よりも酸素密度の高い第2の層と、N(窒素)、P(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、Bi(ビスマス)の群の少なくとも一つの元素である第1の元素を含有し、第1の元素の濃度の第1のピークを有する、第1の層と第2の層との間に跨る第1の領域と、Ta(タンタル)、Nb(ニオブ)、V(バナジウム)の群の少なくとも一つの元素である第2の元素を含有し、第2の元素の濃度の第2のピークを有する、第2の層内の第2の領域と、を有する。ゲート絶縁層の構成が異なる以外は、第1の実施形態と同様である。したがって、第1の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
本実施形態の半導体装置は、ゲート絶縁層が、第1の層と、第1の層とゲート電極との間の、第1の層よりも酸素密度の低い第2の層と、F(フッ素)、D(重水素)、H(水素)の群の少なくとも一つの元素である第1の元素を含有し記第1の元素の濃度の第1のピークを有する、第1の層と第2の層との間に跨る第1の領域と、Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)、ランタノイド(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)の群の少なくとも一つの元素である第2の元素を含有し、第2の元素の濃度の第2のピークを有する、第1の層内の第2の領域と、を有する。ゲート絶縁層の構成が異なる以外は、第1の実施形態と同様である。したがって、第1の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
本実施形態のインバータ回路及び駆動装置は、第1の実施形態の半導体装置を備える駆動装置である。
本実施形態の車両は、第1の実施形態の半導体装置を備える車両である。
本実施形態の車両は、第1の実施形態の半導体装置を備える車両である。
本実施形態の昇降機は、第1の実施形態の半導体装置を備える昇降機である。
30 ゲート電極
100 MISFET(半導体装置)
128 ゲート絶縁層
128a 第1の層
128b 第2の層
129a 第1の領域
129b 第2の領域
140 モーター
150 インバータ回路
228 ゲート絶縁層
228a 第1の層
228b 第2の層
229a 第1の領域
229b 第2の領域
328 ゲート絶縁層
328a 第1の層
328b 第2の層
329a 第1の領域
329b 第2の領域
428 ゲート絶縁層
428a 第1の層
428b 第2の層
429a 第1の領域
429b 第2の領域
528 ゲート絶縁層
528a 第1の層
528b 第2の層
529a 第1の領域
529b 第2の領域
628 ゲート絶縁層
628a 第1の層
628b 第2の層
629a 第1の領域
629b 第2の領域
1100 駆動装置
1200 車両
1300 車両
1400 昇降機
Claims (34)
- p型のSiC層と、
ゲート電極と、
前記SiC層と前記ゲート電極との間のゲート絶縁層とを備え、
前記ゲート絶縁層は、
第1の層と、
前記第1の層と前記ゲート電極との間の、前記第1の層よりも酸素密度の高い第2の層と、
F(フッ素)、D(重水素)、H(水素)の群の少なくとも一つの元素である第1の元素を含有し、前記第1の元素の濃度の第1のピークを有する、前記第1の層と前記第2の層との間に跨る第1の領域と、
Ge(ゲルマニウム)、B(ボロン)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)、Be(ベリリウム)、Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)、ランタノイド(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)の群の少なくとも一つの元素である第2の元素を含有し、前記第2の元素の濃度の第2のピークを有し、前記第2のピークからの距離が前記第1のピークからの距離よりも短いC(炭素)の濃度の第3のピークを有する、前記第1の層内の第2の領域と、
を有する半導体装置。 - 前記第2のピークの前記第1のピークからの距離が4nm以下であり、前記第3のピークの前記第1のピークからの距離が4nm以下である請求項1記載の半導体装置。
- 前記第1のピーク、及び、前記第2のピークの半値全幅が1nm以下である請求項1又は請求項2記載の半導体装置。
- 前記第3のピークの半値全幅が1nm以下である請求項1乃至請求項3いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第1の層がシリコン酸化膜である請求項1乃至請求項4いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第2の層がハフニウム酸化膜、又は、ジルコニウム酸化膜である請求項1乃至請求項5いずれか一項記載の半導体装置。
- p型のSiC層と、
ゲート電極と、
前記SiC層と前記ゲート電極との間のゲート絶縁層とを備え、
前記ゲート絶縁層は、
第1の層と、
前記第1の層と前記ゲート電極との間の、前記第1の層よりも酸素密度の高い第2の層と、
Ta(タンタル)、Nb(ニオブ)、V(バナジウム)の群の少なくとも一つの元素である第1の元素を含有し、前記第1の元素の濃度の第1のピークを有する、前記第2の層内の第1の領域と、
Ge(ゲルマニウム)、B(ボロン)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)、Be(ベリリウム)、Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、La(ランタン)、ランタノイド(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)の群の少なくとも一つの元素である第2の元素を含有し、前記第2の元素の濃度の第2のピークを有し、前記第2のピークからの距離が前記第1のピークからの距離よりも短いC(炭素)の濃度の第3のピークを有する、前記第2の層内の第2の領域と、
を有する半導体装置。 - 前記第2のピークの前記第1のピークからの距離が4nm以下であり、前記第3のピークの前記第1のピークからの距離が4nm以下である請求項7記載の半導体装置。
- 前記第1のピーク、及び、前記第2のピークの半値全幅が1nm以下である請求項7又は請求項8記載の半導体装置。
- 前記第3のピークの半値全幅が1nm以下である請求項7乃至請求項9いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第1の層がシリコン酸化膜である請求項7乃至請求項10いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第2の層がハフニウム酸化膜、又は、ジルコニウム酸化膜である請求項7乃至請求項11いずれか一項記載の半導体装置。
- p型のSiC層と、
ゲート電極と、
前記SiC層と前記ゲート電極との間のゲート絶縁層とを備え、
前記ゲート絶縁層は、
第1の層と、
前記第1の層と前記ゲート電極との間の、前記第1の層よりも酸素密度の低い第2の層と、
N(窒素)、P(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、Bi(ビスマス)の群の少なくとも一つの元素である第1の元素を含有し、前記第1の元素の濃度の第1のピークを有する、前記第1の層と前記第2の層との間に跨る第1の領域と、
N(窒素)、P(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、Bi(ビスマス)の群の少なくとも一つの元素である第2の元素を含有し、前記第2の元素の濃度の第2のピークを有し、前記第2のピークからの距離が前記第1のピークからの距離よりも短いC(炭素)の濃度の第3のピークを有する、前記第2の層内の第2の領域と、
を有する半導体装置。 - 前記第2のピークの前記第1のピークからの距離が4nm以下であり、前記第3のピークの前記第1のピークからの距離が4nm以下である請求項13記載の半導体装置。
- 前記第1のピーク、及び、前記第2のピークの半値全幅が1nm以下である請求項113又は請求項14記載の半導体装置。
- 前記第3のピークの半値全幅が1nm以下である請求項13乃至請求項15いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第2の層がシリコン酸化膜である請求項13乃至請求項16いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第1の層がハフニウム酸化膜、又は、ジルコニウム酸化膜である請求項13乃至請求項17いずれか一項記載の半導体装置。
- p型のSiC層と、
ゲート電極と、
前記SiC層と前記ゲート電極との間のゲート絶縁層とを備え、
前記ゲート絶縁層は、
第1の層と、
前記第1の層と前記ゲート電極との間の、前記第1の層よりも酸素密度の低い第2の層と、
Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)、ランタノイド(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)の群の少なくとも一つの元素である第1の元素を含有し、前記第1の元素の濃度の第1のピークを有する、前記第1の層内の第1の領域と、
N(窒素)、P(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、Bi(ビスマス)の群の少なくとも一つの元素である第2の元素を含有し、前記第2の元素の濃度の第2のピークを有し、前記第2のピークからの距離が前記第1のピークからの距離よりも短いC(炭素)の濃度の第3のピークを有する、前記第2の層内の第2の領域と、
を有する半導体装置。 - 前記第2のピークの前記第1のピークからの距離が4nm以下であり、前記第3のピークの前記第1のピークからの距離が4nm以下である請求項19記載の半導体装置。
- 前記第1のピーク、及び、前記第2のピークの半値全幅が1nm以下である請求項19又は請求項20記載の半導体装置。
- 前記第3のピークの半値全幅が1nm以下である請求項19乃至請求項21いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第2の層がシリコン酸化膜である請求項19乃至請求項22いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第1の層がハフニウム酸化膜、又は、ジルコニウム酸化膜である請求項19乃至請求項23いずれか一項記載の半導体装置。
- p型のSiC層と、
ゲート電極と、
前記SiC層と前記ゲート電極との間のゲート絶縁層とを備え、
前記ゲート絶縁層は、
第1の層と、
前記第1の層と前記ゲート電極との間の、前記第1の層よりも酸素密度の高い第2の層と、
N(窒素)、P(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、Bi(ビスマス)の群の少なくとも一つの元素である第1の元素を含有し、前記第1の元素の濃度の第1のピークを有する、前記第1の層と前記第2の層との間に跨る第1の領域と、
Ta(タンタル)、Nb(ニオブ)、V(バナジウム)の群の少なくとも一つの元素である第2の元素を含有し、前記第2の元素の濃度の第2のピークを有する、前記第2の層内の第2の領域と、
を有する半導体装置。 - 前記第2のピークの前記第1のピークからの距離が4nm以下である請求項25記載の半導体装置。
- 前記第2の領域が、前記第1のピークからの距離が4nm以下であり、前記第2のピークからの距離が前記第1のピークからの距離よりも短いC(炭素)の濃度の第3のピークを有する請求項25又は請求項26記載の半導体装置。
- p型のSiC層と、
ゲート電極と、
前記SiC層と前記ゲート電極との間のゲート絶縁層とを備え、
前記ゲート絶縁層は、
第1の層と、
前記第1の層と前記ゲート電極との間の、前記第1の層よりも酸素密度の低い第2の層と、
F(フッ素)、D(重水素)、H(水素)の群の少なくとも一つの元素である第1の元素を含有し、前記第1の元素の濃度の第1のピークを有する、前記第1の層と前記第2の層との間に跨る第1の領域と、
Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)、ランタノイド(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)の群の少なくとも一つの元素である第2の元素を含有し、前記第2の元素の濃度の第2のピークを有する、前記第1の層内の第2の領域と、
を有する半導体装置。 - 前記第2のピークの前記第1のピークからの距離が4nm以下である請求項28記載の半導体装置。
- 前記第2の領域が、前記第1のピークからの距離が4nm以下であり、前記第2のピークからの距離が前記第1のピークからの距離よりも短いC(炭素)の濃度の第3のピークを有する請求項28又は請求項29記載の半導体装置。
- 請求項1乃至請求項29いずれか一項記載の半導体装置を備えるインバータ回路。
- 請求項1乃至請求項29いずれか一項記載の半導体装置を備える駆動装置。
- 請求項1乃至請求項29いずれか一項記載の半導体装置を備える車両。
- 請求項1乃至請求項29いずれか一項記載の半導体装置を備える昇降機。
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