JP2007258360A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】ヘテロ接合を用いた電界効果トランジスタのオン抵抗を低減することを課題とする。
【解決手段】基板領域1上に形成されたドレイン領域2とヘテロ接合を形成するヘテロ半導体領域8と、ヘテロ半導体領域8とドレイン領域2との接合端部に隣接してゲート絶縁膜9を介して配設されたゲート電極11とを有する電界効果トランジスタの半導体装置において、ドレイン領域2上に底部がドレイン領域2とヘテロ半導体領域8とのヘテロ接合界面となる溝が形成され、ヘテロ半導体領域8は異方性エッチングにより溝の側壁にサイドウォール状に形成され、ゲート絶縁膜9とヘテロ半導体領域8とドレイン領域2とが接する領域にトランジスタの駆動点が形成されて構成される。
【選択図】図1An object of the present invention is to reduce the on-resistance of a field effect transistor using a heterojunction.
A hetero semiconductor region that forms a heterojunction with a drain region formed on a substrate region, and a gate insulating film adjacent to a junction end between the hetero semiconductor region and the drain region. In the field effect transistor semiconductor device having the gate electrode 11 disposed in the trench, a trench whose bottom is a heterojunction interface between the drain region 2 and the hetero semiconductor region 8 is formed on the drain region 2. Is formed in a sidewall shape on the sidewall of the groove by anisotropic etching, and a transistor drive point is formed in a region where the gate insulating film 9, the hetero semiconductor region 8, and the drain region 2 are in contact with each other.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ヘテロ接合を有する電界効果トランジスタの半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a field effect transistor semiconductor device having a heterojunction and a method of manufacturing the same.
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献1に記載されたものが知られている(特許文献1参照)。この文献1に記載された技術では、炭化珪素(SiC)の基体と多結晶シリコンとでヘテロ接合を形成し、ゲート電極に印加する電圧によりヘテロ界面での障壁の厚みを制御し、電界効果トランジスタ(FET)のオン時にはトンネル電流によりキャリアを通過させるものである。このようなFETは、MOS型のFETのようなチャネル領域が存在せず、高いチャネル抵抗の影響を受けにくいデバイス構造を有することが特徴となっており、高耐圧で低オン抵抗のパワー半導体スイッチを提供することができる。
Conventionally, as this kind of technology, for example, one described in
このようなFETにおいて、トランジスタのオフ特性をさらに向上させるためには、以下に示す文献2(特許文献1参照)に記載されているように、炭化珪素の基体とヘテロ接合を形成するヘテロ半導体領域を構成する、主たるP型の導電領域と、このP型の導電領域に比べて断面形状的に非常に狭いN型の導電領域とをそれぞれ精度よく作り分けることが求められる。
上記文献2に記載された技術では、炭化珪素の基体とヘテロ接合を形成するP型の多結晶シリコン層を形成した後、N型の不純物を含む雰囲気中でP型の多結晶シリコンにN型の不純物をドーピングすることで、P型の多結晶シリコン層に隣接してN型の多結晶シリコン層を形成していた。このような形成方法では、P型の多結晶シリコンの領域に比べて非常に狭い領域に精度よく不純物を導入することは、製造工程上極めて困難であった。
In the technique described in
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヘテロ接合を用いた電界効果トランジスタのオン抵抗を低減した半導体装置及びその製造方法を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which the on-resistance of a field effect transistor using a heterojunction is reduced, and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するために、本発明の課題を解決する手段は、半導体基体と、前記半導体基体の第一の主面に接して前記半導体基体とヘテロ接合を形成するヘテロ半導体領域と、前記ヘテロ半導体領域と前記半導体基体との接合端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、前記ヘテロ半導体領域に接続されたソース電極と、前記半導体基体に接続されたドレイン電極とを有する半導体装置において、前記半導体基体上に、底部が前記半導体基体と前記ヘテロ半導体領域とのヘテロ接合界面となる溝が形成され、前記ヘテロ半導体領域は、異方性エッチングにより前記溝の側壁にサイドウォール状に形成され、前記ゲート絶縁膜と前記ヘテロ半導体領域と前記半導体基体とが接する領域に前記半導体装置の駆動点が形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, means for solving the problems of the present invention includes a semiconductor substrate, a hetero semiconductor region in contact with the first main surface of the semiconductor substrate and forming a heterojunction with the semiconductor substrate, and the hetero A gate electrode disposed via a gate insulating film adjacent to a junction end between the semiconductor region and the semiconductor substrate, a source electrode connected to the hetero semiconductor region, and a drain electrode connected to the semiconductor substrate In the semiconductor device, a groove is formed on the semiconductor substrate, the bottom of which forms a heterojunction interface between the semiconductor substrate and the hetero semiconductor region, and the hetero semiconductor region is formed on a sidewall of the groove by anisotropic etching. The driving point of the semiconductor device is formed in a region where the gate insulating film, the hetero semiconductor region, and the semiconductor substrate are in contact with each other. And said that you are.
本発明によれば、半導体基体とヘテロ接合を形成して駆動点を構成するヘテロ半導体領域を非常に狭い形状でセルフアラインで形成することで、半導体装置の電界効果トランジスタの逆方向リーク電流を低減できるとともに、トランジスタの微細化が可能となり、かつトランジスタのオン抵抗を低減することができる。 According to the present invention, the reverse leakage current of a field effect transistor of a semiconductor device is reduced by forming a hetero semiconductor region that forms a driving point by forming a heterojunction with a semiconductor substrate in a very narrow shape by self-alignment. In addition, the transistor can be miniaturized and the on-resistance of the transistor can be reduced.
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best embodiment for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図1では、本発明の半導体装置となる電界効果トランジスタの単位セルを2つ対向して並べた断面を表している。実際にはこれらの単位セルが複数並列に配置接続されて1つのトランジスタを形成するが、以下に示す実施例ではこの断面構造で代表して説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to
図1において、N型高濃度(N+) のSiC(炭化珪素)からなる基板領域1の表面上には、N型低濃度(N−) のSiCからなるドレイン領域2が形成されている。このドレイン領域2は基板領域1上に成長させたエピタキシャル層により構成され、ドレイン領域2と基板領域1とで半導体基体を構成している。
In FIG. 1, a
SiCはいくつかのポリタイプ(結晶多形)が存在するが、ここでは代表的な4H−SiCとして説明する。図1では基板領域1とドレイン領域2の厚みの概念を省略している。実際には基板領域1は数100μm程度の厚みを持ち、ドレイン領域2は数μmから10数μm程度である。
There are several polytypes (crystal polymorphs) of SiC, but here, it will be described as representative 4H—SiC. In FIG. 1, the concept of the thickness of the
ドレイン領域2の表面側には、それぞれのセルに対応したP型のSiCからなるウェル領域3が形成されている。さらに、このウェル領域3の表面側には、それぞれのセルに対応してSiCとヘテロ接合を形成する多結晶シリコンによるヘテロ半導体領域4が形成されている。
On the surface side of the
SiCと多結晶シリコンとはバンドギャップが異なり、電子親和力も異なる。SiCと多結晶シリコンからなるヘテロ半導体領域4との接合界面にはヘテロ接合が形成される。P型のウェル領域3の間には、P型のウェル領域3の表面側からドレイン領域2とウェル領域3の接合界面に至る溝が形成され、溝の側壁には多結晶シリコンによるN+ 型のヘテロ半導体領域8が形成されている。
SiC and polycrystalline silicon have different band gaps and different electron affinities. A heterojunction is formed at the junction interface between SiC and the
ここで、N+ 型のヘテロ半導体領域8は溝の側壁にサイドウォール状に形成されており、溝底部でドレイン領域2に接する部分(ヘテロ接合界面)はP型のウェル領域3に比べて非常に狭く形成されている。ドレイン領域2とN+ 型のヘテロ半導体領域8との接合部に隣接して、ゲート絶縁膜9を介してゲート電極11が形成されている。
Here, the N + -type
P型のウェル領域3上に形成されたヘテロ半導体領域4は、少なくともその表面側は
N+ 型に形成され、N+ 型のヘテロ半導体領域8と電気的に低抵抗で接続されている。さらに、ヘテロ半導体領域4上には、ソース電極14が形成されて直接接続されている。また、ヘテロ半導体領域4の一部は、厚み方向に全域P+ 型になっており、P型のウェル領域3とソース電極14を低抵抗で接続している。ヘテロ半導体領域4の底面部は、例えばP+ 型に形成されている。
The
基板領域1の裏面にはドレイン電極13が電気的に低抵抗でオーミック接続されている。ゲート電極11は層間絶縁膜12によりソース電極14とは絶縁分離されている。図1において、それぞれのセルのウェル領域3とその上に積層されたヘテロ半導体領域4との間の溝は、その深さがウェル領域3とドレイン領域2との接合界面の位置まで形成されているが、ドレイン領域2の内部にまで至っていても構わない。
A
基本セル構造の断面については、記載の通りであり、基本セルが複数並列接続されたチップの最外周部では、電界効果トランジスタのオフ時における周辺での電界集中を緩和して高耐圧を実現するためにガードリング等の終端構造(図示せず)が採用されるが、パワーデバイス分野で用いられる一般的な終端構造が適用可能であり、その説明は省略する。 The cross section of the basic cell structure is as described, and at the outermost peripheral portion of the chip in which a plurality of basic cells are connected in parallel, the electric field concentration at the periphery when the field effect transistor is off is alleviated to achieve a high breakdown voltage. For this purpose, a termination structure (not shown) such as a guard ring is employed, but a general termination structure used in the field of power devices can be applied, and the description thereof is omitted.
上記図1に示す構成のトランジスタにおける基本的な動作は先の文献1、2に記載されたものと同様であり、異なる動作及び効果を説明する。
The basic operation of the transistor having the structure shown in FIG. 1 is the same as that described in the
ウェル領域3はヘテロ半導体領域4のP+ 型の領域を通じて、ソース電極14の電位に固定される。この状態でゲート電極11に印加される電圧が0V、ソース電極14の電位が0Vであってドレイン電極13に正の電圧が印加されると電界効果トランジスタはオフ状態となる。この状態では、ウェル領域3とN型のドレイン領域2のPN接合に電界がかかり、SiC中に空乏層が伸張する。これにより、SiCのPN接合の逆方向特性を有した電界効果トランジスタを実現している。
The
本実施例1においては、溝部を挟んで隣接した位置にSiCのPN接合が存在するため、電界効果トランジスタのオフ時に伸張する空乏層によりゲート絶縁膜9へかかる電界が緩和される。これにより、ゲート絶縁膜9にかかるストレスを低減することが可能となり、電界効果トランジスタの特性変動等の経時劣化が起きにくく、信頼性の高い電界効果トランジスタを実現することができる。
In the first embodiment, the SiC PN junction is present at a position adjacent to the groove portion, so that the electric field applied to the
また、N+ 型のヘテロ半導体領域8とドレイン領域2のヘテロ接合部は比較的ポテンシャル障壁が低いため、電界効果トランジスタのオフ時にリーク電流を発生しやすい。しかし、本発明においてはこのヘテロ半導体領域8とドレイン領域2のヘテロ接合が非常に狭いため、逆方向のリーク電流は従来に比べて抑えられる。
Further, since the heterojunction between the N + -type
ゲート電極11に所定のしきい値以上の電圧が印加された場合には、電界効果トランジスタはオン状態となる。オン時の動作については基本的には従来のデバイス動作と同等である。すなわち、ゲート電極11からの電界により、ヘテロ半導体領域8とドレイン領域2とで形成されたヘテロ接合界面のポテンシャルバリアの幅が縮小し、ドレイン領域2とヘテロ半導体領域8とゲート絶縁膜9とが接する駆動点においてトンネル電流が流れるようになる。このとき、電子電流は、ソース電極14からヘテロ半導体領域4の表面の
N+ 型の領域、溝の側壁に形成されたサイドウォール状のヘテロ半導体領域8、先に説明したトランジスタの駆動点、ドレイン領域2、基板領域1、ドレイン電極13の順に流れる。
When a voltage higher than a predetermined threshold is applied to the
このような特性を備えた電界効果トランジスタを提供することは、車載用をはじめとしたパワ−エレクトロニクスシステムの分野において、小型化、軽量化、ならびに低コスト化の実現に大いに貢献することになる。 Providing a field effect transistor having such characteristics greatly contributes to the realization of miniaturization, weight reduction, and cost reduction in the field of power electronics systems including in-vehicle use.
次に、図2−A〜同図−Dに示す製造工程断面図を参照して、図1に示す装置の製造方法を説明する。 Next, the manufacturing method of the apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to the manufacturing process sectional views shown in FIGS.
先ず、N+ 型のSiCからなる基板領域1上にN− 型のSiCからなるドレイン領域2をエピタキシャル成長等により形成する(図2−A(a))。
First, a
続いて、ドレイン領域2の表面側に、P− 型のウェル領域3を積層形成する。これは、SiC表面から高温イオン注入等でAlやB等の不純物を導入し、高温アニール処理により上記不純物を活性化することで実現可能である(図2−A(b))。
Subsequently, a P − -
引き続いて、さらに表面側に多結晶シリコンによるヘテロ半導体領域4を堆積して積層形成する。ヘテロ半導体領域4は、イオン注入や積層構造を用いて所望の不純物分布を持つように形成する。その上にマスク材料としてのレジスト5を塗布する。マスク材料としては、その他に酸化膜や窒化膜でも構わない(図2−A(c))。
Subsequently, a
その後、レジスト5を選択的に除去してパターニングし(図2−A(d))、このパターニングされたレジスト5をマスクにしてヘテロ半導体領域4、ウェル領域3を同時にエッチング除去して溝部6を形成する。このエッチング処理では、微細なパターンにも対応できるように、例えばイオンやプラズマ等を用いたドライエッチングにより制御性良く行なうことが可能である。ここで、溝部6の底部は、ウェル領域3とドレイン領域2の接合界面まで掘られているが、ドレイン領域2内に至るまで掘り込んでも構わない(図2−B(e))。
Thereafter, the resist 5 is selectively removed and patterned (FIG. 2A (d)), and the
次いで、マスク材であるレジスト5を除去した後(図2−B(f))、再度多結晶シリコン7を溝部6を含めた表面側から全面に堆積形成する(図2−B(g))。 Next, after removing the resist 5 which is a mask material (FIG. 2-B (f)), a polycrystalline silicon 7 is again deposited over the entire surface including the groove 6 (FIG. 2-B (g)). .
続いて、ドライエッチング等の異方性の強いエッチングで表面側を全面エッチングする。この異方性のエッチング処理では、2つの多結晶シリコンが重なった平面領域と溝部6の底部とでは多結晶シリコンの厚みが異なるため、溝部6の底部の多結晶シリコンが完全に除去されても、依然として平面部に多結晶シリコンが残存し、かつ溝部6の側壁にはサイドウォール状に多結晶シリコンが残る。これにより、溝部6の側壁にサイドウォール状に多結晶シリコンからなるヘテロ半導体領域8を形成する。ここで、サイドウォール状のヘテロ半導体領域8の幅は、先の図2−B(g)に示す工程で堆積する多結晶シリコンの厚さにより制御して調整することが可能である(図2−B(g))。
Subsequently, the entire surface side is etched by highly anisotropic etching such as dry etching. In this anisotropic etching process, since the thickness of the polycrystalline silicon differs between the planar region where the two polycrystalline silicons overlap and the bottom of the groove 6, even if the polycrystalline silicon at the bottom of the groove 6 is completely removed. Polycrystalline silicon still remains on the planar portion, and polycrystalline silicon remains on the side wall of the groove 6 in the form of a sidewall. Thereby, a
次いで、ゲート絶縁膜9をCVD等により全面に堆積して所望のアニール処理を施した後(図2−C(i))、ゲート絶縁膜9上全面に多結晶シリコン10を堆積形成し、所望の不純物を表面から導入する(図2−C(j))。
Next, after depositing the
続いて、多結晶シリコン10が所望の形状にパターニングされ、ゲート電極11を形成した後(図2−C(k))、その上を覆う層間絶縁膜12を堆積形成する(図2−C(l))。
Subsequently, after the
引き続いて、裏面側に付着した多結晶シリコンを除去した後、基板領域1に接するように金属によるドレイン電極13を形成し、ドレイン電極13と基板領域1とは低抵抗でオーミック接続されるようにアロイ化のための熱処理が施される(図2−D(m))。
Subsequently, after removing the polycrystalline silicon adhering to the back surface side, a
最後に、表面の層間絶縁膜12を所望の形状にパターニングした後(図2−D(n))、コンタクト孔を通じて金属によるソース電極14がヘテロ半導体領域4に接するように形成され、図1に示す本実施例1の半導体装置が完成する(図2−D(o))。
Finally, after patterning the
このような製造方法を採用して形成されるこの実施例1の半導体装置においては、電界効果トランジスタの駆動点を構成するヘテロ半導体領域8を非常に狭い形状でセルフアラインで形成することが可能となる。これにより、電界効果トランジスタの逆方向リーク電流を劇的に低減することができるとともに、電界効果トランジスタの微細化が可能となり、セル密度の向上に伴うオン抵抗の低い電界効果トランジスタを実現することが可能となる。
In the semiconductor device of the first embodiment formed by adopting such a manufacturing method, the
また、ウェル領域3をゲート電極11の近傍にセルフアラインで形成することが可能となるので、電界効果トランジスタのオフ特性をさらに向上することが可能となり、電界効果トランジスタのオフ時のゲート絶縁膜9の電界緩和を効果的に行うことができる。これにより、信頼性の高い電界効果トランジスタを実現することができる。
In addition, since the
図3は本発明の実施例1に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図3に示す実施例2の特徴とするところは、図1に示す先の実施例1に比べて、ドレイン領域2に形成された溝の底部がドレイン領域2内に至り、P型のウェル領域3が削除され、それに伴ってヘテロ半導体領域4の底部をP+ 型に構成しており、他は先の実施例1と同様である。なお、溝の底部は、ドレイン領域2内に至らずドレイン領域2とヘテロ半導体領域4との接合界面であってもよい。
FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The feature of the second embodiment shown in FIG. 3 is that the bottom of the groove formed in the
このような装置の製造方法は、先の実施例1と同様の方法を用いることで容易に製造することが可能であり、実施例1の製造方法に比べて、P型のウェル領域を有していない分、高温イオン注入や高温アニール等の工程を省略することができる。 The manufacturing method of such a device can be easily manufactured by using the same method as in the first embodiment, and has a P-type well region as compared with the manufacturing method of the first embodiment. Therefore, steps such as high temperature ion implantation and high temperature annealing can be omitted.
このような構成においては、ドレイン領域2とヘテロ半導体領域4とのヘテロ接合界面は、ポテンシャル障壁が比較的高くなる。これにより、電界効果トランジスタのオフ時には、このヘテロ接合界面からドレイン領域2側に空乏層が伸張するため、高耐圧を得ることが可能である。
In such a configuration, the heterojunction interface between the
また、先の実施例1と同様にヘテロ半導体領域8の領域を狭く、なおかつゲート電極11に対してセルフアラインで制御性性良く形成することが可能となるので、構成の微細化による電界効果トランジスタのオン抵抗の低減と、逆方向リーク電流の低減との双方を満足させることができる。
Further, as in the first embodiment, the region of the
この実施例2においては、上記の効果に加えて、ヘテロ接合によるダイオードをトランジスタの逆方向耐圧の保持機構として活用することができる。これにより、電界効果トランジスタのドレイン−ソース間に並列に寄生するダイオードをヘテロ接合によるダイオードとすることが可能となる。 In the second embodiment, in addition to the above-described effects, a heterojunction diode can be used as a reverse breakdown voltage holding mechanism of the transistor. As a result, the diode parasitic in parallel between the drain and source of the field effect transistor can be a heterojunction diode.
ヘテロ接合によるダイオードは、順方向動作時にP型領域からN型領域へのキャリアの注入が起きないモノポーラ動作となる。このため、ヘテロ接合によるダイオードを積極的に活用する回路構成で使用した場合には、ダイオードの逆回復電荷がほとんどなく、スイッチング特性が非常に優れたシステムを構築することが可能になるという特有の効果を得ることができる。 A diode with a heterojunction has a monopolar operation in which carrier injection from the P-type region to the N-type region does not occur during forward operation. For this reason, when used in a circuit configuration that actively utilizes a heterojunction diode, there is little reverse recovery charge of the diode, making it possible to construct a system with excellent switching characteristics. An effect can be obtained.
なお、上記実施例1,2において、半導体基体は炭化珪素の他に、窒化ガリウムまたはダイヤモンドで構成してもよく、ヘテロ半導体領域は多結晶シリコンの他に、単結晶シリコンまたはアモルファスシリコンで構成してもよい。 In Examples 1 and 2, the semiconductor substrate may be made of gallium nitride or diamond in addition to silicon carbide, and the hetero semiconductor region is made of single crystal silicon or amorphous silicon in addition to polycrystalline silicon. May be.
1…基板領域
2…ドレイン領域
3…ウェル領域
4,8…ヘテロ半導体領域
5…レジスト
6…溝部
7,10…多結晶シリコン
9…ゲート絶縁膜
11…ゲート電極
12…層間絶縁膜
13…ドレイン電極
14…ソース電極
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記半導体基体の第一の主面に接して前記半導体基体とヘテロ接合を形成するヘテロ半導体領域と、
前記ヘテロ半導体領域と前記半導体基体との接合端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、
前記ヘテロ半導体領域に接続されたソース電極と、
前記半導体基体に接続されたドレイン電極と
を有する半導体装置において、
前記半導体基体上に、底部が前記半導体基体と前記ヘテロ半導体領域とのヘテロ接合界面となる溝が形成され、前記ヘテロ半導体領域は、異方性エッチングにより前記溝の側壁にサイドウォール状に形成され、前記ゲート絶縁膜と前記ヘテロ半導体領域と前記半導体基体とが接する領域に前記半導体装置の駆動点が形成されている
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate;
A hetero semiconductor region in contact with the first main surface of the semiconductor substrate to form a hetero junction with the semiconductor substrate;
A gate electrode disposed via a gate insulating film adjacent to a junction end between the hetero semiconductor region and the semiconductor substrate;
A source electrode connected to the hetero semiconductor region;
In a semiconductor device having a drain electrode connected to the semiconductor substrate,
A groove whose bottom is a heterojunction interface between the semiconductor substrate and the hetero semiconductor region is formed on the semiconductor substrate, and the hetero semiconductor region is formed in a sidewall shape on the sidewall of the groove by anisotropic etching. A driving point of the semiconductor device is formed in a region where the gate insulating film, the hetero semiconductor region, and the semiconductor substrate are in contact with each other.
前記半導体基体の第一の主面に接して前記半導体基体とヘテロ接合を形成するヘテロ半導体領域と、
前記ヘテロ半導体領域と前記半導体基体との接合端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、
前記ヘテロ半導体領域に接続されたソース電極と、
前記半導体基体に接続されたドレイン電極と
を有する半導体装置において、
前記半導体基体上に、底部が前記半導体基体内に至る溝が形成され、前記ヘテロ半導体領域は、異方性エッチングにより前記溝の側壁にサイドウォール状に形成され、前記ゲート絶縁膜と前記ヘテロ半導体領域と前記半導体基体とが接する領域に前記半導体装置の駆動点が形成されている
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate;
A hetero semiconductor region in contact with the first main surface of the semiconductor substrate to form a hetero junction with the semiconductor substrate;
A gate electrode disposed via a gate insulating film adjacent to a junction end between the hetero semiconductor region and the semiconductor substrate;
A source electrode connected to the hetero semiconductor region;
In a semiconductor device having a drain electrode connected to the semiconductor substrate,
A groove having a bottom extending into the semiconductor substrate is formed on the semiconductor substrate, and the hetero semiconductor region is formed in a sidewall shape on a sidewall of the groove by anisotropic etching, and the gate insulating film and the hetero semiconductor are formed. A driving point of the semiconductor device is formed in a region where the region and the semiconductor substrate are in contact with each other.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 3. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is of a first conductivity type, and has a second conductivity type well region in contact with the first main surface of the semiconductor substrate and in the vicinity of the driving point. Semiconductor device.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the hetero semiconductor region has a region having the same conductivity type as the semiconductor substrate.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is made of any one of silicon carbide, gallium nitride, and diamond.
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。 6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the hetero semiconductor region is made of any one of single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon.
第一導電型の半導体基体の第一の主面上に第二導電型のウェル領域を形成する第1の工程と、
前記ウェル領域上に第一のヘテロ半導体領域を形成する第2の工程と、
前記ウェル領域ならびに前記第一のヘテロ半導体領域を選択的に除去し、底部が前記ウェル領域と前記半導体基体との接合界面となる溝を形成する第3の工程と、
前記半導体基体の第一の主面側全面に第二のヘテロ半導体領域を形成する第4の工程と、
少なくとも前記溝部の底部に形成された前記第二のヘテロ半導体領域を異方性エッチングにより選択的に除去し、前記溝部の側壁にサイドウォール状の第二のヘテロ半導体領域を形成する第5の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a method of manufacturing a field effect transistor semiconductor device having a heterojunction,
A first step of forming a second conductivity type well region on the first main surface of the first conductivity type semiconductor substrate;
A second step of forming a first hetero semiconductor region on the well region;
A third step of selectively removing the well region and the first hetero semiconductor region, and forming a groove whose bottom is a bonding interface between the well region and the semiconductor substrate;
A fourth step of forming a second hetero semiconductor region over the entire first main surface side of the semiconductor substrate;
A fifth step of selectively removing at least the second hetero semiconductor region formed at the bottom of the trench by anisotropic etching to form a sidewall-like second hetero semiconductor region on the sidewall of the trench; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
第一導電型の半導体基体の第一の主面上に第二導電型のウェル領域を形成する第1の工程と、
前記ウェル領域上に第一のヘテロ半導体領域を形成する第2の工程と、
前記ウェル領域、前記第一のヘテロ半導体領域、ならびに前記半導体基体を選択的に除去し、底部が前記半導体基体内に至る溝を形成する第3の工程と、
前記半導体基体の第一の主面側全面に第二のヘテロ半導体領域を形成する第4の工程と、
少なくとも前記溝部の底部に形成された前記第二のヘテロ半導体領域を異方性エッチングにより選択的に除去し、前記溝部の側壁にサイドウォール状の第二のヘテロ半導体領域を形成する第5の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a method of manufacturing a field effect transistor semiconductor device having a heterojunction,
A first step of forming a second conductivity type well region on the first main surface of the first conductivity type semiconductor substrate;
A second step of forming a first hetero semiconductor region on the well region;
A third step of selectively removing the well region, the first hetero semiconductor region, and the semiconductor substrate, and forming a groove whose bottom reaches the semiconductor substrate;
A fourth step of forming a second hetero semiconductor region over the entire first main surface side of the semiconductor substrate;
A fifth step of selectively removing at least the second hetero semiconductor region formed at the bottom of the trench by anisotropic etching to form a sidewall-like second hetero semiconductor region on the sidewall of the trench; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
半導体基体上に第一のヘテロ半導体領域を形成する第1の工程と、
前記第一のヘテロ半導体領域を選択的に除去し、底部が前記半導体基体と前記第一のヘテロ半導体領域との接合界面となる溝を形成する第2の工程と、
前記半導体基体の第一の主面側全面に第二のヘテロ半導体領域を形成する第3の工程と、
少なくとも前記溝部の底部に形成された前記第二のヘテロ半導体領域を異方性エッチングにより選択的に除去し、前記溝部の側壁にサイドウォール状の第二のヘテロ半導体領域を形成する第4の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a method of manufacturing a field effect transistor semiconductor device having a heterojunction,
A first step of forming a first hetero semiconductor region on a semiconductor substrate;
A second step of selectively removing the first hetero semiconductor region and forming a groove whose bottom portion serves as a junction interface between the semiconductor substrate and the first hetero semiconductor region;
A third step of forming a second hetero semiconductor region over the entire first main surface side of the semiconductor substrate;
A fourth step of selectively removing at least the second hetero semiconductor region formed at the bottom of the groove by anisotropic etching to form a sidewall-like second hetero semiconductor region on the side wall of the groove; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
半導体基体上に第一のヘテロ半導体領域を形成する第1の工程と、
前記第一のヘテロ半導体領域ならびに前記半導体基体を選択的に除去し、底部が前記半導体基体内に至る溝を形成する第2の工程と、
前記半導体基体の第一の主面側全面に第二のヘテロ半導体領域を形成する第3の工程と、
少なくとも前記溝部の底部に形成された前記第二のヘテロ半導体領域を異方性エッチングにより選択的に除去し、前記溝部の側壁にサイドウォール状の第二のヘテロ半導体領域を形成する第4の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a method of manufacturing a field effect transistor semiconductor device having a heterojunction,
A first step of forming a first hetero semiconductor region on a semiconductor substrate;
A second step of selectively removing the first hetero semiconductor region and the semiconductor substrate, and forming a groove having a bottom portion extending into the semiconductor substrate;
A third step of forming a second hetero semiconductor region over the entire first main surface side of the semiconductor substrate;
A fourth step of selectively removing at least the second hetero semiconductor region formed at the bottom of the groove by anisotropic etching to form a sidewall-like second hetero semiconductor region on the side wall of the groove; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
ことを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor substrate and a second hetero semiconductor region formed on a side wall of the groove are of a first conductivity type, and a part of the first hetero semiconductor region is of a second conductivity type. Item 11. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Items 7 to 10.
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JP2005259796A (en) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Nissan Motor Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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JP2005101147A (en) * | 2003-09-24 | 2005-04-14 | Nissan Motor Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2005259796A (en) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Nissan Motor Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2007157751A (en) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Toyota Motor Corp | Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof |
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