JP4033150B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は半導体装置とその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

本発明の背景となる従来技術として、本出願人が出願した下記特開2003−318398号公報に記載された発明がある。
従来技術は、N型の炭化珪素基板領域上にN型のエピタキシャル領域が形成された半導体基体の一主面にN型の多結晶シリコン領域とN型の多結晶シリコン領域が接するように形成されており、エピタキシャル領域とN型の多結晶シリコン層およびN型の多結晶シリコン領域とはヘテロ接合をしている。また、エピタキシャル領域とN型の多結晶シリコン領域との接合部に隣接して、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成されている。N型の多結晶シリコン領域はソース電極に接続され、N型炭化珪素基板領域の裏面にはドレイン電極が形成されている。
上記のような構成の従来技術は、ソース電極を接地し、ドレイン電極に所定の正の電位を印加した状態で、ゲート電極の電位を制御することでスイッチとして機能する。つまり、ゲート電極を接地した状態では、N型の多結晶シリコン領域およびN型の多結晶シリコン領域とエピタキシャル領域とのヘテロ接合には逆バイアスが印加され、ドレイン電極とソース電極との間に電流は流れない。しかし、ゲート電極に所定の正電圧が印加された状態では、N型の多結晶シリコン領域とエピタキシャル領域とのヘテロ接合界面にゲート電界が作用し、ゲート酸化膜界面のヘテロ接合面がなすエネルギー障壁の厚さが薄くなるため、ドレイン電極とソース電極との間に電流が流れる。この従来技術においては、電流の遮断・導通の制御チャネルとしてヘテロ接合部を用いるため、チャネル長がヘテロ障壁の厚み程度で機能することから、低抵抗の導通特性が得られるという特徴がある。
As a prior art as the background of the present invention, there is an invention described in the following Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-318398 filed by the present applicant.
In the prior art, an N type polycrystalline silicon region and an N + type polycrystalline silicon region are in contact with one main surface of a semiconductor substrate in which an N type epitaxial region is formed on an N + type silicon carbide substrate region. The epitaxial region, the N type polycrystalline silicon layer, and the N + type polycrystalline silicon region form a heterojunction. A gate electrode is formed via a gate insulating film adjacent to the junction between the epitaxial region and the N + type polycrystalline silicon region. The N type polycrystalline silicon region is connected to the source electrode, and a drain electrode is formed on the back surface of the N + type silicon carbide substrate region.
The conventional technology configured as described above functions as a switch by controlling the potential of the gate electrode in a state where the source electrode is grounded and a predetermined positive potential is applied to the drain electrode. That is, in a state where the gate electrode is grounded, a reverse bias is applied to the heterojunction of the N type polycrystalline silicon region and the N + type polycrystalline silicon region and the epitaxial region, and the drain electrode and the source electrode are not connected. Current does not flow through. However, when a predetermined positive voltage is applied to the gate electrode, the gate electric field acts on the heterojunction interface between the N + type polycrystalline silicon region and the epitaxial region, and the energy formed by the heterojunction surface at the gate oxide film interface Since the thickness of the barrier is reduced, a current flows between the drain electrode and the source electrode. This prior art uses a heterojunction portion as a current cutoff / conduction control channel, so that the channel length functions at the thickness of the heterobarrier, so that a low resistance conduction characteristic is obtained.

特開2003−318398号公報JP 2003-318398 A

しかしながら、上記の従来構造においては、N型の多結晶シリコン層およびN型の多結晶シリコン領域とN型のエピタキシャル領域で形成されるヘテロ接合部において、物理的にヘテロ障壁高さから決まる漏れ電流が生じるため、漏れ電流の低減には限界があった。
本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、従来と同等の駆動力を確保しつつ、ヘテロ界面で生じる漏れ電流を容易に低減することが可能な半導体装置(高耐圧電界効果トランジスタ)を提供することを目的とする。
However, in the conventional structure described above, N - polycrystalline silicon layer and an N + -type polycrystalline silicon region and the N type - the hetero junction formed by the type epitaxial region, from physically hetero barrier height Since a determined leakage current is generated, there is a limit to reducing the leakage current.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and a semiconductor capable of easily reducing leakage current generated at a hetero interface while ensuring a driving force equivalent to that of the prior art. An object is to provide a device (high withstand voltage field effect transistor).

上記の目的を達成するため、本発明においては、第一導電型の半導体基体の一主面に接して前記半導体基体とはバンドギャップが異なった第一のヘテロ半導体領域と第二のヘテロ半導体領域とを設けて、それぞれヘテロ接合を形成し、かつ、前記第一のヘテロ半導体領域と前記半導体基体との接合部にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記第一のヘテロ半導体領域および前記第二のヘテロ半導体領域と接続されたソース電極と、前記半導体基体とオーミック接続されたドレイン電極とを有し、かつ、少なくとも前記第二のヘテロ半導体領域が前記第一のヘテロ半導体領域とは反対導電型であるように構成している。   In order to achieve the above object, in the present invention, a first hetero semiconductor region and a second hetero semiconductor region which are in contact with one main surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type and have a band gap different from that of the semiconductor substrate. Each of which forms a heterojunction, and a gate electrode formed through a gate insulating film at a junction between the first hetero semiconductor region and the semiconductor substrate, and the first hetero semiconductor region And a source electrode connected to the second hetero semiconductor region, a drain electrode ohmically connected to the semiconductor substrate, and at least the second hetero semiconductor region being the first hetero semiconductor region Are configured to have opposite conductivity types.

本発明によれば、導通時においては、第一導電型の第一のソース領域(第一のヘテロ半導体領域)とドレイン領域との間のヘテロ接合部(以下、第一のヘテロ接合部と呼ぶ)をチャネルとして電流を流すため、従来と同等のオン抵抗が得られるのに加えて、遮断時においては、第二のソース領域(第二のヘテロ半導体領域)とドレイン領域との間のヘテロ接合部(以下、第二のヘテロ接合部と呼ぶ)は、第二のソース領域を第二導電型としているため、従来に比べて漏れ電流を低減することができる、という効果がある。   According to the present invention, when conducting, a heterojunction between the first source region (first hetero semiconductor region) of the first conductivity type and the drain region (hereinafter referred to as the first hetero junction). ) Is used as a channel, so that on-resistance equivalent to the conventional one can be obtained, and at the time of shut-off, a heterojunction between the second source region (second hetero semiconductor region) and the drain region The portion (hereinafter referred to as the second heterojunction portion) has an effect that the leakage current can be reduced as compared with the conventional case because the second source region has the second conductivity type.

(実施例1)
図1は本発明による半導体装置の実施例1を示す断面図であり、構造単位セルが2つ対面した構造を示している。本実施例においては、炭化珪素を基板材料とした高耐圧の電界効果トランジスタを一例として説明する。
例えば炭化珪素のポリタイプが4HタイプのN型である基板領域1上にN型のドレイン領域2が形成され、ドレイン領域2の基板領域1との接合面に対向する主面(図1においてドレイン領域2の上面)に接するように、例えばN型の多結晶シリコンからなる第一のソース領域3(第一のヘテロ半導体領域)とP型の多結晶シリコンからなる第二のソース領域4(第2のヘテロ半導体領域)とが形成されている。つまり、ドレイン領域2と第一のソース領域3および第二のソース領域4の接合部は、炭化珪素と多結晶シリコンとのバンドギャップが異なる材料によるヘテロ接合からなっており、その接合界面にはエネルギー障壁が存在している。
Example 1
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention, and shows a structure in which two structural unit cells face each other. In this embodiment, a high-voltage field effect transistor using silicon carbide as a substrate material will be described as an example.
For example, an N -type drain region 2 is formed on an N + -type substrate region 1 of which the polytype of silicon carbide is 4H type, and the main surface facing the junction surface of drain region 2 with substrate region 1 (FIG. 1). 1, for example, a first source region 3 (first hetero semiconductor region) made of N-type polycrystalline silicon and a second source region 4 made of P-type polycrystalline silicon. (Second hetero semiconductor region) are formed. That is, the junction between the drain region 2 and the first source region 3 and the second source region 4 is made of a heterojunction made of materials having different band gaps between silicon carbide and polycrystalline silicon. There is an energy barrier.

また、第一のソース領域3とドレイン領域2との接合面に共に接するように、例えばシリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜5が形成され、そのゲート絶縁膜5によって絶縁されたゲート電極6が形成されている。また、第一のソース領域3および第二のソース領域4のドレイン領域2との接合面に対向する対面(図1において第一のソース領域3および第二のソース領域4の上面)にはソース電極7が形成されている。また、炭化珪素基板領域1にはドレイン電極8が接続するように形成されている。   Further, a gate insulating film 5 made of, for example, a silicon oxide film is formed so as to be in contact with the junction surface of the first source region 3 and the drain region 2, and a gate electrode 6 insulated by the gate insulating film 5 is formed. Has been. Further, the source (the upper surface of the first source region 3 and the second source region 4 in FIG. 1) facing the joint surface of the first source region 3 and the second source region 4 with the drain region 2 has a source. An electrode 7 is formed. In addition, drain electrode 8 is formed to be connected to silicon carbide substrate region 1.

なお、本実施例においては、図1に示すように、ドレイン領域2の表層部に溝を形成して、その溝中にゲート絶縁膜5を介してゲート電極6が形成されている、いわゆるトレンチ型の構成で説明しているが、図2に示すように、ドレイン領域2には溝を形成しない、いわゆるプレーナ型の構成でもかまわない。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a groove is formed in the surface layer portion of the drain region 2, and a gate electrode 6 is formed in the groove via a gate insulating film 5. Although the configuration of the mold is described, as shown in FIG. 2, a so-called planar configuration in which no groove is formed in the drain region 2 may be used.

次に図1に示した本発明の第一の実施例による炭化珪素半導体装置の製造方法を、図7、図8を用いて説明する。なお、図7および図8は一連の工程を示すので、各工程に(A)〜(F)の通し番号を付している。
まず、図7(A)に示すように、N型の基板領域1の上にN型のドレイン領域2をエピタキシャル成長させて形成したN型の炭化珪素半導体基体上に、例えばLP−CVD法により多結晶シリコンを堆積した後、例えばBBr雰囲気中にてボロンドーピングを行い、P型の多結晶シリコン層(図の3、4の部分)を形成する。なお、多結晶シリコン層は、電子ビーム蒸着法やスパッタ法などでシリコンを堆積した後にレーザーアニールなどで再結晶化させて形成しても構わないし、或いは分子線エピタキシーなどでヘテロエピタキシャル成長させた単結晶シリコンで形成しても構わない。また、ドーピングには、イオン注入と注入後の活性化熱処理との組み合わせを用いても構わない。例えばドレイン領域2の不純物濃度は1×1016cm−3、厚さは10μm、例えば多結晶シリコン層の厚さは0.5μmである。
Next, a method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. Since FIGS. 7 and 8 show a series of steps, serial numbers (A) to (F) are given to the respective steps.
First, as shown in FIG. 7A, on an N-type silicon carbide semiconductor substrate formed by epitaxially growing an N -type drain region 2 on an N + -type substrate region 1, for example, an LP-CVD method is performed. After the polycrystalline silicon is deposited by, for example, boron doping is performed in a BBr 3 atmosphere to form a P-type polycrystalline silicon layer (portions 3 and 4 in the figure). The polycrystalline silicon layer may be formed by depositing silicon by electron beam evaporation or sputtering and then recrystallizing by laser annealing or the like, or a single crystal heteroepitaxially grown by molecular beam epitaxy or the like It may be formed of silicon. In addition, a combination of ion implantation and activation heat treatment after implantation may be used for doping. For example, the impurity concentration of the drain region 2 is 1 × 10 16 cm −3 and the thickness is 10 μm. For example, the thickness of the polycrystalline silicon layer is 0.5 μm.

次に図7(B)に示すように、多結晶シリコン層(3、4)上に、例えば、LP−CVD法などにて窒化シリコン膜を堆積し、フォトリソグラフィとエッチングによりマスク材12を形成する。なお、ここではマスク材の材料の一例として、窒化シリコン膜を用いて説明しているが、少なくともエッチングを選択的に行うことができる材料で、かつ除去が容易な膜であれば、他の材料を用いてもかまわない。   Next, as shown in FIG. 7B, a silicon nitride film is deposited on the polycrystalline silicon layers (3, 4) by, for example, LP-CVD, and a mask material 12 is formed by photolithography and etching. To do. Note that although a silicon nitride film is described here as an example of a material for the mask material, other materials can be used as long as they are materials that can be selectively etched at least and can be easily removed. May be used.

次に図7(C)に示すように、例えば反応性イオンエッチング(ドライエッチング)により、多結晶シリコン層(3、4)とドレイン領域2の表層部をエッチングし、所定の深さを有するトレンチを形成する。なお、多結晶シリコン層をエッチングする方法として、ウエットエッチングなどの他のエッチング方法を用いても良い。   Next, as shown in FIG. 7C, the polysilicon layer (3, 4) and the surface layer portion of the drain region 2 are etched by, for example, reactive ion etching (dry etching), and a trench having a predetermined depth is obtained. Form. As a method for etching the polycrystalline silicon layer, other etching methods such as wet etching may be used.

次に図8(D)に示すように、マスク材12を有した状態で、例えばPOCl雰囲気中にてリンドーピングを行うと、多結晶シリコン層のイオンエッチングされた表面からはリンが導入されるものの、マスク材12で覆われた部分からはリンは導入されないため、イオンエッチングされた面に接する領域のみにN型の多結晶シリコン層が形成される。つまり、N型の第一のソース領域3とP型の第二のソース領域4が形成される。 Next, as shown in FIG. 8D, when phosphorus doping is performed in a POCl 3 atmosphere, for example, with the mask material 12, phosphorus is introduced from the ion-etched surface of the polycrystalline silicon layer. However, since phosphorus is not introduced from the portion covered with the mask material 12, an N-type polycrystalline silicon layer is formed only in a region in contact with the ion-etched surface. That is, the N-type first source region 3 and the P-type second source region 4 are formed.

次に図8(E)に示すように、例えばリン酸溶液によりマスク材12を除去した後、第一のソース領域3および第二のソース領域4の上面およびトレンチの内壁に沿って、ゲート絶縁膜5を堆積する。さらにゲート電極6となる多結晶シリコン層を堆積する。その後、POClを用いた気相拡散によりリンをゲート電極6となる多結晶シリコン層中にドーピングする。その後、フォトリソグラフィとエッチングによりゲート電極6を形成した後、層間絶縁膜を堆積し、フォトリソグラフィとエッチングにより層間絶縁膜とゲート絶縁膜5を除去し、コンタクトホールを開孔する。
Next, as shown in FIG. 8E, for example, after removing the mask material 12 with a phosphoric acid solution, gate insulation is performed along the upper surfaces of the first source region 3 and the second source region 4 and the inner walls of the trenches. A film 5 is deposited. Further, a polycrystalline silicon layer to be the gate electrode 6 is deposited. Thereafter, phosphorus is doped into the polycrystalline silicon layer to be the gate electrode 6 by vapor phase diffusion using POCl 3 . Then, after forming the gate electrode 6 by photolithography and etching, an interlayer insulating film is deposited, the interlayer insulating film and the gate insulating film 5 are removed by photolithography and etching, and a contact hole is opened.

最後に図8(F)に示すように、裏面側に相当する基板領域1には、例えばチタン(Ti)、ニッケル(Ni)からなるドレイン電極8を形成し、表面側に相当する第一のソース領域3および第二のソース領域4の上面には、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)を順に堆積することでソース電極7を形成し、図1に示した本発明の第一の実施例による炭化珪素半導体装置を完成させる。
以上のように本実施例の半導体装置は従来からある製造技術で容易に実現することが可能である。
Finally, as shown in FIG. 8F, a drain electrode 8 made of, for example, titanium (Ti) or nickel (Ni) is formed in the substrate region 1 corresponding to the back surface side, and the first corresponding to the front surface side. A source electrode 7 is formed on the top surfaces of the source region 3 and the second source region 4 by sequentially depositing titanium (Ti) and aluminum (Al), and the first embodiment of the present invention shown in FIG. A silicon carbide semiconductor device is completed.
As described above, the semiconductor device of this embodiment can be easily realized by a conventional manufacturing technique.

次に動作を説明する。本実施例においては、例えばソース電極7を接地し、ドレイン電極8に正電位を印加して使用する。
まず、ゲート電極6を例えば接地電位もしくは負電位とした場合は、遮断状態を保持する。すなわち、第一のソース領域3および第二のソース領域4とドレイン領域2とのヘテロ接合界面には、それぞれ伝導電子に対するエネルギー障壁が形成されているためである。このとき、第一のソース領域3および第二のソース領域4は共にシリコン材料からなるため、炭化珪素からなるドレイン領域2とのエネルギー障壁差ΔEcはほぼ同様となる。しかし、N型である第一のソース領域3とP型である第二のソース領域4とでは、伝導帯からフェルミ準位までのエネルギーで示されるフェルミエネルギーに差があるため、ドレイン領域2の接合界面に伸びる空乏層の幅が異なる。つまり、第二のソース領域4との接合界面から伸びる空乏層幅は、第一のソース領域3との接合界面から伸びる空乏層幅よりも大きいため、より高い遮断性が得られ、それによって漏れ電流を低減することができる。
Next, the operation will be described. In this embodiment, for example, the source electrode 7 is grounded and a positive potential is applied to the drain electrode 8 for use.
First, when the gate electrode 6 is set to a ground potential or a negative potential, for example, the cutoff state is maintained. That is, energy barriers for conduction electrons are formed at the heterojunction interfaces between the first source region 3 and the second source region 4 and the drain region 2. At this time, since the first source region 3 and the second source region 4 are both made of a silicon material, the energy barrier difference ΔEc with the drain region 2 made of silicon carbide is substantially the same. However, the first source region 3 that is N-type and the second source region 4 that is P-type have a difference in Fermi energy indicated by energy from the conduction band to the Fermi level. The width of the depletion layer extending to the bonding interface is different. That is, since the depletion layer width extending from the junction interface with the second source region 4 is larger than the depletion layer width extending from the junction interface with the first source region 3, a higher blocking property is obtained, thereby causing leakage. The current can be reduced.

さらに、例えば第二のソース領域4の不純物濃度を第一のソース領域3の不純物濃度よりも大きく設定した場合は、第二のソース領域4と第一のソース領域3とで構成されるPNダイオードのビルトイン電界によって生じる空乏層が第一のソース領域側に伸張することから、第一のソース領域とドレイン領域とのヘテロ接合部における漏れ電流をさらに低減することもできる。   Further, for example, when the impurity concentration of the second source region 4 is set higher than the impurity concentration of the first source region 3, a PN diode composed of the second source region 4 and the first source region 3. Since the depletion layer generated by the built-in electric field extends toward the first source region, the leakage current at the heterojunction between the first source region and the drain region can be further reduced.

さらに本実施例においては、製造方法上、第一のソース領域3をゲート電極6からゲート電界が及ぶ程度の幅に容易に制御して形成することが可能であるため、例えばゲート電極6を負電位として、第一のソース領域3の全域に反転領域を形成すれば、半導体装置としての遮断性をますます高めることも可能である。   Furthermore, in this embodiment, the first source region 3 can be easily controlled and formed to have a width that the gate electric field extends from the gate electrode 6 due to the manufacturing method. If an inversion region is formed as the potential across the entire first source region 3, it is possible to further increase the blocking property as a semiconductor device.

また、本実施例においては、第一のソース領域3を形成する際に、ゲート電極6がゲート絶縁膜5を介して接する部分からセルフアラインで不純物を導入しているため、例えば複数のセルを集積させた半導体素子を形成した場合においても、第一のソース領域3の幅を精度よく制御できるため、遮断性のばらつきも抑えることができる。
このように、本実施例においては、従来構造に比べて、より高い遮断性を実現することができる。
In this embodiment, when the first source region 3 is formed, impurities are introduced by self-alignment from the portion where the gate electrode 6 is in contact with the gate insulating film 5. Even in the case of forming an integrated semiconductor element, the width of the first source region 3 can be controlled with high accuracy, so that variation in blocking performance can be suppressed.
As described above, in this embodiment, it is possible to achieve higher blocking performance than the conventional structure.

次に、遮断状態から導通状態へと転じるべくゲート電極6に正電位を印加した場合は、ゲート絶縁膜5を介して第一のソース領域3とドレイン領域2が接するヘテロ接合界面までゲート電界が及ぶため、ゲート電極6近傍の第一のソース領域3およびドレイン領域2には伝導電子の蓄積層が形成される。すなわち、ゲート電極6近傍の第一のソース領域3とドレイン領域2の接合界面における第一のソース領域3側のポテンシャルが押し下げられ、かつ、ドレイン領域2側のエネルギー障壁が急峻になることからエネルギー障壁中を伝導電子が導通することが可能となる。   Next, when a positive potential is applied to the gate electrode 6 so as to change from the cutoff state to the conduction state, the gate electric field is applied to the heterojunction interface where the first source region 3 and the drain region 2 are in contact via the gate insulating film 5. Therefore, an accumulation layer of conduction electrons is formed in the first source region 3 and the drain region 2 in the vicinity of the gate electrode 6. That is, the potential on the first source region 3 side at the junction interface between the first source region 3 and the drain region 2 in the vicinity of the gate electrode 6 is pushed down, and the energy barrier on the drain region 2 side becomes steep, so that the energy is increased. Conduction electrons can be conducted through the barrier.

このとき、本実施例においては、第一のソース領域3を形成する際に、ゲート電極6がゲート絶縁膜5を介して接する部分からセルフアラインで不純物を導入しているため、例えば複数のセルを集積させた半導体素子を形成した場合においても、第一のソース領域3の幅を精度よく制御できるため、各セルごとのオン抵抗のばらつきも抑えることができる。つまり、電流の集中を抑えることができるため、より高い信頼性を得ることができる。   At this time, in this embodiment, when the first source region 3 is formed, impurities are introduced in a self-aligned manner from the portion where the gate electrode 6 is in contact with the gate insulating film 5 interposed therebetween. Even in the case where a semiconductor element in which is integrated is formed, the width of the first source region 3 can be controlled with high accuracy, so that variation in on-resistance for each cell can also be suppressed. That is, since current concentration can be suppressed, higher reliability can be obtained.

次に導通状態から遮断状態に移行すべく、再びゲート電極6を接地電位とすると、第一のソース領域3とドレイン領域2のヘテロ接合界面に形成されていた伝導電子の蓄積状態が解除され、エネルギー障壁中のトンネリングが止まる。そして、第一のソース領域3からドレイン領域2への伝導電子の流れが止まり、さらにドレイン領域2中にあった伝導電子は基板領域1に流れて枯渇すると、ドレイン領域2側にはヘテロ接合部から空乏層が広がり遮断状態となる。   Next, when the gate electrode 6 is again set to the ground potential in order to shift from the conductive state to the cut-off state, the conductive electron accumulation state formed at the heterojunction interface between the first source region 3 and the drain region 2 is released, Tunneling in the energy barrier stops. Then, when the flow of conduction electrons from the first source region 3 to the drain region 2 stops and the conduction electrons in the drain region 2 flow to the substrate region 1 and are exhausted, a heterojunction portion is formed on the drain region 2 side. As a result, the depletion layer spreads and becomes a cutoff state.

また、本実施例においては、従来構造と同様に、例えばソース電極7を接地し、ドレイン電極8に負電位が印加された逆方向導通(還流動作)も可能である。
例えばソース電極7およびゲート電極8を接地電位とし、ドレイン電極8に所定の正電位が印加されると、伝導電子に対するエネルギー障壁は消滅し、ドレイン領域2側から第一のソース領域3および第二のソース領域4側に伝導電子が流れ、逆導通状態となる。このとき、正孔の注入はなく伝導電子のみで導通するため、逆導通状態から遮断状態に移行する際の逆回復電流による損失も小さい。なお、上述したゲート電極6を接地にせずに制御電極として使用する場合も可能である。
Further, in this embodiment, as in the conventional structure, for example, reverse conduction (reflux operation) in which the source electrode 7 is grounded and a negative potential is applied to the drain electrode 8 is also possible.
For example, when the source electrode 7 and the gate electrode 8 are set to the ground potential and a predetermined positive potential is applied to the drain electrode 8, the energy barrier against the conduction electrons disappears, and the first source region 3 and the second source region 2 from the drain region 2 side. Conduction electrons flow to the source region 4 side of the substrate, and a reverse conduction state is established. At this time, since there is no injection of holes and conduction is performed only with conduction electrons, loss due to reverse recovery current when shifting from the reverse conduction state to the cutoff state is small. It is also possible to use the gate electrode 6 described above as a control electrode without being grounded.

上述したとおり、本実施例は図1に示す構成で従来構造と同様の動作を実現することができ、しかも従来構造と比べた場合、以下のような特徴を有する。
遮断時においては、第二のソース領域4とドレイン領域2とのヘテロ接合部は、第二のソース領域4を第二導電型としているため、従来に比べて漏れ電流を低減することができる。
As described above, this embodiment can realize the same operation as the conventional structure with the configuration shown in FIG. 1 and has the following characteristics when compared with the conventional structure.
At the time of interruption, since the heterojunction between the second source region 4 and the drain region 2 has the second source region 4 of the second conductivity type, the leakage current can be reduced as compared with the conventional case.

また、第二のソース領域4の不純物濃度を第一のソース領域3の不純物濃度よりも高くした場合、第二のソース領域4と第一のソース領域3とで構成されるPNダイオードのビルトイン電界による空乏層が第一のソース領域側3により伸びることから、第一のソース領域3とドレイン領域2とのヘテロ接合部における漏れ電流をさらに低減することができる。   Further, when the impurity concentration of the second source region 4 is higher than the impurity concentration of the first source region 3, the built-in electric field of the PN diode constituted by the second source region 4 and the first source region 3 is used. Since the depletion layer due to is extended by the first source region side 3, the leakage current at the heterojunction between the first source region 3 and the drain region 2 can be further reduced.

また、第一のソース領域3の横方向への拡がりを抑えることができるので、ゲート電極6からの電界が及ぶ必要最小限のチャネル厚みを制御することで、第一のソース領域3とドレイン領域2との間の第一のヘテロ接合部における漏れ電流を容易に低減することができる。   Further, since the lateral extension of the first source region 3 can be suppressed, the first source region 3 and the drain region can be controlled by controlling the minimum channel thickness that the electric field from the gate electrode 6 can reach. The leakage current at the first heterojunction between 2 can be easily reduced.

さらに、第一のソース領域3の横方向への拡がりをセルフアラインで形成することができるため、複数の単位セルを集積させた場合においても、第一のソース領域3を均質に形成できるため、遮断時においては漏れ電流の偏りが起きにくく、導通時においてはオン抵抗の偏りが起きにくいため信頼性がより向上する。   Furthermore, since the lateral extension of the first source region 3 can be formed by self-alignment, the first source region 3 can be uniformly formed even when a plurality of unit cells are integrated. The leakage current is less likely to be biased at the time of interruption, and the on-resistance is less likely to be biased at the time of conduction, so that the reliability is further improved.

(実施例2)
図3は本発明による半導体装置の実施例2の断面図であり、実施例1の図1に対応した図である。本実施例においては、図1と同様の動作をする部分の説明は省略し、異なる特徴ついて詳しく説明する。
(Example 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view of a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention and corresponds to FIG. 1 of the first embodiment. In the present embodiment, the description of the same operation as in FIG. 1 is omitted, and different features will be described in detail.

図3に示すように本実施例においては、ゲート電極6(絶縁膜5を介して)および第一のソース領域3が接するドレイン領域2の所定部分に、ドレイン領域2より高濃度のN型の導電領域9が形成されている。また、ゲート電極6とソース領域3が対向する部分から所定の距離はなれたところに、第一のソース領域3もしくは第二のソース領域4に接するように、ドレイン領域2の表面部分に第一の電界緩和領域10が形成されている。さらに、ゲート電極6が形成されている溝の底部に絶縁膜5を介して接するように第二の電界緩和領域11が形成されている。 As shown in FIG. 3, in this embodiment, a predetermined portion of the drain region 2 where the gate electrode 6 (via the insulating film 5) and the first source region 3 are in contact with the N + type having a higher concentration than the drain region 2 is provided. The conductive region 9 is formed. Further, the first portion of the drain region 2 is in contact with the first source region 3 or the second source region 4 at a predetermined distance from the portion where the gate electrode 6 and the source region 3 face each other. An electric field relaxation region 10 is formed. Further, a second electric field relaxation region 11 is formed so as to be in contact with the bottom of the groove where the gate electrode 6 is formed via the insulating film 5.

このような構成にすることにより、導通状態においては、第一のソース領域3と導電領域9とのヘテロ接合のエネルギー障壁を緩和させ、より高い導通特性を得ることができる。つまりオン抵抗がさらに小さくなり導通性能が向上する。   With such a configuration, in the conductive state, the energy barrier at the heterojunction between the first source region 3 and the conductive region 9 can be relaxed, and higher conductive characteristics can be obtained. That is, the on-resistance is further reduced and the conduction performance is improved.

また、遮断状態においては、第一の電界緩和領域10および第二の電界緩和領域11とドレイン領域2との間にドレイン電位に応じた空乏層が拡がる。つまり、第一の実施例において、第一のソース領域3および第二のソース領域4とドレイン領域2とのヘテロ接合界面に印加されていたドレイン電界が第一の電界緩和領域10によって緩和されるため、さらに漏れ電流が低減され、遮断性能がさらに向上する。また、第二の電界緩和領域11により、ゲート絶縁膜5に印加されていたドレイン電界も緩和されるため、ゲート絶縁膜5の絶縁破壊を起こりにくくすることができ、ゲート絶縁膜5の信頼性を向上することができる。   In the cut-off state, a depletion layer corresponding to the drain potential spreads between the first electric field relaxation region 10 and the second electric field relaxation region 11 and the drain region 2. That is, in the first embodiment, the drain field applied to the heterojunction interface between the first source region 3 and the second source region 4 and the drain region 2 is relaxed by the first electric field relaxation region 10. Therefore, the leakage current is further reduced, and the interruption performance is further improved. In addition, since the drain electric field applied to the gate insulating film 5 is also relaxed by the second electric field relaxation region 11, the dielectric breakdown of the gate insulating film 5 can be made difficult to occur, and the reliability of the gate insulating film 5 can be reduced. Can be improved.

また、第二の電界緩和領域11直下の前記半導体基体(ドレイン領域2)の厚みが第一の電界緩和領域10直下の半導体基体の厚みと同等になっているので、製造工程を簡略化することができる。   Further, since the thickness of the semiconductor substrate (drain region 2) immediately below the second electric field relaxation region 11 is equal to the thickness of the semiconductor substrate immediately below the first electric field relaxation region 10, the manufacturing process can be simplified. Can do.

なお、本実施例においては、導電領域9および第一の電界緩和領域10および第二の電界緩和領域11がすべて形成された場合で例示しているが、いずれか一つが形成されていても良い。   In this embodiment, the conductive region 9, the first electric field relaxation region 10, and the second electric field relaxation region 11 are all formed, but any one of them may be formed. .

(実施例3)
図4は本発明による半導体装置の実施例3の断面図であり、実施例1の図1に対応した図である。本実施例においては、図1と同様の動作をする部分の説明は省略し、異なる特徴ついて詳しく説明する。
図4に示すように本実施例においては、ゲート電極6(絶縁膜5を介して)および第一のソース領域3が接するドレイン領域2の所定部分に、ドレイン領域2より高濃度のN型の導電領域9が形成されている。実施例2とは異なり、導電領域9はゲート電極6の形成された溝の底部にも絶縁膜5を介して形成されている。
(Example 3)
4 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention, corresponding to FIG. 1 of the first embodiment. In the present embodiment, the description of the same operation as in FIG. 1 is omitted, and different features will be described in detail.
As shown in FIG. 4, in this embodiment, an N + type having a higher concentration than the drain region 2 is formed in a predetermined portion of the drain region 2 where the gate electrode 6 (via the insulating film 5) and the first source region 3 are in contact. The conductive region 9 is formed. Unlike the second embodiment, the conductive region 9 is also formed through the insulating film 5 at the bottom of the groove where the gate electrode 6 is formed.

以下、図9を用いて製造方法の一例を示す。
まず、図9(A)に示した製造工程までは、実施例1の図7(C)までと同様である。
次に、図9(B)に示すように、マスク材12を有した状態で、例えばPOCl雰囲気中にてより高い温度でリンドーピングを行うと、多結晶シリコン層のイオンエッチングされた表面に加えて、炭化珪素表面からもリンが導入される。しかし、実施例1と同様に、マスク材12で覆われた部分からはリンは導入されないため、イオンエッチングされた面に接する領域のみにN型の多結晶シリコン層およびN型の導電領域9が同時に形成される。
Hereinafter, an example of a manufacturing method is shown using FIG.
First, the manufacturing steps shown in FIG. 9A are the same as those up to FIG.
Next, as shown in FIG. 9B, when phosphorus doping is performed at a higher temperature, for example, in a POCl 3 atmosphere with the mask material 12, the ion-etched surface of the polycrystalline silicon layer is formed. In addition, phosphorus is also introduced from the silicon carbide surface. However, as in the first embodiment, phosphorus is not introduced from the portion covered with the mask material 12, so that the N-type polycrystalline silicon layer and the N + -type conductive region 9 are formed only in the region in contact with the ion-etched surface. Are formed simultaneously.

なお、本実施例においては、不純物の導入を相拡散による不純物導入の場合で説明したが、例えばイオン注入などの不純物導入方法を用いても良い。
In this embodiment, the introduction of the impurity is described in the case of introducing the impurity by vapor phase diffusion, but an impurity introduction method such as ion implantation may be used.

次に図9(C)に示すように、第一の実施例と同様にゲート絶縁膜5、ゲート電極6、ソース電極7、ドレイン電極8を形成し、図4に示した本発明の実施例3による炭化珪素半導体装置が完成する。   Next, as shown in FIG. 9C, a gate insulating film 5, a gate electrode 6, a source electrode 7, and a drain electrode 8 are formed in the same manner as in the first embodiment, and the embodiment of the present invention shown in FIG. 3 completes the silicon carbide semiconductor device.

以上のように本実施例の半導体装置は従来からある製造技術で容易に実現することが可能である。
このような構成にすることにより、導通状態においては、実施例2で示した導電領域9の効果と同様に、第一のソース領域3と導電領域9とのヘテロ接合のエネルギー障壁を緩和させ、より高い導通特性を得ることができる。
As described above, the semiconductor device of this embodiment can be easily realized by a conventional manufacturing technique.
By adopting such a configuration, in the conductive state, similarly to the effect of the conductive region 9 shown in Example 2, the energy barrier of the heterojunction between the first source region 3 and the conductive region 9 is relaxed, Higher conduction characteristics can be obtained.

さらに、本実施例で示した形成方法では、導電領域9の第一のソース領域3と接する部分の幅を必要最低限の幅で精度よく、かつセルフアラインで、かつ同時に形成することができる。このことから、導通時および遮断時における各セル間での電流の偏りをおさえることができ、さらには遮断時における第一のソース領域3と導電領域9とのヘテロ接合における漏れ電流を極力減らすことができるため、遮断性を大きく損なうことなくオン抵抗を低減することができる。   Furthermore, in the formation method shown in this embodiment, the width of the portion of the conductive region 9 in contact with the first source region 3 can be formed with the minimum necessary width with high accuracy, self-alignment, and simultaneously. From this, it is possible to suppress the current bias between the cells at the time of conduction and at the time of interruption, and to further reduce the leakage current at the heterojunction between the first source region 3 and the conductive region 9 at the time of interruption. Therefore, the on-resistance can be reduced without significantly impairing the blocking performance.

(実施例4)
図5は本発明による半導体装置の実施例4の断面図であり、実施例2の図3に対応した図である。本実施例においては、図3と同様の動作をする部分の説明は省略し、異なる特徴ついて詳しく説明する。
図5に示すように本実施例においては、実施例2と同様に、導電領域9および第一の電界緩和領域10および第二の電界緩和領域11を有した構成となっているが、導電領域9および第二の電界緩和領域11をセルフアラインで形成できるという特徴を持っている。
Example 4
FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention, corresponding to FIG. 3 of the second embodiment. In the present embodiment, the description of the portion that performs the same operation as in FIG. 3 is omitted, and different features will be described in detail.
As shown in FIG. 5, in this example, similarly to Example 2, the conductive region 9, the first electric field relaxation region 10, and the second electric field relaxation region 11 are configured. 9 and the second electric field relaxation region 11 can be formed by self-alignment.

以下、図10、図11を用いて製造方法の一例を示す。なお、図10および図11は一連の工程を示すので、各工程に(A)〜(E)の通し番号を付している。
まず、図10(A)に示した製造工程までは、実施例1の図7(A)において、例えば多結晶シリコン層を形成する前に第一の電界緩和領域10を形成しておき、その後、実施例1の図7(A)と同様の工程をとる。
次に、図10(B)に示すように、実施例1の図7(B)、(C)と同様にマスク材12を形成し、イオンエッチングによりトレンチを形成する。
Hereinafter, an example of a manufacturing method is shown using FIG. 10, FIG. Since FIG. 10 and FIG. 11 show a series of steps, serial numbers (A) to (E) are given to the respective steps.
First, until the manufacturing process shown in FIG. 10A, in FIG. 7A of the first embodiment, for example, the first electric field relaxation region 10 is formed before forming the polycrystalline silicon layer, and thereafter The steps similar to those in FIG. 7A of Embodiment 1 are taken.
Next, as shown in FIG. 10B, a mask material 12 is formed in the same manner as in FIGS. 7B and 7C of Example 1, and a trench is formed by ion etching.

次に、図10(C)に示すように、マスク材12を有した状態で、例えばアルミイオンもしくはボロンイオンをイオン注入して第二の電界緩和領域11を形成する。
さらに、図11(D)に示すように、マスク材12を有した状態で、例えばPOCl雰囲気中にてより高い温度でリンドーピングを行うと、多結晶シリコン層のイオンエッチングされた表面からはリンが導入されるものの、マスク材12で覆われた部分からはリンは導入されないため、イオンエッチングされた面に接する領域のみにN型の多結晶シリコン層が形成される。つまり、N型の第一のソース領域3とP型の第二のソース領域4およびN型の導電領域9が同時に形成される。
なお、本実施例においては、第二の電界緩和領域11を形成してから第二のソース領域4および導電領域9を形成する場合で説明しているが、どちらを先に形成してもかまわない。
Next, as shown in FIG. 10C, in the state where the mask material 12 is provided, for example, aluminum ions or boron ions are ion-implanted to form the second electric field relaxation region 11.
Furthermore, as shown in FIG. 11D, when phosphorus doping is performed at a higher temperature, for example, in a POCl 3 atmosphere with the mask material 12, the ion-etched surface of the polycrystalline silicon layer is removed from the surface. Although phosphorus is introduced, phosphorus is not introduced from the portion covered with the mask material 12, so that an N-type polycrystalline silicon layer is formed only in a region in contact with the ion-etched surface. That is, the N-type first source region 3, the P-type second source region 4, and the N + -type conductive region 9 are formed simultaneously.
In the present embodiment, the case where the second source region 4 and the conductive region 9 are formed after the second electric field relaxation region 11 is formed has been described, but either may be formed first. Absent.

最後に図11(E)に示すように、実施例1と同様にゲート絶縁膜5、ゲート電極6、ソース電極7、ドレイン電極8を形成し、図5に示した本発明の実施例4による炭化珪素半導体装置が完成する。
なお、図11(D)の工程で、導電領域9を第二の電界緩和領域11より不純物濃度が低くなるように形成すれば、図5に示した構造になるが、導電領域9を第二の電界緩和領域11より不純物濃度が高くなるように形成すれば、図6に示した構造になる。
Finally, as shown in FIG. 11E, the gate insulating film 5, the gate electrode 6, the source electrode 7 and the drain electrode 8 are formed in the same manner as in the first embodiment, and according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. A silicon carbide semiconductor device is completed.
If the conductive region 9 is formed so that the impurity concentration is lower than that of the second electric field relaxation region 11 in the step of FIG. 11D, the structure shown in FIG. If the impurity concentration is higher than that of the electric field relaxation region 11, the structure shown in FIG. 6 is obtained.

以上のように本実施例の半導体装置は従来からある製造技術で容易に実現することが可能である。   As described above, the semiconductor device of this embodiment can be easily realized by a conventional manufacturing technique.

このような構成にすることにより、導通状態においては、実施例2で示した導電領域9の効果と同様に、第一のソース領域3と導電領域9とのヘテロ接合のエネルギー障壁を緩和させ、より高い導通特性を得ることができるとともに、第二の電界緩和領域11により、ゲート絶縁膜5に印加されていたドレイン電界も緩和されるため、ゲート絶縁膜5の絶縁破壊を起こりにくくすることができる。   By adopting such a configuration, in the conductive state, similarly to the effect of the conductive region 9 shown in Example 2, the energy barrier of the heterojunction between the first source region 3 and the conductive region 9 is relaxed, Higher conduction characteristics can be obtained, and the drain electric field applied to the gate insulating film 5 is also relaxed by the second electric field relaxation region 11, so that dielectric breakdown of the gate insulating film 5 is less likely to occur. it can.

さらに、本実施例で示した形成方法では、導電領域9と第一のソース領域3との接する部分の幅を必要最低限の幅で精度よく、かつセルフアラインで、かつ同時に形成することができることに加えて、第二の電界緩和領域11もセルフアラインで形成することができる。このことから、導通時および遮断時における各セル間での電流の偏りをおさえることができ、遮断時における第一のソース領域3と導電領域9とのヘテロ接合における漏れ電流を極力減らすことに加え、ゲート絶縁膜5におけるドレイン電界の緩和も両立して行えるため、遮断性や信頼性を損なうことなくオン抵抗を低減することができる。   Furthermore, in the formation method shown in this embodiment, the width of the portion where the conductive region 9 and the first source region 3 are in contact with each other can be formed with the minimum necessary width with high accuracy, self-alignment, and simultaneously. In addition, the second electric field relaxation region 11 can also be formed by self-alignment. From this, it is possible to suppress the current bias between the cells at the time of conduction and at the time of interruption, in addition to reducing the leakage current at the heterojunction between the first source region 3 and the conductive region 9 at the time of interruption as much as possible. In addition, since the drain electric field in the gate insulating film 5 can be relaxed at the same time, the on-resistance can be reduced without impairing the blocking performance and reliability.

以上、実施例1乃至実施例4においては、炭化珪素を基板材料とした半導体装置を一例として説明したが、基板材料はシリコン、シリコンゲルマン、窒化ガリウム、ダイヤモンドなどその他の半導体材料でもかまわない。
また、全ての実施例において、炭化珪素のポリタイプとして4Hタイプを用いて説明したが、6H、3C等その他のポリタイプでも構わない。
As described above, in Embodiments 1 to 4, the semiconductor device using silicon carbide as the substrate material has been described as an example. However, the substrate material may be other semiconductor materials such as silicon, silicon germane, gallium nitride, and diamond.
In all the examples, the 4H type was used as the polytype of silicon carbide, but other polytypes such as 6H and 3C may be used.

また、全ての実施例において、ドレイン電極8とソース電極7とをドレイン領域2を挟んで対向するように配置し、ドレイン電流を縦方向に流すいわゆる縦型構造のトランジスタで説明してきたが、例えばドレイン電極8とソース電極7とを同一主面上に配置し、ドレイン電流を横方向に流すいわゆる横型構造のトランジスタであってもかまわない。   In all of the embodiments, the drain electrode 8 and the source electrode 7 are arranged so as to face each other with the drain region 2 interposed therebetween, and the so-called vertical structure transistor in which the drain current flows in the vertical direction has been described. The drain electrode 8 and the source electrode 7 may be arranged on the same main surface, and a transistor having a so-called lateral structure in which a drain current flows in the lateral direction may be used.

また、第一のソース領域3、第二のソース領域4に用いる材料として多結晶シリコンを用いた例で説明したが、炭化珪素とヘテロ接合を形成する材料であればゲルマニウムやシリコンゲルマニウムなどどの材料でもかまわない。   Moreover, although the example using polycrystalline silicon as the material used for the first source region 3 and the second source region 4 has been described, any material such as germanium or silicon germanium can be used as long as it is a material that forms a heterojunction with silicon carbide. But it doesn't matter.

また、一例として、ドレイン領域2としてN型の炭化珪素を、第一のソース領域3としてN型の多結晶シリコンを用いて説明しているが、それぞれN型の炭化珪素とP型の多結晶シリコン、P型の炭化珪素とP型の多結晶シリコン、P型の炭化珪素とN型の多結晶シリコンの如何なる組み合わせでもよい。
さらに本発明の主旨を逸脱しない範囲での変形を含むことは言うまでもない。
Further, as an example, N-type silicon carbide is used as the drain region 2 and N-type polycrystalline silicon is used as the first source region 3, but N-type silicon carbide and P-type polycrystalline silicon are used. Any combination of silicon, P-type silicon carbide and P-type polycrystalline silicon, or P-type silicon carbide and N-type polycrystalline silicon may be used.
Further, it goes without saying that modifications are included within the scope not departing from the gist of the present invention.

本発明の実施例1の断面図。Sectional drawing of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の他の例を示す断面図。Sectional drawing which shows the other example of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の断面図。Sectional drawing of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3の断面図。Sectional drawing of Example 3 of this invention. 本発明の実施例4の断面図。Sectional drawing of Example 4 of this invention. 本発明の実施例4の他の例を示す断面図。Sectional drawing which shows the other example of Example 4 of this invention. 本発明の実施例1の製造工程の一部を示す断面構造図。Sectional structure figure which shows a part of manufacturing process of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の製造工程の他の一部を示す断面構造図。Sectional structure drawing which shows another part of manufacturing process of Example 1 of this invention. 本発明の実施例3の製造工程を示す断面構造図。Sectional structure figure which shows the manufacturing process of Example 3 of this invention. 本発明の実施例4の製造工程の一部を示す断面構造図。Sectional structure figure which shows a part of manufacturing process of Example 4 of this invention. 本発明の実施例4の製造工程の他の一部を示す断面構造図。Sectional structure figure which shows the other part of the manufacturing process of Example 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板領域 2…ドレイン領域
3…第一のソース領域 4…第二のソース領域
5…ゲート絶縁膜 6…ゲート電極
7…ソース電極 8…ドレイン電極
9…導電領域 10…第一の電界緩和領域
11…第二の電界緩和領域 12…マスク材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate region 2 ... Drain region 3 ... First source region 4 ... Second source region 5 ... Gate insulating film 6 ... Gate electrode 7 ... Source electrode 8 ... Drain electrode 9 ... Conductive region 10 ... First electric field relaxation Region 11 ... Second electric field relaxation region 12 ... Mask material

Claims (19)

第一導電型の半導体基体と、前記半導体基体の一主面に接して前記半導体基体とはバンドギャップが異なった第一導電型の第一のヘテロ半導体領域および第二導電型の第二のヘテロ半導体領域と、前記第一のヘテロ半導体領域と前記半導体基体との接合部にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記第一のヘテロ半導体領域および前記第二のヘテロ半導体領域と接続されたソース電極と、前記半導体基体とオーミック接続されたドレイン電極とを有することを特徴とする半導体装置。 A first conductivity type semiconductor substrate, a first conductivity type first hetero semiconductor region in contact with one main surface of the semiconductor substrate and having a different band gap from the semiconductor substrate, and a second conductivity type second hetero semiconductor region; A semiconductor region, a gate electrode formed through a gate insulating film at a junction between the first hetero semiconductor region and the semiconductor substrate, and connected to the first hetero semiconductor region and the second hetero semiconductor region the semiconductor device according to claim a source electrode, a Turkey that having a said semiconductor substrate and ohmic-connected drain electrodes. 前記第二のヘテロ半導体領域の不純物濃度を前記第一のヘテロ半導体領域の不純物濃度より大きくしたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration of the second hetero semiconductor region is made larger than an impurity concentration of the first hetero semiconductor region. 前記半導体基体の一主面に所定の間隔で溝を有し、前記溝の側壁表層部の近傍において、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向するように、前記半導体基体と、前記第一のヘテロ半導体領域とが接していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 The semiconductor substrate has a groove at a predetermined interval on one main surface of the semiconductor substrate, and faces the gate electrode through the gate insulating film in the vicinity of the surface layer portion of the sidewall of the groove; the semiconductor device according to claim 1 or claim 2, characterized in that the first hetero semiconductor region is in contact. 前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向し、かつ前記第一のヘテロ半導体領域と接する前記半導体基体の所定領域に、第一導電型で、かつ前記半導体基体よりも不純物濃度が高い導電領域が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項の何れかに記載の半導体装置。 A conductive region that is of the first conductivity type and has a higher impurity concentration than the semiconductor substrate, in a predetermined region of the semiconductor substrate that faces the gate electrode through the gate insulating film and is in contact with the first hetero semiconductor region the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that There are formed. 前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向した領域から所定距離はなれた前記半導体基体の所定領域に、前記第一のヘテロ半導体領域、前記第二のヘテロ半導体領域のいずれかに接するように第一の電界緩和領域が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項の何れかに記載の半導体装置。 The predetermined region of the semiconductor substrate, which is separated from the region facing the gate electrode via the gate insulating film, is in contact with either the first hetero semiconductor region or the second hetero semiconductor region . the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that one electric field relaxation region is formed. 前記半導体基体における前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向する個所に第二導電型の第二の電界緩和領域が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項の何れかに記載の半導体装置。 Any of claims 1 to 5, characterized in that the second field limiting region of the second conductivity type at a location opposite to the gate electrode via the gate insulating film is formed in said semiconductor body A semiconductor device according to 1. 前記第二の電界緩和領域直下の前記半導体基体の厚みが前記第一の電界緩和領域直下の前記半導体基体の厚みと同等であることを特徴とする請求項1乃至請求項の何れかに記載の半導体装置。 According to any one of claims 1 to 6, wherein the thickness of said second of said semiconductor substrate right under the electric field relaxation region is equal to the thickness of the semiconductor substrate immediately below the first field limiting region Semiconductor device. 前記半導体基体がワイドギャップ半導体からなることを特徴とする請求項1乃至請求項の何れかに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said semiconductor substrate is made of wide-gap semiconductor. 前記半導体基体が炭化珪素からなることを特徴とする請求項1乃至請求項の何れかに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that said semiconductor substrate is made of silicon carbide. 前記第一のヘテロ半導体領域が単結晶シリコン、多結晶シリコンもしくはアモルファスシリコンからなることを特徴とする請求項1乃至請求項の何れかに記載の半導体装置。 The first hetero semiconductor region is a single crystal silicon, semiconductor device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it consists of polycrystalline silicon or amorphous silicon. 前記第二のヘテロ半導体領域が前記第一のヘテロ半導体と同じ半導体材料からなることを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れかに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 10, wherein the second hetero semiconductor region is made of the same semi-conductor material as the first hetero semiconductor. 前記半導体基体の一主面側にヘテロ半導体層を積層する工程(1)と、
前記ヘテロ半導体層をマスクパターンを用いて選択的にエッチングする工程(2)と、 前記ヘテロ半導体層のエッチング部から所定の不純物をヘテロ半導体層に導入し、前記第一のヘテロ半導体領域を形成する工程(3)と、
前記第一のヘテロ半導体領域および前記半導体基体に接するように前記ゲート酸化膜を形成する工程(5)と、
を少なくとも含むことを特徴とする請求項1乃至請求項11の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
Laminating a hetero semiconductor layer on one principal surface side of the semiconductor substrate (1);
A step (2) of selectively etching the hetero semiconductor layer using a mask pattern; and introducing a predetermined impurity from the etched portion of the hetero semiconductor layer into the hetero semiconductor layer to form the first hetero semiconductor region. Step (3);
Forming the gate oxide film in contact with the first hetero semiconductor region and the semiconductor substrate;
The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that at least containing.
前記半導体基体の一主面側にヘテロ半導体層を積層する工程(1)と、
前記ヘテロ半導体層をマスクパターンを用いて選択的にエッチングする工程(2)と、 前記ヘテロ半導体層のエッチングされた部分に対面した前記半導体基体に所定の不純物を導入し、前記導電領域と前記第二の電界緩和領域とをそれぞれ形成する工程(4)と、
前記第一のヘテロ半導体領域および前記半導体基体に接するように前記ゲート酸化膜を形成する工程(5)と、
を少なくとも含むことを特徴とする請求項5または請求項7乃至請求項11の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
Laminating a hetero semiconductor layer on one principal surface side of the semiconductor substrate (1);
And step (2) is selectively etched using the mask pattern of the hetero semiconductor layer, wherein introducing the semiconductor body to a predetermined impurities facing the etched portion of the hetero semiconductor layer, wherein said conductive region first Forming a second electric field relaxation region (4),
Forming the gate oxide film in contact with the first hetero semiconductor region and the semiconductor substrate;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5 or claims 7 to 11, characterized in that at least containing.
前記工程(2)で用いた前記マスクパターンを有した状態で、少なくとも前記工程(3)を行うことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製造方法。 13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein at least the step (3 ) is performed in a state having the mask pattern used in the step (2). 前記工程(2)で用いた前記マスクパターンを有した状態で、少なくとも前記工程(4)を行うことを特徴とする請求項13に記載の半導体装置の製造方法。 Wherein in a state having the mask pattern used in step (2), less as the method of manufacturing the semiconductor device according to claim 1 3, characterized in that it also performs pre-Symbol step (4). 少なくとも前記工程(4)において、不純物の導入をイオン注入法によって行うことを特徴とする請求項13に記載の半導体装置の製造方法。 Least Oite even before Symbol Step (4) The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, characterized in that the introduction of impurity by ion implantation. 少なくとも前記工程(3)において、不純物の導入を相拡散法によって行うことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製造方法。 Oite least said step (3), a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, characterized in that the vapor-phase diffusion to introduce impurities. 前記半導体基体の一主面側にヘテロ半導体層を積層する工程(1)と、
前記ヘテロ半導体層をマスクパターンを用いて選択的にエッチングする工程(2)と、 前記ヘテロ半導体層のエッチング部から所定の不純物をヘテロ半導体層に導入し、前記第一のヘテロ半導体領域を形成する工程(3)と、
前記ヘテロ半導体層のエッチングされた部分に対面した前記半導体基体に所定の不純物を導入し、前記導電領域と前記第二の電界緩和領域とをそれぞれ形成する工程(4)と、
前記第一のヘテロ半導体領域および前記半導体基体に接するように前記ゲート酸化膜を形成する工程(5)と、
を少なくとも含み、かつ、前記工程(3)の第一のヘテロ半導体領域を形成する工程と、前記工程(4)の前記導電領域を形成する工程のそれぞれ不純物の導入を、同じ工程で行うことを特徴とする請求項5または請求項7乃至請求項11の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
Laminating a hetero semiconductor layer on one principal surface side of the semiconductor substrate (1);
A step (2) of selectively etching the hetero semiconductor layer using a mask pattern; and introducing a predetermined impurity from the etched portion of the hetero semiconductor layer into the hetero semiconductor layer to form the first hetero semiconductor region. Step (3);
(4) introducing a predetermined impurity into the semiconductor substrate facing the etched portion of the hetero semiconductor layer to form the conductive region and the second electric field relaxation region,
Forming the gate oxide film in contact with the first hetero semiconductor region and the semiconductor substrate;
And introducing the impurities in the same step, respectively, in the step of forming the first hetero semiconductor region in the step (3) and the step of forming the conductive region in the step (4). 12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5 , wherein the method is for manufacturing a semiconductor device.
少なくとも前記工程(2)の前に、前記ヘテロ半導体層の所定領域に不純物を導入し、前記第二のヘテロ半導体領域を形成する工程を少なくとも含むことを特徴とする請求項12または請求項13に記載の半導体装置の製造方法。 The method according to claim 12 or 13 , further comprising at least a step of introducing an impurity into a predetermined region of the hetero semiconductor layer to form the second hetero semiconductor region before the step (2). The manufacturing method of the semiconductor device of description.
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