JP7347335B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
また本発明は、第1導電型のドリフト層、ボディ層、第1導電型のソースコンタクト層が順に積層された半導体層と、を有し、トレンチゲート構造を有したトランジスタである半導体装置において、ボディ層は、第2導電型の第1層と、第1層上に設けられた第1導電型の第2層と、第2層上に設けられた第2導電型の第3層と、を有し、ボディ層全体の厚さに対する第2層の厚さの割合は、40~90%である、ことを特徴とする半導体装置である。
実施例1の半導体装置において、第1層131および第3層133のMg濃度を2×1018/cm3 とし、第2層132のSi濃度は0.1×1015/cm3 、1×1015/cm3 、5×1015/cm3 、10×1015/cm3 、の4通りとした半導体装置(以下実施例1-1)を用意し、しきい値電圧とドレイン電流Idを測定した。また、比較例1の半導体装置として、ボディ層を1層とし、そのMg濃度を2×1018/cm3 、厚さを0.7μmとし、それ以外の構成は実施例1と同様とした半導体装置についてもしきい値電圧とドレイン電流Idを測定した。しきい値電圧はドレイン電流が1nA/mmのときのゲート電圧Vgの値である。また、ドレイン電流IdはVgが25Vのときのドレイン電流Idである。
実施例1の半導体装置において、第1層131のMg濃度を6×1018/cm3 、第3層133のMg濃度を2×1018/cm3 とし、それ以外は実施例1-1と同様の構造とした半導体装置(以下実施例1-2)を用意し、しきい値電圧とドレイン電流Idを測定した。また、ボディ層を1層とし、そのMg濃度を6×1018/cm3 、厚さを0.7μmとし、それ以外の構成は実施例1と同様とした比較例2の半導体装置についてもしきい値電圧とドレイン電流Idを測定した。
実施例1の半導体装置において、第1層131のMg濃度を2×1018/cm3 、第3層133のMg濃度を1×1019/cm3 、それ以外は実施例1-1と同様の構造とした半導体装置(以下実施例1-3)を用意し、しきい値電圧とドレイン電流Idを測定した。また、ボディ層を1層とし、そのMg濃度を1×1019/cm3 、厚さを0.7μmとし、それ以外の構成は実施例1と同様とした比較例3の半導体装置についてもしきい値電圧とドレイン電流Idを測定した。
実施例1の半導体装置において、第1層131のMg濃度を6×1018/cm3 、第3層133のMg濃度を1×1019/cm3 、それ以外は実施例1-1と同様の構造とした半導体装置(以下実施例1-4)を用意し、しきい値電圧とドレイン電流Idを測定した。
実施例1では、ボディ層130を第1層131、第2層132、第3層133の3層の積層構造としているが、4層以上としてもよい。たとえば、第1層131と第2層132の間や、第2層132と第3層133の間に、さらにn層、p層を有していてもよい。
120:ドリフト層
130:ボディ層
131:第1層
132:第2層
133:第3層
140:ソースコンタクト層
F1:ゲート絶縁膜
G1:ゲート電極
S1:ソース電極
B1:ボディ電極
D1:ドレイン電極
T1:トレンチ
R1:リセス
Claims (11)
- 第1導電型のドリフト層、ボディ層、第1導電型のソースコンタクト層が順に積層された半導体層と、を有し、トレンチゲート構造を有するトランジスタである半導体装置において、
前記ボディ層は、第2導電型の第1層と、前記第1層上に設けられた第1導電型の第2層と、前記第2層上に設けられた第2導電型の第3層と、を有し、
前記第1層の第2導電型のシート不純物濃度が、前記ドリフト層の第1導電型のシート不純物濃度と前記第2層の第1伝導型のシート不純物濃度との和よりも大きい、
ことを特徴とする半導体装置。 - 第1導電型のドリフト層、ボディ層、第1導電型のソースコンタクト層が順に積層された半導体層と、を有し、トレンチゲート構造を有するトランジスタである半導体装置において、
前記ボディ層は、第2導電型の第1層と、前記第1層上に設けられた第1導電型の第2層と、前記第2層上に設けられた第2導電型の第3層と、を有し、
前記ボディ層全体の厚さに対する前記第2層の厚さの割合は、40~90%である、
ことを特徴とする半導体装置。 - 前記第1層の第2導電型のシート不純物濃度が、前記ドリフト層の第1導電型のシート不純物濃度と前記第2層の第1伝導型のシート不純物濃度との和よりも大きい、ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記半導体層は、III 族窒化物半導体または酸化ガリウム系半導体からなることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1層と前記第3層のうち少なくとも一方の第2導電型の不純物濃度は、6×1018/cm3以上である、ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第2層の第1導電型の不純物濃度は、1×1015/cm3以上である、ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第3層の第2導電型の不純物濃度は、前記第1層の第2導電型の不純物濃度以上である、ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第3層の厚さは、0.05μm以上0.2μm以下である、ことを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記ソースコンタクト層表面から前記ボディ層まで達する溝であるリセスと、
前記リセス底面に露出する前記ボディ層上に接して設けられたボディ電極と、をさらに有し、
前記リセスの深さは、前記第1層と前記第3層のうち第2導電型の不純物濃度が高い方の層に達する深さに設定されていることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第1層よりも前記第3層の方が第2導電型の不純物濃度が高く、
前記リセスの深さは、前記第3層に達する深さに設定されている、ことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。 - 前記リセスの深さは、そのリセスが形成された領域における前記第3層の厚さが0.05μm以上となるように設定されている、ことを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。
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