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JP2003318398A - Silicon carbide semiconductor device - Google Patents

Silicon carbide semiconductor device

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JP2003318398A
JP2003318398A JP2002125412A JP2002125412A JP2003318398A JP 2003318398 A JP2003318398 A JP 2003318398A JP 2002125412 A JP2002125412 A JP 2002125412A JP 2002125412 A JP2002125412 A JP 2002125412A JP 2003318398 A JP2003318398 A JP 2003318398A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
silicon carbide
hetero
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Japanese (ja)
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Saichiro Kaneko
佐一郎 金子
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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    • H10D62/105Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] 
    • H10D62/106Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]  having supplementary regions doped oppositely to or in rectifying contact with regions of the semiconductor bodies, e.g. guard rings with PN or Schottky junctions
    • H10D62/107Buried supplementary regions, e.g. buried guard rings 
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    • H10D62/149Source or drain regions of field-effect devices
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Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】特に、ノーマリオフの電圧駆動型で、製造工程
の簡単な低オン抵抗の高耐圧電界効果トランジスタを提
供する。 【解決手段】N型SiC基板10とその上のN型エ
ピタキシャル領域20と、N型エピタキシャル領域2
0上にヘテロ接合するN型多結晶シリコン層60と、
型エピタキシャル領域20とN型多結晶シリコン
層60との接合部に隣接してゲート絶縁膜30を介して
配設されたゲート電極40と、N型SiC基板10の
裏面に設けられたドレイン電極90と、N型多結晶シ
リコン層60に接触するソース電極80とを有する。
(57) [Problem] To provide a normally-off voltage-driven type high-breakdown-voltage field-effect transistor having a low on-resistance and a simple manufacturing process. Kind Code: A1 An N + -type SiC substrate, an N -type epitaxial region on the substrate, and an N -type epitaxial region.
An N -type polycrystalline silicon layer 60 heterojunctioning on
A gate electrode 40 provided adjacent to a junction between the N type epitaxial region 20 and the N type polycrystalline silicon layer 60 via the gate insulating film 30 and a back surface of the N + type SiC substrate 10 are provided. Drain electrode 90 and a source electrode 80 in contact with N type polycrystalline silicon layer 60.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素半導体を
用いた電界効果トランジスタを有する炭化珪素半導体装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon carbide semiconductor device having a field effect transistor using a silicon carbide semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化珪素(以下、SiCと記す)はバン
ドギャップが広く、また、最大絶縁破壊電界がシリコン
(以下、Siと記す)と比較して一桁も大きい。さら
に、SiCの自然酸化物はSiOであり、Siと同様
の方法により容易にSiCの表面上に熱酸化膜を形成す
ることができる。このため、SiCは電気自動車の高速
/高電圧スイッチング素子、特に、高電力ユニ/バイポ
ーラ素子として用いた際に、非常に優れた材料となるこ
とが期待される。
2. Description of the Related Art Silicon carbide (hereinafter referred to as SiC) has a wide band gap and has a maximum dielectric breakdown electric field that is an order of magnitude larger than that of silicon (hereinafter referred to as Si). Further, the natural oxide of SiC is SiO 2 , and a thermal oxide film can be easily formed on the surface of SiC by the same method as for Si. Therefore, SiC is expected to be a very excellent material when used as a high-speed / high-voltage switching element of an electric vehicle, particularly a high-power uni / bipolar element.

【0003】図20は、従来のSiCプレーナ型MOS
FET構造を示す断面図であり、例えば特開平10−2
33503号公報に開示されている。図に示すように、
高濃度N型(以下、高濃度は、低濃度はを用いて記
載する)SiC基板10上に、N型SiCエピタキシ
ャル領域20が形成されている。そして、エピタキシャ
ル領域20の表層部における所定領域には、P型べー
ス領域150、およびN型ソース領域160が形成さ
れている。また、N型SiCエピタキシャル領域20
の上には、ゲート絶縁膜30を介してゲート電極40が
配置され、ゲート電極40は層間絶縁膜110にて覆わ
れている。P型ベース領域150およびN型ソース
領域160に接するようにソース電極80が形成される
とともに、N型SiC基板10の裏面にはドレイン電
極90が形成されている。
FIG. 20 shows a conventional SiC planar type MOS.
It is a sectional view showing a FET structure, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-2
It is disclosed in Japanese Patent No. 33503. As shown in the figure,
An N -type SiC epitaxial region 20 is formed on a high-concentration N type (hereinafter, high concentration is described as + and low concentration is described as ) SiC substrate 10. Then, a P type base region 150 and an N + type source region 160 are formed in a predetermined region in the surface layer portion of the epitaxial region 20. In addition, the N type SiC epitaxial region 20
A gate electrode 40 is arranged on the above with a gate insulating film 30 interposed therebetween, and the gate electrode 40 is covered with an interlayer insulating film 110. A source electrode 80 is formed in contact with the P type base region 150 and the N + type source region 160, and a drain electrode 90 is formed on the back surface of the N + type SiC substrate 10.

【0004】このプレーナ型MOSFETの動作として
は、ドレイン電極90とソース電極80との間に電圧が
印加された状態で、ゲート電極40に正の電圧が印加さ
れると、ゲート電極40に対向したP型ベース領域1
50の表層に反転型のチャネル領域100が形成され、
ドレイン電極90からソース電極80へと電流を流すこ
とが可能となる。また、ゲート電極40に印加された電
圧を取り去ることによってドレイン電極90とソース電
極80との間は電気的に絶縁され、スイッチング機能を
示すことになる。
The operation of this planar type MOSFET is such that when a positive voltage is applied to the gate electrode 40 in a state where a voltage is applied between the drain electrode 90 and the source electrode 80, it opposes the gate electrode 40. P - type base region 1
The inversion type channel region 100 is formed on the surface layer of 50,
A current can be passed from the drain electrode 90 to the source electrode 80. Further, by removing the voltage applied to the gate electrode 40, the drain electrode 90 and the source electrode 80 are electrically insulated from each other, and a switching function is exhibited.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図20
に示すようなSiCプレーナ型MOSFETでは、ゲー
ト絶縁膜30と反転型のチャネル領域100との界面に
不完全な結晶構造、すなわち、多量の界面準位が存在す
ることが知られている(V. V. Afanasev, M. Bassler,
G. Pensl and M. Schulz, Phys. Stat. Sol. (A) 162(1
997)321.)。このため、ゲート電極40に電圧を印加し
て形成した、チャネル領域100の表層の反転型チャネ
ルに多量の界面準位が存在し、これらが電子トラップと
して働くため、チャネル移動度を大きくすることができ
ず、結果的にSiCプレーナ型MOSFETのオン抵抗
が高くなるという問題があった。
However, as shown in FIG.
It is known that in the SiC planar type MOSFET as shown in (1), an incomplete crystal structure, that is, a large amount of interface states exists at the interface between the gate insulating film 30 and the inversion type channel region 100 (VV Afanasev. , M. Bassler,
G. Pensl and M. Schulz, Phys. Stat. Sol. (A) 162 (1
997) 321.). Therefore, a large amount of interface states exist in the inversion type channel in the surface layer of the channel region 100 formed by applying a voltage to the gate electrode 40, and these act as electron traps, so that the channel mobility can be increased. However, there is a problem that the on-resistance of the SiC planar MOSFET increases as a result.

【0006】本発明は、上記のごとき従来技術の問題を
解決するためになされたものであり、低オン抵抗の高耐
圧電界効果トランジスタを提供することを目的とする。
特に、ノーマリオフの電圧駆動型で、製造工程の簡単な
炭化珪素半導体装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and an object thereof is to provide a high breakdown voltage field effect transistor having a low on-resistance.
In particular, it is an object of the invention to provide a normally-off voltage drive type silicon carbide semiconductor device having a simple manufacturing process.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては特許請求の範囲に記載するような
構成をとる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a structure as described in the claims.

【0008】すなわち、請求項1記載の炭化珪素半導体
装置は、第一導電型の炭化珪素半導体基体と、該半導体
基体上にヘテロ接合するヘテロ半導体領域と、前記半導
体基体と前記ヘテロ半導体領域との接合部に隣接してゲ
ート絶縁膜を介して配設されたゲート電極と、前記半導
体基体に設けられた第一導電型のドレイン電極と、前記
ヘテロ半導体領域に接触するソース電極とを備えたこと
を特徴とする(実施の形態1〜4に対応)。
That is, a silicon carbide semiconductor device according to a first aspect of the present invention comprises a first conductivity type silicon carbide semiconductor substrate, a hetero semiconductor region hetero-junctioned to the semiconductor substrate, the semiconductor substrate and the hetero semiconductor region. A gate electrode disposed adjacent to the junction via a gate insulating film, a drain electrode of the first conductivity type provided on the semiconductor substrate, and a source electrode in contact with the hetero semiconductor region (Corresponding to the first to fourth embodiments).

【0009】また、請求項2記載の炭化珪素半導体装置
は、請求項1記載の炭化珪素半導体装置において、前記
ゲート電極に前記ゲート絶縁膜を介して対向する前記半
導体基体の表面の一部に、第二導電型の半導体領域が形
成されていることを特徴とする(実施の形態2〜4に対
応)。
A silicon carbide semiconductor device according to a second aspect is the silicon carbide semiconductor device according to the first aspect, wherein a part of a surface of the semiconductor substrate facing the gate electrode via the gate insulating film is provided. A second conductive type semiconductor region is formed (corresponding to the second to fourth embodiments).

【0010】また、請求項3記載の炭化珪素半導体装置
は、第一導電型の炭化珪素半導体基体と、該半導体基体
に形成された溝と、該溝内に充填された、前記半導体基
体とヘテロ接合するヘテロ半導体領域と、前記半導体基
体と前記ヘテロ半導体領域との接合部に隣接してゲート
絶縁膜を介して配設されたゲート電極と、前記半導体基
体に設けられた第一導電型のドレイン電極と、前記ヘテ
ロ半導体領域に接触するソース電極とを備えたことを特
徴とする(実施の形態5〜9に対応)。
According to a third aspect of the present invention, in a silicon carbide semiconductor device, a silicon carbide semiconductor substrate of the first conductivity type, a groove formed in the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate filled in the groove with the semiconductor substrate are provided. A hetero semiconductor region to be joined, a gate electrode provided adjacent to a junction between the semiconductor substrate and the hetero semiconductor region via a gate insulating film, and a drain of the first conductivity type provided in the semiconductor substrate. An electrode and a source electrode in contact with the hetero semiconductor region are provided (corresponding to the fifth to ninth embodiments).

【0011】また、請求項4記載の炭化珪素半導体装置
は、請求項3記載の炭化珪素半導体装置において、前記
半導体基体の一部に、前記ヘテロ半導体領域に接続する
ように、第二導電型の半導体領域が形成されていること
を特徴とする(実施の形態6に対応)。
A silicon carbide semiconductor device according to a fourth aspect is the silicon carbide semiconductor device according to the third aspect, wherein a part of the semiconductor substrate is of the second conductivity type so as to be connected to the hetero semiconductor region. A semiconductor region is formed (corresponding to the sixth embodiment).

【0012】また、請求項5記載の炭化珪素半導体装置
は、第一導電型の炭化珪素半導体基体と、該半導体基体
上にヘテロ接合するヘテロ半導体領域と、該ヘテロ半導
体領域を深さ方向に貫通して前記半導体基体に達するよ
うに形成された溝と、該溝内に絶縁膜を介して充填され
るゲート電極と、前記ヘテロ半導体領域に接触するソー
ス電極と、前記半導体基体に設けられた第一導電型のド
レイン電極とを備えたことを特徴とする(実施の形態
8、9に対応)。
A silicon carbide semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention is a silicon carbide semiconductor substrate of the first conductivity type, a hetero semiconductor region hetero-junctioned to the semiconductor substrate, and the hetero semiconductor region penetrating in the depth direction. A groove formed to reach the semiconductor substrate, a gate electrode filled in the groove via an insulating film, a source electrode in contact with the hetero semiconductor region, and a first electrode provided on the semiconductor substrate. And a drain electrode of one conductivity type (corresponding to the eighth and ninth embodiments).

【0013】また、請求項6記載の炭化珪素半導体装置
は、請求項1ないし5のいずれか記載の炭化珪素半導体
装置において、前記ゲート電極に前記ゲート絶縁膜を介
して対向する前記半導体基体の一部に、前記半導体基体
と濃度が異なる第二の第一導電型の半導体領域が形成さ
れており、該第二の第一導電型の半導体領域が前記ヘテ
ロ半導体領域に接触していることを特徴とする(実施の
形態4、7に対応)。
Further, a silicon carbide semiconductor device according to a sixth aspect is the silicon carbide semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the semiconductor substrate is opposed to the gate electrode via the gate insulating film. A second first-conductivity-type semiconductor region having a different concentration from that of the semiconductor substrate, and the second first-conductivity-type semiconductor region is in contact with the hetero semiconductor region. (Corresponding to the fourth and seventh embodiments).

【0014】また、請求項7記載の炭化珪素半導体装置
は、請求項1ないし6のいずれか記載の炭化珪素半導体
装置において、前記ヘテロ半導体領域が不純物濃度の異
なる領域を持つことを特徴とする(実施の形態3、5、
7に対応)。
A silicon carbide semiconductor device according to a seventh aspect is the silicon carbide semiconductor device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the hetero semiconductor region has regions having different impurity concentrations ( Embodiments 3, 5,
7).

【0015】また、請求項8記載の炭化珪素半導体装置
は、請求項1ないし7のいずれか記載の炭化珪素半導体
装置において、前記ヘテロ半導体領域が、シリコンまた
はアモルファスシリコンまたは多結晶シリコンの少なく
とも1つからなることを特徴とする(実施の形態1〜9
に対応)。
A silicon carbide semiconductor device according to claim 8 is the silicon carbide semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, wherein the hetero semiconductor region is at least one of silicon, amorphous silicon, or polycrystalline silicon. (Embodiments 1 to 9)
Corresponding to).

【0016】[0016]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、 ゲート電極に正の電圧を印加してヘテロ接合のエネル
ギー障壁の厚さを薄くすれば、その薄くなった障壁をキ
ャリアが通過することができる(トンネル現象)。すな
わち、ドレインに正の電圧を印加した状態で、ゲート電
極からの電界によりエネルギー障壁の厚さを制御し、こ
の半導体装置を流れる主電流を制御できる。それゆえ、
本発明による半導体装置では、MOSFETにおけるチ
ャネル構造(図20のチャネル領域100)が存在しな
いので、その分、オン抵抗が低くなり、しかも電圧駆動
型素子としてMOSFETと同様に使用することができ
る。
According to the invention described in claim 1, if a positive voltage is applied to the gate electrode to reduce the thickness of the energy barrier of the heterojunction, carriers can pass through the reduced barrier. Can (tunnel phenomenon). That is, with the positive voltage applied to the drain, the thickness of the energy barrier can be controlled by the electric field from the gate electrode, and the main current flowing through this semiconductor device can be controlled. therefore,
In the semiconductor device according to the present invention, since the channel structure in the MOSFET (channel region 100 in FIG. 20) does not exist, the ON resistance is correspondingly reduced, and moreover, it can be used as a voltage-driven element similarly to the MOSFET.

【0017】また、本半導体装置は、基本となる素子
構造の作製において、炭化珪素半導体基体への伝導度制
御が必要でなく、その製造工程が簡単である。伝導度制
御が必要ないということは、例えば炭化珪素半導体基体
ヘイオン注入したイオンを活性化させるための1700
℃程度の高温アニール等も行わなくて済むため、製造工
程の負荷を減らすことができるとともに、高温アニール
で生じる表面荒れ等の問題も回避することができる。
Further, in the production of the basic element structure, the present semiconductor device does not require conductivity control to the silicon carbide semiconductor substrate, and the production process thereof is simple. The fact that conductivity control is not necessary means that, for example, 1700 for activating the ions implanted into the silicon carbide semiconductor substrate.
Since it is not necessary to anneal at a high temperature of about 0 ° C., it is possible to reduce the load on the manufacturing process and avoid problems such as surface roughness that occur during the high temperature anneal.

【0018】さらに、例えばMOSFETにおけるウ
ェル領域(図20のP型べース領域150)および該
ウェル領域のコンタクト領域が必要ないので、このよう
な素子構造に比べ微細化に好都合である(実施の形態1
〜4に対応)。
Further, for example, since the well region (P type base region 150 in FIG. 20) and the contact region of the well region in the MOSFET are not required, it is convenient for miniaturization as compared with such an element structure (implementation). Form 1
Corresponding to ~ 4).

【0019】請求項2記載の発明によれば、ゲート電極
にゲート絶縁膜を介して対向する半導体基体の表面の一
部に、第二導電型の半導体領域を形成することにより、
ゲート絶縁膜に印加される電界が緩和されるので、ゲー
ト絶縁膜の信頼性が向上する(実施の形態2〜4に対
応)。
According to the second aspect of the present invention, the second conductivity type semiconductor region is formed on a part of the surface of the semiconductor substrate facing the gate electrode with the gate insulating film interposed therebetween.
Since the electric field applied to the gate insulating film is relaxed, the reliability of the gate insulating film is improved (corresponding to the second to fourth embodiments).

【0020】請求項3記載の発明によれば、半導体基体
に設けた溝内にヘテロ半導体領域を充填して、ヘテロ接
合界面方向に対してゲート絶縁膜を直交させることで、
ゲート電極からヘテロ接合界面までの電気力線の長さを
短くすることができる。このため、ゲート電極からの電
界によるエネルギー障壁の厚さの制御性をさらに向上さ
せることができる。すなわち、低いゲート電圧で障壁の
トンネル電流を流すことができ、ゲート電流によるエネ
ルギー主電流の制御が容易になる(実施の形態5〜9に
対応)。
According to the third aspect of the present invention, the hetero semiconductor region is filled in the groove provided in the semiconductor substrate, and the gate insulating film is orthogonal to the heterojunction interface direction.
The length of the line of electric force from the gate electrode to the heterojunction interface can be shortened. Therefore, the controllability of the thickness of the energy barrier by the electric field from the gate electrode can be further improved. That is, the tunnel current of the barrier can be made to flow with a low gate voltage, and the control of the energy main current by the gate current becomes easy (corresponding to the fifth to ninth embodiments).

【0021】請求項4記載の発明によれば、ヘテロ半導
体領域に接続する第二導電型の半導体領域により、素子
の耐圧がこの領域と、第一導電型の半導体基体とのダイ
オード逆方向耐圧で決まるように設計できるため、高耐
圧素子が得られる(実施の形態6に対応)。
According to the fourth aspect of the invention, due to the second conductivity type semiconductor region connected to the hetero semiconductor region, the breakdown voltage of the device is the diode reverse direction breakdown voltage between this region and the first conductivity type semiconductor substrate. Since it can be designed to be determined, a high breakdown voltage element can be obtained (corresponding to the sixth embodiment).

【0022】請求項5記載の発明によれば、トレンチゲ
ート構造により素子の微細化が可能である(実施の形態
8、9に対応)。
According to the invention of claim 5, the device can be miniaturized by the trench gate structure (corresponding to the eighth and ninth embodiments).

【0023】請求項6記載の発明によれば、ヘテロ半導
体領域に接触するように形成する第二の第一導電型の半
導体領域は、第一導電型の半導体基体よりも高濃度に形
成される。このため、ヘテロ半導体領域と第二の半導体
領域との拡散電位による、第二の半導体領域への空乏層
の拡がりが小さくなり、エネルギー障壁の厚さが薄く形
成される。その結果、低いゲート電圧で障壁のトンネル
電流を流すことができ、ゲート電圧によるエネルギー主
電流の制御が容易になる(実施の形態4、7に対応)。
According to the sixth aspect of the invention, the second first-conductivity-type semiconductor region formed in contact with the hetero semiconductor region is formed at a higher concentration than the first-conductivity-type semiconductor substrate. . For this reason, the spread of the depletion layer to the second semiconductor region due to the diffusion potential between the hetero semiconductor region and the second semiconductor region becomes small, and the energy barrier is formed thin. As a result, the tunnel current of the barrier can be passed at a low gate voltage, and the energy main current can be easily controlled by the gate voltage (corresponding to the fourth and seventh embodiments).

【0024】請求項7記載の発明によれば、ヘテロ接合
半導体領域内部で不純物濃度の異なる領域を任意に設定
できるという利点があり、素子の応用範囲を広めること
ができる(実施の形態3、5、7に対応)。
According to the seventh aspect of the invention, there is an advantage that regions having different impurity concentrations can be arbitrarily set inside the heterojunction semiconductor region, and the application range of the element can be widened (third and fifth embodiments). , 7).

【0025】請求頃8記載の発明によれば、炭化珪素半
導体基体へヘテロ接合するヘテロ半導体領域を構成する
シリコンまたはアモルファスシリコンまたは多結晶シリ
コンの材料は、炭化珪素よりもバンドギャップが小さ
く、炭化珪素とヘテロ接合を形成する。このため、請求
項1ないし8のいずれか記載の炭化珪素半導体装置にお
いて、ヘテロ半導体領域にこれらの材料を用いると、上
記記載の効果が得られやすい。また、シリコン、アモル
ファスシリコンまたは多結晶シリコンにおいては、炭化
珪素基板上への堆積、または酸化、パターニング、選択
的エッチング、選択的伝導度制御等が容易である(実施
の形態1〜8に対応)。
According to the invention described in Claim 8, the material of silicon, amorphous silicon or polycrystalline silicon forming the hetero-semiconductor region hetero-junction to the silicon carbide semiconductor substrate has a band gap smaller than that of silicon carbide. To form a heterojunction with. Therefore, in the silicon carbide semiconductor device according to any one of claims 1 to 8, when these materials are used for the hetero semiconductor region, the above-described effects are easily obtained. Further, in the case of silicon, amorphous silicon, or polycrystalline silicon, deposition on a silicon carbide substrate, or oxidation, patterning, selective etching, selective conductivity control, etc. are easy (corresponding to the first to eighth embodiments). .

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に従って説明する。なお、以下の実施の形態で
は、ヘテロ半導体領域に多結晶シリコン(Poly-Si)
を用いた例で説明したが、ヘテロ半導体領域を形成する
材料についてはこの限りではない。また、ここで用いら
れる炭化珪素(SiC)のポリタイプは4Hが代表的で
あるが、6H、3C等その他のポリタイプでも構わな
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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiments below, polycrystalline silicon (Poly-Si) is formed in the hetero semiconductor region.
However, the material for forming the hetero semiconductor region is not limited to this. The polytype of silicon carbide (SiC) used here is typically 4H, but other polytypes such as 6H and 3C may be used. Furthermore, it goes without saying that modifications are included without departing from the spirit of the present invention.

【0027】また、本実施の形態では、すべてドレイン
電極を半導体基体裏面に形成し、ソース電極を基板表面
に配置して電流を素子内部に縦方向に流す構造の炭化珪
素半導体装置で説明したが、例えばドレイン電極をソー
ス電極と同じく基板表面に配置して、電流を横方向に流
す構造の電界効果トランジスタにおいても本発明が適用
可能である。
Further, in the present embodiment, the description has been given of the silicon carbide semiconductor device having a structure in which the drain electrode is formed on the back surface of the semiconductor substrate, the source electrode is arranged on the substrate surface, and a current is passed in the element in the vertical direction. For example, the present invention can be applied to a field effect transistor having a structure in which a drain electrode and a source electrode are arranged on the surface of a substrate so that a current flows laterally.

【0028】実施の形態1 図1は、本発明による炭化珪素半導体装置の実施の形態
1を示す図である。該図は、単位セルが2つ連続した構
造を示す断面図である。実際には単位セルが多数並列接
続されている。
First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a silicon carbide semiconductor device according to the present invention. This figure is a cross-sectional view showing a structure in which two unit cells are continuous. Actually, many unit cells are connected in parallel.

【0029】ドレイン領域となるN型SiC基板10
上に、N型エピタキシャル領域20が積層される。エ
ピタキシャル領域20上の所定領域には、N型多結晶
シリコン層60が形成される。多結晶シリコン層60と
エピタキシャル領域20とは、ヘテロ接合しており、接
合界面にはエネルギー障壁が存在している。また、エピ
タキシャル領域20と多結晶シリコン層60との接合部
に隣接して、ゲート絶縁膜30を介したゲート電極40
が形成される。ゲート電極40は、層間絶縁膜110に
覆われる。多結晶シリコン層60は、ソース電極80に
接続される。N 型SiC基板10の裏面には、ドレイ
ン電極90が形成されている。
N serving as a drain region+Type SiC substrate 10
On top, NThe type epitaxial regions 20 are stacked. D
In a predetermined area on the axial area 20, NType polycrystal
A silicon layer 60 is formed. With a polycrystalline silicon layer 60
Heterojunction with the epitaxial region 20
An energy barrier exists at the interface. Also epi
Junction of the axial region 20 and the polycrystalline silicon layer 60
Adjacent to the gate electrode 40 via the gate insulating film 30
Is formed. The gate electrode 40 is formed on the interlayer insulating film 110.
To be covered. The polycrystalline silicon layer 60 is formed on the source electrode 80.
Connected. N +On the back surface of the die-type SiC substrate 10.
An electrode 90 is formed.

【0030】この炭化珪素半導体装置は、ソース電極8
0を接地し、ドレイン電極90に正の電圧Vを印加し
て使用する。そして、このとき、ゲート電極40が接地
されていると、素子の特性はN型多結晶シリコン層6
0とSiCエピタキシャル領域20とのヘテロ接合ダイ
オードの逆方向バイアス特性となる。すなわち、ドレイ
ン電圧Vが十分に高い電圧Vになるまでは、ドレイ
ン電極90とソース電極80との間に電流は流れない。
しかし、ドレイン電圧VがVを超えると、トンネル
現象により急激に電流が流れ始める。一方で、ゲート電
極40に正電圧が印加されると、N型多結晶シリコン
層60とSiCエピタキシャル領域20とのヘテロ接合
界面に電界が作用し、電界集中によりヘテロ接合面がな
すエネルギー障壁の厚さが薄くなる。その結果、ドレイ
ン電圧Vが所定電圧V以下であってもトンネル現象
が生じて電流が流れ始める。
This silicon carbide semiconductor device has a source electrode 8
0 is grounded and a positive voltage V d is applied to the drain electrode 90 for use. Then, at this time, if the gate electrode 40 is grounded, the characteristics of the element will be the N -type polycrystalline silicon layer 6
0 and the SiC epitaxial region 20 have a reverse bias characteristic of a heterojunction diode. That is, no current flows between the drain electrode 90 and the source electrode 80 until the drain voltage V d becomes a sufficiently high voltage V b .
However, when the drain voltage V d exceeds V b , a current suddenly starts to flow due to a tunnel phenomenon. On the other hand, when a positive voltage is applied to the gate electrode 40, an electric field acts on the heterojunction interface between the N type polycrystalline silicon layer 60 and the SiC epitaxial region 20, and an electric field concentration causes an energy barrier of the heterojunction surface. The thickness becomes thin. As a result, even if the drain voltage V d is equal to or lower than the predetermined voltage V b , a tunnel phenomenon occurs and current starts flowing.

【0031】つまり、本発明による炭化珪素半導体装置
は、ドレイン電圧VをV以下に保ち、この状態にて
ゲート電極40に正電圧を印加することにより、ドレイ
ン電極90とソース電極80との間の電流制御を行うも
のである。
That is, in the silicon carbide semiconductor device according to the present invention, the drain voltage V d is kept below V b , and a positive voltage is applied to the gate electrode 40 in this state, so that the drain electrode 90 and the source electrode 80 are separated from each other. The current is controlled between them.

【0032】《ヘテロ接合特性》次に、多結晶シリコン
とSiCとのヘテロ接合の特性について、図17から1
9を用いて詳細に説明する。図17〜19は、半導体の
エネルギーバンド構造を示す図である。図中、左側がN
型シリコン、右側がN型4H−SiCである。本実
施の形態1では多結晶シリコンを用いているが、図中で
はシリコンのエネルキーバンドを用いて説明する。
<< Heterojunction Characteristics >> Next, the characteristics of the heterojunction between polycrystalline silicon and SiC will be described with reference to FIGS.
It will be described in detail with reference to FIG. 17 to 19 are diagrams showing the energy band structure of a semiconductor. In the figure, the left side is N
- type silicon, the right the N - a type 4H-SiC. Polycrystalline silicon is used in the first embodiment, but an explanation will be given by using an energy band of silicon in the figure.

【0033】図17は、両者が接触していない状態を示
す。図中、シリコンの電子親和力をχ、仕事関数(真
空準位からフェルミ準位までのエネルギー)をφ、フ
ェルミエネルギー(伝導帯からフェルミ準位までのエネ
ルギー)をδ、バンドギャップをEG1とした。同様
に、4H−SiCの電子親和力をχ、仕事関数を
φ 、フェルミエネルギーをδ、バンドギャップをE
G2としておく。
FIG. 17 shows a state in which they are not in contact with each other.
You In the figure, χ is the electron affinity of silicon.1, Work function (true
Energy from the empty level to the Fermi level) φ1, H
Ermi energy (energy from conduction band to Fermi level)
Ruggy) to δ1, The bandgap is EG1And As well
And the electron affinity of 4H-SiC is χTwo, Work function
φ Two, Fermi energy δTwo, The bandgap is E
G2I will keep it.

【0034】両者を接触させ、シリコンと4H−SiC
のヘテロ接合を形成すると、エネルギーバンド構造は図
18のようになる。シリコンと4H−SiCとの接合面
には、両者の電子親和力χの違いからエネルギー障壁△
が存在する。
Both are brought into contact with each other, and silicon and 4H--SiC
18 is formed, the energy band structure becomes as shown in FIG. Due to the difference in electron affinity χ between the silicon and 4H-SiC, the energy barrier Δ
E c is present.

【0035】△E=χ−χ (1) なお、簡単のため、ヘテロ接合界面において界面準位が
存在しない場合の半導体ヘテロ接合、いわば、理想ヘテ
ロ接合のエネルギー準位について考える。
ΔE c = χ 1 −χ 2 (1) For simplicity, let us consider the energy level of a semiconductor heterojunction, that is, an ideal heterojunction, in the case where no interface level exists at the heterojunction interface.

【0036】さて、図1における半導体装置において、
ゲート電極40を接地した状態でドレイン電極90に正
の電圧Vdを印加すると、N型多結晶シリコン層60
とN 型4H−SiCエピタキシャル領域20との接合
界面のエネルギーバンド図は、おおよそ図19の実線で
示すようになる。4H−SiCエピタキシャル領域20
側には、ドレイン電圧Vに応じて空乏層が拡がる。一
方で、多結晶シリコン層60側の電子は、エネルギー障
壁△Eを越えることができず、接合界面に電子が蓄積
し、素子電流はほとんど流れない。そして、SiCエピ
タキシャル領域20側に拡がる空乏層に見合う電気力線
がこの電子の蓄積層で終端し、多結晶シリコン層60側
では電界がシールドされる。それゆえ、先に多結晶シリ
コン層60がブレークダウンを起こすということはな
く、ドレイン電圧Vが所定電圧V になって初めてド
レイン電極90からソース電極80へと急激に電流が流
れ始める。
Now, in the semiconductor device shown in FIG.
Connect the drain electrode 90 to the drain electrode 90 with the gate electrode 40 grounded.
When the voltage Vd ofType polycrystalline silicon layer 60
And N Bonding with type 4H-SiC epitaxial region 20
The energy band diagram of the interface is approximately the solid line in FIG.
As shown. 4H-SiC epitaxial region 20
Drain voltage VdThe depletion layer expands accordingly. one
On the other hand, the electrons on the polycrystalline silicon layer 60 side are
Wall △ EcCannot be exceeded and electrons accumulate at the junction interface.
However, almost no element current flows. And SiC epi
Electric lines of force corresponding to the depletion layer extending to the side of the axial region 20
Ends in this electron accumulation layer, and the polycrystalline silicon layer 60 side
In, the electric field is shielded. Therefore, the polycrystalline
It doesn't mean that the con layer 60 breaks down.
Drain voltage VdIs the predetermined voltage V bFor the first time
A current suddenly flows from the rain electrode 90 to the source electrode 80.
Start to get lost.

【0037】ゲート電極40に正電圧が印加されると、
型多結晶シリコン層60とSiCエピタキシャル領
域20とのヘテロ接合界面に電界が作用し、図19の点
線で示すようにヘテロ接合面がなすエネルギー障壁の厚
さが薄くなる。このエネルギー障壁の厚さが100Å程
度と十分に薄くなると、トンネル現象により電子が障壁
を通過し、その結果、ドレイン電圧Vが所定電圧V
以下であってもトンネル現象が生じて電流が流れ始め
る。
When a positive voltage is applied to the gate electrode 40,
An electric field acts on the heterojunction interface between the N type polycrystalline silicon layer 60 and the SiC epitaxial region 20, and the thickness of the energy barrier formed by the heterojunction surface becomes thin as shown by the dotted line in FIG. When the thickness of this energy barrier becomes sufficiently thin as about 100 Å, electrons pass through the barrier due to the tunnel phenomenon, and as a result, the drain voltage V d becomes the predetermined voltage V b.
Even if it is below, a tunnel phenomenon occurs and current starts to flow.

【0038】以上説明してきたヘテロ接合特性は、半導
体とショットキーメタルの接合特性、いわゆる、ショッ
トキー接合特性によく似た性質を有している。しかし、
例えば多結晶シリコンとSiCのヘテロ接合特性は、以
下に説明する点において、ショットキーメタルとSiC
の接合特性よりも優れた性質を有する。
The heterojunction characteristics described above have characteristics very similar to the junction characteristics of a semiconductor and a Schottky metal, so-called Schottky junction characteristics. But,
For example, the heterojunction characteristics of polycrystalline silicon and SiC are as follows.
It has properties superior to the bonding properties of.

【0039】多結晶シリコンとSiCのヘテロ接合特性
について、図18でさらに詳しく説明する。
The heterojunction characteristics of polycrystalline silicon and SiC will be described in more detail with reference to FIG.

【0040】シリコンと4H−SiCを接触させると、
4H−SiC側からシリコン側へ電子が移動するため、
シリコン側の接合界面には幅W1の電子の蓄積層が形成
され、一方で、4H−SiC側には幅W2の空乏層が形
成されると仮定する。両接合界面に生じる拡散電位をV
、シリコン側の拡散電位成分をV、4H−SiC側
の拡散電位成分をVとすると、Vは両者のフェルミ
準位のエネルギー差であるから、 V=(δ+△E−δ)/q (2) V=V+V (3) 4H−SiC側に形成される空乏層幅W2は、 W2={(2・ε0・ε2・V)/(q・N2)}1/2 (4) ここでε0は真空中の誘電率、ε2は4H−SiCの比
誘電率、N2は4H−SiCのイオン化不純物濃度を表
す。なお、これらの式は、簡単のため理想的状態を考
え、かつ、歪みの効果も考慮せずに、さらに、バンド不
連続のモデルはAndersonの電子親和力に基づいたもので
ある。
When silicon is brought into contact with 4H-SiC,
Since electrons move from the 4H-SiC side to the silicon side,
It is assumed that an electron accumulation layer having a width W1 is formed on the junction interface on the silicon side, while a depletion layer having a width W2 is formed on the 4H-SiC side. The diffusion potential generated at both junction interfaces is V
D, when the diffusion potential components of the silicon side diffusion potential components of V 1, 4H-SiC side and V 2, V D because is the energy difference between the Fermi level of the two, V D = (δ 1 + △ E c -δ 2) / q (2 ) V D = V 1 + V 2 (3) depletion width is formed in the 4H-SiC side W2 is, W2 = {(2 · ε0 · ε2 · V 2) / (q N2)} 1/2 (4) Here, ε0 represents a dielectric constant in vacuum, ε2 represents a relative dielectric constant of 4H—SiC, and N2 represents an ionized impurity concentration of 4H—SiC. Note that these equations consider the ideal state for simplicity and do not consider the effect of distortion, and the model of band discontinuity is based on Anderson's electron affinity.

【0041】図1に示す本発明の半導体装置において
は、図19のようにエネルギー障壁の幅を、ゲート電極
に電圧を印加することで狭くして主電流を制御する。こ
のため式(4)で示したW2を大きくしてしまうと、ゲ
ート電圧によるトンネル電流の制御が困難になってしま
う。一方で、W2を薄くすると、低いゲート電圧で障壁
のトンネル電流を流すことができ、ゲート電圧によるエ
ネルギー主電流の制御が容易になる。しかしながら、素
子の降伏電圧Vが小さくなり、高ドレイン耐圧素子が
得られない。
In the semiconductor device of the present invention shown in FIG. 1, the width of the energy barrier is narrowed by applying a voltage to the gate electrode to control the main current as shown in FIG. Therefore, if W2 shown in the equation (4) is increased, it becomes difficult to control the tunnel current by the gate voltage. On the other hand, when W2 is made thin, the tunnel current of the barrier can be passed at a low gate voltage, and the control of the energy main current by the gate voltage becomes easy. However, the breakdown voltage Vb of the device becomes small, and a high drain breakdown voltage device cannot be obtained.

【0042】式(4)において、W2はVの関数であ
り、Vはヘテロ接合に生じる拡散電位Vの4H−S
iC側の拡散電位成分であるから(式3)、Vを大き
くすればVも大きくなるし、逆もそうである。そし
て、Vはヘテロ接合する半導体のフェルミ準位のエネ
ルギー差であるから、ヘテロ接合する半導体のイオン化
不純物濃度を変えることで制御できる。
The formula (4), W2 is a function of V 2, V 2 is 4H-S of the diffusion potential V D generated at the heterojunction
Since it is the diffusion potential component on the iC side (Equation 3), increasing V D also increases V 2 , and vice versa. Since V D is the energy difference of the Fermi level of the semiconductor that is heterojunction, it can be controlled by changing the ionized impurity concentration of the semiconductor that is heterojunction.

【0043】すなわち、例えば多結晶シリコンとSiC
のヘテロ接合においては、SiC側に形成される空乏層
幅W2を、多結晶シリコン中のイオン化不純物濃度を変
えることで制御できる。その結果、所望のヘテロ接合耐
圧を得つつゲート電圧によるトンネル電流の制御を行う
ことができるようにW2を変えることができる。これ
は、多結晶シリコンとSiCのヘテロ接合の大きな利点
である。
That is, for example, polycrystalline silicon and SiC
In the heterojunction, the width W2 of the depletion layer formed on the SiC side can be controlled by changing the concentration of ionized impurities in the polycrystalline silicon. As a result, W2 can be changed so that the tunnel current can be controlled by the gate voltage while obtaining a desired heterojunction breakdown voltage. This is a great advantage of the heterojunction of polycrystalline silicon and SiC.

【0044】というのは、ショットキーメタルとSiC
との接合では、ショットキーメタルの仕事関数が物質固
有の値なので、W2を変えるためにはショットキーメタ
ルの材料そのものを変えるしかないからである。
Because, Schottky metal and SiC
This is because the work function of Schottky metal is a value peculiar to the substance in the junction with and, and the material itself of the Schottky metal must be changed in order to change W2.

【0045】以上の説明は、N型多結晶シリコンおよび
N型SiCを例にとって行ったが、P型多結晶シリコン
とN型SiCを用いてもよい。また、P型多結晶シリコ
ンとP型SiCを用いてもよい。さらに、シリコンや多
結晶シリコンに限らず、アモルファスシリコンを用いて
も構わない(請求項8に対応)。
Although the above description has been given by taking N-type polycrystalline silicon and N-type SiC as examples, P-type polycrystalline silicon and N-type SiC may be used. Alternatively, P-type polycrystalline silicon and P-type SiC may be used. Further, amorphous silicon is not limited to silicon and polycrystalline silicon (corresponding to claim 8).

【0046】《製造方法》次に、本実施の形態1の炭化
珪素半導体装置の製造方法の一例を、図10(a)〜
(c)および図11(d)〜(f)の断面図を用いて説
明する。まず、図10(a)の工程においては、N
SiC基板10の上に、例えば不純物濃度が1014
1018cm−3、厚さが1〜100μmのN型Si
Cエピタキシャル領域20が形成されている。
<< Manufacturing Method >> Next, an example of a method of manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
It demonstrates using (c) and sectional drawing of FIG.11 (d)-(f). First, in the step of FIG. 10A, an impurity concentration of, for example, 10 14 to 10 − is formed on the N + type SiC substrate 10.
10 18 cm −3 , N type Si having a thickness of 1 to 100 μm
A C epitaxial region 20 is formed.

【0047】図10(b)の工程においては、エピタキ
シャル領域20に対して犠牲酸化を行い、その犠牲酸化
膜を除去した後に、多結晶シリコン層60を厚さ例えば
0.1〜10μm程度、減圧CVD法を用いて堆積す
る。その後、多結晶シリコン層60に所望の不純物を導
入し、N型多結晶シリコン層60とする。不純物の導
入方法としては、堆積した多結晶シリコン層60のさら
に上に、高濃度にドーピングされたデポ膜を堆積し、6
00〜1000℃程度の熱処理により該デポ膜中の不純
物を多結晶シリコン層60中に熱拡散させるか、また
は、イオン注入により不純物を直接多結晶シリコン層6
0中に導入してもよい。
In the step of FIG. 10B, after sacrificial oxidation is performed on the epitaxial region 20 to remove the sacrificial oxide film, the polycrystalline silicon layer 60 is depressurized to a thickness of, for example, about 0.1 to 10 μm. It is deposited using the CVD method. After that, desired impurities are introduced into the polycrystalline silicon layer 60 to form the N -type polycrystalline silicon layer 60. As a method of introducing impurities, a highly-doped deposition film is deposited on the deposited polycrystalline silicon layer 60, and 6
The impurities in the deposit film are thermally diffused into the polycrystalline silicon layer 60 by a heat treatment at about 100 to 1000 ° C., or the impurities are directly injected into the polycrystalline silicon layer 6 by ion implantation.
It may be introduced at 0.

【0048】図10(c)の工程においては、多結晶シ
リコン層60のパターニングを行って、N型多結晶シ
リコン層60を形成する。
In the step of FIG. 10C, the polycrystalline silicon layer 60 is patterned to form the N -- type polycrystalline silicon layer 60.

【0049】図11(d)の工程においては、例えばC
VD酸化膜を堆積してゲート絶縁膜30を形成し、ゲー
ト絶縁膜30上に再度多結晶シリコン層40’を厚さ例
えば0.1〜10μm程度、減圧CVD法を用いて堆積
する。その後、多結晶シリコン層40’に所望の不純物
を導入する。
In the step of FIG. 11D, for example, C
A VD oxide film is deposited to form a gate insulating film 30, and a polycrystalline silicon layer 40 ′ is deposited again on the gate insulating film 30 to a thickness of, for example, about 0.1 to 10 μm by the low pressure CVD method. After that, desired impurities are introduced into the polycrystalline silicon layer 40 '.

【0050】図11(e)の工程においては、多結晶シ
リコン層40’のパターニングを行ってゲート電極40
を形成する。
In the step of FIG. 11E, the polycrystalline silicon layer 40 'is patterned to form the gate electrode 40.
To form.

【0051】なお、本実施の形態1では、多結晶シリコ
ン層60、40’を堆積した後に、不純物を該多結晶シ
リコン層60、40’中にドーピングする例で説明した
が、例えば多結晶シリコン層60、40’のパターニン
グを先に行ってから不純物をドーピングしてもよい。ま
た、多結晶シリコン層におけるキャリアの移動度を向上
させるために、例えばN型多結晶シリコン層60をア
ニールして、多結晶シリコン層60を単結晶化または多
結晶のグレインサイズを大きくしてもよい。なお、多結
晶シリコン層60にレーザー光を照射することにより結
晶化させてもよい。
In the first embodiment, the polycrystalline silicon layers 60 and 40 'are deposited and then the impurities are doped into the polycrystalline silicon layers 60 and 40'. However, for example, the polycrystalline silicon is used. The layers 60, 40 'may be patterned first and then doped with impurities. In order to improve carrier mobility in the polycrystalline silicon layer, for example, the N -type polycrystalline silicon layer 60 is annealed to make the polycrystalline silicon layer 60 single crystal or increase the grain size of the polycrystalline silicon. Good. The polycrystalline silicon layer 60 may be crystallized by irradiating it with laser light.

【0052】その後、層間絶縁膜110を形成して、そ
のパターニングを行い、例えばHF溶液を用いて層間絶
縁膜110およびゲート絶縁膜30のエッチングを行っ
てコンタクトホールを開孔する。
After that, the interlayer insulating film 110 is formed and patterned, and the interlayer insulating film 110 and the gate insulating film 30 are etched using, for example, an HF solution to open contact holes.

【0053】図11(f)の工程においては、N型多
結晶シリコン層60に接触するように例えば金属膜から
なるソース電極80を形成し、SiC基板10の裏面に
ドレイン電極90として金属膜を蒸着し、例えば600
〜1300℃程度で熱処理してオーミック電極とする。
このようにして図1に示す炭化珪素半導体装置が完成す
る。
In the step of FIG. 11F, the source electrode 80 made of, for example, a metal film is formed so as to come into contact with the N type polycrystalline silicon layer 60, and the metal film is formed as the drain electrode 90 on the back surface of the SiC substrate 10. Is vapor-deposited, for example 600
Heat treatment is performed at about 1300 ° C. to form an ohmic electrode.
Thus, the silicon carbide semiconductor device shown in FIG. 1 is completed.

【0054】すなわち、本実施の形態1の半導体装置
は、第一導電型の炭化珪素半導体基体(N型SiC基
板10とその上のN型エピタキシャル領域20)と、
該半導体基体上にヘテロ接合するヘテロ半導体領域(N
型多結晶シリコン層60)と、前記半導体基体と前記
ヘテロ半導体領域との接合部に隣接してゲート絶縁膜
(30)を介して配設されたゲート電極(40)と、前
記半導体基体に設けられた第一導電型のドレイン電極
(90)と、前記ヘテロ半導体領域に接触するソース電
極(80)とを備えたことを特徴とする(請求項1に対
応)。
That is, the semiconductor device according to the first embodiment includes a silicon carbide semiconductor substrate of the first conductivity type (N + type SiC substrate 10 and N type epitaxial region 20 thereon).
A hetero semiconductor region (N
A − type polycrystalline silicon layer 60), a gate electrode (40) disposed adjacent to a junction between the semiconductor substrate and the hetero semiconductor region via a gate insulating film (30), and the semiconductor substrate. A drain electrode (90) of the first conductivity type provided and a source electrode (80) in contact with the hetero semiconductor region are provided (corresponding to claim 1).

【0055】この炭化珪素半導体装置においては、 ゲート電極40に正の電圧を印加してヘテロ接合のエ
ネルギー障壁の厚さを薄くすれば、その薄くなった障壁
をキャリアが通過することができる(トンネル現象)。
すなわち、ドレインに正の電圧を印加した状態で、ゲー
ト電極40からの電界によりエネルギー障壁の厚さを制
御し、この半導体装置を流れる主電流を制御できる。そ
れゆえ、本実施の形態1による半導体装置では、MOS
FETにおけるチャネル構造(図20のチャネル領域1
00)が存在しないので、その分、オン抵抗が低くな
り、しかも電圧駆動型素子としてMOSFETと同様に
使用することができる。
In this silicon carbide semiconductor device, if a positive voltage is applied to gate electrode 40 to thin the energy barrier of the heterojunction, carriers can pass through the thin barrier (tunnel). phenomenon).
That is, with a positive voltage applied to the drain, the thickness of the energy barrier can be controlled by the electric field from the gate electrode 40, and the main current flowing through this semiconductor device can be controlled. Therefore, in the semiconductor device according to the first embodiment, the MOS
Channel structure in FET (channel region 1 in FIG. 20)
00) does not exist, the ON resistance is correspondingly reduced, and it can be used as a voltage-driven element similarly to a MOSFET.

【0056】また、本実施の形態1の半導体装置は、
基本となる素子構造の作製において、炭化珪素半導体基
体への伝導度制御が必要でなく、その製造工程が簡単で
ある。伝導度制御が必要ないということは、例えば炭化
珪素半導体基体ヘイオン注入したイオンを活性化させる
ための1700℃程度の高温アニール等も行わなくて済
むため、製造工程の負荷を減らすことができるととも
に、高温アニールで生じる表面荒れ等の問題も回避する
ことができる。
Further, the semiconductor device of the first embodiment is
In manufacturing a basic device structure, it is not necessary to control the conductivity to the silicon carbide semiconductor substrate, and the manufacturing process thereof is simple. The fact that conductivity control is not necessary means that high temperature annealing at about 1700 ° C. for activating the ions implanted into the silicon carbide semiconductor substrate does not have to be performed, so that the load of the manufacturing process can be reduced and It is also possible to avoid problems such as surface roughness caused by high temperature annealing.

【0057】さらに、例えばMOSFETにおけるウ
ェル領域(図20のP型べース領域150)および該
ウェル領域のコンタクト領域が必要ないので、このよう
な素子構造に比べ微細化に好都合である。
Further, for example, the well region (P -- type base region 150 of FIG. 20) and the contact region of the well region in the MOSFET are not required, which is convenient for miniaturization as compared with such an element structure.

【0058】実施の形態2 図2は、本発明の実施の形態2の炭化珪素半導体装置の
構造を示す図1と同様の断面図である。図1の実施の形
態1との構成上の相違は、ゲート絶縁膜30の直下のS
iCエピタキシャル領域20の部分に、P型SiC領
域120を形成したことである。すなわち、ゲート電極
40にゲート絶縁膜30を介して対向する半導体基体の
表面の一部に、第二導電型の半導体領域(P型SiC
領域120)が形成されている(請求項2に対応)。そ
の結果、ドレイン電圧に対してゲート絶縁膜30に印加
される電界が緩和されるのでゲート絶縁膜30の信頼性
が向上する。ただし、P型SiC領域120を形成す
るためには伝導度制御が必要になる。
Second Embodiment FIG. 2 is a sectional view similar to FIG. 1, showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment shown in FIG. 1 is that the S immediately below the gate insulating film 30 is different.
That is, the P type SiC region 120 was formed in the portion of the iC epitaxial region 20. That is, a semiconductor region of the second conductivity type (P -type SiC) is formed on a part of the surface of the semiconductor substrate that faces the gate electrode 40 with the gate insulating film 30 interposed therebetween.
A region 120) is formed (corresponding to claim 2). As a result, the electric field applied to the gate insulating film 30 with respect to the drain voltage is relaxed, so that the reliability of the gate insulating film 30 is improved. However, conductivity control is required to form the P type SiC region 120.

【0059】実施の形態3 図3は、本発明の実施の形態3の炭化珪素半導体装置の
構造を示す図1と同様の断面図である。図2の実施の形
態2との構成上の相違は、多結晶シリコン層60がゲー
ト絶縁膜30と隣接する領域をN型多結晶シリコン5
0としたことである。すなわち、前記ヘテロ半導体領域
が不純物濃度の異なる領域(N型多結晶シリコン層6
0とN型多結晶シリコン層50)を持つことを特徴と
する(請求項7に対応)。
Third Embodiment FIG. 3 is a sectional view similar to FIG. 1, showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. 2 is different from that of the second embodiment in that the region where the polycrystalline silicon layer 60 is adjacent to the gate insulating film 30 is formed in the N + -type polycrystalline silicon 5
It means 0. That is, the hetero semiconductor region is a region having a different impurity concentration (N type polycrystalline silicon layer 6
0 and an N + -type polycrystalline silicon layer 50) are provided (corresponding to claim 7).

【0060】N型多結晶シリコン層50をN型4H
−SiCエピタキシャル領域20にヘテロ接合させる
と、N型多結晶シリコン層60を接合させるよりも接
合に生じる拡散電位Vを小さくすることができる。そ
れゆえ、N型4H−SiCエピタキシャル領域20に
拡がる空乏層幅W2が小さくなり、低いゲート電圧で障
壁のトンネル電流を流すことができるので、ゲート電圧
によるエネルギー主電流の制御が容易になる。このと
き、N型多結晶シリコン層50とN型4H−SiC
エピタキシャル領域20との接合の耐圧は低いが、N
型多結晶シリコン層60の接合界面からN型4H−S
iCエピタキシャル領域20へと拡がる空乏層で、N
型多結晶シリコン層50とN型4H−SiCエピタキ
シャル領域20との接合にかかる電界がシールドされる
から、ドレイン耐圧の低下を防止することができる。
The N + type polycrystalline silicon layer 50 is replaced with N type 4H.
When the hetero junction is formed in the —SiC epitaxial region 20, the diffusion potential V D generated in the junction can be made smaller than that in the case where the N type polycrystalline silicon layer 60 is joined. Therefore, the width W2 of the depletion layer that spreads in the N type 4H—SiC epitaxial region 20 becomes small, and the tunnel current of the barrier can flow at a low gate voltage, so that the energy main current can be easily controlled by the gate voltage. At this time, the N + type polycrystalline silicon layer 50 and the N type 4H—SiC are used.
Although the breakdown voltage of the junction with the epitaxial region 20 is low, N
From the junction interface of the N - type polycrystalline silicon layer 60 to the N -type 4H-S
A depletion layer extending to the iC epitaxial region 20 and N +
Since the electric field applied to the junction between the type polycrystalline silicon layer 50 and the N type 4H—SiC epitaxial region 20 is shielded, it is possible to prevent the drain breakdown voltage from decreasing.

【0061】すなわち、本実施の形態3の炭化珪素半導
体装置では、実施の形態2記載の効果に加え、ゲート電
圧による素子主電流の制御性が向上するという効果が得
られる。
That is, in the silicon carbide semiconductor device of the third embodiment, in addition to the effect described in the second embodiment, the effect of improving the controllability of the element main current by the gate voltage can be obtained.

【0062】実施の形態4 図4は、本発明の実施の形態4の炭化珪素半導体装置の
構造を示す図1と同様の断面図である。図2の実施の形
態2との構成上の相違は、N型多結晶シリコン層60
とゲート絶縁膜30の接合面端に、N型SiC領域1
30が形成されている点である。このN型SiC領域
130は、N型SiCエピタキシャル領域20よりも
イオン化不純物が高濃度となるように形成される。この
ため、N 型多結晶シリコン層60とN型SiC領域
130との接合界面から、拡散電位によってN型Si
C領域130へと拡がる空乏層の幅が小さくなり、エネ
ルギー障壁の厚さが薄く形成される。その結果、低いゲ
ート電圧で障壁のトンネル電流を流すことができ、ゲー
ト電圧によるエネルギー主電流の制御が容易になる。
Embodiment 4 FIG. 4 shows a silicon carbide semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
It is sectional drawing similar to FIG. 1 which shows a structure. Form of implementation of FIG.
The difference in configuration from state 2 is NType polycrystalline silicon layer 60
At the end of the junction surface betweenType SiC region 1
That is, 30 is formed. This NType SiC region
130 is NType SiC epitaxial region 20
The ionized impurities are formed to have a high concentration. this
Therefore, N Type polycrystalline silicon layer 60 and NType SiC region
From the junction interface with 130, NType Si
The width of the depletion layer that spreads to the C region 130 becomes smaller,
The rugie barrier is formed thin. As a result,
Gate voltage allows the tunnel current of the barrier to flow.
It becomes easy to control the energy main current by the voltage.

【0063】すなわち、本実施の形態4の炭化珪素半導
体装置は、前記ゲート電極に前記ゲート絶縁膜を介して
対向する前記半導体基体の一部に、前記半導体基体と濃
度が異なる第二の第一導電型の半導体領域(N型Si
C領域130)が形成されており、該第二の第一導電型
の半導体領域が前記ヘテロ半導体領域に接触しているこ
とを特徴とする(請求項6に対応)。
That is, in the silicon carbide semiconductor device according to the fourth embodiment, a part of the semiconductor substrate facing the gate electrode via the gate insulating film has a second first concentration different from that of the semiconductor substrate. Conductive type semiconductor region (N type Si
C region 130) is formed, and the second semiconductor region of the first conductivity type is in contact with the hetero semiconductor region (corresponding to claim 6).

【0064】実施の形態5 図5は、本発明の実施の形態5の炭化珪素半導体装置を
示す断面図である。該図は、単位セルが3つ連続した構
造を示す断面図である。実際には単位セルが多数並列接
続されている。
Fifth Embodiment FIG. 5 is a sectional view showing a silicon carbide semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. This figure is a cross-sectional view showing a structure in which three unit cells are continuous. Actually, many unit cells are connected in parallel.

【0065】ドレイン領域となるN型SiC基板10
上に、N型エピタキシャル領域20が積層される。エ
ピタキシャル領域20の所定領域には溝70が形成さ
れ、溝70の内部には、N型多結晶シリコン層60お
よびN型多結晶シリコン層50が充填される。これら
の多結晶シリコン層60、50とSiCエピタキシャル
領域20とはヘテロ接合しており、接合界面にはエネル
ギー障壁が存在している。また、エピタキシャル領域2
0とN型多結晶シリコン層50との接合部に隣接し
て、ゲート絶縁膜30を介したゲート電極40が形成さ
れる。ゲート電極40は層間絶縁膜110に覆われる。
型多結晶シリコン層60は、ソース電極80に接続
される。N型SiC基板10の裏面には、ドレイン電
極90が形成されている。
N + type SiC substrate 10 which becomes the drain region
An N type epitaxial region 20 is stacked on top. A groove 70 is formed in a predetermined region of the epitaxial region 20, and the inside of the groove 70 is filled with the N type polycrystalline silicon layer 60 and the N + type polycrystalline silicon layer 50. These polycrystalline silicon layers 60, 50 and the SiC epitaxial region 20 are heterojunctioned with each other, and an energy barrier exists at the junction interface. In addition, the epitaxial region 2
A gate electrode 40 is formed adjacent to the junction between 0 and the N + -type polycrystalline silicon layer 50 with the gate insulating film 30 interposed therebetween. The gate electrode 40 is covered with the interlayer insulating film 110.
The N + -type polycrystalline silicon layer 60 is connected to the source electrode 80. A drain electrode 90 is formed on the back surface of the N + type SiC substrate 10.

【0066】この炭化珪素半導体装置の動作は、基本的
に図1に示す実施の形態1と同様である。すなわち、ソ
ース電極80を接地し、ドレイン電極90に正の電圧V
を印加して使用する。そして、このとき、ゲート電極
40が接地されていると、素子の特性はN型多結晶シ
リコン層60とSiCエピタキシャル領域20とのヘテ
ロ接合ダイオードの逆方向バイアス特性となる。一方
で、ゲート電極40に正電圧が印加されると、N型多
結晶シリコン50とSiCエピタキシャル領域20との
ヘテロ接合界面に電界が作用し、電界集中によりヘテロ
接合面がなすエネルギー障壁の厚さが薄くなる。その結
果、ドレイン電圧Vが所定電圧V以下であってもト
ンネル現象が生じて電流が流れ始める。
The operation of this silicon carbide semiconductor device is basically the same as that of the first embodiment shown in FIG. That is, the source electrode 80 is grounded, and the positive voltage V is applied to the drain electrode 90.
d is applied and used. Then, at this time, when the gate electrode 40 is grounded, the device characteristic becomes the reverse bias characteristic of the heterojunction diode between the N type polycrystalline silicon layer 60 and the SiC epitaxial region 20. On the other hand, when a positive voltage is applied to the gate electrode 40, an electric field acts on the heterojunction interface between the N + type polycrystalline silicon 50 and the SiC epitaxial region 20, and the thickness of the energy barrier formed by the heterojunction surface due to electric field concentration. Becomes thin. As a result, even if the drain voltage V d is equal to or lower than the predetermined voltage V b , a tunnel phenomenon occurs and current starts flowing.

【0067】図1に示す実施の形態1と図5に示す実施
の形態5との構造上の相違は、溝70を形成し、その溝
70内にN型多結晶シリコン層60とN型多結晶シ
リコン層50を充填している点である。
The structural difference between the first embodiment shown in FIG. 1 and the fifth embodiment shown in FIG. 5 is that a groove 70 is formed, and the N type polycrystalline silicon layer 60 and the N + are formed in the groove 70. The point is that the type polycrystalline silicon layer 50 is filled.

【0068】このように、多結晶シリコンとSiCのヘ
テロ接合界面方向に対してゲート絶縁膜30を直交させ
ることで、ゲート電極40からヘテロ接合界面までの電
気力線の長さを短くすることができる。このため、ゲー
ト電極40からの電界によるエネルギー障壁の厚さの制
御性をさらに向上させることができる。換言すれば、低
いゲート電圧で障壁のトンネル電流を流すことができ、
ゲート電流によるエネルギー主電流の制御が容易にな
る。
As described above, by making the gate insulating film 30 orthogonal to the direction of the heterojunction interface between polycrystalline silicon and SiC, the length of the line of electric force from the gate electrode 40 to the heterojunction interface can be shortened. it can. Therefore, the controllability of the thickness of the energy barrier by the electric field from the gate electrode 40 can be further improved. In other words, the barrier tunnel current can flow at a low gate voltage,
It becomes easy to control the energy main current by the gate current.

【0069】なお、このようにN型多結晶シリコン層
50とN型多結晶シリコン層60と濃度の異なる領域
を設けているのは、N型多結晶シリコン層50は低い
ゲート電圧でトンネル電流を流すため、N型多結晶シ
リコン層60は高ドレイン耐圧を得るためである。この
ようにヘテロ接合半導体領域内部で不純物濃度の異なる
領域を任意に設定できるという利点は、素子特性を大き
く向上させることができる。
The region where the N + -type polycrystalline silicon layer 50 and the N -type polycrystalline silicon layer 60 have different concentrations as described above is provided because the N + -type polycrystalline silicon layer 50 has a low gate voltage. This is because the tunnel current is passed and the N -type polycrystalline silicon layer 60 has a high drain breakdown voltage. As described above, the advantage that the regions having different impurity concentrations can be arbitrarily set inside the heterojunction semiconductor region can greatly improve the device characteristics.

【0070】《製造方法》次に、本実施の形態5の炭化
珪素半導体装置の製造方法の一例を、図12(a)〜
(c)および図13(d)〜(f)の断面図を用いて説
明する。まず、図12(a)の工程においては、N
SiC基板10の上に、例えば不純物濃度が1014
1018cm−3、厚さが1〜100μmのN型Si
Cエピタキシャル領域20が形成されている。
<< Manufacturing Method >> Next, an example of a method of manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS.
It demonstrates using (c) and sectional drawing of FIG.13 (d)-(f). First, in the step of FIG. 12A, an impurity concentration of, for example, 10 14 to 10 − is formed on the N + type SiC substrate 10.
10 18 cm −3 , N type Si having a thickness of 1 to 100 μm
A C epitaxial region 20 is formed.

【0071】図12(b)の工程においては、マスク材
170を用いて、例えば0.1〜10μmの深さの溝7
0を形成する。
In the step of FIG. 12B, the mask material 170 is used to form the groove 7 having a depth of, for example, 0.1 to 10 μm.
Form 0.

【0072】図12(c)の工程においては、エピタキ
シャル領域20に対して犠牲酸化を行い、その犠牲酸化
膜を除去した後に、多結晶シリコン層180を厚さ例え
ば0.1〜10μm程度、減圧CVD法を用いて堆積す
る。その後、多結晶シリコン層180に所望の不純物を
導入し、N型多結晶シリコン層180とする。不純物
の導入方法としては、堆積した多結晶シリコン層180
のさらに上に、高濃度にドーピングされたデポ膜を堆積
し、600〜1000℃程度の熱処理により該デポ膜中
の不純物を多結晶シリコン層180中に熱拡散させる
か、または、イオン注入により不純物を直接多結晶シリ
コン層180中に導入してもよい。
In the step of FIG. 12C, after sacrificial oxidation is performed on the epitaxial region 20 to remove the sacrificial oxide film, the polycrystalline silicon layer 180 is depressurized to a thickness of, for example, about 0.1 to 10 μm. It is deposited using the CVD method. After that, desired impurities are introduced into the polycrystalline silicon layer 180 to form the N -type polycrystalline silicon layer 180. As a method of introducing impurities, the deposited polycrystalline silicon layer 180 is used.
Further, a highly-deposited deposition film is deposited, and the impurities in the deposition film are thermally diffused into the polycrystalline silicon layer 180 by heat treatment at about 600 to 1000 ° C., or the impurities are ion-implanted. May be directly introduced into the polycrystalline silicon layer 180.

【0073】図13(d)の工程においては、例えばC
MP法を用いて多結晶シリコン層180を機械的化学研
磨し、多結晶シリコン層180を溝70内部に残す。次
に、例えばマスク材171を用いて、溝70内のN
多結晶シリコン層180の所定深さまで所望の不純物を
導入し、N型多結晶シリコン層50を形成する。この
とき、N型多結晶シリコン層50の下に残る多結晶シ
リコン層180を、N 型多結晶シリコン層60とす
る。
In the step of FIG. 13D, for example, C
The poly-crystalline silicon layer 180 is mechanically and chemically researched using the MP method.
Polishing leaves polycrystalline silicon layer 180 inside trench 70. Next
For example, by using the mask material 171, the N in the groove 70 isType
A desired impurity is doped to a predetermined depth of the polycrystalline silicon layer 180.
Introduced, N+A type polycrystalline silicon layer 50 is formed. this
When N+Type polycrystalline silicon layer 50
Recon layer 180, N Type polycrystalline silicon layer 60
It

【0074】図13(e)の工程においては、例えばC
VD酸化膜を堆積してゲート絶縁膜30を形成し、ゲー
ト絶縁膜30上に再度多結晶シリコン層を厚さ例えば
0.1〜10μm程度、減圧CVD法を用いて堆積す
る。その後、該多結晶シリコン層に所望の不純物を導入
する。次に、該多結晶シリコン層のパターニングを行っ
てゲート電極40を形成する。
In the step of FIG. 13E, for example, C
A VD oxide film is deposited to form a gate insulating film 30, and a polycrystalline silicon layer is again deposited on the gate insulating film 30 to a thickness of, for example, about 0.1 to 10 μm by the low pressure CVD method. After that, desired impurities are introduced into the polycrystalline silicon layer. Next, the polycrystalline silicon layer is patterned to form the gate electrode 40.

【0075】なお、本実施の形態5では、多結晶シリコ
ン層(180あるいはゲート電極40形成用)を堆積し
た後に、不純物を多結晶シリコン層中にドーピングする
例で説明したが、例えば多結晶シリコン層のパターニン
グを先に行ってから不純物をドーピングしてもよい。ま
た、多結晶シリコン層におけるキャリアの移動度を向上
させるために、例えばN型多結晶シリコン層50をア
ニールして、多結晶シリコン層50を単結晶化または多
結晶のグレインサイズを大きくしてもよい。なお、多結
晶シリコン層50にレーザー光を照射することにより結
晶化させてもよい。
In the fifth embodiment, an example has been described in which the polycrystalline silicon layer (180 or for forming the gate electrode 40) is deposited and then the impurity is doped into the polycrystalline silicon layer. The layer may be patterned first, and then the impurities may be doped. Further, in order to improve the mobility of carriers in the polycrystalline silicon layer, for example, the N + -type polycrystalline silicon layer 50 is annealed to make the polycrystalline silicon layer 50 single crystal or increase the grain size of the polycrystalline silicon. Good. The polycrystalline silicon layer 50 may be crystallized by irradiating it with laser light.

【0076】その後、層間絶縁膜110を形成して、そ
のパターニングを行い、例えばHF溶液を用いて層間絶
縁膜110およびゲート絶縁膜30のエッチングを行っ
てコンタクトホールを開孔する。
After that, the interlayer insulating film 110 is formed and patterned, and the interlayer insulating film 110 and the gate insulating film 30 are etched using, for example, an HF solution to open contact holes.

【0077】図13(f)の工程においては、N型多
結晶シリコン層50に接触するように例えば金属膜から
なるソース電極80を形成し、SiC基板10の裏面に
ドレイン電極90として金属膜を蒸着し、例えば600
〜1300℃程度で熱処理してオーミック電極とする。
このようにして図5に示す炭化珪素半導体装置が完成す
る。
In the step of FIG. 13F, a source electrode 80 made of, for example, a metal film is formed so as to come into contact with the N + type polycrystalline silicon layer 50, and a metal film is formed as a drain electrode 90 on the back surface of the SiC substrate 10. Is vapor-deposited, for example 600
Heat treatment is performed at about 1300 ° C. to form an ohmic electrode.
Thus, the silicon carbide semiconductor device shown in FIG. 5 is completed.

【0078】すなわち、本実施の形態5の炭化珪素半導
体装置は、第一導電型の炭化珪素半導体基体と、該半導
体基体に形成された溝(70)と、該溝内に充填され
た、前記半導体基体とヘテロ接合するヘテロ半導体領域
(N型多結晶シリコン層60とN型多結晶シリコン
層50)と、前記半導体基体と前記ヘテロ半導体領域と
の接合部に隣接してゲート絶縁膜(30)を介して配設
されたゲート電極(40)と、前記半導体基体に設けら
れた第一導電型のドレイン電極(90)と、前記ヘテロ
半導体領域に接触するソース電極(80)とを備えてい
る(請求項3に対応)。
That is, in the silicon carbide semiconductor device of the fifth embodiment, the first conductivity type silicon carbide semiconductor substrate, the groove (70) formed in the semiconductor substrate, and the groove filled with the above A hetero semiconductor region (N type polycrystal silicon layer 60 and N + type polycrystal silicon layer 50) that heterojunctions with the semiconductor substrate, and a gate insulating film (adjacent to the junction between the semiconductor substrate and the hetero semiconductor region). 30) provided with a gate electrode (40), a drain electrode (90) of the first conductivity type provided on the semiconductor substrate, and a source electrode (80) in contact with the hetero semiconductor region. (Corresponding to claim 3).

【0079】実施の形態6 図6は、本発明の実施の形態6の炭化珪素半導体装置の
構造を示す断面図である。図5の実施の形態5の構成上
の相違は、N型多結晶シリコン層60に変わってP
型SiC領域140が形成されている点である。すなわ
ち、半導体基体の一部に、ヘテロ半導体領域(N型多
結晶シリコン層50)に接続するように、第二導電型の
半導体領域(P型SiC領域140)が形成されてい
る(請求項4に対応)。素子の耐圧はこのP型SiC
領域140とN型SiCエピタキシャル領域20との
ダイオード逆方向耐圧で決まるため、高耐圧素子が得ら
れる。
Sixth Embodiment FIG. 6 is a sectional view showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention. The difference in the configuration of the fifth embodiment shown in FIG. 5 is that the N -type polycrystalline silicon layer 60 is replaced by P −.
The point is that the type SiC region 140 is formed. That is, a second conductivity type semiconductor region (P type SiC region 140) is formed in a part of the semiconductor substrate so as to be connected to the hetero semiconductor region (N + type polycrystalline silicon layer 50). (Corresponding to item 4). The breakdown voltage of the device is this P - type SiC
Since the diode reverse breakdown voltage between the region 140 and the N type SiC epitaxial region 20 determines the breakdown voltage, a high breakdown voltage element can be obtained.

【0080】ただし、P型SiC領域140を形成す
るためには伝導度制御が必要になる。
However, conductivity control is required to form the P -- type SiC region 140.

【0081】実施の形態7 図7は、本発明の実施の形態7の炭化珪素半導体装置の
構造を示す断面図である。図5の実施の形態5の構成上
の相違は、N型多結晶シリコン51がN型多結晶シ
リコン層61に覆われるように形成されている点と、N
型多結晶シリコン層61の間にN型SiC領域13
0が形成されている点である。
Seventh Embodiment FIG. 7 is a sectional view showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention. The difference in the configuration of the fifth embodiment shown in FIG. 5 is that the N + type polycrystalline silicon 51 is formed so as to be covered with the N type polycrystalline silicon layer 61.
The N type SiC region 13 is provided between the type polycrystalline silicon layers 61.
0 is formed.

【0082】このN型SiC領域130は、N型S
iCエピタキシャル領域20よりもイオン化不純物が高
濃度となるように形成される。このためN型多結晶シ
リコン層61とN型SiC領域130の接合界面か
ら、拡散電位によってN型SiC領域130へと拡が
る空乏層の幅が小さくなり、エネルギー障壁の厚さが薄
く形成される。その結果、低いゲート電圧で障壁のトン
ネル電流を流すことができ、ゲート電圧によるエネルギ
ー主電流の制御が容易になる。
This N -- type SiC region 130 is made up of N -- type S.
The ionized impurities are formed to have a higher concentration than the iC epitaxial region 20. Therefore N - from the bonding interface of the type SiC region 130, N by diffusion potential - - -type polycrystalline silicon layer 61 and the N width of the depletion layer extending into -type SiC region 130 is reduced, the thickness of the thin energy barrier To be done. As a result, the tunnel current of the barrier can be made to flow at a low gate voltage, and the control of the energy main current by the gate voltage becomes easy.

【0083】なお、図7において、ゲート電極40は、
基板面方向において、N型多結晶シリコン層51に達
するように形成されているが、別に達していなくてもか
まわない。ただし、達しているほうが、ゲートに正の電
圧を印加して素子をオンさせたときのN型多結晶シリ
コン層61の抵抗が小さくなる。
Incidentally, in FIG. 7, the gate electrode 40 is
It is formed so as to reach the N + -type polycrystalline silicon layer 51 in the substrate surface direction, but it does not have to reach it separately. However, when the threshold voltage is reached, the resistance of the N type polycrystalline silicon layer 61 when the element is turned on by applying a positive voltage to the gate becomes smaller.

【0084】実施の形態8 図8は、本発明の実施の形態8の炭化珪素半導体装置の
構造を示す断面図である。該図は、構造単位セルが2つ
連続した断面図である。
Eighth Embodiment FIG. 8 is a sectional view showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention. This figure is a cross-sectional view in which two structural unit cells are continuous.

【0085】ドレイン領域となるN型SiC基板10
上に、N型エピタキシャル領域20が積層される。エ
ピタキシャル領域20上の所定領域には溝71が形成さ
れ、溝71の内部にはN型多結晶シリコン層60が充
填される。N型多結晶シリコン層60上にはN型多
結晶シリコン層50が堆積され、溝72がそのN型多
結晶シリコン層50を貫通してN型SiC領域20に
達するように形成されている。溝72の内部にはゲート
絶縁膜30を介してゲート電極40が充填される。ゲー
ト電極40は、層間絶縁膜110に覆われる。N型多
結晶シリコン層50は、ソース電極80に接続される。
型SiC基板10の裏面には、ドレイン電極90が
形成されている。
N + type SiC substrate 10 which becomes the drain region
An N type epitaxial region 20 is stacked on top. A groove 71 is formed in a predetermined region on the epitaxial region 20, and the N -type polycrystalline silicon layer 60 is filled in the groove 71. An N + type polycrystalline silicon layer 50 is deposited on the N type polycrystalline silicon layer 60, and a groove 72 is formed so as to penetrate the N + type polycrystalline silicon layer 50 and reach the N type SiC region 20. Has been done. The inside of the groove 72 is filled with the gate electrode 40 via the gate insulating film 30. The gate electrode 40 is covered with the interlayer insulating film 110. The N + type polycrystalline silicon layer 50 is connected to the source electrode 80.
A drain electrode 90 is formed on the back surface of the N + type SiC substrate 10.

【0086】この炭化珪素半導体装置の動作は、基本的
に図5に示す実施の形態5と同様である。すなわち、ソ
ース電極80を接地し、ドレイン電極90に正の電圧V
を印加して使用する。そして、このとき、ゲート電極
40が接地されていると、素子の特性は、N型多結晶
シリコン層60とSiCエピタキシャル領域20とのヘ
テロ接合ダイオードの逆方向バイアス特性となる。一方
で、ゲート電極40に正電圧が印加されると、N型多
結晶シリコン層50とSiCエピタキシャル領域20と
のヘテロ接合界面に電界が作用し、電界集中によりヘテ
ロ接合面がなすエネルギー障壁の厚さが薄くなる。その
結果、ドレイン電圧Vが所定電圧V以下であっても
トンネル現象が生じて電流が流れ始める。
The operation of this silicon carbide semiconductor device is basically the same as that of the fifth embodiment shown in FIG. That is, the source electrode 80 is grounded, and the positive voltage V is applied to the drain electrode 90.
d is applied and used. Then, at this time, when the gate electrode 40 is grounded, the device characteristics are the reverse bias characteristics of the heterojunction diode between the N type polycrystalline silicon layer 60 and the SiC epitaxial region 20. On the other hand, when a positive voltage is applied to the gate electrode 40, an electric field acts on the heterojunction interface between the N + -type polycrystalline silicon layer 50 and the SiC epitaxial region 20 and the energy barrier of the heterojunction surface is formed by the electric field concentration. The thickness becomes thin. As a result, even if the drain voltage V d is equal to or lower than the predetermined voltage V b , a tunnel phenomenon occurs and current starts flowing.

【0087】図5に示す実施の形態5と図8に示す実施
の形態8との構造上の相違は、溝72を形成し、その溝
72内にゲート電極40を充填した点である。このよう
なUMOSゲート(あるいは、トレンチMOSゲート)
構造とすることで、デバイス面積に対する素子効率を高
め、電流密度を上げることができる。
The structural difference between the fifth embodiment shown in FIG. 5 and the eighth embodiment shown in FIG. 8 is that a groove 72 is formed and the gate electrode 40 is filled in the groove 72. Such UMOS gate (or trench MOS gate)
With the structure, the element efficiency with respect to the device area can be increased and the current density can be increased.

【0088】《製造方法》次に、本実施の形態8の炭化
珪素半導体装置の製造方法の一例を、図14(a)〜
(c)、図15(d)〜(f)、および図16(g)、
(h)の断面図を用いて説明する。まず、図14(a)
の工程においては、N型SiC基板10の上に、例え
ば不純物濃度が1014〜1018cm−3、厚さが1
〜100μmのN型SiCエピタキシャル領域20が
形成されている。
<< Manufacturing Method >> Next, an example of a method of manufacturing the silicon carbide semiconductor device of the eighth embodiment will be described with reference to FIGS.
(C), FIG.15 (d)-(f), and FIG.16 (g),
This will be described with reference to the sectional view of (h). First, FIG. 14 (a)
In the step of, the impurity concentration is, for example, 10 14 to 10 18 cm −3 , and the thickness is 1 on the N + type SiC substrate 10.
An N -type SiC epitaxial region 20 of ˜100 μm is formed.

【0089】図14(b)の工程においては、マスク材
172を用いて、例えば0.1〜10μmの深さの溝7
1を形成する。
In the step of FIG. 14B, the mask material 172 is used to form the groove 7 having a depth of, for example, 0.1 to 10 μm.
1 is formed.

【0090】図14(c)の工程においては、エピタキ
シャル領域20に対して犠牲酸化を行い、その犠牲酸化
膜を除去した後に、多結晶シリコン層181を厚さ例え
ば0.1〜10μm程度、減圧CVD法を用いて堆積す
る。その後、多結晶シリコン層181に所望の不純物を
導入し、N型多結晶シリコン層181とする。不純物
の導入方法としては、堆積した多結晶シリコン層181
のさらに上に、高濃度にドーピングされたデポ膜を堆積
し、600〜1000℃程度の熱処理によりデポ膜中の
不純物を多結晶シリコン層181中に熱拡散させるか、
または、イオン注入により不純物を直接多結晶シリコン
層181中に導入してもよい。
In the step of FIG. 14C, after sacrificial oxidation is performed on the epitaxial region 20 to remove the sacrificial oxide film, the polycrystalline silicon layer 181 is depressurized to a thickness of, for example, about 0.1 to 10 μm. It is deposited using the CVD method. After that, desired impurities are introduced into the polycrystalline silicon layer 181, thereby forming the N type polycrystalline silicon layer 181. As a method of introducing impurities, the deposited polycrystalline silicon layer 181 is used.
On top of it, a highly-doped deposition film is deposited, and the impurities in the deposition film are thermally diffused into the polycrystalline silicon layer 181 by heat treatment at about 600 to 1000 ° C., or
Alternatively, impurities may be directly introduced into the polycrystalline silicon layer 181 by ion implantation.

【0091】図15(d)の工程においては、例えばC
MP法を用いて多結晶シリコン層181を機械的化学研
磨し、多結晶シリコン層181を溝71内部に残す。
In the step of FIG. 15D, for example, C
The polycrystalline silicon layer 181 is mechanically and chemically polished by using the MP method, and the polycrystalline silicon layer 181 is left inside the groove 71.

【0092】図15(e)の工程においては、多結晶シ
リコン層50を厚さ例えば0.1〜5μm程度、減圧C
VD法を用いて堆積する。その後、多結晶シリコン層5
0に所望の不純物を導入し、N型多結晶シリコン層5
0とする。不純物の導入方法としては、堆積した多結晶
シリコン層50のさらに上に、高濃度にドーピングされ
たデポ膜を堆積し、600〜1000℃程度の熱処理に
よりデポ膜中の不純物を多結晶シリコン層50中に熱拡
散させるか、または、イオン注入により不純物を直接多
結晶シリコン層50中に導入してもよい。
In the step of FIG. 15 (e), the polycrystalline silicon layer 50 has a thickness of, for example, about 0.1 to 5 μm and a reduced pressure C.
Deposit using the VD method. Then, the polycrystalline silicon layer 5
0 into which desired impurities are introduced, and N + type polycrystalline silicon layer 5 is formed.
Set to 0. As a method of introducing impurities, a highly-deposited deposition film is deposited on the deposited polycrystalline silicon layer 50, and the impurities in the deposition film are removed by heat treatment at about 600 to 1000 ° C. Impurities may be introduced directly into the polycrystalline silicon layer 50 by thermal diffusion therein or by ion implantation.

【0093】図15(f)の工程においては、マスク材
173を用いて、例えば0.1〜10μmの深さの溝7
1を、N型多結晶シリコン層50を深さ方向に貫通し
てN 型SiC領域に達するように形成する。
In the step of FIG. 15F, the mask material
173 is used to form the groove 7 having a depth of, for example, 0.1 to 10 μm.
1 for N+Through the polycrystalline silicon layer 50 in the depth direction
N It is formed so as to reach the type SiC region.

【0094】図16(g)の工程においては、例えばC
VD酸化膜を堆積してゲート絶縁膜30を形成し、ゲー
ト絶縁膜30上に再度多結晶シリコンを、厚さ例えば
0.1から10μm程度、減圧CVD法を用いて堆積す
る。その後、該多結晶シリコン層に所望の不純物を導入
する。次に、該多結晶シリコン層のパターニングを行っ
てゲート電極40を形成する。
In the step of FIG. 16G, for example, C
A VD oxide film is deposited to form a gate insulating film 30, and polycrystalline silicon is deposited again on the gate insulating film 30 to a thickness of, for example, about 0.1 to 10 μm using a low pressure CVD method. After that, desired impurities are introduced into the polycrystalline silicon layer. Next, the polycrystalline silicon layer is patterned to form the gate electrode 40.

【0095】なお、本実施の形態8では、多結晶シリコ
ン層(181、50、あるいはゲート電極40形成用)
を堆積した後に、不純物を多結晶シリコン層中にドーピ
ングする例で説明したが、例えば多結晶シリコン層のパ
ターニングを先に行ってから不純物をドーピングしても
よい。また、多結晶シリコン層におけるキャリアの移動
度を向上させるために、例えばN型多結晶シリコン層
50をアニールして、多結晶シリコン層50を単結晶化
または多結晶のグレインサイズを大きくしてもよい。な
お、多結晶シリコン層50にレーザー光を照射すること
により結晶化させてもよい。
In the eighth embodiment, the polycrystalline silicon layer (181, 50, or for forming the gate electrode 40) is used.
Although the description has been given of the example in which the polycrystalline silicon layer is doped with the impurities after the deposition, the polycrystalline silicon layer may be patterned, for example, and then the impurities may be doped. Further, in order to improve the mobility of carriers in the polycrystalline silicon layer, for example, the N + -type polycrystalline silicon layer 50 is annealed to make the polycrystalline silicon layer 50 single crystal or increase the grain size of the polycrystalline silicon. Good. The polycrystalline silicon layer 50 may be crystallized by irradiating it with laser light.

【0096】図16(h)の工程においては、層間絶縁
膜110を形成して、そのパターニングを行い、例えば
HF溶液を用いて層間絶縁膜110およびゲート絶縁膜
30のエッチングを行ってコンタクトホールを開孔す
る。
In the step of FIG. 16H, the interlayer insulating film 110 is formed and patterned, and the interlayer insulating film 110 and the gate insulating film 30 are etched using, for example, an HF solution to form the contact holes. Make a hole.

【0097】N型多結晶シリコン層50に接触するよ
うに、例えば金属膜からなるソース電極80を形成し、
SiC基板10の裏面にドレイン電極90として金属膜
を蒸着し、例えば600〜1300℃程度で熱処理して
オーミック電極とする。このようにして図8に示す炭化
珪素半導体装置が完成する。
A source electrode 80 made of, for example, a metal film is formed so as to come into contact with the N + -type polycrystalline silicon layer 50,
A metal film is vapor-deposited as a drain electrode 90 on the back surface of the SiC substrate 10 and heat-treated at about 600 to 1300 ° C. to form an ohmic electrode. Thus, the silicon carbide semiconductor device shown in FIG. 8 is completed.

【0098】すなわち、本実施の形態8の炭化珪素半導
体装置は、第一導電型の炭化珪素半導体基体と、該半導
体基体上にヘテロ接合するヘテロ半導体領域(N型多
結晶シリコン層60とその上のN型多結晶シリコン層
50)と、該ヘテロ半導体領域を深さ方向に貫通して前
記半導体基体に達するように形成された溝(72)と、
該溝内に絶縁膜を介して充填されるゲート電極(40)
と、前記ヘテロ半導体領域に接触するソース電極(8
0)と、前記半導体基体に設けられた第一導電型のドレ
イン電極(90)とを備えたことを特徴とする(請求項
5に対応)。
That is, in the silicon carbide semiconductor device of the eighth embodiment, a silicon carbide semiconductor substrate of the first conductivity type and a hetero semiconductor region (N type polycrystalline silicon layer 60 and its heterojunction on the semiconductor substrate) are formed. An upper N + -type polycrystalline silicon layer 50) and a groove (72) formed so as to penetrate the hetero semiconductor region in the depth direction to reach the semiconductor substrate,
Gate electrode (40) filled in the groove through an insulating film
And a source electrode (8
0) and a drain electrode (90) of the first conductivity type provided on the semiconductor substrate (corresponding to claim 5).

【0099】実施の形態9 図9(a)は、本発明の実施の形態9の炭化珪素半導体
装置の構造を示す断面斜視図、(b)は(a)の上面図
である。
Ninth Embodiment FIG. 9A is a sectional perspective view showing the structure of a silicon carbide semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a top view of FIG. 9A.

【0100】図8の実施の形態8との構成上の相違は、
型多結晶シリコン層60が、図8の断面図では図示
されない領域に形成された溝75の内部に充填されるよ
うに形成されている点である。
The structural difference from the eighth embodiment shown in FIG. 8 is that
The point is that the N type polycrystalline silicon layer 60 is formed so as to fill the inside of the groove 75 formed in a region not shown in the cross-sectional view of FIG.

【0101】このような構成とすることで、デバイス面
積に対する素子効率を高め、電流密度を上げることが可
能となる。
With such a structure, it is possible to increase the element efficiency with respect to the device area and increase the current density.

【0102】以上本発明を実施の形態に基づいて具体的
に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。
Although the present invention has been specifically described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態1の炭化珪素半導体装置の
構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態2の炭化珪素半導体装置の
構造を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態3の炭化珪素半導体装置の
構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態4の炭化珪素半導体装置の
構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態5の炭化珪素半導体装置の
構造を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態6の炭化珪素半導体装置の
構造を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態7の炭化珪素半導体装置の
構造を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態8の炭化珪素半導体装置の
構造を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a structure of a silicon carbide semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図9】(a)は本発明の実施の形態9の炭化珪素半導
体装置の構造を示す断面斜視図、(b)は上面図であ
る。
9A is a sectional perspective view showing the structure of a silicon carbide semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a top view.

【図10】本発明の実施の形態1の炭化珪素半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 10 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the silicon carbide semiconductor device of the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態1の炭化珪素半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 11 is a process cross-sectional view showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device of the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態5の炭化珪素半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 12 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the silicon carbide semiconductor device of the fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施の形態5の炭化珪素半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 13 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the silicon carbide semiconductor device of the fifth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施の形態8の炭化珪素半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 14 is a process cross-sectional view showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device of the eighth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施の形態8の炭化珪素半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 15 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the silicon carbide semiconductor device of the eighth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施の形態8の炭化珪素半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 16 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the silicon carbide semiconductor device of the eighth embodiment of the present invention.

【図17】接触前のSiと4H−SiCのエネルギーバ
ンド図である。
FIG. 17 is an energy band diagram of Si and 4H—SiC before contact.

【図18】接触後のSiと4H−SiCのエネルギーバ
ンド図である。
FIG. 18 is an energy band diagram of Si and 4H—SiC after contact.

【図19】ドレイン電圧印加時のSiと4H−SiCの
エネルギーバンド図である。
FIG. 19 is an energy band diagram of Si and 4H—SiC when a drain voltage is applied.

【図20】従来のSiCプレーナ型MOSFETの断面
図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view of a conventional SiC planar MOSFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…N型SiC基板 20…N型SiCエピタキシャル領域 30…ゲート絶縁膜 40…ゲート電極 50…N型多結晶シリコン層 60…N型多結晶シリコン層 70、71、72、73、74、75…溝 80…ソース電極 90…ドレイン電極 100…チャネル領域 110…層間絶縁膜 120…P型SiC領域 130…N型(SiCエピ領域20よりは濃い濃度)
SiC領域 140…P型SiC領域 150…P型SiC領域 160…N型SiC領域(ソース領域) 170、171、172、173…マスク材 180、181…多結晶シリコン層
10 ... N + type SiC substrate 20 ... N -- type SiC epitaxial region 30 ... Gate insulating film 40 ... Gate electrode 50 ... N + type polycrystalline silicon layer 60 ... N -- type polycrystalline silicon layer 70, 71, 72, 73, 74, 75 ... Groove 80 ... Source electrode 90 ... Drain electrode 100 ... Channel region 110 ... Interlayer insulating film 120 ... P -- type SiC region 130 ... N -- type (darker concentration than the SiC epi region 20)
SiC region 140 ... P -- type SiC region 150 ... P -- type SiC region 160 ... N + type SiC region (source region) 170, 171, 172, 173 ... Mask material 180, 181 ... Polycrystalline silicon layer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第一導電型の炭化珪素半導体基体と、該半
導体基体上にヘテロ接合するヘテロ半導体領域と、前記
半導体基体と前記ヘテロ半導体領域との接合部に隣接し
てゲート絶縁膜を介して配設されたゲート電極と、前記
半導体基体に設けられた第一導電型のドレイン電極と、
前記ヘテロ半導体領域に接触するソース電極とを備えた
ことを特徴とする炭化珪素半導体装置。
1. A silicon carbide semiconductor substrate of the first conductivity type, a hetero semiconductor region hetero-junctioning on the semiconductor substrate, and a gate insulating film adjacent to a junction between the semiconductor substrate and the hetero semiconductor region. A gate electrode arranged in a line, a first conductivity type drain electrode provided on the semiconductor substrate,
A silicon carbide semiconductor device, comprising: a source electrode in contact with the hetero semiconductor region.
【請求項2】前記ゲート電極に前記ゲート絶縁膜を介し
て対向する前記半導体基体の表面の一部に、第二導電型
の半導体領域が形成されていることを特徴とする請求項
1記載の炭化珪素半導体装置。
2. The semiconductor region of the second conductivity type is formed on a part of the surface of the semiconductor substrate which faces the gate electrode with the gate insulating film interposed therebetween. Silicon carbide semiconductor device.
【請求項3】第一導電型の炭化珪素半導体基体と、該半
導体基体に形成された溝と、該溝内に充填された、前記
半導体基体とヘテロ接合するヘテロ半導体領域と、前記
半導体基体と前記ヘテロ半導体領域との接合部に隣接し
てゲート絶縁膜を介して配設されたゲート電極と、前記
半導体基体に設けられた第一導電型のドレイン電極と、
前記ヘテロ半導体領域に接触するソース電極とを備えた
ことを特徴とする炭化珪素半導体装置。
3. A first-conductivity-type silicon carbide semiconductor substrate, a groove formed in the semiconductor substrate, a hetero-semiconductor region filled in the groove, which heterojunctions with the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate. A gate electrode disposed adjacent to the junction with the hetero semiconductor region via a gate insulating film, and a drain electrode of the first conductivity type provided on the semiconductor substrate,
A silicon carbide semiconductor device, comprising: a source electrode in contact with the hetero semiconductor region.
【請求項4】前記半導体基体の一部に、前記ヘテロ半導
体領域に接続するように、第二導電型の半導体領域が形
成されていることを特徴とする請求項3記載の炭化珪素
半導体装置。
4. A silicon carbide semiconductor device according to claim 3, wherein a second conductivity type semiconductor region is formed on a part of said semiconductor substrate so as to be connected to said hetero semiconductor region.
【請求項5】第一導電型の炭化珪素半導体基体と、該半
導体基体上にヘテロ接合するヘテロ半導体領域と、該ヘ
テロ半導体領域を深さ方向に貫通して前記半導体基体に
達するように形成された溝と、該溝内にゲート絶縁膜を
介して充填されるゲート電極と、前記ヘテロ半導体領域
に接触するソース電極と、前記半導体基体に設けられた
第一導電型のドレイン電極とを備えたことを特徴とする
炭化珪素半導体装置。
5. A first-conductivity-type silicon carbide semiconductor substrate, a hetero semiconductor region hetero-junctioned to the semiconductor substrate, and a hetero semiconductor region formed so as to penetrate the hetero semiconductor region in the depth direction to reach the semiconductor substrate. A groove, a gate electrode filled in the groove via a gate insulating film, a source electrode in contact with the hetero semiconductor region, and a first-conductivity-type drain electrode provided in the semiconductor substrate. A silicon carbide semiconductor device characterized by the above.
【請求項6】前記ゲート電極に前記ゲート絶縁膜を介し
て対向する前記半導体基体の一部に、前記半導体基体と
濃度が異なる第二の第一導電型の半導体領域が形成され
ており、該第二の第一導電型の半導体領域が前記ヘテロ
半導体領域に接触していることを特徴とする請求項1な
いし5のいずれか記載の炭化珪素半導体装置。
6. A second conductivity type semiconductor region having a concentration different from that of the semiconductor substrate is formed in a part of the semiconductor substrate facing the gate electrode with the gate insulating film interposed therebetween. 6. A silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein a second semiconductor region of the first conductivity type is in contact with the hetero semiconductor region.
【請求項7】前記ヘテロ半導体領域が不純物濃度の異な
る領域を持つことを特徴とする請求項1ないし6のいず
れか記載の炭化珪素半導体装置。
7. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the hetero semiconductor region has regions having different impurity concentrations.
【請求項8】前記ヘテロ半導体領域が、シリコンまたは
アモルファスシリコンまたは多結晶シリコンの少なくと
も1つからなることを特徴とする請求項1ないし7のい
ずれか記載の炭化珪素半導体装置。
8. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the hetero semiconductor region is made of at least one of silicon, amorphous silicon and polycrystalline silicon.
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