JP2016195225A - Silicon carbide semiconductor device and processing method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the gate threshold voltage without lowering the gain, in a silicon carbide semiconductor device.SOLUTION: A silicon carbide semiconductor device includes a first isolating layer 7a in contact with the front surface of a high concentration n-type semiconductor substrate 1, a second isolating layer 7b in contact with the surface of the first isolating layer 7a, having a bandgap smaller than that of the first isolating layer 7a, and having an electron trap in the bulk or in the interface with the first isolating layer 7a, a gate electrode 8 in contact with the surface of the second isolating layer 7b, a source electrode 9 in contact with the front surface of the high concentration n-type semiconductor substrate 1, and a drain electrode 10 in contact with the back surface of the high concentration n-type semiconductor substrate 1. An electron has been captured in the electron trap, and since the curve of the band of silicon carbide semiconductor device decreases because of an affection of electric charge of the electron, the gate threshold voltage increases.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、炭化ケイ素半導体装置及びその処理方法に関する。   The present invention relates to a silicon carbide semiconductor device and a processing method thereof.

炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)またはダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体は、その高い絶縁破壊電界や高い熱伝導率などの優れた特性により、パワーデバイスへの応用が期待されている。特にSiCは、シリコン(Si)と同様に熱酸化により酸化膜を形成することができるため、注目されている。   Wide band gap semiconductors such as silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), and diamond are expected to be applied to power devices due to their excellent characteristics such as high dielectric breakdown electric field and high thermal conductivity. In particular, SiC is attracting attention because an oxide film can be formed by thermal oxidation in the same manner as silicon (Si).

図9は、従来の炭化ケイ素半導体装置の要部を示す断面図である。図9に示すSiC縦型パワーMOSFET(金属−酸化膜−半導体電界効果トランジスタ)において、ソース電極9に対してゲート電極8にしきい値以上の電圧が印加されると、ゲート電極8の直下のpチャネル領域3の表面に反転層が形成される。その際、ソース電極9に対してドレイン電極10に正の電圧が印加されると、ソース電極9からn+ソース領域5、pチャネル領域3の表面反転層、低濃度n型ドリフト領域2及び高濃度n型半導体基板1を介してドレイン電極10に至る電子の経路ができる。そのため、ドレイン電極10からソース電極9へ電流が流れる。 FIG. 9 is a cross-sectional view showing a main part of a conventional silicon carbide semiconductor device. In the SiC vertical power MOSFET (metal-oxide film-semiconductor field effect transistor) shown in FIG. 9, when a voltage higher than the threshold value is applied to the gate electrode 8 with respect to the source electrode 9, the p immediately below the gate electrode 8 is applied. An inversion layer is formed on the surface of the channel region 3. At this time, when a positive voltage is applied to the drain electrode 10 with respect to the source electrode 9, the n + source region 5, the surface inversion layer of the p channel region 3, the low concentration n-type drift region 2, and the high voltage are applied. An electron path reaching the drain electrode 10 through the n-type semiconductor substrate 1 is formed. Therefore, a current flows from the drain electrode 10 to the source electrode 9.

一方、ソース電極9に対してゲート電極8にしきい値未満の電圧が印加されると、ゲート電極8の直下のpチャネル領域3の表面反転層が消滅するため、電流は流れない。このような基本的な動作は、Siを用いたMOSFETと同様であるが、ワイドバンドギャップ半導体では、絶縁破壊電界がSiに比較して高い。例えば、4H−SiC、GaN及びダイヤモンドの絶縁破壊電界は、それぞれSiの約10倍、約11倍及び約19倍である。そのため、炭化ケイ素半導体装置では、低濃度n型ドリフト領域2の不純物濃度を高くして厚さを薄くすることが可能となり、高い耐圧で低いオン抵抗を実現することが可能となる。   On the other hand, when a voltage lower than the threshold value is applied to the gate electrode 8 with respect to the source electrode 9, the surface inversion layer in the p-channel region 3 immediately below the gate electrode 8 disappears, so that no current flows. Such a basic operation is the same as that of a MOSFET using Si, but a wide band gap semiconductor has a higher dielectric breakdown electric field than Si. For example, the breakdown electric fields of 4H—SiC, GaN and diamond are about 10 times, about 11 times and about 19 times that of Si, respectively. Therefore, in the silicon carbide semiconductor device, it is possible to increase the impurity concentration of the low-concentration n-type drift region 2 to reduce the thickness, and to realize a low on-resistance with a high breakdown voltage.

ところで、従来、炭化ケイ素の表面に酸化ケイ素膜を積層し、その上に酸化アルミニウム膜を積層した炭化ケイ素半導体装置がある(例えば、特許文献1〜4参照。)。   Conventionally, there is a silicon carbide semiconductor device in which a silicon oxide film is laminated on the surface of silicon carbide and an aluminum oxide film is laminated thereon (see, for example, Patent Documents 1 to 4).

特開2013−162073号公報JP 2013-162073 A 特開2010−251589号公報JP 2010-251589 A 特開2009−49099号公報JP 2009-49099 A 特開2009−16530号公報JP 2009-16530 A

しかしながら、従来の炭化ケイ素半導体装置では、同じ耐圧のSiデバイスに対してドリフト層の濃度を高くすることができるというメリットを生かそうとすると、ゲート−ドレイン間の容量が大きくなるため、ドレイン電圧のdV/dtによってゲート−ドレイン間容量を介して電流が流れる。この電流によるゲートインピーダンスの電圧降下によってゲート電圧が上昇するため、オフ状態であるにもかかわらず、オン状態となる誤オンという現象が発生しやすいという問題点がある。   However, in the conventional silicon carbide semiconductor device, if the advantage that the concentration of the drift layer can be increased with respect to the Si device having the same breakdown voltage is taken advantage of, the capacitance between the gate and the drain increases. A current flows through the gate-drain capacitance by dV / dt. Since the gate voltage rises due to the voltage drop of the gate impedance due to this current, there is a problem that a phenomenon of erroneous ON that is turned ON is likely to occur despite being in the OFF state.

誤オンを防止するには、ゲートに負バイアスを印加することが有効である。しかし、その場合には、負バイアス電源が必要となるため、制御回路のコストが上昇するという新たな問題が生じる。また、ゲートに負バイアスを印加する場合、炭化ケイ素半導体を含む従来のワイドバンドギャップ半導体MOSFETでは、NBTI(Negative Bias Temperature Instability)によりしきい値が変動するなどの不具合が発生する。   In order to prevent erroneous ON, it is effective to apply a negative bias to the gate. However, in this case, a negative bias power supply is required, which causes a new problem that the cost of the control circuit increases. In addition, when a negative bias is applied to the gate, a conventional wide band gap semiconductor MOSFET including a silicon carbide semiconductor has a problem that a threshold value varies due to NBTI (Negative Bias Temperature Instability).

一方、ゲートに負バイアスを印加しないで誤オンを防止するには、しきい値を高くすることが有効である。Siデバイスでは、チャネル領域の濃度を上げることによってしきい値を上昇させることができる。それに対して、SiC素子では、バルクの移動度に対してMOSFETのチャネル移動度が非常に低いため、1200V以上の高耐圧素子においてもチャネル抵抗がオン抵抗に与える影響が大きい。それに加えて、チャネル領域の濃度を高くすると、さらにチャネル移動度が低下するため、炭化ケイ素半導体装置の低オン抵抗というメリットが低下してしまう。また、チャネル領域を高濃度化すると、半導体側の空乏層容量が大きくなる。それによって、印加したゲート電圧に対する酸化膜に印加される電圧分担が大きくなるため、ゲインの低下を招き、二重に特性の悪化を引き起こすという問題点がある。   On the other hand, it is effective to increase the threshold value in order to prevent erroneous ON without applying a negative bias to the gate. In the Si device, the threshold value can be increased by increasing the concentration of the channel region. On the other hand, in the SiC element, the channel mobility of the MOSFET is very low with respect to the bulk mobility, so that the channel resistance has a great influence on the on-resistance even in a high breakdown voltage element of 1200 V or higher. In addition, when the concentration of the channel region is increased, the channel mobility is further reduced, so that the merit of low on-resistance of the silicon carbide semiconductor device is reduced. Further, when the channel region is highly concentrated, the depletion layer capacitance on the semiconductor side increases. As a result, the voltage applied to the oxide film with respect to the applied gate voltage increases, resulting in a decrease in gain and a double deterioration in characteristics.

また、ゲート酸化膜の厚さを増加させることによってもしきい値を高くすることができる。しかし、その場合も、酸化膜に印加される電圧分担が大きくなるため、チャネルモビリティが低下しなくてもゲインが低下してしまう。図10に、ゲートしきい値電圧を増加させた場合の特性変化の様子を模式的に示す。   The threshold can also be increased by increasing the thickness of the gate oxide film. However, even in that case, since the voltage sharing applied to the oxide film is increased, the gain is decreased even if the channel mobility is not decreased. FIG. 10 schematically shows how the characteristics change when the gate threshold voltage is increased.

図10は、ゲートしきい値電圧を増加させた場合の特性変化を説明する模式図である。同図(a)、(b)及び(c)ともに、縦軸はLogId(Idはドレイン電流)、横軸はゲート電圧Vgである。図10(a)の特性図101は、チャネル領域の高濃度化によってゲートしきい値電圧を増加させた場合である。元の特性102は、チャネル領域の高濃度化によって特性103のように変化する。図10(b)の特性図111は、ゲート酸化膜を厚くすることによってゲートしきい値電圧を増加させた場合である。元の特性112は、ゲート酸化膜を厚くすることによって特性113のように変化する。チャネル領域を高濃度化する場合も、ゲート酸化膜を厚くする場合も、ゲート電圧Vgの変化に対するドレイン電流の変化(相互コンダクタンス)、すなわちゲインが低下してしまう。   FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the characteristic change when the gate threshold voltage is increased. In each of FIGS. 9A, 9B, and 9C, the vertical axis represents LogId (Id is the drain current), and the horizontal axis represents the gate voltage Vg. A characteristic diagram 101 in FIG. 10A shows a case where the gate threshold voltage is increased by increasing the concentration of the channel region. The original characteristic 102 changes like the characteristic 103 by increasing the concentration of the channel region. A characteristic diagram 111 in FIG. 10B shows the case where the gate threshold voltage is increased by increasing the thickness of the gate oxide film. The original characteristic 112 changes like the characteristic 113 by increasing the thickness of the gate oxide film. Whether the channel region is highly concentrated or the gate oxide film is thickened, the drain current change (mutual conductance), that is, the gain, with respect to the change in the gate voltage Vg decreases.

図10(c)の特性図121は、ゲインを低下させずにゲートしきい値電圧を増加させた場合である。ゲインを低下させずにゲートしきい値電圧を増加させると、元の特性122とゲートしきい値電圧を増加させた特性123とで、ゲート電圧Vgの変化に対するドレイン電流の変化が同じになる。このような特性が望ましい。   A characteristic diagram 121 in FIG. 10C shows a case where the gate threshold voltage is increased without reducing the gain. When the gate threshold voltage is increased without reducing the gain, the change in the drain current with respect to the change in the gate voltage Vg becomes the same in the original characteristic 122 and the characteristic 123 in which the gate threshold voltage is increased. Such characteristics are desirable.

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ゲインを低下させずにゲートしきい値電圧を増加させることができる炭化ケイ素半導体装置及びその処理方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a silicon carbide semiconductor device capable of increasing the gate threshold voltage without reducing the gain and a method for processing the same, in order to eliminate the above-described problems caused by the prior art.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置は、炭化ケイ素半導体のおもて面に接する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層の表面に接し、かつ前記第1の絶縁層よりもバンドギャップが小さく、かつバルク内または前記第1の絶縁層との界面に電子トラップを有する第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層の表面に接するゲート電極と、前記炭化ケイ素半導体のおもて面に接するソース電極と、前記炭化ケイ素半導体の裏面に接するドレイン電極と、を備え、前記電子トラップに電子が捕獲されていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a silicon carbide semiconductor device according to the present invention is in contact with a first insulating layer in contact with a front surface of a silicon carbide semiconductor, and a surface of the first insulating layer. And a second insulating layer having a band gap smaller than that of the first insulating layer and having an electron trap in the bulk or at the interface with the first insulating layer, and in contact with the surface of the second insulating layer A gate electrode, a source electrode in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor, and a drain electrode in contact with the back surface of the silicon carbide semiconductor are characterized in that electrons are trapped in the electron trap.

この発明によれば、電子トラップに捕獲されている電子の電荷の影響によって炭化ケイ素半導体のバンドの曲がりが小さくなるため、チャネル領域を高濃度化しなくても、またゲート酸化膜を厚くしなくても、ゲートしきい値電圧が上昇する。   According to the present invention, since the bending of the band of the silicon carbide semiconductor is reduced due to the influence of the charge of the electrons trapped in the electron trap, the channel region does not have to be highly concentrated and the gate oxide film does not have to be thick. However, the gate threshold voltage increases.

また、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置は、上述した発明において、前記第1の絶縁層は酸化ケイ素でできており、前記第2の絶縁層は酸化アルミニウムでできていることを特徴とする。   The silicon carbide semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the first insulating layer is made of silicon oxide, and the second insulating layer is made of aluminum oxide.

この発明によれば、第1の絶縁層を酸化珪素とすることによりSiCを熱酸化または堆積酸化珪素のPOA(Post Oxidation Annealing)により比較的安定なSiC−酸化膜界面を形成することが可能になると共に第2の絶縁層を酸化アルミニウムとすることにより、電子トラップ準位が深いため高温での電子トラップからの電子の放出を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to form a relatively stable SiC-oxide film interface by thermally oxidizing SiC or POA (Post Oxidation Annealing) of deposited silicon oxide by using silicon oxide as the first insulating layer. In addition, when the second insulating layer is made of aluminum oxide, since the electron trap level is deep, emission of electrons from the electron trap at a high temperature can be suppressed.

また、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置は、上述した発明において、前記電子トラップに捕獲される電子の数が2×1012cm-2以上2×1013cm-2以下であることを特徴とする。 The silicon carbide semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the number of electrons trapped in the electron trap is 2 × 10 12 cm −2 or more and 2 × 10 13 cm −2 or less. To do.

この発明によれば、ゲートしきい値電圧を増加させるのに十分な数の電子が電子トラップに捕獲されているため、ゲートしきい値電圧を増加させることができる。   According to this invention, since a sufficient number of electrons for increasing the gate threshold voltage are trapped in the electron trap, the gate threshold voltage can be increased.

また、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置は、炭化ケイ素半導体のおもて面に接する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層の表面に接し、かつ前記第1の絶縁層よりもバンドギャップが小さく、かつバルク内または前記第1の絶縁層との界面に電子トラップを有する第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層の表面に接し、かつ前記第2の絶縁層よりもバンドギャップの大きい第3の絶縁層と、前記第3の絶縁層の表面に接するゲート電極と、前記炭化ケイ素半導体のおもて面に接するソース電極と、前記炭化ケイ素半導体の裏面に接するドレイン電極と、を備え、前記電子トラップに電子が捕獲されていることを特徴とする。   In addition, a silicon carbide semiconductor device according to the present invention includes a first insulating layer that is in contact with a front surface of the silicon carbide semiconductor, a surface that is in contact with the surface of the first insulating layer, and a band more than the first insulating layer. A second insulating layer having a small gap and having an electron trap in the bulk or at the interface with the first insulating layer, and in contact with the surface of the second insulating layer and having a band higher than that of the second insulating layer A third insulating layer having a large gap, a gate electrode in contact with the surface of the third insulating layer, a source electrode in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor, and a drain electrode in contact with the back surface of the silicon carbide semiconductor , And electrons are trapped in the electron trap.

この発明によれば、電子トラップに捕獲されている電子の電荷の影響によって炭化ケイ素半導体のバンドの曲がりが小さくなるため、チャネル領域を高濃度化しなくても、またゲート酸化膜を厚くしなくても、ゲートしきい値電圧が上昇する。   According to the present invention, since the bending of the band of the silicon carbide semiconductor is reduced due to the influence of the charge of the electrons trapped in the electron trap, the channel region does not have to be highly concentrated and the gate oxide film does not have to be thick. However, the gate threshold voltage increases.

また、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置は、上述した発明において、前記第1の絶縁層及び前記第3の絶縁層は酸化ケイ素でできており、前記第2の絶縁層は酸化アルミニウムまたは窒化ケイ素でできていることを特徴とする。   In the silicon carbide semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, the first insulating layer and the third insulating layer are made of silicon oxide, and the second insulating layer is aluminum oxide or silicon nitride. It is characterized by being made of.

この発明によれば、第1の絶縁層及び第3の絶縁層を酸化ケイ素とし、第2の絶縁層を酸化アルミニウムまたは窒化ケイ素とすることにより第2の絶縁体の電子に対するバンドオフセットを比較的大きくすることができ電子がSiCまたはゲート電極側に抜け出すことを抑制することができる。   According to the present invention, the first insulating layer and the third insulating layer are made of silicon oxide, and the second insulating layer is made of aluminum oxide or silicon nitride, so that the band offset of the second insulator with respect to the electrons can be relatively reduced. It can be increased, and electrons can be prevented from escaping to the SiC or gate electrode side.

また、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置は、上述した発明において、前記電子トラップに捕獲される電子の数が4×1011cm-2以上4×1012cm-2以下であることを特徴とする。 The silicon carbide semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the number of electrons captured by the electron trap is 4 × 10 11 cm −2 or more and 4 × 10 12 cm −2 or less. To do.

この発明によれば、ゲートしきい値電圧を増加させるのに十分な数の電子が電子トラップに捕獲されているため、ゲートしきい値電圧を増加させることができる。   According to this invention, since a sufficient number of electrons for increasing the gate threshold voltage are trapped in the electron trap, the gate threshold voltage can be increased.

また、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置は、炭化ケイ素半導体のおもて面に接する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層の表面に接するフローティングゲート電極と、前記フローティングゲート電極の表面に接する第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層の表面に接するゲート電極と、前記炭化ケイ素半導体のおもて面に接するソース電極と、前記炭化ケイ素半導体の裏面に接するドレイン電極と、を備え、前記フローティングゲート電極に電子が蓄積されていることを特徴とする。   The silicon carbide semiconductor device according to the present invention includes a first insulating layer in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor, a floating gate electrode in contact with the surface of the first insulating layer, and a surface of the floating gate electrode. A second insulating layer in contact with the gate electrode, a gate electrode in contact with the surface of the second insulating layer, a source electrode in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor, a drain electrode in contact with the back surface of the silicon carbide semiconductor, And electrons are stored in the floating gate electrode.

この発明によれば、フローティングゲート電極に蓄積されている電子の電荷の影響によって炭化ケイ素半導体のバンドの曲がりが小さくなるため、チャネル領域を高濃度化しなくても、またゲート酸化膜を厚くしなくても、ゲートしきい値電圧が上昇する。   According to the present invention, the bending of the band of the silicon carbide semiconductor is reduced due to the influence of the charge of the electrons accumulated in the floating gate electrode, so that the channel region does not have to be highly concentrated and the gate oxide film does not have to be thick. However, the gate threshold voltage increases.

また、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置は、上述した発明において、前記第1の絶縁層及び前記第2の絶縁層は酸化ケイ素でできており、前記フローティングゲート電極は多結晶シリコンでできていることを特徴とする。   In the silicon carbide semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, the first insulating layer and the second insulating layer are made of silicon oxide, and the floating gate electrode is made of polycrystalline silicon. It is characterized by that.

この発明によれば、第1の絶縁層及び第2の絶縁層を酸化ケイ素とし、フローティングゲート電極を多結晶シリコンとすることにより第2の絶縁体の電子に対するバンドオフセットをさらに大きくすることができ、電子がSiCまたはゲート電極側に抜け出すことを抑制することができる。また、酸化ケイ素および多結晶シリコンは通常のゲート酸化膜およびゲート電極に使用され製造上も有利である。   According to the present invention, the first and second insulating layers are made of silicon oxide, and the floating gate electrode is made of polycrystalline silicon, whereby the band offset of the second insulator with respect to electrons can be further increased. Electrons can be prevented from escaping to the SiC or gate electrode side. In addition, silicon oxide and polycrystalline silicon are advantageous for production because they are used for ordinary gate oxide films and gate electrodes.

また、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置は、上述した発明において、前記フローティングゲート電極に蓄積される電子の数が4×1011cm-2以上4×1012cm-2以下であることを特徴とする。 In the silicon carbide semiconductor device according to the present invention as set forth in the invention described above, the number of electrons stored in the floating gate electrode is 4 × 10 11 cm −2 or more and 4 × 10 12 cm −2 or less. And

この発明によれば、ゲートしきい値電圧を増加させるのに十分な数の電子がフローティングゲート電極に蓄積されているため、ゲートしきい値電圧を増加させることができる。   According to the present invention, since a sufficient number of electrons are accumulated in the floating gate electrode to increase the gate threshold voltage, the gate threshold voltage can be increased.

また、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置の処理方法は、炭化ケイ素半導体のおもて面に接する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層の表面に接し、かつ前記第1の絶縁層よりもバンドギャップが小さく、かつバルク内または前記第1の絶縁層との界面に電子トラップを有する第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層の表面に接するゲート電極と、前記炭化ケイ素半導体のおもて面に接するソース電極と、前記炭化ケイ素半導体の裏面に接するドレイン電極と、を備える炭化ケイ素半導体装置に対して、前記第1の絶縁層を介して前記炭化ケイ素半導体の反転層から電界により電子を注入して、前記電子トラップに電子を捕獲させることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a first method for treating a silicon carbide semiconductor device comprising: a first insulating layer in contact with a front surface of a silicon carbide semiconductor; a first insulating layer in contact with a surface of the first insulating layer; A second insulating layer having a smaller band gap and having an electron trap in the bulk or at the interface with the first insulating layer, a gate electrode in contact with the surface of the second insulating layer, and the silicon carbide semiconductor For a silicon carbide semiconductor device comprising a source electrode in contact with the front surface and a drain electrode in contact with the back surface of the silicon carbide semiconductor, from the inversion layer of the silicon carbide semiconductor through the first insulating layer Electrons are injected by an electric field, and the electrons are captured by the electron trap.

この発明によれば、電子トラップに捕獲されている電子の電荷の影響によって炭化ケイ素半導体のバンドの曲がりが小さくなるため、チャネル領域を高濃度化しなくても、またゲート酸化膜を厚くしなくても、ゲートしきい値電圧が上昇する。   According to the present invention, since the bending of the band of the silicon carbide semiconductor is reduced due to the influence of the charge of the electrons trapped in the electron trap, the channel region does not have to be highly concentrated and the gate oxide film does not have to be thick. However, the gate threshold voltage increases.

また、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置の処理方法は、炭化ケイ素半導体のおもて面に接する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層の表面に接し、かつ前記第1の絶縁層よりもバンドギャップが小さく、かつバルク内または前記第1の絶縁層との界面に電子トラップを有する第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層の表面に接し、かつ前記第2の絶縁層よりもバンドギャップの大きい第3の絶縁層と、前記第3の絶縁層の表面に接するゲート電極と、前記炭化ケイ素半導体のおもて面に接するソース電極と、前記炭化ケイ素半導体の裏面に接するドレイン電極と、を備える炭化ケイ素半導体装置に対して、前記第1の絶縁層を介して前記炭化ケイ素半導体の反転層から電界により電子を注入して、前記電子トラップに電子を捕獲させることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a first method for treating a silicon carbide semiconductor device comprising: a first insulating layer in contact with a front surface of a silicon carbide semiconductor; a first insulating layer in contact with a surface of the first insulating layer; And a second insulating layer having an electron trap in the bulk or at the interface with the first insulating layer, and in contact with the surface of the second insulating layer, and the second insulating layer A third insulating layer having a larger band gap, a gate electrode in contact with the surface of the third insulating layer, a source electrode in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor, and a back surface of the silicon carbide semiconductor. A silicon carbide semiconductor device comprising a drain electrode, wherein electrons are injected from an inversion layer of the silicon carbide semiconductor through the first insulating layer by an electric field, and the electrons are captured by the electron trap. And butterflies.

この発明によれば、電子トラップに捕獲されている電子の電荷の影響によって炭化ケイ素半導体のバンドの曲がりが小さくなるため、チャネル領域を高濃度化しなくても、またゲート酸化膜を厚くしなくても、ゲートしきい値電圧が上昇する。   According to the present invention, since the bending of the band of the silicon carbide semiconductor is reduced due to the influence of the charge of the electrons trapped in the electron trap, the channel region does not have to be highly concentrated and the gate oxide film does not have to be thick. However, the gate threshold voltage increases.

また、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置の処理方法は、炭化ケイ素半導体のおもて面に接する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層の表面に接するフローティングゲート電極と、前記フローティングゲート電極の表面に接する第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層の表面に接するゲート電極と、前記炭化ケイ素半導体のおもて面に接するソース電極と、前記炭化ケイ素半導体の裏面に接するドレイン電極と、を備える炭化ケイ素半導体装置に対して、前記第1の絶縁層を介して前記炭化ケイ素半導体の反転層から電界により電子を注入して、前記フローティングゲート電極に電子を蓄積させることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a silicon carbide semiconductor device processing method comprising: a first insulating layer in contact with a front surface of a silicon carbide semiconductor; a floating gate electrode in contact with a surface of the first insulating layer; and the floating gate. A second insulating layer in contact with the surface of the electrode; a gate electrode in contact with the surface of the second insulating layer; a source electrode in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor; and a drain in contact with the back surface of the silicon carbide semiconductor. An electron is injected from an inversion layer of the silicon carbide semiconductor through the first insulating layer by an electric field, and the electrons are accumulated in the floating gate electrode. And

この発明によれば、フローティングゲート電極に蓄積されている電子の電荷の影響によって炭化ケイ素半導体のバンドの曲がりが小さくなるため、チャネル領域を高濃度化しなくても、またゲート酸化膜を厚くしなくても、ゲートしきい値電圧が上昇する。   According to the present invention, the bending of the band of the silicon carbide semiconductor is reduced due to the influence of the charge of the electrons accumulated in the floating gate electrode, so that the channel region does not have to be highly concentrated and the gate oxide film does not have to be thick. However, the gate threshold voltage increases.

本発明にかかる炭化ケイ素半導体装置及びその処理方法によれば、ゲインを低下させずにゲートしきい値電圧を増加させることができるという効果を奏する。   According to the silicon carbide semiconductor device and the processing method thereof according to the present invention, there is an effect that the gate threshold voltage can be increased without reducing the gain.

実施の形態1にかかる炭化ケイ素半導体装置の要部を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a main part of a silicon carbide semiconductor device according to a first embodiment. 電子注入処理における接続状態の一例を示す接続図である。It is a connection diagram which shows an example of the connection state in an electron injection process. 電子注入処理における接続状態の別の例を示す接続図である。It is a connection diagram which shows another example of the connection state in an electron injection process. 実施の形態2にかかる炭化ケイ素半導体装置の要部を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of a silicon carbide semiconductor device according to a second embodiment. 実施の形態3にかかる炭化ケイ素半導体装置の要部を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of a silicon carbide semiconductor device according to a third embodiment. 図1のA−A’部分におけるバンド図である。It is a band figure in the A-A 'part of FIG. 図4のB−B’部分におけるバンド図である。It is a band figure in the B-B 'part of FIG. 図5のC−C’部分におけるバンド図である。FIG. 6 is a band diagram in a C-C ′ portion of FIG. 5. 従来の炭化ケイ素半導体装置の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the conventional silicon carbide semiconductor device. ゲートしきい値電圧を増加させた場合の特性変化を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the characteristic change at the time of increasing a gate threshold voltage.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる炭化ケイ素半導体装置及びその処理方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。本明細書においては、nまたはpを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、nやpに付す+は、それが付されていない層や領域よりも高不純物濃度であることを意味する。なお、以下の実施の形態の説明及び添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Exemplary embodiments of a silicon carbide semiconductor device and a processing method thereof according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. In this specification, it means that electrons or holes are majority carriers in the layers and regions with n or p, respectively. Further, + attached to n or p means that the impurity concentration is higher than that of a layer or region where it is not attached. Note that, in the following description of the embodiments and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components, and duplicate descriptions are omitted.

(実施の形態1)
・炭化ケイ素半導体装置
図1は、実施の形態1にかかる炭化ケイ素半導体装置の要部を示す断面図である。図1に示すように、炭化ケイ素半導体装置は、高濃度n型半導体基板1、低濃度n型ドリフト領域2、pチャネル領域3、高濃度pベース領域4、n+ソース領域5、p+コンタクト領域6、第1の絶縁層7a、第2の絶縁層7b、ゲート電極8、ソース電極9及びドレイン電極10を有する。
(Embodiment 1)
Silicon Carbide Semiconductor Device FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the silicon carbide semiconductor device includes a high concentration n-type semiconductor substrate 1, a low concentration n-type drift region 2, a p channel region 3, a high concentration p base region 4, an n + source region 5, and a p + contact. The region 6 includes a first insulating layer 7a, a second insulating layer 7b, a gate electrode 8, a source electrode 9, and a drain electrode 10.

高濃度n型半導体基板1は、炭化ケイ素半導体でできている。低濃度n型ドリフト領域2は、例えばエピタキシャル成長法により高濃度n型半導体基板1の上に設けられている。高濃度n型半導体基板1及び低濃度n型ドリフト領域2は、炭化ケイ素半導体の一例である。pチャネル領域3は、低濃度n型ドリフト領域2のおもて面側の表面の一部に設けられている。高濃度pベース領域4は、pチャネル領域3と低濃度n型ドリフト領域2との間に設けられている。高濃度pベース領域4が設けられていることによって、pチャネル領域3と低濃度n型ドリフト領域2との間のp/n接合に高い逆バイアスが印加されても、pチャネル領域3がパンチスルーするのが防止される。n+ソース領域5は、pチャネル領域3のおもて面側の表面の一部に設けられている。p+コンタクト領域6は、pチャネル領域3のおもて面側の表面の一部に設けられている。 High-concentration n-type semiconductor substrate 1 is made of a silicon carbide semiconductor. The low concentration n-type drift region 2 is provided on the high concentration n-type semiconductor substrate 1 by, for example, an epitaxial growth method. High concentration n-type semiconductor substrate 1 and low concentration n-type drift region 2 are examples of a silicon carbide semiconductor. The p-channel region 3 is provided on a part of the surface on the front surface side of the low-concentration n-type drift region 2. The high concentration p base region 4 is provided between the p channel region 3 and the low concentration n-type drift region 2. Since the high-concentration p base region 4 is provided, the p-channel region 3 is punched even if a high reverse bias is applied to the p / n junction between the p-channel region 3 and the low-concentration n-type drift region 2. Through is prevented. The n + source region 5 is provided on a part of the front surface of the p channel region 3. The p + contact region 6 is provided on a part of the front surface side surface of the p channel region 3.

第1の絶縁層7aは、隣り合うpチャネル領域3内のn+ソース領域5に挟まれたpチャネル領域3及び低濃度n型ドリフト領域2のおもて面に接して設けられている。第1の絶縁層7aは、例えば酸化ケイ素(SiO2)であってもよい。 The first insulating layer 7 a is provided in contact with the front surfaces of the p-channel region 3 and the low-concentration n-type drift region 2 sandwiched between the n + source regions 5 in the adjacent p-channel region 3. The first insulating layer 7a may be, for example, silicon oxide (SiO 2 ).

第2の絶縁層7bは、第1の絶縁層7aの表面に接して設けられている。第2の絶縁層7bは、第1の絶縁層7aよりもバンドギャップが小さい。第2の絶縁層7bは、そのバルク内または第1の絶縁層7aとの界面に電子トラップを有する。この電子トラップには、電子が捕獲されている。第2の絶縁層7bは、例えば酸化アルミニウム(Al23)であってもよい。 The second insulating layer 7b is provided in contact with the surface of the first insulating layer 7a. The second insulating layer 7b has a smaller band gap than the first insulating layer 7a. The second insulating layer 7b has an electron trap in its bulk or at the interface with the first insulating layer 7a. Electrons are captured in this electron trap. The second insulating layer 7b may be, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

なお、第2の絶縁層7bは、例えば酸化アルミニウムに限らず、第1の絶縁層7aよりもバンドギャップが小さく、電子トラップの活性化エネルギーが大きな物質であればよい。また、電子の電荷による効果は炭化ケイ素の表面に近いほど大きいので、第2の絶縁層7bは、バルク内の電子トラップが少なくても第1の絶縁層7aとの界面に電子トラップが存在する物質であればよい。また、第2の絶縁層7bとして、第2の絶縁層7bの膜中や第1の絶縁層7aとの界面に負の固定電荷を持つ物質を用いても、同様の効果が得られる。   The second insulating layer 7b is not limited to aluminum oxide, for example, and may be any material that has a band gap smaller than that of the first insulating layer 7a and a large activation energy of electron traps. Further, since the effect due to the charge of electrons is closer to the surface of silicon carbide, the second insulating layer 7b has an electron trap at the interface with the first insulating layer 7a even if there are few electron traps in the bulk. Any substance can be used. The same effect can be obtained by using a substance having a negative fixed charge in the film of the second insulating layer 7b or at the interface with the first insulating layer 7a as the second insulating layer 7b.

ゲート電極8は、第2の絶縁層7bの表面に接して設けられている。ソース電極9は、n+ソース領域5及びp+コンタクト領域6の表面に接して設けられている。ドレイン電極10は、高濃度n型半導体基板1の裏面に接して設けられている。 The gate electrode 8 is provided in contact with the surface of the second insulating layer 7b. Source electrode 9 is provided in contact with the surfaces of n + source region 5 and p + contact region 6. The drain electrode 10 is provided in contact with the back surface of the high concentration n-type semiconductor substrate 1.

・炭化ケイ素半導体装置への電子注入処理
図2は、電子注入処理における接続状態の一例を示す接続図である。図2に示すように、炭化ケイ素半導体装置21に例えばゲート負バイアス電源22を接続し、炭化ケイ素半導体装置21のソースに対してゲートに通常、素子をオンするために必要な電圧以上の正の高い電圧をDC的に印加することによって、第2の絶縁層7bに電子を注入してもよい。
FIG. 2 is a connection diagram illustrating an example of a connection state in the electron injection process. As shown in FIG. 2, for example, a gate negative bias power supply 22 is connected to the silicon carbide semiconductor device 21, and a positive voltage higher than a voltage necessary for turning on an element is usually set on the gate with respect to the source of the silicon carbide semiconductor device 21. Electrons may be injected into the second insulating layer 7b by applying a high voltage in a DC manner.

図3は、電子注入処理における接続状態の別の例を示す接続図である。図3に示すように、炭化ケイ素半導体装置21に例えばゲート負バイアスパルス電源23を接続し、炭化ケイ素半導体装置21のソースに対してゲートに通常、素子をオンするために必要な電圧以上の正の高い電圧をパルス的に印加することによって、第2の絶縁層7bに電子を注入してもよい。パルスは、単発であってもよいし、連続的であってもよい。   FIG. 3 is a connection diagram illustrating another example of a connection state in the electron injection process. As shown in FIG. 3, for example, a gate negative bias pulse power supply 23 is connected to the silicon carbide semiconductor device 21, and a positive voltage higher than a voltage necessary for normally turning on the element at the gate with respect to the source of the silicon carbide semiconductor device 21. Electrons may be injected into the second insulating layer 7b by applying a high voltage in a pulsed manner. The pulse may be single or continuous.

炭化ケイ素半導体装置21とゲート負バイアス電源22もしくはゲート負バイアスパルス電源23との接続において、図2に示すように、ドレインをソースと短絡してもよいし、図3に示すように、ドレインをオープンにしてもよい。ソースに接続されたpチャネル領域3上に電子が注入されればよく、ドレインに接続された低濃度n型ドリフト領域2上に電子を注入する必要は必ずしもないため、ドレインをオープンにした方が酸化膜の信頼性の点からは望ましい。   In the connection between the silicon carbide semiconductor device 21 and the gate negative bias power source 22 or the gate negative bias power source 23, the drain may be short-circuited with the source as shown in FIG. 2, or the drain may be connected as shown in FIG. It may be open. Electrons need only be injected into the p-channel region 3 connected to the source, and it is not always necessary to inject electrons into the low-concentration n-type drift region 2 connected to the drain. It is desirable from the viewpoint of the reliability of the oxide film.

(実施の形態2)
・炭化ケイ素半導体装置
図4は、実施の形態2にかかる炭化ケイ素半導体装置の要部を示す断面図である。図4に示すように、炭化ケイ素半導体装置は、第2の絶縁層7bとゲート電極8との間に第3の絶縁層7cを有する。すなわち、第3の絶縁層7cは、第2の絶縁層7bの表面に接して設けられている。ゲート電極8は、第3の絶縁層7cの表面に接して設けられている。その他の構成は実施の形態1と同様である。
(Embodiment 2)
Silicon Carbide Semiconductor Device FIG. 4 is a cross-sectional view showing the main part of the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, the silicon carbide semiconductor device has a third insulating layer 7 c between the second insulating layer 7 b and the gate electrode 8. That is, the third insulating layer 7c is provided in contact with the surface of the second insulating layer 7b. The gate electrode 8 is provided in contact with the surface of the third insulating layer 7c. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

第3の絶縁層7cは、第2の絶縁層7bよりもバンドギャップが大きい。第3の絶縁層7cは、例えば酸化ケイ素(SiO2)であってもよい。このように、第2の絶縁層7bがよりバンドギャップの大きい第1の絶縁層7aと第3の絶縁層7cとで挟まれていることによって、第2の絶縁層7bの電子トラップが高温で第2の絶縁層7bの伝導帯に励起されたとしても、容易にゲート電極8や炭化ケイ素半導体の側に抜け出すことができない。そのため、より高い温度まで炭化ケイ素半導体装置を使用することができる。 The third insulating layer 7c has a larger band gap than the second insulating layer 7b. The third insulating layer 7c may be, for example, silicon oxide (SiO 2 ). As described above, the second insulating layer 7b is sandwiched between the first insulating layer 7a and the third insulating layer 7c having a larger band gap, so that the electron traps of the second insulating layer 7b are heated at a high temperature. Even when excited by the conduction band of the second insulating layer 7b, it cannot easily escape to the gate electrode 8 or the silicon carbide semiconductor side. Therefore, the silicon carbide semiconductor device can be used up to a higher temperature.

第2の絶縁層7bは、第2の絶縁層7bよりもバンドギャップの大きい第1の絶縁層7aと第3の絶縁層7cとで挟まれているため、深い電子トラップを有する物質である必要はない。第2の絶縁層7bは、第1の絶縁層7aや第3の絶縁層7cよりもバンドギャップの小さい絶縁体、例えば第1の絶縁層7aや第3の絶縁層7cに対する伝導帯側のバンドオフセットが負の絶縁体であってもよい。例えば、第1の絶縁層7a及び第3の絶縁層7cが酸化ケイ素である場合、第2の絶縁層7bは例えば窒化ケイ素であってもよい。   Since the second insulating layer 7b is sandwiched between the first insulating layer 7a and the third insulating layer 7c having a band gap larger than that of the second insulating layer 7b, the second insulating layer 7b needs to be a substance having a deep electron trap. There is no. The second insulating layer 7b is an insulator having a band gap smaller than that of the first insulating layer 7a or the third insulating layer 7c, for example, a band on the conduction band side with respect to the first insulating layer 7a or the third insulating layer 7c. An insulator having a negative offset may be used. For example, when the first insulating layer 7a and the third insulating layer 7c are silicon oxide, the second insulating layer 7b may be, for example, silicon nitride.

第1の絶縁層7a及び第3の絶縁層7cは、例えば酸化ケイ素に限らず、第2の絶縁層7bに対する伝導帯側のバンドオフセットが正の絶縁体であればよい。また、第1の絶縁層7aと第3の絶縁層7cとは、同じ物質であってもよいし、異なる物質であってもよい。炭化ケイ素半導体に対する第1の絶縁層7aの伝導帯側のバンドオフセットが大きい方が通常使用時のトンネル電流による酸化膜の劣化が小さい。そのため、第1の絶縁層7aは、炭化ケイ素半導体に対する伝導帯側のバンドオフセットが大きい絶縁体であるのが、信頼性の点で有利である。   The first insulating layer 7a and the third insulating layer 7c are not limited to silicon oxide, for example, and may be any insulator that has a positive band offset on the conduction band side with respect to the second insulating layer 7b. Further, the first insulating layer 7a and the third insulating layer 7c may be the same material or different materials. The larger the band offset on the conduction band side of the first insulating layer 7a with respect to the silicon carbide semiconductor, the smaller the deterioration of the oxide film due to the tunnel current during normal use. Therefore, it is advantageous in terms of reliability that the first insulating layer 7a is an insulator having a large band offset on the conduction band side with respect to the silicon carbide semiconductor.

・炭化ケイ素半導体装置への電子注入処理
実施の形態1において説明した通り、図2または図3に示す接続状態で第2の絶縁層7bに電子を注入してもよい。
-Electron injection process to silicon carbide semiconductor device As described in the first embodiment, electrons may be injected into the second insulating layer 7b in the connection state shown in FIG. 2 or FIG.

(実施の形態3)
・炭化ケイ素半導体装置
図5は、実施の形態3にかかる炭化ケイ素半導体装置の要部を示す断面図である。図5に示すように、炭化ケイ素半導体装置は、第1の絶縁層7aと第2の絶縁層7bとの間にフローティングゲート電極11を有する。すなわち、フローティングゲート電極11は、第1の絶縁層7aの表面に接して設けられている。第2の絶縁層7bは、フローティングゲート電極11の表面に接して設けられている。その他の構成は実施の形態1と同様である。
(Embodiment 3)
Silicon Carbide Semiconductor Device FIG. 5 is a cross-sectional view showing the main parts of the silicon carbide semiconductor device according to the third embodiment. As shown in FIG. 5, the silicon carbide semiconductor device has a floating gate electrode 11 between the first insulating layer 7a and the second insulating layer 7b. That is, the floating gate electrode 11 is provided in contact with the surface of the first insulating layer 7a. The second insulating layer 7 b is provided in contact with the surface of the floating gate electrode 11. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

フローティングゲート電極11は、例えば多結晶シリコンであってもよい。例えば第1の絶縁層7a及び第2の絶縁層7bが酸化ケイ素であり、フローティングゲート電極11が多結晶シリコンである場合、炭化ケイ素半導体と酸化ケイ素とのバンドオフセットが多結晶シリコンと酸化ケイ素とのバンドオフセットよりも小さい。従って、電子は、導電性を有するフローティングゲート電極11に比較的容易に注入され、蓄積されるが、フローティングゲート電極11から抜け出すことができない。そのため、より高い温度まで炭化ケイ素半導体装置を使用することができる。   The floating gate electrode 11 may be, for example, polycrystalline silicon. For example, when the first insulating layer 7a and the second insulating layer 7b are made of silicon oxide and the floating gate electrode 11 is made of polycrystalline silicon, the band offset between the silicon carbide semiconductor and silicon oxide is changed between polycrystalline silicon and silicon oxide. Is smaller than the band offset. Accordingly, electrons are relatively easily injected and accumulated in the conductive floating gate electrode 11, but cannot escape from the floating gate electrode 11. Therefore, the silicon carbide semiconductor device can be used up to a higher temperature.

・炭化ケイ素半導体装置への電子注入処理
実施の形態1において説明した通り、図2または図3に示す接続状態で第2の絶縁層7bに電子を注入してもよい。
-Electron injection process to silicon carbide semiconductor device As described in the first embodiment, electrons may be injected into the second insulating layer 7b in the connection state shown in FIG. 2 or FIG.

以上説明したように、各実施の形態によれば、電子トラップに捕獲されている電子の電荷の影響、またはフローティングゲート電極に蓄積されている電子の電荷の影響によって炭化ケイ素半導体のバンドの曲がりが小さくなる。そのため、チャネル領域を高濃度化しなくても、またゲート酸化膜を厚くしなくても、ゲートしきい値電圧が上昇する。従って、ゲインを低下させずにゲートしきい値電圧を増加させることができる。   As described above, according to each embodiment, the band of the silicon carbide semiconductor is bent due to the influence of the charge of electrons trapped in the electron trap or the influence of the charge of electrons accumulated in the floating gate electrode. Get smaller. Therefore, the gate threshold voltage increases without increasing the concentration of the channel region and without increasing the thickness of the gate oxide film. Therefore, the gate threshold voltage can be increased without reducing the gain.

(実施例1)
実施の形態1で説明した炭化ケイ素半導体装置において、第1の絶縁層7aが薄い、例えば10nm〜50nmの厚さの酸化ケイ素であり、第2の絶縁層7bが比較的厚い、例えば50nm〜100nmの厚さの酸化アルミニウムであるとする。
Example 1
In the silicon carbide semiconductor device described in the first embodiment, the first insulating layer 7a is thin, for example, silicon oxide having a thickness of 10 nm to 50 nm, and the second insulating layer 7b is relatively thick, for example, 50 nm to 100 nm. It is assumed that the thickness is aluminum oxide.

図6は、図1のA−A’部分におけるバンド図である。A−A’は、ゲート電極8から第2の絶縁層7b及び第1の絶縁層7aを通ってpチャネル領域3及び高濃度pベース領域4に至る。   FIG. 6 is a band diagram in the A-A ′ portion of FIG. 1. A-A ′ reaches the p-channel region 3 and the high-concentration p-base region 4 from the gate electrode 8 through the second insulating layer 7 b and the first insulating layer 7 a.

図6(a)のバンド図131は、無バイアス時の状態を示している。図6(b)のバンド図132は、ゲート電極8に正電圧Vth1を印加し、それによってpチャネル領域3に反転層が形成された状態、すなわちゲートしきい値付近の状態を示している。図6(c)のバンド図133は、ゲート電極8にさらに大きな正電圧Vgiを印加した状態を示している。   A band diagram 131 in FIG. 6A shows a state without bias. A band diagram 132 in FIG. 6B shows a state in which a positive voltage Vth1 is applied to the gate electrode 8 to thereby form an inversion layer in the p-channel region 3, that is, a state in the vicinity of the gate threshold value. A band diagram 133 in FIG. 6C shows a state in which a larger positive voltage Vgi is applied to the gate electrode 8.

図6(c)のバンド図133に示すように、pチャネル領域3に反転層ができた状態でゲート電極8にさらに大きな電圧を印加しても反転層の電荷が増加するだけである。従って、炭化ケイ素側のバンドの曲がりは大きく変化せず、殆どの電圧は第1の絶縁層7aである酸化ケイ素と第2の絶縁層7bである酸化アルミニウムとに印加される。誘電率が大きい酸化アルミニウム部分の電界強度が小さいため、酸化ケイ素が薄くても多くの電圧が酸化ケイ素に印加される。このため、酸化ケイ素中の強い電界により反転層中の電子が炭化ケイ素の伝導帯にトンネルし、さらに酸化アルミニウムの伝導帯を経由して流れ、その一部の電子が酸化アルミニウムの電子トラップに捕獲される。   As shown in the band diagram 133 of FIG. 6C, even when a larger voltage is applied to the gate electrode 8 with the inversion layer formed in the p-channel region 3, the charge of the inversion layer only increases. Therefore, the bending of the band on the silicon carbide side does not change greatly, and most of the voltage is applied to the silicon oxide that is the first insulating layer 7a and the aluminum oxide that is the second insulating layer 7b. Since the electric field strength of the aluminum oxide portion having a large dielectric constant is small, a large voltage is applied to the silicon oxide even if the silicon oxide is thin. For this reason, electrons in the inversion layer tunnel to the conduction band of silicon carbide due to the strong electric field in silicon oxide, and further flow through the conduction band of aluminum oxide, and some of the electrons are trapped in the electron trap of aluminum oxide. Is done.

図6(d)のバンド図134は、より多くの電子をトンネルさせて酸化アルミニウムの電子トラップに多くの電子を捕獲させ、その状態でゲートバイアスをゼロにした状態を示している。図6(d)のバンド図134の状態は、図6(a)のバンド図131の状態と比較して、酸化アルミニウム内に捕獲された電子の電荷の影響で炭化ケイ素のバンドの曲がりが小さくなる。   A band diagram 134 in FIG. 6D shows a state in which more electrons are tunneled and more electrons are trapped in an aluminum oxide electron trap, and the gate bias is zero in that state. The state of the band diagram 134 in FIG. 6D is smaller in the bending of the silicon carbide band due to the influence of the charge of the electrons trapped in the aluminum oxide than the state of the band diagram 131 in FIG. Become.

図6(e)のバンド図135は、酸化アルミニウムの電子トラップに多くの電子を捕獲させた状態で、ゲート電極8に、炭化ケイ素の表面に反転層を形成するための正電圧Vth2を印加した状態を示している。図6(d)のバンド図134に示すように、元々の炭化ケイ素のバンドの曲がりが小さいため、Vth1<Vth2の関係、すなわちゲートしきい値が上昇する。   In the band diagram 135 of FIG. 6E, a positive voltage Vth2 for forming an inversion layer on the surface of silicon carbide is applied to the gate electrode 8 in a state where many electrons are trapped in the electron trap of aluminum oxide. Indicates the state. As shown in the band diagram 134 of FIG. 6D, since the bending of the original silicon carbide band is small, the relationship of Vth1 <Vth2, that is, the gate threshold value increases.

炭化ケイ素半導体と酸化ケイ素との界面に比較的深い電子トラップがある場合も同様に、ゲートしきい値を上昇させることができる。しかし、炭化ケイ素半導体と酸化ケイ素との界面に電子が捕獲されると、その電荷によるクーロン散乱によりチャネル移動度の低下が発生してしまう。一方、実施例1では、電荷は炭化ケイ素半導体と酸化ケイ素との界面から離れているため、チャネル移動度の低下は発生しない。酸化アルミニウム中に捕獲された電荷は高温でもデトラップされないことが知られている。従って、高温で使用可能である炭化ケイ素半導体装置への適用に都合がよい。   Similarly, when there is a relatively deep electron trap at the interface between the silicon carbide semiconductor and the silicon oxide, the gate threshold can be increased. However, when electrons are trapped at the interface between the silicon carbide semiconductor and silicon oxide, channel mobility is reduced due to Coulomb scattering caused by the charges. On the other hand, in Example 1, since the charge is away from the interface between the silicon carbide semiconductor and silicon oxide, the channel mobility does not decrease. It is known that charges trapped in aluminum oxide are not detrapped even at high temperatures. Therefore, it is convenient for application to a silicon carbide semiconductor device that can be used at high temperatures.

なお、電子を注入する過程で酸化ケイ素内の電子トラップにも電子が捕獲されることがある。しかし、酸化ケイ素の電子トラップは比較的小さな活性化エネルギーを持っている準位が多いため、アニールによって、酸化ケイ素内の電子トラップに捕獲された電子を除去することができる。   In the process of injecting electrons, electrons may be trapped in the electron traps in the silicon oxide. However, since the electron trap of silicon oxide has many levels having relatively small activation energy, the electrons trapped in the electron trap in silicon oxide can be removed by annealing.

しきい値Vthに求められる上昇量ΔVthは、例えば1V以下では十分な効果が得られないため、1V程度以上必要であり、最大でも10V程度である。第2の絶縁層7bの領域にのみ電荷が蓄積されるとすると、絶縁膜中の電荷によるしきい値の変化量ΔVthは次の(1)式で表される。ただし、Qeffは実効電荷量であり、tは第2の絶縁層7bの厚さであり、εは第2の絶縁層7bの誘電率である。   The amount of increase ΔVth required for the threshold value Vth needs to be about 1 V or more, for example, about 10 V at the maximum because a sufficient effect cannot be obtained if it is 1 V or less. Assuming that charges are accumulated only in the region of the second insulating layer 7b, the amount of change ΔVth in the threshold due to the charges in the insulating film is expressed by the following equation (1). Where Qeff is the effective charge amount, t is the thickness of the second insulating layer 7b, and ε is the dielectric constant of the second insulating layer 7b.

ΔVth=Qeff・t/ε ・・・(1)   ΔVth = Qeff · t / ε (1)

電荷が第2の絶縁層7b中に均一に分布しているとすると、実効電荷量Qeffは、第2の絶縁層7b中の電荷量Qの1/2となる。第2の絶縁層7bの厚さtを50nm、すなわち5×10-6cmとし、第2の絶縁層7bの比誘電率εを9とすると、しきい値を1V上昇させるのに必要な電荷量Q(1V)は(2)の計算式で求まる。 Assuming that charges are uniformly distributed in the second insulating layer 7b, the effective charge amount Qeff is ½ of the charge amount Q in the second insulating layer 7b. If the thickness t of the second insulating layer 7b is 50 nm, that is, 5 × 10 −6 cm, and the relative dielectric constant ε of the second insulating layer 7b is 9, the charge required to increase the threshold by 1V The quantity Q (1V) is obtained by the calculation formula (2).

Q(1V)=2ε/t
=2×9×8.85×10-14/(5×10-6
≒3×10-7[C] ・・・(2)
Q (1V) = 2ε / t
= 2 × 9 × 8.85 × 10 −14 / (5 × 10 −6 )
≒ 3 × 10 -7 [C] (2)

電子の素電荷qを1.602×10-19とすると、電子トラップに捕獲された電子の個数nは(3)の計算式で求まる。 Assuming that the elementary charge q of electrons is 1.602 × 10 −19 , the number n of electrons trapped in the electron trap can be obtained by the calculation formula (3).

n=Q/q≒2×1012[cm-2] ・・・(3) n = Q / q≈2 × 10 12 [cm −2 ] (3)

従って、しきい値を10V上昇させるのに必要な電子の数は約2×1013[cm-2]となる。 Therefore, the number of electrons required to increase the threshold by 10 V is about 2 × 10 13 [cm −2 ].

(実施例2)
実施の形態2で説明した炭化ケイ素半導体装置において、第1の絶縁層7a及び第3の絶縁層7cが酸化ケイ素であり、第2の絶縁層7bが酸化アルミニウムであるとする。
(Example 2)
In the silicon carbide semiconductor device described in Embodiment 2, it is assumed that first insulating layer 7a and third insulating layer 7c are silicon oxide, and second insulating layer 7b is aluminum oxide.

図7は、図4のB−B’部分におけるバンド図である。B−B’は、ゲート電極8から第3の絶縁層7c、第2の絶縁層7b及び第1の絶縁層7aを通ってpチャネル領域3及び高濃度pベース領域4に至る。   FIG. 7 is a band diagram in the B-B ′ portion of FIG. 4. B-B ′ reaches the p-channel region 3 and the high-concentration p base region 4 from the gate electrode 8 through the third insulating layer 7 c, the second insulating layer 7 b, and the first insulating layer 7 a.

図7(a)のバンド図141は、無バイアス時の状態を示している。図7(b)のバンド図142は、電子をトンネルさせて第2の絶縁層7bである酸化アルミニウムの電子トラップに電子を捕獲させ、その状態でゲートバイアスをゼロにした状態を示している。図7(b)のバンド図142の状態は、図7(a)のバンド図141の状態と比較して、酸化アルミニウム内に捕獲された電子の電荷の影響で炭化ケイ素のバンドの曲がりが小さくなる。従って、実施例1と同様に、ゲートしきい値が上昇する。   A band diagram 141 in FIG. 7A shows a state without bias. A band diagram 142 in FIG. 7B shows a state in which electrons are tunneled and trapped in an aluminum oxide electron trap, which is the second insulating layer 7b, and the gate bias is zero in this state. The state of the band diagram 142 in FIG. 7B is smaller in the bending of the silicon carbide band due to the influence of the electric charge trapped in the aluminum oxide than the state of the band diagram 141 in FIG. Become. Therefore, the gate threshold value increases as in the first embodiment.

実施例1と同様に、しきい値Vthに求められる上昇量ΔVthは、1V程度以上、最大でも10V程度であるとする。第2の絶縁層7bの膜厚を無視し、第3の絶縁層7cの厚さをtとし、第3の絶縁層7cの比誘電率をεとすると、上記(1)式が成り立つ。ただし、電荷が第2の絶縁層7bに集中しているため、実効電荷量Qeffは、第2の絶縁層7b中の電荷量Qに等しい。   As in the first embodiment, it is assumed that the increase amount ΔVth required for the threshold value Vth is about 1 V or more, and about 10 V at the maximum. When the thickness of the second insulating layer 7b is ignored, the thickness of the third insulating layer 7c is t, and the relative dielectric constant of the third insulating layer 7c is ε, the above equation (1) is established. However, since the charges are concentrated on the second insulating layer 7b, the effective charge amount Qeff is equal to the charge amount Q in the second insulating layer 7b.

第3の絶縁層7cの厚さtを50nm、すなわち5×10-6cmとし、第3の絶縁層7cの比誘電率εを3.9とすると、しきい値を1V上昇させるのに必要な電荷量Q(1V)は(4)の計算式で求まる。 When the thickness t of the third insulating layer 7c is 50 nm, that is, 5 × 10 −6 cm, and the relative dielectric constant ε of the third insulating layer 7c is 3.9, it is necessary to increase the threshold value by 1V. A sufficient charge amount Q (1 V) is obtained by the calculation formula (4).

Q(1V)=ε/t
=3.9×8.85×10-14/(5×10-6
≒7×10-8[C] ・・・(4)
Q (1V) = ε / t
= 3.9 × 8.85 × 10 −14 / (5 × 10 −6 )
≒ 7 × 10 -8 [C] (4)

電子の素電荷qを1.602×10-19とすると、電子トラップに捕獲された電子の個数nは(5)の計算式で求まる。 Assuming that the elementary charge q of electrons is 1.602 × 10 −19 , the number n of electrons trapped in the electron trap can be obtained by the formula (5).

n=Q/q≒4×1011[cm-2] ・・・(5) n = Q / q≈4 × 10 11 [cm −2 ] (5)

従って、しきい値を10V上昇させるのに必要な電子の数は約4×1012[cm-2]となる。 Therefore, the number of electrons required to increase the threshold by 10 V is about 4 × 10 12 [cm −2 ].

(実施例3)
実施の形態3で説明した炭化ケイ素半導体装置において、第1の絶縁層7a及び第2の絶縁層7bが酸化ケイ素であり、フローティングゲート電極11がn型多結晶シリコンであるとする。
Example 3
In the silicon carbide semiconductor device described in the third embodiment, it is assumed that first insulating layer 7a and second insulating layer 7b are silicon oxide, and floating gate electrode 11 is n-type polycrystalline silicon.

図8は、図5のC−C’部分におけるバンド図である。C−C’は、ゲート電極8から第2の絶縁層7b、フローティングゲート電極11及び第1の絶縁層7aを通ってpチャネル領域3及び高濃度pベース領域4に至る。   FIG. 8 is a band diagram in the C-C ′ portion of FIG. 5. C-C ′ extends from the gate electrode 8 to the p-channel region 3 and the high-concentration p base region 4 through the second insulating layer 7 b, the floating gate electrode 11, and the first insulating layer 7 a.

図8(a)のバンド図151は、無バイアス時の状態を示している。図8(b)のバンド図152は、電子をトンネルさせてフローティングゲート電極11に電子を蓄積させ、その状態でゲートバイアスをゼロにした状態を示している。図8(b)のバンド図152の状態は、図8(a)のバンド図151の状態と比較して、フローティングゲート電極11に蓄積された電子の電荷の影響で炭化ケイ素のバンドの曲がりが小さくなる。従って、実施例1と同様に、ゲートしきい値が上昇する。   A band diagram 151 in FIG. 8A shows a state when there is no bias. A band diagram 152 in FIG. 8B shows a state in which electrons are tunneled to accumulate electrons in the floating gate electrode 11 and the gate bias is zero in this state. The state of the band diagram 152 in FIG. 8B is compared with the state of the band diagram 151 in FIG. 8A, and the bending of the silicon carbide band is affected by the charge of the electrons accumulated in the floating gate electrode 11. Get smaller. Therefore, the gate threshold value increases as in the first embodiment.

実施例1と同様に、しきい値Vthに求められる上昇量ΔVthは、1V程度以上、最大でも10V程度であるとする。フローティングゲート電極11の膜厚を無視し、第2の絶縁層7bの厚さをtとし、第2の絶縁層7bの比誘電率をεとすると、上記(1)式が成り立つ。ただし、電荷がフローティングゲート電極11に集中しているため、実効電荷量Qeffは、フローティングゲート電極11中の電荷量Qに等しい。   As in the first embodiment, it is assumed that the increase amount ΔVth required for the threshold value Vth is about 1 V or more, and about 10 V at the maximum. If the thickness of the floating gate electrode 11 is ignored, the thickness of the second insulating layer 7b is t, and the relative dielectric constant of the second insulating layer 7b is ε, the above equation (1) holds. However, since the charges are concentrated on the floating gate electrode 11, the effective charge amount Qeff is equal to the charge amount Q in the floating gate electrode 11.

第2の絶縁層7bの厚さtを50nm、すなわち5×10-6cmとし、第2の絶縁層7bの比誘電率εを3.9とすると、しきい値を1V上昇させるのに必要な電荷量Q(1V)は上記(4)の計算式で求まる。また、フローティングゲート電極11に蓄積された電子の個数nは、上記(5)の計算式で求まる。 Necessary for raising the threshold value by 1 V when the thickness t of the second insulating layer 7b is 50 nm, that is, 5 × 10 −6 cm, and the relative dielectric constant ε of the second insulating layer 7b is 3.9. A simple charge amount Q (1 V) is obtained by the calculation formula (4). The number n of electrons accumulated in the floating gate electrode 11 can be obtained by the calculation formula (5).

従って、しきい値を10V上昇させるのに必要な電子の数は約4×1012[cm-2]となる。 Therefore, the number of electrons required to increase the threshold by 10 V is about 4 × 10 12 [cm −2 ].

以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、種々変更可能である。例えば、実施の形態中に記載した寸法や濃度などは一例であり、本発明はそれらの値に限定されるものではない。   As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the dimensions and concentrations described in the embodiments are examples, and the present invention is not limited to these values.

以上のように、本発明にかかる炭化ケイ素半導体装置及びその処理方法は、インバータやスイッチング電源等に使用されるワイドバンドギャップパワー半導体に有用であり、特に、炭化ケイ素半導体装置に適している。   As described above, the silicon carbide semiconductor device and the processing method thereof according to the present invention are useful for wide band gap power semiconductors used for inverters, switching power supplies, and the like, and are particularly suitable for silicon carbide semiconductor devices.

1 高濃度n型半導体基板
7a 第1の絶縁層
7b 第2の絶縁層
7c 第3の絶縁層
8 ゲート電極
9 ソース電極
10 ドレイン電極
11 フローティングゲート電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High concentration n-type semiconductor substrate 7a 1st insulating layer 7b 2nd insulating layer 7c 3rd insulating layer 8 Gate electrode 9 Source electrode 10 Drain electrode 11 Floating gate electrode

Claims (12)

炭化ケイ素半導体のおもて面に接する第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層の表面に接し、かつ前記第1の絶縁層よりもバンドギャップが小さく、かつバルク内または前記第1の絶縁層との界面に電子トラップを有する第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層の表面に接するゲート電極と、
前記炭化ケイ素半導体のおもて面に接するソース電極と、
前記炭化ケイ素半導体の裏面に接するドレイン電極と、
を備え、
前記電子トラップに電子が捕獲されていることを特徴とする炭化ケイ素半導体装置。
A first insulating layer in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor;
A second insulating layer that is in contact with the surface of the first insulating layer, has a band gap smaller than that of the first insulating layer, and has an electron trap in the bulk or at the interface with the first insulating layer;
A gate electrode in contact with the surface of the second insulating layer;
A source electrode in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor;
A drain electrode in contact with the back surface of the silicon carbide semiconductor;
With
A silicon carbide semiconductor device, wherein electrons are trapped in the electron trap.
前記第1の絶縁層は酸化ケイ素でできており、前記第2の絶縁層は酸化アルミニウムでできていることを特徴とする請求項1に記載の炭化ケイ素半導体装置。   The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating layer is made of silicon oxide, and the second insulating layer is made of aluminum oxide. 前記電子トラップに捕獲される電子の数が2×1012cm-2以上2×1013cm-2以下であることを特徴とする請求項2に記載の炭化ケイ素半導体装置。 3. The silicon carbide semiconductor device according to claim 2, wherein the number of electrons trapped in the electron trap is 2 × 10 12 cm −2 or more and 2 × 10 13 cm −2 or less. 炭化ケイ素半導体のおもて面に接する第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層の表面に接し、かつ前記第1の絶縁層よりもバンドギャップが小さく、かつバルク内または前記第1の絶縁層との界面に電子トラップを有する第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層の表面に接し、かつ前記第2の絶縁層よりもバンドギャップの大きい第3の絶縁層と、
前記第3の絶縁層の表面に接するゲート電極と、
前記炭化ケイ素半導体のおもて面に接するソース電極と、
前記炭化ケイ素半導体の裏面に接するドレイン電極と、
を備え、
前記電子トラップに電子が捕獲されていることを特徴とする炭化ケイ素半導体装置。
A first insulating layer in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor;
A second insulating layer that is in contact with the surface of the first insulating layer, has a band gap smaller than that of the first insulating layer, and has an electron trap in the bulk or at the interface with the first insulating layer;
A third insulating layer in contact with the surface of the second insulating layer and having a larger band gap than the second insulating layer;
A gate electrode in contact with the surface of the third insulating layer;
A source electrode in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor;
A drain electrode in contact with the back surface of the silicon carbide semiconductor;
With
A silicon carbide semiconductor device, wherein electrons are trapped in the electron trap.
前記第1の絶縁層及び前記第3の絶縁層は酸化ケイ素でできており、前記第2の絶縁層は酸化アルミニウムまたは窒化ケイ素でできていることを特徴とする請求項4に記載の炭化ケイ素半導体装置。   The silicon carbide according to claim 4, wherein the first insulating layer and the third insulating layer are made of silicon oxide, and the second insulating layer is made of aluminum oxide or silicon nitride. Semiconductor device. 前記電子トラップに捕獲される電子の数が4×1011cm-2以上4×1012cm-2以下であることを特徴とする請求項5に記載の炭化ケイ素半導体装置。 6. The silicon carbide semiconductor device according to claim 5, wherein the number of electrons trapped in the electron trap is 4 × 10 11 cm −2 or more and 4 × 10 12 cm −2 or less. 炭化ケイ素半導体のおもて面に接する第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層の表面に接するフローティングゲート電極と、
前記フローティングゲート電極の表面に接する第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層の表面に接するゲート電極と、
前記炭化ケイ素半導体のおもて面に接するソース電極と、
前記炭化ケイ素半導体の裏面に接するドレイン電極と、
を備え、
前記フローティングゲート電極に電子が蓄積されていることを特徴とする炭化ケイ素半導体装置。
A first insulating layer in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor;
A floating gate electrode in contact with the surface of the first insulating layer;
A second insulating layer in contact with the surface of the floating gate electrode;
A gate electrode in contact with the surface of the second insulating layer;
A source electrode in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor;
A drain electrode in contact with the back surface of the silicon carbide semiconductor;
With
A silicon carbide semiconductor device, wherein electrons are accumulated in the floating gate electrode.
前記第1の絶縁層及び前記第2の絶縁層は酸化ケイ素でできており、前記フローティングゲート電極は多結晶シリコンでできていることを特徴とする請求項7に記載の炭化ケイ素半導体装置。   The silicon carbide semiconductor device according to claim 7, wherein the first insulating layer and the second insulating layer are made of silicon oxide, and the floating gate electrode is made of polycrystalline silicon. 前記フローティングゲート電極に蓄積される電子の数が4×1011cm-2以上4×1012cm-2以下であることを特徴とする請求項8に記載の炭化ケイ素半導体装置。 9. The silicon carbide semiconductor device according to claim 8, wherein the number of electrons accumulated in the floating gate electrode is 4 × 10 11 cm −2 or more and 4 × 10 12 cm −2 or less. 炭化ケイ素半導体のおもて面に接する第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層の表面に接し、かつ前記第1の絶縁層よりもバンドギャップが小さく、かつバルク内または前記第1の絶縁層との界面に電子トラップを有する第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層の表面に接するゲート電極と、
前記炭化ケイ素半導体のおもて面に接するソース電極と、
前記炭化ケイ素半導体の裏面に接するドレイン電極と、
を備える炭化ケイ素半導体装置に対して、
前記第1の絶縁層を介して前記炭化ケイ素半導体の反転層から電界により電子を注入して、前記電子トラップに電子を捕獲させることを特徴とする炭化ケイ素半導体装置の処理方法。
A first insulating layer in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor;
A second insulating layer that is in contact with the surface of the first insulating layer, has a band gap smaller than that of the first insulating layer, and has an electron trap in the bulk or at the interface with the first insulating layer;
A gate electrode in contact with the surface of the second insulating layer;
A source electrode in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor;
A drain electrode in contact with the back surface of the silicon carbide semiconductor;
For silicon carbide semiconductor devices comprising
A processing method for a silicon carbide semiconductor device, wherein electrons are injected from an inversion layer of the silicon carbide semiconductor through the first insulating layer by an electric field, and the electrons are captured by the electron trap.
炭化ケイ素半導体のおもて面に接する第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層の表面に接し、かつ前記第1の絶縁層よりもバンドギャップが小さく、かつバルク内または前記第1の絶縁層との界面に電子トラップを有する第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層の表面に接し、かつ前記第2の絶縁層よりもバンドギャップの大きい第3の絶縁層と、
前記第3の絶縁層の表面に接するゲート電極と、
前記炭化ケイ素半導体のおもて面に接するソース電極と、
前記炭化ケイ素半導体の裏面に接するドレイン電極と、
を備える炭化ケイ素半導体装置に対して、
前記第1の絶縁層を介して前記炭化ケイ素半導体の反転層から電界により電子を注入して、前記電子トラップに電子を捕獲させることを特徴とする炭化ケイ素半導体装置の処理方法。
A first insulating layer in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor;
A second insulating layer that is in contact with the surface of the first insulating layer, has a band gap smaller than that of the first insulating layer, and has an electron trap in the bulk or at the interface with the first insulating layer;
A third insulating layer in contact with the surface of the second insulating layer and having a larger band gap than the second insulating layer;
A gate electrode in contact with the surface of the third insulating layer;
A source electrode in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor;
A drain electrode in contact with the back surface of the silicon carbide semiconductor;
For silicon carbide semiconductor devices comprising
A processing method for a silicon carbide semiconductor device, wherein electrons are injected from an inversion layer of the silicon carbide semiconductor through the first insulating layer by an electric field, and the electrons are captured by the electron trap.
炭化ケイ素半導体のおもて面に接する第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層の表面に接するフローティングゲート電極と、
前記フローティングゲート電極の表面に接する第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層の表面に接するゲート電極と、
前記炭化ケイ素半導体のおもて面に接するソース電極と、
前記炭化ケイ素半導体の裏面に接するドレイン電極と、
を備える炭化ケイ素半導体装置に対して、
前記第1の絶縁層を介して前記炭化ケイ素半導体の反転層から電界により電子を注入して、前記フローティングゲート電極に電子を蓄積させることを特徴とする炭化ケイ素半導体装置の処理方法。
A first insulating layer in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor;
A floating gate electrode in contact with the surface of the first insulating layer;
A second insulating layer in contact with the surface of the floating gate electrode;
A gate electrode in contact with the surface of the second insulating layer;
A source electrode in contact with the front surface of the silicon carbide semiconductor;
A drain electrode in contact with the back surface of the silicon carbide semiconductor;
For silicon carbide semiconductor devices comprising
A processing method for a silicon carbide semiconductor device, wherein electrons are injected from an inversion layer of the silicon carbide semiconductor through the first insulating layer by an electric field and accumulated in the floating gate electrode.
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