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JP2007335501A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2007335501A JP2006163363A JP2006163363A JP2007335501A JP 2007335501 A JP2007335501 A JP 2007335501A JP 2006163363 A JP2006163363 A JP 2006163363A JP 2006163363 A JP2006163363 A JP 2006163363A JP 2007335501 A JP2007335501 A JP 2007335501A
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Masakatsu Hoshi
星  正勝
Yoshio Shimoida
良雄 下井田
Tetsuya Hayashi
林  哲也
Hideaki Tanaka
秀明 田中
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Abstract

【課題】電流駆動力を損なうことなくトランジスタのオフ時の漏れ電流を低減することを課題とする。
【解決手段】N型の基板領域1上に形成されたN型のドレイン領域2とヘテロ接合するヘテロ半導体領域3をソース領域とし、ドレイン領域2とヘテロ半導体領域3とのヘテロ接合部に隣接してゲート絶縁膜4を介してゲート電極5が形成され、ゲート絶縁膜4とヘテロ半導体領域3とドレイン領域2とが互いに接する箇所をトランジスタの駆動点9とする電界効果トランジスタにおいて、ドレイン領域2の表面に、トランジスタの駆動点9に接して駆動点9の周辺を取り囲んでP型の半導体領域10を形成して構成される。
【選択図】図1
An object of the present invention is to reduce leakage current when a transistor is off without impairing current driving capability.
A hetero semiconductor region 3 heterojunction with an N type drain region 2 formed on an N type substrate region 1 is used as a source region, and adjacent to a hetero junction between the drain region 2 and the hetero semiconductor region 3. In the field effect transistor in which the gate electrode 5 is formed through the gate insulating film 4 and the driving point 9 of the transistor is a place where the gate insulating film 4, the hetero semiconductor region 3, and the drain region 2 are in contact with each other, A P-type semiconductor region 10 is formed on the surface so as to be in contact with and surround the drive point 9 of the transistor.
[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)。この文献に記載された技術では、N型の炭化珪素基板上にN型の炭化珪素のエピタキシャル領域が形成された半導体基体の一主面に、N型の多結晶シリコン領域が接するように形成されており、エピタキシャル領域とN型の多結晶シリコン領域とはヘテロ接合を形成している。また、エピタキシャル領域とN型の多結晶シリコン領域との接合部に隣接して、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成されている。 Conventionally, as this type of technology, for example, those described in the following documents are known (see Patent Document 1). In the technique described in this document, an N type polycrystalline silicon region is in contact with one main surface of a semiconductor substrate in which an N type silicon carbide epitaxial region is formed on an N + type silicon carbide substrate. The epitaxial region and the N -type polycrystalline silicon region form a heterojunction. A gate electrode is formed adjacent to the junction between the epitaxial region and the N -type polycrystalline silicon region via a gate insulating film.

型多結晶シリコン領域はソース電極に接続され、N型の炭化珪素基板の裏面にはドレイン電極が形成されている。 The N type polycrystalline silicon region is connected to the source electrode, and a drain electrode is formed on the back surface of the N + type silicon carbide substrate.

このような構成の半導体装置は、ソース電極を接地しドレイン電極に所定の正の電位を印加した状態で、ゲート電極の電位を制御することで、電界効果トランジスタのスイッチとして機能する。つまり、ゲート電極を接地した状態では、N型の多結晶シリコン領域とエピタキシャル領域とのヘテロ接合には逆バイアスが印加され、ドレイン電極とソース電極との間に電流は流れずトランジスタはオフ状態となる。これに対して、ゲート電極に所定の正電圧が印加された状態では、N型の多結晶シリコン領域とエピタキシャル領域とのヘテロ接合界面にゲート電界が作用して、ゲート酸化膜界面のヘテロ接合面がなすエネルギー障壁の厚さが薄くなり、ドレイン電極とソース電極との間に電流が流れてトランジスタはオン状態となる。 The semiconductor device having such a structure functions as a switch of a field effect transistor by controlling the potential of the gate electrode in a state where the source electrode is grounded and a predetermined positive potential is applied to the drain electrode. In other words, when the gate electrode is grounded, a reverse bias is applied to the heterojunction between the N -type polycrystalline silicon region and the epitaxial region, and no current flows between the drain electrode and the source electrode, and the transistor is turned off. It becomes. On the other hand, when a predetermined positive voltage is applied to the gate electrode, a gate electric field acts on the heterojunction interface between the N -type polycrystalline silicon region and the epitaxial region, resulting in a heterojunction at the gate oxide film interface. The thickness of the energy barrier formed by the surface is reduced, current flows between the drain electrode and the source electrode, and the transistor is turned on.

このような半導体装置では、電流の遮断/導通の制御チャネルとしてヘテロ接合部を用いており、チャネル長がヘテロ障壁の厚み程度で機能することから、低抵抗の導通特性が得られる。このとき、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が接するN型の多結晶シリコン領域とエピタキシャル領域とのヘテロ接合界面にゲート電界が高いほどより低抵抗の導通が得られる。
特開2003−318398
In such a semiconductor device, a heterojunction is used as a current cutoff / conduction control channel, and the channel length functions at the thickness of the heterobarrier, so that low resistance conduction characteristics can be obtained. At this time, lower resistance conduction is obtained as the gate electric field is higher at the heterojunction interface between the N -type polycrystalline silicon region and the epitaxial region which are in contact with the gate electrode through the gate insulating film.
JP 2003-318398 A

上記構造のトランジスタにおいては、ゲート絶縁膜とヘテロ半導体領域と半導体基体とが互いに接する3重点がトランジスタの駆動点となる。この駆動点における半導体基体の導電型はN型であり、実効的なN型の不純物濃度は、エピタキシャル層の濃度と同じである。また、電子の供給源であるソースのヘテロ半導体領域はN型である必要がある。 In the transistor having the above structure, the triple point where the gate insulating film, the hetero semiconductor region, and the semiconductor substrate are in contact with each other is a driving point of the transistor. The conductivity type of the semiconductor substrate at this driving point is N type, and the effective N-type impurity concentration is the same as the concentration of the epitaxial layer. Further, the source hetero semiconductor region which is an electron supply source needs to be N-type.

このような構成においては、良好な電流駆動力が得られる反面、ヘテロ半導体領域と半導体基体とのポテンシャルバリアが低くかつ薄いため、トランジスタのオフ時に漏れ電流が大きくなるといった不具合が懸念されていた。   In such a configuration, a good current driving force can be obtained, but there is a concern that a leakage current increases when the transistor is turned off because the potential barrier between the hetero semiconductor region and the semiconductor substrate is low and thin.

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、ヘテロ接合を有する半導体装置において、電流駆動力を損なうことなくオフ時の漏れ電流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 having a heterojunction in which a leakage current at the time of off is reduced without impairing the current driving capability, and the semiconductor device It is to provide a manufacturing method.

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、第一導電型の半導体基体と、前記半導体基体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ヘテロ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、前記半導体基体に接続するドレイン電極と、前記ヘテロ半導体領域に接続するソース電極とを備え、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互いに接する箇所をトランジスタの駆動点とする半導体装置において、前記半導体基体の表面の少なくとも一部に形成された第二導電型もしくは前記半導体基体より実効的な不純物濃度が低い第一導電型の半導体領域を有し、前記半導体領域は前記駆動点と接していることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the means for solving the problems of the present invention includes a semiconductor substrate of a first conductivity type, a hetero semiconductor region heterojunction with the semiconductor substrate, a heterostructure of the semiconductor substrate and the hetero semiconductor region. A gate electrode disposed adjacent to the junction through a gate insulating film; a drain electrode connected to the semiconductor substrate; and a source electrode connected to the hetero semiconductor region; and the gate insulating film and the hetero In a semiconductor device in which a portion where a semiconductor region and the semiconductor substrate are in contact with each other is a driving point of a transistor, an impurity concentration more effective than the second conductivity type formed on at least a part of the surface of the semiconductor substrate or the semiconductor substrate. The semiconductor region has a low first conductivity type, and the semiconductor region is in contact with the driving point.

本発明によれば、電流駆動力をほとんど低下させることなく、トランジスタがオフ状態における漏れ電流を大幅に低減することができる。   According to the present invention, it is possible to significantly reduce the leakage current when the transistor is in an off state, with almost no decrease in current driving capability.

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電界効果トランジスタの構成を示す断面図であり、トランジスタの単位セルを2つ対向して並列配置した断面に相当する。実際にはこれらの単位セルが複数並列に接続されてトランジスタを形成するが、以下の説明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 field effect transistor of a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention, and corresponds to a cross section in which two unit cells of a transistor are arranged opposite to each other in parallel. In practice, a plurality of these unit cells are connected in parallel to form a transistor. In the following description, this sectional structure will be described as a representative example.

図1において、SiCからなるN型高濃度(N)の数100μm程度の厚さの基板領域1の一主面上には、基板領域1よりも不純物濃度が低い、例えば不純物濃度が
1×1016cm−3程度、厚さが10μm程度のSiCからなるN型(N)のドレイン領域2が形成されている。なお、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。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形成され、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。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。
In FIG. 1, an impurity concentration lower than that of the substrate region 1, for example, an impurity concentration of 1 × is formed on one main surface of the substrate region 1 having a thickness of about several hundred μm of N-type high concentration (N + ) made of SiC. An N-type (N ) drain region 2 made of SiC having a thickness of about 10 16 cm −3 and a thickness of about 10 μm is formed. In FIG. 1, the concept of the thickness of the substrate region 1 and the drain region 2 is omitted. The drain region 2 is formed by an epitaxial layer grown on the substrate region 1, and the drain region 2 and the substrate region 1 constitute a semiconductor substrate. There are several polytypes (crystal polymorphs) of SiC, but here, it will be described as representative 4H—SiC.

ドレイン領域2の一主面側には多結晶シリコンによるN型のヘテロ半導体領域3が形成されている。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。これにより、両接合界面にはヘテロ接合が形成される。(多結晶シリコンをヘテロ半導体領域とする所以である。)
ドレイン領域2とヘテロ半導体領域3との接合部に隣接して、ドレイン領域2上にゲート絶縁膜4を介してゲート電極5が形成されている。ヘテロ半導体領域3はソース電極6に直接接続されている。基板領域1の裏面には、ドレイン電極7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5は層間絶縁膜8によりソース電極6とは絶縁分離されている。
An N + type hetero semiconductor region 3 made of polycrystalline silicon is formed on one main surface side of the drain region 2. SiC and polycrystalline silicon have different band gaps and different electron affinities. Thereby, a heterojunction is formed at both junction interfaces. (This is why polycrystalline silicon is used as a hetero semiconductor region.)
A gate electrode 5 is formed on the drain region 2 via a gate insulating film 4 adjacent to the junction between the drain region 2 and the hetero semiconductor region 3. The hetero semiconductor region 3 is directly connected to the source electrode 6. A drain electrode 7 is electrically ohmically connected to the back surface of the substrate region 1 with a low resistance. The gate electrode 5 is insulated from the source electrode 6 by the interlayer insulating film 8.

本実施例1における特徴的な構成として、ドレイン領域2とヘテロ半導体領域3とゲート絶縁膜4とが接する箇所がトランジスタの駆動点9を構成するが、この駆動点9に接して駆動点9の周囲を取り囲むようにドレイン領域2の表層中に半導体領域10が形成されている。この半導体領域10は、P型のSiCで構成され、トランジスタのオフ時に駆動点9ならびにその近傍を流れるリーク電流を抑制する半導体層として機能する。 As a characteristic configuration in the first embodiment, a portion where the drain region 2, the hetero semiconductor region 3, and the gate insulating film 4 are in contact constitutes a driving point 9 of the transistor. A semiconductor region 10 is formed in the surface layer of the drain region 2 so as to surround the periphery. The semiconductor region 10 is made of P -type SiC, and functions as a semiconductor layer that suppresses a leakage current flowing through the driving point 9 and its vicinity when the transistor is turned off.

次に、このような半導体領域10を形成したことによる効果について、図2〜図5に示すデバイスシミュレーションの結果を参照して説明する。   Next, the effect obtained by forming such a semiconductor region 10 will be described with reference to the results of device simulation shown in FIGS.

まず、トランジスタがオン状態の場合について説明する。図2は図1に示す構成における、ゲート電極5/ゲート絶縁膜4/ドレイン領域2のバンド図である。図2において、P型の半導体領域10を採用していない従来の構造の特性を破線で示し、ドレイン領域2の表面に、例えば不純物濃度が3×1016cm−3程度で、接合の深さが0.3μm程度のP型の半導体領域10を設けた本実施例1の場合の特性を実線で示している。図2から明らかなように、半導体領域10を設けた場合には、設けない場合に比べてドレイン領域2の表面から半導体領域10の接合の深さにかけて伝導体端のエネルギーが高くなっていることがわかる。 First, the case where the transistor is on will be described. FIG. 2 is a band diagram of the gate electrode 5 / gate insulating film 4 / drain region 2 in the configuration shown in FIG. In FIG. 2, the characteristic of the conventional structure that does not employ the P type semiconductor region 10 is indicated by a broken line, and the impurity concentration is, for example, about 3 × 10 16 cm −3 on the surface of the drain region 2. The characteristic in the case of Example 1 in which the P type semiconductor region 10 having a thickness of about 0.3 μm is provided is indicated by a solid line. As is clear from FIG. 2, when the semiconductor region 10 is provided, the energy at the conductor edge is higher from the surface of the drain region 2 to the junction depth of the semiconductor region 10 than when the semiconductor region 10 is not provided. I understand.

図3は図2のバンド図に対してゲート電極5に例えば40V程度の駆動電圧を印加した場合のバンド図である。図3でも破線と実線との関係は図2と同様である。図3において、半導体領域10は不純物濃度が低くかつ厚さも薄いので、ゲート電極5からの電界によって深さ方向に対しても完全に反転し、伝導体端のエネルギーが低下していることがわかる。また、トランジスタの駆動点9の付近では、ゲート電界によりヘテロ接合における十分低くなったポテンシャルバリアをトンネルした電子は、縦方向(深さ方向)に流れる。さらに、図3のバンド図からわかるように、半導体領域10のポテンシャルバリアも非常に低くなっているため、半導体領域10のP型層があるにもかかわらず、電流駆動力の劣化はほとんどないと考えられる。   FIG. 3 is a band diagram when a drive voltage of, for example, about 40 V is applied to the gate electrode 5 with respect to the band diagram of FIG. In FIG. 3, the relationship between the broken line and the solid line is the same as in FIG. In FIG. 3, since the semiconductor region 10 has a low impurity concentration and a small thickness, the electric field from the gate electrode 5 completely reverses the depth direction and the energy at the conductor end is reduced. . In the vicinity of the driving point 9 of the transistor, electrons tunneling through the potential barrier sufficiently lowered at the heterojunction by the gate electric field flow in the vertical direction (depth direction). Further, as can be seen from the band diagram of FIG. 3, since the potential barrier of the semiconductor region 10 is also very low, there is almost no deterioration in the current driving force despite the presence of the P-type layer of the semiconductor region 10. Conceivable.

次に、トランジスタがオフ状態の場合について説明する。図4は図1に示す構造におけるヘテロ半導体領域3/ドレイン領域2のバンド図である。図3においても図2と同様に、P型の半導体領域10を採用していない従来の構造の特性を破線で示し、ドレイン領域2の表面に、例えば不純物濃度が3×1016cm−3程度で、接合の深さが0.3μm程度のP型の半導体領域10を設けた本実施例1の場合の特性を実線で示している。 Next, the case where the transistor is off will be described. FIG. 4 is a band diagram of the hetero semiconductor region 3 / drain region 2 in the structure shown in FIG. Also in FIG. 3, as in FIG. 2, the characteristics of the conventional structure that does not employ the P -type semiconductor region 10 are indicated by broken lines, and the impurity concentration is 3 × 10 16 cm −3 on the surface of the drain region 2. The solid line shows the characteristics of Example 1 in which the P type semiconductor region 10 having a junction depth of about 0.3 μm is provided.

図4に示すバンド特性において、破線で示す半導体領域10が設けられていない場合には、ヘテロ接合部のポテンシャルバリアが低いため、ドレイン電極7に正の電圧を印加するとヘテロ半導体領域3からドレイン領域2側にトンネル電流が流れることが予想される。一方、実線で示す半導体領域10が設けられた場合には、表面がP型であるために、ポテンシャルバリアが高くなっている。   In the band characteristic shown in FIG. 4, when the semiconductor region 10 indicated by the broken line is not provided, the potential barrier at the heterojunction portion is low, so that when a positive voltage is applied to the drain electrode 7, It is expected that a tunnel current will flow on the second side. On the other hand, when the semiconductor region 10 indicated by the solid line is provided, the potential barrier is high because the surface is P-type.

このようなバンド特性に対して、図5はドレイン電極7に正の電圧を印加した場合の電流電圧特性を示す図である。図5においても、破線と実線との関係は図2〜図4と同様である。図5からわかるように、破線で示す特性ではドレイン電圧が低い場合でもトンネル電流が流れてしまうのに対して、実線で示す特性ではトンネル電流が大幅に抑制されている。   FIG. 5 is a diagram showing current-voltage characteristics when a positive voltage is applied to the drain electrode 7 with respect to such band characteristics. Also in FIG. 5, the relationship between the broken line and the solid line is the same as in FIGS. As can be seen from FIG. 5, in the characteristics indicated by the broken line, the tunnel current flows even when the drain voltage is low, whereas in the characteristics indicated by the solid line, the tunnel current is significantly suppressed.

以上説明したように、適当な不純物濃度、接合深さのP型の半導体領域10を駆動点9の周辺(電流経路)のドレイン領域2中に形成することによって、トランジスタのオン時の電流駆動能力をほとんど低下させることなく、トランジスタのオフ時のリーク電流を大幅に抑制することができる。   As described above, by forming the P-type semiconductor region 10 having an appropriate impurity concentration and junction depth in the drain region 2 around the drive point 9 (current path), the current drive capability when the transistor is on. The leakage current when the transistor is turned off can be greatly suppressed without substantially reducing the current.

なお、上記シミュレーションでは1次元の結果について示したが、実際の駆動点9のような2次元的な構造であっても、同様の効果が得られるものと想定される。   In the above simulation, a one-dimensional result is shown, but it is assumed that the same effect can be obtained even with a two-dimensional structure such as an actual driving point 9.

上記実施例1では、駆動点9の下部のドレイン領域2表層中にP型の半導体領域10を設けた場合を説明したが、同様な箇所にドレイン領域2の不純物濃度よりも低い不純物濃度のN−−型のSiCからなる半導体領域を形成した場合においても、上述した実施例1と同様にトランジスタのオン時の電流駆動力をほとんど劣化させることなくオフ時の漏れ電流を抑制することができる。その理由を以下に説明する。 In the first embodiment, the case where the P type semiconductor region 10 is provided in the surface layer of the drain region 2 below the driving point 9 has been described. However, the impurity concentration lower than the impurity concentration of the drain region 2 is provided at the same location. Even in the case where the semiconductor region made of N −− type SiC is formed, the leakage current at the off time can be suppressed without substantially degrading the current driving capability at the on time of the transistor as in the first embodiment. . The reason will be described below.

まず、トランジスタがオン状態の場合について説明する。N−−型の半導体領域は、P型の半導体領域10に比べて伝導体端のエネルギーが低くなる。このため、図2に示すように、P型の半導体領域10を設けた場合であってもゲート電界により十分にポテンシャルバリアが低下しているため、N−−型の半導体領域ではさらにオン時のポテンシャルバリアは低下するのは明らかである。これにより、電流駆動力を損なうことはなくなる。 First, the case where the transistor is on will be described. The N −− type semiconductor region has lower energy at the conductor edge than the P type semiconductor region 10. Therefore, as shown in FIG. 2, P - for type well potential barrier by even gate field in a case where the provided semiconductor region 10 is reduced, N - more time on the type of semiconductor region It is clear that the potential barrier of the is lowered. Thereby, the current driving force is not impaired.

次に、トランジスタがオフ状態の場合について説明する。N−−型の半導体領域は、N型のドレイン領域2に比べて不純物濃度が低いため、空乏層が伸びやすくなる。したがって、ドレイン領域2とヘテロ半導体領域3とのヘテロ接合界面でのポテンシャルバリアは厚くなるので、N−−型の半導体領域を設けない場合に比べてトンネル電流すなわちリーク電流を低減することができる。 Next, the case where the transistor is off will be described. Since the N -type semiconductor region has a lower impurity concentration than the N -type drain region 2, the depletion layer is easily extended. Therefore, the potential barrier at the heterojunction interface between the drain region 2 and the hetero semiconductor region 3 becomes thick, so that the tunnel current, that is, the leakage current can be reduced as compared with the case where no N −− type semiconductor region is provided.

図6は本発明の実施例2に係る半導体装置の電界効果トランジスタの構成を示す断面図である。この実施例2の特徴とするところは、先の実施例1に比べてドレイン領域2とヘテロ半導体領域3ならびにゲート絶縁膜4との間に、先の実施例1で説明した半導体領域10と同機能を有するP型の半導体領域11の層を形成したことにあり、他は先の実施例1と同様である。 FIG. 6 is a sectional view showing a configuration of a field effect transistor of a semiconductor device according to Example 2 of the present invention. The feature of the second embodiment is that it is the same as the semiconductor region 10 described in the first embodiment between the drain region 2 and the hetero semiconductor region 3 and the gate insulating film 4 as compared with the first embodiment. This is because the layer of the P type semiconductor region 11 having a function is formed, and the others are the same as in the first embodiment.

このような構成を採用することによって、トランジスタの駆動点9だけでなく、ドレイン領域2とヘテロ半導体領域3との接合界面全域のトンネルリーク電流を抑制することができる。また、ドレイン領域2とゲート絶縁膜4との接合界面にも半導体領域11を配置することで、ゲート絶縁膜4にかかるドレイン電界を緩和し、ゲート絶縁膜4の破壊を抑制することができる。   By adopting such a configuration, not only the driving point 9 of the transistor but also the tunnel leakage current in the entire junction interface between the drain region 2 and the hetero semiconductor region 3 can be suppressed. In addition, by disposing the semiconductor region 11 at the junction interface between the drain region 2 and the gate insulating film 4, the drain electric field applied to the gate insulating film 4 can be relaxed, and the breakdown of the gate insulating film 4 can be suppressed.

さらに、半導体領域11を形成する際に、全面に不純物のイオン注入を行うことで、先の実施例1に比べてフォトリソグラフィーによるパターニングの工程を省略することができる。また、半導体領域11はドレイン領域2上の全面に形成すればよいので、イオン注入だけでなくエピタキシャル成長法も使用することができ、結晶欠陥の少ない良質なSiC層を得ることができる。   Further, when the semiconductor region 11 is formed, ion implantation of impurities is performed on the entire surface, so that a patterning process by photolithography can be omitted as compared with the first embodiment. Since the semiconductor region 11 may be formed on the entire surface of the drain region 2, not only ion implantation but also an epitaxial growth method can be used, and a high-quality SiC layer with few crystal defects can be obtained.

なお、半導体領域11に代えて、ドレイン領域2よりも不純物濃度が低いN−−型のSiCからなる半導体領域を同位置に形成してもよく、この場合でも先の実施例1で説明した理由によりトランジスタのオン時の電流駆動力をほとんど劣化させることなくくオフ時の漏れ電流を抑制することができる。 Instead of the semiconductor region 11, a semiconductor region made of N −− type SiC having an impurity concentration lower than that of the drain region 2 may be formed at the same position. In this case, the reason described in the first embodiment is used. As a result, the leakage current when the transistor is off can be suppressed without substantially degrading the current driving capability when the transistor is on.

図7は本発明の実施例3に係る半導体装置の電界効果トランジスタの構成を示す断面図である。この実施例3の特徴とするところは、先の実施例2に比べてゲート電極5の下部の一部の半導体領域11を削除してゲート電極5の下部に離間部分を設け、トランジスタの駆動点9の周辺ならびにヘテロ半導体領域3の下部のドレイン領域2中に所定の距離だけ離間したP型の半導体領域12を形成したことにあり、他は先の実施例2と同様である。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a field effect transistor of a semiconductor device according to Example 3 of the present invention. The feature of the third embodiment is that, compared with the second embodiment, a part of the semiconductor region 11 below the gate electrode 5 is deleted and a separated portion is provided below the gate electrode 5 to drive the transistor. The P type semiconductor region 12 separated by a predetermined distance is formed in the drain region 2 in the periphery of 9 and in the lower part of the hetero semiconductor region 3, and the others are the same as in the second embodiment.

このような構成を採用することによって、トランジスタのオン時にゲート電界により半導体領域12の表面のみが反転した場合であっても、図7の矢印で示す経路に沿って電子を流すことができる。したがって、半導体領域12が深さ方向に完全に反転して電子を流す場合に比べて、トランジスタの電流駆動力を低下させることなく半導体領域12の不純物濃度を増加させ、かつ接合深さを深くすることが可能となり、オフ時の漏れ電流をさらに低減することができる。   By adopting such a structure, even when only the surface of the semiconductor region 12 is inverted by the gate electric field when the transistor is turned on, electrons can flow along the path indicated by the arrow in FIG. Therefore, the impurity concentration of the semiconductor region 12 is increased and the junction depth is increased without reducing the current driving capability of the transistor as compared with the case where the semiconductor region 12 is completely inverted in the depth direction to flow electrons. This makes it possible to further reduce the off-state leakage current.

図8は本発明の実施例4に係る半導体装置の電界効果トランジスタの構成を示す断面図である。この実施例4の特徴とするところは、先の実施例1に比べてドレイン領域2の表層中にヘテロ半導体領域3と接してP型のSiCからなる電界緩和層13を設けたことにあり、他は先の実施例1と同様である。   FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of a field effect transistor of a semiconductor device according to Example 4 of the present invention. The feature of the fourth embodiment is that an electric field relaxation layer 13 made of P-type SiC is provided in contact with the hetero semiconductor region 3 in the surface layer of the drain region 2 as compared with the first embodiment. Others are the same as in the first embodiment.

このような構成を採用することによって、ドレイン領域2とヘテロ半導体領域3との接合界面に形成された電界緩和層13からのビルトインポテンシャルが、トランジスタの駆動点9にかかるドレイン電界を遮蔽し、高耐圧、低リーク電流を実現することができる。   By adopting such a configuration, the built-in potential from the electric field relaxation layer 13 formed at the junction interface between the drain region 2 and the hetero semiconductor region 3 shields the drain electric field applied to the driving point 9 of the transistor, A breakdown voltage and a low leakage current can be realized.

なお、半導体領域10に代えて先の実施例1で説明したN−−型の半導体領域を設けた場合であってもこの実施例4を適用することは可能であり、その場合であっても上述したと同様の効果を得ることができる。 Note that the fourth embodiment can be applied even when the N −− type semiconductor region described in the first embodiment is provided instead of the semiconductor region 10, and even in this case, The same effect as described above can be obtained.

図9は本発明の実施例5に係る半導体装置の電界効果トランジスタの構成を示す断面図である。この実施例5の特徴とするところは、先の実施例4に比べてドレイン領域2の表層中にゲート絶縁膜4と接して電界緩和層13と同様の電界緩和層14をさらに加えて設けたことにあり、他は先の実施例4と同様である。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a field effect transistor of a semiconductor device according to Example 5 of the present invention. The feature of the fifth embodiment is that an electric field relaxation layer 14 similar to the electric field relaxation layer 13 is additionally provided in contact with the gate insulating film 4 in the surface layer of the drain region 2 as compared with the fourth embodiment. In particular, the rest is the same as in the fourth embodiment.

このような構成を採用することによっても先の実施例4と同様の効果を得ることができる。   By adopting such a configuration, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.

なお、半導体領域10に代えて先の実施例1で説明したN−−型の半導体領域を設けた場合であってもこの実施例5を適用することは可能であり、その場合であっても上述したと同様の効果を得ることができる。 Note that the fifth embodiment can be applied even when the N −− type semiconductor region described in the first embodiment is provided instead of the semiconductor region 10. The same effect as described above can be obtained.

次に、図10−A〜同図−Bに示す製造工程断面図を参照して、図9に示す装置の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the device shown in FIG. 9 will be described with reference to the manufacturing process sectional views shown in FIGS.

先ず、N型のSiCの基板領域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10−A(a))。 First, the drain region 2 made of N type SiC is formed on the N + type SiC substrate region 1 by epitaxial growth or the like (FIG. 10A (a)).

その後、ドレイン領域2にアルミニウムやボロン等のP型の不純物をイオン注入して
型の半導体領域10を形成する。このときに、例えば基体の温度を例えば600℃程度に昇温した状態で不純物を注入することで結晶欠陥が生じることを抑制することができる。あるいは、ドレイン領域2上に、P型のSiCからなる半導体領域10をエピタキシャル成長により形成してもよい。この場合には、イオン注入により結晶に欠陥が入るのを抑制することができる。なお、この工程ではドレイン領域2の全表面に半導体領域10を形成したが、トランジスタの駆動点9の下部を含む所定領域のみに形成しても構わない。続いて、P型の不純物を活性化するために例えばアルゴン雰囲気中で例えば1700℃程度の温度で、10分間程度の熱処理を行う。なお、電界緩和層13,14を形成する際に活性化熱処理を行う場合には、ここでの熱処理は省略することができる(図10−A(b))。
Thereafter, a P type semiconductor region 10 is formed by ion implantation of a P type impurity such as aluminum or boron into the drain region 2. At this time, it is possible to suppress the occurrence of crystal defects by implanting impurities in a state where the temperature of the substrate is raised to, for example, about 600 ° C. Alternatively, the semiconductor region 10 made of P type SiC may be formed on the drain region 2 by epitaxial growth. In this case, it is possible to suppress a defect from entering the crystal due to ion implantation. In this step, the semiconductor region 10 is formed on the entire surface of the drain region 2, but it may be formed only in a predetermined region including the lower portion of the driving point 9 of the transistor. Subsequently, in order to activate the P-type impurity, a heat treatment is performed for about 10 minutes at a temperature of about 1700 ° C., for example, in an argon atmosphere. Note that in the case where the activation heat treatment is performed when the electric field relaxation layers 13 and 14 are formed, the heat treatment here can be omitted (FIG. 10A (b)).

次に、半導体基体上にフォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにしてトランジスタの駆動点9の周辺を除く所定領域にのみアルミニウムやボロン等のP型の不純物をイオン注入して電界緩和層13,14を形成する。このときに、基板温度を例えば600℃程度に昇温した状態でイオン注入することで結晶欠陥が入るのを抑制することができる。なお、高温でイオン注入する場合には、イオン注入時のマスクとしてレジストより耐熱性の高い例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などのハードマスクを用いるようにすればよい。イオン注入後レジスタパターンを除去した後、不純物を活性化するために例えばアルゴン雰囲気中で1700℃程度の温度で、10分間程度の熱処理を行う。なお、電界緩和層として高抵抗層を用いることができるが、この場合には例えばボロンを室温でイオン注入した後、活性化の熱処理を行わないことで形成することが可能である(図10−A(c))。   Next, a resist pattern is formed on the semiconductor substrate by photolithography, and a P-type impurity such as aluminum or boron is ion-implanted only in a predetermined region excluding the periphery of the transistor driving point 9 using the resist pattern as a mask. Electric field relaxation layers 13 and 14 are formed. At this time, it is possible to suppress the occurrence of crystal defects by ion implantation with the substrate temperature raised to, for example, about 600 ° C. When ion implantation is performed at a high temperature, a hard mask such as a silicon oxide film or a silicon nitride film having higher heat resistance than the resist may be used as a mask at the time of ion implantation. After removing the register pattern after ion implantation, heat treatment is performed for about 10 minutes at a temperature of about 1700 ° C., for example, in an argon atmosphere in order to activate the impurities. Note that a high-resistance layer can be used as the electric field relaxation layer. In this case, for example, boron can be formed by ion implantation at room temperature and then without performing an activation heat treatment (FIG. 10-). A (c)).

続いて、例えばCVD法などにより全面にヘテロ半導体領域3を構成する多結晶シリコン層15を堆積形成する。多結晶シリコン層15の堆積温度は例えば620℃程度、膜厚は例えば5000Å程度である(図10−A(d))。   Subsequently, a polycrystalline silicon layer 15 constituting the hetero semiconductor region 3 is deposited on the entire surface by, eg, CVD. The deposition temperature of the polycrystalline silicon layer 15 is, for example, about 620 ° C., and the film thickness is, for example, about 5000 mm (FIG. 10A (d)).

その後、多結晶シリコン層15にN型の不純物をドーピングし、N型の多結晶シリコン層15を形成する。不純物のドーピング方法としては、例えばイオン注入を用いることが可能であり、不純物としてはヒ素、リン等を用いることができる。なお、ドーピングの方法は、イオン注入以外にも拡散法などを用いてもよい。これらの不純物を導入後、例えば窒素雰囲気中で950℃程度の温度で、20分間程度の熱処理を行うことで不純物を活性化する(図10−B(e))。 Thereafter, the polycrystalline silicon layer 15 is doped with N-type impurities to form an N + -type polycrystalline silicon layer 15. As an impurity doping method, for example, ion implantation can be used, and arsenic, phosphorus, or the like can be used as the impurity. As a doping method, a diffusion method or the like may be used other than ion implantation. After introducing these impurities, for example, heat treatment is performed for about 20 minutes at a temperature of about 950 ° C. in a nitrogen atmosphere to activate the impurities (FIG. 10B (e)).

次いで、多結晶シリコン層15上にフォトリソグラフィーによりレジストパターン16を形成し、このレジスタパターン16をマスクにしてドライエッチングにより多結晶シリコン層15を選択的に除去してパターニングし、ヘテロ半導体領域3を形成する(図10−B(f))。   Next, a resist pattern 16 is formed on the polycrystalline silicon layer 15 by photolithography, and the polycrystalline silicon layer 15 is selectively removed by dry etching using the register pattern 16 as a mask to pattern the hetero semiconductor region 3. It forms (FIG. 10-B (f)).

引き続いて、レジストパターン16を除去した後、全面にCVD法によりゲート絶縁膜4となる酸化膜を例えば1000Å程度の厚さに堆積形成する。続いて、ゲート絶縁膜4となる酸化膜の上に例えば5000Å程度の厚さに多結晶シリコンを堆積形成し、N型の不純物をドーピングする。不純物のドーピング方法としては、例えばイオン注入を用いることができる。不純物としてはヒ素、リン等を用いることができる。なお、ドーピング法は、イオン注入以外にも拡散法などを用いてもよい。これらの不純物を注入後、例えば窒素雰囲気中で950℃程度の温度で、20分間程度の熱処理を行うことで不純物を活性化し、N型の多結晶シリコン層を形成する。このようにして形成した多結晶シリコン層上にフォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにしてドライエッチングにより多結晶シリコンを選択的に除去してパターニングし、ゲート電極5を形成する(図10−B(g))。 Subsequently, after removing the resist pattern 16, an oxide film to be the gate insulating film 4 is deposited and formed on the entire surface by a CVD method to a thickness of about 1000 mm, for example. Subsequently, polycrystalline silicon is deposited on the oxide film to be the gate insulating film 4 to a thickness of, for example, about 5000 mm and doped with N-type impurities. As a method for doping impurities, for example, ion implantation can be used. Arsenic, phosphorus, or the like can be used as the impurity. The doping method may be a diffusion method other than ion implantation. After the implantation of these impurities, for example, a heat treatment is performed for about 20 minutes at a temperature of about 950 ° C. in a nitrogen atmosphere, thereby activating the impurities and forming an N + type polycrystalline silicon layer. A resist pattern is formed on the polycrystalline silicon layer thus formed by photolithography, and the polycrystalline silicon is selectively removed by dry etching using the resist pattern as a mask, followed by patterning to form the gate electrode 5. (FIG. 10-B (g)).

最後に、全面に例えばCVD法により層間絶縁膜8を堆積形成し、この層間絶縁膜8を選択的に除去してコンタクトホールを開口した後、このコンタクトホールを介してヘテロ半導体領域3に接するようにソース電極6を形成し、続いて基板領域1の他方の主面側にドレイン電極7を形成し、図9に示す実施例5に係る半導体装置が完成する。   Finally, an interlayer insulating film 8 is deposited and formed on the entire surface by, for example, the CVD method, and the interlayer insulating film 8 is selectively removed to open a contact hole, and then contact the hetero semiconductor region 3 through the contact hole. Then, the source electrode 6 is formed, and then the drain electrode 7 is formed on the other main surface side of the substrate region 1 to complete the semiconductor device according to the fifth embodiment shown in FIG.

このように、従来からの製造手法を組み合わせて実施することで容易に製造することが可能となる。   Thus, it becomes possible to manufacture easily by combining and implementing the conventional manufacturing method.

なお、上記各実施例において、半導体基体は、炭化珪素の他に、窒化ガリウム、ダイヤモンドのいずれか1つで構成することも可能であり、ヘテロ半導体領域3は、シリコンの他に、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウムヒ素のいずれか1つで構成することも可能である。   In each of the above embodiments, the semiconductor substrate can be composed of any one of gallium nitride and diamond in addition to silicon carbide, and the hetero semiconductor region 3 can be formed of silicon germanium, It can also be composed of any one of germanium and gallium arsenide.

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。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Example 1 of this invention. 本発明と従来のトランジスタのバンド特性を示す図である。It is a figure which shows the band characteristic of this invention and the conventional transistor. 本発明と従来のトランジスタの他のバンド特性を示す図である。It is a figure which shows the other band characteristic of this invention and the conventional transistor. 本発明と従来のトランジスタの他のバンド特性を示す図である。It is a figure which shows the other band characteristic of this invention and the conventional transistor. 本発明と従来のトランジスタの電流特性を示す図である。It is a figure which shows the current characteristic of this invention and the conventional transistor. 本発明の実施例2に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例5に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例5に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Example 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板領域
2…ドレイン領域
3…ヘテロ半導体領域
4…ゲート絶縁膜
5…ゲート電極
6…ソース電極
7…ドレイン電極
8…層間絶縁膜
9…駆動点
10,11,12…半導体領域
13,14…電界緩和層
15…多結晶シリコン層
16…レジストパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate region 2 ... Drain region 3 ... Hetero semiconductor region 4 ... Gate insulating film 5 ... Gate electrode 6 ... Source electrode 7 ... Drain electrode 8 ... Interlayer insulating film 9 ... Drive point 10, 11, 12 ... Semiconductor region 13, 14 ... Electric field relaxation layer 15 ... Polycrystalline silicon layer 16 ... Resist pattern

Claims (28)

第一導電型の半導体基体と、
前記半導体基体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ヘテロ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、
前記半導体基体に接続するドレイン電極と、
前記ヘテロ半導体領域に接続するソース電極とを備え、
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互いに接する箇所をトランジスタの駆動点とする半導体装置において、
前記半導体基体の表面の少なくとも一部に形成された第二導電型の半導体領域を有し、
前記第二導電型の半導体領域は、前記駆動点と接している
ことを特徴とする半導体装置。
A first conductivity type semiconductor substrate;
A hetero semiconductor region heterojunction to the semiconductor substrate;
A gate electrode disposed via a gate insulating film adjacent to a heterojunction between the semiconductor substrate and the hetero semiconductor region;
A drain electrode connected to the semiconductor substrate;
A source electrode connected to the hetero semiconductor region,
In the semiconductor device in which the gate insulating film, the hetero semiconductor region, and the semiconductor substrate are in contact with each other, the driving point of the transistor,
A second conductivity type semiconductor region formed on at least a part of the surface of the semiconductor substrate;
The semiconductor device, wherein the second conductivity type semiconductor region is in contact with the driving point.
前記ヘテロ半導体領域の直下の前記半導体基体表面の一部に形成された第一の電界緩和領域を有し、
前記第一の電界緩和領域は、前記駆動点を除いて前記ヘテロ半導体領域の一部に接している
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
A first electric field relaxation region formed in a part of the surface of the semiconductor substrate immediately below the hetero semiconductor region;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first electric field relaxation region is in contact with a part of the hetero semiconductor region except for the driving point.
前記第一の電界緩和領域は第二導電型である
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2, wherein the first electric field relaxation region is of a second conductivity type.
前記第一の電界緩和領域は高抵抗層である
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2, wherein the first electric field relaxation region is a high resistance layer.
前記第二導電型の半導体領域と前記第一の電界緩和領域とは少なくとも一部が接している
ことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 2, wherein at least a part of the semiconductor region of the second conductivity type and the first electric field relaxation region are in contact with each other.
前記ゲート絶縁膜と前記半導体基体とが接する前記半導体基体表面の一部に形成された第二の電界緩和領域を有し、
前記第二の電界緩和領域は、前記駆動点を除いて前記ゲート絶縁膜の一部に接している
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。
A second electric field relaxation region formed on a part of the surface of the semiconductor substrate where the gate insulating film and the semiconductor substrate are in contact with each other;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second electric field relaxation region is in contact with a part of the gate insulating film except for the driving point.
前記第二の電界緩和領域は第二導電型である
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 6, wherein the second electric field relaxation region is of a second conductivity type.
前記第二の電界緩和領域は高抵抗層である
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 6, wherein the second electric field relaxation region is a high resistance layer.
前記第二導電型の半導体領域と前記第二の電界緩和領域とは少なくとも一部が接している
ことを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 6, wherein at least a part of the second conductivity type semiconductor region and the second electric field relaxation region are in contact with each other.
前記第二導電型の半導体領域は、前記ゲート電極からの電界により少なくとも表面が反転し、
かつ前記ゲート絶縁膜と前記半導体基体との接合面の一部を除く領域に、前記第二導電型の半導体領域が選択的に形成されている
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置。
The semiconductor region of the second conductivity type has at least a surface inverted by an electric field from the gate electrode,
10. The semiconductor region of the second conductivity type is selectively formed in a region excluding a part of a joint surface between the gate insulating film and the semiconductor substrate. 2. A semiconductor device according to item 1.
前記第二導電型の半導体領域は、前記ゲート電極からの電界により深さ方向に完全に反転する
ことを特徴とする請求項1〜9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 region of the second conductivity type is completely inverted in a depth direction by an electric field from the gate electrode.
第一導電型の半導体基体と、
前記半導体基体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ヘテロ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、
前記半導体基体に接続するドレイン電極と、
前記ヘテロ半導体領域に接続するソース電極とを備え、
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互いに接する箇所をトランジスタの駆動点とする半導体装置において、
実効的な第一導電型の不純物濃度が前記半導体基体よりも低濃度である第一導電型の半導体領域を有し、
前記第一導電型の半導体領域は、前記駆動点と接している
ことを特徴とする半導体装置。
A first conductivity type semiconductor substrate;
A hetero semiconductor region heterojunction to the semiconductor substrate;
A gate electrode disposed via a gate insulating film adjacent to a heterojunction between the semiconductor substrate and the hetero semiconductor region;
A drain electrode connected to the semiconductor substrate;
A source electrode connected to the hetero semiconductor region,
In the semiconductor device in which the gate insulating film, the hetero semiconductor region, and the semiconductor substrate are in contact with each other, the driving point of the transistor,
An effective first conductivity type impurity concentration having a first conductivity type semiconductor region having a lower concentration than the semiconductor substrate;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor region of the first conductivity type is in contact with the driving point.
前記ヘテロ半導体領域の直下の前記半導体基体表面の一部に形成された第一の電界緩和領域を有し、
前記第一の電界緩和領域は、前記駆動点を除いて前記ヘテロ半導体領域の一部に接している
ことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置。
A first electric field relaxation region formed in a part of the surface of the semiconductor substrate immediately below the hetero semiconductor region;
The semiconductor device according to claim 12, wherein the first electric field relaxation region is in contact with a part of the hetero semiconductor region except for the driving point.
前記第一の電界緩和領域は第二導電型である
ことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 12, wherein the first electric field relaxation region is of a second conductivity type.
前記第一の電界緩和領域は高抵抗層である
ことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 12, wherein the first electric field relaxation region is a high resistance layer.
前記第一導電型の半導体領域と前記第一の電界緩和領域とは少なくとも一部が接している
ことを特徴とする請求項13〜15のいずれか1項に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 13, wherein at least a part of the semiconductor region of the first conductivity type and the first electric field relaxation region are in contact with each other.
前記ゲート絶縁膜と前記半導体基体とが接する前記半導体基体表面の一部に形成された第二の電界緩和領域を有し、
前記第二の電界緩和領域は、前記駆動点を除いて前記ゲート絶縁膜の一部に接している
ことを特徴とする請求項12〜16のいずれか1項に記載の半導体装置。
A second electric field relaxation region formed on a part of the surface of the semiconductor substrate where the gate insulating film and the semiconductor substrate are in contact with each other;
17. The semiconductor device according to claim 12, wherein the second electric field relaxation region is in contact with a part of the gate insulating film except for the driving point.
前記第二の電界緩和領域は第二導電型である
ことを特徴とする請求項17に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 17, wherein the second electric field relaxation region is of a second conductivity type.
前記第二の電界緩和領域は高抵抗層である
ことを特徴とする請求項17に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 17, wherein the second electric field relaxation region is a high resistance layer.
前記第一導電型の半導体領域と前記第二の電界緩和領域とは少なくとも一部が接合している
ことを特徴とする請求項17〜19のいずれか1項に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 17, wherein at least a part of the first conductivity type semiconductor region and the second electric field relaxation region are joined.
前記半導体基体は、炭化珪素、窒化ガリウム、ダイヤモンドのいずれか1つからなる
ことを特徴とする請求項1〜20のいずれ1項に記載の半導体装置。
21. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is made of any one of silicon carbide, gallium nitride, and diamond.
前記ヘテロ半導体領域は、シリコン、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウムヒ素のいずれか1つからなる
ことを特徴とする請求項1〜21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 is made of any one of silicon, silicon germanium, germanium, and gallium arsenide.
第一導電型の半導体基体上に、第二導電型の半導体領域を選択的に形成する第1の工程と、
前記半導体基体上に、前記第二導電型の半導体領域ならびに前記半導体基体とヘテロ接合を構成するヘテロ半導体領域を選択的に形成する第2の工程と、
前記前記半導体基体、前記第二導電型の半導体領域ならびに前記ヘテロ半導体領域に接してゲート絶縁膜を形成する第3の工程と、
前記ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する第4の工程と、
前記ヘテロ半導体領域に接続されたソース電極を形成する第5の工程と、
前記半導体基体に接続されたドレイン電極を形成する第6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。
A first step of selectively forming a second conductivity type semiconductor region on the first conductivity type semiconductor substrate;
A second step of selectively forming a semiconductor region of the second conductivity type and a hetero semiconductor region forming a heterojunction with the semiconductor substrate on the semiconductor substrate;
A third step of forming a gate insulating film in contact with the semiconductor substrate, the second conductivity type semiconductor region, and the hetero semiconductor region;
A fourth step of forming a gate electrode through the gate insulating film;
A fifth step of forming a source electrode connected to the hetero semiconductor region;
And a sixth step of forming a drain electrode connected to the semiconductor substrate.
前記第二導電型の半導体領域は、第二導電型の不純物イオンを前記半導体基体に注入して形成する
ことを特徴とする請求項23に記載の半導体装置の製造方法。
24. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 23, wherein the second conductivity type semiconductor region is formed by implanting second conductivity type impurity ions into the semiconductor substrate.
前記第二導電型の半導体領域は、エピタキシャル成長により形成する
ことを特徴とする請求項23に記載の半導体装置の製造方法。
24. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 23, wherein the second conductivity type semiconductor region is formed by epitaxial growth.
第一導電型の半導体基体上に、前記半導体基体の不純物濃度よりも低濃度の第一導電型の半導体領域を選択的に形成する第1の工程と、
前記半導体基体上に、前記第一導電型の半導体領域ならびに前記半導体基体とヘテロ接合を構成するヘテロ半導体領域を選択的に形成する第2の工程と、
前記前記半導体基体、前記第一導電型の半導体領域ならびに前記ヘテロ半導体領域に接してゲート絶縁膜を形成する第3の工程と、
前記ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する第4の工程と、
前記ヘテロ半導体領域に接続されたソース電極を形成する第5の工程と、
前記半導体基体に接続されたドレイン電極を形成する第6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。
A first step of selectively forming a semiconductor region of the first conductivity type having a lower concentration than the impurity concentration of the semiconductor substrate on the semiconductor substrate of the first conductivity type;
A second step of selectively forming on the semiconductor substrate a semiconductor region of the first conductivity type and a hetero semiconductor region forming a heterojunction with the semiconductor substrate;
A third step of forming a gate insulating film in contact with the semiconductor substrate, the first conductivity type semiconductor region and the hetero semiconductor region;
A fourth step of forming a gate electrode through the gate insulating film;
A fifth step of forming a source electrode connected to the hetero semiconductor region;
And a sixth step of forming a drain electrode connected to the semiconductor substrate.
前記第一導電型の半導体領域は、第二導電型の不純物イオンを前記半導体基体に注入するカウンタードーピングにより形成する
ことを特徴とする請求項26に記載の半導体装置の製造方法。
27. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 26, wherein the semiconductor region of the first conductivity type is formed by counter doping in which impurity ions of the second conductivity type are implanted into the semiconductor substrate.
前記第一導電型の半導体領域は、エピタキシャル成長により形成する
ことを特徴とする請求項26に記載の半導体装置の製造方法。
27. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 26, wherein the semiconductor region of the first conductivity type is formed by epitaxial growth.
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