JP6606847B2 - 炭化ケイ素半導体装置及びその処理方法 - Google Patents
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Description
・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。
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。
・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。
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。
・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。
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。
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。
=2×9×8.85×10-14/(5×10-6)
≒3×10-7[C] ・・・(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。
=3.9×8.85×10-14/(5×10-6)
≒7×10-8[C] ・・・(4)
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。
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
Claims (5)
- 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おり、
ゲートバイアスをゼロにした状態で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。 - 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1に記載の炭化ケイ素半導体装置。
- 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、ゲートバイアスをゼロにした状態で前記電子トラップに電子を捕獲させていることを特徴とする炭化ケイ素半導体装置の処理方法。 - 前記電子を注入する電圧を前記炭化ケイ素半導体装置をオンするために必要な電圧以上の電圧にすることを特徴とする請求項3に記載の炭化ケイ素半導体装置の処理方法。
- 前記ドレイン電極をオープンにして前記電子を注入することを特徴とする請求項3に記載の炭化ケイ素半導体装置の処理方法。
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