JP5720478B2 - 炭化珪素半導体装置 - Google Patents
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Description
図1に示すように、本実施の形態のスイッチング素子(炭化珪素半導体装置)50は、エピタキシャル基板(炭化珪素基板)30と、第1電極S1と、第2電極D1と、第3電極G1と、第4電極S2と、第5電極D2と、第6電極G2と、層間絶縁膜I1と、ゲート酸化膜I2(ゲート絶縁膜)とを有する。
図3に示すように、エピタキシャル基板30が形成される。具体的には、単結晶基板31上に、バッファ層32、下部p層33、n層34、および上部p層35がこの順にエピタキシャル成長によって形成される。エピタキシャル成長は、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって行うことができる。
本実施の形態のスイッチング素子50によれば、第3および第4電極G1、S2から構成されるソース端子STと、第2電極D1から構成されるドレイン端子DTとの間の導通を、第6電極G2から構成されるゲート端子GTの電位によってスイッチングすることができる。この装置は、n層34と第3不純物領域13とによるpn接合の空乏層を利用したチャネル制御と、上部p層35上の第6電極G2(絶縁ゲート)を利用したチャネル制御とが協調して行われることで、接合トランジスタの利点と、絶縁ゲートトランジスタの利点とを併せ持っている。具体的には、接合トランジスタと同様に、高速動作が可能でありまたオン抵抗が低い。また絶縁ゲートトランジスタと同様に、容易にノーマリオフ特性が得られる。またスイッチング素子が一のエピタキシャル基板30を用いて形成されるので、スイッチング素子を1チップで構成することができる。
本実施の形態においては、第1〜第6電極S1、D1、G1、S2、D2およびG2の平面レイアウトについて特に説明する。
図8に示すように、本実施の形態のスイッチング素子51(炭化珪素半導体装置)においては、上部p層35は、n層34の一部の上に設けられており、よってn層34の一部が露出されている。またエピタキシャル基板30は第6不純物領域14を有する。第6不純物領域14は、露出されたn層34を貫通して下部p層33に達しており、p型を有する。また第1電極S1は、第6不純物領域14に電気的に接続されており、本実施の形態においては第6不純物領域14に接している。この構成により、第1電極S1と、下部p層33とが、p型の第6不純物領域を介して電気的に接続されている。
Claims (9)
- 炭化珪素半導体装置であって、
第1導電型を有する第1層と、前記第1層上に設けられ前記第1導電型と異なる第2導電型を有する第2層とを含む炭化珪素基板を備え、
前記炭化珪素基板は第1〜第5不純物領域を有し、前記第1、第2、第4および第5不純物領域の各々は前記第1導電型を有し前記第3不純物領域は第2導電型を有し、前記第1〜第3不純物領域の各々は前記第2層を貫通して前記第1層に達しており前記第3不純物領域は前記第1および第2不純物領域の間に配置されており前記第4および第5不純物領域の各々は前記第2層上に設けられており、前記炭化珪素半導体装置はさらに
前記第1〜第5不純物領域のそれぞれの上に設けられた第1〜第5電極を備え、
前記第1および第5電極は互いに電気的に接続されており、前記第3および前記第4電極は互いに電気的に接続されており、前記炭化珪素半導体装置はさらに
前記第2層上において前記第4および第5不純物領域の間を覆うゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられた第6電極とを備える、炭化珪素半導体装置。 - 前記第1導電型はn型である、請求項1に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記第1〜第5電極の各々はオーミック電極である、請求項1または2に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記炭化珪素基板は、前記第2層との間に前記第1層を挟みかつ前記第2導電型を有しかつ前記第1電極と電気的に接続された第3層を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記炭化珪素基板上において前記第1電極と前記第5電極とが一体化されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記炭化珪素基板上において前記第3電極と前記第4電極とが一体化されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記第2層上に設けられ第1および第2開口部を有する層間絶縁膜をさらに備え、
前記第1および第2電極のそれぞれは前記第1および第2開口部内において前記炭化珪素基板上に接している、請求項1〜6のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記ゲート絶縁膜の材料と前記層間絶縁膜の材料とは同じである、請求項7に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記ゲート絶縁膜の厚さと前記層間絶縁膜の厚さとは同じである、請求項8に記載の炭化珪素半導体装置。
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